elettromagnetismo - elettrodinamica - Macchine magneto-elettriche
Macchina di induzione di Nobili-Antinori
SCHEDA TECNICA
INVENTARISTATO
La macchina per le scintille magneto-elettriche inventata dai sigg. Antinori e Nobili
La macchina per le scintille magneto-elettriche inventata dai sigg. Antinori e Nobili
Calamita scintillante
Calamita scintillante
1818571
1838415
P.A.Nº //
1870283
1925a192
Incompleto
Integro
Non funzionante
Dimensioni
MATERIALI: rame, ferro, legno, seta, lacca
BIBLIOGRAFIA & PRESTITI
DATABASE
Datazione: 1831 - 1832
Nel Museo A. M. Traversi - Vetrina M
Descrizione          Funzionamento: spiegazione - verifica          Testi&Curiosità


Immagine, Malfi, © D 2008
Fonti
 

Questa macchina "magneto-elettrica" è profondamente legata a una delle più importanti scoperte della fisica, l'induzione elettromagnetica. Fu infatti ideata nel 1831 dal prof. Leopoldo Nobili, l'inventore del galvanometro di precisione (Galvanometro astatico Nobili), dopo la lettura degli esperimenti eseguiti proprio nello stesso anno dal fisico inglese Michael Faraday, esperimenti nei quali viene appunto descritto il fenomeno fisico dell'induzione elettromagnetica. Il nome di "calamita scintillante" deriva proprio dalla possibilità di ottenere scintille di origine magneto-elettrica, cioè generate per induzione, invece che dalle macchine elettrostatiche o dalle bottiglie di Leida. Il dispositivo era conservato nel cosiddetto magazzino ed è stato pulito nell'ottobre del 2004. Esso è purtroppo incompleto.

Merita evidenziare l'anno d'acquisto dello strumento, praticamente coincidente con quello d'invenzione! Ciò testimonia la grande attenzione da parte dei docenti di fisica del Liceo del XIX secolo (tra i cui inderogabili doveri legati all'insegnamento c'era anche quello di fare ricerca scientifica) a mantenere sempre aggiornato il "parco macchine" del Gabinetto di Fisica con l'acquisto nel più breve tempo possibile di nuovi dispositivi e dei migliori strumenti si misurazione per l'epoca (infatti nel 1833 l'istituto acquistò dal prof. Nobili un modello del suo rivoluzionario galvanometro astatico).

A un supporto di legno è unito tramite un raccordo in ottone un fascio magnetico a ferro di cavallo, cioè un magnete permanente costruito riunendo tra di loro in modo opportuno più elementi magnetici a forma di U, in questo caso mancante. Una colonnetta d'ottone sorregge un'asta dello stesso materiale e il cui collegamento a vite ne permette la rotazione su un piano orizzontale. Un'estremità è presente un manico isolante in legno, mentre all'altro capo si ha una bobina di filo conduttore di rame isolato con della seta di colore verde. L'altezza della bobina, quando avvicinata al magnete permanente, è tale da risultare a metà strada dai poli della calamita. I capi della bobina di filo sono uniti da un lato a un elemento d'ottone che funge da elettrodo da cui si sviluppa la scintilla, mentre dall'altro lato, per mezzo di un tratto di filo isolato con seta e avvolto a elica, al sostegno in ottone del magnete permanente. Tale magnete, oltre a fornire il campo magnetico, era parte integrante del circuito elettrico del dispositivo. Si segnalano modelli a due magneti permanenti affacciati con la spira in mezzo ad essi.

Per dare ragione del principio di funzionamento, per prima cosa si deve osservare che il magnete permanente è una sorgente di campo magnetico costante nel tempo ma non nello spazio. Le linee di forza del campo sono infatti diversamente distribuite nello spazio attorno ai poli del fascio magnetico a U. Supponendo, tanto per fissare le idee, che il polo Sud del magnete sia quello superiore e il polo Nord quello più vicino alla piattaforma di legno, si ha che le linee di campo sono più "fitte" (cioè il campo magnetico è più intenso) vicino ai poli e che esse si diradano (il campo decresce d'intesità) via via che ci si allontana dai poli. Così nel suo moto d'avvicinamento ai poli del magnete permanente, la bobina di filo conduttore (schematizzata con un'unica spira) si trova a tagliare un numero di linee di forza sempre maggiore. In altre parole risulta variare il flusso Φ del campo magnetico concatenato al circuito. Secondo una schematizzazione prettamente didattica, questa condizione di moto relativo tra circuito e sorgente del campo magnetico che dà vita a una forza elettromotrice (f.e.m.) indotta nel circuito stesso è stata trattata come "caso 3".

E' importante sottolineare che il circuito elettrico è aperto durante il moto di avvicinamento (o di allontanamento) della bobina dal magnete. Pertanto l'osservazione che segue è d'obbligo; non si può parlare di corrente indotta, ma solo di f.e.m. indotta, la quale genera una differenza di potenziale tra l'astina d'ottone con cui termina la bobina di filo e quella sul polo superiore del magnete. E' infatti tra questi due elementi che si generano le scintille, quando la differenza di potenziale (e il campo elettrico ad esso associato) supera la rigidità dielettrica dell'aria. Dunque la macchina per generare le scintille sfrutta proprio l'effetto principale dell'induzione e non il suo effetto secondario (correnti elettriche), anche se importantissimo per le numerorissime applicazioni pratiche. In altre parole più tecniche, le scintille sono dovute all'extracorrente di chiusura e di apertura del circuito elettrico.