Luci elettriche: l'elettricità per illuminare

Luce elettrica

In occasione del Cagliari FestivalScienza 2015 (Exmà 11-15 novembre 2015) è stata allestita una mostra storica con un laboratorio interattivo avente per tema la Luce Elettrica. Un’esposizione di lampade a incandescenza, di varie forme e dimensioni, celebra la fine di un sistema di illuminazione. Apparecchi storici, quali i rocchetti di Ruhmkorff, vengono utilizzati per alimentare sorgenti luminose attraverso scariche elettriche nel vuoto e nei gas rarefatti.

 

Luce elettrica: l'elettricità per illuminare

La "Luce Elettrica", invenzione ed evoluzione della lampadina ad incandescenza, di Alessandro De Rubeis.

La luce sta cambiando. Tra il 2009 e il 2012 l’Unione Europea ha messo al bando le vecchie lampadine a incandescenza.
La scala evolutiva della lampadina è degna di Darwin: dalle lampadine ad arco a quelle a incandescenza, dalle lampade a scarica ai LED.
La tecnologia ha puntato nel tempo a diversi traguardi: all’inizio illuminare meglio, poi allungare la vita della lampadina, ora ridurre i consumi. Se nelle lampadine a incandescenza il 5% dell’energia era utilizzata per produrre luce e il 95% si disperde in calore, le lampadine a fluorescenza e i LED convertono in luce rispettivamente il 25% e il 50% dell’energia utilizzata.

Leggi tutto...

Lampadine a incandescenza

  • Exhibit lampadine a incandescenza di medie dimensioni (collezione De Rubeis).
  • Exhibit lampadine a incandescenza di piccole dimensioni (collezione De Rubeis).
  • Lampade a incandescenza di grandi dimensioni (collezione De Rubeis).
  • Lampada ad incandescenza con filamento di carbone a spira, costruita presso la Società Italiana di Elettricità Sistema Cruto di Alpignano (collezione De Rubeis).

Exhibit lampadine a incandescenza di varie forme, dimensioni, viròla, potenze, tensioni e caratteristiche del bulbo e del filamento (collezione De Rubeis). Lampada ad incandescenza con filamento di carbone a spira, costruita presso la Società Italiana di Elettricità Sistema Cruto di Alpignano (collezione De Rubeis).

La lampada ad incandescenza è una fonte luminosa artificiale, la cui luce viene prodotta dall’irraggiamento di fotoni generato dal surriscaldamento (fino a circa 2500 °C) di un elemento metallico, generalmente un filamento di tungsteno, attraverso il quale passa la corrente elettrica.
Si sfrutta infatti l'effetto Joule per ottenere un forte riscaldamento del filamento, fino a portarlo a temperature tali che la radiazione emessa (lo spettro di corpo nero corrispondente) contenga componenti visibili sufficienti per illuminare; tale riscaldamento comporta, di conseguenza, un aumento della resistenza elettrica e quindi una diminuzione della corrente che vi scorre (coefficiente di resistività positivo). Si giunge così ad un equilibrio dinamico in cui la resistenza elettrica opposta dal filamento di tungsteno al passaggio della corrente elettrica assume un valore stazionario che bilancia la potenza dissipata per effetto Joule.

Leggi tutto...

Lampade a scarica: tubi al neon e argon

  • Tubo al neon con rocchetto di Ruhmkorff (collezione De Rubeis).
  • Tubo ad argon con rocchetto di Ruhmkorff (collezione De Rubeis).
  • Tubo al neon con telaio (collezione De Rubeis).

Lampade a scarica: un tubo al neon e un tubo ad argon vengono attivati da due rocchetti di Ruhmkorff; un tubo al neon di grandi dimensioni è montato su un telaio in legno (collezione De Rubeis).

Le lampade al neon e ad argon, sono particolari lampade a scarica costituite da un tubo o da un bulbo di vetro trasparente contenente un gas a bassa pressione che al passaggio di una corrente si ionizza producendo una luce caratteristica.
Nel linguaggio comune vengono chiamate erroneamente lampade al neon le lampade fluorescenti usate per l'illuminazione di uffici ed abitazioni. A differenza di queste però le lampade al neon propriamente dette emettono una luce arancione di debole intensità e sono impiegate più per funzioni di segnalazione che di illuminazione.

Leggi tutto...

Tubi di Plücker

Tubi di Plücker, scariche in gas rarefatti (collezione De Rubeis).

Tubi di Plücker, scariche in gas rarefatti (collezione De Rubeis).

I tubi detti “di Plücker” devono il loro nome al fisico tedesco Julius Plücker (1801 – 1868) che li usò per studiare gli effetti luminosi delle scariche elettriche in diversi gas rarefatti nell’ambito delle sue osservazioni spettroscopiche fra il 1858 e il 1862. I tubi del tipo proposto da Plücker furono costruiti dal soffiatore di vetro Heinrich Geissler (1815 – 1879) a partire dalla metà degli anni Cinquanta del XIX secolo.
I tubi sono costituiti ognuno da due ampolle di forma allungata collegate tra loro da un tubo capillare. All’interno delle ampolle, a ciascuna estremità dei tubi, penetra un elettrodo di platino. I tubi sono inseriti verticalmente in un telaio in legno, gli elettrodi superiori sono collegati in serie, quelli inferiori terminano ciascuno con uno spinotto accessibile posteriormente.

Leggi tutto...

Scala di Cross o scala del vuoto

Scala di Cross o scala del vuoto (collezione De Rubeis).

Scala di Cross o scala del vuoto (collezione De Rubeis).

Questo apparecchio, detto “scala di Cross” dal nome del fisico statunitense Charles Robert Cross (1848-1921), che lo propose alla fine del XIX secolo, è composto da una serie di tubi nei quali è possibile osservare scariche elettriche in aria a diverse pressioni.
Il modello si compone di sei tubi a vuoto, di vetro e di uguale lunghezza, disposti verticalmente e montati in parallelo su un telaio di legno. Gli elettrodi superiori di ciascun tubo sono collegati in serie tramite un unico nastro metallico con serrafilo, mentre il contatto con l’elettrodo inferiore si realizza di volta in volta attraverso uno spinotto la cui posizione è regolabile su punti di contatto diversi. Nei tubi è praticato il vuoto in diverso grado.

Leggi tutto...

Tubi di Geissler

Scarica in un tubo di Geissler collegato ad un piccolo rocchetto di Ruhmkorff (collezione De Rubeis).

Scarica in un tubo di Geissler collegato ad un piccolo rocchetto di Ruhmkorff (collezione De Rubeis).

I tubi di Geissler vennero realizzati nel 1857 dal soffiatore tedesco Johan Heinrich W. Geissler (1815 - 1875) il quale, dopo aver migliorato la pompa pneumatica per ottenere un vuoto più spinto, riuscì a produrre scariche luminose di forte intensità e di colorazione diversa in gas rarefatti.
Il tubi di Geissler sono dei tubi di vetro che possono avere svariate forme: generalmente sono costituiti da ampolle, ma spesso hanno forme complesse con avvolgimenti ad elica, a spirale, a ficco e piegature a zig-zag. All’interno del tubo è presente un gas rarefatto avente una pressione molto inferiore rispetto a quella dell’ambiente (tipicamente qualche mm di mercurio). Alle estremità i tubi sono muniti di elettrodi metallici saldati con smalto o vetro alla parete del tubo (1).

Leggi tutto...