STRUMENTARIA ELETTRICA

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1 STRUMENTARIA ELETTRICA esibizione di strumenti antichi eventi ed esposizioni pubblicità industriali d epoca Catalogo della Mostra - Politecnico di Torino maggio 2009

2 Comitato Organizzatore Prof. Umberto Pisani Dipartimento di Elettronica del Politecnico di Torino Prof. Vittorio Marchis Direttore del CEMED Centro Museo e Documentazione Storica del Politecnico di Torino Ing. Gianfranco Albis Responsabile del LED Laboratori Esercitazioni Didattiche del Politecnico di Torino Ing. Oronzo Mauro Collezionista di Strumenti Antichi e fondatore di Misurando.com Progettazione grafica Mariapia Martino Dipartimento di Ingegneria Elettrica del Politecnico di Torino Per maggiori informazioni: Tutto il materiale presentato in questo catalogo non può essere utilizzato per scopi commerciali e non può essere riprodotto senza esplicita autorizzazione del Comitato Organizzatore.

3 Saluti La mostra Strumentaria Elettrica nella sede storica delle facoltà di Ingegneria del Politecnico rappresenta un occasione importante non solo per il nostro Ateneo, ma per tutta la città. La nostra Università, infatti, da 150 anni forma intelligenze che contribuiscono alla crescita economica e sociale del territorio ed è stata protagonista della cultura e della ricerca scientifica del Paese. La realizzazione di un percorso espositivo che presenti esempi storici dei principali strumenti scientifici e industriali inerenti il mondo dell elettricità, può dunque diventare un efficace momento di apprendimento e di didattica delle scienze ingegneristiche e un luogo di promozione di iniziative volte alla diffusione della cultura scientifica e tecnologica. La mostra sarà quindi occasione concreta per il Politecnico, grazie alla collaborazione con Misurando, di aprire le sue strutture ad un percorso che porta ad una visione concreta della storia della strumentazione elettrica e dei cambiamenti che questa ha attraversato dall 800 ai primi del 900. Un iniziativa che avvicina i nostri studenti ma anche il pubblico più vasto alla storia dell ingegneria, grazie alla visione, ed in molti casi alla scoperta, di strumenti e interessanti pubblicità d epoca, che fanno parte sì del nostro passato, ma che hanno senza dubbio contribuito all innovazione del nostro presente e futuro. Il Rettore del Politecnico di Torino Prof. Francesco PROFUMO È ben noto che in Italia la diffusione dei Musei scientifici è molto limitata ed inoltre molte difficoltà si incontrano sia presso le Università, sia presso i grandi complessi industriali per la musealizzazione delle numerosissime strumentazioni che hanno caratterizzato lo sviluppo tecnologico e che costituiscono un importante patrimonio di beni culturali e scientifici. L Associazione Italiana di Storia dell Ingegneria apprezza quindi con vivo compiacimento l impegno culturale e scientifico della famiglia Mauro che ha realizzato la collezione privata Misurando la quale raccoglie oltre cinquecento apparati scientifici d epoca dedicati al mondo della misura oltre ad un ampia documentazione cartacea sempre d epoca. La collaborazione tra Misurando e il Politecnico di Torino, nata grazie al prof. Umberto Pisani del Politecnico di Torino, risulta essere una buona occasione per fare cultura di beni culturali scientifici presso i nostri Atenei. Sono sicuro che sul percorso di questa iniziativa, come di altre di cui sento ogni tanto, si creerà sul territorio italiano un sapere dell Ingegneria, più consapevole perchè non solo basato sull elemento ultimo della ricerca scientifica e dell innovazione tecnologica, ma anche sulla capacità di gestire e riconoscere i principi fondamentali che hanno portato a quei risultati della ricerca, da cui appunto la necessità di esplorare anche la dimensione storica. L Ingegner Oronzo Mauro ha già presentato la collezione Misurando al 2 Convegno Nazionale di Storia dell Ingegneria ed è stato organizzatore di diverse esposizioni. La presente mostra STRUMENTARIA ELETTRICA al Politecnico di Torino è certamente un evento significativo per la diffusione della Storia dell Ingegneria e l Associazione, nel plaudire all iniziativa, auspica che essa possa essere visitata da molti giovani che potranno conoscere le radici del loro operare. Il Presidente dell A.I.S.I. - Associazione Italiana di Storia dell Ingegneria Prof. Ing. Salvatore D AGOSTINO

4 PREMESSA L idea della mostra è nata dalla esigenza di divulgare tra i nostri studenti, ma anche tra i non addetti ai lavori, le testimonianze dell ingegno di tanti personaggi più o meno noti che hanno contribuito al progresso scientifico, realizzando oggetti in grado di misurare e quindi verificare la validità delle teorie fisiche sulla cui base furono progettati. Le soluzioni tecniche e la raffinata tecnologia utilizzata mostrano come l abilità artigianale abbia profondamente segnato l evoluzione della figura dell ingegnere in questi ultimi secoli. Il progresso, ormai divenuto frenetico in tutte i settori dell ingegneria ed in particolare nel settore delle tecnologie delle comunicazioni e dell informazione, distoglie gli ingegneri moderni da queste sue origini. In particolare i nostri studenti guardano al futuro e non hanno le occasioni per soffermarsi sulle proprie radici. Offrire uno spazio per tali momenti di meditazione è l obbiettivo che ci proponiamo di raggiungere con questa mostra. La conclusione della mostra prevede una lezione pubblica riguardante l autopsia di un contatore di energia elettrica, di vecchio tipo, ormai soppiantato nelle nostre abitazioni dal più moderno contatore numerico. L esposizione Strumentaria Elettrica al Politecnico è frutto della collaborazione tra il Politecnico di Torino e l ingegnere Oronzo Mauro che ha messo a disposizione una parte degli strumenti della sua collezione Misurando (www.misurando.com). Umberto Pisani RINGRAZIAMENTI Gli organizzatori desiderano ringraziare il Rettore del Politecnico prof. Francesco Profumo, il Preside della Facoltà di Ingegneria dell Informazione prof. Paolo Camurati, il Direttore del Centro Museo e Documentazione Storica prof. Vittorio Marchis, il Direttore del Dipartimento di Elettronica prof. Giovanni Ghione, il direttore del Dipartimento Ingegneria Elettrica prof. Aldo Boglietti e l ing. Emiliano Roggero dell A.E.M. Torino Distribuzione per aver aderito con entusiasmo alla proposta di organizzare la Mostra Strumentaria Elettrica in occasione dell anno di celebrazione dei 150 anni della scuola politecnica torinese. Il contributo finanziario ed organizzativo di tutti ha consentito di realizzare l evento espositivo, a cui si affiancano manifestazioni dimostrative di esperimenti per la misura di grandezze elettriche condotte con strumenti d epoca. Un grazie particolare va a Mariapia Martino, che con sensibilità e cura ha realizzato la grafica di questo catalogo. Il Comitato Organizzatore

