Breve storia dell’elettricità

L’elettricità oramai è parte integrante della nostra vita quotidiana, al punto che tendiamo a considerarla come un’esigenza fondamentale, al pari dell’acqua corrente. Tuttavia, non è passato molto tempo da quando l’uomo ha iniziato a sfruttarne appieno le potenzialità. Studiata sin dalla fine del XVI secolo, l’elettricità (ciò che viene intesa come fenomeno elettrico osservabile) è stata per lungo tempo un mero oggetto di curiosità e divertimento, prima di entrare a far parte della quotidianità. Se ti sei mai chiesto in che maniera si sono verificati questi cambiamenti epocali, di seguito ti mostreremo una breve storia dell’elettricità.

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La scoperta dell’elettricità: i pionieri

Fino al XVIII secolo, il termine elettricità veniva utilizzato per quei corpi che, strofinandosi tra loro, si attraevano o si respingevano, ciò che al giorno d’oggi definiamo con il termine di elettrostatica. Comunque sia, l’attrazione dei corpi luminosi per gli oggetti elettrificati era nota sin dall’Antichità. La sua scoperta viene attribuita al filosofo greco Talete di Mileto (VI secolo a.C.), il quale osservò che sfregando energicamente un piccolo pezzo di ambra, esso acquisiva la capacità di attrarre piccole particelle. Precisamente, la parola elettricità deriva dal greco “elektron”, che significa “ambra”. Tuttavia, lo studio approfondito sull’energia elettrica iniziò solo verso la fine del XVI secolo, grazie allo scienziato inglese William Gilbert (1544-1603), autore del primo trattato degno di nota sull’argomento.

Gli studi di Gilbert furono utilizzati successivamente da uno scienziato tedesco, Otto von Guericke (1602-1686), il quale inventò la prima pompa pneumatica per la creazione del vuoto. In questo modo l’attrazione tra corpi elettrificati diventava più semplice, poiché l’aria non rappresentava più un ostacolo. Von Guericke inventò anche la prima macchina elettrostatica: si trattava di un grande pallone di zolfo che lo scienziato elettrificava sfregandolo con le mani. Questi strumenti rudimentali gli permisero di scoprire il fenomeno della conduzione elettrica, cioè la capacità di questa misteriosa energia di trasmettersi attraverso determinati corpi, oltre alle proprietà elettriche che riuscivano a sviluppare gli oggetti appuntiti.

In particolar modo, quest’ultima scoperta fu utilizzata dall’americano Benjamin Franklin (1706-1790), il quale nel 1752 dimostrò che il fulmine era un fenomeno di natura elettrica, una specie di scintilla gigante. Unendo la sue intuizioni con le scoperte di Von Guericke sugli oggetti appuntiti, gli permisero di inventare il parafulmine. Si trattava di una canna che terminava con una forma appuntita, la quale, collocata sugli edifici o sulle navi, riusciva a tenerli al sicuro dai fenomeni elettrici delle nubi.

Durante il XVIII secolo gli studi sperimentali aumentarono sempre di più. Ben presto furono scoperti altri effetti ed emersero nuovi strumenti, ma soprattutto si stabilirono nuovi concetti base, un processo indispensabile per conoscere a fondo i fenomeni elettrostatici. L’inglese Stephen Gray (1666-1673) scoprì l’elettrificazione per influenza, che consisteva nella possibilità di elettrificare un corpo a distanza, senza contatto diretto; così come la distinzione tra corpi conduttori, i quali permettevano la diffusione dell’elettricità, e corpi isolanti, che ne inibivano la trasmissione.

Dai poli positivi e negativi fino al voltaggio

Nel 1733, il fisico e chimico francese Charles du Fay (1698-1739) apportò un contributo fondamentale alla storia dell’elettricità. Egli scoprì che esistevano due tipi di elettricità (ciò che oggi definiamo cariche elettriche): un primo tipo ottenuto dallo sfregamento del vetro, da lui chiamata elettricità vetrosa, e un secondo tipo ottenuto strofinando corpi resinosi, chiamata elettricità resinosa. Due corpi con la stessa carica elettrica si respingono l’uno con l’altro, mentre quelli con una carica elettrica diversa si attraggono. Grazie a questa scoperta, anni dopo Benjamin Franklin adottò i concetti di elettricità positiva e negativa.

La vera rivoluzione, però, si ebbe grazie al lavoro di un anatomista italiano, Luigi Galvani (1737-1798), il quale analizzò i muscoli delle zampe di rana. Nel 1791, scoprì che questi muscoli mostravano curiose proprietà elettriche non appena entravano in contatto con due metalli di natura diversa.

Qualche anno più tardi, il fisico italiano Alessandro Volta (1745-1827) utilizzò le scoperte fatte dal suo connazionale e dimostrò che la rana in realtà svolgeva solo un ruolo secondario: l’effetto elettrico derivava infatti dal contatto di due metalli di diversa natura attraverso un panno bagnato. Ispirato da questa conclusione, nel 1800 sviluppò la prima batteria elettrica, che consisteva in una batteria (da cui prende il nome) di dischi di rame e zinco, tra i quali erano interconnessi dei tessuti imbevuti di acido.

Questa invenzione rivoluzionò il concetto di elettricità: a differenza delle macchine elettrostatiche che dovevano essere caricate per attrito (le quali avevano una durata molto breve), la batteria Volta produceva una sorta di scarica elettrica continua che il fisico francese André-Marie Ampère (1775-1836) battezzò nel 1820 come corrente elettrica. Questo concetto si riferisce allo spostamento di cariche all’interno di un conduttore. In omaggio ad Ampère, l’unità internazionale di intensità di corrente elettrica, ovvero il numero di cariche elettriche che passano attraverso un conduttore per unità di tempo, si chiama ampere. In omaggio a Volta, è stato coniato il termine tensione, cioè la capacità di una batteria di produrre una corrente elettrica e la sua unità di misura si esprime in volt.

