i circuiti e il paragone fluidodinamico

[3p]

Mi piacerebbe conoscere il vostro parere sul paragone fluidodinamico
che spesso si fa nel descrivere i circuiti elettrici. Secondo voi è
calzante? E' utile? Rischia invece solo di confondere le idee? Che ne
pensate? Il ruolo del generatore è ovvio (una macchina che porta
l'acqua in alto) ma gli altri elementi? Le resistenze vanno
interpretate come strozzature del condotto? (da un lato si perché
passa meno corrente, ma di certo non solo perché bisogna associarvi la
caduta di potenziale, quindi seguendo il verso della corrente
dovrebbero essere inclinate verso il basso, no? oppure può essere più
utile considerare il condotto come ermeticamente ben chiuso e
stabilire che la caduta di potenziale è associata a una caduta della
pressione esercitata dal fluido (che poi è ciò che ci si aspetta,
vista la strozzatura)). Allora nel paragone fluidodinamico come cavolo
interpretiamo le resistenze, dobbiamo associarle a diminuzione di
energia gravitazionale, a strozzature del condotto, a viscosità, o a
che altro? Cmq condensatori e induttanze mi sembrano inesprimibili in
un contesto del genere. O no?

[luh]

Post by 3p
Mi piacerebbe conoscere il vostro parere sul paragone fluidodinamico
che spesso si fa nel descrivere i circuiti elettrici.

beh, e' utile ed intuitivo in quanto ti permette di "visualizzare" con
concetti noti o comunque col senso comune

Post by 3p
utile considerare il condotto come ermeticamente ben chiuso

ovviamente ben chiuso :-) o comunque tralasciando un po' la questione
gravitazionale ...

Post by 3p
stabilire che la caduta di potenziale è associata a una caduta della
pressione

no, di portata. Che per Bernoulli corrisponde a una variazione di
pressione :-) vabbe', stiamo li'.

Post by 3p
interpretiamo le resistenze, dobbiamo associarle a diminuzione di
energia gravitazionale, a strozzature del condotto

esatto, strozzature che riducono la portata ... (che corrisponde alla
corrente)

Post by 3p
che altro? Cmq condensatori e induttanze mi sembrano inesprimibili in
un contesto del genere. O no?

un condensatore lo puoi assimilare a una vasca che si riempie (o un
aumento localizzato di sezione, tipo camera di espansione delle
marmitte), una induttanza ... boh, comunque non credo abbia senso andare
a estremizzare troppo questo modello, che funziona bene sopratutto per
dare un'idea di tensione, corrente e resistenza.

acquisiti questi concetti secondo me conviene andare a ragionare
direttamente in termini elettrici.

ciao

luh

[3p]

Post by luh

Post by 3p
stabilire che la caduta di potenziale è associata a una caduta della
pressione

no, di portata. Che per Bernoulli corrisponde a una variazione di
pressione :-) vabbe', stiamo li'.

Se consideriamo tutto il "circuito" sdraiato sul pavimento (non
prendiamo in considerazione salite e discese, cioé lasciamo perdere la
gravità) e supponiamo che il fluido sia incomprimibile, l'equazione di
Bernoulli ci dice che grande velocità del fluido corrisponde a bassa
pressione. Quindi dove ci sono strozzature (cioé grande velocità, per
via dell'equazione di continuità) la pressione esercitata sulle pareti
è minore (il che è perlatro un risultato ben noto della
fluidodinamica). Ma non vedo cosa centri la portata, che nel nostro
circuito ideale è semplicemente costante.

Post by luh

Post by 3p
interpretiamo le resistenze, dobbiamo associarle a diminuzione di
energia gravitazionale, a strozzature del condotto

esatto, strozzature che riducono la portata ... (che corrisponde alla
corrente)

ma tu stai conserando circuiti in cui la corrente varia nel tempo? Per
circuiti costanti la corrente è costante, così come è costante la
portata in circuiti di fluido costanti. Tutto ciò è +ttosto
tautologico... :-D. Quello che voglio dire è che per ora stavo
pensando a circuiti le cui caratteristiche non variano nel tempo.

