L'elettricità e i suoi fenomeni
(e le false aspettative influenzate sui social)

Mi imbatto più volte su Facebook in pseudo esperimenti in cui ci sono lampadine che si accendono e ventilatori che ruotano, attaccati a semplici congegni, costruiti con oggetti di riciclo.
Candele di automobili, altoparlanti, linguette metalliche, soluzioni saline, avvolgimenti di filo, magneti e quant'altro. Tutti elementi che vengono mostrati per evocare pregresse, remotissime e/o confuse nozioni elementari di elettrologia. Con questi oggetti vengono realizzati prototipi, che senza alcun rigore e valenza scientifica, vengono posti all'attenzione del pubblico dei social, che sono indotti a credere che certe cose siano possibili. E, in qualche caso, che possono risolvere i problemi energetici, generarando (se fatti in scala industrìale) enormi quantità di energia dal nulla.
E' chiaro che chi le propone è perfettamente a conoscenza che si tratta di un inganno. Ma si vede che trova soddisfazione a vedersi attribuiti una miriade di consensi e rimediare qualche commento di chi pensa che, le cose semplici e poco dispendiose, non vengono attuate, chissà per quali complotti internazionali.

La Pila elettrica

Come è noto i metalli sono soggetti alla corrosione, chi più, chi meno.. E' proprio su questa differenza che si basa il principio della Pila di Volta. Lo zinco in una soluzione acida tende ad essere corroso dall'acido mandando in soluzione ioni Zinco Z++. Anche il rame viene corroso dall'acido mandando in soluzione ioni rame Cu++ ma in misura minore che lo zinco. Pertanto, inizialmente, quando infiliamo le barrette (rame e zinco) nella soluzione acida, ci sono sia ioni Zinco che ioni rame. Stante, però, la tendenza dell'acido ad attaccare lo zinco, in soluzione ritroveremmo più ioni zinco Z++. Quindi l'acido tende a lasciare gli ioni rame, per entrare in equilibrio con quelli zinco.
Questo significa che sulla barretta di zinco avremo un eccesso di cariche negative (elettroni), mentre sulla barretta di rame avremmo un eccesso di cariche positive, dovuta agli ioni rame che vi si depositano. Tra le due barrette, ora c'è una differenza di potenziale, cariche negative su quella di zinco, cariche positive sulla barretta di rame. Il tutto potrebbe terminare qui, ma sappiamo che se vi sono eccessi di carica, questi tendono a neutralizzarsi.

Volta, al tempo, non era a conoscenza di flusso di elettroni, ma aveva capito che tra le due barrette c'era un diverso "potenziale". E lo mise in evidenza facendo scoccare la scintilla tra due fili collegati alle due barrette. In verità Volta realizzò una "pila", fatta da dischetti di rame e dischetti di zinco intervallati da un feltrino imbevuto di acido. Sovrapponendo diversi di questi elementi, in pila, appunto, riuscì a ricavarne una tenzione capace di generare una scintilla visibile.

Ritornando alle barrette nella soluzione acida. Nel momento in cui creiamo un collegamento tra le due barrette (scintilla), le cariche negative (elettroni) presenti sulla barretta di zinco, vanno a neutralizzare l'eccesso di carica positiva sulla barretta di rame. Questo flusso di elettroni tra le due barrette è la corrente elettrica. Continuando a far scoccare scintille tra le due barrette (oggi lo possiamo fare inserendo una lampadina di voltaggio adeguato, dove il passaggio di elettroni rende incandescente il filamento, ma possiamo usare anche dei led), teniamo attivo il processo. Ovvero, eliminato l'eccesso di carica negativa sulla barretta di zinco, altri ioni zinco possono andare il soluzione (ripristinando l'eccesso di cariche negative sulla barretta). Nel contempo ioni rame Cu++ vengono rilasciati dall'acico (nell'equilibrio con gli ioni zinco) e vanno a depositarsi sulla barretta di rame, aumentandone la carica positiva (e la consistenza. per il deposito di rame). Di nuovo elettroni dalla barretta di zinco vanno a neutralizzare l'eccesso di carica positiva su quella di rame. E il processo continua fino a quando tutto lo zinco della barretta non sia andato in soluzione (in via teorica).