5 LA COLLEZIONE MISURANDO La Collezione Misurando di strumenti antichi è articolata su tre temi: strumenti per misure elettriche, strumenti per misure di densità e strumenti per misure generiche. Il settore numericamente più consistente è rappresentato dalle misure elettriche; complessivamente il patrimonio di strumentaria è costituito da oltre 500 apparecchi. Lo strumento di misura non solo ci riconduce alla scienza e alla tecnologia dell epoca in cui è stato realizzato, ma anche alle esigenze della vita quotidiana ed in esso permangono i segni e le tracce degli uomini che lo hanno avuto come supporto nelle comuni attività lavorative. La collezione degli strumenti è accompagnata da una piccola raccolta di Leggi ed Editti dell Ottocento e da oltre un centinaio di pubblicità italiane e straniere da fine 800 agli anni 50 del 900. Testi di fisica sperimentale del 700 e dell 800 completano il testo. Galleria delle misure elettriche Nella galleria sono rappresentate pressoché tutt e le grandezze elettriche misurabili a partire dai primi galvanometri a bussola delle tangenti di metà 800 e quindi strumenti portatili dell ingegnere americano Edward Weston, fino agli strumenti autocostruiti della Scuola Radio Elettra negli anni 50/ 60. I materiali (legno e bakelite), la varietà delle forme e la posizione d uso (da banco o da quadro) testimoniano la continua evoluzione ed il perfezionamento delle tecnica costruttiva. Tra i più curiosi si può notare l amperometro da automobile utilizzato nei primi anni del secolo come strumento per la misura dell intensità di corrente della batteria nelle fasi di avviamento manuale dell automobile. Galleria delle misure di densità dei liquidi Gli strumenti per misurare la densità dei liquidi sfruttano il principio della spinta d Archimede. In generale, i densimetri a scala misurano la densità di tante tipologie di liquidi o materiali viscosi. La forma e la foggia degli strumenti sono specifiche per la tipologia di liquido. Si va da un piccolo strumento di pochi centimetri per la misurazione della densità del latte materno, a densimetri di 25/30 cm di lunghezza per le misurazioni degli alcoli leggeri. Anche il pendente, cioè la parte più pesante dello strumento, ha una forma specifica per il tipologia di liquido: un pendente molto leggero e a goccia per liquidi leggeri; un pendente tozzo, pesante e sferoidale per oli pesanti. Molti di questi strumenti sono conservati in pregiati cofanetti di legno. Gallerie delle misure diverse In questa galleria sono raccolti gli strumenti per la misura di una vasta gamma di grandezze fisiche: dalle misure di lunghezza, alle misure di peso, di velocità rotazionale, ecc Uno strumento molto particolare di questa sezione è il raso sabaudo, uno strumento in legno per misure di lunghezza, simile dunque ad un metro, che veniva utilizzato nel Regno dei Savoia sulla fine del 1700 per la misurazione delle stoffe, appunto il raso. Lo strumento, lungo circa 60 cm, presenta tre punzonatore con lo stemma dei Savoia (due agli estremi per certificare la lunghezza, uno quasi al centro per prestigio), e sei punzoni per le verifiche annuali dal 1771 al La galleria delle misure diverse conserva anche una bella serie di recipienti per misurazioni della capacità (volume): una serie francese del 1700 in peltro, una serie di bottiglie da latte degli anni 50, ed altri strumenti di interesse didattico. Gallerie delle pubblicità La storia e l evoluzione degli strumenti di misura può essere vista sotto un altra prospettiva mediante la raccolta dei manifesti ed inserzioni pubblicitarie di varie aziende costruttrici. La maggior parte delle inserzioni pubblicitarie proviene dalla rivista L Ingegnere. In queste pubblicità la tecnologia e il design si fondono con gli aspetti di marketing, ed in molti casi nei primi decenni del Novecento, con l esaltazione dell italianità del prodotto. Diverse aziende italiane, le famose SA, Società Anonime sono scomparse e di loro oltre a prodotti raccolti da collezionisti e, nei casi più fortunati, qualche rarissimo impianto di archeologia industriale, questi manifesti pubblicitari restano a celebrarne l attività.

