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Oliver Heaviside, il vero padre dell'elettronica classica

maxwell_equazioni

La base teorica dell'elettronica classica come la si studia all'università è opera di un solo uomo poco conosciuto. Questo articolo vuole rendergli omaggio e farlo conoscere.

Chiunque abbia studiato matematica o ingegneria dovrebbe conoscere la funzione gradino anche meno nota come funzione di Heaviside mostrata in figura sotto.

Tale funzione venne usata per la prima volta da Heaviside per modellare la corrente in un circuito elettrico ed è ancora oggi largamente usata in elettronica ed automazione per lo studio e la modellazione dei sistemi lineari.

Prima di spiegare perchè vicino al titolo di questo articolo ci sono le equazioni di Maxwell vediamo in che contesto storico nasce Heaviside:

Oliver Heaviside (in figura sotto) nacque il 18 maggio del 1850 in Inghilterra.

Suo zio, Sir Charles Wheatstone, fu il co-inventore del telegrafo e partecipò attivamente allo sviluppo delle prime comunicazioni intercontinentali tramite cavi sottomarini. Sir Wheatstone prese molto a cuore la formazione del nipote che a 16 anni lascia la scuola per studiare autonomamente fisica e matematica. Heaviside lavora anche con lo zio nel settore delle telecomunicazioni (telegrafi) e nel 1873 legge il trattato sull'elettromagnetismo di recente publicazione ad opera di Maxwell, opera che cambierà la sua vita. Infatti Heaviside rimane molto colpito dalla portata dell'opera e decide di studiarla in modo approfondito. Passerà il resto della sua vita dedicandosi allo studio delle linee di trasmissione ed al calcolo vettoriale.

Elenchiamo brevemente, senza approfondire troppo, le principali invenzioni/scoperte di cui pochi sanno essere lui l'autore:

- effetto pelle per i conduttori: fenomeno fisico in base al quale la densità di corrente in un conduttore si riduce muovendosi verso il centro del conduttore. Fenomeno molto importante di cui tenere conto ogni qual volta si trasmette un segnale tramite conduttore metallico. All'epoca il problema era particolarmente rilevante poichè per le comunicazioni telegrafiche si usavano spesso cavi in rame non schermati e la qualità della trasmissione era pessima.

- l'equazione delle linee: anche nota come equazione dei telegrafisti, modello matematico per le linee di trasmissione, base per l'elettronica classica.

- il cavo coassiale: Heaviside ha inventato e brevettato il cavo coassiale, cioè il cavo comunemente usato per l'antenna della televisione mostrato in figura sotto. Non fu mai realizzato all'epoca e venne ripreso in considerazione solo decenni dopo.

- le equazioni di Maxwell-Heaviside: ha riformulato le 12 equazioni originariamente proposte da Maxwell nel suo trattato nelle 4 equazioni di Maxwell mostrate in figura sopra. Quindi le equazioni di Maxwell nella forma vettoriale e nella loro simmetrica eleganza furono riformulate da Heaviside, ma in pochi lo sanno. Rimane ovviamente il merito e l'immenso genio di Maxwell.

- il calcolo operazionale: metodo di soluzione delle equazioni differenziali lineari a coefficenti costati molto simile all'uso della trasformata di Laplace che si fa oggi in elettronica. Solo che non ne diede una dimostrazione matematica rigorosa ma solo una interpretazione logica.

- bobina telefonica: propose per primo l'uso di un induttore a bobbina per migliorare il funzionamente dei sistemi di comunicazione come il telefono. La sua idea non fu presa in considerazione per motivi politici ma fu ripresa molti anni dopo ed è oggi una prassi ( o almeno lo era nei telefoni fissi...).

- analisi complessa dei circuiti: è stato il primo ad usare i numeri complessi per lo studio dei circuiti elettronici in regime sinusoidale. Molte volte mi sono chiesto a chi mai fosse venuto in mente di tirare in ballo i numeri complessi per studiare fenomeni "reali", passatemi il gioco di parole... Del resto non è mica così ovvio che al variare della frequenza un circuito abbia una impedenza Z (estensione della resistenza) composta da una parte reale, la resistenza R ed una immaginaria, la reattanza X, come in figura sotto.

