Storia dell'elettricità

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L’elettricità ha rivoluzionato il modo di vivere della maggior parte dell’umanità, per esempio permettendo di allungare le giornate e di inventare apparecchiature ormai indispensabili, come frigoriferi, lavatrici e computer, passando ovviamente per l’illuminazione elettrica, dalla quale è cominciato il vero e proprio processo di elettrificazione.

Dalla scoperta dei fenomeni elettrostatici al 1800[modifica | modifica wikitesto]

La scoperta dei fenomeni elettrici e dell’attrazione elettromagnetica[modifica | modifica wikitesto]

Minerale di ambra

L’elettricità venne scoperta all’incirca 2000 anni fa, ma solo dal XIX secolo si iniziarono ad effettuare esperimenti scientifici su di essa. Nel 600 a.C., il filosofo greco Talete studiò le proprietà dell’ambra (in greco: ἤλεκτρον, “elektron”, da cui deriva il termine “elettricità”). Nel 360 a.C. Platone descrive l’elettricità nel Timeo, illustrando la sua teoria per spiegare l’attrazione elettro-magnetica dell’ambra e delle calamite. In Medio-oriente, nel 1936, furono rinvenuti dei vasetti Babilonesi di terracotta risalenti al 250 a.C., al cui interno vi erano delle rudimentali batterie utilizzate allo scopo di far decantare alcuni metalli. Dal 27 al 79 a.C. lo scrittore latino Plinio il Vecchio descrisse le proprietà dell’ambra, mentre lo storico Lucio Anneo Seneca distinse 3 tipologie di fulmini: «il fulmine che incendia, quello che distrugge e quello che non distrugge». Essi consistevano, infatti, in fulmini con proprietà di tensione, potenza ed intensità elettrica differenti.

Girolamo Cardano (1501-1576)

Dal ‘500 alla seconda metà del 1600[modifica | modifica wikitesto]

Nel 1550 il fisico Girolamo Cardano distinse la forza magnetica da quella elettrica. Successivamente, dal 1540 al 1603, l’inglese William Gilbert coniò il termine “elettricità”, e riconobbe le proprietà dell’ambra anche in molti altri materiali (pietre dure, vetro, zolfo, ecc…). Inoltre, associò a tali proprietà la presenza di un fluido chiamato “effluvium”. Nel 1629 Cabeo e Francis Hauksbee studiarono e descrissero i fenomeni di repulsione e di attrazione dell’elettricità. Galileo Galilei dedusse che gli oggetti si attiravano per il calore dell’aria dovuto allo strofinamento, ipotesi smentita poi nel 1675 da Robert Boyle, il quale osservò che questi fenomeni si verificavano anche nel vuoto.

Benjamin Franklin
Alessandro Volta
Ritratto di Charles Augustin de Coulomb (1736-1806)

La prima metà del 1700[modifica | modifica wikitesto]

Ewald Jürgen Georg von Kleist (e, poco dopo, indipendentemente Pieter van Musschenbroek) nel 1745 realizzarono casualmente il primo condensatore, la bottiglia di Leida. William Watson l'anno dopo scoprì che l'elettricità si trasmetteva anche per lunghe distanze quasi istantaneamente. 7 anni dopo, nel 1752, Benjamin Franklin effettuò il suo celebre esperimento con l’aquilone durante un temporale, grazie al quale riuscì ad inventare il parafulmine servendosi anche della propria scoperta riguardante il potere dispersivo delle punte.

La seconda metà del 1700[modifica | modifica wikitesto]

Nella seconda metà del 1700,Luigi Galvani ipotizzò la presenza di elettricità in un corpo animale utilizzando come cavia la zampa di una rana e notandone le contrazioni. Tale ipotesi fu poi smentita da Alessandro Volta, il quale fece notare che l'elettricità animale derivava dal contatto di due metalli differenti. Il primo impianto parafulmine venne realizzato nel 1760. Giambattista Beccaria nel 1753 aveva ipotizzato che vi fossero due tipi di scintille di scarica dell'energia: positiva o negativa, e si servì della teoria di Franklin per spiegare le proprie osservazioni. Proprio in quel periodo Volta inventò la pila, il primo generatore di energia elettrica. Si pensa che lo spunto per questa creazione potesse arrivare proprio da Benjamin Franklin, che formulò in seguito all'invenzione del parafulmine anche la teoria del fluido elettrico secondo la quale l'elettricità era formata da un fluido di particelle che si respingevano tra loro. L'invenzione di Volta fu di vitale importanza in quanto rivoluzionò i mezzi comuni, ma soprattutto l'illuminazione generale. Ciò semplificò anche i seguenti studi sull'elettricità, come quelli di James Clerk Maxwell, che scrisse la teoria dell'elettromagnetismo. Si rese poi necessario introdurre un'unità di misura per la carica elettrica, il Coulomb (C), dall'omonimo scienziato Charles-Augustin de Coulomb.

