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Circuiti elettrici ed analogia idraulica
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Shpalman
Aug 24, 2016, 3:04:05 AM8/24/16
to
Quanto è valida questa analogia idraulica:
http://i.imgur.com/UiGbcDV.png
da un punto di vista qualitativo?
Si estende anche a circuiti più complessi (con elementi in serie e parallelo)? Oppure ci sono alcuni circuiti in cui l'analogia non vale più neppure a livello qualitativo?
http://i.imgur.com/UiGbcDV.png
da un punto di vista qualitativo?
Si estende anche a circuiti più complessi (con elementi in serie e parallelo)? Oppure ci sono alcuni circuiti in cui l'analogia non vale più neppure a livello qualitativo?
BlueRay
Aug 24, 2016, 5:48:14 AM8/24/16
to
Poi di utilizzatori ce ne sono infiniti tipi.
L'analogia serie-parallelo invece non mi sembra possa dare grossi problemi, per lo meno nei casi piu' semplici e sempre in corrente continua, posto che l'utilizzatore idraulico permetta lo scorrere di un flusso d'acqua (portata) che sia sempre proporzionale alla differenza di potenziale gravitazionale (dislivello) ai suoi capi.
Ovviamente comunque sono esclusi dall'analogia tutti gli altri effetti come quelli termici, magnetici, non lineari (dispositivi come transistors) ed infiniti altri...
--
BlueRay
El Filibustero
Aug 24, 2016, 6:29:36 AM8/24/16
to
On Wed, 24 Aug 2016 00:04:03 -0700 (PDT), Shpalman wrote:
>Quanto č valida questa analogia idraulica:
Qualitativamente valida.
>Si estende anche a circuiti piů complessi (con elementi in serie e parallelo)?
Certo: e' proprio quello il suo interesse. Inoltre, qualitativamente,
si estende benissimo a condensatori (diaframmi elastici trasversali
che chiudono la conduttura) e induttori (tubature con pareti
elastiche). Ciao
>Quanto č valida questa analogia idraulica:
Qualitativamente valida.
>Si estende anche a circuiti piů complessi (con elementi in serie e parallelo)?
Certo: e' proprio quello il suo interesse. Inoltre, qualitativamente,
si estende benissimo a condensatori (diaframmi elastici trasversali
che chiudono la conduttura) e induttori (tubature con pareti
elastiche). Ciao
Franco
Aug 24, 2016, 11:28:15 AM8/24/16
to
On 8/24/2016 00:04, Shpalman wrote:
> Quanto è valida questa analogia idraulica:
> http://i.imgur.com/UiGbcDV.png
> da un punto di vista qualitativo?
No, non va bene, da` origine a troppe idee sbagliate.
> Quanto è valida questa analogia idraulica:
> http://i.imgur.com/UiGbcDV.png
> da un punto di vista qualitativo?
Un pochino meglio e` usare un modello, su un piano orizzontale, con
tutti tubi sigillati e associare la tensione alla pressione e la
corrente alla portata. In quel modo la forza di gravita` non entra piu`
in gioco, e la corrente si richiude sempre.
> Si estende anche a circuiti più complessi (con elementi
> in serie e parallelo)?
unidirezionale). La Philips, *tanti* anni fa aveva preparato in una
introduzione al transistore bipolare un equivalente idraulico in cui si
vedeva l'amplificazione... Ma era abbastanza complicato, meglio studiare
le cose come stanno.
> Oppure ci sono alcuni circuiti in cui l'analogia non vale più
frequenza, quando c'e` emissione di carica da un catodo caldo...
Pero` con l'analogia idraulica, che comunque sconsiglio sempre, si
possono avere anche i condensatori, come diceva il Filibustero, e gli
induttori, che invece non sono quelli detti dal il Filibustero.
Se vuoi andare sui trasformatori il modello idraulico comincia a fare
acqua, anche se complicandolo un po' si riesce a fare.
In definitiva e` una ottima cosa lasciare perdere queste analogie.
Giorgio Pastore
Aug 24, 2016, 11:44:51 AM8/24/16
to
Il 24/08/16 17:28, Franco ha scritto:
....
> ... il modello idraulico comincia a fare
> acqua,
LOL :-)
....