\mathbf{Z}= R + j X

Oggi la cosa è data per scontata, è un modus operandi standard in elettronica/elettrotecnica, ma all'epoca doveva apparire del tutto esatotico come metodo.

- Induttanza, reattanza, impedenza, etc... cioè buona parte dei nomi delle grandezze usate in elettrotecnica per lo studio dei circuiti in regime sinusoidale sono opera sua.

Si è anche occupato della propagazione delle onde elettromagnetiche nello spazio libero predicendo l'esistenza dei uno strato della ionosfera che oggi porta il suo nome (una delle poche scoperte che porta il suo nome...), cioè lo strato di  Kennelly-Heaviside.

 

Buona parte delle sue idee o delle sue invenzioni vennero comprese o dimostrate solo diversi anni dopo la sua morte. Heaviside è rimasto estraneo al mondo accademico che per lungo tempo lo ha osteggiato non riconoscendogli spesso il dovuto plauso.

Abbiamo visto una rapida carrellata dei risultati ottenuti da questo grande genio per fare chiarezza su alcuni punti spesso poco noti sulla paternità di alcune invenzioni e scoperte alla base della tecnologia odierna.

 

 

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ritratto di Analog Man

Sono imbarazzato per te, caro

Sono imbarazzato per te, caro collega.
Già alla prima rapida lettura di questo testo emergono un uso della lingua italiana tutt'altro che adeguato al tuo livello di studi e numerosi refusi (rileggere, prima di pubblicare!).
Sono un ingegnere sicuramente più anziano di te, che non si sognava sgrammaticature ed infrazioni sintattiche così evidenti nemmeno durante la scuola elementare.

Leggiti qualche libro e studia nuovamente la grammatica. Articoli così non fanno che screditare ulteriormente la già vituperata fama dell'ingegnere moderno.

ritratto di Emanuele

Oliver o Berni

Non si comprende se ti riferisci ad Oliver o a Berni :)

Dall'alto della tua lingua (italiana) illuminaci sui tanti errori grammaticali che hanno infastidito la tua lettura...

ritratto di Analog Man

Mi spiace che tu, moderatore,

Mi spiace che tu, moderatore, ti offenda. La critica è rivolta a Berni e (anche se comprendo il tuo risentimento che riterrai erroneamente rivolto al blog ) a tutti gli ingegnerini elettronici di oggi che scrivono in questo modo orrendo legittimando l'ostracismo che il mondo del lavoro di oggi rivolge alla categoria intera. Veniamo considerati ( e pagati ) come semianalfabeti, per colpa di relazioni e tesi scritte così.
Chi ha firmato l'articolo incriminato è un PhD student... roba da matti...
Per il resto, confido nel fatto che tu sia in grado di trovare autonomamente i "tanti errori grammaticali che hanno infastidito la lettura". Sono tanti e non solo grammaticali. Manca del tutto la consecutio temporum, per esempio.
Dammi retta: gli ingegneri devono imparare a scrivere come si deve.

ritratto di Emanuele

No che non mi offfendo

No che non mi offendo (e la prima frase del mio commento lo evidenzia)
ma essendo, oltre che moderatore, fondatore del blog e colui che ha autorizzato la pubblicazione... sono di fatto tirato in causa!

Procediamo per punti:

1) NON ritengo l'articolo orrendo sotto il profilo grammaticale, l'ho riletto ancora una volta ed oltre una evidente svista, a mio avviso ci sono solo 2 o 3 frasi che andrebbero riscritte, ma assolutamente comprensibili. Per quanto riguarda la consecutio temporum, a me interessa di più la cronologia degli eventi ed il risalto che viene dato all'argomento, oltre che la scelta dell'argomento interessante. Poi vengono i verbi ed i congiuntivi. Penso sia assolutamente perdonabile sbagliare i tempi quando si è concentrati su argomenti tecnici e sinceramente, piu sono tecnici gli argomenti e meno mi interessano i congiuntivi. Parere personale.

