Il Fluido ElettricoIl Fluido Elettrico

Le origini dell’elettrologiaLe origini dell’elettrologia

Un percorso storico dalle origini alla formulazione della Un percorso storico dalle origini alla formulazione della teoria ad un fluido elettricoteoria ad un fluido elettrico

Obiettivi del moduloObiettivi del modulo

• Rivalutare teorie superate dando Rivalutare teorie superate dando loro dignità e valore.loro dignità e valore.

• Ricordare scienziati di cui i libri non Ricordare scienziati di cui i libri non parlano ma che hanno dato un parlano ma che hanno dato un grande contributo allo studio grande contributo allo studio dell’elettrologia.dell’elettrologia.

• Rendere più intuitivo e semplice lo Rendere più intuitivo e semplice lo studio dell’elettrologia.studio dell’elettrologia.

Tracce di elettrologia Tracce di elettrologia nell’antichitànell’antichità

• Pila di Baghdad (II Pila di Baghdad (II sec a.C.)sec a.C.)

Si tratta di un ritrovamento Si tratta di un ritrovamento archeologico avvenuto nel archeologico avvenuto nel 1936 vicino a Baghdad 1936 vicino a Baghdad (Iraq). Si pensa possa essere (Iraq). Si pensa possa essere una pila rudimentale con la una pila rudimentale con la quale si potessero eseguire quale si potessero eseguire dorature con tecniche dorature con tecniche galvaniche.galvaniche.

Il XVII secolo: l’alba Il XVII secolo: l’alba dell’elettrologiadell’elettrologia

• William Gilbert William Gilbert (1544 – 1603)(1544 – 1603)

Nel 1600 viene pubblicato il Nel 1600 viene pubblicato il de de magnetemagnete, opera che raccoglie , opera che raccoglie tutte le sue scoperte e teorie sui tutte le sue scoperte e teorie sui fenomeni magnetici ed elettrici. fenomeni magnetici ed elettrici. A lui è dovuto il termine A lui è dovuto il termine elettricitàelettricità (dal nome greco (dal nome greco dell’dell’ambraambra). Scopre che diversi ). Scopre che diversi corpi possono essere elettrizzati corpi possono essere elettrizzati per sfregamento. Separa i per sfregamento. Separa i fenomeni elettrici da quelli fenomeni elettrici da quelli magnetici. Parla di emanazioni magnetici. Parla di emanazioni ed esalazioni elettriche.ed esalazioni elettriche.

Il XVII secolo: le prime Il XVII secolo: le prime teorieteorie

• Otto van Guericke Otto van Guericke (1602 – 1686)(1602 – 1686)

Esegue esperimenti di elettrizzazione Esegue esperimenti di elettrizzazione nel vuoto per mostrare nel vuoto per mostrare l’inconsistenza delle tesi dei l’inconsistenza delle tesi dei plenistiplenisti capitanati da Descartes. Nel 1672 capitanati da Descartes. Nel 1672 costruisce la prima macchina costruisce la prima macchina elettrostatica tramite una sfera di elettrostatica tramite una sfera di zolfo ed altri minerali elettrizzata per zolfo ed altri minerali elettrizzata per sfregamento da un panno di seta sfregamento da un panno di seta secco (figura). Osserva fenomeni di secco (figura). Osserva fenomeni di luminescenza da elettrizzazione e li luminescenza da elettrizzazione e li descrive in termini di descrive in termini di fuoco elettricofuoco elettrico. . Trasporta l’elettrizzazione a distanza Trasporta l’elettrizzazione a distanza usando fili metallici. usando fili metallici.

