Un interruttore serve ad aprire e chiudere una parte di circuito elettrico, quella sul cui ramo è presente l'interruttore. Interrompendo la continuità elettrica del ramo che lo comprende la corrente è nulla ... e le tensioni?
Per comprendere il comportamento di un interruttore si disegna un circuito elementare con carico ohmico o puramente resistivo (nota 1) e si applica il secondo prinicipo di Kirchhoff (per approfondire vai qui).
Con interruttore chiuso la lampada L funziona (si accende), la batteria B fornisce l'energia elettrica necessaria e la corrente si calcola facilmente conoscendo la potenza della lampadina e la tensione della batteria
I=P/V (nota 2) infatti:
applicando il secondo principio di Kirchhoff si scrive l'equazione alla maglia che risulta così:
Vbatt -VL-VT=0
e quindi
Vbatt = VL+VT
Ai capi di un interruttore chiuso, essendoci contatto senza resistenza, la caduta di tensione è nulla per cui VT=0
Il risultato è:
VL=Vbatt
esattamente quanto ci si apettava; la tensione della batteria viene interamente applicata alla lampadina che quindi si accende e la corrente assorbita dipende dalla sua potenza se la tensione è quella prevista.
Se viene aperto l'interruttore l'assenza di contatto apre il circuito e pertanto la corrente non può circolare (nota 3):
I=0.
per cui la lampadina è spenta!
E le tensioni?
Vale sempre la stessa espressione ricavata applicando il secondo principio di Kirchhoff
Vbatt -VL-VT=0
Dato che la lampadina ora è spenta perchè non c'è corrente
la tensione VL e nulla (nota 4)
l'equazione diventa
Vbatt = VT
La tensione della batteria si presenta interamente ai capi dell'interruttore.
Riepilogo
Se si collega un voltmetro ai capi dell'interruttore si osserva che:
interruttore chiuso - lampadina accesa - tensione letta: zero
interruttore aperto - lampadina spenta - tensione letta: quella della batteria
Per una trattazione semplificata vai qui oppure puoi vedere questa animazione.
Note
nota 1: se ci sono capacità (condensatori) o induttanze (bobine) o anche una resistenza di contatto non nulla le cose si complicano; qui la trattazione viene semplificata considerandone trascurabili gi effetti per facilitare la comprensione.
nota 2: si suppone che la tensione della batteria sia quella prevista dalla lampadina
nota 3: l'induttanza nel circuito, in verità, spesso non è trascurabile; la sua presenza è causa di scintille all'apertura dell'interruttore con disturbi radio e rischi di incendio ed esplosione. Vedi anche apertura di circuiti ohmico-induttivi
nota 4: la lampadina è spenta quindi il generatore non eroga energia elettrica cioè non c'è corrente per cui non si produce caduta di tensione sulla lampadina e nemmeno caduta di tensione lungo le linee.