Elettromagnetismo - elettrodinamica - Spirali
Apparato per la rotazione delle correnti
Realizzazione del funzionamento


Galleria d'immagini relativa al funzionamento dell'Apparato per la rotazione delle correnti. Foto 1 (disegno): disegno schematico con la sezione di una vaschetta, Malfi, © 2001; foto 2: una delle due piattaforme con il mercurio, Bona, © D 2001; foto 3: lo strumento in funzione, Bona, ©  D 2001
disegno schematico di una piattaforma
una piattaforma per il mercurio
le correnti tornano a ruotare!

La rotazione dei due solenoidi dell'apparecchio si ottiene preparando la macchina nel modo seguente. Nelle scanalature circolari presenti sulle piattaforme in legno (vedi foto) viene versato del mercurio (un metallo, quindi un conduttore, liquido in condizioni ambiente). Esso è spesso utilizzato per assicurare la continuità elettrica in tutte quelle parti di un circuito elettrico in moto relativo in alternativa alla realizzazione di contatti striscianti, più delicati da costruire e spesso sede di attriti marcati. In questo modo, quando ciascun solenoide si trova in rotazione, la parte terminale a punta risulta così immersa nel mercurio e ciò dà la necessaria continuità elettrica al circuito con attriti ridotti. Per lo stesso motivo ciascun solenoide termina nella parte alta con una piccola vaschetta in stagno, riempita anch'essa di mercurio, sotto la quale è presente una punta in ferro molto sottile (che si inserisce in piccolissimo incavo sulla testa di ciascun braccio del magnete a U) con la funzione di sostenere il solenoide e permetterne la rotazione con basso coefficiente d'attrito (attrito volvente). Nelle vaschette poi pescano i capi di un conduttore filiforme che va a collegare elettricamente un solenoide con l'altro. Una fotografia in galleria (vedi foto) mostra chiaramente quanto appena illustrato in occasione della prima messa in esercizio dello strumento (Bonavoglia, Malfi, aprile 2001). Il contenitore di vetro serviva per non spandere il mercurio durante la prova.

Il passo successivo consiste nel variare opportunamente l'altezza di ciascuna piattaforma cilindrica (fissata, vedi disegno, al magnete a U per mezzo di una vite d'ottone) in modo che la punta di ogni solenoide fosse sì immersa nel mercurio versato nella scanalatura ma non nello stesso tempo in contatto con il fondo in legno di quest'ultima (ciò avrebbe avuto come conseguenza la comparsa di attriti elevati e il disassamento del solenoide durante il moto con inevitabile suo bloccaggio). Inoltre si deve considerare che un po' di gioco tra punta e fondo della scanalatura sulla piattaforma è necessario, dati gli effetti che produce su ciascun solenoide la componente circonferenziale della corrente che vi circola all'interno. Infine, in riferimento a ciascuna piattaforma, si inserisce nell'apposito buco (anche questo pieno di mercurio perchè in comunicazione con la scanalatura tramite un invisibile condotto scavato nel legno) un filo conduttore collegato, in corrispondenza dell'altro capo, in passato a uno dei due poli di una pila elettrochimica, oggigiorno a uno di quelli di un generatore elettrico a corrente continua. E' importante segnalare che la vernice che dipinge il magnete permanente a forma di U metà di nero e metà d'arancione non ha una sola funzione estetica, ma serve come isolante. Essa evita infatti che la corrente che circola nel circuito elettrico appena illustrato utilizzi anche il ferro del magnete come conduttore andando a disperdersi a terra.

Si è più volte sottolineato come questo originale strumento sia ancor'oggi perfettamente funzionate, tanto da essere entrato a pieno titolo a far parte di quella serie di strumenti utilizzati durante le ore di laboratorio di fisica. A seguito della prima messa in funzione, si è potuto rilevare un problema a livello dei contatti tra conduttore filiforme e il mercurio nelle vaschette presenti in testa ai solenoidi. Infatti, a causa dell'eccentricità del moto di rotazione delle vaschette, e soprattutto di una delle due, il filo spesso vi esce dopo pochissimi giri bloccando l'apparecchio per interruzione della continuità elettrica del circuito. Ciò risulta poi aggravato dal fatto che lo stesso filo di collegamento dell'apparecchio certamente non è quello originale (è infatti leggermente più lungo dell'interasse fra i solenoidi e per questo motivo in fotografia compare sostituito da un filo di ottone appositamente tagliato). Inoltre è difficilissimo bloccarlo in posizione a livello del sostegno centrale, cosicché esso cade quasi subito.

E' stato ottenuto (Malfi, maggio 2001) un notevole miglioramento nelle prestazioni della macchina di Cobres (rotazione durevole nel tempo e a buona velocità angolare) eliminando il filo di collegamento tra le vaschette e realizzando "ad hoc" questo tratto di circuito. Ai capi di un filo di rame sono stati collegati due pezzi di filo in ottone piegato a L. Questi erano serrati ciascuno entro una molletta di legno a sua volta rigidamente fissata tramite morsetti ad uno stante in ferro esterno allo strumento. Con questo accorgimento è stato possibile adattare al meglio il contatto tra conduttore e mercurio tenendo conto dei problemi rilevati a livello delle vaschette. E' con questa soluzione che l'apparecchio è stato messo in moto e che verrà fatto funzionare. L'intensità della corrente continua necessaria per mettere in rotazione i solenoidi dello strumento si aggira introno ai 10 A, un valore elevato, ma perfettamente comprensibile se si ricorda che la rotazione è prodotta dalla componente assiale della corrente che circola la quale, dato il piccolo passo dell'elica dei solenoidi, è più piccola della componente circonferenziale.