Il 1800 e l’affermazione definitiva delle correnti elettriche[modifica | modifica wikitesto]

Thomas Alva Edison

Il primo a sfruttare la corrente elettrica allo scopo dell’illuminazione fu, nel 1814, Humphry Davy, il quale inventò e brevettò la prima lampadina ad incandescenza, la quale era basata sul principio secondo il quale, se si faceva passare attraverso le estremità di due carboni della corrente elettrica, veniva prodotta una luce molto intensa. Tale invenzione, però, non ebbe molto successo, in quanto la luce prodotta era talmente intensa da risultare addirittura fastidiosa per l’occhio umano in ambienti chiusi, motivo per cui la lampada ad incandescenza di questo tipo venne solamente utilizzata per poco tempo e in ambienti esterni molto ampi. Nel 1826, Ohm enunciò la legge sulla resistività elettrica che tutt’ora porta il suo nome, e nel 1830 Faraday inventò il primo generatore elettromagnetico di corrente elettrica, antenato dei moderni gruppi turbina-alternatore.  Quasi contemporaneamente, Morse utilizzò gli impulsi elettrici per trasportare dei segnali in codice su lunghe distanze, inventando il telegrafo. Nel 1859 Antonio Pacinotti inventò il cosiddetto “Anello di Pacinotti”, apparecchio che trasformava l’energia meccanica in energia elettrica. Nel 1877, Thomas Alva Edison decise di perfezionare la lampadina di Davy con lo scopo di ottenere un fascio di luce più omogeneo e gradevole per l’occhio umano, e a tale fine, nel corso di varie sperimentazioni, sostituì al carbone utilizzato da quest’ultimo vari materiali, ottenendo vari risultati diversi in termini di intensità e portata luminosa, finché non ci si rese conto che la migliore combinazione di conduttori e isolanti termici era quella composta da un filo di cotone rivestito in catrame ed inserito in un bulbo di vetro sottovuoto, e così, il 21 ottobre 1879 accese pubblicamente la prima lampadina ad incandescenza, suscitando grande sorpresa e fervore nella stampa internazionale. A capodanno dello stesso anno, invitò i cittadini di Menlo Park, in California, ad assistere ad un evento nel quale allo scoccare della mezzanotte accese in contemporanea circa 1400 lampadine analoghe a quella da lui inventata, rendendo così l’invenzione molto popolare e gradita. Il primo impianto, composto da circa 13.000 lampadine, fu installato poco dopo a New York, precisamente a sud di Wall Street, annettendovi una centrale elettrica contenuta in un palazzo a quattro piani e composta da otto motori a benzina, otto caldaie a vapore e otto dinamo.

Dal 1800 al 1920[modifica | modifica wikitesto]

Il rocchetto di Ruhmkorff[modifica | modifica wikitesto]

Il rocchetto di Ruhmkorff

Nel 1851 lo scienziato tedesco Heinrich Daniel Ruhmkorff costruì il primo rocchetto ad induzione. La parte più interna del rocchetto è costituita da un nucleo ferromagnetico formato da lastre di ferro, attorno al quale sono avvolte due bobine: il circuito primario, alimentato da una batteria, e il secondario, con un numero molto maggiore di spire.  Il primario comprende un interruttore e, in serie, un sistema a martelletto che interrompe periodicamente il contatto di alimentazione; il secondario presenta in uscita, sulla parte superiore, due terminali che possono essere collegati ad uno spinterometro per visualizzare, attraverso lunghe scintille, le grandi differenze di potenziale che l’apparecchio è in grado di produrre.

Spaccato del rocchetto

Funzionamento[modifica | modifica wikitesto]

Questo apparecchio utilizza il fenomeno dell’induzione elettromagnetica per trasformare una differenza di potenziale continua relativamente debole (simile a una batteria) in differenze di potenziale alternate molto elevate.

Anni 1860[modifica | modifica wikitesto]

La lampadina di Edison

La prima scoperta degli anni '60 del XIX sec. fu l'anello di Pacinotti, ad opera dell'omonimo scienziato Antonio Pacinotti, questo anello permette di trasformare l'energia meccanica in energia elettrica. Questa scoperta permise poi a Zènobe Theophilè Gramme, nel 1869, di dimostrare che la dinamo poteva lavorare anche al contrario come motore elettrico.

