- Laboratorio aperto - Alessandro Volta. Inizia fin da giovanissimo a svolgere esperimenti con nastri di seta, pezzi di zolfo, resine.

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1 Alessandro Volta Alessandro Volta nasce a Como il 18 febbraio Inizia fin da giovanissimo a svolgere esperimenti con nastri di seta, pezzi di zolfo, resine. Nel 1769, all età di 24 anni, pubblica il suo primo scritto in cui è già possibile ritrovare il concetto di "stato elettrico"dei corpi. 1

2 Nel 1775 realizza l elettroforo che porta il suo nome e che prelude alle macchine elettrostatiche a induzione. E costituito da una base di materiale resinoso che viene elettrizzata per strofinio con un panno di lana supponiamo negativamente: si appoggia alla base un disco metallico (che Volta chiamò scudo ) tenendolo per un manico isolante; lo scudo si elettrizza per induzione caricandosi con cariche positive sulla faccia a contatto con la base e con cariche negative sulla faccia più lontana; se tocchiamo lo scudo con un dito scarichiamo le sue cariche negative a terra e sullo scudo rimarranno solo le cariche positive (infatti avvicinando la mano sentiremo una piccola scossa). Nel 1776 scopre le proprietà del "gas delle paludi" che in seguito verrà chiamato metano. Volta realizzò anche una pistola a scoppio: il tappo inserito nel collo della bottiglia riempita di aria e gas infiammabile veniva sparato per effetto dello scoppio provocato da una scintilla. 2

3 Nel 1778 inizia l'attività di docente di Fisica presso l'università di Pavia e nel suo scritto "Osservazioni sulla capacità dei conduttori elettrici" Volta introduce i concetti di Tensione, Carica e Capacità. Spiega il funzionamento della bottiglia di Leida a cui darà il nome di condensatore. Una bottiglia di Leida (dal nome della città natale del suo inventore) 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 isolante. Collegando la parte esterna e la parte interna della bottiglia si ottengono forti scariche elettriche. Negli anni che vanno dal 1786 al 92 si occupa di meteorologia elettrica e studia le proprietà fisicochimiche degli aeriformi, arrivando a determinare, dieci anni prima di Gay-Lussac,la legge di dilatazione uniforme dell aria. Particolarmente famosa è la disputa che si sviluppa tra Alessandro Volta e il medico bolognese Luigi Galvani: Galvani aveva osservato che le zampette di una rana scorticata si contraggono quando il nervo ed il muscolo vengono collegati con un archetto metallico e attribuiva questo fenomeno alla cosiddetta elettricità animale. 3

4 Volta nel 1792 compie una serie di esperimenti e rifiuta le teorie di Galvani sostenendo che le contrazioni della rana non siano dovute ad una elettricità di origine animale ancora presente nella rana,sebbene morta, ma ad una elettricità esterna provocata dal contatto dei due metalli che costituiscono l arco: la rana assume quindi il ruolo di un sensibilissimo elettroscopio. 4

5 Volta arriva quindi a formulare la teoria nota come effetto Volta : tra due conduttori metallici diversi posti a contatto si stabilisce una piccola differenza di potenziale. Sul finire del 1799 Volta compie il passo decisivo: moltiplicando le coppie dei due metalli e interponendo fra di esse un terzo conduttore umido, ottiene di moltiplicare la tensione e realizza la pila. Tale apparato è in grado di fornire continue scosse, se toccato ripetutamente negli estremi, oppure un incessante moto del fluido elettrico se si mantiene (anche mediante una persona) il circuito chiuso. Volta realizza la pila in due versioni, a corona di tazze ed a colonna, entrambe basate su coppie di elementi argento-zinco, separate da un conduttore umido. Riguardo all'interpretazione del funzionamento, Volta, continua a prediligere il contatto bimetallico come il più efficace motore di elettricità e interpreta l'interposto conduttore umido come il mezzo che, al sommarsi delle coppie bimetalliche, permette il sommarsi delle tensioni. Della sua " pila" Volta dà notizia nel 1800 in una lettera alla Royal Society. 5

6 Nel 1801 Volta incontra a Parigi illustri scienziati e in più sedute espone le sue teorie e mostra la sua pila ai membri dell'istituto di Scienze e allo stesso Bonaparte che diventato Imperatore lo nomina Senatore del neo-costituito Regno d Italia (1809) e successivamente lo insignisce del titolo di Conte. Ma Volta era sostanzialmente un uomo semplice e schivo. Nel 1801 scriverà da Parigi alla famiglia: «In mezzo a tante cose che devono certo farmi piacere, e che sono fin troppo lusinghiere, io non m invanisco a segno di credermi più di quello che sono; e alla vita agiata da una vana gloria preferisco la tranquillità e dolcezza della vita domestica». Volta si era sposato nel 1794 con Teresa Peregrini da cui ebbe tre figli maschi. Dopo l invenzione della pila per gli impegni politici e familiari Volta abbandona l attività di ricerca e di insegnamento. Con la pila fu possibile, per la prima volta, avere a disposizione una vera corrente elettrica fluente in modo continuo in un circuito e si aprì così la strada a tutte le esperienze d'elettrologia. In onore di Volta è detta Volt l unità di misura della differenza di potenziale. Alessandro Volta muore nel suo paese natale nel 1827 all età di 82 anni. 6

