Alessandro Volta, il fisico italiano reso immortale dall’invenzione della pila e da molte scoperte. Volta passò alla storia soprattutto per le sue scoperte nel campo dell’elettricità: il suo nome, non a caso, ha ispirato anche un’unità di misura, il Volt.
Alessandro Volta e la pila: biografia e invenzioni
Alessandro Volta nacque a Como il 18 febbraio 1745 da don Filippo e donna Maddalena dei Conti Inzaghi. Dal 1758 al 1760 seguì la Scuola di Retorica presso i gesuiti e qui iniziò il ginnasio. Tuttavia, sin dalla giovane età Volta fu attratto dagli studi scientifici. Finito il ginnasio, Volta abbandonò gli studi ma continuò ad interessarsi dei fenomeni elettrici, concentrandosi in particolare sulla produzione di elettricità per strofinio. Nel 1769 pubblicò il suo primo lavoro, “De vi attractiva ignis electrici ac phaenomenis inde pendentibus”.
Approfondendo la teoria già sviluppata nel “De vi actractiva”, Volta dimostrò le sue doti di sperimentatore dedicandosi alla produzione di strumenti e alla messa a punto di esperimenti che si riveleranno molto utili.
Nel 1775, anno in cui costruì l’elettroforo perpetuo che entrò in uso in tutti i laboratori europei, ottenne la cattedra di Fisica Sperimentale presso il Regio Ginnasio di Como.
Scoperte e invenzioni di Alessandro Volta
Nel 1776 padre Carlo Giuseppe Campi, che fu maestro di Volta, lo informò di avere trovato un gas infiammabile sprigionato spontaneamente dal terreno. Volta, in vacanza sul Lago Maggiore, frugando con un bastone il fondo melmoso dell’acqua osservò numerose bollicine gassose che salivano a galla per poi svanire nell’aria. Raccolse tale gas e, scoprendone il carattere infiammabile, parlò di aria infiammabile nativa delle paludi: aveva scoperto il metano.
A partire dal 1776 Volta eseguì una serie di esperimenti riuscendo a produrre l’accensione di tale gas tramite scariche elettriche anche in un ambiente chiuso, e costruì il dispositivo successivamente chiamato pistola di Volta.
Nel 1777 Volta trasformò la pistola in un eudiometro, grazie al quale era possibile valutare con precisione le quantità di gas prima e dopo una reazione chimica. Volta utilizzava tale dispositivo per misurare la salubrità dell’aria e fu proprio grazie a questo strumento che Lavoisier scoprì la composizione dell’acqua.
Nel novembre del 1778, Volta ottenne la cattedra di Fisica Particolare all’Università di Pavia.
Gli studi che effettuò in questo lo portano alla realizzazione dell’elettroscopio condensatore, uno strumento di misura estremamente sensibile in grado di rivelare stati elettrici deboli.
Tra il 1786 e il 1792 si occupò di meteorologia elettrica e, in particolare, delle proprietà fisico–chimiche degli aeriformi. Nel 1793 Volta formulò la legge sperimentale di dilatazione per l’aria e per il vapore di acqua in assenza di liquido.
Alessandro Volta e l’energia animale
Nel 1792 Volta venne a conoscenza degli esperimenti di Galvani a sostegno della possibile esistenza di una “elettricità animale”. Galvani scoprì che toccando con un’estremità di un arco metallico il fascio di nervi lombari di una rana morta e scorticata e con l’altro capo i muscoli di una zampa, si osservano forti contrazioni. Utilizzando un arco costituito da due metalli diversi (arco bimetallico), per collegare i nervi lombari e i muscoli degli arti inferiori, le contrazioni prodotte erano più intense.
In un primo momento Volta esaltò i risultati ottenuti da Galvani ma effettuando prove successive ritenne che le contrazioni della rana non fossero dovute ad una elettricità di origine animale ancora presente nell’animale e messa in circolazione attraverso l’arco metallico, ma ad una elettricità esterna. Quest’ultima era provocata dal contatto dei due metalli che costituivano l’arco.
Per Volta la rana assumeva quindi il ruolo di un sensibilissimo elettroscopio ma questa ipotesi non fu accettata da Galvani e dai sostenitori dell’elettricità animale. Fu proprio da questi studi che iniziò il percorso che condusse Volta all’introduzione della pila.
Volta e l’invenzione della Pila
Sfruttando la differenza di potenziale dovuta al contatto di due metalli diversi, Volta riuscì a realizzare la pila, invenzione che ebbe un’enorme importanza e le cui innumerevoli applicazioni si realizzano in pochi mesi.
Volta presentò la Pila nel 1801 all’Institut de France alla presenza di Napoleone, che gli conferì una medaglia d’oro. Nel 1809, diventato Imperatore, Napoleone lo nominò Senatore del neo-costituito Regno d’Italia e nel 1810 lo insignì del titolo di Conte.
Dopo l’invenzione della pila Volta abbandonò l’attività di ricerca e in gran parte anche l’insegnamento.
Fu nominato Direttore della Facoltà di Filosofia presso l’Ateneo pavese e nel 1819 si ritirò definitivamente nella casa di campagna a Camnago, dove morì il 3 marzo 1827.
L’invenzione dell’elettroscopio
La carica elettrica di un corpo può essere rilevata da un dispositivo chiamato elettroscopio. Esso è costituito da una bacchetta metallica (conduttrice) con una sferetta ad una estremità e, all’altra, due foglioline metalliche leggere (es. d’oro). Il tutto è situato in un contenitore di vetro.
- Se la sferetta entra in contatto con un corpo elettrizzato, la carica elettrica si trasmette attraverso la bacchetta alle foglioline che, quindi, divergeranno per la forza repulsiva tra le cariche uguali.
- Allontanando il corpo elettrizzato le foglioline resteranno aperte (parte della carica è cioè rimasta su di esse).
Quindi: un elettroscopio carico ad esempio positivamente può essere usato per individuare il segno di una carica incognita posseduta da un corpo. La carica del corpo sarà positiva se avvicinandolo alla sferetta dell’elettroscopio aumenta la divergenza delle foglioline.
Elettroforo di Volta
Elettroforo di VoltaLa produzione di carica equivale a una produzione di energia elettrica: con l’elettroforo di Volta, ideato da lui stesso nel 1775, la produzione di energia avveniva continuamente. Tale dispositivo è definibile come una macchina elettrostatica a induzione. E’ costituito da una base di materiale resinoso e da uno scudo, ovvero un disco metallico dotato di manico isolante.
Prova sperimentale dell’induzione elettrostatica
- Si carica per strofinio la base
- Si poggia lo scudo sulla base
- Si poggia un dito sullo scudo (si stabilisce in questo modo un contatto con la terra)
- Si allontana il dito e subito dopo lo scudo
Dopo aver compiuto questi 3 passaggi in sequenza, attraverso un elettroscopio si può osservare che lo scudo resta carico. Tale esperimento può essere interpretato mediante il fenomeno dell’induzione elettrostatica:
- Scudo poggiato sulla base: il contatto avviene attraverso alcuni punti e lo scudo subisce il fenomeno dell’induzione elettrostatica caricandosi positivamente sulla faccia inferiore e negativamente su quella superiore.
- Dito a contatto con lo scudo: le cariche negative indotte si disperdono a terra e sullo scudo rimane la carica positiva
- Dito allontanato dallo scudo e scudo allontanato dalla base: lo scudo presenta una carica positiva perché si è caricato per induzione, e sulla base è rimasta la carica negativa.