Il ’700: un secolo di Il ’700: un secolo di esperimentiesperimenti

• Stephen GrayStephen Gray (1666 – 1736)(1666 – 1736)

Scopre casualmente l’esistenza di Scopre casualmente l’esistenza di materiali materiali isolantiisolanti e materiali e materiali conduttoriconduttori durante un durante un esperimento sul trasporto esperimento sul trasporto dell’elettrizzazione. Scopre che dell’elettrizzazione. Scopre che un conduttore può essere un conduttore può essere elettrizzato in particolari elettrizzato in particolari situazioni. È il primo ad eseguire situazioni. È il primo ad eseguire l’elettrizzazione di una persona l’elettrizzazione di una persona sollevata da terra (figura). sollevata da terra (figura). Nascono strane idee speculative Nascono strane idee speculative che vogliono l’uso che vogliono l’uso dell’elettrizzazione delle dell’elettrizzazione delle persone per guarire malattie.persone per guarire malattie.

Il ’700: un secolo di Il ’700: un secolo di esperimentiesperimenti

• Charles de Cisternay Charles de Cisternay du Fay (1698 – 1739)du Fay (1698 – 1739)

Avanza l’ipotesi dell’esistenza di due Avanza l’ipotesi dell’esistenza di due diversi stati elettrici: diversi stati elettrici: elettricità elettricità vetrosavetrosa ed ed elettricità resinosaelettricità resinosa. . Osserva sperimentalmente che corpi Osserva sperimentalmente che corpi che hanno lo stesso tipo di che hanno lo stesso tipo di elettrizzazione si respingono, mentre elettrizzazione si respingono, mentre corpi che hanno elettrizzazione corpi che hanno elettrizzazione differente si attraggono. Parla dei differente si attraggono. Parla dei fenomeni elettrici come dovuti a fenomeni elettrici come dovuti a materia fluida in movimento, in materia fluida in movimento, in accordo col dogma cartesiano della accordo col dogma cartesiano della materia che scorre. materia che scorre.

Una strana teoria…Una strana teoria…

• Jean A. Nollet (1700 – 1770)Jean A. Nollet (1700 – 1770)Sulla spinta delle idee di du Fay e prestando fede al dogma cartesiano, Sulla spinta delle idee di du Fay e prestando fede al dogma cartesiano,

secondo cui ogni fenomeno è l’effetto della materia che scorre, Nollet secondo cui ogni fenomeno è l’effetto della materia che scorre, Nollet parla dei due tipi di stato elettrico in termini di fluido in movimento, parla dei due tipi di stato elettrico in termini di fluido in movimento, simile alla materia del fuoco e della lucesimile alla materia del fuoco e della luce..

Nollet scrive: Nollet scrive: Quando si strofina un corpo elettrico si mette in movimento il fluido che è nel suo Quando si strofina un corpo elettrico si mette in movimento il fluido che è nel suo interno. Questo allora esce per piccoli fori abbastanza distanti tra loro, interno. Questo allora esce per piccoli fori abbastanza distanti tra loro, divergendo subito dopo l’uscita (materia effluente). La materia effluente, divergendo subito dopo l’uscita (materia effluente). La materia effluente, uscendo dal corpo richiama altra materia simile dai corpi vicini (materia uscendo dal corpo richiama altra materia simile dai corpi vicini (materia affluente) che entra nel corpo attraverso fori distinti più numerosi di quelli dai affluente) che entra nel corpo attraverso fori distinti più numerosi di quelli dai quali esce la materia effluente. Dovendo mantenersi costante la quantità di quali esce la materia effluente. Dovendo mantenersi costante la quantità di fluido elettrico presente nei corpi, la velocità della materia effluente è maggiore fluido elettrico presente nei corpi, la velocità della materia effluente è maggiore di quella affluente, la quale tuttavia è presente nello spazio circostante il corpo di quella affluente, la quale tuttavia è presente nello spazio circostante il corpo elettrizzato con un maggior numero di raggi, in modo che un corpuscolo ha più elettrizzato con un maggior numero di raggi, in modo che un corpuscolo ha più probabilità di essere attratto che respinto dai flussi della materia elettrica. probabilità di essere attratto che respinto dai flussi della materia elettrica.