7 Attività n 1 Costruzione della pila di Volta Riportiamo quanto scritto da Alessandro Volta in una lettera del Marzo del 1800 alla Royal Society di Londra: «Mi procuro qualche dozzina di piccole lastre rotonde o dischi di rame, di ottone, o meglio di argento, su per giù di un pollice di diametro (come ad esempio, monete) e un numero eguale di dischi di stagno, o, ciò che è molto meglio, di zinco, della medesima forma e presso a poco della stessa grandezza. Preparo inoltre un numero assai grande di dischi di cartone, di pelle, e di qualche altra materia spugnosa, capace di assorbire e ritenere molto dell acqua o dell umore di cui bisognerà che per il successo delle esperienze esse siano ben inzuppate d acqua semplice, o, ciò che è molto meglio, di acqua salata. Pongo dunque orizzontalmente su una tavola a base qualunque, uno dei piatti metallici, per esempio uno d argento (o di rame), e su questo primo vi adatto un secondo di zinco; su questo secondo adatto un disco inzuppato, poi un altro piatto d argento, seguito immediatamente da un altro di zinco, al quale faccio succedere ancora un disco inzuppato. Continuo così nella stessa maniera, accoppiando un piatto d argento con uno di zinco, e sempre nel medesimo senso, cioè a dire, sempre l argento sotto e lo zinco sopra; o viceversa, secondo come ho incominciato e interponendo a ciascuna di queste coppie un disco inzuppato, continuo, dico, a formare con parecchi di questi strati una colonna tanto alta che si possa sostenere senza crollare. 7

8 Noi useremo lastre quadrate di rame e di zinco e inzupperemo dei quadrati di panno nell aceto (vedi foto del kit). Dopo aver realizzato la nostra colonna seguendo le indicazioni di Volta (rame-zincopanno con aceto ecc. ) applichiamo un cavetto con pinza a coccodrillo sia al disco di rame alla base che al disco di zinco alla sommità: con un tester (strumento per misurare la differenza di potenziale o tensione elettrica) rileviamo che tra le estremità della nostra pila si è stabilita una tensione elettrica (questo è dovuto alle reazioni chimiche che avvengono tra il rame, lo zinco e la soluzione acida cioè il nostro panno con aceto). Infatti collegando gli estremi della pila tramite i cavetti avremo una corrente elettrica cioè un flusso di cariche elettriche: inserendo una lampadina-led nel circuito che abbiamo così creato riusciremo ad accenderla! 8

9 Attività n 2 Costruiamo una pila al limone! Possiamo costruire una pila anche con alcuni limoni e delle sbarrette di alluminio e di rame infilate dentro ai limoni e collegate tra loro con dei cavetti. Collegando con dei fili conduttori la sbarretta di alluminio del primo limone e quella di rame dell ultimo ad una piccola calcolatrice riusciremo ad accenderla! 9

10 Attività n 3 Costruiamo un circuito Per avere un passaggio continuo di cariche all interno di un filo conduttore dobbiamo collegare gli estremi del filo ad un generatore di corrente, cioè ad una pila. La pila può essere costruita in molti modi diversi ma ha sempre due poli, il polo positivo e il polo negativo, che per effetto di reazioni chimiche che avvengono al suo interno riescono a mantenere la propria polarità e quindi a far circolare continuamente cariche elettriche da un polo all altro. Sulla pila è indicata la differenza di potenziale che c è tra i suoi poli: noi useremo pile da 4,5 V (ricorda che V sta per volt in onore di Alessandro Volta ed è l unità di misura della differenza di potenziale elettrico o tensione). Un circuito è costituito da una pila, da un filo conduttore, da almeno un utilizzatore della corrente come per esempio una lampadina e da un interruttore. Possiamo anche inserire due (o più) lampadine (utilizzatori) in un circuito. Ci sono due modi diversi di collegarle all interno del circuito: il collegamento in serie e il collegamento in parallelo. 10

11 Lampadine in serie Disponiamo su una tavoletta di compensato una pila da 4,5 V e colleghiamola tramite dei fili conduttori a due lampadine disposte in fila (si dice in serie ): inseriamo anche una lamina metallica che possiamo spostare interrompendo così il circuito e che quindi funzionerà da interruttore. Osserviamo quello che accade chiudendo o aprendo l interruttore o svitando una lampadina 11

12 Lampadine in parallelo Colleghiamo ora le lampadine come nella foto (si dice che sono collegate in parallelo ). Si possono fare osservazioni sulla luminosità delle lampadine ( è maggiore in questo tipo di collegamento) oppure sul fatto che se ne svitiamo una nel collegamento in parallelo l altra rimane accesa perché la corrente continua a circolare nell altro ramo (mentre se ne svitiamo una nel collegamento in serie la corrente viene interrotta e anche l altra si spegne). 12