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Guglielmo Marconi
Il Coesore o Coherer e l'antenna
Guglielmo Marconi
Coherer: Tipo di coesore Marconi
1894
Coherer
rinvenuto nel 1919 in un mucchio di rottami presso la Villa Griffone
a Pontecchio. poichè in quel luogo Marconi negli anni successivi non
ebbe più occasione di fare soste prolungate, questo coherer deve essere
stato da lui costruito, e verosimilmente scartato, prima della sua partenza
per l'Inghilterra, all'inizio del 1896. Esso è del tutto simile ad
un secondo esemplare che è esposto in un museo di Stoccolma con l'indicazione
(Coherer di Marconi del 1896) e che è stato effettivamente usato. Il
piccolo rivelatore, che una delle due figure riproduce ingrandito, ha
reofori saldati sul vetro e all'interno elettrodi d'argento con una
piccola quantità di limatura, che non presentano rivelanti ossidazioni.
Il coherer, della lunghezza di un paio di centimetri, è montato su
di un frammento di tubo di vetro di notevole spessore che funge da supporto,
rigido e isolante.
Notare
la mancanza del codolo per evacuare l'aria prima della chiusura alla
fiamma.
Diversi Coherer a confronto:
Temistocle Calzecchi Onesti, Branly, Lodge, Marconi, Popov.
(Le immagini non corrispondono alla reale dimensione degli oggetti)
Dalla
Conferenza pronuziata da Guglielmo Marconi il 2 marzo 1899 a Londra
in una riunione della Institution of the Electrical Engineers.
"La “telegrafia senza fili” o telegrafia attraverso lo
spazio senza fili di connessione è argomento che ha suscitato molta
attenzione fin da quando furono resi noti i risultati delle prime esperienze
da me effettuate in questo paese. Non mi propongo questa sera di esporre
le mie idee o di discutere la teoria del sistema sulla cui base ho fatto
tante prove, e grazie al quale io ho realizzato vari impianti. Vorrei
invece sottoporvi notizie precise intorno a quanto è stato fatto da
me e dai miei collaboratori in questi ultimi dodici mesi, nonchè alcuni
dati sicuri relativi ai mezzi da me impiegati per ottenere tali risultati.
Molto si è scritto su questo argomento, con maggiore o minore esattezza,
e non credo che alcuno dei presenti sia completamente all'oscuro delle
caratteristiche generali del sistema.
Prima di addentrarmi nella mia esposizione desidero dichiarare che ogni
successo da me conseguito nella pratica applicazione della telegrafia
senza fili è dovuto in molta parte alla preziosa collaborazione dei
miei assistenti.
Credo, innanzi tutto, opportuno descrivere brevemente gli apparecchi.
Trasmettitore - Se vogliamo superare grandi distanze e se non
è necessario che i segnali siano trasmessi in un sola direzione definita,
io utilizzo per la trasmissione un dispositivo, illustrato dalla figura
1, nel quale due piccole sfere, connesse agli estremi del secondario
di una bobina di induzione, sono collegate rispettivamente l'una alla
terra e l'altra ad un conduttore verticale W, che chiamerò
aereo.
Se invece è necessario dirigere il fascio dei raggi in una data direzione
io preferisco far uso di un dispositivo simile all'oscillatore di Righi,
posto lungo la linea focale di un adatto riflettore parabolico cilindrico
f. (figura 6)
Il trasmettitore funziona nel seguente modo: quando si preme il tasto
b, la corrente della batteria aziona il rocchetto c, che carica
le sfere dell'oscillatore di Righi o il conduttore verticale W, che
si scarica a sua volta attraverso lo spinterometro.
( figura 1 )
La
scarica è oscillante, e il sistema delle sfere e il conduttore isolato
si comportano come un radiatore di onde elettriche. Come è facile comprendere,
abbassando il tasto per intervalli brevi o lunghi, si possono emettere
brevi o lunghe successioni di onde, che, influenzano il ricevitore,
producono in esso, secondo la loro durata, degli effetti brevi o lunghi,
permettendo in questo modo la riproduzione dei segnali Morse o altri
segnali emessi dalla stazione trasmittente.
