A caccia dell'elettrone
A caccia dell'elettrone è una mostra a carattere interattivo durante la quale i visitatori verranno accompagnati attraverso alcune semplici esperienze che permetteranno loro di comprendere le proprietà fondamentali dell'elettrone. Il percorso ripropone alcuni degli esperimenti di rilievo storico legati allo studio di questa particella, rivisitati in chiave accattivante ed intuitiva. La prima esperienza ricalca gli studi effettuati da William Croockes sui raggi catodici e il suo obiettivo principale è quello di spiegare che la saetta luminosa è provocata dal passaggio di elettroni e che quindi essa ne rappresenta il percorso. Sfruttando il terzo principio della dinamica e l'effetto punta (il quale può essere intuito pensando ai parafulmini o dandone una dimostrazione pratica), viene poi dimostrato come gli elettroni siano particelle dotate di massa: una piccola girandola verrà messa in moto grazie all'effetto propulsivo delle scariche elettriche. Proseguendo viene introdotta la legge di Coulomb in forma qualitativa. Questa sarà utile alla comprensione della più importante proprietà dell'elettrone: la carica. Per fare ciò una scarica elettrica all'interno di un tubo a vuoto viene deviata facendo uso di un apparato analogo a quello presentato per la comprensione della legge di Coulomb. Infine viene analizzata la relazione presente tra campo elettrico e campo magnetico, proponendo due semplici apparati sperimentali. Nel primo un raggio catodico viene deviato grazie ad un magnete producendo un effetto simile a quello del generatore elettrostatico. In questo modo i visitatori possono intuire come il campo magnetico possa influire sulla traiettoria degli elettroni in movimento. Nel secondo si presenta il fenomeno inverso, mostrando come gli elettroni in movimento producano un campo magnetico. La mostra si conclude con una riflessione sull'importanza di quanto visto per la tecnologia attuale, in particolare sul funzionamento del motore omopolare.
Realizzazione
Le esperienze seguono un percorso cronologico e verranno realizzate lungo una fila di tavoli. Alcuni degli strumenti verranno utilizzati più volte e spostati da un banco ad un altro, in modo tale da rendere più evidente le relazioni presenti tra i diversi fenomeni presentati. Per visualizzare il fluire degli elettroni verranno utilizzati 3 tubi di scarica a vuoto e dei generatori ad alta tensione in grado di alimentare correttamente i tubi di scarica. Gli operatori ed il pubblico verranno protetti da eventuali scariche grazie a pannelli di plexiglass. Al fine di poter dedurre che gli elettroni siano particelle dotate di massa, verrà utilizzata una girandola elettrica: un oggetto piuttosto semplice da realizzare, ma che necessita di un generatore elettrostatico di media potenza per essere alimentata (ad esempio un generatore di Wan der Graaff). Il generatore dovrà essere trasportabile per essere utilizzato nelle altre esprienze, o in alternativa potranno essere utilizzati più generatori. Per la deduzione della legge di Coulomb possono invece essere utilizzati diversi strumenti: uno molto intuitivo è l'elettroscopio di volta, ma è anche possibile ricorrere ad un apparato simile alla campana di Franklin o ad un pendolo di torsione, alimentati dal generatore elettrostatico. Sarà inoltre necessario un generatore di corrente continua a bassa tensione piuttosto potente per mostrare il campo magnetico generato da un filo rettilineo. Per dedurne la presenza verranno distribuite ai visitatori alcune bussole e gli sarà chiesto di "esplorare" il campo magnetico nelle vicinanze del filo. Infine la realizzazione del motore omopolare verrà eseguita utilizzando del filo di metallo , un magnete ed una pila stilo. Il rotore verrà realizzato con forme diverse in modo tale da far intuire al pubblico quali fattori sonodeterminanti per la velocità del motore, e quindi per l'intensità del campo magnetico.
