I molti poteri della corrente elettrica
Perché dipendiamo così tanto dalla corrente elettrica? A cosa sono dovuti i suoi “poteri”?
La corrente elettrica fa talmente parte del nostro vivere quotidiano che ci sarebbe davvero
difficile immaginare di poter condurre un’intera esistenza senza di essa. Eppure, è passato
solamente un secolo da quando l’utilizzo della corrente divenne alla portata di tutti (Trento fu tra le
prime città d’Europa ad essere illuminata con l’elettricità nel 1890). Oggi la nostra dipendenza è
totale: senza di essa la maggioranza di noi non saprebbe o potrebbe più lavorare, né vivere nella
propria casa. Nemmeno quando decidiamo di trascorrere le ferie lontano da ogni comodità ne
facciamo a meno: in generale, infatti, almeno una piccola torcia (elettrica) tascabile ce la portiamo
dietro. Per non parlare del cellulare… per sicurezza, non si sa mai…
Anzitutto chiariamo un punto fondamentale: la corrente elettrica consiste in un movimento
di cariche elettriche nello spazio. La corrente elettrica ha almeno tre “poteri”, che chiameremo
magnetico, chimico e termico. Del primo, di cui abbiamo già detto in una recente rubrica, diciamo
ora che consta nella capacità di una corrente di creare un “campo magnetico”, ovvero un qualcosa
che è in grado di far deviare l’ago di una bussola. Questo effetto ha generato applicazioni di portata
eccezionale, come il motore elettrico. L’idea di base del dispositivo è semplice: si fa scorrere una
corrente elettrica in una bobina (consiste in un avvolgimento di tanti fili conduttori, ad esempio di
rame) posta in un campo magnetico prodotto da calamite di forma opportuna. Risultato: la bobina
ruota. Ecco dunque un motore: elettrico, per l’appunto. Quanti motori elettrici ci capita di
utilizzare? Moltissimi: dal frullatore al lettore di CD, dal falciaerba ai neonati motori per autobus,
automobili e biciclette…
Un gioco che usavamo fare da bambini consisteva nel procurarsi un recipiente pieno
d’acqua, svuotarlo di circa la metà, passarlo al giocatore successivo il quale ripeteva la stessa
operazione. Perdeva il bambino che rimaneva con una quantità d’acqua talmente piccola da non
riuscire più a dividerla. Potremmo immaginare di proseguire il gioco con i più fantastici dispositivi,
micro-microscopi e microcontagocce, fino ad ottenere una sola molecola. Ed, a questo punto, il
giocatore che si ritrova con una molecola, perde. Perde perché se spezzasse la molecola non
avrebbe più due parti della stessa sostanza di partenza. Ma supponendo di cambiare le regole del
gioco e di ammettere anche la scissione della
molecola, come potrebbe fare il giocatore per
vincere? Viene in aiuto un’altra delle abilità
della corrente elettrica che abbiamo chiamato
“chimica”. Se l’acqua è attraversata da una
corrente elettrica, essa si scinde nei
componenti di cui è costituita. Poiché la
molecola d’acqua è fatta da tre atomi, due di
idrogeno e uno di ossigeno (l’espressione
sintetica è H2O), il risultato è che l’idrogeno si
divide dall’ossigeno. Essi si possono
eventualmente raccogliere separatamente. La
corrente permette, dunque, di scindere le
molecole, di spezzarle per ottenere gli elementi
di cui sono costituite. Dall’acqua si può
ottenere idrogeno, sostanza decisamente
preziosa per il nostro futuro energetico (il problema non è così banalmente risolto a causa del costo
economico dell’operazione descritta, per ora superiore al beneficio che se ne trarrebbe dall’ottenere
il combustibile idrogeno). Comunque sia, il processo di elettrolisi (così si chiama) ha permesso e
permette di ricavare elementi contenuti in sostanze complesse, spesso non ottenibili in altro modo.
Il terzo e ultimo effetto della corrente viene denominato termico. È un effetto che possiamo
costatare abitualmente: quando un filo o un dispositivo qualunque è percorso da corrente elettrica, si
scalda. Utilizziamo questa caratteristica della corrente elettrica in moltissimi modi: dalla stufa
elettrica al ferro da stiro, dalla lampadina a filamento al forno, dal saldatore allo scaldabagno.
Tuttavia, l’aumento di temperatura prodotto dalla corrente non viene sfruttato nella maggior parte
dei casi. Anzi, questo rialzo termico è spesso solo un impiccio di cui è necessario tener conto nella
progettazione dei dispositivi elettrici e, soprattutto, è una perdita di energia di cui purtroppo non si
può fare a meno.
A questo punto, dopo aver magnificato le sue doti, vediamo l’altro aspetto della medaglia
della corrente elettrica: bisogna “produrla” (in natura, per la verità, esistono i fulmini, che
producono correnti brevi e intensissime, ma … come acchiapparli? Altre forme “naturali” di
corrente non sono banalmente utilizzabili). Come già detto, una corrente elettrica consiste in un
movimento ordinato di cariche elettriche (nei fili di rame le cariche sono gli elettroni). Le cariche
elettriche sono sempre in moto, ma il problema è renderlo ordinato: e questo costa. Per produrre
corrente è necessario avere dell’energia a disposizione. La corrente “restituisce” poi parte di questa
energia madre per eseguire il compito che le è stato assegnato: azionare un motore, dar luogo ad
elettrolisi, scaldare un dispositivo. Ma, attenzione! Va sottolineato che solo una parte dell’energia
viene utilizzata, mentre l’altra parte (piccola o grande, dipende dai dispositivi) va inesorabilmente
perduta. Anche in fisica di gratuito non v’è nulla…
[a cura di Silvia Defrancesco]