L’elettrologia d’oltreoceanoL’elettrologia d’oltreoceano

• Benjamin Franklin (1706 Benjamin Franklin (1706 – 1790)– 1790)

È il primo scienziato americano della storia, È il primo scienziato americano della storia, anche se di origine britannica. anche se di origine britannica. Studia il comportamento dei fulmini e Studia il comportamento dei fulmini e ipotizza che essi siano grandi scariche ipotizza che essi siano grandi scariche elettriche. Scopre il potere disperdente dei elettriche. Scopre il potere disperdente dei corpi appuntiti e lo sfrutta per estrarre corpi appuntiti e lo sfrutta per estrarre elettricità dalle nuvole (figura). Realizza il elettricità dalle nuvole (figura). Realizza il primo parafulmini. Spiega la totalità dei primo parafulmini. Spiega la totalità dei fenomeni elettrici osservati dai suoi fenomeni elettrici osservati dai suoi predecessori introducendo, predecessori introducendo, contemporaneamente a William Watson contemporaneamente a William Watson (1715 – 1787), la teoria ad un solo fluido (1715 – 1787), la teoria ad un solo fluido elettrico, specificando che l’elettricità elettrico, specificando che l’elettricità vetrosa e l’elettricità resinosa sono l’effetto vetrosa e l’elettricità resinosa sono l’effetto di un’unica causa, quindi non vanno di un’unica causa, quindi non vanno considerate come due cose separate. considerate come due cose separate. Introduce il principio di conservazione della Introduce il principio di conservazione della quantità di carica. È il primo a parlare di quantità di carica. È il primo a parlare di corpi elettricamente corpi elettricamente carichicarichi..

Franklin e la teoria ad un Franklin e la teoria ad un fluido elettricofluido elettrico

Esiste un unico fluido elettrico distribuito in tutti i corpi; le particelle costituenti il Esiste un unico fluido elettrico distribuito in tutti i corpi; le particelle costituenti il fluido elettrico si respingono tra loro, mentre sono attratte dalle particelle della fluido elettrico si respingono tra loro, mentre sono attratte dalle particelle della materia e a loro volta le attirano. In ogni corpo allo stato naturale è presente materia e a loro volta le attirano. In ogni corpo allo stato naturale è presente tanta quantità di fluido elettrico, quanto esso ne può contenere grazie tanta quantità di fluido elettrico, quanto esso ne può contenere grazie all’intensità della propria forza attrattiva, che differisce da sostanza a sostanza. all’intensità della propria forza attrattiva, che differisce da sostanza a sostanza. Se un corpo contiene più fluido del normale esso è elettrizzato Se un corpo contiene più fluido del normale esso è elettrizzato più più o o positivamentepositivamente (caso del vetro), se contiene meno fluido elettrico del normale è (caso del vetro), se contiene meno fluido elettrico del normale è elettrizzato elettrizzato meno meno o o negativamentenegativamente (caso della resina). Strofinando tra loro due (caso della resina). Strofinando tra loro due corpi, parte del fluido elettrico passa da un corpo all’altro; uno si carica più e corpi, parte del fluido elettrico passa da un corpo all’altro; uno si carica più e l’altro meno e i segni elettrici sui due corpi hanno la stessa intensità. Il fluido l’altro meno e i segni elettrici sui due corpi hanno la stessa intensità. Il fluido elettrico che viene aggiunto ad un corpo (carico più) non si trova all’interno del elettrico che viene aggiunto ad un corpo (carico più) non si trova all’interno del corpo ma si distribuisce al di fuori di esso, seguendo i contorni della sua corpo ma si distribuisce al di fuori di esso, seguendo i contorni della sua superficie e costituendo una sorta di superficie e costituendo una sorta di atmosfera elettricaatmosfera elettrica materiale che si materiale che si espande tutto intorno al corpo. La repulsione tra corpi carichi positivamente espande tutto intorno al corpo. La repulsione tra corpi carichi positivamente (eccesso di fluido) è dovuta all’impenetrabilità di tali atmosfere. L’attrazione tra (eccesso di fluido) è dovuta all’impenetrabilità di tali atmosfere. L’attrazione tra corpi diversamente elettrizzati è dovuta all’attrazione della materia del corpo in corpi diversamente elettrizzati è dovuta all’attrazione della materia del corpo in difetto di fluido verso l’atmosfera elettrica che circonda quello in eccesso. Si difetto di fluido verso l’atmosfera elettrica che circonda quello in eccesso. Si tratta dunque in tutti i casi di una tratta dunque in tutti i casi di una interazione per contattointerazione per contatto. A differenza però . A differenza però della teoria del Nollet, nella quale l’effetto del fluido elettrico è di tipo dinamico, della teoria del Nollet, nella quale l’effetto del fluido elettrico è di tipo dinamico, si tratta in questo caso di un fenomeno statico.si tratta in questo caso di un fenomeno statico.