Anni 1870[modifica | modifica wikitesto]

Durante i primi anni 1870, videro la luce alcune delle più importanti invenzioni del XIX sec. quali: il telefono ad opera di Antonio Meucci[1], il fonografo(1877) di Thomas Alva Edison e la lampadina, migliorata dallo stesso Edison ed in seguito rivista dall' inventore italiano Alessandro Cruto.

Anni 1880, le prime centrali elettriche[modifica | modifica wikitesto]

In questo decennio si costruirono le prime centrali elettriche a corrente continua, pochi anni più tardi lo scienziato Nikola Tesla inventò i metodi di trasmissione della corrente alternata, permettendo così la trasmissione di elettricità attraverso grandi distanze ed avviando l'uso dell'elettricità nel campo industriale.

Anni 1890[modifica | modifica wikitesto]

Nel luglio del 1892 dalla centrale idroelettrica di Tivoli, fu sperimentata per la prima volta la trasmissione a distanza di corrente elettrica alternata. Nel 1897 il fisico britannico Joseph John Thomson dimostrò l'esistenza dell'elettrone, Tesla invece nel 1893 effettuò la prima trasmissione tramite onde radio.

Anni 1900[modifica | modifica wikitesto]

Guglielmo Marconi

Nel 1901, Guglielmo Marconi, effettuò la prima trasmissione ad onde radio sull'atlantico e nel 1904 John Ambrose Fleming, ottenne il brevetto per il diodo.

Resto del 1900[modifica | modifica wikitesto]

Se il XIX sec. si può definire come il secolo delle grandi scoperte riguardanti l'elettricità, il XX sec. si può definire come il secolo dell'elettricità, infatti, oltre alla sua definitiva implementazione nelle opere di illuminazione pubbliche e private e nel settore industriale, a partire dagli anni 60' del XX sec. si ha lo sviluppo dell'elettronica che darà poi origine all'informatica.

I tipi di centrali elettriche[modifica | modifica wikitesto]

Centrali termoelettriche[modifica | modifica wikitesto]

Centrale Termoelettrica a carbone

Le centrali termoelettriche sono la tipologia di centrali più diffusa nel pianeta. Il principio di funzionamento di una centrale termoelettrica classica è abbastanza semplice. Un elemento combustibile (derivati del petrolio, carbone o gas, ma anche, in alcuni casi, biomassa, biogas o rifiuti) viene bruciato in modo da sviluppare calore; questo calore viene trasmesso a una caldaia, nella quale circola acqua ad alta pressione (l'acqua deve subire una serie di trattamenti al fine di essere purificata per non danneggiare gli impianti), tale acqua viene così trasformata in vapore raggiungendo temperature elevate. Il vapore viene convogliato verso delle macchine rotanti denominate turbine a vapore nelle quali il vapore si espande convertendo il proprio contenuto entalpico in energia meccanica. Collegati all'albero in rotazione di tali turbine vi sono gli alternatori i quali convertono l'energia meccanica di rotazione in energia elettrica.

Termovalorizzatori[modifica | modifica wikitesto]

I cosiddetti "termovalorizzatori" sono inceneritori di rifiuti con recupero energetico. Il calore prodotto dalla combustione dei rifiuti viene utilizzato per produrre energia elettrica in maniera analoga a quanto accade nelle centrali termoelettriche, anche se con rendimenti estremamente più bassi e maggior produzione di sostanze inquinanti. Affinché tutte le materie e soprattutto quelle plastiche brucino con minor produzione di elementi tossici (ad esempio le diossine) è necessario raggiungere temperature molto elevate (almeno 850 °C) ed utilizzare sistemi di abbattimento degli inquinanti molto sofisticati e costosi.

Centrali Idroelettriche[modifica | modifica wikitesto]

Insieme alle centrali termoelettriche sono state le prime tipologie di centrali in uso. Il principio di funzionamento delle centrali idroelettriche si basa sull'utilizzo dell'acqua, o meglio della sua energia cinetica, al fine di produrre energia elettrica. Le centrali idroelettriche si suddividono in due tipologie:

Centrali ad acqua fluente[modifica | modifica wikitesto]

Tali centrali sfruttano l'energia cinetica delle acque fluviali o di getti naturali d'acqua molto forti come le cascate o i torrenti (energia idroelettrica), convogliate in particolari turbine idrauliche messe in rotazione dal flusso dell'acqua.

