La bussola, la calamita e le correnti elettriche

Le correnti elettriche presentano comportamenti simili a quelli delle calamite: la scoperta divenne oggetto di studio di tre sommi scienziati.

passare per Perpignan, piccola città francese capoluogo dei Pirenei orientali, dovreste visitare la piazza centrale per poter così ammirare una statua inaugurata nel 1879, opera del grande scultore francese Antonin Mercié. Vi è rappresentato un uomo in piedi, con dei fogli di carta nella mano sinistra e col braccio destro teso verso il cielo. Ai suoi piedi si nota una sfera celeste, simbolo del campo primario a cui applicò il proprio genio: è la statua di François Jean Dominique Arago.

Ffrançois Arago
1. FRANÇOIS JEAN DOMINIQUE ARAGO è stato un matematico, fisico, astronomo e uomo politico francese che studiò la calamitazione per mezzo delle correnti.

François Jean Dominique Arago, una mente prodigiosa, che a soli 20 anni fu inviato in Spagna, visto che aveva già ultimato gli studi alla Scuola Politecnica di Parigi, per studiare e completare la misura di un arco di meridiano; attività interrotta per la morte del suo predecessore. Il giovane Arago però, si trovò nel bel mezzo di una battaglia tra spagnoli e francesi e fu così che, i fuochi che ogni notte accendeva sulla montagna per le misure delle distanze, furono scambiati dagli insorti come segnali segreti destinati alle forze navali francesi. Arago per sfuggire ai sicari incaricati di ucciderlo, attraversò incredibili peripezie, passando da una nave all’altra e girovagando per tutto il Mediterraneo, e solo dopo più di un anno fece ritorno a Parigi.

Riuscì tuttavia a portare con sé i risultati eccellenti delle sue misurazioni e questo gli valse un seggio nell’Accademia francese delle scienze ad appena 23 anni. In un articolo scritto subito dopo il suo ritorno a Parigi, Arago riporta un episodio, di cui era venuto a conoscenza durante la sua fuga dalla Spagna, di una nave genovese diretta a Marsiglia che giunta in prossimità di Algeri, fu colpita da un fulmine; il capitano non si accorse che la bussola aveva compiuto una mezza rivoluzione: la parte dell’ago che segnava il Nord era rivolta verso la costa africana. Fu così che il capitano rivolse la prua verso gli scogli che credeva di evitare e, in breve tempo, la nave si infranse sulla costa dell’Africa. È lecito supporre che Arago pensasse a questo episodio quando iniziò a effettuare esperimenti sulla “calamitazione per mezzo delle correnti”.

La calamitazione

Nel verbale delle sedute dell’Ufficio delle Longitudini del 20 settembre 1820, dove effettuava i suoi esperimenti, è riportato testualmente: «[…] il signor Arago parla di un nuovo esperimento dal quale risulta che la pila voltaica magnetizza il ferro dolce». Dopo solo cinque giorni il Moniteur Universel annunciava che un filo di congiunzione tra i due poli di una pila in azione, si carica di limatura di ferro, allo stesso modo di una calamita. Di più, il filo si caricava di limatura di ferro tutto intorno, fino a raggiungere un diametro quasi uguale a quello di una penna. Osservava infine Arago che questa “calamitazione” non è permanente ma decade al cessare della corrente nel filo stesso. Da questo esperimento Arago dedusse dunque che, facendo circolare una corrente elettrica intorno a una barra d’acciaio o di ferro puro, una di queste acquisterà la proprietà di attirare il ferro: vale a dire di trasformarsi in una calamita.

Andrè-Marie Ampère
2. ANDRÈ-MARIE AMPÈRE. Fisico, matematico, chimico e filosofo francese definito come il padre de “l’elettromagnetismo”.

Negli stessi anni un altro giovane lavorava presso l’Accademia: Andrè-Marie Ampère. Geniale quanto Arago; Ampère in gioventù toccò tutti i campi dello scibile umano, partendo dalle scienze matematiche, passando alle naturali, quindi allo studio della chimica e della fisica per poi terminare con la metafisica e la filosofia. Già professore della Scuola Politecnica di Parigi dal 1809, era stato poi ammesso all’Accademia nel 1814 e, da allora, aveva concentrato la sua attenzione su numerosi esperimenti fisici.

Non fu un caso che, dopo aver incontrato Arago, iniziò a effettuare con lui esperimenti, concentrando la sua attenzione sulle correnti elettriche. Negli stessi anni, precisamente nel 1819, un fisico olandese di nome Hans Christian Ørsted, fu testimone di un evento le cui conseguenze sarebbero state immense: scoprì infatti che una corrente elettrica agisce sulla direzione dell’ago calamitato di una bussola, deviandolo dalla sua direzione naturale e disponendolo a croce con la sua direzione propria.

La nascita dell’elettromagnetismo
3. HANS CHRISTIAN ØRSTED, fisico olandese, scoprì che una corrente elettrica agisce sulla direzione dell’ago calamitato di una bussola.

Di per sé la notizia non fece grande scalpore finché non arrivò alle orecchie di Ampère che, dopo aver appreso la notizia, tornò a casa e si diede da fare per ripetere l’esperimento di Ørsted, possedendo appunto un piccolo laboratorio di prove, andando però oltre. Mirava infatti a ricercare le condizioni nelle quali si producevano la deviazione dell’ago calamitato per effetto della corrente elettrica.

Iniziò allora a costruire un sistema di fili sospesi e percorsi da elettricità inventando un tavolino, che fu poi chiamato “la tavola di Ampère”, ricoperto di fili conduttori opportunamente sostenuti, mediante il quale potesse eseguire tutti gli esperimenti relativi all’azione reciproche delle correnti, le une sulle altre. Fu una settimana di ricerche ed esperimenti intensissima che Ampère trascorse quasi ininterrottamente sulla sua “tavola”, per trovare quelle interazioni tra correnti che riuscisse a legarle intimamente tra loro. Nella successiva seduta dell’Istituto, appena una settimana dopo, Ampère presentava all’Accademia l’enunciato generale della sua grande scoperta, destinato a renderlo immortale:

Due fili paralleli percorsi da una corrente elettrica si attraggono quando l’elettricità li percorre nello stesso senso; si respingono, invece, se le correnti elettriche si muovono in essi in sensi opposti

Quel giorno, nel breve arco temporale di una settimana, nasceva l’elettromagnetismo, ma né Arago, né Ørsted e tantomeno Ampère potevano immaginare quale impatto avrebbero avuto, per il mondo, le loro grandi menti.

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