6 Un percorso nell 800 alla scoperta delle misure elettriche Vengono qui illustrate le tappe fondamentali che sono state percorse nel corso del 1800 per arrivare ai moderni strumenti di misura elettrici. L antesignano dei recenti tester multifunzione ha le sue radici nel galvanometro dei primi anni dell 800. Dopo la scoperta di Oersted (1819) dell effetto della corrente elettrica su un ago magnetico inizia la realizzazione di strumenti in grado di misurare l intensità della corrente. Un ago posto in un campo magnetico è soggetto a una coppia di forze il cui momento meccanico è legato all intensità del campo; pertanto, un ago sospeso mediante un filo di torsione al centro di una spira percorsa dalla corrente da misurare (che genera un campo magnetico proporzionale alla propria intensità) subisce una rotazione che è legata all intensità della corrente stessa. Su questo principio è basato il prototipo del galvanometro ad ago, il moltiplicatore di Schweigger (1820), costituito da una bobina rettangolare e da un ago magnetico. Benché non si conoscessero ancora i concetti esatti di corrente e di resistenza, né la legge di Ohm (del 1826), ci si limitava ad osservare l effetto del passaggio della corrente sull ago, al variare della geometria del sistema e a usare il moltiplicatore come indicatore della direzione della corrente. Sullo stesso principio del moltiplicatore di Schweigger si basa il galvanometro di Nobili (1826), il primo strumento di uso pratico che dominò per decenni nei laboratori (lo stesso Faraday lo impiegava nei suoi esperimenti, ). Nello strumento compare per la prima volta il sistema astatico per compensare i disturbi dovuti alla componente orizzontale del campo magnetico terrestre. Rimase però aperto per lungo tempo il problema della taratura dei galvanometri, per essere alla fine risolto nell ambito delle ricerche condotte da F. Gauss e W. Weber, presso la Magnetische Verein di Gottinga. Inizialmente la loro ricerca era rivolta a misure del campo magnetico terrestre. A tal fine realizzarono i primi magnetometri, con un magnete sospeso all interno di una bobina, per eseguire misure assolute di declinazione, inclinazione e intensità della componente orizzontale del campo magnetico terrestre. Vennero poi costruiti, in analogia, i primi galvanometri impiegati, tra l altro, da Gauss e Weber nei primi tentativi pionieristici di telegrafia elettrica. Gauss risolse il problema della taratura con un magnetometro e un galvanometro, mediante il quale riuscì a condurre misure di corrente e a riportare le grandezze misurate nel sistema assoluto. Weber definì successivamente, nel 1840, l unità di misura di corrente nel sistema assoluto, servendosi della bussola delle tangenti mediante cui confrontò la forza esercitata dalla corrente sull ago con la forza esercitata da un magnete di momento magnetico unitario. Nacquero in questi anni gli elettrodinamometri e i galvanometri a bobina e si consolidò il metodo di lettura con cannocchiale, specchio e scala, introdotto da Poggendorff nel 1826 e ripreso da Gauss e Weber, sia nei magnetometri che nei galvanometri. Tale metodo consente di osservare anche piccole deviazioni della posizione dell ago, con una precisione molto più elevata di quella ottenibile con il galvanometro di Nobili a lettura diretta. Gli strumenti ideati da Gauss e Weber, dalla ricerca di base vennero in seguito adattati per eseguire misure in telegrafia; di pari passo si realizzarono numerosi tipi di galvanometro, a seconda del campo di applicazione. Per aumentare la sensibilità degli strumenti vennero, inoltre, modificati i magneti, che diventano più corti e leggeri, e introdotte bobine scorrevoli. Il sistema di smorzamento venne migliorato, così come il sistema astatico. Intorno al 1860, il galvanometro a specchio, realizzato da W. Thomson (Lord Kelvin) per eseguire misure di isolamento dei cavi telegrafici, segnò un progresso notevole e si impose per decenni, insieme a una varietà di modelli che ne ripresero il principio base di funzionamento. Nel 1880 venne realizzato il galvanometro a circuito mobile, ideato da Deprez e D Arsonval, non molto sensibile e perciò adatto per correnti di media e forte intensità. Nel galvanometro di Deprez-D Arsonval una bobina percorsa dalla corrente da misurare, sospesa al filo di torsione, viene posta nel

