credito: Exploratorium Crea il tuo esperimento di corto circuito con una batteria e una lunghezza di filo conduttore.Nel cablaggio residenziale, il termine corto circuito può essere definito come qualsiasi situazione in cui la corrente nel cablaggio stabilito di un circuito viene invece deviata in un percorso imprevisto che non ha resistenza. Si tratta essenzialmente di una situazione in cui la "corrente" elettrica "perde" al di fuori del cablaggio stabilito e scorre dove non è prevista. Il termine "cortocircuito" è in realtà abbastanza preciso, poiché questo percorso accidentale involontario è in effetti un circuito "più corto" di un circuito standard: il flusso di corrente bypassa i fili del circuito per stabilire un percorso più breve verso la sua destinazione finale.
Con questa definizione, un guasto a terra può tecnicamente essere visto come un tipo di corto circuito, in cui la corrente in un filo caldo trova un percorso più breve verso terra. Tuttavia, nel mondo dei cablaggi residenziali dell'elettricista, il termine cortocircuito è di solito riservato per descrivere la situazione in cui un filo caldo tocca direttamente un neutro filo.
- UN guasto a terra si verifica nei circuiti residenziali quando un filo caldo entra in contatto con il filo di terra o un elemento messo a terra, come una scatola di metallo, e l'elettricità fluisce immediatamente verso terra. Un'enorme quantità di corrente scorre durante una messa a terra sufficientemente adeguata da provocare folgorazione e incendi. Il pericolo di folgorazione si verifica se una persona è in contatto con quel percorso di terra attraverso il quale scorre la corrente.
- UN corto circuito si verifica quando il filo caldo viene a contatto con neutro filo senza passare attraverso un carico resistivo. Anche una grande quantità di corrente fluisce durante un corto circuito e può generare abbastanza calore per innescare un incendio, ma raramente provoca elettrocuzione. Il motivo per cui non è che la corrente rimane all'interno del circuito elettrico e non perde, come accade quando si verifica un guasto a terra. Tuttavia, ciò non significa che un corto non possa causare lesioni.
Esperimento di corto circuito
Puoi dimostrare tu stesso un corto circuito con una batteria da 6 volt, una breve lunghezza di filo elettrico da 12 calibri e un paio di pinze isolate. Piegare il filo in una forma a U che gli consenta di toccare entrambi i terminali della batteria contemporaneamente. Tenere il filo con le pinze e toccare i terminali. A seconda delle condizioni della batteria, probabilmente vedrai scintille e quando rimuovi il filo, noterai che sia la batteria che la batteria sono calde. (Nota: Non eseguire questo esperimento con una batteria più grande, come una batteria per auto da 12 volt, in quanto può essere danneggiata.)
È stato creato un cortocircuito fornendo un percorso a bassa resistenza per il flusso di elettricità direttamente tra i terminali della batteria. La corrente CC ha generato calore resistivo nel filo e se la stessa cosa dovesse accadere nel circuito domestico a 120 volt CA, il calore sarebbe probabilmente bastato a fondere l'isolamento del filo. È pericoloso, ma non pericoloso quanto l'arco elettrico che si sarebbe verificato tra i fili.
credito: Shedu / iStock / GettyImages L'uscita da un corto circuito ha molto in comune con i fulmini da nuvola a nuvola.Il pericolo maggiore associato ai cortocircuiti è arco elettrico, che si verifica quando i conduttori non si toccano effettivamente, ma sono abbastanza vicini da consentire all'elettricità di saltare attraverso il traferro che li separa. Le scintille risultanti sono fondamentalmente fulmini e, come i fulmini, possono riscaldare l'aria a temperature ridicolmente elevate paragonabili a quelle sulla superficie del sole. Possono vaporizzare il metallo, quindi chiunque vicino a un arco può essere gravemente ferito o ucciso.
Come si verifica un corto circuito
Il filo caldo nei circuiti residenziali trasporta la carica elettrica dalla fonte di alimentazione e il filo neutro riporta la carica alla fonte. L'elettricità nel filo caldo cerca costantemente di ritornare alla fonte o alla terra, seguendo il percorso stabilito dai fili del circuito caldo e neutro e da qualsiasi lampada, lampada o apparecchio collegato a quel circuito. Finché questa corrente è confinata nei fili protetti dall'isolamento, non sussistono problemi. L'elettricità è efficacemente domata da un cablaggio che offre resistenza al flusso incontrollato di elettricità.
Ogni dispositivo elettrico richiede l'elettricità per funzionare e quel lavoro comporta una resistenza elettrica, che limita il flusso di corrente. Ma se il filo caldo tocca il filo neutro senza passare attraverso un carico, la resistenza diventa improvvisamente molto bassa e questo rende il flusso di corrente molto alto.
