Abbiamo visto nella lezione precedente come sia possibile attribuire a ogni punto di un circuito un potenziale, inteso come "dislivello di tensione" rispetto a un punto comune di riferimento. Tale definizione è analoga alla misura dell'altezza delle montagne rispetto al livello del mare.
Nel caso dei circuiti, il punto che si assume convenzionalmente come riferimento di potenziale (potenziale zero) è detto anche massa (ground, in inglese). La massa identifica di solito il punto del circuito con il potenziale più basso (cioè quello situato ad una "altezza" minore rispetto a tutti gli altri). Generalmente il terminale di massa corrisponde al polo negativo della batteria e su di esso confluiscono tutti i rami del circuito (o la maggior parte di essi).
I simboli elettrici comunemente usati per indicare la massa (con significato leggermente diverso) sono i seguenti:
Per esempio, ecco come potrebbe essere indicata la massa nel circuito con tre lampadine:
Si osservi che il simbolo di massa è collegato col polo negativo della batteria e sul filo di confluenza di tutti i rami del circuito.
E' bene osservare che nella realizzazione pratica del circuito non c'è a priori nulla che distingua la massa dagli altri punti del circuito: non si tratta di un componente elettrico (come la lampadina, la batteria) particolare. E' solo un punto convenzionale di riferimento.
La definizione di un punto comune di massa è utile poiché è possibile semplificare la notazione delle tensioni presenti nel circuito, indicando al loro posto la differenza di potenziale rispetto a massa.
In pratica invece di indicare le frecce delle tensioni sui componenti, si indica il valore del potenziale di ogni punto, cioè la tensione di ogni punto rispetto a massa. La figura seguente dovrebbe chiarire il concetto (i valori sono solo un esempio):
Si noti che tutti i punti lungo un cortocircuito (filo) sono allo stesso potenziale. Così il filo superiore del circuito si trova tutto al potenziale di 5V, mentre quello inferiore si trova tutto al potenziale zero (cioè a massa). Si dice che i fili sono equipotenziali.
Osserviamo anche che, noti i potenziali, le tensioni possono essere ricavate per differenza (per questa ragione le tensioni si chiamano anche differenze di potenziale). La situazione è analoga alla determinazione dell'altezza di una roccia facendo la differenza fra la quota rispetto al livello del mare della cima e della base della roccia stessa. Per esempio, la figura seguente mostra come potrebbe essere calcolata per differenza la tensione sulla lampadina L2:
Quando in un circuito si trovano dei valori in volt indicati accanto a un punto senza nessuna freccia di tensione corrispondente, per convenzione si intende che si tratta di valori di potenziale riferiti al terminale di massa.
Il simbolo di massa viene anche usato per semplificare lo schema elettrico di un circuito. In pratica si può indicare sullo schema più di un simbolo di massa con la convenzione che tutte le masse sono collegate fra di loro. In questo modo, specie in circuiti molto complessi, è possibile evitare di disegnare molti collegamenti. La figura seguente mostra il circuito con tre lampadine semplificato ripetendo il simbolo di massa:
Si è detto che il terminale di massa è solo un punto convenzionale, scelto in modo abbastanza arbitrario in un circuito. Un po' come il livello del mare è assunto per convenzione come livello zero per la misura delle altezze sulla superficie terrestre.
Tuttavia in molti circuiti (soprattutto quelli di potenza) il terminale di massa svolge anche un altro ruolo: quello di fornire una protezione elettrica contro il pericolo di folgorazione. Tale protezione viene realizzata collegando la massa del circuito (e l'eventuale contenitore metallico del circuito stesso) con un connettore a sua volta collegato a un palo metallico infisso nel terreno. In tali casi si dice che il circuito è stato messo a terra. La figura seguente mostra un tipico palo per la messa a terra di un impianto:
L'impianto di messa a terra serve per disperdere nel terreno eventuali correnti (dovute a fughe di corrente, rottura degli isolamenti o ad altri guasti) che altrimenti si potrebbero scaricare sul corpo della persona in contatto col circuito. In pratica la messa a terra crea un percorso preferenziale per la corrente (un cortocircuito) verso il terreno. Qui si può vedere il contenitore (chassis) in metallo di un circuito messo a terra per protezione:
La figura qui sotto mostra come l'impianto di messa a terra protegga contro eventuali dispersioni di corrente:
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