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Valentina DE RENZI
Professore Associato
Dipartimento di Scienze Fisiche, Informatiche e Matematiche sede ex-Fisica
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Insegnamento: Laboratorio di fisica II
Fisica (Offerta formativa 2024)
Obiettivi formativi
Conoscere i principi di funzionamento e di utilizzo dei principali strumenti per misure di tipo elettrico e di alcuni dispositivi elettronici fondamentali.
Progettare, approntare e portare a termine esperimenti basati su misure di tipo elettrico, allo scopo di studiare e caratterizzare il comportamento elettrico di alcuni dispositivi e materiali.
Analizzare i risultati di un esperimento in modo critico
Descrivere e discutere, sia per iscritto sia oralmente, i risultati di un esperimento in modo chiaro, rigoroso e conciso.
Prerequisiti
Nessuno obbligatorio, E' caldamente auspicata una buona conoscenza
dell'analisi matematica, della fisica classica relativamente alla parte di elettromagnetismo (Fisica II) , e della teoria degli errori (Lab. di Fisica I)
Programma del corso
1- Reti elettriche: Leggi di Kirchoff; generatori di tensione e corrente ideali e reali; Teoremi delle reti lineari (Sovrapposizione, Thevenin Norton) , concetto di massa e di messa a terra.
2-Strumenti di misura: principi di funzionamento dei multimetri analogici e digitali: amperometro a bobina mobile; voltmetro digitale. Misure di corrente, tensione e resistenza; metodo dello shunt; resistenza interna dello strumento.
3- Tubi a vuoto: diodo, triodo come amplificatore.
4. Oscilloscopio a raggi catodici e digitale. Cavi BNC e sonde
5. Metodi di interpolazione non lineare: Griglia; Gradient Search; Marquardt (cenni)
6- Materiali semiconduttori: banda di valenza e conduzione, gap proibita, livello di Fermi; drogaggio di un semiconduttore; giunzione p-n e diodo.
7. Transistor BJT e MOSFET: principi di funzionamento
8. Amplificatore operazionale; principi basi della retroazione; Amplificatore operazionale ad anello chiuso: configurazione invertente, non invertente , circuito integratore e derivatore. Amplificatore operazionale come comparatore: utilizzo nei convertitori analogico-digitale; utilizzo dell’A.O. all’ingresso di un multimetro digitale (misure di corrente, tensione e resistenza) Trigger di Schmidtt.
Esperimenti:
Esempi di circuiti elettrici, circuito RC ed RLC , caratteristica di un diodo; triodo a vuoto, amplificatore operazionale, legge di Malus
Metodi didattici
Lezioni frontali ed esercitazioni pratiche di laboratorio.
I micro-test sono utilizzati per incentivare lo studio delle conoscenze minime necessarie per l'attività di laboratorio. La correzione in itinere dei report sperimentali permette di monitorare l'apprendimento
Gli studenti lavoratori devono portare a termine un numero minimo di esperimnti, da concordare con il docente.
Modalità per studenti lavoratori: Gli studenti lavoratori che non possono frequentare regolarmente le lezioni devono comunicarlo al docente e concordare la presenza ad un numero minimo di esperienze di laboratorio per poter accedere
all'esame finale.
Orario di ricevimento: Lunedi 15-17, Dip. di Fisica, previo appuntamento via e-mail.
Testi di riferimento
Testi consigliati:
dispense del docente
Marco Severi – Introduzione alla esperimentazione fisica - Zanichelli
P.R. Bevington and D.K. Robinson “Data reduction and Error Analysis for the Physical Sciences” Mcgraw Hill Book
G. Torzo Capire e sperimentare gli amplificatori operazionali
Verifica dell'apprendimento
- micro-verifiche su concetti fondamentali, preliminari agli esperimenti
- discussioni di gruppo degli esperimenti
Relazioni scritte (sotto forma di poster) di laboratorio sugli esperimenti eseguiti in gruppo;
esame orale finale con domande sul programma svolto e discussione degli esperimenti effettuati (descrizione dell'apparato sperimentale utilizzato, risultati ottenuti, eventuali criticita')
Risultati attesi
Conoscenza e capacità di comprensione:
Al termine del corso lo studente conoscerà i principi di funzionamento e di utilizzo dei principali strumenti per misure di tipo elettrico (generatori di tensione e corrente, generatori di funzioni, multimetri, oscilloscopi) e di alcuni dispositivi elettronici fondamentali (diodi, transistor, amplificatori operazionali).
Capacità di applicare conoscenza e comprensione:
Al termine del corso lo studente sarà in grado di applicare le conoscenze acquisite per approntare e portare a termine esperimenti basati su misure di tipo elettrico, allo scopo di studiare e caratterizzare il comportamento elettrico di alcuni dispositivi e materiali.
Autonomia di giudizio:
Al termine del corso lo studente sarà in grado di analizzare i risultati di un esperimento in modo critico, valutando in che misura eventuali discrepanze rispetto ai risultati attesi siano riconducibili a errori e difficoltà sperimentali e quando invece esse indichino la necessità di una modellizzazione più accurata.
Abilità comunicative:
Al termine del corso lo studente sara’ in grado di scrivere il report di un esperimento secondo i modelli proposti in modo chiaro, rigoroso e conciso, mettendo in evidenza risultati ed eventuali criticita’. Sara’ inoltre in grado di esporre oralmente i risultati ottenuti e di discuterli con i propri colleghi.
Capacità di apprendimento:
al termine del Corso lo studente sarà in grado di progettare in modo autonomo una particolare misura o esperimento, valutando quali siano gli strumenti più opportuni da utilizzare, sulla base delle loro prestazioni e caratteristiche.