Cortocircuito

Programmi: KS3, cycle 4, Sek I

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Obiettivo

Osservare che cosa succede in un cortocircuito e come interviene la protezione.

Il montaggio

Un generatore da 6 V e una lampadina da 6 V / 3 W; un interruttore aperto è collegato in parallelo alla lampadina. La lampadina è accesa.

Procedimento

1. Chiudere l'interruttore.
2. Osservare la lampadina e la spia di rete del generatore.
3. Aprire l'interruttore e accendere il generatore con il tasto di rete.

Risultato atteso

L'interruttore chiuso mette in cortocircuito i morsetti della lampadina: la corrente aggira la lampadina, che si spegne. La corrente è limitata solo dalla resistenza interna del generatore (0,5 Ω) e dai cavi, e raggiunge circa 10 A. La protezione contro il sovraccarico del generatore lo spegne quando la corrente supera 3 A: il tasto di rete si disinserisce e la spia lampeggia in rosso. Il generatore torna a funzionare solo dopo che lo si riaccende a mano.

Domande

1. Perché in un cortocircuito la corrente è così intensa?
2. Quale dispositivo dell'impianto elettrico di casa svolge il ruolo di questa protezione?

Risposte

1. L'interruttore chiuso aggira la lampadina, il cui filamento caldo, di circa 12 Ω, manteneva la corrente vicino a 0,5 A. Restano la resistenza interna del generatore, 0,5 Ω, e i cavi, quindi \(I = U / R\) dà al massimo 6 V / 0,5 Ω = 12 A, e circa 10 A con i cavi.
2. Un interruttore magnetotermico nel quadro elettrico, o un fusibile negli impianti più vecchi. Come la protezione del generatore, l'interruttore magnetotermico si disinserisce in caso di sovraccarico o di cortocircuito e va riarmato a mano.