Post by luh

Post by 3p
che altro? Cmq condensatori e induttanze mi sembrano inesprimibili in
un contesto del genere. O no?

un condensatore lo puoi assimilare a una vasca che si riempie (o un
aumento localizzato di sezione, tipo camera di espansione delle
marmitte),

non sono daccordo, il condensatore tende a caricarsi fino a bloccare
la corrente (a meno che il campo elettrico superi la rigidità
elettrica...), Questo fatto è esprimibile con una vasca? Forse
pensando che il buco di uscita dell'acqua sia collegato a una pompa
che spinge in senso opposto (oppure se ci rifacciamo alla gravità,
ponendo il buco di uscita più in alto). Cmq non penso che la strada
sia questa. Ho l'impressione che esista un paragone fluidodinamico
molto efficace, che porta anche alle funzioni esponenziali di carica e
scarica, o almeno che dia un'idea particolarmente semplice e concreta,
per circuiti costanti, dei concetti di fem, di ddp tra due punti del
circuito, ecc. ma non ne sono sicuro...

[luh]

Post by 3p
fluidodinamica). Ma non vedo cosa centri la portata, che nel nostro
circuito ideale è semplicemente costante.

ma dipende dalle resistenze fluidodinamiche presenti sul percorso :-)

nella ipotesi di un generatore che "genera pressione" diventa possibile
calcolare la portata (corrente) in funzione delle strozzature
complessive (resistenza totale), ovviamente la portata (corrente) e'
costante su tutto il circuito, ma dipende dalle caratteristiche del
circuito.

Post by 3p
non sono daccordo, il condensatore tende a caricarsi fino a bloccare
la corrente (a meno che il campo elettrico superi la rigidità
elettrica...), Questo fatto è esprimibile con una vasca?

allora immagina una vasca con un tetto rigido :-)

una volta riempita fino a un certo livello non ce ne va di piu' :-)

Post by 3p
sia questa. Ho l'impressione che esista un paragone fluidodinamico
molto efficace, che porta anche alle funzioni esponenziali di carica e
scarica, o almeno che dia un'idea particolarmente semplice e concreta,
per circuiti costanti, dei concetti di fem, di ddp tra due punti del
circuito, ecc. ma non ne sono sicuro...

tutto e' possibile, ma come gia' detto estremizzare troppo questo
modello secondo me e' una scelta sbagliata.

occorre dare un senso fisico ai concetti di base per fissarli, ma il
resto deve essere elaborato ragionando sui dati reali usando quel minimo
di astrazione che la nostra mente ci consente ...

altrimenti piu' che elettronica conviene andare a studiare idraulica :-)

ciao

luh

[3p]

ovviamente la portata (corrente) e'

Post by luh
costante su tutto il circuito, ma dipende dalle caratteristiche del
circuito.

ma se la portata è costante su tutto il circuito (e su questo siamo
daccordo) non ha senso associare la portata al potenziale... Molto più
logico associare la portata alla corrente

Post by luh

Post by 3p
non sono daccordo, il condensatore tende a caricarsi fino a bloccare
la corrente (a meno che il campo elettrico superi la rigidità
elettrica...), Questo fatto è esprimibile con una vasca?

allora immagina una vasca con un tetto rigido :-)

se per vasca intendi solo aumenti locali della sezione de tubo le cose
non tornano, se però intendi una vasca con un tubo che entra alla base
e la riempie (ovviamente ci vuole una pompa (cioé una forza
elettromotrice...) che spinge, anche solo per sollevare l'acqua in
altri punti del circuito (poi ci pensano i vasi comunicanti)) mi
sembra che le cose tornino abbastanza. Il tubo che permette all'acqua
di uscire sarà tanto più in alto quanto maggiore è la rigidità
elettrica del mezzo tra le piastre del condenstatore. Tra l'altro
possiamo notare che il generatore fa sempre più fatica a riempire la
vasca man mano che questa si riempie (il fluido oppone una pressione
sempre maggiore sulla base), e se il tubo di uscita è troppo in alto
si ha che dopo un po' tutto è praticamente statico (la fem non è
abbastanza grande da causare la scarica). Si intravede una gustosa
analogia tra questa vasca e i condensatori...

