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Forza elettromotrice e collegamento in serie

1800
  • Alessandro Volta
Pila Voltaica che dimostra la forza elettromotrice in collegamento in serie con celle di zinco e rame.

(Immagine generata a solo scopo illustrativo)

IL Pila Voltaica ha stabilito il principio di sommare le tensioni collegando celle elettrochimiche in serie. Ogni coppia zinco-rame, o cella, genera una caratteristica forza elettromotrice (Campo elettromagnetico) of approximately 0.76 volts. By physically stacking these cells, Volta demonstrated that the total voltage across the pile is the sum of the individual EMFs of each cell, as described by [latex]V_{total} = n \times V_{cell}[/latex].

Il concetto di forza elettromotrice (FEM) rappresenta l'energia potenziale totale per unità di carica disponibile da una fonte di energia, come una batteria. La pila Voltaic è stato il primo dispositivo a fornire una FEM costante. L'intuizione cruciale di Volta fu che questa forza poteva essere amplificata disponendo i componenti della fonte in una sequenza specifica e ripetibile. Nella pila, il terminale negativo di una cella (la piastra di zinco) è a diretto contatto con il terminale positivo della cella successiva (la piastra di rame), con il separatore imbevuto di elettrolita che completa il circuito all'interno di ciascuna cella.

Questa connessione in serie forza la corrente a fluire attraverso ogni cella in sequenza, e la differenza di potenziale di ogni cella viene aggiunta al totale. Questo semplice principio additivo fu rivoluzionario. Permise agli scienziati di andare oltre le scariche istantanee ad alta tensione ma bassa corrente di dispositivi a elettricità statica come la bottiglia di Leida. Per la prima volta, poterono creare pressioni elettriche potenti e prolungate. Questa capacità fu immediatamente sfruttata da chimici come Humphry Davy, che costruì enormi pile con centinaia di celle per raggiungere le tensioni necessarie a decomporre composti chimici stabili tramite elettrolisi, portando alla scoperta di elementi come il sodio e il potassio.

UNESCO Nomenclature: 2205
- Elettricità e magnetismo

Tipo

Principio fisico

Interruzione

Fondamento

Utilizzo

Uso diffuso

Precursori

  • Comprensione concettuale del potenziale elettrico o "tensione" derivante da studi sull'elettricità statica.
  • Esperimenti con il collegamento di bottiglie di Leida per aumentare la carica o la tensione
  • Gli esperimenti di Luigi Galvani che suggerivano l'esistenza di una forza elettrica intrinseca in certe combinazioni di materiali

Applicazioni

  • batterie moderne nei computer portatili, negli utensili elettrici e nei veicoli elettrici
  • circuiti in serie in tutte le forme di elettronica
  • alimentatori CC ad alta tensione
  • le basi della legge di Kirchhoff sulle tensioni nell'analisi dei circuiti
  • Generatori Marx per la creazione di impulsi ad alta tensione

Brevetti:

NA

Idee e potenziali innovazioni

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Argomenti correlati: forza elettromotrice, FEM, tensione, circuito in serie, pacco batterie, differenza di potenziale, Alessandro Volta, cella galvanica.

Contesto storico

Forza elettromotrice e collegamento in serie

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(se la data è sconosciuta o non rilevante, ad esempio "meccanica dei fluidi", viene fornita una stima approssimativa della sua notevole comparsa)

Invenzioni, innovazioni e principi tecnici correlati

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