Si tratta di uno strumento elettromagnetico, dimostrativo da sala conferenze o aula per la misura di intensità di corrente continua in unità ampere, prodotto dalla ditta tedesca Max Kohl a Chemnitz. Tutte le parti, montate su un supporto con base in legno, sono aperte e ben visibili così da rendere chiaro il loro funzionamento.
Lo strumento ha una scala di carta che si legge anche da lontano, sia sul fronte che sul retro (Fig. 1). Questo tipo di amperometro fu proposto nel 1884 (circa) dal fisico tedesco Friedrich Wilhelm Kohlrausch (Rinteln 1840, Marburgo 1910), ed è costituito da una bobina (solenoide, S in Fig. 2) fissa percorsa dalla corrente da misurare, da una barretta di ferro dolce (F in Fig. 2) mobile e parzialmente interna al solenoide, da una molla (dinamometro, D in Fig. 2) che sostiene F ed un ago con la funzione di indicatore del valore misurato sulla scala. Lo strumento viene collegato al circuito in cui scorre la corrente incognita mediante connettori serrafilo (C in Fig. 2). Quando la bobina è percorsa da corrente, il campo magnetico che si crea magnetizza per induzione la barretta di ferro dolce, la quale, conseguentemente, viene attirata entro il solenoide da una forza di “risucchio” [1]. Il dinamometro, a cui è appesa la barretta, si tende fino ad una condizione di equilibrio in cui la reazione elastica della molla equilibra la forza attrattiva del solenoide (Fig. 2). L’ago, collegato al dinamometro, allora segna sulla scala la misura della corrente in ampere. La barretta F è di ferro dolce, una lega di ferro e carbonio in quantità molto bassa (minore circa dello 0.5%) che ha la proprietà di magnetizzarsi facilmente ma in modo temporaneo, così che, eliminato il campo magnetico, perde quasi completamente la magnetizzazione e lo strumento può effettuare un’altra misurazione. Nel caso del ferro, le leggi del magnetismo e le proprietà magnetiche della materia mostrano che la forza è sempre di tipo attrattivo e indipendente dal verso di scorrimento della corrente [2]. Il modulo della forza è proporzionale al quadrato della intensità di corrente incognita che, a sua volta, dipende dallo spostamento della molla del dinamometro e da caratteristiche costruttive dello strumento, come si ricava dalla condizione di equilibrio.
A protezione dello strumento e per aumentarne la corrente di fondo scala, l’apparecchio è dotato di un deviatore di corrente, anche chiamato “shunt”, che può essere inserito oppure non inserito (ved. schema circuitale in Fig. 3). Questo è dato da una resistenza in parallelo che aumenta la scala e protegge l’amperometro dal passaggio di correnti troppo elevate che potrebbero danneggiarlo. Fissando il rapporto tra la resistenza di shunt, Rsh nel disegno sottostante, e la resistenza complessiva del circuito descritto prima, Rm,, misurando Im si può risalire ad I. Se Rsh, per esempio, è scelta 1/9 di Rm, la corrente I è uguale a 10 volte la corrente misurata Im.
Lo strumento descritto può misurare intensità di corrente da 0,5 A a 2 A con divisioni sulla scala di 0.1 A e da 5 A a 20 A con lo shunt inserito.
L’amperometro è rimasto nel catalogo vendite della ditta per molti anni. Venne acquisito dal Regio Istituto di Fisica alla data del 19 luglio 1923 proveniente dalla Germania in conto riparazioni danni di guerra, come risulta dal Registro Inventariale (Fig.4) e valutato al costo di £ 318.
Un catalogo della ditta Max Kohl dell’inizio XX secolo è reperibile al seguente indirizzo:
https://www.sil.si.edu/DigitalCollections/trade-literature/scientific-instruments/pdf/sil14-51634.pdf
La ditta Max Kohl
La ditta, fondata da Max Kohl nel 1876 a Chemnitz in Germania, produce strumenti meccanici ed elettrici che fornisce a laboratori ed università. Il fondatore dirige la ditta fino alla sua morte nel 1908, Negli anni successivi l’azienda continua l’attività come Max Kohl A.G. fino alla seconda guerra mondiale, durante la quale è in gran parte distrutta. Dopo la guerra, l’azienda diviene proprietà statale nella Germania dell’Est come Volksseigener Betrieb, VEB, in seguito VEB Polytechnik.
Lo shunt o deviatore di corrente
Lo shunt è una resistenza elettrica attraversata da una parte della corrente complessiva che circola in un circuito principale. Viene utilizzata a protezione di un dispositivo o per aumentare il valore di fondo scala di uno strumento di misura. È posta in parallelo al dispositivo.
Bibliografia
[1] E. Perucca, Fisica Generale e Sperimentale, 2, 1949, U.T.E.T., Torino
[2] P. Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci, Fisica, 2, 2002, EdiSES, Napoli
Autore: Prof.ssa Sandra Morelli, Dipartimento di Scienze Fisiche, Informatiche e Matematiche