“Il tuo ragionamento non funziona: nasconde un cortocircuito mentale!”
“È stata una tragedia: c’è stato un cortocircuito e la casa è stata distrutta dal fuoco!”
Cortocircuito è un termine tecnico che è entrato molto profondamente nel linguaggio comune e che viene spesso associato a malfunzionamenti o, nella peggiore delle ipotesi a veri e propri disastri. Ma cos’è esattamente un cortocircuito e come si spiega il fatto che può essere tanto pericoloso?
Dal punto di vista di un circuito elettrico, un cortocircuito non è altro che un bipolo elettrico ai capi del quale è presente una differenza di potenziale nulla: idealmente, si può pensare ad una resistenza di valore $0$, o ad un generatore che generi una tensione di $0 \text{ V}$. Nella pratica, un cortocircuito reale si può realizzare con un tratto di filo conduttore a resistenza molto molto bassa.
Il cortocircuito può essere usato, per esempio, con lo scopo di escludere un qualche componente resistivo senza bisogno di rimuoverlo fisicamente dal circuito in cui è inserito: infatti se il filo in questione viene applicato in parallelo ai capi del resistore, aprirà una via di sbocco preferenziale alla corrente elettrica escludendo di fatto dai giochi il componente. È come se la corrente, posta di fronte alla scelta tra la strada difficoltosa di attraversare un oggetto che oppone una forte resistenza al suo passaggio e il via libera rappresentato dal filo a bassa resistenza, opti per il secondo, lasciando così al primo solo le briciole. Di conseguenza il resistore diventa in tutto e per tutto un componente passivo, pochissimo o per nulla coinvolto dai fenomeni elettrici che riguardano il resto del circuito.
Anche se possiamo provocare intenzionalmente un cortocircuito, questo fenomeno può verificarsi accidentalmente: ad esempio, quando le guaine isolanti di un cavo conduttore si consumano; oppure versiamo dell’acqua non pura su una presa elettrica.
Proprio perchè sono dei “passaggi prediletti” per la corrente elettrica, i cortocircuiti possono risultare molto pericolosi. I circuiti ordinari sono pieni di elementi resistivi, i quali hanno lo scopo di limitare l’intensità della corrente elettrica che circola in essi: infatti, resistenza e intensità di corrente sono legate dalla prima legge di Ohm, secondo cui se ai capi di un tratto resistivo di resistenza $R$ viene applicata una differenza di potenziale $V$ scorrerà in esso una corrente $I$ pari a $ I = \frac{V}{R}$. Secondo questa legge, al crescere della resistenza $R$ diminuisce l’intensità di corrente $I$, e viceversa quest’ultima è molto forte in presenza di resistenze molto basse. Se escludessimo uno di questi resistori mediante un corto circuito, la corrente che fluirebbe attraverso il cortocircuito sarebbe molto intensa (anche di centinaia di migliaia di Ampére!), con disastrose conseguenze:
- Sebbene la tensione ai capi di un cortocircuito reale non sia $0$, ma pari ai $200 - 220 \text{ V}$ erogati da una comune presa domestica, una simile corrente potrebbe folgorare un essere umano.
- Per effetto Joule, il cortocircuito stesso raggiunge temperature molto elevate, capaci di provocare scintille, incendi o esplosioni.