Certo è sicuramente migliorabile, ma prima di tutto siamo in un blog, su internet la lettura (quindi la scrittura) è diversa rispetto al cartaceo e poi l'attenzione del lettore dovrebbe essere rivolta principalemente all'argomento.

Meglio un progetto che funziona spiegato male che uno che non funziona spiegato bene (di venditori di fumo ne abbiamo già a bizzeffe)

2) L'aggressività con la quale hai attaccato Berni mi fa pensare ad un tuo risentimento verso i giovani Ing. Fermo restando che assolutamente Bernie NON può essere un capro espiatorio, vorrei approfondire la questione da te posta.

Gli Ingegneri moderni NON sanno scrivere! Addirittura li chiami "Ingegnerini"....
ma sai quanti Ingegneroni del passato conosco che, otre a non saper scrivere , non sanno nemmeno parlare e ricoprono ruoli fondamentali nel pubblico e nel privato?

I nuovi Ing. sono il nostro futuro e non dimentichiamoci che la loro formazione è stata affidata proprio ai vecchi Ing.

Alcuni anni fa leggevo un editoriale su una rivista di elettronica dove si denunciava un fatto simile.... i nuovi elettronici non conoscono l'italiano.....

Forse è vero (ricevo a volte articoli illegibili) ma a prescindere l'età e comunque NON è il caso di Berni.

Inoltre posso garantirti, da progettista elettronico da quasi 20 anni, che disegnare schemi elettrici, progettare circuiti stampati, scrivere codice in assembler e in c,
leggere pubblicazioni e datasheet in inglese tutti i giorni, porta comunque a dei problemi a livello di lingua italiana.

Non so se è capitato anche a te, ma la mia calligrafia diventa sempre piu orrenda con l'aumentare dell'uso del computer.

Caro Analog Man, è vero saper scrivere bene significa anche vendersi bene, ma del resto siamo progettisti elettronici non letterati e sta a noi saper vendere bene i nostri progetti piuttosto che la nostra relazione, quella teniamola solo più KISS possibile.

ritratto di babbo

hai fatto dei gravi errore

hai fatto dei gravi errore vecchio mio.
riassumo in breve:
1) La base della comunicazione è il contesto e il destinatario dei nostri messaggi, non che il messaggio stesso, quindi è inutile offendersi se non si ritiene di appartenere al target a cui si riferisce la lettura.
2) Credo fortemente che la vera cultura sia la fame di sapere, non la grammatica: è da quando siamo coscenti di vivere che ci viene imposto lo stereotipo della cultura umanistica come la sola e unica apprezzabile. Guardando da una prospettiva scientifica la cultura,il sapere, il risultato viene ribatato. Se tutti noi avessimo basato il nostro apprendimento sulle materie scientifiche fin da piccoli, ci sarebbe parso strano e poco appropriato un articolo trattante un argomento scientifico scritto da un nostro pari in modo aulico. noi dobbiamo avvicinarci alla cultura del saper scrivere, quando chi sa veramente scrivere non sente il bisogno di avere una cultura trasversale che accorpi le basi delle conoscenze scientifiche: chi è la persona più acculturata dunque?
chi sceglie la via delle lettere, disdegnando la via delle scienze, o chi quella delle scienze avvicinandosi alla cultura umanistica???

conclusioni hai scritto solo per rompere i baiocchi a qualcuno perchè avevi una giornata storta....effetto del non sapersi controllare alla uta età pure....non ho un casso da fare...tanto domani ho l'esame di elettronica...

ritratto di tigermerah

senza parole

ma lo sai che fai cadere le palle?? ma chi *** ti credi di essere? sei un ingegnere che neanche alle elementari sognava di commettere certi errori grammaticali e per brillare ancor piu ti metti a menzionare la mancanza di consecutio temporum..

