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.
Cu Zn
H20 + H2S04 S042- H+
+ -
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.
i
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.
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.
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 = resistività1831
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