Ricevitore - Uno degli elementi principali del mio ricevitore
è il tubo sensibile o coesore, scoperto,
credo di aver ragione nell'asserirlo dal Prof. Calzecchi-Onesti di Fermo,
perfezionato da Branly e modificato da Lodge e da altri. L'unico tipo
di coesore, che io ho potuto trovare sicuro ed efficiente per le trasmissioni
a grande distanza, è quello progettato da me e illustrato nella figura
3. Esso consiste in un piccolo tubo di vetro, lungo 4 centimetri, nel
quale vengono introdotti e fissati due poli metallici j1 e j2. Questi
poli sono separati l'uno dall'altro da un piccolo spazio, parzialmente
riempito da una miscela di limatura di nickel e di argento. Questo coesore
è inserito in un circuito di cui fan parte una pila ed un relè telegrafico
sensibile, inserito a sua volta in un altro circuito di cui fan parte
un vibratore o "decoesore" p ed un apparato registratore h.
( figura 2 )
In
condizioni normali la resistenza della limatura nel tubo j e infinita,
o, in ogni caso molto grande, ma se detta limatura viene sottoposta
all'azione di onde elettriche o impulsi, si produce in essa istantantaneamente
un fenomeno di coesione e la resistenza si abbassa a 100-500 ohm. Ciò
permette alla corrente della pila g di azionare il relè n.
( figura 3 )
( figura 4 )
( figura 5 )
Un
estremo del tubo è conesso alla terra, l'altro ad un conduttore
verticale simile a quello del trasmettitore. (figura 1) Se si adoperano
invece i riflettori, una corta striscia di rame e connessa a ciascun
etremo. (figura 6) La lunghezza di queste striscie deve essere determinata
con esattezza giacchè buoni risultati non possono essere ottenuti
se le loro dimensioni non sono tali da produrre l'esatta sintonia o
accordo con le oscillazioni trasmesse.
( figura 6 )
( figura 7 )
Tutti
di dispositivi elettro-magnetici del ricevitore hanno in parallelo resistenze
anti-induttive in modo che non vi siano scintille sui contatti e brusche
perturbazioni o impulsi prodotti dalla corrente della batteria locale
prossimità del coesore.
Ho constatato che se mancano tali resistenze, si hanno disturbi, che
impediscono al coesore di riacquistare la sua sensibilità dopo
la ricezione delle oscillazioni elettriche.
Tale inconveniente non si produce se si utilizzano tali resistenze,
ed attribuisco, in molta parte, all'azione di esse, i successi conseguiti
con questo sistema.
Tra il coesore ed il relè sono inserite piccole induttanze di
blocco K e K'. Esse obbligano la corrente oscillante, dovuta alle onde
elettriche, a traversare il coherer anzichè consumare la propria
energia nel traversare il circuito dell'avvolgimento del relè
che è chiuso per la corrente alternativa. (figura 7)
Le osscillazioni indotte dalla radiazione provveniente dall'oscillatore
sulle striscie k k o sul conduttore aereo W, che si comporta come un
risonatore, agiscono sul tubo sensibile. Tale azione consiste, come
ho detto nell'aumentare considerevolmente la conduttività del
tubo; così il circuito viene ad essere chiuso e la corrente della
pila fa funzionare il relè .
A sua volta il relè fa passare la corrente di un'altra batteria
r più grande attraverso il martelletto o interruttore r e attraverso
gli elettromagneti dell'apparecchio registratore h.
Il martelletto o vibratore è disposto in modo da battere sul
tubo e scuotere la limatura in esso contenuta. Se, nell'istante in cui
han luogo queste varie operazioni, le oscillazioni elettriche sul risonatore
sono cessate, l'urto o la scossa data al tubo dal martelletto o riporterà
la limatura al suo stato normale di alta resistenza, e l'apparecchio
registratore segnerà un punto sulla striscia; ma se le oscillazioni
continuano a brevi intervalli, la conduttività acquisita dal
tubo j verrà interrotta solo per un istante dalla percussione
del vibratore e immediatamente ristabilita dalle onde elettriche; quindi
l'apparecchio telegrafico funzionerà nuovamente e così
di seguito fin quando dureranno le oscillazioni emesse dal radiatore.
