INFLUENZA DELLE ATMOSFERE GASOSE

SULLA RESISTENZA ELETTRICA DEI CONTATTI

           NOTA PRELIMINARE

         GIUSEPPE VICENTINI

              ——u<H>u——

    Il lavoro di E. Branly [Lumière Electrique Voi. XL

 p. 301, 1891) mi ha spinto a fare delle prove per vedere

fino a quale punto influisca sulla resistenza elettrica di

due o più conduttori in contatto, 1'esistenza di un'atmo-

.sfera gasosa che avviluppi la loro superfìcie.

    Il risultato di tali osservazioni dovrebbe condurre a

 una spiegazione del fatto della enorme resistenza elettrica

 offerta dalle polveri metalliche,

    In questo scritto mi limito a comunicare succintamente

 quanto ho fatto finora come lavoro preliminare.

     Resistenza di una serie di coduttori metallici.

    Allo scopo di fare una prima prova con una serie di

 'conduttori, ricorsi a 22 dischi di rame, ognuno del peso

 di 5 grammi. A due di essi, che dovevano formare gli

 estremi della serie, ho saldati due sottili fili di rame. Tutti

 .li ho fatti pulire con acqua acidulata con acido nitrico,

 sfregare accuratamente con sottile segatura di legno, ed

 in fine strofinare a lungo con pannolini pulitissimi.

 :   Basta abbandonarli, dopo una tale operazione, per pa-

 recchie ore sopra una lastra di vetro, ricoperti con una

 campana di vetro che li protegga dalla polvere, perché

 una colonna costruita con essi, non permetta il passaggio

 attraverso se stessa della corrente di una coppia Leclanchè.

    La scarica, anche debole, di una boccia di Leyda at-

 traverso alla colonna fa sparire la resistenza.

    Se la colonna viene costruita subito dopo puliti i di-

 schi, la corrente passa colla massima intensità, fino dal

 primo momento.

    Quando la serie, per essere stati i dischi nell'aria, of-

 fre una grande resistenza, basta un lieve scuotimento,

 perché la resistenza diminuisca di molto; non mai però

 quanto per 1' azione della scarica elettrica.

    Ho anche preparata la colonna coi dischi puliti di fre-

 sco, nel!' interno di un tubo di vetro, nel quale si può fare

 il vuoto con una macchina pneumatica Sprengel.

    La resistenza, piccolissima dapprincipio, si mantiene tale

per giorni e giorni, finché nel tubo si conserva il vuoto,

Lasciando entrare in esso dell' aria secca, dopo qualche

tempo la resistenza si mostra aumentata ; diminuisce di

nuovo rifacendo il vuoto.

 Resistenza elettrica del contatto di due superfìcie curve

    di rame.

                         TUBO I°

    Allo scopo di semplificare le condizioni della esperienza,

ho pensato di ridurmi ai caso più semplice di un solo

contatto.

    Ho preparato due bottoni di rame, massicci, a forma

di lente piano-convessa di piccolo raggio di curvatura.

    Nel centro delle loro faccie piane e normalmente ad

esse, ho saldato due gambi di grosso filo di rame piegato

alle estremità libere a guisa di cerchio. Con tale disposi-

zione, quando i bottoni sono introdotti in un tubo di ve-

tro di diametro poco più grande del proprio, possono scor-

rere in esso mantenendosi paralleli.

    Ì bottoni, puliti e ben bruniti, li ho appunto introdotti

in mi tubo affilato ad una estremità, in modo da essere

affacciati colle loro superfici sferiche.

    Il gambo di uno appoggia contro la parte assottigliata

del tubo ; dal gambo stesso parte un filo di platino che

esce dal tubo, lateralmente, e vi è saldato a fuoco. Il gambo

del secondo bottone termina invece con un'elica di filo

sottilissìmo di rame a spire assai larghe ; questa termina

alla sua volta in un filo di platino che esce all'esterno

del tubo essendovi pure saldato nel vetro.