> ... il modello idraulico comincia a fare
> acqua,
LOL :-)
Oldghost
Aug 24, 2016, 1:34:48 PM8/24/16
to
In 24/8/2016 17:28:19 Franco wrote:
>On 8/24/2016 00:04, Shpalman wrote:
>> Oppure ci sono alcuni circuiti in cui l'analogia non vale più
>Ci sono tanti casi in cui non funziona, ad esempio nei sistemi ad alta
>frequenza, quando c'e` emissione di carica da un catodo caldo...
Il fatto principale secondo me e' che c'e' troppa differenza
>On 8/24/2016 00:04, Shpalman wrote:
>> Oppure ci sono alcuni circuiti in cui l'analogia non vale più
>Ci sono tanti casi in cui non funziona, ad esempio nei sistemi ad alta
>frequenza, quando c'e` emissione di carica da un catodo caldo...
nella perdita d'energia (il rendimento delle machine elettriche
e' ineguagliabile).
>Pero` con l'analogia idraulica, che comunque sconsiglio sempre, si
>possono avere anche i condensatori, come diceva il Filibustero, e gli
>induttori, che invece non sono quelli detti dal il Filibustero.
vaso d'espansione (a palloncino o a vaschetta), l'induttanza con
l'inerzia dell'acqua che pero' risulta pesantemente condizionata
anche dalla forma del circuito.
>In definitiva e` una ottima cosa lasciare perdere queste analogie.
contrario: l'elettricita' per spiegare l'idraulica ciao!
--
(> '.')>
Oldghost
ADPUF
Aug 24, 2016, 5:36:42 PM8/24/16
to
Shpalman 09:04, mercoledì 24 agosto 2016:
Per parlare di analogia bisogna collegare una a una le
grandezze in gioco.
Nel circuito elettrico (bassa frequenza, parametri concentrati,
linearità, ecc.) abbiamo:
grandezze variabili:
tensione V
corrente I
parametri del circuito:
resistenza R
induttanza L
capacità C
generatori:
di tensione V0
di corrente I0
A ciascuna devi associare una corrispondente idraulica.
E poi le leggi devono essere uguali, p.es. V=R*I deve avere una
corrispondente idraulica, e anche V=L*dI/dt ecc.
--
AIOE ³¿³
grandezze in gioco.
Nel circuito elettrico (bassa frequenza, parametri concentrati,
linearità, ecc.) abbiamo:
grandezze variabili:
tensione V
corrente I
parametri del circuito:
resistenza R
induttanza L
capacità C
generatori:
di tensione V0
di corrente I0
A ciascuna devi associare una corrispondente idraulica.
E poi le leggi devono essere uguali, p.es. V=R*I deve avere una
corrispondente idraulica, e anche V=L*dI/dt ecc.
--
AIOE ³¿³
Shpalman
Aug 24, 2016, 7:03:17 PM8/24/16
to
Il giorno mercoledì 24 agosto 2016 23:36:42 UTC+2, ADPUF ha scritto:
> Shpalman 09:04, mercoledì 24 agosto 2016:
>
> > Quanto è valida questa analogia idraulica:
> > http://i.imgur.com/UiGbcDV.png
> > da un punto di vista qualitativo?
> > Si estende anche a circuiti più complessi (con elementi in
> > serie e parallelo)? Oppure ci sono alcuni circuiti in cui
> > l'analogia non vale più neppure a livello qualitativo?
>
>
> Per parlare di analogia bisogna collegare una a una le
> grandezze in gioco.
>
> Nel circuito elettrico (bassa frequenza, parametri concentrati,
> linearità, ecc.) abbiamo:
>
> grandezze variabili:
> tensione V
Potenziale gravitazionale/altezza.
> Shpalman 09:04, mercoledì 24 agosto 2016:
>
> > Quanto è valida questa analogia idraulica:
> > http://i.imgur.com/UiGbcDV.png
> > da un punto di vista qualitativo?
> > Si estende anche a circuiti più complessi (con elementi in
> > serie e parallelo)? Oppure ci sono alcuni circuiti in cui
> > l'analogia non vale più neppure a livello qualitativo?
>
>
> Per parlare di analogia bisogna collegare una a una le
> grandezze in gioco.
