Thomas Edison e la corrente elettrica

Per rifornire New York con il sistema di Edison sarebbe stato necessario costruire una centrale elettrica ad ogni

isolato, in quanto non si riusciva ancora a trasportare la corrente elettrica continua per più di 1-2 km. Addirittura i

più ricchi disponevano in casa di un proprio generatore. I fili elettrici furono fatti passare attraverso le condutture

del gas ormai in disuso. Al sopraggiungere del buio case, uffici, sale da ballo, ecc… venivano illuminate dalle

lampadine di Edison.

Il successo di Edison non era sfuggito a Westinghouse, un imprenditore che era riuscito a costruire un impero

industriale fabbricando freni, scambi e segnali elettrici per le ferrovie. Egli decise di prendersi la sua parte di

quello che risultava essere un mercato molto redditizio. Cercò i punti deboli della corrente continua e subito

acquistò impianti e brevetti della corrente alternata.

Nel 1884 giunse a New York Nikola Tesla. Egli aveva in tasca solo una lettera di raccomandazione indirizzata a

Edison, scritta dal responsabile del suo ufficio a Parigi, dove si leggeva:

“Esistono due geni su questo pianeta: lei è uno di loro, e il secondo le sta ora davanti”

Tesla aveva lavorato a Parigi come telegrafista alla Continental Edison Company e nel tempo libero si era

dedicato agli studi sulla corrente alternata, ma i suoi risultati non avevano destato alcun interesse. Egli, quindi,

sperava che Edison riconoscesse le sue capacità.

Tesla aveva studiato nelle migliori università, diventando un ingegnere elettrico molto ambizioso e di grande

talento. Sviluppava i suoi progetti a mente e li metteva su carta solo quando erano pronti per essere prodotti.

Aveva, quindi , un approccio scientifico, in quanto era in grado di prevedere i risultati delle sue invenzioni prima

di vederle in funzione. Al contrario Edison aveva un approccio pratico, poiché doveva provare tutto

concretamente fin dall’inizio.

Edison lo assunse ed affidò al giovane compiti via via più complessi; infine gli promise un premio di 50 mila

dollari se fosse stato in grado si riprogettare l’esistente generatore di corrente continua. Tesla vi lavorò sopra quasi

un anno riuscendo nell’intento; il nuovo generatore portò all’azienda diversi brevetti molto redditizi. Ma al

momento della riscossione del premio Edison gli rispose:

“Tesla, lei non capisce l’humor americano”

Tesla si licenziò; Edison si accorse troppo tardi di essersi lasciato sfuggire una grande occasione. Inoltre non si

degnò mai di studiare i progetti di Tesla, in quanto era convinto che il futuro fosse la corrente continua.

Per un breve periodo, per guadagnarsi da vivere, Tesla lavorò come scavatore di fossati, continuando comunque a

concentrarsi sulla corrente alternata.

Nel 1886 un mulino ad acqua fu utilizzato per mettere in funzione un generatore di corrente alternata. L’elettricità

era poi tramutata in alto voltaggio attraverso un trasformatore, trasportata alla città più vicina (distante 1.5 km) e

abbassata per alimentare le luci delle strade. Per la prima volta la corrente elettrica era utilizzata così distante dal

luogo in cui era stata prodotta. Il nuovo sistema era molto più economico di quello di Edison, in quanto

impiegava fili di rame più sottili e un’unica centrale, che poteva essere costruita fuori città, era in grado di coprire

una zona molto vasta. Da questo evento ci furono le prime avvisaglie della guerra fra le correnti, in quanto Edison

accusò Westinghouse di avergli rubato il brevetto.

Nel 1888 Tesla tenne davanti a un pubblico di ingegneri elettrici, una lezione sul suo motore a corrente alternata,

azionato da campi magnetici. Fra i presenti vi era anche Westinghouse, il quale rimase affascinato

dall’invenzione. Quel motore era ciò che mancava al suo sistema elettrico, in quanto egli non voleva soltanto

illuminare le case degli americani, ma anche rifornire gli impianti industriali. Tesla iniziò immediatamente a

lavorare per Westinghouse, mettendo in produzione il suo motore.