Centrali a caduta[modifica | modifica wikitesto]

Tali centrali sfruttano l'energia potenziale di notevoli masse d'acqua poste ad altezza maggiore rispetto a quella di presa (si parla in tal caso di 'invaso', o naturale o artificiale creato tramite dighe). L'energia potenziale dell'acqua viene trasformata in energia cinetica facendo confluire l'acqua in condotte forzate.

Centrali nucleari[modifica | modifica wikitesto]

Centrali a fissione nucleare[modifica | modifica wikitesto]

Le centrali a fissione nucleare sono analoghe alle centrali termoelettriche. La differenza sostanziale sta nel tipo di combustibile e di processo tecnologico che viene utilizzato per fornire calore e formare il vapore da inviare alle turbine. Nel caso in esame, il calore necessario viene ottenuto da un processo controllato di fissione nucleare a catena all'interno del reattore.

Centrali a fusione nucleare[modifica | modifica wikitesto]

[1]

Centrali Geotermoelettriche[modifica | modifica wikitesto]

Le centrali geotermoelettriche sono di fatto centrali termiche che utilizzano come fluido primario per scaldare le caldaie il calore naturale dei vapori geotermici contenuti nel sottosuolo (energia geotermica). Non esiste dunque, in questo tipo di centrali, alcun processo di combustione.

Centrali eoliche[modifica | modifica wikitesto]

Le centrali eoliche sono centrali che sfruttano la velocità del vento per la produzione di energia elettrica. Il principio di funzionamento è abbastanza semplice, il modulo base di una centrale eolica è il generatore eolico. Questa apparecchiatura è composta da un'elica (o al limite una singola pala) collegata ad un albero alla quale è calettato il generatore di corrente. L'elica e il generatore sono normalmente posti ad altezze elevate in modo da essere attraversati dai venti, venti che mettendo in rotazione l'elica azionano il generatore che produce così energia.

Centrali solari[modifica | modifica wikitesto]

Centri solari termodinamici[modifica | modifica wikitesto]

Per centrali solari si intendono le centrali solari termodinamiche, che sfruttano l'energia solare, da non confondersi con i pannelli fotovoltaici che per rendimento, quantità di energia prodotta e costi non possono ancora essere oggi considerate centrali. Le centrali solari termiche utilizzano come principio di base quello delle centrali termiche classiche, anche in questo caso la differenza sta nel metodo in cui viene scaldata l'acqua della caldaia. Normalmente la centrale è formata da una superficie nella quale sono posti centinaia di specchi che concentrano i raggi solari in unico punto centrale (detto fuoco) nel quale si trova la caldaia. Questa colpita da tutti i raggi deviati dagli specchi si scalda fino a raggiungere temperature sufficientemente elevate per completare il ciclo del vapore fino alla turbina.

Centrali fotovoltaiche[modifica | modifica wikitesto]

Le centrali basate su pannelli fotovoltaici convertono direttamente l'energia solare in corrente elettrica sfruttando l'effetto fotovoltaico.


Note[modifica | modifica wikitesto]

Collegamenti esterni[modifica | modifica wikitesto]

  1. Anni 1850-1960 : https://it.wikipedia.org/wiki/Storia_dell%27elettricità#Prime_applicazioni consultato il 20/11/2018
  2. Rocchetto di Ruhmkorff: http://www.wunderkammer.liceodini.it/elettromagnetismo/induzione-elettromagnetica/trasformatori/rocchetto-di-ruhmkorff.html consultato il 27/11/2018
  3. Centrali Elettriche: https://it.wikipedia.org/wiki/Centrale_elettrica consultato il 28/11/2018
  4. Immagini: https://commons.wikimedia.org/wiki/Main_Page consultato il 28/11/2018
  5. Wikipedia, i fenomeni elettrici spiegati dall’antichità al ‘900, https://it.wikipedia.org/wiki/Storia_dell%27elettricit%C3%A0#Antichit%C3%A0_e_medioevo, consultato il 06/11/2018;
  6. Elettricità nell’Enciclopedia Treccani http://www.treccani.it/enciclopedia/elettricita_(Enciclopedia-dei-ragazzi), consultato il 06/11/2018/
  7. Sutori.com, la storia dell’elettricità https://www.sutori.com/story/la-storia-dell-elettricita, consultato il 06/11/2018
  8. Skuola.net, illuminazione elettrica nel 1800 https://www.skuola.net/storia-medie/illuminazione-elettrica-1800x.html, consultato il 06/11/2018