7 campo di un magnete a ferro di cavallo. Gradualmente la lettura con cannocchiale, specchio e scala venne sostituita dalla lettura a indice, con l equipaggio mobile ancora sospeso ma associato a una forma dello strumento sempre più compatta e maneggevole. Il filo di sospensione scomparve del tutto nei milliamperometri Weston, introdotti nel 1888 dalla Weston Electrical Instruments Co. Gli indicatori Weston rappresentarono i primi strumenti ad ago a lettura diretta, con scala proporzionale, trasportabili, e associavano ai vantaggi di un impiego facile e rapido la possibilità di eseguire misure di alta precisione. Il principio di funzionamento era quello di Deprez-D Arsonval ma la novità consisteva nell imperniare la bobina mediante punte di acciaio alloggiate in pietre dure. Gli strumenti con bobina a sospensione gradualmente sparirono, per cedere il passo a voltmetri, amperometri e wattmetri più funzionali alle mutate esigenze della tecnologia di fine Ottocento. Nello stesso tempo vennero definiti i primi standard di misura per le unità di resistenza, tensione, carica, intensità e capacità (Congresso di Elettrotecnica di Parigi, 1881). Breve storia del contatore di energia elettrica Sul finire del 800 si costituisce un vero e proprio mercato dell energia elettrica con fornitori ed utenti e quindi l uffizio della misura acquisisce un valore commerciale da salvaguardare ad opera di Legge (Leggi e Decreti del 22 giugno 1874 sui Pesi e sulle Misure con il quale si estende all energia elettrica la normativa sulla misurazione del gas luce). Il contatore di energia elettrica è uno strumento che diventa fondamentale nella contabilizzazione dei consumi. Un primo modello, realizzato nel 1879 da T.A. Edison, era basato sul principio del processo elettrolitico secondo il quale la corrente che attraversa un elettrolita deposita su un elettrodo una quantità di materia (zinco) proporzionale alla corrente ed al tempo trascorso e quindi all energia. Sullo stesso principio furono sviluppati altri tipi di contatore (Thomson e Ferranti, Sprague ed Edison). Sempre di quel periodo molto interessante è il contatore tipo Lippman (basato sul peso di mercurio versato a seguito del passaggio di corrente) o il tipo Cauderay (in cui compare per la prima volta un disco rotante). Un notevole miglioramento nella praticità e riproducibilità della misura si ebbe col contatore ideato da Hermann Aron ( ) il quale, sfruttando il principio di isocronia del pendolo, sviluppò un contatore al cui interno erano due orologi a pendolo, uno dei quali accelerato da un elettrocalamita attraversata dalla corrente. Lo scarto fra i tempi misurava l energia consumata. Come ogni buon orologio a pendolo, il contatore doveva essere periodicamente ricaricato e l azienda gestita da Aron realizzava contatori in grado di mantenere la carica per circa un mese. Quegli strumenti di misura, benché per l epoca raffinati, risultavano poco pratici e non molto accurati, tanto da indurre il Comune di Parigi sul finire dell 800 a bandire un concorso per la progettazione di contatori elettrici a cui parteciparono numerosi progettisti, segno che il tema era molto sentito. Si arrivò infine alla proposta di O.T. Blaty (1889) di un contatore basato sul campo rotante dissimetrico, che fu perfezionato da G. Ferraris con l introduzione di un disco metallico rotante (principio del motore ad induzione) di cui si contano i giri. Dal 1889 ai giorni nostri il principio su cui è basato il contatore di energia elettrica è rimasto sostanzialmente lo stesso, pur con notevoli innovazioni tecnologiche per migliorarne la stabilità e precisione. Solo nel 2001 viene avviato il progetto per la sostituzione del vecchio contatore elettromeccanico con il nuovo contatore elettronico. Oronzo Mauro

8 Scaricatore Elettrostatico (primi 800) o scaricatore è utilizzato Lper privare della carica corpi che sono stati caricati elettrostaticamente. È costruito in modo che l operatore sia isolato dalla parte metallica per mezzo di un manico in vetro isolante. Lo strumento veniva utilizzato per scaricare a terra una carica presente su un corpo carico oppure per passare la carica da un corpo all altro. Si tratta di uno dei primi strumenti elettrostatici; una volta capito che si poteva creare una zona carica, il passo successivo era quello di confinare le cariche e quindi poi spostarle da un corpo ad un altro. Esistono altre versioni di questo strumento costituito da due archetti incernierati e manovrati attraverso due manici, sempre isolanti. Questi particolari strumenti, spesso erano utilizzati in abbinamento oltre che alle macchine elettrostatiche, alle bottiglie di Leida ed altri marchingegni ottocenteschi con cui si faceva dimostrazioni quasi teatrali di elettrostatica. Elettroscopio Condensatore di Volta (fine 800) o strumento è costituito da un recipiente Lcilindrico in vetro inserito in una base in ottone estraibile recante due asticciole anch esse di ottone. Sulla sommità del recipiente è posto un tappo in ottone a tenuta con un foro centrale filettato in cui si inserisce e si fissa per avvitamento un asta, anche essa in ottone, isolata per mezzo di un piccolo tubo in vetro ad essa saldato con ceralacca. La porzione dell asta che sporge all interno del recipiente è munita all estremità di una pinza con vite che trattiene due sottili lamine. Lo strumento serve a valutare l elettrizzazione dei corpi tramite il contatto. Esso fu ideato da A. Volta per rilevare sorgenti di elettricità a basso potenziale che non sarebbero rilevate da un normale elettroscopio a foglie. Per effettuare l esperimento si collega il piatto superiore a terra e quello inferiore a contatto col conduttore di cui si vuole valutare il potenziale. In questo modo l apparecchio si sarà caricato, ma non si nota nessuna divergenza delle lamine. Togliendo il disco superiore le lamine divergeranno lentamente perché l allontanamento dei due dischi (armature del condensatore) fa diminuire la capacità del condensatore: poiché la carica è costante, si esalta la differenza di potenziale rispetto alla terra.

9 Apparecchio per Grandine Elettrica (fine 800) L apparecchio è costituito da due piatti metallici pian paralleli, quello inferiore da mettere a terra, quello superiore da collegare alla macchina elettrostatica. Entrambi i piatti sono contenuti in un recipiente di vetro; sul fondo del recipiente vi sono delle palline di midollo di sambuco. Il funzionamento dell apparecchio è semplice: collegato il piatto superiore alla macchina elettrostatica le palline di sambuco vengono caricate e quindi attratte dal piatto superiore. Toccando il piatto si caricano dello stesso segno e vengono immediatamente respinte. Ricadono a terra e si scaricano, per cui il processo ricomincia: si crea cioè una grandine. Il nome della macchina deriva certamente dall ipotesi, allora in voga e dovuta a Volta, sulla formazione della grandine. Collocando fra i due piatti figurine di sambuco vestite di seta, si hanno gli stessi movimenti, che per l effetto venivano chiamati danza elettrica. Bottiglia di leida (primi 900) a bottiglia di Leida Lcostituisce la forma più antica di condensatore. Fu utilizzata per condurre molti dei primi esperimenti sull elettricità durante la seconda metà del XVIII secolo. Una bottiglia di Leida consiste tipicamente in un contenitore di vetro (per esempio una bottiglia) coperto da un rivestimento metallico all interno e da un altro simile dalla parte esterna. Il rivestimento interno è collegato all elettrodo di un generatore elettrostatico attraverso un conduttore (un cavo, una catena, ecc.), mentre il vetro funge da dielettrico. Le bottiglie di Leida possiedono una capacità elettrica piuttosto elevata, che unita all alta rigidità dielettrica e allo spessore del vetro, le rende ideali come condensatori per alta tensione. L invenzione della bottiglia di Leida viene generalmente attribuita al fisico olandese P. Van Musschenbroek, che la presentò alla comunità scientifica internazionale nel 1746, battezzandola con il nome della propria città natale, Leida, sede dell università presso la quale egli ricopriva la cattedra di professore. È tuttavia appurato che E. J. G. Von Kleist, un ex studente della stessa università di Leida di orgini prussiane, aveva costruito la bottiglia indipendentemente già nell anno precedente. Entrambi per caso giunsero all invenzione nel corso di esperimenti. Von Kleist collegò una macchina elettrostatica ad uno spillo che inserì in una bottiglia piena d alcol. Quando estrasse lo spillo venne colpito da un intensa scossa elettrica.