    Quando il tubo è preparato in tal guisa, si rende pure

affilato all’altro estremo, attraverso al quale si sono in-

trodotti i bottoni colle rispettive armature metalliche.

    Le cose essendo disposte in tal maniera, se il tubo è

orizzontale, i bottoni occupano la posizione che ad essi

viene data; ma se invece si inclina il tubo rendendolo

poi verticale, in modo che rimanga in basso il primo bot-

tone, l'altro (quello portato dall'elica) va a contatto del

fisso, più o meno dolcemente a seconda che si voglia.

    Preparato il tubo nel modo indicato, i bottoni essendo

puliti di fresco, la resistenza totale (dei conduttori e del

contatto) è R == 0,75 ohm.

    Faccio varie volte il vuoto nel tubo, indi lascio rien-

trare ogni volta dell'aria secca, nella quale in fine lascio

soggiornare i bottoni. Dopo un giorno trovo che la resi-

stenza è grandissima. Comunicando degli urti forti al tubo

in modo che i bottoni si sfreghino, la resistenza si riduce

a 0,7 ohm.

    Fatto il vuoto, finché esso è conservato, la resistenza

varia da 0,77 a 0,80.

    Avverto qui, che dopo ogni misura, rendo il tubo oriz-

zontale separando i bottoni. Questa avvertenza la seguo

sempre.

    Abbandonato l'apparecchio nuovamente nell'aria secca

trovo che la resistenza è assai variabile ; variò fra un

massimo di 180 Q ed un minimo di 17 ohm.

    Tenendo i bottoni discosti di circa 1 cm. ho fatto pas-

sare fra essi le scariche di una macchina elettrica Voss

armata o no di condensatore. In tutti i casi la resistenza

mi risultò variabile fra 9 e 17 ohm.

    Solo una scarica attraverso ai conduttori tenuti in

contatto, ridusse invece la resistenza a 0,79. Ho ripetute

le provo per parecchi giorni, ed infine, facendo il vuoto,

ho trovato che anche con esso la resistenza si conservava

abbastanza grande.

    Le forti resistenze riscontrate in questo caso vanno

in gran parte attribuite all'ossidazione. Cercai d'impedirle

nelle esperienze successive.

    Smontato il tubo, prima di ricostruirne un secondo,

ho pesato il bottone mobile munito del suo gambo, il suo

peso è approssimativamente di 8 grammi.

                         TUBO 2.°

    D'ora in poi per evitare l'umidità nell'interno dei

tubi, anziché saldare in essi a fuoco i conduttori di pla-

tino dei bottoni, ricorro a tubi cilindrici, le estremità dei

quali (dopo introdotti i bottoni) chiudo con tappi di vetro

 e ceralacca fìnissima ; i conduttori di rame, che partono

dai gambi dei bottoni, sono saldati nella ceralacca, fra le

 pareti dei tubi ed i tappi che servono a chiuderli. I tappi

stessi sono fatti con tubi di vetro, assottigliati e fusi da

una parte. Oltre che alla chiusura, possono servire quindi,

 opportunemente tagliati, a stabilire la comunicazione col-

 l’ esterno.

    Appena preparato il tubo 2, cogli stessi bottoni dell’1,

 ma con diversi conduttori, la resistenza è 0,4.

    Fatto il vuoto colla macchina Sprengel, e staccatene

 il tubo, fondendo la parte affilata di uno dei tappi che

 servi a stabilire la comunicazione con essa, ho ripetute

 1e misure nel corso di 8 giorni.

    La resistenza si mantenne fra 0,38 e 0,40.

    In fine, prima di smontare il tubo, ho' fatto passare

fra i bottoni le scariche della Voss. Attorno ad uno di

essi si formava un brillantissimo anello di forforescenza ;

segno che il vuoto si era conservato assai bene. Dopo

queste scariche, o dopo altre che ho fatto attraversare i

bottoni a contatto, la resistenza rimase 0,88.