Franklin ed il principio di Franklin ed il principio di conservazione della caricaconservazione della carica

Franklin nota che durante l’elettrizzazione per sfregamento, si ha una Franklin nota che durante l’elettrizzazione per sfregamento, si ha una rottura dell’equilibrio elettrico tra corpo strofinato e corpo strofinante: rottura dell’equilibrio elettrico tra corpo strofinato e corpo strofinante: quello che acquista elettricità è denominato positivo, mentre quello che quello che acquista elettricità è denominato positivo, mentre quello che la cede è denominato negativo. L’attribuzione dei segni più (+) e meno la cede è denominato negativo. L’attribuzione dei segni più (+) e meno (-) ai due stati elettrici non dipende da specifiche caratteristiche fisiche, (-) ai due stati elettrici non dipende da specifiche caratteristiche fisiche, ma è del tutto convenzionale.ma è del tutto convenzionale.

La formazione di una carica elettrica è sempre accompagnata dalla La formazione di una carica elettrica è sempre accompagnata dalla contemporanea formazione della carica opposta.contemporanea formazione della carica opposta.Franklin dimostra la veridicità della sua affermazione con un Franklin dimostra la veridicità della sua affermazione con un esperimento in cui elettrizza due persone sollevate da terra, quindi esperimento in cui elettrizza due persone sollevate da terra, quindi isolate. Una viene messa a contatto con un cilindro di vetro elettrizzato isolate. Una viene messa a contatto con un cilindro di vetro elettrizzato da un panno e l’altra a contatto col panno stesso. In questo modo nota da un panno e l’altra a contatto col panno stesso. In questo modo nota che le due persone, avvicinando le rispettive punte delle dita, si che le due persone, avvicinando le rispettive punte delle dita, si scaricano attraverso una piccola scintilla e divenendo, quindi, scaricano attraverso una piccola scintilla e divenendo, quindi, elettricamente neutri.elettricamente neutri.Enuncia, quindi, il suo principio di conservazione della carica:Enuncia, quindi, il suo principio di conservazione della carica:Non è possibile creare una carica e neanche distruggerla; essa può solo Non è possibile creare una carica e neanche distruggerla; essa può solo essere trasferita da un corpo ad un altro per attritoessere trasferita da un corpo ad un altro per attrito..

Il punto debole della teoria Il punto debole della teoria di Franklindi Franklin

La teoria ad un fluido elettrico, unita al principio di La teoria ad un fluido elettrico, unita al principio di conservazione della quantità di carica, risulta perfetta conservazione della quantità di carica, risulta perfetta per spiegare tutti i fenomeni osservati fino a quel tempo per spiegare tutti i fenomeni osservati fino a quel tempo a parte uno: la repulsione tra corpi in difetto di fluido, a parte uno: la repulsione tra corpi in difetto di fluido, cioè caricati negativamente. Lo stesso Franklin si limita cioè caricati negativamente. Lo stesso Franklin si limita ad osservare e a prendere atto del fenomeno dicendo ad osservare e a prendere atto del fenomeno dicendo che materia comune respinge materia comune quando che materia comune respinge materia comune quando essa è priva di carica. Questa spiegazione, che ha più essa è priva di carica. Questa spiegazione, che ha più l’aspetto di un dogma che altro, ha diviso per decenni la l’aspetto di un dogma che altro, ha diviso per decenni la comunità scientifica mondiale, fino a quando non comunità scientifica mondiale, fino a quando non avverrà la scoperta dell’elettrone.avverrà la scoperta dell’elettrone.