Analogía hidráulica
La analogía electrónico-hidráulico (denominado burlonamente como la teoría de drenaje-pipe por Oliver Lodge ) [1] es la analogía más ampliamente utilizado para "electrón fluido" en un metal conductor . Dado que la corriente eléctrica es invisible y los procesos en juego en la electrónica son a menudo difíciles de demostrar, los diversos componentes electrónicos están representados por equivalentes hidráulicos . La electricidad (así como el calor ) se entendió originalmente como un tipo de fluido., y los nombres de ciertas cantidades eléctricas (como la corriente) se derivan de equivalentes hidráulicos. Como ocurre con todas las analogías, exige una comprensión intuitiva y competente de los paradigmas básicos (electrónica e hidráulica).
No existe un paradigma único para establecer esta analogía. Se pueden utilizar dos paradigmas para presentar el concepto a los estudiantes utilizando la presión inducida por la gravedad o por bombas.
En la versión con presión inducida por gravedad, grandes tanques de agua se mantienen en alto o se llenan a diferentes niveles de agua, y la energía potencial de la cabeza de agua es la fuente de presión. Esto recuerda a los diagramas eléctricos con una flecha hacia arriba apuntando a + V, pines conectados a tierra que de otra manera no se muestran conectados a nada, y así sucesivamente. Esto tiene la ventaja de asociar el potencial eléctrico con el potencial gravitacional .
Un segundo paradigma es una versión completamente cerrada con bombas que solo proporcionan presión y no gravedad. Esto recuerda a un diagrama de circuito en el que se muestra una fuente de voltaje y los cables realmente completan un circuito. Este paradigma se analiza con más detalle a continuación.
Otros paradigmas destacan las similitudes entre las ecuaciones que gobiernan el flujo de fluido y el flujo de carga. Las variables de flujo y presión se pueden calcular en situaciones de flujo de fluido constante y transitorio con el uso de la analogía del ohmio hidráulico . [2] [3] Los ohmios hidráulicos son las unidades de impedancia hidráulica, que se define como la relación entre la presión y el caudal volumétrico. Las variables de presión y caudal volumétrico se tratan como fasores en esta definición, por lo que poseen una fase y una magnitud. [4]
Se utiliza un paradigma ligeramente diferente en acústica, donde la impedancia acústica se define como una relación entre la presión acústica y la velocidad de las partículas acústicas. En este paradigma, una cavidad grande con un agujero es análoga a un capacitor que almacena energía de compresión cuando la presión dependiente del tiempo se desvía de la presión atmosférica. Un agujero (o tubo largo) es análogo a un inductor que almacena energía cinética asociada con el flujo de aire. [5]