    In base a questi risultati, posso dunque concludere,

che quando alla superficie dei bottoni non si può formare

un'atmosfera gazosa, oppure quando essi non si possono

ossidare, non si ha resistenza sensibile al punto di contatto.

                         TUBO 3.°

    Volendo sperimentare con i conduttori immersi in un

gas inerte, ho smontato il tubo per ripulire i bottoni e

averli nelle identiche condizioni iniziali.

    Appena rifatto il tubo, R = O, 44. Facendo varie volte

il vuoto colla macchina a mercurio, ho lasciato ogni volta

penetrare- nel tubo dell'idrogeno puro e secco. Eseguendo

le misure per 5 giorni consecutivi, dopo che il tubo fu

separato dalla macchina pieno di idrogeno, la resistenza

oscillò, fra 1 e 2 ohm. Solo qualche rara volta fu di 0,50.

    Nel tentare di separare il tubo vuoto, dalla macchina,

Sprengel, alla quale lo aveva riadattato per vuotarlo, si

screpolò e rimase pieno d'aria.

    Per dodici giorni, durante i quali lo ho esaminato la

resistenza questa non superò mai 2 ohm.

    Una scarica della boccia di Leyda attraverso al con-

tatto, ridusse immediatamente R :== 0,44.

    L'idrogeno dunque ha conservato molto basso il va-

lore della resistenza del contatto ; e l'aria atmosferica

non ha servito di poi ad aumentare di molto la resisten-

za, come si è osservato cogli altri tubi.

                         TUBO 4.°

    Ricostruisco un nuovo tubo coi soliti bottoni, ma per

fare delle misure più esatte ricorro al metodo di misura

ed agli apparecchi che mi hanno servilo nello studio della

resistenza dei metalli fusì e delle leghe. Dippiù prima di

fissare i bottoni nel tubo, con un apparecchio che credo

superfluo descrivere, misuro la resistenza propria di essi e

dei conduttori ai quali sono uniti. Essendo i bottoni puliti,

e tenuti in contatto sotto pressione, la resistenza dei si-

stema mi riuscì di 0,4454 ohm. Delle scariche lanciate suc-

cessivamente attraverso al contatto, non diminuirono tale

valore. Nelle misure else riporto, dò in seguito il valore

della resistenza r spec.ale dei contano, la, quale si ha

togliendo alla resistenza R osservata il valore 0,4454 della

resistenza propria dei conduttori.

    In questo tubo ho fatto passare a lungo dell'aria secca,

indi chiusolo, io ha abbandonato a se, coi bottoni sepa-

rati, per 40 giorni. Dopo questo lungo periodo ho intra-

prese le misure, che continuai per 8 giorni.

    La resitenza si mostrò assai variabile, e talvolta, col

metodo sensibile di misure impiegato, riusciva impossibile

determinarla. In ogni modo la resistenza r del contatto

variò sempre fra 0,1 e 1,0 ohm.

    Smontato il tubo per pulire i bottoni, lo ho ricostruito

 facendo in esso il vuoto. Conservato in queste condizioni,

 dopo 7 giorni trovai r = 0,000 ; dopo 22 giorni r = 0,005,

    Per assicurarmi che il vuoto si fosse conservato bene,

 ho fatto passare le scariche della Voss, quando i bottoni

 erano separati. Osservai i bellissimi fenomeni di forfore-

 scenza.

Resistenza elettrica del contatto di due superfìcie curve

    di platino.

                         TUBO 1.°

    La forma e la disposizione dei bottoni di platino ai

quali ricorro sono identiche a quelle dei bottoni dì rame.

Il bottone mobile, col suo gambo pesa gr. 4,24.

    I] primo tubo, preparato con le solite cautele, lo lascio

ripieno di aria secca, e laccio la misura della resistenza

propria del contatto, nel corso di 4 giorni. La resistenza

è variabilissima, e in tutte le determinazioni oscilla fra i

valori 0,0500 e 0,1700. Al solito, una scarica elettrica

fa quasi 'sparire là resistenza, riducendola a 0,005.

