Circuito aperto, circuito chiuso e cortocircuito
Un circuito può interrompere completamente la corrente, consentirne il passaggio normale oppure creare un percorso a resistenza estremamente bassa. Capire la differenza tra circuito aperto, chiuso e cortocircuito è fondamentale per progettare, misurare e diagnosticare qualsiasi circuito elettrico o elettronico.
I tre casi fondamentali
Circuito aperto
Il percorso elettrico è interrotto. Idealmente la corrente è nulla.
Circuito chiuso
Esiste un percorso completo attraverso il carico e può circolare corrente.
Cortocircuito
Due punti a potenziale diverso vengono collegati con impedenza molto bassa.
Circuito aperto
Un circuito è aperto quando manca la continuità del percorso elettrico. Può accadere perché un interruttore è aperto, un filo è interrotto, un connettore è scollegato oppure un componente si è guastato interrompendo il circuito.
È importante notare che corrente nulla non significa necessariamente tensione nulla. Ai capi di un interruttore aperto può essere presente quasi tutta la tensione della sorgente.
Circuito chiuso
Un circuito è chiuso quando esiste un percorso elettrico completo dalla sorgente, attraverso il carico, e nuovamente verso la sorgente.
Nel semplice caso di una sorgente ideale V e di un resistore R, la corrente può essere calcolata con la Legge di Ohm.
I = 5 / 1000 = 0,005 A = 5 mA.
Che cos’è un cortocircuito?
Un cortocircuito si verifica quando due nodi che dovrebbero essere separati da un carico o da una certa impedenza vengono collegati tramite un percorso a impedenza molto bassa.
Cortocircuito e Legge di Ohm
Nel modello ideale, se applicassimo una tensione finita a una resistenza esattamente nulla, la Legge di Ohm porterebbe a una corrente teoricamente infinita.
Modello ideale e circuito reale
| Condizione | Modello ideale | Comportamento reale |
|---|---|---|
| Circuito aperto | R → ∞, I = 0 | Possono esistere piccole correnti di perdita. |
| Conduttore | R = 0 | Cavi e piste hanno sempre una certa resistenza. |
| Cortocircuito | R = 0, corrente teoricamente illimitata | La corrente è limitata dalle impedenze e dalla sorgente. |
| Sorgente ideale | Tensione invariabile | Ha resistenza interna e corrente massima disponibile. |
Cosa succede se cortocircuitiamo una batteria o un alimentatore?
Batteria
Una batteria può fornire correnti molto elevate in caso di corto, soprattutto se ha bassa resistenza interna. La corrente provoca dissipazione sia nel percorso esterno sia all’interno della batteria.
Alimentatore da banco
Un buon alimentatore da laboratorio dispone normalmente di limitazione di corrente. Se il carico tenta di assorbire più della corrente impostata, l’alimentatore può passare dalla modalità a tensione costante alla modalità a corrente costante.
CC = Constant Current: limita la corrente al valore impostato.
Alimentatori USB e switching
Molti alimentatori moderni integrano protezioni contro sovracorrente e cortocircuito. Il comportamento preciso dipende dal progetto: possono limitare la corrente, spegnersi temporaneamente o tentare riavvii periodici.
Fusibili e protezioni contro il cortocircuito
Le protezioni servono a interrompere o limitare l’energia disponibile quando la corrente supera valori considerati sicuri.
Un elemento calibrato fonde quando corrente e tempo superano determinate condizioni.
Aumenta fortemente la propria resistenza quando si scalda per sovracorrente.
Un circuito controlla e limita attivamente la corrente erogata.
Interviene quando la temperatura supera una soglia di sicurezza.
Come riconoscere circuito aperto e cortocircuito con il multimetro
Misura di continuità
Con il circuito disalimentato, la funzione continuità permette di verificare se tra due punti esiste un percorso a bassa resistenza.
| Lettura | Interpretazione generale |
|---|---|
| OL / resistenza molto alta | Percorso aperto o non conduttivo. |
| Pochi ohm o meno | Percorso a bassa resistenza; può essere normale oppure un corto. |
| Valore intermedio | Presenza di un carico o percorso resistivo. |
Attenzione ai falsi “cortocircuiti”
Un beep del multimetro non dimostra da solo che esista un guasto. Bobine, motori, trasformatori, piste molto corte e altri componenti possono avere resistenze DC molto basse pur essendo perfettamente normali.
Cortocircuiti ed errori tipici su breadboard
- collegare accidentalmente 5 V direttamente a GND;
- inserire i terminali di un componente nella stessa fila elettrica;
- confondere le linee di alimentazione positive e negative;
- creare un ponte involontario con un filo;
- montare un componente con pinout errato;
- usare una resistenza di valore troppo basso su un LED;
- creare un corto con residui di stagno su una PCB.
Circuito aperto e corto come modalità di guasto
Molti guasti elettronici possono essere classificati, almeno inizialmente, come interruzioni oppure cortocircuiti.
Filo spezzato, pista PCB interrotta, fusibile aperto, saldatura rotta, contatto ossidato.
Diodo guasto, condensatore in corto, MOSFET perforato, ponte di stagno, isolamento danneggiato.