Effetto Volta

Effetto Volta Fenomeno fisico che consiste nell’insorgenza di una differenza di potenziale elettrico in corrispondenza della giunzione tra due conduttori diversi posti a contatto. L’effetto prende il nome dello scienziato italiano Alessandro Volta, che lo osservò e lo descrisse intorno al 1800.

La spiegazione fisica dell’effetto Volta coinvolge il concetto di lavoro di estrazione: come è noto, per estrarre un elettrone da un metallo è necessario fornire dall’esterno un valore minimo di energia, specifico per il particolare metallo considerato. Quando vengono posti a contatto due metalli con lavoro di estrazione diverso, gli elettroni di conduzione del metallo con lavoro di estrazione minore tendono a passare nel metallo adiacente. Si viene così a creare uno squilibrio tra le cariche dei due metalli, e quindi una differenza di potenziale. Quantitativamente, questa differenza di potenziale risulta pari alla differenza (espressa in volt) tra i valori del lavoro di estrazione per i due metalli considerati. Così, in corrispondenza della giunzione tra un filo di zinco (lavoro di estrazione = 3,4 eV) e un filo di rame (lavoro di estrazione pari = 4,4 eV), la differenza di potenziale che insorge per effetto Volta è di 1 V.

Alessandro Volta formalizzò le sue scoperte enunciando tre leggi empiriche: la prima afferma appunto che, ponendo a contatto due metalli diversi mantenuti alla stessa temperatura, si ottiene una differenza di potenziale elettrico che non dipende dall’area di contatto e dalla geometria dei due metalli, ma solo dalla loro natura chimica.

La seconda legge estende il ragionamento al caso di un contatto tra più metalli in serie: in questo caso, la differenza di potenziale ai capi della serie di conduttori dipende soltanto dalla natura chimica dei due metalli estremi e non viene minimamente influenzata dalla presenza degli altri metalli intermedi; così, se i due metalli estremi sono della stessa natura, la differenza di potenziale ai capi della catena di conduttori è nulla.

La terza legge completa il quadro prendendo in considerazione anche conduttori diversi dai metalli, come le soluzioni elettrolitiche: secondo questa legge, ai capi di una serie di conduttori che inizi e finisca con lo stesso metallo, insorge una differenza di potenziale soltanto se nella serie è compreso anche un conduttore di tipo elettrolitico.

Sulla base del diverso comportamento tra i conduttori metallici e i conduttori elettrolitici, specificato nella seconda e nella terza legge, Volta denominò i metalli, e più in generale i conduttori che obbediscono alla seconda legge, conduttori di prima specie, e denominò conduttori di seconda specie tutti quelli che non vi obbediscono. Sfruttando le diverse proprietà di queste due specie di conduttori, lo scienziato italiano concepì e costruì un generatore elettrico – la pila di Volta – costituito da una successione di dischetti conduttori di rame e di zinco, intervallati da dischetti imbevuti di una soluzione elettrolitica. Lo strumento era in grado di mantenere una differenza di potenziale costante a spese dell’energia chimica fornita dalla soluzione elettrolitica.