Motori ed elettromagnetismo

Un’altra tappa importante nella storia dell’elettricità fu la scoperta dell’elettrolisi, che consiste nella decomposizione di una sostanza nei ioni dei suoi elementi costitutivi, tramite l’utilizzo di corrente elettrica. Il processo si ottenne utilizzando due barre solide collegate ai morsetti di una batteria (due elettrodi, come furono chiamati da Michael Faraday qualche anno più tardi). L’elettrolisi permise al chimico inglese Humphry Davy (1778-1829) di scoprire, all’inizio del XIX secolo, una moltitudine di elementi fino ad allora sconosciuti: sodio, potassio, calcio, magnesio, bario e stronzio. Sostituendo la soluzione acquosa con un gas racchiuso in un involucro di vetro, si produssero le prime scariche elettriche durevoli, che sarebbero servite come base per i primi dispositivi di illuminazione urbana nella seconda metà del XIX secolo. Infine, nel 1841, l’inglese James Prescott Joule (1818-1899) osservò che il passaggio della corrente elettrica in un conduttore metallico provocava un rilascio di calore. Si trattava dell’effetto Joule, un fenomeno secondo cui, se una corrente elettrica circola in un conduttore, parte dell’energia cinetica degli elettroni si trasforma in calore.

Questa scoperta permise una seconda rivoluzione che si propagò principalmente nel Nord Europa. Nel 1820, Hans Christian Ørsted (1777-1851), professore di fisica all’Università di Copenaghen, osservò che un filo che conduceva corrente poteva deviare un ago magnetico posto nelle vicinanze. Questo esperimento, oltre a rivelare per la prima volta l’esistenza degli effetti magnetici dell’elettricità, inaugurò lo studio delle interazioni tra campi magnetici e cavi attraversati dalla corrente.

Questo studio ebbe notevoli sviluppi teorici. Ad esempio, si mostrò che un magnete poteva muovere un filo che era attraversato dalla corrente. Utilizzando questa speciale caratteristica per avviare un circuito elettrico, Michael Faraday realizzò, nel 1821, quello che può essere considerato il primo antenato del motore elettrico.

D’altra parte, l’esperienza di Ørsted aveva dimostrato l’esistenza di legami tra elettricità e magnetismo. I due campi furono unificati dallo scozzese James Clerk Maxwell (1831-1879) nel 1864, dando origine all’elettromagnetismo.

L’epoca delle grandi invezioni

La seconda metà del XIX secolo fu caratterizzata da un incredibile sviluppo dell’elettricità industriale (o elettrotecnica). La batteria Volta fu presto sostituita da batterie più efficienti, come la batteria Daniell (1836), la batteria Bunsen (1841) o la batteria Leclanché (1864). Nel 1859, il francese Gaston Planté (1834-1889) sviluppò la prima batteria ricaricabile o accumulatore. Anche i generatori conobbero un boom simile: l’invenzione della dinamo negli anni Settanta del XIX secolo da parte di Zénobe Gramme (1826-1901) permirse la comparsa dei primi generatori o alternatori di corrente alternata, in particolare grazie all’opera dell’ingegnere croato Nikola Tesla (1856-1943). Questi dispositivi, azionati dalle enormi turbine delle centrali elettriche, sono l’elemento centrale nella produzione di energia elettrica. Ovviamente, lo sviluppo dei generatori fu accompagnato da quello dei dispositivi inversi, meglio conosciuti come motori elettrici.

Questi progressi contribuirono allo sviluppo delle applicazioni elettriche nel corso dell’ultimo secolo. Già nel 1839 apparve in Inghilterra il telegrafo, il primo strumento di telecomunicazione che funzionava con segnali elettrici trasmessi attraverso un cavo, sviluppato dagli ingegneri William Cooke e Charles Wheatstone. Nel 1876, l’americano Alexander Graham Bell (1847-1922) utilizzò per la prima volta i segnali elettrici per trasportare la voce umana a distanza: il telefono era appena nato.

Ben presto fu la volta dell’elettrificazione dei mezzi di trasporto: il primo tram elettrico, opera degli ingegneri tedeschi Werner von Siemens e Johann Halske, risale al 1879. Il primo treno elettrico, inventato da Thomas Alva Edison (1847-1931), risale al 1880. Edison è stato anche il genio di tante altre invenzioni, come il fonografo, la macchina fotografica o la lampadina a incandescenza.

Grazie allo sviluppo dei trasformatori elettrici negli anni Ottanta del XIX secolo e agli alti voltaggi che essi permettevano, fu possibile trasportare l’elettricità dal luogo in cui si produceva fino al cuore delle città, avviando una vera e propria rivoluzione urbana. Questo ha permesso anche la nascita delle insegne luminose, le quali hanno segnato una svolta nella storia della pubblicità.

Arrivati a questo punto della nostra storia, potremmo soffermarci su molti altri aspetti che hanno permesso l’evoluzione e il miglioramento dell’illuminazione, come la tecnologia LED o la nascita del primo televisore, creato il 26 gennaio 1927 dallo scozzese John Logie Baird (1888-1946). Tuttavia, si tratta di progressi troppo importanti e decisivi che meriterebbero un articolo a parte.

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