elettromagnetismo - Elettrodinamica
Apparecchio di Arago
SCHEDA TECNICA
INVENTARISTATO
Apparato di Arago pel magnetismo di rotazione
Apparecchio per il magnetismo di rotazione
Apparecchio per il magnetismo di rotazione
1818Nº //
1838572
P.A.Nº //
1870324
1925a214
Completo M
Integro
Funzionante
Dimensioni
MATERIALI: ottone, rame, ferro, vetro, cuoio, lacca
BIBLIOGRAFIA & PRESTITI
DATABASE
Datazione: 1842 - 1843
Costruttore: Francesco Cobres (1800-1846)
Nel Museo A. M. Traversi - Vetrina N
Descrizione          Funzionamento: spiegazione - verifica          Testi&Curiosità


Immagine, Malfi, © D 2008
Fonti
 

Fu il fisico francese Dominique F. Arago (1786 - 1853) ad osservare nel 1824 che il numero delle oscillazioni fatte da un ago magnetizzato in tempi uguali intorno alla posizione di equilibrio (cioè quella parallela alle linee di forza del campo magnetico terrestre) viene decisamente ridotto in vicinanza di masse metalliche e soprattutto del rame. In alcune situazioni particolari il numero delle oscillazioni si riduce da 300 ad appena 4. Questa constatazione sperimentale portò lo stesso fisico a verificare nel 1825 che una piastra di rame in rapido movimento è in grado di mettere in rotazione un ago magnetizzato posto sopra di essa. Questo strumento del Vecchio Gabinetto di Fisica del Liceo è stato costruito per riprodurre l'esperimento effettuato da Arago.

L'apparato è formato da due elementi. Il primo consiste in una base di legno sulla quale sono fissati verticalmente, per mezzo di un accoppiamento bullonato, due perni d'ottone. Su ciascun perno possono ruotare un disco d'ottone dotato di maniglia in legno e un disco massiccio di rame. Una trasmissione a cinghia permette di imprimere il movimento al disco di rame quando si mette in rapida rotazione quello d'ottone. Il perno del disco di rame può scorrere avanti e indietro in una guida, sui cui poi viene fissato serrando un dado d'ottone. Questo accorgimento serve per tensionare la cinghia di cuoio. Poiché la puleggia di rinvio della cinghia presso il pignone che sorregge il disco di rame ha diametro minore rispetto a quello del disco d'ottone (che funge da puleggia motrice, in quanto presenta una scanalatura entro cui prende posto la cinghia di trasmissione), si è in presenza di una moltiplica.

Il secondo elemento consiste in una cassa di legno a pianta quadrata la cui base superiore è in vetro. Essa presenta incisa una scala graduata a zero centrale a forma di semicerchio e con gradazioni che vanno di 5 gradi in 5 gradi sia a destra che a sinistra. Presso il centro dell'immaginario cerchio di cui fa parte la scala graduata incisa sul vetro si trova incollato un disco d'ottone il cui centro presenta saldata una punta metallica con la funzione di sorreggere un ago magnetizzato. Le dimensioni della cassa lignea sono tali da contenere perfettamente al suo interno il disco di rame e che esso sia posizionato grossomaodo con il suo asse di rotazione passante per il perno di sostegno dell'ago, cosicché l'ago magnetizzato sia il più vicino possibile al disco di rame sotto di esso. Quattro viti in legno (due per lato) consentono la messa a bolla della superficie di vetro e la regolazione della distanza lastra - disco di rame.

Una volta allineato il dispositivo in modo tale che l'ago calamitato sia, in assenza di rotazione del disco di rame, in corrispondenza dello zero della scala graduata (ovvero disponendo l'apparecchio parallelamente ad una linea di forza del campo magnetico terrestre) si può verificare quanto osservato da Arago. Mettendo infatti il disco di rame in moto lento ed uniforme, l'ago calamitato devia dalla posizione d'equilibrio nel senso di rotazione del disco sottostante e si arresta presentando uno scostamanto angolare di circa 20 - 30 gradi, a seconda della velocità del disco di rame. Ma se si fa ruotare rapidamente quest'ultimo, allora l'ago magnetizzato si mette anch'esso a ruotare con lo stesso verso del disco sottostante.

Arago non seppe giustificare il fenomeno da lui osservato. La spiegazione fu data da Faraday nel 1832 come il risultato delle correnti elettriche indotte nel disco di rame dal campo magnetico dell'ago calamitato. In altre parole lo strumento funziona grazie a quell'importantissimo fenomeno fisico noto con il nome di induzione elettrodinamica, per distinguerlo dall'induzione elettrostatica. Com'è emerso dalla verifica di funzionamento (Malfi, 19 settembre 2002), questo strumento può essere ancora utilizzato durante le ore di laboratorio di fisica, a patto di provvedere ad incrementare la magnetizzazione dell'ago calamitato prima di effettuare la prova.