Il risultato pratico è che il ricevitore funziona fin che vien
abbassato il tasto nella stazione trasmittente. Per ogni segnale anche
breve, le armature del relè e il martelletto entrano in rapide
vibrazioni dipendenti l'una dall'altra. Infatti è il relè
che, entrando in funzione, fa funzionare il martelletto, ma questo con
la sua azione interrope il relè.
L'armatura del registratore Morse è pittosto pesante ed ha una
inerzia relativamente considerevole; essa non può quindi seguire
le rapidissime vibrazioni della linguetta del relè, ma rimane
in basso per tutto il tempo in cui dura la rapida azione intermittente
della corrente nel ricevitore. In questo modo l'armatura dello stilo
scrivente riproduce esattamente i movimenti del tasto del trasmettitore,
linea per linea, punto per punto.
Si è affermato che i coesori sono di incerto e instabile funzionamento,
ma io debbo confessare che non ho mai constatato ciò nelle mie
esperienze. Se il coesore è ben costruito ed utilizzato in un
adatto ricevitore, esso funziona in modo altrettanto sicuro e regolare
quanto un qualsiasi altro dispositivo elettrico, come un elettro-magnete
o una lampada ad incadescenza.
Io possiedo coesori costruiti tre anni or sono che funzionano oggi altrettanto
bene, se non meglio di quanto funzionassero allora. Ho anche dei tubi
che funzionano da mesi in istallazioni molto importanti senza dar mai
luogo ad alcun inconveniente. Nella stazione eretta dalla mia società
al faro di South Foreland che, come fose sapete, lavora in collegamento
col battello-faro di East Goodwin, il coesore fu montato nel ricevitore
nel dicembre dall'anno scorso, quando incominciammo il lavoro, ed ha
sempre continuato a funzionare nel modo più soddisfacente.
Richiamo la vostra attenzione sullo scopo e sulla funzione del conduttore
verticale W. È grazie alla sua aggiunta al complesso dei dispositivi,
che ci è stato possibile di trasmettere telegrammi a grandi distanze,
finora, credo di poter asserire, mai raggiunte con tutti gli altre metodi
di trasmissione telegrafica attraverso lo spazio. Il modo col quale
pervenni a determinare la grade importanza dell'aggiunta del conduttore
W e della connessione di terra E agli apparecchi, fu il seguente:
(Traggo queste informazioni dalla copia di una lettera che scrissi al
sig. Preece nel novembre 1896).
Quando nel 1895 effettuavo in Italia una serie di esperimenti, utilizzavo
un oscillatore con un polo messo a terra a l'altro connesso ad una capacità
isolata, mentre il ricevitore era anch'esso messo a terra e connesso
ad una capacità simile. Le capacità erano costituite da
cubi di ferro stagnato di trenta centimetri di lato, ed io constatai
che quando esse erano poste alla sommità di una pertica di 2
metri di altezza, mi era possibile trasmettere i segnali ad una distanza
di 30 metri. Con le capacità poste al sommo di pertiche di 4
metri di altezza potevo ricevere i segnali a 20 metri dal trasmettitore
e con gli stessi cubi posti a 8 metri dal suolo, pur mantenendo immutato
il resto, arrivano facilmente a distanze dell'ordime di 400 metri. Utilizzando
cubi più grandi, di cm. 100 di lato, fissati ad un'altezza di
8 metri, si potevano ricevere chiari segnali in un raggio di 2400 metri,
corrispondenti a circa un miglio e mezzo. Questi risultati sembrano
indicare che un dispositivo trasmittente ed uno ricevente realizzati
secondo lo schema della figura 1, e cioè un radiatore di tipo
hertziano con polo messo a terra e l'altro collegato ad un conduttore
verticale o quasi, oppure ad una superfice capacitiva posta ad una certa
altezza, ed un risonatore costituito da un adatto ricevitore con i terminali
connessi anch'essi l'uno a terra e l'altro ad un conduttore verticale
isolato, costituiscono un sistema di trasmissione e di ricezione capace
di funzionare a distanze superiori a quelle cui si giunse adoperando
i normali radiatori e risonatori hertziani."...
Il battello faro
East Goodwin su cui sono installati gli apparecchi di Marconi.
L'antenna
è sospesa all'albero maestro.
( figura A ) Coesore o
Coherer di Guglielmo Marconi.