Post by luh
tutto e' possibile, ma come gia' detto estremizzare troppo questo
modello secondo me e' una scelta sbagliata.

io li trovo ragionamenti attraenti cmq, mi affascinano, in fondo è
solo una questione di gusti... la fisica è ricca di analogie e leggi
matematiche simili in contesti totalmente diversi, è questo che mi
suggerisce l'idea che l'analogia possa essere spinta molto oltre
quanto stiamo facendo qui (comprendendo per esempio anche le
induttanze) ma non saprei come

[luh]

Post by 3p
daccordo) non ha senso associare la portata al potenziale... Molto più
logico associare la portata alla corrente

e io che ho detto?

ovviamente la pressione la associ alla ddp

Post by 3p
non tornano, se però intendi una vasca con un tubo che entra alla base
e la riempie (ovviamente ci vuole una pompa (cioé una forza
elettromotrice...) che spinge

no, non serve una pompa, ammettendo la presenza di un campo
gravitazionale (o una membrana con dietro una molla, come in un
"polmone") la pressione del fluido in quel punto (potenziale) riempie il
condensatore fino a quando la pressione non viene equilibrata.

il raddrizzamento, per esempio, lo puoi ottenere con delle valvole di
non ritorno (diodi), ma poi cominciano a sorgere grosse complicazioni
tecniche se vuoi realizzare l'equivalente di una pompa di carica (per
esempio un survultore a diodo/capacita')

Post by 3p
io li trovo ragionamenti attraenti cmq, mi affascinano, in fondo è
solo una questione di gusti... la fisica è ricca di analogie

mah, si, un mare di invenzioni nascono proprio dalle analogie e
dall'usare un sistema che, applicato a un contesto completamente
differente, puo' essere in linea di principio applicato altrove.

c'e' chi si e' sbizzarrito a creare database relazionali svincolati dal
contesto per la risoluzione di problemi, tipo quelli del metodo Triz ...
puo' ovviamente essere utile ed aprire un po' la mente, ma altrettanto
ovviamente non fa miracoli :-)

Post by 3p
quanto stiamo facendo qui (comprendendo per esempio anche le
induttanze) ma non saprei come

quanto mi paghi per la consulenza? se pubblichi qualcosa ti tocchera'
metterci anche il mio nome :-)

comunque se proprio vuoi trovare un modello idraulico per le induttanze,
io comincerei a ragionare sulla differenza matematica tra induttanza e
condensatore, e quindi da li' estrapolerei un possibile modello fisico.

e non mi sorprenderebbe molto se scoprissi che un induttore in parallelo
potrebbe essere modellizzato con un capacitore in serie :-), il tutto
dipende da cosa devi realizzare.

ma resta il fatto che a questo livello la cosa non e' piu' molto
intuitiva quindi l'utilita' didattica non c'e' piu' ...

ciao

luh

[3p]

Post by luh

Post by 3p
daccordo) non ha senso associare la portata al potenziale... Molto più
logico associare la portata alla corrente

e io che ho detto?
ovviamente la pressione la associ alla ddp

Ma quando io parlavo della possibilità di...

Post by luh
stabilire che la caduta di potenziale è associata a una caduta della
pressione

tu avevi risposto: "no, di portata. Che per Bernoulli corrisponde a
una variazione di
pressione :-) vabbe', stiamo li'." (vedi secondo post)

[luh]

Post by 3p
tu avevi risposto: "no, di portata. Che per Bernoulli corrisponde a
una variazione di
pressione :-) vabbe', stiamo li'." (vedi secondo post)

mea culpa, o quasi ...

volevo dire che una resistenza (idraulica) nella globalita' del circuito
comporta una riduzione della portata (globale), e che questa su una
strozzatura dipende da (genera?) una differenza di pressione (localizzata).

insomma, ho saltato un passaggio, un po' come se avessi detto che una
resistenza genera una riduzione di corrente (che e' vero, nella
globalita' del circuito) ma anche una caduta di potenziale ... d'altra
parte tensione e corrente sono legati dalla legge di ohm ... cosi' come
pressione e portata sono legati dall'equazione di bernoulli (si chiama
cosi', si?).

ho fatto abbastanza casino? :-)

ciao

luh

[3p]

... il ruolo del generatore è ovvio (una macchina che porta
l'acqua in alto)

o semplicemente una macchina che lo comprime, possiamo paragonare il
circuito a un insieme di tubi sul pavimento, senza prendere in
considerazione le variazioni di potenziale gravitazionale? Trovo un
po' più attraente l'idea di mettere in relazione il potenziale con la
pressione, anche se non saprei bene come... ma si può? Potenziale
elevato = grande pressione?

ma gli altri elementi? Le resistenze vanno

interpretate come strozzature del condotto? (da un lato si perché
passa meno corrente,

questa è una castronata! ovviamente si ha semplicemente che il fluido
che passa è sempre quello, solo che scorre più veloce (l'equazione di
continuità, questa sconosciuta...)