>
> Nel circuito elettrico (bassa frequenza, parametri concentrati,
> linearità, ecc.) abbiamo:
>
> grandezze variabili:
> tensione V
> corrente I
portata
> parametri del circuito:
> resistenza R
> generatori:
> di tensione V0
pompa che solleva tutts l'acqua che entra di un altezza h0
> di corrente I0
Sorgente d'acqua di portata p0
Franco
Aug 24, 2016, 9:20:21 PM8/24/16
to
On 8/24/2016 16:03, Shpalman wrote:
>> tensione V
>
> Potenziale gravitazionale/altezza.
No, non va bene.
In un tubo verticale hai altezza, potenziale gravitazionale e pressione
che cambiano anche se non scorre acqua=corrente. In un conduttore in cui
non scorre corrente non c'e` variazione del potenziale.
L'analogia idraulica come nella figura postata e` sbagliata! Si puo`
fare con tensione <-> pressione (e per fortuna l'acqua e` praticamente
incomprimibile) e e corrente <-> portata.
Poi le altre gradezze R, L, C vengono fuori, piu` o meno correttamente.
E anche la potenza e` a posto. Pero` solo tubi orizzontali, sigillati e
completamente pieni di acqua.
>> tensione V
>
> Potenziale gravitazionale/altezza.
No, non va bene.
In un tubo verticale hai altezza, potenziale gravitazionale e pressione
che cambiano anche se non scorre acqua=corrente. In un conduttore in cui
non scorre corrente non c'e` variazione del potenziale.
L'analogia idraulica come nella figura postata e` sbagliata! Si puo`
fare con tensione <-> pressione (e per fortuna l'acqua e` praticamente
incomprimibile) e e corrente <-> portata.
Poi le altre gradezze R, L, C vengono fuori, piu` o meno correttamente.
E anche la potenza e` a posto. Pero` solo tubi orizzontali, sigillati e
completamente pieni di acqua.
Shpalman
Aug 25, 2016, 6:49:20 AM8/25/16
to
Il giorno giovedì 25 agosto 2016 03:20:21 UTC+2, Franco ha scritto:
> >> tensione V
> >
> > Potenziale gravitazionale/altezza.
>
> No, non va bene.
>
> In un tubo verticale hai altezza, potenziale gravitazionale e pressione
> che cambiano anche se non scorre acqua=corrente. In un conduttore in cui
> non scorre corrente non c'e` variazione del potenziale.
Questo può comportare problemi se vogliamo una analogia che funzioni anche variando i parametri ma se ci accontentiamo di una analogia che funzioni a parametri fissi il problema non si pone, basta stare attenti a come sono distribuite le altezze una volta fissati gli altri parametri e stabilito il corrispondente flusso di corrente d'acqua.
> >> tensione V
> >
> > Potenziale gravitazionale/altezza.
>
> No, non va bene.
>
> In un tubo verticale hai altezza, potenziale gravitazionale e pressione
> che cambiano anche se non scorre acqua=corrente. In un conduttore in cui
> non scorre corrente non c'e` variazione del potenziale.
El Filibustero
Aug 25, 2016, 11:16:41 AM8/25/16
to
On Wed, 24 Aug 2016 08:28:19 -0700, Franco wrote:
>Pero` con l'analogia idraulica, che comunque sconsiglio sempre, si
>possono avere anche i condensatori, come diceva il Filibustero, e gli
>induttori, che invece non sono quelli detti dal il Filibustero.
OK: qual e' la controparte idraulica dell'induttore?
>Pero` con l'analogia idraulica, che comunque sconsiglio sempre, si
>possono avere anche i condensatori, come diceva il Filibustero, e gli
>induttori, che invece non sono quelli detti dal il Filibustero.
>Se vuoi andare sui trasformatori il modello idraulico comincia a fare
>acqua, anche se complicandolo un po' si riesce a fare.
"forze di spostamento" nel dielettrico del condensatore: mi riesce
difficile immaginare quale dispositivo idraulico possa simulare il
campo magnetico variabile che accoppia "a distanza" gli induttori di
un trasformatore.
>In definitiva e` una ottima cosa lasciare perdere queste analogie.
Franco
Aug 25, 2016, 11:59:00 AM8/25/16
to
On 8/25/2016 03:49, Shpalman wrote:
> Questo può comportare problemi se vogliamo una analogia che
> funzioni anche variando i parametri ma se ci accontentiamo di una
> analogia che funzioni a parametri fissi il problema non si pone,
Contento tu :-). Mi pare una stupidaggine usare un modello sbagliato e
> Questo può comportare problemi se vogliamo una analogia che
> funzioni anche variando i parametri ma se ci accontentiamo di una
> analogia che funzioni a parametri fissi il problema non si pone,
dire che va bene, basta non guardare gli errori.