Come
si osserva, fra i due elettrodi d'argento che formano un piccolo interspazio
a V,
c'è una minutissima quantità di polvere metallica. Marconi
nel 1894 -ossia agli inizi- osservò
come riducendo al minimo la quantità di finissima polvere metallica,
la sensibilità del rivelatore diventava maggiore.
Il tubetto di vetro è saldato, per ottenere un leggero vuoto;
il suo diametro è 5 mm.
Dalla
Conferenza pronunziata da Marconi alla Reale Accademia Svedese delle
Scienze, Stoccolma, 11 dicembre 1909, in occasione del conferimento
a Marconi ed a Braun del Premio Nobel.
"Le
scoperte relative alla propagazione delle onde elettriche a grande distanza
e le applicazioni della telegrafia attraverso lo spazio, che mi hanno
procurato l'alto onore di dividere il Premio Nobel per la Fisica, sono
in gran parte la conseguenza le une delle altre.
L'utilizzazione delle onde elettriche per le comunicazioni telegrafiche
senza filo fra regioni della Terra fra loro distanti, e le esperienze,
che ho avuto la fortuna di poter svolgere su scala più vasta
di quanto non sia ottenibile negli ordinari laboratori, hanno reso possibile
di studiare fenomeni e di constatare risultati spesso nuovi e inattesi.
Ritengo che molti fenomeni, che si presentano nella trasmissione di
onde elettriche su grandi distanze, non abbiano ancora avuto una spiegazione
soddisfacente, e io mi propongo di esporvi in questa mia conferenza
alcune osservazioni, che sembrano meritare l'attenzione degli studiosi
di fisica.
Nel tracciare brevemente la storia del mio contributo alla realizzazione
della radiotelegrafia, debbo dire che non ho mai studiato in modo regolare
la Fisica e l'Elettrotecnica, per quanto fin da ragazzo abbia nutrito
il più vivo interesse per questi argomenti.
Ho, tuttavia, seguito un corso di conferenze sulla Fisica tenuto dal
compianto prof. Rosa a Livorno e posso asserire di essermi tenuto diligentemente
al corrente di tutte le pubblicazioni di quel tempo relative ad argomenti
scientifici comprendenti lavori di Hertz, Branly, e Righi.
Nella mia casa presso Bologna, in Italia, io intrapresi fin dal 1895
delle prove e delle esperienze volte a stabilire se fosse possibile
trasmettere a distanza, per mezzo delle onde hertziane, segnali telegrafici
e segni convezionali senza ricorrere alla connessione per filo. Dopo
alcune esperienze preliminari con le onde hertziane io mi convinsi rapidamente
che, se fosse stato possibile trasmettere e ricevere in modo sicuro
e a distanze cosiderevoli queste onde ad altre simili, si sarebbe realizzato
un nuovo sistemma di comunicazioni dotato di grandissimi vantaggi di
fronte ai metodi a lampi di luce ed ottici, la cui pratica utilizzazione
è tanto subordinata alle favorevoli condizioni atmosferiche.
Nelle mie prime prove ho adoperato un comune oscillatore di Hertz e,
come rivelatore, un coesore di Branly; ma presto mi sono reso conto
che il coesore di Blanly era troppo poco stabile e sicuro per una utilizzazione
veramente pratica.
Dopo alcune esperienze scopersi che un coesore, costruito secondo lo
schema rappresentato nella figura A e consistente in una limatura di
nickel e argento posta fra due tappi d'argento in un tubo, era notevolmente
sensibile e sicuro. Questo perfezionamento e il fatto di aver inserito
il coherer in un circuito accordato con la lunghezza d'onda trasmessa,
mi permisero di aumentare gradualmente a circa un miglio di distanza
alla quale potevo azionare il ricevitore.
Un altro espediente, oggi assai conosciuto, al quale ricorsi, consistette
nell'inserire il coesore in un circuito con una cella voltaica e con
un sensibile relè telegrafico azionante un altro circuito che
faceva funzionare un martelletto o vibratore. Con un tasto Morse inserito
in uno dei circuiti dell'oscillatore o trasmettitore era possibile emettere
successivi brevi o lunghe di onde elettriche, che azionavano il ricevitore
a distanza e permettevano di riprodurre esattamente i segnali telegrafici
trasmessi attraverso lo spazio dall'oscillatore.
