Costruire la pila originale inventata da Alessandro Volta e verificarne il funzionamento.
Scheda sintetica delle attività
Si costruisce la pila nel modello originale che Alessandro Volta ha inventato nel 1799 e se ne verifica il funzionamento con un misuratore di tensione o un led.
Risorse necessarie
10 dischetti di rame di diametro 3 cm e spessore di qualche millimetro*;
10 dischetti di zinco di diametro 3 cm e spessore di qualche millimetro*;
un paio di solette in feltro per scarpe da uomo;
due dischi di legno di diametro 5 cm e spessore almeno 5mm;
4 cannucce rigide lunghe circa 10cm (o bacchette di legno, servono come sostegni della pila da fissare al disco di legno inferiore e superiore);
acqua e poco sale da cucina**;
un led (lucina a diodo, si trova nei negozi di materiale elettrico);
cavetti ricoperti per collegamento elettrico pila- multimetro (lunghi 30 cm);
1 multimetro;
2 “coccodrilli” per contatto elettrico filo di rame – pila e filo di rame-led ( o cavetto del multimetro).
*Lastrine di rame e di zinco si possono trovare da un lattoniere e si possono anche fare tagliare i dischetti
**Dopo avere verificato il funzionamento della pila di Volta, per mantenere efficienti le parti di metallo, occorre smontarla e lavare con acqua (ultimo risciacquo con acqua distillata) i dischetti di rame e zinco, asciugarli con cura e conservarli separati dal panno imbevuto per evitare ossidazioni ed incrostazione.
Prerequisiti necessari
Lavoro di estrazione degli elettroni da un metallo;
differenza di potenziale di contatto;
legame metallico e conduttori metallici;
la conduzione in una soluzione elettrolitica;
effetto Volta;
leggi di Ohm;
collegamento di conduttori in serie ed in parallelo.
Obiettivi di apprendimento
Approfondire il concetto di differenza di potenziale;
entrare nel merito del funzionamento di un generatore di corrente continua;
conoscere la diversa interpretazione del funzionamento della pila da parte di Volta e di Galvani;
stimare la resistenza elettrica di un componente di un circuito;
applicare ad un caso reale le leggi di Ohm ed i collegamenti in serie ed in parallelo;
conoscere il fenomeno della polarizzazione di una pila.
Dotazioni di sicurezza
Nessuna
Svolgimento
Realizzazione
Ritagliate dal feltro 10 dischetti dello stesso diametro dei dischetti metallici e imbeveteli immergendoli in acqua e poco sale. Impilate i dischetti in questo ordine: rame, zinco, feltro, rame, zinco, feltro…fino a rame. Ponete la pila di dischetti sulla base di legno tra le quattro cannucce che la sosterranno (figura1). Nel centro del disco di legno superiore si può anche inserire un’asta di metallo filettata con bulloni di fissaggio per tenere premuta la pila di dischetti (figura1).
Figura 1: la pila di Volta
Collegate i 2 cavetti di connessione rispettivamente al disco di rame che è in cima alla pila e al disco di rame che è alla base della pila servendovi di contatti elettrici con i “coccodrilli” (figura 2).
Figura 2: la pila collegata al multimetro
Osservazioni
Fissate gli altri due estremi dei fili alle due polarità del led: esso si accende!
Se usate i cavetti di connessione con i morsetti di entrata ed uscita di un multimetro potrete misurare la differenza di potenziale ai capi della pila: ogni coppia rame-soluzione elettrolitica-zinco genera una d.d.p. di circa 1V. Essendo le coppie in serie, la d.d.p. totale risulta essere un numero di V corrispondente al numero di coppie rame-soluzione-zinco. L’intensità di corrente sarà invece piuttosto ridotta perché la resistenza della pila è molto elevata.
Interpretazione
L’interpretazione del fenomeno di genesi della d.d.p. nella coppia bimetallica (differenza di potenziale di contatto attribuita al diverso potenziale di estrazione degli elettroni dal metallo) e del suo sfruttamento con una soluzione elettrolitica (effetto Volta) fu al centro di una accesa disputa tra Galvani e Volta (si vedano approfondimenti storici sui libri di testo).
Note e storia
Questa esperienza ha un grande valore didattico per la conoscenza del funzionamento di un generatore di corrente continua.
La pila costruita da Volta nel 1799 fu in assoluto il primo generatore di corrente elettrica, il primo strumento che permise di ottenere un moto continuo di cariche all’interno di un conduttore. Solo da quell’anno gli scienziati hanno potuto cominciare a studiare gli effetti del così detto “fluido elettrico”