10 Elettroforo di Volta (fine 800) dischi metallici con I manico isolante venivano utilizzati a partire dalla fine del 1700 per condurre varie esperienze su elettrofori e condensatori. Per alcune esperienze essi venivano ricoperti di materiali isolanti (gomma o ceralacca). Una spiegazione del loro uso si può trovare nel Trattato elementare di Fisica di A.Privat-Deschanel: Nei laboratori si ha spesso bisogno di una scintilla elettrica; è facile di ottenerla per mezzo di un apparecchio assai più semplice della macchina elettrica, conosciuto col nome di elettroforo, dovuto a Volta. Esso è formato da un disco di resina, sul quale si appoggia un piatto conduttore, portato da un manico isolante, detto scudo. Si elettrizza negativamente il disco, strofinandolo con una pelle di gatto o con un pannilano, quindi vi si appoggia il piatto conduttore. Questo si elettrizza, sotto l influenza d e l l e l e t t r i c i t à negativa della resina, secondo le leggi stabilite al capitolo Elettrizzazione per influenza. Toccando poi il piatto conduttore col dito, l elettricità negativa si disperde nel suolo, e non rimane che l elettricità positiva. Se, dunque, si solleva lo scudo per mezzo del suo manico isolante, l elettricità positiva si spanderà sulla sua superficie, e se ne potrà cavare una scintilla. Siccome la resina conserva per molto tempo il suo stato elettrico, s p e c i a l m e n t e se l aria è secca, poggiando di nuovo il piatto conduttore sulla resina, ed operando al modo indicato, si potrà s u c c e s s i v a m e n t e ottenere un gran numero di scintille. Pendoli Elettroscopici (fine '800) pendolini elettrostatici di midollo di I sambuco sono fra gli strumenti più sensibili per la rivelazione (qualitativa) dello stato di elettrizzazione di un corpo. Il funzionamento di tali dispositivi può essere facilmente spiegato facendo ricorso all induzione elettrostatica (su alcuni testi si usa parlare di polarizzazione per distinguere il diverso comportamento dei corpi conduttori, rimanendo il termine induzione in uso solo in questi ultimi). La pallina di sambuco è un isolante; avvicinando ad essa un corpo carico (ad esempio un bastone di vetro strofinato con una pelle di gatto) la pallina si elettrizza per induzione. La parte della pallina più vicina al corpo carico si elettrizza con carica eteronoma e ne viene quindi attratta. Avvenuto però il contatto la pallina annulla la carica eteronoma e rimane carica con segno omonimo al corpo, per cui viene respinta. D altra parte avvicinando ora alla pallina così caricata un altro corpo carico ma di segno opposto (ad esempio un bastone di ceralacca anch esso strofinato con pelle di gatto) la pallina ne è attirata.

11 Pila Poggendorff - Grenet (fine '800) ila a bicromato di potassio, ideata dal Ptedesco J. C. Poggendorff ( ) nel 1842, porta il nome di Grenet che nel 1856 le diede la disposizione che poi ha conservato rendendola più pratica e maneggevole. È costituita da un recipiente di vetro che ha la forma di una bottiglia sferica a collo largo e alto (detto matrasso) ed è riempita, per circa metà della sua capienza, con un liquido che, secondo le prescrizioni di Poggendorff, si ottiene sciogliendo, in 100 parti in peso d acqua distillata, 17 parti di bicromato di potassio in polvere e poi 22 di acido solforico. Secondo Grenet invece le percentuali in peso devono essere rispettivamente: 100, 10 e 30; ma molte altre composizioni sono state suggerite e usate. L estremità del collo del recipiente è cinta da una larga fascia di metallo alla quale viene fissato ad incastro un coperchio di ebanite. L elettrodo negativo è costituito da una lastra di zinco amalgamato sostenuta da un asta di ottone che, essendo scorrevole attraverso il coperchio di ebanite, consente di abbassare l elettrodo, tenendolo immerso nel liquido, quando si vuol far funzionare la pila o di sollevarlo, estraendolo completamente dal liquido, quando se ne vuole interrompere il funzionamento. La vite di fissaggio dell asta è collegata, mediante una strisciolina di rame, ad uno dei due morsetti serrafili fissati verticalmente sul coperchio. L amalgama protegge l elettrodo di zinco dall attacco dell acido solforico quando il circuito a cui è collegata la pila è aperto. L elettrodo positivo è costituito da due lastre di carbone di storta, parzialmente immerse nel liquido, parallele e molto vicine alla lastra di zinco, una da una parte e una dall altra. Esse sono collegate fra loro e all altro morsetto serrafili mediante un anello metallico fissato alla faccia interna del coperchio di ebanite. Si tratta quindi di un sistema di due pile in parallelo in cui vengono utilizzate le forze elettromotrici fra ciascuna delle facce della lastra di zinco e la faccia della lastra di carbone più vicina. Questa disposizione degli elettrodi, unita al fatto che sono molto vicini e hanno grande superficie, conferisce alla pila una piccola resistenza interna e, utilizzata con circuiti aventi anch essi una piccola resistenza, eroga correnti molto intense, anche se per poco tempo. Il valore della forza elettromotrice della pila appena preparata è di circa 1,96 volt, ma diminuisce rapidamente. Pila Leclanché (FINE '800) a prima pila a secco, cioè Lpriva di elementi liquidi, prodotta industrialmente e commercializzata su ampia scala è stata la pila Leclanché, dal nome del suo inventore G. Leclanché ( ). La paternità della prima pila a secco è contesa tra Leclanché e G. Zamboni. La pila Leclanché è costituita da un vaso di vetro in cui si trova un pezzo di zinco (elettrodo negativo o catodo) e un vaso poroso (bianco), all esterno del quale si versava una soluzione di cloruro di ammonio. All interno del vaso poroso, fissato con mastice, si trova un cilindro di carbone (anodo) e un miscuglio di perossido di manganese e di carbone, entrambi in grani. Il vaso poroso chiude parzialmente il vaso di vetro per impedire la fuoriuscita di vapori ammoniacali.