Segnalo un libro sulle analogie (non quelle strampalate come quella
elettroidraulica) Olson, Dynamic Analogies, 1943, disponibile su
archive.org a questo link https://archive.org/details/DynamicalAnalogies.
--
Franco
Wovon man nicht sprechen kann, darüber muß man schweigen.
(L. Wittgenstein)
Franco
Aug 25, 2016, 12:16:38 PM8/25/16
to
On 8/25/2016 08:16, El Filibustero wrote:
> OK: qual e' la controparte idraulica dell'induttore?
Inerzia del fluido. Mi sembrava che dicessi che si poteva modellare con
> OK: qual e' la controparte idraulica dell'induttore?
pareti elastiche del tubo.
> mi riesce
> difficile immaginare quale dispositivo idraulico possa simulare il
> campo magnetico variabile che accoppia "a distanza" gli induttori di
> un trasformatore.
elastiche.
L'accoppiamento magnetico secondo me non si riesce a modellare con
l'analogia idraulica, se non descrivendola in modo comportamentale, ad
esempio con una accoppiata motore idraulico-pompa, e questi oggetti,
anche nella realta`, sono reversibili quindi il trasformatore che ne
risulta e` bidirezionale.
Shpalman
Aug 25, 2016, 1:23:54 PM8/25/16
to
Il giorno giovedì 25 agosto 2016 17:59:00 UTC+2, Franco ha scritto:
> > Questo può comportare problemi se vogliamo una analogia che
> > funzioni anche variando i parametri ma se ci accontentiamo di una
> > analogia che funzioni a parametri fissi il problema non si pone,
>
> Contento tu :-). Mi pare una stupidaggine usare un modello sbagliato e
> dire che va bene, basta non guardare gli errori.
Non dico che va bene, dico che non presenta gli errori di cui ti parli se ci mettiamo in delle condizioni particolari.
> > Questo può comportare problemi se vogliamo una analogia che
> > funzioni anche variando i parametri ma se ci accontentiamo di una
> > analogia che funzioni a parametri fissi il problema non si pone,
>
> Contento tu :-). Mi pare una stupidaggine usare un modello sbagliato e
> dire che va bene, basta non guardare gli errori.
Oldghost
Aug 25, 2016, 1:36:02 PM8/25/16
to
In 25/8/2016 18:16:43 Franco wrote:
>L'accoppiamento magnetico secondo me non si riesce a modellare con
>l'analogia idraulica, se non descrivendola in modo comportamentale, ad
>esempio con una accoppiata motore idraulico-pompa, e questi oggetti,
>anche nella realta`, sono reversibili quindi il trasformatore che ne
>risulta e` bidirezionale.
Dicono che riesce bene coi gas invece dei liquidi, si devono
>L'accoppiamento magnetico secondo me non si riesce a modellare con
>l'analogia idraulica, se non descrivendola in modo comportamentale, ad
>esempio con una accoppiata motore idraulico-pompa, e questi oggetti,
>anche nella realta`, sono reversibili quindi il trasformatore che ne
>risulta e` bidirezionale.
creare onde d'urto per effetto elettromagnetico, quindi onde
stazionarie. La chiamano magneto idrodinamica, ma e' un ramo
secco, serviva per servocomandi e cose simili, ma oramai non
interessa piu' nessuno ciao
El Filibustero
Aug 26, 2016, 4:36:33 AM8/26/16
to
On Thu, 25 Aug 2016 09:16:43 -0700, Franco wrote:
>> OK: qual e' la controparte idraulica dell'induttore?
>
>Inerzia del fluido. Mi sembrava che dicessi che si poteva modellare con
>pareti elastiche del tubo.
E avevi capito bene. Probabilmente mi sbaglio col modello del tubo a
>> OK: qual e' la controparte idraulica dell'induttore?
>
>Inerzia del fluido. Mi sembrava che dicessi che si poteva modellare con
>pareti elastiche del tubo.
pareti elastiche, ma questa tua risposta e' assai piu' insoddisfacente
di cio' che pensavo.
