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L’ELETTRICITA’



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L’ELETTRICITA’






Diversi fenomeni elettrici e magnetici erano già noti ai Greci, che conoscevano le forze prodotte dall'ambra (in greco electron) e della magnetite (dal nome dell'antica regione di Magnesia, da cui si estraeva). L'inizio di uno studio rigoroso dell'elettricità e del magnetismo si ebbe però solo con

Gilbert, medico di corte della regina Elisabetta, che cominciò a studiare i fenomeni elettrici e magnetici con un serio metodo sperimentale, conducendo esperienze con un ago magnetico e con una calamita di forma sferica. Giunse così a notare una grande somiglianza con la Terra, 'la grande calamita', e nel 1600 pubblicò il fondamentale trattato De magnete, nel quale tentò di spiegare i numerosissimi fenomeni elettrici e magnetici descritti con una sua teoria generale.




Dopo Gilbert, furono realizzate diverse macchine per produrre elettricità, quali la sfera elettrostatica di O. von Guericke, costruita intorno al 1650. Nel Settecento, poi, si ebbe una vera e propria esplosione di interesse per i fenomeni elettrici, interesse che portò alla nascita dell'elettrologia come disciplina scientifica. Nella prima metà del secolo fu enunciata la distinzione tra corpi isolanti e corpi conduttori e venne scoperta l'esistenza di due tipi di elettricità, dette elettricità vitrea ed elettricità resinosa. Nel 1745, P. van Musschenbroek realizzò il primo apparecchio per accumulare elettricità, la cosiddetta bottiglia di Leida; un condensatore elettrico che, generando intense scariche elettriche, consentì di effettuare innumerevoli esperimenti, oggetto di grande interesse anche nei salotti alla moda. In questo periodo, B. Franklin diede inizio alle ricerche intorno al cosiddetto 'potere disperdente delle punte', esperimenti che lo indussero a supporre che l'elettricità fosse un elemento che per effetto dello strofinio veniva accumulato o sottratto ai corpi. Guidato dall'intuizione di una profonda analogia tra la scintilla e il fulmine, Franklin eseguì il 10 maggio 1752 la famosissima esperienza che doveva portare alla realizzazione del parafulmine. Sulla scia degli studi di Franklin, R. Symmer e F. Aepino elaborarono la cosiddetta teoria dei due fluidi, secondo la quale l'elettricità era dovuta a due fluidi elettrici imponderabili, vere e proprie sostanze che si respingono o si attirano a seconda che siano o meno dello stesso tipo, o segno, e che si muovono più facilmente in alcuni corpi che non in altri. Tra il 1780 e il 1789, C. A. Coulomb, con l'aiuto della sua bilancia di torsione, effettuò una serie di osservazioni che lo portarono a concludere che le forze elettriche sono di tipo newtoniano, dipendono cioè dall'inverso del quadrato delle distanze fra i corpi (puntiformi) carichi (legge di Coulomb).

La scoperta più importante di questo periodo, la pila elettrica e la corrente elettrica, derivò dalle ricerche di cui furono protagonisti L. Galvani e A. Volta. Il primo ebbe modo di osservare che i muscoli di una rana si contraevano quando venivano toccati con un conduttore ad arco in presenza di una macchina elettrostatica in funzione. Successive esperienze lo convinsero che la stessa rana era sede di elettricità, detta elettricità animale. Le sue ricerche furono riprese da Volta che constatò, come già Galvani, che il fenomeno della contrazione risultava accentuato se l'arco metallico formato per provocarlo era costituito da due metalli diversi. Volta finì per concludere (1795) che la fonte dell'elettricità non sta nell'organismo vivente bensì nel contatto dei due metalli. Volta costruì poi un generatore di elettricità, oggi noto come pila di Volta (1799), che diede un notevole impulso agli studi sugli effetti chimici e termici determinati dalla corrente elettrica. Queste ricerche, in cui si distinse H. Davy, furono poi proseguite da G. S. Ohm che pervenne alla legge che porta il suo nome e definì con precisione il concetto di resistenza elettrica.



L'elettricità divenne così uno dei moduli più importanti della fisica e della chimica e si ebbero moltissimi risultati di notevole interesse, di cui il più importante fu la scoperta della profonda relazione esistente fra elettricità e magnetismo e la conseguente scoperta di forze non newtoniane, cioè non dipendenti dal quadrato delle distanze. D'allora in avanti lo sviluppo dell'elettricità si è identificato con lo sviluppo dell'elettromagnetismo. Ne è iniziatore il fisico danese H. C. Oersted che il 20 luglio del 1820 annunciò un fondamentale esperimento che mostrava come la corrente elettrica poteva produrre delle forze su un ago magnetico. A questi studi si applicò A. M. Ampère, il quale scoprì e descrisse le forze che si esercitano tra correnti elettriche, fondando così l'elettrodinamica. Ampère, nel 1828, per spiegare i risultati dell'esperienza di Oersted, propose di considerare il magnete come composto da una moltitudine di piccoli circuiti elettrici, tutti paralleli tra loro, con le correnti tutte in moto nello stesso verso.


Le relazioni tra elettricità e magnetismo costituirono il problema fondamentale nell'opera di M. Faraday, che pose le basi teoriche e formulò le leggi fondamentali dell'elettromagnetismo. Nel 1831, Faraday scoprì il fenomeno dell'induzione elettromagnetica producendo correnti elettriche mediante variazioni di campi magnetici e spiegò il fenomeno introducendo il fondamentale concetto di linee di forza. Da ciò trasse la legge fondamentale dell'induzione, legge rielaborata e resa più rigorosa da E. Lenz. Dai lavori di Faraday prese le mosse J. C. Maxwell, che, nel fondamentale Treatise on Electricity and Magnetism (1873, Trattato di elettricità e di magnetismo), condensò tutta la teoria in sei equazioni che collegavano in un unico edificio l'elettricità, il magnetismo e l'ottica e introducevano il concetto di onda elettromagnetica. H. Hertz, in seguito, verificò le ipotesi teoriche di Maxwell e riuscì a produrre onde elettromagnetiche che, come la luce, potevano essere riflesse, rifratte e polarizzate, aprendo la via allo sviluppo delle radiotelecomunicazioni. Gli sviluppi successivi sono legati ai nomi di H. Poincaré, di H. A. Lorentz, di P. e M. Curie, di M. ck, di A. Einstein, nei cui lavori l'elettromagnetismo confluì totalmente nella nuova fisica atomica e nucleare.








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