Analogia idraulicoelettrica...

Analogia, sostantivo femminile, per definizione: rapporto di somiglianza tra alcuni elementi costitutivi di due fatti od oggetti, tale da far dedurre mentalmente un certo grado di somiglianza tra i fatti o gli oggetti stessi.

Spesso questo sostantivo viene utilizzato per chiarire alcuni concetti in campo elettrotecnico, relativamente al circuito elettrico, paragonandone la somiglianza di quest’ultimo a quella di un circuito idraulico. Cosi come nel circuito idraulico il fluido che vi scorre effettua il trasporto e la trasformazione dell’energia, cosi nel circuito elettrico l’intensità di corrente elettrica flusso di elettroni esegue la medesima funzione.

Pertanto nel circuito idraulico la pompa trasforma energia meccanica e trasferisce energia potenziale al fluido che scorre nel circuito, se quest’ultimo è chiuso tutta l’energia potenziale della pompa si trasformerà in energia cinetica del fluido, Se si ipotizza che fossero nulli gli attriti il fluido si manterrebbe nel suo stato di moto e la sua energia cinetica e la pompa non avrebbero bisogno di ulteriore energia esterna per mantenersi attivi. Ma nella realtà non è cosi, in quanto gli attriti sono presenti, ed è presente anche un carico (utilizzatore) nel circuito che offrono ostacoli al movimento del fluido trasformando parte della sua energia in altro tipo, pertanto la pompa dovrà sempre fornire energia al fluido affinchè questo si mantenga costante nel valore richiesto (o dimensionato) nel circuito, la pompa dovrà quindi prelevare energia dall’esterno, e questa corrisponderà alla somma di tutte le perdite di energia nel circuito idraulico dovute ai vari tipi di attrito e quell’energia trasformata dall’utilizzatore stesso.

Ora considerando l’analogia con il circuito elettrico, si può immaginare di sostituire la pompa con il generatore elettrico, il fluido costituito di particelle con l’intensità di corrente elettrica costituita da cariche gli attriti offerti dalle tubazioni al fluido con gli attriti offerti dal reticolo cristallino del conduttore al passaggio degli elettroni, ed in fine il circuito idraulico con l’equivalente circuito elettrico.

A questo punto possiamo dire che il generatore elettrico trasforma l’energia meccanica, in energia elettrica trasferendo energia potenziale alle cariche elettriche, nel circuito dove è inserito, e se questi è chiuso si avrà una trasformazione di energia potenziale del generatore in energia cinetica delle cariche libere lungo i conduttori del circuito elettrico. Ed anche in questo caso se considerassimo il caso ideale ovvero senza attriti di alcun tipo lo stato delle cariche si manterrebbe e il generatore non avrà più bisogno di alcuna energia per mantenere le cariche elettriche in movimento. Ma anche in questo caso la realtà non è ideale, ci sono anche qui degli attriti, ed anche qui c’è un carico che ostacola il movimento delle cariche elettriche diminuendone l’energia cinetica e trasformandola in energia di altro tipo. Perché l’energia cinetica delle cariche si mantenga in valore costante come richiesto dal circuito e come dimensionato, il generatore deve fornire ulteriore energia prelevandola dall’esterno del circuito. Questa energia corrisponderà alla somma delle perdite  dovute ai diversi tipi ti attrito e dell’energia trasformata dallo stesso generatore.

Con gli “attriti” si suole intendere quelle che nel circuito elettrico sono note come perdite, dovute a trasformazioni energetiche  che interessano i circuiti in cui la presenza delle costanti caratteristiche tipo resistenza elettrica, ed altre rendono necessarie le valutazioni di dimensionamento dei circuiti elettrici.

Proseguendo per analogia fra il circuito idraulico ed elettrico, si trova che la prevalenza della pompa H  che indica l’energia totale che la pompa trasferisce al fluido, corrisponde alla forza elettromotrice E , energia che il generatore trasferisce all’unità di carica elettrica, mentre la portata ponderale del fluido q che si ha moltiplicando la sezione della tubazione per la velocità del peso specifico del fluido corrisponde allintensità di corrente elettrica I che si ha moltiplicando la sezione del conduttore e la velocità di spostamento delle cariche elettriche per la carica contenuta nell’unità di volume o carica specifica.

Un particolare però va tenuto presente in questa analogia. Nel circuito idraulico perché ci sia passaggio di fluido la valvola (V) o saracinesca deve essere aperta, mentre nel circuito elettrico perché ci sia passaggio di corrente elettrica l’interruttore (I) deve essere chiuso. 😉

 

 

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