**** Seguito del commento eliminato dal moderatore, si prega di tenere un linguaggio educato

ritratto di Giancarlo Aielli

mi scuso

Mi scuso fin da ora se la mia misera prosa darà fastidio a qualche raffinatissimo palato, ma io di meglio non so fare. Mi sembra tuttavia il caso di dire che quando il saggio indica la luna, lo sciocco guarda il dito!
Tornando a Heaviside, mi tolgo il cappello davanti alla sua bravura.Riguardo al metodo simbolico, anch'io mi sono chiesto più volte da quale teoria esso fosse legittimato,infatti nessuno dei libri che ho letto (sono pochi, sia chiaro) lo specifica.Tuttavia da qualche parte lessi che Heaviside lo introdusse basandosi sulla intuizione e sul fatto che "funzionava" ! Se questo bastava a lui, basterà anche a me!!
Tuttavia mi piacerebbe tornare sul problema se qualcuno ha interessanti letture da suggerirmi!

ritratto di Berni

Metodo simbolico

Il metodo simbolico di Heaviside è anche noto come calcolo operazionale e fa parte della teoria degli operatori. Si tratta di un settore molto complesso ed astratto della matematica. Una introduzione storica molto interessante è disponibile, in inglese, nel seguente collegamento.

La dimostrazione rigorosa del suo metodo richiede l'uso delle trasformate integrali (come del resto ci fanno studiare all'università, al posto dell'italiano a quanto dicono...  ) e se non ricordo male viene attribuita a Claude Shannon che fu tra i primi a riscoprire le opere di Heaviside mentre lavorava nei laboratori Bell.

ritratto di Marcolinux

quisquilie ma mica tanto...

Dato che i commenti precedenti sono stati indirizzati verso 2 argomenti molto diversi tra loro, vorrei dividere anche questo mio intervento in 2 parti.
1) Il contenuto dell'articolo: complimenti all'autore che mi ha fatto conoscere un personaggio della storia dell'elettronica di cui, sinceramente, non avevo mai sentito parlare ma che, invece, ha dato molto e ha ricevuto molto poco. Complimenti!
2) La stesura dell'articolo: una grande tirata d'orecchi all'autore e a chi ha revisionato l'articolo in quanto, come ha detto bene Analog Man, sono presenti numerosi errori grammaticali e di logica. Capisco la fretta di pubblicare e la voglia di mostrare a tutti il proprio lavoro ma, proprio perché siamo ingegneri professionisti e quindi anche punto di riferimento per molte persone, io sono dell'idea che un lavoro esce bene se è TUTTO fatto a regola d'arte. Inorridisco quando leggo frasi come "Meglio un progetto che funziona spiegato male che uno che non funziona spiegato bene". Lo scrivere in modo corretto quando si prende l'onere di parlare in pubblico è un requisito fondamentale. Non ci si può permettere di nascondersi dietro le scuse che scrivere su un blog è diverso che scrivere su una rivista, o che, dato che siamo tra ingegneri, l'importante è capirsi, o, peggio ancora, che le ore davanti al pc o sui manuali in inglese hanno mandato al diavolo la nostra capacità di concentrarci e buttare giù un bel articolo in italiano corretto. Se vi viene più semplice scriverlo in inglese corretto ben venga, nessuno si scandalizzerà. Sono un vostro affezionato lettore (sono in ferie ma come vedete sto qui a leggervi) ma troppo spesso capita di leggere queste "disattenzioni" fatte di virgole messe a caso, verbi usati con molta approssimazione e addirittura errori di battitura. Perfino ora che sto scrivendo il correttore ortografico del sito mi ha segnalato decine di errori, non capisco come possa succedere che i vostri sw non ve li segnalino. Un articolo scritto male, secondo me, fa abbassare la concentrazione dal contenuto e perde molto fascino.

Non voglio crearmi "nemici" con questo mio intervento ma, proprio perché mi piace leggere questo blog, vorrei che fosse sempre migliore.

