Capitolo 2.4 Le correnti elettriche: ciò che la fisica odierna spiega con le mani e con i piedi…
Molti misteri si nascondono nelle più comuni esperienze di un laboratorio scolastico o di un manuale di elettrotecnica elementare, dove i fenomeni si misurano e si ripetono, ma non si spiegano in alcun modo. Pensate, per esempio, alla regola della mano destra, o di Fleming, per stabilire il verso della corrente che si genera in un conduttore in moto attraverso un campo magnetico. Se ne considera tanto poco importante una qualsiasi motivazione fisica, da lasciare che si perpetui nei libri scolastici il falso convenzionale del verso della corrente elettrica dal polo positivo al negativo, mentre si sa che gli elettroni fluiscono in senso opposto. I piedi dell’ “osservatore di Ampère” ci servono invece per sapere il senso delle linee magnetiche che attorniano un filo percorso da corrente.
Domandate ora a qualche fisico o se lo domandi lui stesso, se conosce la causa per cui due correnti parallele si attraggono, quando hanno lo stesso verso, e si respingono, se hanno verso opposto. Risponderà o si risponderà che, da Newton in poi, la scienza moderna non si chiede il perché dei fenomeni, ma solo il come e il quanto.
Ma poiché abbiamo premesso che non siamo disposti ad accettare senza discussione regole precostituite da altri, fosse anche Newton (sono passati, oltretutto, più di tre secoli da lui), a meno di non volere ricadere nel tanto deprecato ipse dixit, daremo noi la risposta.
In un conduttore costituito da un filo metallico il flusso degli elettroni viaggia molto lentamente da un capo all’altro, alla velocità di mezzo millimetro al secondo (W. R. Fuchs, La fisica moderna illustrata, pagg.65-66); naturalmente la perturbazione, ovvero la scossa, viaggia alla velocità della luce. Gli elettroni procedono in catene elicoidali strettissime – di qui la lentezza della traslazione complessiva – e univocamente polarizzate, come è dimostrato dal preciso verso delle linee magnetiche che circondano il conduttore (senso antiorario per il citato “osservatore di Ampère”; le linee, apparentemente circolari, sono in realtà anch’esse eliche strettissime). Ne deriva che, accostando due fili paralleli, se il flusso elettronico va in essi nello stesso verso, le velocità relative tra le catene elettroniche di un conduttore e quelle dell’altro sono bassissime, teoricamente fino a zero: gli elettroni dei due conduttori vanno di conserva, in maniera ordinata. Per la nostra fisica, questa è una condizione basilare (l’altra è la riduzione delle distanze) affinché si abbia la prevalenza dell’attrazione reciproca tra gli elettroni, i quali appunto si attirano fortemente trascinando i due conduttori nel moto di avvicinamento. Che il fenomeno attrattivo riguardi direttamente gli elettroni, è provato dall’ “effetto strizione” (pinch effect) in una stessa corrente elettrica, considerata come un fascio di correnti filiformi equiverse: per esempio, in un plasma.
Se invece il flusso elettronico nei due conduttori va in senso opposto, le velocità relative tra gli elettroni in viaggio nell’uno e nell’altro conduttore sono elevate, perché i versi si incontrano, e pertanto prevalgono eventi di fuga verso l’esterno: i due conduttori, trascinati da tali eventi, appaiono respingersi.