                        TUBO 2.°

    Visto il comportamento dei bottoni nell' aria, scom-

pongo il tubo per ripulirli, e preparo un secondo tubo

nel quale eseguisco il vuoto, che conservo per 10 giorni.

Alla ripresa in esame del tubo, m'accorgo che durante il

lungo tempo qualche po’' d'aria è entrata nell'interno dell’

 apparecchio, perché la scarica elettrica fra i due bottoni

allontanati, non produce forte fosforescenza. Eseguite le

misure per parecchi giorni, vedo che la resistenza del con-

 tatto, anche scuotendo il tubo, si mantiene quasi costan-

te, variando fra 0,0495 e 0,0551. È un valore identico a

quello ottenuto coi bottoni appena puliti (tubo antecedente).

    Una scarica fra i bottoni a contatto rende r -= 0,0230.

Separati i bottoni e dopo qualche tempo riaccostati, si ha

r==0,0479.

    Si vede dunque che la scarica attraverso il punto di

contatto, quando i conduttori sono nell'aria rarefatta non.

fa sparire la resistenza del contatto come quando la prova

si. eseguisce nell’ aria a pressione ordinaria.

    Ho ripetuto varie volte la prova e il minimo r otte-

uto fu 0,0219; però dopo una scarica, che ha abbassato

la resistenza fino a questo punto, lasciando i bottoni in

contatto per 18 ore, ho trovato r==. 0,0171.

    Facendo screpolare il tubo a un suo estremo, in modo

che in esso entri l'aria, la resistenza dopo qualche tempo

è 0,3050. Ho continuate le misure per 5 giorni consecu-

tivi, nelle nuove condizioni ; ma. diventano assai difficili

causa una grandissima variabilità della resistenza che nei

vari casi oscilla fra i valori 0,1048 e 0,3100.

    Facendo arrivare in contatto i bottoni con forza, la

resistenza si è ridotta a 0,0479.

    Portando i bottoni a contatto, dolcemente, come al

solito, e lasciandoli uniti, dopo 24 ore ho trovator =-0,0451.

             Tubo ad otto bottoni di platino.

    Visto che la resistenza di un solo contatto fra super-

fìcie di platino, sotto la pressione di circa 4 gr., è assai

piccola ho voluto aumentare il numero dei contatti.

    In un tubo simile ai precedenti, tutto a saldatura di

vetro, ho introdotto fra i due bottoni fisso e mobile, tre

coppie di bottoni identici, due a due saldati ad un comune

gambo di rame. Con questa disposizione posso ottenere 4

contatti, fra otto superficie convesse (approssimativamente

sferiche) di platino. Il peso medio delle tre coppie mobili

di bottoni, nonché del bottone mobile estremo, è di gr.

5,32. Appena costruito il tubo, coi bottoni puliti, ho mi-

surato la resistenza propria del sistema di bottoni e uniti

conduttori, mentre nel bottone mobile superiore gravava

una pressione di 500 gr. La minima resistenza, dopo lan-

ciate anche delle scariche attraverso alla serie, fu di

0,7825. Dò in seguito solo la resistenza r dei quattro

contatti.

                     Bottoni nel vuoto.

    Metto il tubo in comunicazione con una macchina a

mercurio Topler Bessel-Hagen, con apparecchio essiccante.

Faccio il vuoto e dopo un giorno separo il tubo, alla lam-

pada.

    Conservo in queste condizioni l‘ apparecchio per 23

giorni, durante i quali eseguisco moltissime misure. Pri-

ma di ogni misura porto lentamente a contatto i singoli

bottoni, nella maniera stessa che seguiva coi tubi a due-

bottoni metallici ; dopo ogni misura rendo sempre oriz-

zontale il tubo, obbligando i bottoni, con opportune scosse,

a separarsi.

    La resistenza dei 4 contatti in generale non varia mol-

to; come media di moltissime misure ho avuto r= 0,1923.