La disputa con Edison era sempre accesa; Westinghouse decise di scrivergli una lettera in cui suggeriva la fusione

delle due compagnie elettriche, in modo da unire le forze per creare un sistema elettrico perfetto. Edison

nemmeno rispose, ma anzi intraprese una campagna denigratoria. Fece stampare opuscoli in cui si diceva che la

corrente alternata era una minaccia per la vita, ed usò alcuni animali (cani, gatti, elefanti) per dimostrare quanto

fosse pericolosa per il suo alto voltaggio. L’esecuzione degli animali con la corrente elettrica destò l’interesse

dell’Assemblea Legislativa. Ad Edison arrivò una lettera in cui si diceva che l’impiccagione era un metodo di

esecuzione poco dignitoso per una nazione moderna, e perciò gli veniva chiesto se era possibili sfruttare

l’elettricità. Edison rispose che l’elettricità poteva essere usata per esecuzioni indolori, ma che soltanto la corrente

alternata di Westinghouse era adatta a tale scopo. Nel 1889 il tribunale condannò William Kemmler ad essere

giustiziato con la corrente elettrica. Edison suggerì di denominare il nuovo metodo “elettrocuzione” o “metodo

Westinghouse”. Quando la notizia giunse al suo rivale egli assunse uno dei migliori avvocati che lo rappresentasse

in tribunale e difendesse la sua causa. Secondo lui era crudele e disumano uccidere un uomo con la corrente

elettrica. Westinghouse era deciso ad interrompere l’esecuzione, in quanto avrebbe etichettato per sempre la

corrente alternata come mortale, danneggiando i suoi affari. Perse la causa, e il tribunale reputò che una corrente

di 1000 V sarebbe stata sufficiente ad uccidere il condannato. L’esecuzione di Kemmler fu un fiasco; 1000 V

sembravano insufficienti e nessuno sapeva per quanto tempo la corrente doveva attraversare il corpo per

ucciderlo. Dopo 17 secondi spensero il generatore, credendo che fosse già morto. Mentre tutti si

complimentavano qualcuno si accorse che Kemmler respirava ancora e che da una mano sgorgava del sangue,

segno che il cuore stava ancora battendo. Durante la prima scossa, infatti, Kemmler aveva talmente stretto i pugni

che si era ferito con le sue stesse unghie. Fu ordinato al boia di riattivare il generatore, questa volta a 2000 V.

L’esecuzione durò in totale 8 minuti.

Nel 1890 furono costruiti i primi generatori di corrente elettrica sulle sponde del fiume Niagara. Ma l’energia così

generata poteva essere solamente consumata sul posto, in quanto non esisteva ancora un metodo di trasporto

dell’elettricità su lunghe distanze. Un gruppo di miliardari americani offrirono un premio di 100.000 dollari a chi

avesse risolto questo problema. Chi fosse riuscito a sfruttare interamente l’energia prodotta dalle cascate

trasportando l’energia alle metropoli non solo avrebbe incassato il premio, ma sarebbe diventato padrone della

tecnologia del futuro. Fra i partecipanti alla gara vi erano anche Edison e il suo nemico Westinghouse.

Il 1893 era l’anno del 400° anniversario della scoperta del Nuovo Mondo da parte di Cristoforo Colombo, e si era

deciso di festeggiare l’occasione all’Esposizione Universale di Chicago con un mare di luci mai visto. Edison

ideò per l’occasione una macchina che produceva lampadine quasi automaticamente, poiché per la fiera ne

servivano migliaia. Edison inviò la sua offerta per aggiudicarsi il contratto, sicuro di ottenerlo. Ma Westinghouse

si propose per mezzo milione di dollari in meno, ottenendo, quindi, l’incarico. Il primo gennaio 1893 ben 96.620

lampadine, alimentate da generatori Tesla, illuminarono l’Esposizione Universale. Per tutta la durata circa 30

milioni di visitatori si recarono a Chicago per ammirare il mare di luci creato da Westinghouse e Tesla. Fu una

grande vittoria per la corrente alternata, e Westinghouse era finalmente giunto a un punto di svolta. Infatti, fra

tutte le proposte ricevute, la commissione del Niagara si convinse che solo la corrente alternata era in grado di

sfruttare l’energia fornita dalle cascate. Diedero quindi a Westinghouse il via libera per creare una centrale

elettrica a lungo raggio di alimentazione (sino a 40 km dal luogo di produzione). L’inaugurazione della Niagara

Falls Power and Conduit Company avvenne nel 1895. Quest’ultima vittoria di Westinghouse su Edison segnava

la fine della guerra delle correnti.

