4 Gli effetti della corrente elettrica

Il passaggio di corrente elettrica attraverso un conduttore produce diversi effetti, alcuni molto importanti per la loro utilizzazione pratica.

4. 1 L’EFFETTO JOULE O EFFETTO TERMICO

Il passaggio di corrente elettrica in un filo conduttore è sempre accompagnato da sviluppo di calore perché l’energia elettrica si trasforma in energia termica: questo fenomeno è detto effetto Joule.

Infatti toccando una lampadina accesa è facile bruciarsi perché l’energia elettrica diventa energia termica, a causa della resistenza che, come abbiamo detto, è una specie di attrito.

Il calore aumenta sia all’aumentare dell’intensità della corrente sia all’aumentare della resistenza.

L’effetto Joule (così chiamato dal nome del fisico inglese James Prescott Joule che lo sperimentò nel 1848) è il principio di funzionamento della stufa elettrica, del phon, del forno elettrico, del ferro da stiro, del tostapane e di molti altri apparecchi di uso comune FIG. 15.

In una lampadina a incandescenza la corrente elettrica riscalda un sottile filamento di tungsteno (che ha una resistenza molto più alta di altri metalli) a una temperatura molto elevata fino a farle emettere luce. Il filamento è montato all’interno di un bulbo di vetro dove viene inserito del gas inerte (di solito argon) per prolungarne la vita. Quando il filamento raggiunge la temperatura opportuna, la lampadina emette una luce bianco-gialla. L’energia elettrica viene trasformata in energia luminosa per circa il 10%: il restante 90% viene disperso sotto forma di calore.

Se facciamo passare della corrente elettrica dentro un recipiente di acqua distillata dove abbiamo disciolto una sostanza, come il cloruro di sodio (formula = NaCl), ovvero il sale da cucina, otterremo la separazione dei componenti. Il sodio (Na) si dirigerà verso il polo negativo, mentre il cloro (Cl) andrà verso quello positivo. Le molecole di sale si scindono in ioni positivi e ioni negativi, vengono cioè ionizzate. Questo fenomeno prende il nome di dissociazione elettrolìtica o elettròlisi FIG. 16. Se immergiamo due barrette di grafite nella soluzione elettrolitica e le colleghiamo a un generatore di corrente continua (una batteria d’automobile, per esempio), gli ioni positivi si dirigeranno verso la barretta che corrisponde al polo negativo, mentre quelli negativi si dirigeranno verso quella che corrisponde al polo positivo. Questo tipo di effetto è molto utilizzato in alcuni processi industriali che prevedono il rivestimento metallico di oggetti: la cromatura, la doratura, la zincatura, ecc.

FIGURA 16 Elettrolisi del cloruro di sodio.

L’elettromagnetismo, cioè Metto magnetico della corrente elettrica, è stato rilevato nel 1819 dal fisico danese Hans Oersted: egli ha scoperto che, avvicinando l’ago di una bussola a un conduttore in cui vi è passaggio di corrente, la corrente elettrica crea un campo magnetico perché l’ago della bussola si sposta e si mette in posizione perpendicolare al filo FIG. 17. Avvolgendo un filo conduttore a spirale a una barra di ferro, otteniamo un solenòide: se lo colleghiamo a una batteria e lo avviciniamo a dei pezzi di ferro, il solenoide si comporta come una calamita e attira i pezzi di ferro. Poiché funziona a comando, questa calamita è chiamata elettrocalamita ►FIG. 18.

Qualche anno più tardi, il fisico francese André Marie Ampère scoprì che l’intensità del campo magnetico del solenoide cresce con l’aumentare del numero delle sue spirali.

L’elettrocalamita viene impiegata nel trasporto di materiali ferrosi, nella cernita di metalli nelle discariche, nella costruzione di apparecchi elettrici (campanelli, telefoni, ecc.) e in molte altre applicazioni.