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 S0 4 2- si dirigono verso lo zinco, mentre quelli H + vanno verso il rame. + i - Cu Zn 2- H + S0 4 Il rame si carica positivamente e prende il nome di anodo, lo zinco si carica negativamente e viene detto catodo. H 2 0 + H 2 S0 4 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