L'Induzione Elettromagnetica

Dopo la scoperta di Alessandro Volta, molti costruirono delle pile con cui fecero diversi esperimenti. Tra questi ci fu Michael Faraday che, mentre univa i fili per far scoccare una scintilla, si avvide che l'ago di una bussola, posta nelle vicinanze, deviò la sua direzione, evidenziando un movimento. Faraday intuì subito che doveva esserci una relazione tra il passaggio di corrente nei fili e la deviazione dell'ago della bussola. Scoprì il principio su cui oggi facciamo girare i motori elettrici.

Ma i suoi esperimenti non si fermarono qui. Infatti ebbe la geniale idea che, se un un filo percorso da corrente, genera un campo magnetico, deve essere vera anche l'operazione inversa. Ovvero che un magnete, spinto all'interno di una spira metallica (rame), avrebbe potuto generare energia elettrica.
Il principio con cui si realizzarono le prime dinamo (anche quelle delle biciclette) e, poi, i moderni alternatori delle centrali termoelettriche, ma anche l'alternatore dell'automobile.
In ogni caso occorre sempre una forza che metta in movimento il magnete all'interno di una spira. E la forza, trattandosi di una trasformazione energetica, meccanica-elettrica, deve venire dall'esterno. Nulla si crea dal nulla, tantomeno l'energia.
Se oggi ci fosse ancora la dinamo nelle biciclette e, con un pò di manualità, provassimo a smontarla, ci accorgeremmo che, nonostante la relativa semplicità, le cose vanno sistemate opportunamente.

Nel caso del Motore elettrico, l'energia elettrica viene trasformata in energia meccanica di movimento. L'energia (elettrica) che fluisce nella spira determina il movimento meccanico del supporto (rotore) su cui sono avvolte le spire di rame. Questo avviene perchè gli elettroni, che provengono da una fonte esterna, tramite i contatti, fluiscono nella spira, generano un campo magnetico (variabile), in opposizione a quello (fisso), già presente.

Nel caso della Dinamo, dell'Alternatore o più in generale, generatore di corrente elettrica, energia meccanica viene trasformata in energia elettrica. Occorre una forza meccanica esterna che mette in movimento il supporto (rotore) su cui sono avvolte le spire. In questo caso il campo magnetico esistente (fisso), al variare della posizione della spira, induce gli elettroni a muoversi dentro di essa, generando un flusso di corrente, prelevabile ai contatti.

In entrambi i casi, Motore elettrico o Dinamo, spesso nelle apparecchiature, anche i magneti fissi sono sostituiti da spire di rame che, percorse da corrente, sono esse a generare il campo magnetico fisso (per autoinduzione), senza necessità di usare magneti permanenti. Le varianti sono diverse, ma qui mi attengo solo al principio.

L'elettricità è una forma nobile di energia, è impalpabile (ma si prende la scossa). La si trasferisce, semplicemente, con fili di rame e può essere convertita in tutte le altre forme di energia (meccanica, luminosa, termica) e se ne può prelevare la quantità che si vuole, nel luogo dove ci serve.
E' come una magia "indotta", ma che magia non è. Non abbiamo più necessità di portarci, per le lavorazioni, nei luoghi dove l'energia è prodotta dalle forze naturali, come i salti d'acqua, ad esempio. Anzi è proprio da lì, dove è presente, che riusciamo a convertirla in energia elettrica (centrali idroelettriche) e a portarla nelle nostre industrie e nelle nostre case.
Abbiamo anche imparato a trasformare l'energia del calore, in energia meccanica da convertire in energia elettrica, avendo come fonte i combustibili fossili, ma anche l'energia termica sviluppata in una reazione nucleare.

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