Consiglio di strategia

Storia dei generatori di
tensione e della
corrente elettrica
Prof. Daniele Ippolito
Liceo Scientifico “Amedeo di Savoia” di Pistoia
1778
Alessandro Volta, in analogia al potenziale
gravitazionale
definito
da
Lagrange,
introduce il potenziale elettrico, da lui
chiamato tensione elettrica.
1780
Inventa il condensatore di
elettricità:
due
dischi
metallici
aventi
cariche
opposte.
Scopre che il rapporto tra
carica e tensione è costante
e lo definisce capacità del
condensatore.
1790
Luigi Galvani nota che, toccando i nervi di
una rana dissezionata con la punta di
uno scalpello, i muscoli dell'animale si
contraggono.
L'effetto è più forte se il contatto avviene con un arco
metallico, meglio se composto da due metalli differenti.
Galvani interpreta il risultato con
l'esistenza
di
un'”elettricità
intrinseca all'animale”.
1792
Volta contraddice l'interpretazione di Galvani sull'elettricità
intrinseca all'animale e ritiene che la rana sia soltanto un
rivelatore di elettricità.
Nel caso di un contatto con un arco bimetallico, è la
differenza di potenziale tra i due metalli che genera un
passaggio di elettricità attraverso la rana.
Galvani obietta che l'effetto è visibile anche con un solo
metallo e Volta replica che ciò sarebbe dovuto alla
disomogeneità del metallo.
1800
Volta distingue due tipi di conduttori:
1) i metalli che, posti a contatto, raggiungono potenziali
diversi;
2) i liquidi elettroliti, che non assumono un potenziale
molto diverso dai metalli immersi in essi.
Combinando
opportunamente
conduttori del primo e del secondo
tipo, in modo che le d.d.p. possano
sommarsi, Volta inventa la prima
pila elettrica.
Ciascuna cella voltaica è costituita
da un disco di rame (+), un panno
imbevuto di una soluzione di acido
solforico e un disco di zinco (-).
Vediamo il funzionamento di una
singola cella:
Nella
soluzione,
per
affinità
elettronica, gli ioni S042- si
dirigono verso lo zinco, mentre
quelli H+ vanno verso il rame.
Il rame si carica positivamente e
prende il nome di anodo, lo zinco
si carica negativamente e viene
detto catodo.
+
-
i
Zn
Cu
H+
S042-
H20 + H2S04
A circuito aperto, il processo si arresta quando tra i due
elettrodi si stabilisce una d.d.p. di circa 1 V: è la forza
elettromotrice del generatore.
Se colleghiamo i due elettrodi con un filo elettrico,
abbiamo il passaggio di corrente e il processo ricomincia,
fintanto che tutto l'acido non si trasforma.
La pila di Volta consente quindi di generare una corrente
elettrica, cioè un moto ordinato di cariche elettriche, di
intensità molto maggiori rispetto alle vecchie macchine
elettrostatiche.
William Nicholson, pochi mesi dopo
l'invenzione della pila di Volta, la utilizza
per realizzare l'elettrolisi dell'acqua, cioè
la separazione di idrogeno e di ossigeno.
1807
Humphry Davy, grazie all'elettrolisi, riesce
ad separare da diverse sostanze metalli
puri come il sodio e il potassio.
1826
George Simon Ohm formula due leggi che
descrivono le relazioni tra le grandezze
fisiche in un conduttore.
Prima legge di Ohm:
V = d.d.p. tra due punti
I = intensità di corrente
R = resistenza del conduttore
Seconda legge di Ohm:
l = lunghezza del conduttore
S = sezione del conduttore
ρ = resistività
1831
Michael Faraday scopre che variando il flusso
del campo magnetico attraverso un circuito
elettrico, si osserva il passaggio di corrente
nel circuito. Scopre quindi una f.e.m. indotta
dal campo magnetico.
Vengono gettate le basi per la produzione di
correnti alternate.
1836
John Frederick Daniell inventa una pila che
perfeziona il meccanismo della pila di
Volta.
Caratteristica della pila di
Daniell è la reversibilità:
esaurita la reazione chimica,
collegando i due elettrodi ad
un altro generatore è
possibile
invertire
la
reazione e ricaricare la pila.
1840
James Prescott Joule spiega come il
passaggio di corrente attraverso un
conduttore produca un effetto termico: il
conduttore si riscalda.
Il lavoro prodotto dal generatore per mettere in moto le
cariche si trasforma in calore nel passaggio attraverso
una resistenza: è il cosiddetto “effetto Joule”.
Si compie un altro passo avanti nella comprensione del
principio di conservazione dell'energia.
1860
Antonio Pacinotti inventa la prima dinamo:
sfruttando la scoperta di Faraday
sull'induzione elettromagnetica, produce
un generatore di corrente continua più
efficiente delle pile.
L'anello di Pacinotti
1887
Nikola Tesla inventa il motore a induzione
per la produzione di corrente alternata.
La nuova corrente riduce i problemi di
dispersione della corrente continua,
grazie
alla
possibilità
di
essere
trasportata ad alta tensione e si impone
nell'utilizzo domestico e industriale.
Schema del motore a induzione inventato da Tesla