    Un fatto da osservare, quantunque facilmente preve-

dibile, si è che la resistenza del sistema si può misurare

solo quando nel laboratoio sì ha la massima tranquillità,

Essendo il tubo fissato ad un robusto sostegno che ap-

poggia sul pavimento, il movimento d'una persona attorno

ad esso, fa variare la resistenza in un modo straordinario,

e non si riesce ad eseguirne la misura.

                     Bottoni nell' aria.

    Ho fatto screpolare il tubo in un punto, in modo che

L’ aria esterna vi possa penetrare. Nel giorno stessso trovo

la resistenza r =1 ohm.

    Per 12 giorni continuo le misure. Qualche volta trovo

la resistenza grandissima, ed in generale assai variabile.

La maggior parte delle volte i valori oscillano fra 10

e 20 ohm.

    Se però scuoto il tubo con forza, mentre i bottoni si

toccano, la resistenza si riduce a poco meno di 1 ohm.

             Bottoni nell' anidride carbonica,                                                  

    Dopo le esperienze descritte, senza mai scomporre

 l' apparecchio, saldo ad esso un tubo a tre vie, che mi

 serve a stabilire la comunicazione contemporaneamente

 con una macchina Sprengel, e coll’intermedio di un si-

 stema di tubi essiccanti, anche con un gazometro ripieno

 di anidride carbonica. Eseguisco varie volte il massimo

 vuoto ed ogni volta lascio riempire il tubo di anidride

 carbonica secca.

    Chiudo in fine il tubo alla lampada, quando è ripieno

 del gaz alla pressione atmosferica.

    Continuo le misure per 13 giorni, e trovo resistenze-

 maggiori delle precedenti, poiché variano fra 20 e 50 0hm.

 Scuotendo lievemente il tubo mentre sono stabili i con-

 tatti, la resistenza qualche volta aumenta, anziché dimi-

nuire. Scuotendo con forza sono arrivato invece a ridurla

anche a 0,6 ohm,.

    Anche nelle nuove condizioni la resistenza del sistema

 è variabilissima e si dura fatica ad eseguire le determina-

zioni. Talvolta al principio della misura r si mostra addi-

rittura infinitamente grande.

                    Bottoni nel vuoto.

    A controllo delle precedenti esperienze, ripristino il

vuoto nel tubo/colla Bessel-Hagen e lo conservo per 14

giorni. Trovo resistenze piccole, però alquanto più grandi

della prima volta, quando il tubo era appena preparato.

I valori fra i quali variò r sono 0,1 e 0,9 ohm. Solo una volta,

fra le molte misure fatte nei 14 giorni, osservai una re-

sistenza di 20 ohm.

                   Bottoni nell 'ammoniaca.

    Col solito metodo (escluso l'impiego del gazometro)

ho riempito il tubo con ammoniaca pura e secca ; dopo di

che continuai le misure per 18 giorni. Trovai resistenza

variabilissima; talvolta r era di pochi decimi di ohm, tal'al-

tra invece assumeva valori immensamente grandi.

    .Resistenza di un contatto platino-mercurio.

    Ho preparato un tubo a forma di Z rovesciata.

    Al primo ramo verticale (di sinistra) ho saldato un

tubo a 3 vie. Nello stesso ramo ho fìssato uno dei soliti

bottoni di platino mediante un gambo di grosso condut-

tore di rame ripiegato a cerchio al suo estremo libero.

Resta fìsso nel tubo, avendo fatto tale cerchio di diame-

tro alquanto più grande di quello del tubo. Il conduttore

di rame, che ho verniciato con gomma lacca, porta un

filo di platino, che attraverso ad una saldatura a vetro,

esce all'esterno del tubo. 11 bottone di platino è verni-

ciato pure alla gomma lacca e non presenta che una pic-

cola superfìcie pulita nel centro della sua faccia convessa,

la quale è rivolta in basso, e sta poco al di sopra del

gomito di sinistra del tubo. Lo stesso gomito è attraver                                                                                                          

sato da un filino di platino saldato nel vetro.