A presto, Marco

ritratto di Cartel1

la forma conta come la sostanza

Condivido il fatto che anche la forma conti quanto la sostanza, Emanuele ti stimo, concedimi il "tu", ma le tue giustificazioni non sono sufficienti. E' vero che il linguaggio sta cambiando, influenzato dai nuovi modi di comunicare a livello globale, e confesso che il fatto che i telefonini di nuova generazione implementino una tastiera più o meno completa (quella dell'iPhone è veramente spettacolare) mi rincuora, visto che i famosi 120 caratteri dei vecchi sms stavano generando un alfabeto di grugniti veramente ridicolo. Però in ambito professionale sapersi esprimere in modo corretto, sia in forma scritta che orale, è veramente importante, non solo per la piacevolezza dell'ascolto o della lettura, ma soprattuto quando i documenti sono ufficiali. Si passa dalla magra figura con il cliente al cavillo legale. Eh si! non sto esagerando, in una ditta dove ho lavorato la causa per la violazione di un brevetto venne vinta proprio grazie ad un errore di grammatica riportato fedelmente anche nella documentazione del soggetto "copione" a testimonianza della presa visione del brogliaccio tecnico originale. Comunque credo che chi pubblica articoli, anche se tecnici, abbia il dovere nel redigerli nella maniera più corretta possibile, essendo di fatto un riferimento.
Saluti

ritratto di Analog Man

@ Emanuele: ti ringrazio per

@ Emanuele:

ti ringrazio per la tua risposta che chiarisce perfettamente il tuo punto di vista.
Posso ritenere condivisibili alcune tue posizioni mentre su alcune sicuramente abbiamo opinioni opposte. Tra queste, permettimi, includo il termine "aggressività" che attribuisci al mio primo commento. Proprio tu hai osservato che le modalità di espressione praticate sul web siano differenti da quelle che si esercitano in altra forma testuale, ossia, in una parola "moderne", e poi consideri aggressive delle frasi in cui non esiste nè una frase URLata in carattere capital, nè una parolaccia.

E' un rimbrotto, questo sì, presentato con la veemenza legittimamente indignata ma benevola che avrebbe mostrato trenta o quarant'anni fa un qualsiasi insegnante alle prese con un componimento di un allievo brillante ma grammaticalmente trasandato.

E' vero che l'epoca frettolosa e superficiale in cui viviamo ci porta anche a scrivere in modo più conciso ed affrettato ( perfetto l'esempio di Cartel1 sul lessico SMS...) ma un conto sono i "messaggini", un altro sono le mail professionali ( altro capitolo degno di più di un piagnisteo ) un altro ancora i report o le relazioni in cui si sprecano strafalcioni che letteralmente ne impediscono la comprensione e conseguentemente la fruizione.
Cito un esempio a me vicino: le tesi di laurea che ho letto negli ultimi dieci anni, per motivi professionali. Non di rado ho dovuto, e non per spocchia o per sindrome da maestrino mancato, chiedere di riscriverne interi capitoli.

E, casomai si fosse fraintesa la mia estrazione scolastica, non lo dice un ex studente del liceo classico: io sono stato, prima che ingegnere, un perito elettronico diplomatosi nei primi anni '80. Ho sicuramente passato più tempo cavandomi gli occhi sui datasheet che non leggendo Calvino, negli ultimi trent'anni.

Per concludere la polemica, vorrei comunque esprimere un giudizio complessivamente positivo su questo blog, sull'ideatore dell'opera e su tutti coloro i quali contribuiscono a renderlo vario ed interessante. Spronarvi verso il miglioramento di uno degli aspetti mi è parso un gesto affettuoso e partecipativo.

Buon Ferragosto.

ritratto di lucagiuliodori

Il sapere è un bene comune e

Il sapere è un bene comune e non appartiene a nessuno quindi:
1) complimenti all'autore dell'articolo che non ha tenuto per se il sapere e l'ha diffuso 2) i consigli sono sempre ben accetti per migliorarsi ma comportarsi da bacchettoni porta all'esatto opposto: alla chiusura!

