Proposta sull'esperienza di Oersted

di Gabriele Taddei


La proposta didattica che segue ha lo scopo di studiare i primi effetti magnetici prodotti da un filo percorso da corrente, precisamente ripercorrere i passi salienti della scoperta di Oersted del 1820. Gli obbiettivi sono molteplici: attraverso la lettura di passi di opere storiche si vuole inserire l'argomento nel contesto della scoperta scientifica, interessando maggiormente lo studente riguardo a fenomeni spesso liquidati attraverso un formulario. L'attività di laboratorio permette inoltre la diretta verifica e sperimentazione di esperienze storiche e dunque un maggiore contatto con la materia, permettendo allo studente di divenire parte attiva nella costruzione del sapere, formulando ipotesi ed inventando modi per verificarle.
Per svolgere con tranquillità tutte le parti, si reputa utile lo svolgere l'attività in tre ore. Le parti evidenziate con una dimensione del carattere minore sono da ritenersi dei commenti all'attività.

Esperienza di Oersted

- Fino agli inizi del XIX secolo, l’elettricità e il magnetismo furono due campi di studio pressoché separati.
Grazie all’invenzione della pila, fu possibile l’utilizzo di una corrente continua di lunga durata.
Si deve a Hans Christian Oersted la scoperta, nel 1820, degli effetti magnetici della corrente.

Leggiamo il resoconto della sua scoperta, che Oersted poi pubblicò in “Experimenta circa effectum conflictus electrici in acum magneticam”. (In particolare, ci si concentra nella lettura dei primi 12 paragrafi, in cui viene descritta l'esperienza, evidenziando i passi significativi.)

Filo_ago

- Proviamo ora a realizzare l’esperimento, in maniera molto semplice e con strumenti rudimentali.
(Il video sotto proposto vuole evidenziare come l'esperienza possa essere realizzata nella sua forma essenziale anche a casa, dagli studenti stessi. Resta inteso che tutto l'esperimento va svolto in lavoratorio, usando veri aghi magnetici aventi la massima mobilità possibile, lasciando la libertà agli studenti di sperimentare posizioni diverse del filo e scoprire (o intuire) come si dispone l'ago magnetico. In particolare, andrebbero provate le posizioni del filo sopra, sotto, a destra, a sinistra dell'ago magnetico, sempre in direzione parallela ad esso. Ancora meglio sarebbe prendere come guida le prove fatte da Oersted e ricavabili dalla sua Memoria. Interessante sarebbe anche provare con fili elettrici di materiale diverso, oppure aghi sospesi fatti con metalli diversi.)


Il link sull'immagine seguente propone invece una ricostruzione con strumenti più storici.

Dispositivo esperienza di Oersted

- Che cosa succede? Fare una mappa concettuale su ciò che si osserva, confrontando con gli effetti cha ha sull'ago una normale calamita. (La costruzione di una mappa concettuale permette agli studenti di collegare ed evidenziare i concetti essenziali ed importanti, nonché di evidenziare le relazioni causa-effetto riscontrate. L'unione successiva delle varie mappe permette di avere una visione più globale ed unitaria dell'oggetto studiato, in quanto ogni mappa può differire dall'altra per contenuto ed impostazione.)

- Che spiegazione si può dare dell’accaduto? (Le ipotesi degli studenti possono essere raccolte su una lavagna. Si possono poi leggere i capoversi 16-17, in cui si parla dell'azione del "conflitto elettrico" sulle particelle magnetiche dei corpi.)


- Abbiamo concluso che un filo percorso da corrente produce un campo magnetico. Riusciamo a dire qualcosa di più sulla sua direzione? (Raccogliamo le ipotesi degli studenti. Un modo per evidenziare la direzione del campo magnetico generato è quella di visualizzare le sue linee di forza. Ad esempio, usando della limatura di ferro su un piano, mettendo il filo perpendicolarmente ad esso, si osserva come la limatura si disponga circolarmente attorno al filo, come nell'immagine sottostante. Deduciamo che le linee di forza sono delle circonferenze concentriche e la direzione del campo è ad esse tangente. Questa è una risposta possibile che può essere tranquillamente realizzata.)

filo linee di forza

- Cosa si può dire sul verso del campo magnetico? Si può schematizzare bene un modo per determinare il verso del campo magnetico noto quello della corrente? (Utilizzando degli aghi magnetici in cui è evidenziato il nord, è possibile determinare il verso del campo magnetico. Invertendo il verso di percorrenza della corrente, si nota che si inverte anche il verso del campo magnetico. Si torna al brano originale di Oersted, in particolare ai capoversi 18-19, in cui Oersted evidenzia la struttura circolare del "conflitto elettrico". Può essere inoltre utile riflettere sulle interpretazioni che Oersted fornisce degli esperimenti in esame: infatti, come ogni pensatore, egli subì l'influsso dei grandi filosofi del suo tempo e affiancare lo studio delle influenze filosofiche sulle idee di Oersted può risultare un utile esercizio di collegamento trasversale fra più discipline, collaborando, in questo caso, con l'insegnante di filosofia.
Nella schematizzazione sulla direzione del campo magnetico generato, si può condurre gli studenti a notare una sorta di regola della mano destra (o della vite destrorsa). A quel punto si insinua una struttura di tipo prodotto vettoriale e si ipotizza che il campo magnetico possa essere determinato dal prodotto vettoriale fra la direzione della corrente ed il versore distanza di un punto dal filo. In una lezione successiva si potrà in tal modo introdurre la legge di Biot-Savart, scoperta sempre nel 1820.)


Direzione di B

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