Elettrometro assoluto di W. Thompson (Lord Kelvin)
Tratto da Roberto Vergara Caffarelli, STRUMENTI SCIENTIFICI TRA XVIII E XIX SECOLO NEL DIPARTIMENTO DI FISICA DELL' UNIVERSITA' DI PISA, in: C.A. Segnini e R. Vergara Caffarelli, ANTICHI STRUMENTI SCIENTIFICI A PISA (SEC. XVII - XX), pp. 163, Pisa, 1989.
Descrizione
Permette di misurare i potenziali in unità assolute elettrostatiche. La misura della differenza di potenziale viene ricavata dalla misura della forza di attrazione mutua tra due conduttori piani paralleli che si trovano a potenziali differenti.
Questo strumento è stato immaginato da Thomson (Lord Kelvin), ed è simile al precedente, ma assai più raffinato nella costruzione. L'unica differenza sostanziale è nel sistema di valutazione della forza con cui il piattino, all'interno dell'anello di guardia, viene attratto dal piatto inferiore.
Infatti questo piattino è sospeso con tre molle sottilissime in acciaio a una asticina, comandata da una vite nei suoi spostamenti verticali. Si tarano gli spostamenti in questa maniera: si distribuiscono simmetricamente pesi conosciuti sul disco mobile, che scende, perché le molle si distendono; quindi lo si risolleva fino all'altezza iniziale.
Si stabilisce con questo procedimento la corrispondenza tra pesi e allungamenti della molla. Si controlla se il piattino è nella posizione giusta guardando con una lente, tra due punte poste verticalmente come traguardo. Lo spostamento verticale è controllato da una scala con nonio, che dà il decimo di millimetro, inoltre la vite micrometrica termina all'esterno con un goniometro, diviso in 200 parti che permette in teoria di leggere spostamenti di 5 micron perché ogni giro il piattino di un millimetro. Il disco mobile è protetto da effetti di induzioni esterne mediante una scatola cilindrica.Il disco inferiore è comandato dal basso.
Una elegante colonna in ottone regge un blocco entro cui si muove l'asta che tiene in posizione il disco inferiore. Sopra il blocco c'è un goniometro con cui si distinguono i duecentesimi di millimetro; lungo il blocco è segnata una scala graduata con nonio, che è letto attraverso una lente. Un filo a piombo sospeso vicino al nonio, fa anche da origine e permette così di leggere gli spostamenti del goniometro.
La base è sorretta da viti calanti, che terminano in zoccoli di gomma.
Il restauro
Stato prima del restauro
Sul basamento dell'elettrometro è applicata con due viti una targhetta metallica (rossa) dell'Ist. di Fisica Sp. con il numero 159. Sulla parte alta dell'apparecchio si legge il numero 159 scritto con vernice rossa(minio probabilmente). Sempre sulla stessa superficie s'intravedono le tracce di un altro numero 645, sempre di colore rossastro; sono evidenti le impronte lasciate da due etichette di carta ormai distaccate.
L'apparecchio è pressoché completo in ogni sua parte.
La struttura metallica è in ottone fatta eccezione per alcuni piccoli particolari come, viti, spine di fissaggio, alberini del meccanismo, molle.
Un pezzo importante dello strumento è il grande cilindro di vetro, sul quale è ripetuto con vernice rossa il numero 159 e una etichetta a francobollo con il numero graffiato. Questo pezzo particolare oltre a fare da schermatura ai componenti contenuti al suo interno, costituisce la struttura portante della parte superiore dello strumento. La struttura del vetro è di quella con incluse molte bolle d'aria, anche lo spessore è molto disuniforme, caratteristiche queste dei vetri lavorati a mano.
Il cilindro suddetto presenta una incrinatura (immagine 2) longitudinale lunga approssimativamente 22 cm che poi si prolunga curvando trasversalmente per altri 20 cm circa ; tale incrinatura prende origine dalla base inferiore del cilindro, dove, per un paio di centimetri, i margini dell'incrinatura risultano sbreccati.
La guarnizione di cartone di forma circolare che protegge il cilindro di vetro nell'alloggiamento metallico superiore dell'apparecchio è spezzata, risulta inoltre essersi scorciata rispetto alla circonferenza esterna del cilindro. Non ci sono tracce di una guarnizione analoga per la parte inferiore del cilindro di vetro dove questi appoggia sul basamento, inoltre sono ben visibili punti di forte ossidazione sul piano di ottone.
Le superfici metalliche esterne dello strumento risultano molto sporche e ossidate, la laccatura (immagine 3) originale è ormai ridotta ad una picchiolatura diffusa; questa condizione di deterioramento della lacca è resa meglio evidente dal confronto con le superfici interne dove la vernice originale è ancora in buone condizioni a parte qualche piccola macchia di ossido.
