Analogia Hidráulica e Elétrica
Em qualquer circuito, seja ele fluido ou elétrico, que possua múltiplos ramos e elementos paralelos, a taxa de fluxo através de qualquer seção transversal deve ser a mesma. Este princípio é comumente conhecido como o princípio da continuidade. Na hidráulica, a taxa de fluxo se estabiliza no ponto onde as perdas por atrito do circuito interceptam as características da bomba. De forma similar, em um circuito elétrico, a corrente se estabiliza onde R x I iguala a tensão da fonte.
Analogia Hidráulica
A analogia hidráulica, ou analogia elétrico-fluido, é uma analogia amplamente utilizada entre hidráulica e eletricidade, sendo uma ferramenta útil para ensino e para aqueles que têm dificuldades em entender o funcionamento dos circuitos. Ela também pode ser aplicada em problemas de transferência de calor. Como a corrente elétrica é invisível e os processos em jogo na eletrônica são frequentemente difíceis de demonstrar, os vários componentes eletrônicos são representados por equivalentes hidráulicos.
A relação entre tensão e corrente é definida (em dispositivos ôhmicos como resistores) pela Lei de Ohm. A Lei de Ohm é análoga à equação de Hagen-Poiseuille, pois ambas são modelos lineares que relacionam fluxo e potencial em seus respectivos sistemas. A eletricidade (assim como o calor) foi originalmente entendida como um tipo de fluido, e os nomes de certas quantidades elétricas (como corrente) são derivados de equivalentes hidráulicos.
Tensão e Corrente
A tensão é como a diferença de pressão que empurra a água através da mangueira. É medida em volts (V). Este modelo assume que a água flui horizontalmente, de modo que a força da gravidade possa ser ignorada. A corrente é equivalente a uma taxa de fluxo volumétrico hidráulico; ou seja, a quantidade volumétrica de água fluindo ao longo do tempo. Geralmente medida em amperes (A). Quanto mais larga for a tubulação, mais água fluirá através dela.
Carga Elétrica e Resistência
A carga elétrica é equivalente a uma quantidade de água. A resistência é como o diâmetro do tubo ou obstáculos na mangueira que retardam o fluxo de água. É medida em ohms (Ω). Na hidráulica, a resistência está associada ao coeficiente de perda de pressão.
Baterias e Bombas Hidráulicas
As baterias podem ser pensadas como bombas de água que circulam água através de uma mangueira que viaja em um circuito fechado de volta para a bateria. A bomba corresponde à fonte de tensão ou corrente ideal em um circuito de CC. A presença de uma bomba hidráulica é assumida em cada uma das descrições a seguir.
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Este artigo explora a conexão entre os conceitos de hidráulica e eletricidade, oferecendo uma compreensão mais intuitiva do funcionamento dos circuitos. Através dessa analogia, podemos visualizar melhor os princípios fundamentais da eletricidade, tornando-a acessível a todos os que buscam aprofundar seus conhecimentos nesta área.