- Nota tecnica: Poiché la tensione (V) in un circuito residenziale è una costante 120 volt, corrente (I) e resistenza (R) hanno una relazione inversa secondo la legge di Ohm, V = IR.
Questo improvviso flusso senza impedimenti dal filo caldo alla via neutra, interrotto da nessun carico resistivo, è ciò che è noto un corto circuito. Una situazione di corto circuito può verificarsi per molte ragioni:
- L'isolamento che separa i fili caldi e neutri può essere logorato dall'età, consentendo ai fili di entrare in contatto.
- Un filo caldo o neutro mal collegato può staccarsi da una lampada o presa e toccare l'altro.
- Su una spina bagnata, l'elettricità può spostarsi da un polo all'altro attraverso l'acqua.
- Un filo elettrico può subire danni che espongono i fili e consentono a quello caldo di toccare quello neutro.
- Il cablaggio interno di un apparecchio potrebbe essere difettoso, consentendo il contatto del filo caldo interno e del filo neutro. Se si collega una lampada o un altro apparecchio e si verificano scintille o un interruttore di circuito, potrebbe esserci un cortocircuito nel dispositivo stesso.
credito: itsarasak thithuekthak / iStock / GettyImages L'uscita da un corto circuito può fondere prese e prese.Di solito ci sono scintille quando si verifica un cortocircuito, perché i fili non sono in contatto permanente. Le scintille generano abbastanza calore per fondere i dispositivi di plastica, come prese, interruttori e spine, e per accendere materiali infiammabili nelle vicinanze.
Dispositivi di sicurezza che impediscono danni da cortocircuiti
Ogni casa ha un pannello dell'interruttore e gli interruttori sono progettati per rilevare un flusso di corrente anomalo e spegnere l'alimentazione quando lo fanno. Se un circuito ha un corto circuito, l'interruttore scatterà e non sarà possibile ripristinarlo fino a quando non si trova il corto e lo si corregge. Una presa o un interruttore automatico GFCI (interruttore di corrente di guasto a terra) è progettato principalmente per rilevare anomalie di corrente associate a guasti di terra, ma, come tutti gli interruttori, si spegne anche quando si verifica un cortocircuito.
credito: Elite Analysis Gli interruttori e le prese AFCI rilevano la causa dell'arco da cortocircuiti e interrompono l'alimentazione.Nessuno di questi dispositivi è sensibile a un cortocircuito come una presa AFCI (interruttore di corrente di guasto dell'arco) o un interruttore automatico. L'arco da un cortocircuito è generalmente intermittente e potrebbe mancare un GFCI o un interruttore automatico convenzionale. Un AFCI, tuttavia, è degnato di rilevare l'anomalia del segnale specifico causata dall'arco e si spegnerà non appena lo farà. Per questo motivo, il codice elettrico richiede sempre più punti AFCI in posizioni strategiche in abitazioni e stabilimenti commerciali. Molti produttori offrono ora prese combinate GFCI / AFCI e interruttori automatici.
L'arco elettrico non è sempre male
Se riesci a controllare il calore generato durante un lampo d'arco, puoi utilizzarlo in vari modi. Questo è il principio alla base della saldatura ad arco e resistenza.
In un circuito di saldatura ad arco di base, il metallo da saldare - il lavoro - è collegato da un filo a una fonte di alimentazione a cui è collegata anche la barra di saldatura. Quando il saldatore sposta l'asta abbastanza vicino al lavoro, si verifica un cortocircuito che provoca l'arco di elettricità tra l'asta e il lavoro. Questo genera temperature nell'intervallo di 6.500 gradi Fahrenheit, che sono abbastanza calde per fondere il metallo in modo che possa fondersi con un altro pezzo di metallo che si trova anche nel raggio dell'arco.
credito: EXTREME-PHOTOGRAPHER / iStock / GettyImages Le saldatrici utilizzano il calore dell'arco elettrico per fondere il metallo.L'arco elettrico veniva utilizzato nelle prime lampadine fino a quando non veniva sostituito da filamenti luminosi. È ancora usato in alcune lampadine a incandescenza moderne quando è richiesta una fonte di luce particolarmente luminosa, o una che si avvicina molto alla luce del sole. Il colore dell'arco dipende dai materiali degli elettrodi, quindi i ricercatori possono analizzare lo spettro di un arco creato da una coppia di elettrodi per identificare i materiali negli elettrodi.
Queste e altre applicazioni mostrano che l'arco elettrico causato da cortocircuiti può essere pericoloso, ma non è sempre male.