Una delle piastre dei tre piedi a vite calante dell'apparecchio è piegata, la causa (immagine 4) potrebbe essere una caduta, quella che può aver provocato anche la rottura del cilindro di vetro.
In prossimitè dell'attacco alla armatura superiore con le tre colonne di ebanite si è formata, lungo la loro circonferenza, una zona rialzata di ossido dell'ottone. Lo stesso tipo di ossidazione lo troviamo agli attacchi cilindrici di ottone che terminano la colonnina di ebanite che è fissata al basamento.
L'asta di ottone alla quale dall'esterno veniva applicata la corrente è leggermente piegata, manca il filo di collegamento fra la piastrina dove è avvitata l'asta e l'armatura inferiore dell'elettrometro.
La boccola di ebanite che isola l'astina sopra descritta dalla struttura del basamento, non sembra essere originale bensì rifatta, questa boccola è spezzata ed è tenuta insieme (immagine 5) con nastro isolante, ha il foro per il passaggio dell'asta filettato, ma evidentemente per altro scopo in quanto l'asta è liscia su tutta la lunghezza. La lente di ingrandimento che si trova in prossimità della scala graduata centrale, ha la cerchiatura (immagine 6) metallica deformata ed è saldata a stagno sulla piastrina di ancoraggio. Possiamo ipotizzare che almeno la montatura di questa lente non sia quella originale, anche perché molto diversa dall'altra piccola lente montata sulla parte alta dello strumento che ha decisamente l'aspetto del pezzo montato dal fabbricante.
L'intervento di restauro
Lo strumento è stato smontato ed ogni particolare che presentava ossidazioni sulla superficie è stato trattato con l'appropriata soluzione che attiva sull'ossido non alterasse le zone con la laccatura ancora presente.
Si è raddrizzata la piastra del supporto a vite calante.
Sono stati rimossi i supporti di gomma che erano applicati ai tre piedi, perché oramai imporriti e certamente non originali dello strumento.
La bacchetta di ottone che serve a condurre la corrente all'armatura inferiore dell'elettrometro è stata raddrizzata e si è ricostruita la boccola in bachelite che fa da passante isolato per la bacchetta.
Il cilindro di vetro incrinato ha richiesto per la riparazione una cura particolare e si è proceduto nel modo seguente: dopo aver bloccato orizzontalmente il cilindro su di un piano morbido, senza creare tenzionamenti pericolosi per la propagazione dell'incrinatura, si è lavata quest'ultima con benzina rettificata poi con alcool etilico.
È stato applicato (immagine 7) un elastico sulla circonferenza da dove ha origine l'incrinatura per tenerne le superfici aderenti. Con dei listelli di legno opportunamente sagomati e disposti radialmente all'interno del cilindro, applicando ad essi una leggera forzatura, si sono riportati i profili della fessura a combaciare anche nel verso dello spessore del vetro, fino al punto da non avvertire più al tatto alcun scalino sulla superficie del cilindro.
Al momento dell'incollaggio è stata temporaneamente allentata la pressione dell'elastico montato sulla circonferenza per consentire una migliore penetrazione del collante nella fessura, pressione che è stata subito riapplicata una volta che la colla è penetrata nell'incrinatura.
L'incollaggio è stato fatto con una specifico collante acrilico ad indurimento con raggi ultravioletti, del quale è dichiarata una buona stabilità della trasparenza nel tempo.
In modo da rendere più resistente il punto critico dove l'incrinatura ha origine è stato applicato, con colla cianoacrilica, un pezzo di lamierino (immagine 8) in ottone di cm 1x3 disposto trasversalmente alla frattura sulla parte esterna del vetro. Il lamierino rimane in posizione nascosta una volta che il cilindro viene alloggiato nel suo basamento.
È stata raddrizzata la cerchiatura della lente montata sulla scala graduata centrale. La guarnizione (immagine 9) di cartone originale è stata incollata alla estremità del cilindro di vetro dopo avergli ridato la lunghezza necessaria, inumidendola e tirandola.
Bibliografia
GORDON (1881) pp. 87-92. HOSPITALIER (1890) t. I, pp. 210-213. JAMIN (1890) T. IV, 1re partie, pp. 258-264. CHWOLSON (1910) t. IV, 1re fasc. pp. 350-352. BATTELLI, CARDANI, vol. IV, parte I, pp. 239-243 e 360-364. BRUHAT (1944) p. 106. CORTINI, SCIUTI (1956) pp. 52-55.