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Elettromagnetismo

Rocchetto di Ruhmkorff

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. 176 - 177, Pisa, 1989.

Descrizione
Utilizza il fenomeno dell'induzione elettromagnetica per trasformare differenze di potenziale relativamente deboli in differenze di potenziale enormi, capaci di produrre lunghe scintille e riprodurre tutti gli effetti delle macchine elettrostatiche più poderose. Servì, tra le altre utilizzazioni, a studiare la scarica nei tubi di Geissler, i raggi catodici e i raggi Roentgen.

Illustrazione È composto di due bobine sovrapposte. Quella interna, detta induttore, è formata di filo grosso, lungo alcune decine di metri, e fa parte di un circuito in cui in genere sono compresi una sorgente elettrica, un reostato regolatore e un interruttore.
L'altro avvolgimento, l'indotto, è realizzato con un filo molto più sottile, che può essere lungo alcune migliaia di metri, arrotolato all'esterno dell'induttore, da cui è separato da un forte strato di materiale isolante. All'interno del rocchetto vi è un nucleo cilindrico di ferro, realizzato con un fascio di fili di ferro verniciati: con questo accorgimento il nucleo si magnetizza più rapidamente e nello stesso tempo si evitano le correnti di Foucault. Lo scopo principale del nucleo è quello di aumentare il coefficiente di mutua induzione dei due circuiti. Per evitare la possibilità di scintille occorre isolare accuratamente le spire e disporle a distanza geometrica tanto più grande quanto maggiore è la differenza di potenziale tra di loro. Per non avere mai differenze di potenziale molto grandi tra spire vicine spesso si suddivide la bobina in sezioni, interponendo dischi di ebanite, vetro o mica: in ogni sezione il filo viene arrotolato nel modo solito, ma in un numero dispari di strati, in maniera che il filo comincia da una estremità e finisce all'altra; se in una sezione si inizia da destra, nella successiva si inizia da sinistra, avvolgendo in senso opposto, in maniera da avere i capi esterni vicini, per il collegamento delle sezioni. Nel rocchetto in esame non è stato possibile accertare il procedimento usato nell'avvolgere la bobina, che è lunga 250 mm e ha un diametro di 120 mm.
Il rocchetto, chiuso ai lati da due dischi di legno dipinti di nero e da due cilindri di legno a forma di tazza che reggono il nucleo di ferro, poggia liberamente su due spallierine di legno sagomato, fissate ad una cassetta, pure di legno, al cui interno è alloggiato un condensatore. Sui dischi laterali sono fissate due colonnine di vetro che sostengono la punta e il piatto di ottone del cosiddetto "spinterometro", permettendo di variarne la distanza in maniera che scocchi una scintilla più o meno forte. Sulla cassetta sono fissati quattro morsetti serrafili che servono per gli opportuni collegamenti elettrici. Quando si apre o si chiude il circuito si inducono nel secondario forze elettromotrici proporzionali alla velocità con cui varia la corrente. Queste interruzioni del circuito primario, oltre che dall'interruttore già menzionato, sono ottenute automaticamente mediante un dispositivo, che ricorda quello del campanello elettrico, e che è situato davanti ad una estremità del nucleo di ferro del rocchetto.
Il primario infatti può essere interrotto anche da una sbarretta mobile, che può ruotare secondo un asse orizzontale. Normalmente il circuito non è interrotto, perché la sbarretta è costretta nella posizione di chiusura da una linguetta elastica di acciaio, di cui si può regolare la spinta con una vite che attraversando la sbarretta senza toccarla, preme sulla molla mediante una punta d'avorio che garantisce l'isolamento.
Quando l'interruttore viene chiuso si ha il sorgere di una corrente nel primario, che induce un campo magnetico nell'avvolgimento del secondario: il nucleo, che diventa una elettrocalamita, attira la sbarretta, che a sua volta interrompe il circuito, con conseguente smagnetizzazione del nucleo. La molla spinge di nuovo la sbarretta nella posizione di chiusura e il processo si ripete.
Occorre dosare sia la spinta della molla, sia la rotazione della sbarretta, e quest'ultima regolazione è fatta da una vite contro cui batte la sbarretta ogni qual volta cessa la magnetizzazione: la vite porta alla sua estremità una punta platinata, in maniera da non essere distrutta dalle scintille che avvengono ad ogni movimento della sbarretta. Ogni volta che si apre il circuito, accanto all'induzione sul rocchetto secondario si ha un'induzione sul primario, che prolunga la corrente principale, ritardando la smagnetizzazione e quindi rallentando i movimenti dell'interruttore. Questa extracorrente dù luogo a un arco tra vite regolatrice e sbarretta che prolunga ulteriormente il passaggio della corrente.
Per evitare gli effetti dell'extracorrente Fizeau ha pensato di introdurre un condensatore in parallelo che si carica alla chiusura del circuito: all'apertura, il condensatore si scarica attraverso il primario con una corrente di senso opposto, che quindi smagnetizza più rapidamente il nucleo; allo stesso tempo diminuisce anche l'arco all'estremità della vite regolatrice. Se queste giustificazioni possono essere non conclusive, sta di fatto che l'introduzione del condensatore suggerita da Fizeau ha migliorato l'efficienza del rocchetto di Ruhmkorff. Il condensatore è costituito da fogli di stagnola o di alluminio separati da carta cerata, ripiegati molte volte: probabilmente sono molti metri quadrati di superficie. Il tutto è contenuto in una scatola di legno, da cui fuoriescono solo i fili per il collegamento con il primario. All'interno della base c'è la firma: Barbani Emilio - A. Manzetti. Fabbricato PISA 16/10/1907.

Cenno storico
Abraham-Louis Breguet, famoso costruttore di orologi (Neuchâtel 10-1-1747, Paris 17-9-1823), oltre al termometro che porta il suo nome, inventò svariati meccanismi: orologi che si ricaricano con il movimento di chi li porta, vari meccanismi per il telegrafo, il pendolo simpatico, ecc., costruì orologi marini, scappamenti, cronometri: tutto ciò che faceva era superiore a quanto esisteva al momento. Si deve a lui l'introduzione dei rubini nel meccanismo degli orologi. Fu nominato successivamente orologiaio della Marina, membro del Bureau des Longitudes, e infine membro dell'Academie des Sciences. Fourier scrisse un "Eloge d'Abraham-Louis Breguet" nelle Memoires de l'Academie de Sciences, (t.VII, p.92).

Bibliografia
BREGUET Ann. de Chimie et de Physique, t.V, p. 312. BIOT (1824), t.I, pp. 238-39. GERBI (1823), t.III, p. 44. PIANCIANI (1833), v.II, p. 78. MAJOCCHI (1850), t.II, pp. 413-415. GANOT (1874), pp. 209-210. JAMIN (1886), t.II, pp. 140-141. BATTELLI e CARDANI v.III, p. 32. RAGOZZINO e SCHETTINO (1985), pp. 54-57.

 

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Scheda Δ
Firma:Barbani Emilio, Manzetti A.
Identificazione: [etichetta metallica] 739.
Provenienza: Acquistato.
Prezzo: Lire 2.950.
Materiale:Ferro, legno, ottone, vetro, carta cerata, stagnola, avorio.
Dimensioni: 460x280x400.
Datazione: Costruito nel 1907.