Fondazione Galileo Galilei
Macchinetta di Pacinotti*

Descrizione

Nei primi mesi del 1859 Pacinotti iniziò a pensare alla costruzione di una macchina elettromagnetica con elettrocalamita trasversale; in seguito interruppe il progetto perché si arruolò volontario, il 10 maggio 1859, nella guerra in corso come sergente della 2a Compagnia della Divisione toscana del Genio militare. Egli stesso scrive, però, di aver continuato a pensare a questa macchinetta anche quando era in guerra. Nel 1860, tornato a Pisa e superati gli esami universitari, con l’aiuto del meccanico del Gabinetto di Fisica Giuseppe Poggiali, Pacinotti costruì la sua macchina ad anello, della quale nel 1865 pubblicò un articolo su Il Nuovo Cimento1, in cui presentava il disegno, la descrizione ed alcuni esperimenti. Nel primo quaderno dei Sogni è scritto:

La macchina elettro-magnetica della quale le prime idee si trovano qui sopra registrate è stata da me costruita in piccolo modellino; [...] Questa macchina ha una sola elettro calamita fissa. Agisce bene assai come macchina magneto elettrica, giacchè [sic] dà una corrente continua sempre in un senso e molto intensa 2.

In un altro appunto, del 22 e 23 giugno 1860, Pacinotti scrive che la macchinetta funziona bene sia come motore che come dinamo. Nel settembre 1860, nel secondo quaderno dei Sogni, si legge che la macchina ad anello rispetto agli altri apparecchi del genere, come ad esempio la macchina di Clarke, ha il vantaggio di produrre corrente indotta continua e anche costante, con una velocità di rotazione costante.
L’elettrocalamita trasversale della macchinetta è costituita da un anello di ferro con 16 denti uguali sostenuto da quattro bracci di ottone che lo collegano all’asse di rotazione della macchina (immagine 1).
Incollati sopra e sotto ai vari denti ci sono dei piccoli prismi triangolari di legno in modo da formare degli incavi abbastanza alti che permettono di avvolgere, in ciascuno di essi, un rocchetto formato da nove strati di filo conduttore bene isolato e avvolto in maniera tale che la corrente circoli tutta con il solito verso. Ciascun rocchetto è unito al successivo; infatti, la fine del filo di un rocchetto e l’inizio del filo del successivo rocchetto sono allungati, fatti passare lungo l’asse di rotazione e saldati alla stessa piastrina di ottone che si trova nella parte bassa dell’asse di rotazione (immagine 2). Le piastrine sono sedici e costituiscono il collettore: un cilindro di legno in cui sono incavati 16 piccoli rettangoli, disposti su due file e alternati, in cui sono fissati delle piastrine di ottone; il cilindro è coassiale e solidale all’asse di rotazione della macchinetta (immagine 3).
Così i 16 rocchetti, collegati fra loro attraverso il collettore, formano un unico avvolgimento chiuso. In pratica si tratta di una nuova versione dell’anello di Pacinotti.
L’elettrocalamita trasversale è posta in mezzo ai due poli di un’elettrocalamita fissa (immagine 4) formata da due cilindri verticali, che si possono avvicinare e allontanare dall’anello, collegati da una staffa in ferro passante in un incavo della base di legno della macchinetta (immagine 5).

Ai poli di questa elettrocalamita sono stati aggiunte due armature di ferro, ciasuna delle quali abbraccia per più di un terzo di cerchio l’elettrocalamita trasversale (immagine 6).
Due rotelle metalliche, disposte in posizioni diametralmente opposte rispetto all’asse di rotazione, mettono in comunicazione i due morsetti metallici, posti sul piano di legno della macchinetta, e il collettore. La posizione delle rotelle può girare intorno all’asse ma [...] la posizione migliore è quella normale all’asse che congiunge i due poli dell’elettrocalamita fissa (immagine 3).
Per far funzionare la macchinetta come dinamo occorre ruotare la manovella - fissata alla base di legno e collegata all’asse di rotazione dell’elettrocalamita trasversale - e applicare, contemporaneamente, un campo magnetico esterno, che può essere prodotto avvicinando un magnete permanente o facendo passare un po’ di corrente nell’elettrocalamita fissa.
Il percorso della corrente, una volta generata all’interno dell’elettrocalamita trasversale e raccolta dalle rotelle appoggiate sul collettore, tramite alcuni fili attraversa prima un avvolgimento dell’elettrocalamita fissa e poi l’altro, per arrivare, alla fine, all’altro morsetto posto a potenziale minore.
Così, una volta innescata la produzione di corrente, non c’è più bisogno di magneti permanenti esterni poiché è la corrente prodotta dalla calamita trasversale a rinforzare sempre di più la magnetizzazione delle elettrocalamite fisse e quindi il campo magnetico inducente. Può succedere anche che nel ferro dolce delle elettrocalamite rimanga un magnetismo residuo che permetta alla dinamo di innescare inizialmente il processo senza avvicinare né un magnete permanente o far girare una corrente.
In realtà leggendo i documenti, nonostante la versione della macchinetta presente nel Fondo Pacinotti sia quella che stiamo mostrando nelle varie figure, si trova scritto che Pacinotti, per sperimentare l’elettrocalamita trasversale come dinamo, aveva un magnete permanente al posto dell’elettrocalamita.
Mettendo in comunicazione una pila con i due morsetti la macchinetta funziona da motore. Infatti, la corrente, bipartendosi dal punto di contatto fra la rotella a potenziale maggiore e la piastrina del collettore (e quindi dal punto di giunzione dei due rocchetti collegati a questa piastrina), percorre la calamita trasversale da un lato e dall’altro, fino ad essere raccolta nel punto di contatto con l’altra rotella; poi attraversa le due elettrocalamite ed esce dal morsetto a potenziale minore. Come abbiamo detto nel paragrafo precedente, in corrispondenza dei punti di contatto collettore-rotelle, sulla calamita trasversale si verranno a formare poli magnetici che, attratti dai poli fissi del campo inducente, tenderanno a farla ruotare e quindi a far funzionare la macchinetta come motore.

1 - Il Nuovo Cimento, Serie 1, Volume XIX (1864), pag. 378, fascicolo del giugno 1864, pubblicato il 3 maggio 1865 (Cfr. Antonio Pacinotti. La vita e l’opera, op. cit., t. I, p. 13)
2 - Cfr. Antonio Pacinotti. La vita e l’opera, op. cit., t. II, pp. 681-682.

* tratto da : C.Luperini - T. Paladini. Ho costruito il seguente apparecchietto. Antonio Pacinotti manoscritti e strumenti, Pisa, Edizioni ETS, 2007 (pp. 65-68)

Guarda l'animazione della "macchinetta"(file flash)

Guarda la simulazione 3D della "macchinetta"(file flash)

La Macchinetta di Pacinotti
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Fondazione Galileo Galilei / Museo degli Strumenti per Il Calcolo