12 Weston Standard Cell - D550 (ANNI '50) a pila Weston, che deve Lil suo nome al chimico inglese E. Weston che la creò nel 1893, è una nota pila a umido di riferimento utilizzata in laboratorio per la calibrazioni di strumenti di misura quali i voltmetri e i potenziometri. L anodo è costituito da un amalgama di cadmio e mercurio al 12,5%, mentre il catodo è formato da una pasta di solfato di mercurio depositata su mercurio metallico. L elettrolita è comune alle due celle ed è rappresentato, nella versione originaria ideata da Weston, da una soluzione satura di solfato di cadmio, nelle moderne versioni si utilizza invece una soluzione insatura, onde avere una minore variabilità del potenziale erogato in funzione della temperatura. La forza elettromotrice della pila originaria vale 1,0183 V a 20 C. Dry Cell - eveready (1959) i tratta di una pila a secco Sdegli anni 50, americana, con cui si alimentavano i telefoni. Rispetto ad una pila a secco di Leclanchè, questa pila presenta un elevata praticità; infatti, l involucro è completamente chiuso e non si presentano sostanze liquide o gelatinose all esterno, per cui la pila risulta essere decisamente portatile. Ovviamente, il peso della stessa non permette ancora di usarla per un cellulare da mettere in tasca. Come si legge nell involucro esterno della batteria, una sua importante caratteristica era la lunga durata. Bussola delle Tangenti a filo, modello Oersted (prima metà '800) i deve al danese C. Oersted (1777- S1851) la scoperta casuale (1819) secondo la quale un filo conduttore attraversato da corrente elettrica produce un campo magnetico. Nel caso in questione l applicazione di questo campo magnetico nelle vicinanze dell ago di una bussola produce una perturbazione da cui si può indirettamente calcolare la corrente elettrica che fluisce attaverso il conduttore.

13 Bussola delle Tangenti con moltiplicatore (1850) a bussola delle tangenti con molplicatore L(secondo il principio di Schweigger) di campo basato su un avvolgimento di piccola sezione a piu spire deve la sua invenzione a J.S. C. Schweigger ( ), che subito dopo la scoperta fatta da Oersted in Danimarca, si accorge che la sostituzione del semplice filo rettilineo nello stesso piano della bussola con n-spire moltiplica la sensibilità dello strumento (moltiplicatore di Schweigger) favorendo l impiego dell'apparato come strumento di misura. Si può dire che le misure elettriche nascano da questo momento, nel novembre del 1820 con un articolo sulla rivista tedesca Literary Gazett. Schweigger chiamò questo appparato di misura galvanometro moltiplicatore (galvanomagnetic Kondensator) in onore appunto dell italiano Galvani. Bussola delle Tangenti kohl (1870) uesta bussola delle Qtangenti presenta un grande anello moltiplicatore in rame (il principio di Schweigger). Il grande raggio dell anello e l ampia sezione della mono-spira di rame enfatizzano il campo magnetico che si viene a creare al centro della spira conferendo allo strumento una grande sensibilità. Un sistema di specchio presente all'interno della bussola permette una lettura piu efficace e riduce di molto il parallasse. Si tratta di uno strumento di pregevole fattura tedesca, non firmato, ma attribuibile per somiglianza alla società Max Kohl di Berlino.