Con tale apparecchio io potei telegrafare ad una distanza di circa mezzo
miglio.
Alcuni perfezionamenti vennero ottenuti utlizzando riflettori sia per
il trasmettitore sia per i ricevitori. Come trasmettitore feci uso allora
dell'oscillatore di Righi.
Dette modifiche permisero di inviare segnali in una direzione definita,
ma si dimostrarono prive di effetto se grandi ostacoli o colline si
trovavano per caso interposte tra trasmettitore e ricevitore.
Nell'agosto 1895 scopersi un nuovo dispositivo che non soltanto aumentò
notevolmente la distanza alla quale potevo comunicare, ma sembrò
anche rendere la trasmissione indipendente dagli effetti degli ostacoli
interposti.
Nel nuovo circuito, uno dei terminali dell'oscillatore di Hertz o produttore
di scintille era connesso a terra e l'altro a un conduttore o ad una
superfice capacitiva posta ad una certa altezza al disopra del terreno;
anche al ricevitore uno dei terminali del coesore era connesso alla
terra e l'altro ad un conduttore elevato. ( figura B & C )
| ( figura
B ) |
( figura
C ) |
Cominciai poi a studiare la reazione fra la distanza alla quale il trasmettitore
poteva azionare il ricevitore e l'altezza della superfice capacitiva
al disopra del terreno; potei presto stabilire in modo certo che tanto
più alte erano queste superfici o i conduttori, tanto più
grande era la distanza massima alla quale potevo telegrafare.
Constatai così che, usando come conduttori elevati o superfici
capacitive dei cubi di latta di circa cm 30 di lato, posti su pali alti
2 metri, potevo ricevere i segnali a circa 30 metri di distanza, Se
ponevo invece i cubi a 4 metri di altezza ricevevo a circa 100 metri,
se li ponevo a 8 metri ricevevo a 400 metri.
Con cubi più grandi di cm 100 di lato posti al un'altezza di
8 metri, si poterono trasmettere segnali a 2400 metri in tutte le direzioni.
Questi esperimenti furono continuati in Inghilterra, dove, nel settembre
1896, si coprì una distanza di miglia 1 e 3/4 nel corso delle
esperienze effettuate a Salisbury per conto del Governo britannico.
Nel marzo 1897 la portata della comunicazione fu aumentata a 4 miglia,
e nel maggio dello stesso anno a 9. Alcuni messaggi registrati su strisce,
trasmessi nel corso di queste esperienze e firmati dai funzionari del
Governo britannico, che vi assistevano, sono qui esposti.
Per tutte queste prove veniva utilizzata energia elettrica di piccola
potenza: la corrente ad alta tensione era infatti prodotta da un ordinario
rocchetto di Ruhmkorff. I risultati ottenuti suscitarono il più
vivo interessamento del pubblico, giudicandosi che le portate ottenute
erano già degne di nota.
Come ho già spiegato, la caratteristica principale del mio sistema
era quella dell'uso di superfici capacitive elevate o antenne collegate
ad uno dei terminali degli oscillatori di alta frequenza e dei ricevitori,
essendo l'altro terminale collegato alla terra.
Il valore pratico di questa innovazione non fu compreso per un considerevole
periodo di tempo da numerosi fisici e i risultati da me ottenuti vennero
erroneamente attribuiti all'accuratezza nei dettagli di costruzione
del ricevitore e all'impiego di considerevoli quantità di energia.
Altri non trascurarono il fatto che un cambiamento radicale era stato
introdotto portando queste capacità alte dal suolo e la terra
a far parte degli oscillatori ad alta frequenza e dei ricevitori."...
Descrizione
dell'antenna fatta dallo stesso Marconi nella conferenza Nobel
tenuta alla Reale Accademia Svedese delle Scienze, Stoccolma, 11 dicembre
1909.
Ricostruzione dell'antenna usata da Marconi nel famoso esperimento del
1895,
allorchè il segnale radiotelegrafico lanciato da Villa Griffone superò
la collina dei Celestini
Schema di un'apparato
disegnato dallo stesso Guglielmo Marconi
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Un Coherer originale di Guglielmo Marconi
  
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Discorso letto innanzi alla Reale Accademia di Scienze di Stoccolma,