Quindi, anche se forse non ho l'autorità per farlo, usiamo un po' di umiltà!!!
(L'unica cosa che so di sapere è di non sapere - Socrate)

ritratto di Emanuele

Lettera aperta ai miei genitori [OT]

Navigando mi sono imbattuto in questa lettera aperta ai genitori....
da leggere!

http://www.fdicarlo.com/lettera-ai-miei-genitori/

ritratto di Piero Boccadoro

Davvero notevole

... come da oggetto. :)

ritratto di Piero Boccadoro

Se "debbo dire anch'io il mio debol parere"... feed the troll!!!

Devo dire che sono sbalordito dalla violenza verbale che viene espressa certe volte dalle persone quando di mezzo c'è uno schermo...
La sua funzione è quella di un comodo e caldo velo che garantisce l'anonimato e l'impunità...

Io sono un cultore della lingua italiana. La mia sensibilità in merito è marcatissima, ve lo posso garantire! Sono uno strenuo ed infaticabile difensore del congiuntivo, un nemico giurato dei neologismi e di taluni prestiti linguistici. Detesto le contaminazioni, specie quando queste non sono davvero necessarie (ma quant'è odioso sentire una sola parola in inglese in un intero discorso in italiano???).
Sono un sostenitore fermo e deciso del fatto che la lingua italiana vada difesa da continui attacchi perpetrati da personaggi di dubbia cultura che vivono nell'etere e da un'esterofilia incipiente e palesemente pericolosa.
Sono, quindi, certamente convinto che la forma espressiva sia fondamentale.
Un lavoro scritto male, indipendentemente dal fatto che funzioni, che sia verificabile, che sia di qualità, diventa, per me, automaticamente un pessimo lavoro!
Per lo stesso motivo per cui sono tendenzialmente portato a non ascoltare chi grida, sebbene ciò che dice possa, talvolta, anche essere accidentalmente valido.

Per venire al caso specifico, ritengo DOVEROSO fare i miei più vivi complimenti all'autore di questo articolo per aver portato all'attenzione di questa comunità fatti di rilevanza scientifica non indifferenti.
La corretta attribuzione è ciò che ha permesso, durante l'Illuminismo, di far emergere i più capaci, motivandoli e spronandoli al meglio.
Certo, uno dei retaggi che ci portiamo dietro da quel tempo è il Diritto d'Autore come abiura a se stessi in funzione di quello che io chiamo "il Dio denaro" ma col tempo, ne sono certo, supereremo anche questo residuo frammento di medioevo...
Non conoscevo neanche il nome di questo studioso che non esiterei a definire un vero e proprio "rifinitore".
Mi son fatto l'idea che si sia trattato di un valido e competente collaboratore per un buon numero di tipi diversi di ambiti di studio.
La sua mente appare geniale, brillante e versatile.

Dal punto di vista stilistico/linguistico, le uniche obiezioni che mi vien da fare sono:
1) ad un certo punto c'è scritto bobbina e non bobina;
2) carenza generale di punteggiatura ma nulla che sia realmente impediente della comprensione del testo;
3) nell'ultimo paragrafo si sente la mancanza di un paio di virgole.

In ultimo, ci tengo a precisare che mi auguro sia chiaro che mi trovo perfettamente d'accordo con chi ha fatto notare come, "Quando il saggio indica la luna, lo stolto guarda il dito".

ritratto di Emanuele

Precisazione doverosa

Ci terrei a precisare che l'argomento dell'articolo
Oliver Heaviside, il vero padre dell'elettronica classica
è stato proposto dall'autore e da me solo approvato.

Ulteriore merito che era doveroso segnalare!

ritratto di Mariolino

Non capisco...non vedo?

A parte qualche periodo poco chiaro, ma dove sono gli errori di grammatica?
Me li elencate?

ritratto di Elettronica+

Ho trovato questo articolo

Ho trovato questo articolo molto interessante, io sono uno studente di elettronica ed effettivamente nonostante siano largamente utilizzate le scoperte di Heaviside non se ne sente mai parlare.
Ottimo articolo

 

 

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