14 Bussola delle Tangenti corazzata Vinay (prima metà '800) a Bussola delle Tangenti Lpresenta un dispositivo moltiplicatore (secondo il principio di Schweigger) a più spire e involucro protettvo schermato. Si tratta di una versione di bussola delle tangenti molto particolare in quanto presenta una corazza in ottone, per protezione e anche per schermare eventuali campi anomali orizzontale. esterni. Inoltre, stranamente, presenta un piccolo gancio che fa pensare ad un posizionamento verticale del quadrante dello strumento (forse a riposo e non in esercizio), anche se sappiamo che il suo funzionamento poteva essere operato solo sul piano tangente alle linee di forza del campo magnetico terrestere, per cui sostanzialmente in posizione Lo strumento è molto curato, la scala per la misurazione dell angolo di deviazione presenta un'elevata densità di divisioni per quarto di circonferenza per cui ci fa pensare ad una piuttosto elevata risoluzione dell angolo di deviazione. Galvanometro a bussola delle tangenti Harris (primi del '900) i tratta del più classico Smodello di galvanometro a bussola delle tangenti con spire circolari a diversi punti d inserzione corrispondenti ad un numero di spire differenti così da creare campi magnetici indotti diversi. Lo strumento presenta viti calanti micrometriche anche se non è presente nello strumento una bolla di livello, la bolla era applicata sopra il vetrino Bussola delle Tangenti con banco di misura (fine '800) ussola delle tangenti dotata di Bmoltiplicatore (principio di Schweigger) e banco per la verifica delle linee di forza del campo magnetico locale Questa tipologia di bussola delle tangenti oltre alla classica struttura ad anello moltiplicatore, presenta un banco di misura composto da righello e slitta orizzontale allo scopo di poter ispezionare e misurare le linee di forza risultanti del campo magnetico terrestre con il campo indotto dalla spira circolare. L ago magnetico della bussola tenderà a posizionarsi lungo la risultante delle linee di della bussola. La bussola può essere rimossa e facilmente sostituita. La società che ha prodotto questa strumento, la Philip Harris di Birmingham è stata e continua ad essere una delle più importanti aziende di produzione strumentaria inglese per scopi scientifici e didattici. La bussola presenta un moltiplicatore (principio di Schweigger) su spire circolari. forza del campo magnetico terrestre e del campo magnetico creato dall avvolgimento.

15 Galvanometri Astatici secondo il principio di Leopoldo Nobili (fine '800 a - metà '800 B) on il galvanometro dell italiano CL. Nobili ( ) si supera un importante criticità delle misure elettriche della prima metà dell 800, ossia la dipendenza dal campo magnetico terrestre del posto dove viene effettuata la misura. Leopoldo Nobili realizza un equipaggio particolare, detto astatico, mettendo insieme due aghi magnetici con polarità invertite immersi in due solenoidi moltiplicatori. I due aghi così posti annullano il campo magnetico terrestre. A B Galvanometro di Nobili di produzione italiana con base in legno Galvanometri Astatici secondo il principio di Leopoldo Nobili (prima metà '800 a B) i tratta di un galvanometro Sdi eccezionale fattura e selezione dei materiali: scala di lettura in argento per meglio far risaltare le divisioni, accessori e supporti in avorio, ottone, rame e vetro completano il tutto. Non a caso si tratta di un galvanometro realizzato nel gabinetto del fisico tedesco H. D. Ruhmkorff ( ), il celebre inventore del famoso rocchetto di Ruhmkorff. Galvanometro di Nobili di produzione italiana con base in legno A B Galvanometro di Nobili di produzione italiana con base in legno

16 Galvanometro Astatico secondo il principio di Leopoldo Nobili (metà '800) uesto galvanometro è Qparte del Banco Melloni. Si tratta di un galvanometro molto particolare perchè completamente in ottone e con braccio di sospensione del filo abbastanza corto rispetto allo standard del tempo. Un filo, tipicamente di seta, corto determina un momento torcente con rapide oscillazioni per cui la meccanica dello strumento rileva anche repentini cambiamenti di flussi magnetici. Lo studioso Macedonio Melloni si era servito dello stesso modello di strumento per lo studio dell energia raggiante (calorico raggiante) per mezzo del famoso Banco di Melloni ora depositato presso il Museo di Storia della Fisica dell Università di Roma-La Sapienza. Galvanometro a sospensione (fine '800) on l avvento dei galvanometri di Deprez C( ) e D Arsonval ( ) l equipaggio astatico di Nobili viene superato. Si progetta uno strumento basato su un equipaggio alimentato e sospeso su un filo il cui momento torcente è proprio la forza di reazione al momento magnetico che si stabilisce tra le espansioni polari di un grosso magnete ed il solenoide moltiplicatore dell equipaggio mobile. Solidale al filo sospeso uno specchio che proietta un raggio lontano su un'asta galvanometrica letta con un cannocchiale (metodo di Poggerdoff). Asta Galvanometrica (metà '800) i tratta di un asta dove veniva raccolto il Spennello di luce riflessa dalla specchietto di un galvanometro Deprez-D Arsonval. La scala di lettura, traslucida, poteva essere letta da entrambi i lati. La scala permette di apprezzare correnti anche molto piccole, data la risoluzione della scala e la sua lunghezza. Questo tipo di accessorio per galvanometria veniva posto sopra la lampada diottrica.

17 Lampada Diottrica (metà '800) a lampada diottrica è un accessorio Lfacente parte di diversi kit di strumentazione scientifica. In questo campo, il suo utilizzo era necessario per produrre un raggio di luce (pennello ottico) secondo una forma specifica (a filo appunto) che riflesso dallo specchietto riflettente del galvanometro di Deprez-D Arsonval sulla scala galvanometrica dava la possibilità di calcolare indirettamente la corrente elettrica che fluisce nell equipaggio mobile del galvanometro. Galvanometro portatile deprez-d'arsonval (FINE '800) i tratta di un galvanometro Sa sospensione secondo il principio di Deprez- D Arsonval completo di asta galvanometrica, resistenze di adattamento, shunt di diverse misure e sede per lampada diottrica. Lo strumento è particolare in quanto è uno dei primi galvanometri a sospensione portatili. Si può vedere infatti l asta di raccolta del fascio di luce, come anche l alloggio della lampada diottrica (qui mancante). Un importante apparato di resistenze variabili (cassetta di resistenze) permette di adattare l ampiezza del segnale alla scala dello strumento stesso. In aggiunta alla cassetta delle resistenze fanno parte del kit anche due shunt di diverse dimensioni. Non si riesce facilmente a notare, ma l equipaggio mobile montato sull asse di legno verticale durante il trasporto può essere bloccato per evitare appunto la rottura dello stesso. Lo strumento esce dallo stabilimento della società Chauvin et Arnoux che ha avuto in Francia un ruolo molto importante nella produzione di strumenti scientifici a scopi industriali.