    Nel secondo ramo verticale del tubo (ramo di destra)

si trova del mercurio puro, già distillato nel vuoto.

    Posto il tubo in comunicazione colla macchina Bessel-

Hagen, vi ho fatto il vuoto, e questo raggiunto, riscal-

dando dolcemente il mercurio del ramo di destra, lo ho

fatto distillare in modo che andasse a raccogliersi in suf-

ficiente quantità nel gomito basso del tubo, cioè al di sotto

del bottone di platino. A operazione finita ho separato a

fuoco il tubo dalla macchina pneumatica. In tal modo lio

una massa di mercurio a superfìcie purissima, che comu-

nica col esterno mediante il filino di platino, che attraversa

il gomito dove il mercurio stesso è raccolto.

    La disposizione del bottone di platino è tale, che in-

clinando opportunemente il tubo, il mercurio sottostante

va a toccare il bottone stesso, tantoché la superfìcie len-

ticolare del liquido raccolto nel tubo è obbligato a schiac-

ciarsi alquanto.

    Non avendo potuto misurare in modo conveniente la

resistenza propria del sistema dei conduttori fra i quali

si forma il contatto, do le misure della resistenza totale R.

    Durando sempre il vuoto, eseguisco per molti giorni le

determinazioni, stabilendo il contatto al momento di ogni

misura. La resistenza ha variato solo fra 0,730 e 0,739 12.

Le misure le ho fatte col ponte.

    Ho fatto quindi screpolare uno dei rami del tubo a tre

vie unito all'apparecchio. Ho riprese le misure dopo rien-

trata l'aria, e le ho continuate per 17 giorni. La resistenza

è assai variabile nel corso stesso delle determinazioni ed

 ha oscillato fra 0,750 e 0,786.

    Dopo aver messo il tubo in comunicazione colla mac-

china Sprengel, e coi tubi essiccanti e gazomeiro a ani-

dride carbonica, faccio varie volte il vuoto, e lascio che

ogni volta il tubo si riempisca di anidride carbonica sec-

ca. Lo separo in fine pieno di tale gas, alla pressione

atmosferica.

 . Nelle nuove condizioni il contatto offre una resistenza

maggiore, perché le misure ripetute nel corso di due

mesi e mezzo, hanno fornito per r valori- variabili fra

 3 e 8 ohm.

    Convinto che tale nuovo valore si conservava invariato,

ho lanciato attraverso al contatto una scarica della boc-

 cia di Leyda e immediatamente si è ridotto r= 0,70.

    Conservato in queste condizioni il tubo per qualche

 mese, la resistenza si mostrò costantemente di poco supe-

 riore a 0,70. Passò solo lentamente da 0,70 a 0,76. Pare

 in certo modo che la scarica della boccia abbia variato

in modo stabile le condizioni della superficie di platino

che era in contatto col mercurio.

    Altre numerose esperienze ho fatto specialmente sulla

resistenza di conduttori di carbone, ma per ora mi li-

mito a comunicare quelle anzi descritte sui metalli.

                     CONCLUSIONI.

    Non entro a discutere a lungo i risultati delle at-

tuali esperienze, dappoiché esse, come ebbi ad avvertire,

costituiscono solo il punto di partenza di altre ricerche.

Ciò che però mi pare di poter concludere, si è quanto

segue.

    Quando una serie di conduttori puliti di fresco sono

posti in diretto contatto, la resistenza elettrica dei con-

tatti e trascurabile, se non nulla.

    Lasciati invece soggiornare nell' aria o in qualche al-

tro gas, prima di riunirli in serie, la resistenza stessa

si fa grande.

   Quando i conduttori puliti dì fresco, mostrano una

grande resistenza per aver soggiornato nell' aria secca,

o in qualche altro gas, tale resistenza si può far spa-

rire o quasi, se attorno ai conduttori si pratica il vuoto.

   Ciò non avviene qualora i conduttori sieno stati in

un atmosfera di gas ossidanti.

     Istituto di Fisica della R. Università di Siena

          Maggio -1892.