Galvanometri
Dopo la scoperta di Oersted (1819) dell'effetto della corrente elettrica su un ago magnetico inizia la realizzazione di strumenti in grado di misurare l'intensità della corrente.
Un ago posto in un campo magnetico è soggetto a una coppia di forze il cui momento meccanico è legato all'intensità del campo; pertanto, un ago sospeso mediante un filo di torsione al centro di una spira, o di più spire per moltiplicare l'effetto, percorsa dalla corrente da misurare (che genera un campo magnetico proporzionale alla propria intensità) subisce una rotazione che è legata all'intensità della corrente stessa. Su questo principio è basato il prototipo del galvanometro ad ago, il moltiplicatore di Schweigger (1820), costituito da una bobina rettangolare e da un ago magnetico.
Benché negli anni Venti non si conoscessero ancora i concetti esatti di corrente e di resistenza, né la legge di Ohm (del 1826), ci si limitava ad osservare l'effetto del passaggio della corrente sull'ago, al variare della geometria del sistema e a usare il moltiplicatore come indicatore della direzione della corrente. Sullo stesso principio del moltiplicatore di Schweigger si basa il galvanometro di Nobili (1826), il primo strumento di uso pratico che dominò per decenni nei laboratori (lo stesso Faraday lo impiegava nei suoi esperimenti, 1832-1855). Nello strumento compare per la prima volta il sistema astatico per compensare i disturbi dovuti alla componente orizzontale del campo magnetico terrestre. Rimase però aperto per lungo tempo il problema della taratura dei galvanometri, per essere alla fine risolto nell'ambito delle ricerche condotte da F. Gauss e W. Weber, presso la Magnetischer Verein di Gottinga. Inizialmente la loro ricerca era rivolta a misure del campo magnetico terrestre.
A tal fine realizzarono i primi magnetometri, con un magnete sospeso all'interno di una bobina, per eseguire misure assolute di declinazione, inclinazione e intensitá della componente orizzontale del campo magnetico terrestre. Vennero poi costruiti, in analogia, i primi galvanometri impiegati, tra l'altro, da Gauss e Weber nei primi tentativi pionieristici di telegrafia elettrica. Gauss risolse il problema della taratura con un magnetometro e un galvanometro, mediante il quale riuscì a condurre misure esatte di corrente e a riportare le grandezze misurate nel sistema assoluto. Weber definì successivamente, nel 1840, l'unità di misura di corrente nel sistema assoluto, servendosi della bussola delle tangenti mediante cui confrontò la forza esercitata dalla corrente sull'ago con la forza esercitata da un magnete di momento magnetico unitario. Nacquero in questi anni gli elettrodinamometri e i galvanometri a bobina e si consolidò il metodo di lettura con cannocchiale, specchio e scala, introdotto da Poggendorff nel 1826 e ripreso da Gauss e Weber, sia nei magnetometri che nei galvanometri. Tale metodo consente di osservare anche piccole deviazioni della posizione dell'ago, con una precisione molto più elevata di quella ottenibile con il galvanometro di Nobili a lettura diretta.
Gli strumenti ideati da Gauss e Weber, dalla ricerca di base vennero in seguito adattati per eseguire misure in telegrafia; di pari passo si realizzarono numerosi tipi di galvanometro, a seconda del campo di applicazione. Per aumentare la sensibilità degli strumenti vennero, inoltre, modificati i magneti, che diventano più corti e leggeri, e introdotte bobine scorrevoli. Il sistema di smorzamento venne migliorato, cosí come il sistema astatico. Intorno al 1860, il galvanometro a specchio, realizzato da W. Thomson (Lord Kelvin) per eseguire misure di isolamento dei cavi telegrafici, segnò un progresso notevole e si impose per decenni, insieme a una varietà di modelli che ne ripresero il principio base di funzionamento. Nel 1880 venne realizzato il galvanometro a circuito mobile, ideato da Deprez e D'Arsonval, non molto sensibile e perciò adatto per correnti di media e forte intensità. Nel galvanometro di Deprez-D'Arsonval una bobina percorsa dalla corrente da misurare, sospesa al filo di torsione, viene posta nel campo di un magnete a ferro di cavallo. Gradualmente la lettura con cannocchiale, specchio e scala venne sostituita dalla lettura a indice, con l'equipaggio mobile ancora sospeso ma associato a una forma dello strumento sempre più compatta e maneggevole. Il filo di sospensione scomparve del tutto nei milliamperometri Weston, introdotti nel 1888 dalla Weston Electrical Instruments Company di Newark, USA.
Gli "indicatori Weston" rappresentarono i primi strumenti ad ago a lettura diretta, con scala proporzionale, trasportabili, e associavano ai vantaggi di un impiego facile e rapido la possibilità di eseguire misure di alta precisione. Il principio di funzionamento era quello di Deprez-D'Arsonval ma la novità consisteva nell'imperniare la bobina mediante punte di acciaio alloggiate in pietre dure. Gli strumenti con bobina a sospensione gradualmente sparirono, per cedere il passo a voltmetri, amperometri e wattmetri più funzionali alle mutate esigenze della tecnologia di fine Ottocento. Nello stesso tempo vennero definiti i primi standard di misura per le unità di resistenza, tensione, carica, intensità e capacità (Congresso di Elettrotecnica di Parigi, 1881). Nel museo, la collezione dei galvanometri è assai ricca e copre in modo significativo un arco di tempo che va dalla metà dell'Ottocento alla metà del Novecento. Ci limitiamo a mostrare, nel seguito, solo quegli strumenti che nella evoluzione dei galvanometri segnano il passaggio da un tipo di strumento all'altro.
(M. Grazia Ianniello)
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| Bussola di Weber | Elettrodinamometro di Weber | Galvanometro di Nobili | Galvanometro di Wiedemann |
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| Galvanometro di Thomson | Galvanometro a quattro bobine | Galvanometro di Deprez-D'Arsonval | Galvanometro ad ago |
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| Indicatore di Weston | Termogalvanometro di Duddell | Galvanometro a molla | Galvanometro a corda |