Dimostrazione della scelta fra corrente continua e corrente alternata

Se si fosse scelta la corrente continua invece della corrente alternata, ogni casa necessiterebbe di un proprio

generatore. Dall’enunciazione delle leggi di Ohm:

Prima legge di Ohm 

V



R

  

V R i e quindi i

Seconda legge di Ohm l





R S

è

dove una costante chiamata resistività, dipendente dalla natura fisica del conduttore. Sperimentalmente si

trova che nei metalli la resistività aumenta con la temperatura secondo la legge:

 

 

  

    

1 t 20 C

0

 è un

dove la resistività a 20°C e coefficiente caratteristico del metallo considerato.



si nota che più è grande R, meno intensa è la corrente che scorre nel conduttore e viceversa. Inoltre R è

direttamente proporzionale alla lunghezza del filo e inversamente proporzionale alla sezione del filo stesso. Perciò

all’aumentare della lunghezza del filo, per mantenere costante R e, di conseguenza, l’intensità della corrente che

scorre nel filo, è necessario aumentare la sezione. L’aumento della sezione del filo comporta due principali

problemi: il primo è il costo dell’impianto, in quanto ha necessità di molto più materiale conduttore per poter

trasportare l'elettricità; il secondo è la scomodità di avere dei fili molto spessi e quindi difficili da gestire. Ecco

perché inizialmente, quando Edison era ancora padrone del mercato dell’elettricità, ogni casa doveva disporre di

un proprio generatore per poter usufruire della corrente elettrica.

Nel caso della corrente alternata il problema del trasporto dell’energia non si pone, in quanto viene facilmente

risolto il problema della perdita di potenza della corrente continua su lunghe distanze.

Utilizzando un trasformatore

(dispositivo che si basa sulla

mutua induzione) è possibile

variare la tensione e, di

conseguenza, l’intensità di

corrente, per poter controllare la

perdita di potenza elettrica. Il

trasformatore è costituito da un

nucleo di ferro a elevata

permeabilità magnetica, intorno

al quale sono avvolte due bobine

con diverso numero di spire.

L’avvolgimento alimentato dalla

tensione da trasformare viene

chiamato primario, l’altro, nel

quale si crea una f.e.m. indotta,

viene chiamato secondario.

Quando il primario è percorso da

una corrente alternata, nel nucleo

di ferro si crea un flusso di campo magnetico variabile. Nel secondario si genera per induzione elettromagnetica,

una f.e.m alternata della stessa frequenza di quella con cui è alimentato il primario.

V

Per la legge di Faraday-Neumann la d.d.p. ai capi dell’avvolgimento primario è:

1 

d 1

  

V N

1 1 dt

V

Analogalmente ai capi dell’avvolgimento secondario è:

2



d 2

  

V N

2 2 dt

 e sono

Ma poiché i due flussi uguali, eseguendo il rapporto membro a membro, si ottiene:

  

V N

1 1





V N

2 2

Nel caso ideale in cui non si abbia alcuna dissipazione di energia negli avvolgimenti o nel nucleo, se I1 e I2 sono

le intensità di corrente di entrata e di uscita, la potenza elettrica immessa nel primario sarà uguale alla potenza

prelevata nel secondario, cioè:   

I V I V

1 1 2 2

Ne segue che: 

I V N

1 2 2

 



I V N

2 1 1

se dunque il trasformatore riduce la tensione di un certo fattore, fa aumentare l’intensità di corrente dello stesso

fattore e, viceversa, se accresce la tensione, fa diminuire dello stesso fattore l’intensità di corrente. Nelle centrali

elettriche la tensione prodotta viene elevata con un trasformatore prima di essere immessa nella linea di

trasmissione; così la corrente erogata diminuisce e l’energia può essere trasportata con basse perdite.

Infatti: P



I  V