La bottiglia di Leida
Questo articolo accompagna il video “La bottiglia di Leida”. Si tratta di un antico contenitore di elettricità, il primo condensatore elettrico della storia. Fu inventato da Von Kleist in Pomerania nel 1745, e indipendentemente da Musschenbroek in Olanda nel 1746. Petrus Musschenbroek era professore di fisica all’Università di Leida, che al tempo era all’avanguardia nell’insegnamento della fisica sperimentale. Petrus e il fratello Jan, con la loro officina “La Lampada d’Oriente”, vendevano in tutta Europa strumenti e materiali per il “teatro di fisica sperimentale”, cioè il laboratorio didattico del tempo.
Con questa rete di relazioni, fu Musschenbroek a far conoscere la nuova invenzione, che il grande elettricista di Parigi, l’abate Nollet, battezzò “Bottiglia di Leida”.
Nollet fu uno dei grandi alfieri delle “lezioni con esperimenti” e i suoi corsi pubblici a Parigi, a sue spese, furono un successo di pubblico straordinario. Nollet aveva un grande talento nello spiegare e fare esperimenti contemporaneamente. Pubblicò un corso di Lezioni di fisica sperimentale in 6 volumi, nel quale illustra anche il suo metodo di insegnamento, o diremmo oggi, la ricerca in didattica che fece. Brani di queste sue riflessioni sono riproposti in antologia [LINK]
Anche Benjamin Franklin fu conquistato dalla bottiglia di Leida.
Come sono stupendamente combinati e bilanciati sono questi due stati dell’elettricità, più e meno, in questa bottiglia miracolosa, situati e collegati l’un l’altro in un modo che non riesco a capire!
Un brano dall’autobiografia di Franklin è riproposto in antologia [LINK]. In esso abbiamo un’altra illustrazione dell’importanza della Bottiglia di Leida nella storia dell’insegnamento scientifico. Essa venne infatti divulgata in Europa da dimostratori itineranti, che equipaggiati del loro piccolo arsenale di pompe da vuoto e tubi di vetro, giocarono un ruolo importante nella diffusione della fisica sperimentale.
Nella prima parte del video, in nove minuti circa (l'intero video dura 22 minuti), si propone la costruzione passo passo della Bottiglia di Leida, come modificata dall’elettricista inglese Watson. Bastano due bicchieri di plastica e dell’alluminio da cucina.
Per la costruzione, sono disponibili anche istruzioni scritte con utili schemi [LINK]. E qui, la lista degli esperimenti [LINK].
Nella seconda parte del video, si mostra come caricare la Bottiglia di Leida e prendere la scossa. La scossa fu un grande passatempo, e anche nei salotti le persone formavano girotondi e prendevano scosse. Anche oggi, in classe, gli studenti, della primaria come della secondaria, sono eccitatissimi e rivivono l’entusiasmo del ’700.
Dopo un po’ di pratica, ci si rende conto facilmente, dai crepiti della bacchetta sfregata dalla lana e dai movimenti della bandierina, se il condensatore si sta caricando rapidamente oppure no.
Non prenderò la scossa di nuovo neanche per tutto il regno di Francia!
Associato alla scossa è un importante richiamo sulla sicurezza. Alla prima scossa da una bottiglia di Leida, l’inventore von Kleist finì lungo disteso sul pavimento. Musschenbroek, da parte sua, arrangiò una dimostrazione e fece prendere una scossa portentosa a un suo studente, Andreas Cunaeus. Dopo aver provato lui stesso la scossa, Musschenbroek mise per iscritto che non ci avrebbe riprovato neanche per tutto il regno di Francia.
L’invito alla prudenza fu generale, l’abate Nollet, il noto “elettricista”, mostrò che canarini e pesciolini venivano uccisi dalla scarica elettrica. Tuttavia, nessuno prestava grande attenzione alla pericolosità insita in questi esperimenti. Nel 1783, mentre tentava di caricare una batteria di bottiglie di Leida durante una tempesta, il prof. Richmann di San Pietroburgo fu ucciso dalla scarica. Il mondo scientifico ne fu scioccato.
In classe, è bene cominciare con scosse piccole, e nel caso aumentare un po’ alla volta la quantità di carica (il numero di passaggi con la bacchetta).
L’attenzione alla sicurezza è sottolineata in tutte le schede didattiche. L’importante, come viene sottolineato nella scheda per la scuola primaria, è di non usare i condensatori (la bottiglia di Leida) con generatori (Tipo Van der Graaff) perché vi possono accumulare grandi quantità di carica ad alto voltaggio. La bottiglia di Leida da noi proposta è comunque piccola, ma usare condensatori e generatori non è una buona abitudine. Nella scheda della secondaria di 2° grado [LINK] si forniscono anche riferimenti quantitativi.
It’s like thunder, lightning
Nella terza parte del video si mostra come ottenere la scintilla elettrica. La scintilla era al tempo il segno distintivo dei fenomeni elettrici, e veniva studiata molto approfonditamente. Si cercava di capire, dalla forma della scintilla, da quale parte scorresse il “fluido elettrico”.
Com'è noto, fu caricando una bottiglia di Leida con l’elettricità atmosferica e facendo esperimenti con essa che Benjamin Franklin dimostrò che i fulmini erano proprio scosse elettriche. E la scintilla è un piccolo fulmine: si vede il lampo, si sente il tuono.
In questa parte del video si mostra anche cosa succede se tocchiamo la bandierina attraverso una lampadina al neon.
La scintilla piace molto anche alla scuola primaria, dove è anche bello abbassare le tapparelle e rimanere quasi al buio, per vederla meglio. Più la bottiglia è carica, più lunga e forte sarà la scintilla.
Nella quarta parte del video, si spiega il funzionamento della bottiglia di Leida anche grazie all’analogia (valida fino a un certo punto) con una bottiglia che si gonfia di aria. L’analogia tra fluido elettrico e aria, che fornisce un’illustrazione del voltaggio (come “pressione del fluido elettrico”) è consigliata anche per la scuola primaria, e vi si fa riferimento nella scheda didattica [LINK]
In chiusura del video, ci sono alcuni riferimenti anche all’uso che Luigi Galvani fece della bottiglia di Leida. Diventò il suo modello per rendere conto del movimento dei muscoli: egli considerava una fibra nervosa come una piccola bottiglia di Leida, dove il nervo era il conduttore. Alcuni approdondimenti su questo sono nei materiali per la scuola secondaria di 1° grado. Proponiamo come scheda un libretto sulla Bottiglia di Leida che scrissi nel 2007 durante il mio dottorato, nell’ambito di un progetto con l’Iprase e diverse scuole medie di Trento. Il libretto è disponibile in allegato [LINK].