18 Galvanometro a sospensione ICS (1905) iene esposto un kit Vcompleto per la misura delle grandezze elettriche secondo il metodo dello specchietto riflettente. Questo kit era usato per lo studio dell elettricità per corrispondenza, una sorta di e-learning operato attraverso la posta. Il kit oltre alla parte strumentale vera e propria si compone anche di un manualetto esplicativo dove vengono illustrati con dovizia di particolari tecnici la tipologia di misure Foster seguito a del e sperimentazione che Mine Safety possono essere effettuate Act of 1885, con il kit stesso. l atto con cui Una cassetta in legno si chiedava massicco protegge il ponte/ l abilitazione reostato e le resistenze a l l es e rc i z i o addizionali quando non in uso. L apprendimento della scienza e della tecnica per corrispondenza in USA è iniziata già sul finire della seconda metà dell 800; la ICS - International Correspondence Schools è stata lanciata nel 1891 sulla rivista Colliery Engineer and Metal Miner - Scranton in Pennsylvania U S A d e l l e d i tore della professione di minatore. Anche in Italia sulla fine dell 800 l editore svizzero Hoepli inizia la pubblicazione di una grande quantità di handbook, i famosi Manuali Hoepli, libri rivolti a tecnici e periti o appassionati, e solo negli anni 50 con la famosa Scuola Radio Elettra i fascicoli ed i kit vengono inviati direttamente a casa dell abbonato. Galvanometro a sospensione Tinsley (anni '30) ncora di un galvanometro a sospensione Asecondo il principio di Deprez- D Arsonval a specchio riflettente con corazza in ottone. Lo strumento rispetto ai primi modelli, presenta una corazza in ottone allo scopo di schermarlo il più possibile. Tipico resta sempre il sistema di livellamento dello strumento medianti viti calanti e bolla di verifica. Gli strumenti di questo genere, ossia a filo sospeso, erano appoggiati su dei basamenti in marmo direttamente fissati alle mura portanti del laboratorio di misure allo scopo di minimizzare al massimo le vibrazioni dovute al movimento delle persone nel laborario stesso.

19 Galvanometro a sospensione (1905) oggetto rappresenta un modello di L galvanometro Deprez-D Arsonval a sospensione, corazzato e con equipaggio ed equipaggio intercambiale, della società Tinsley. Le proprietà meccaniche e dinamiche dell equipaggio erano molto importanti al fine di poter meglio definire l ambito di misurazione dello strumento. Praticamente, la possibilità di cambiare parametri come la lunghezza dei fili di sospensione, il momento d inerzia dell equipaggio mobile erano modo per adattare il segnale allo strumento perché si potesse effettuare la misurazione; operazioni queste che oggi avvengono mediante semplici regolazioni di potenziometri o interruttori. Galvanometro a sospensione kipp (anni '20) ncora un galvanometro Aa sospensione secondo il principio di Deprez- D Arsonval in bakelite. È un galvanometro molto interessante per vari aspetti: sostanzialmente il primo per il design molto curato per l'epoca. Si notano molto bene le forme studiate e morbide della corazza, in bachelite nera, dello strumento stesso. La piccola finestra per l ispezione e l ingresso dei raggi dalla lampada diottrica e la sua riflessione è curata ed abbellita con un bel passpartout nero con vitine di fissaggio. La parte meccanica dello strumento, sebbene molto raffinata, non è supportata da sistemi di livellamento e verifica; infatti, i tre piedini su cui poggia lo strumento non sono viti calanti micrometriche come pure non esiste una bolla per il livellamento. Questo strumento presenta la caratteristica di poter essere regolato per misurare correnti alternate con frequenze da 100 fino a 2500 periodi per secondo. Il sistema mobile consiste in un filo sul quale è attaccato un piccolo specchio in posizione asimmetrica. Quando il filo vibra lo specchio assume un movimento oscillante e un raggio di luce traccia sulla scala una zona luminosa la cui ampiezza è proporzionale alla intensità della corrente alternata. Questo strumento fu importato da Belotti & C. - Milano.

20 Galvanometro a sospensione (prima metà '900) i tratta di un galvanometro Ssempre a filo sospeso e specchio riflettente di fabbricazione giapponese. Il design è decisamente molto essenziale, una pratica lente d ingrandimento permette agevolmente e con facilità d ispezionare l equipaggio mobile e lo specchietto riflettente. Lo strumento in sè è molto completo: presenta una bolla di livello, una serie di viti calanti micrometriche, ed infine un sistema di tirante per regolare la tensione del filo di sospensione, oltre ad una buona leggerezza. Lo strumento in esposizione è un galvanometro a sospensione secondo il principio di Deprez- D Arsonval in bakelite. Galvanometro a sospensione (fine '800) n mostra un galvanometro a sospensione Isecondo il principio di Deprez-D Arsonval con indice di misura. Questo galvanometro Deprez-D Arsonval, contrariamente ai soliti modelli a specchio riflettente, ha un indice con cui si misura direttamente l angolo di torsione della bobina mobile. Lo strumento ha bisogno di un lungo ed oneroso set-up. La forma dello strumento è semplice, ma funzionale; il vetro che protegge l equipaggio mobile e la parte magnetica scorre verticalmente su una slitta permettendo la facile ispezione e configurazione dello strumento. Il livello di torsione del filo può essere regolato, anche a vetro chiuso, per mezzo di un tirante posto nella parte superiore dello strumento stesso. Si tratta di uno strumento con cui si passa, piano piano, dalla tecnica della misurazione con specchio e cannocchiale alle letture dirette. Il passo successivo è costituito dai misuratori progettati dall'ingegnere e medico inglese ed emigrato negli USA E. Weston ( ).

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