Intanto l'"inerzia" del fluido che grandezza fisica e'? La massa? Nel
modello idralico di corrente come flusso di un liquido incomprimibile,
la massa e' la controparte della carica elettrica. Poi, come sappiamo,
L varia da un punto all'altro del circuito elettrico, secondo le sue
caratteristiche geometriche. In che modo l'"inerzia" del fluido
potrebbe variare? Mediante quale disposivo idraulico?
Sappiamo che stabilire un flusso di corrente in un induttore comporta
un impiego di energia proporzionale a L, perche' la corrente deve
creare un campo magnetico che immagazzina energia. La creazione del
campo magnetico ostacola l'incremento della corrente stessa che lo
crea.
Il tubo a pareti elastiche farebbe qualitativamente la stessa cosa:
immagazzinerebbe energia elastica nelle sue pareti, richiedendo pero'
una maggior differenza di potenziale ai suoi estremi per far aumentare
il flusso che se fosse rigido.
Ora, non ho controllato che in questo modello idraulico si verifichi
esattamente la controparte di V = -L di/dt; del resto, non ho
verificato nemmeno che dV/dt = -i/C per il diaframma elastico (che
dici essere corretto). La stessa legge di Ohm non corrisponde
esattamente alla controparte idraulica del fluido incomprimibile
viscoso, sebbene Ohm avesse iniziato a studiare il fenomeno proprio in
base a tale modello. Ma almeno ha una certa analogia qualitativa con
l'induttore. Ciao
Giorgio Bibbiani
Aug 26, 2016, 5:32:43 AM8/26/16
to
El Filibustero ha scritto:
e la portata P e' la controparte della corrente elettrica I.
> Poi, come sappiamo,
> L varia da un punto all'altro del circuito elettrico, secondo le sue
> caratteristiche geometriche.
A meno che non consideriamo un circuito a costanti distribuite
(ma non complichiamoci la vita, dubito che allora l'analogia
idraulica potrebbe reggere), L e' associata al circuito come un
tutto e ovviamente, come scrivi, dipende dalla sua geometria.
> In che modo l'"inerzia" del fluido
> potrebbe variare? Mediante quale disposivo idraulico?
Non penso che l'"inerzia" del fluido dovrebbe variare...
L'energia immagazzinata nel campo magnetico e':
(1) Em = 1/2 L I^2,
sia rho la densita' uniforme del fluido e siano
contrassegnati con l'indice i i vari tratti di tubo
aventi ciascuno sezione uniforme A_i e lunghezza
l_i, allora l'energia cinetica del fluido nel tratto i e':
(1) Ec_i = 1/2 rho l_i A_i (P/A_i)^2 =
1/2 rho l_i / A_i P^2
poi sommando su i si ricava l'energia cinetica totale
del fluido:
(2) Ec = 1/2 (Sum_i rho l_i /A_i) P^2,
che e' l'analogo della (1) se nell'analogia si associa L a
Sum_i rho l_i / A_i (che dipende da rho, quindi in questo
senso dall'inerzia del fluido) e I a P, quindi nell'analogia
si fanno corrispondere Ec ed Em.
Ci ho provato ;-), adesso sentiamo cosa dice Franco, che sa.
Ciao
--
Giorgio Bibbiani
> On Thu, 25 Aug 2016 09:16:43 -0700, Franco wrote:
>
> > > OK: qual e' la controparte idraulica dell'induttore?
> >
> > Inerzia del fluido. Mi sembrava che dicessi che si poteva modellare
> > con pareti elastiche del tubo.
>
> E avevi capito bene. Probabilmente mi sbaglio col modello del tubo a
> pareti elastiche, ma questa tua risposta e' assai piu' insoddisfacente
> di cio' che pensavo.
>
> Intanto l'"inerzia" del fluido che grandezza fisica e'? La massa? Nel
> modello idralico di corrente come flusso di un liquido incomprimibile,
> la massa e' la controparte della carica elettrica.
O, volendo, il volume di fluido e' la controparte della carica elettrica,
>
> > > OK: qual e' la controparte idraulica dell'induttore?
> >
> > Inerzia del fluido. Mi sembrava che dicessi che si poteva modellare
> > con pareti elastiche del tubo.
>
> E avevi capito bene. Probabilmente mi sbaglio col modello del tubo a
> pareti elastiche, ma questa tua risposta e' assai piu' insoddisfacente
> di cio' che pensavo.
>
> Intanto l'"inerzia" del fluido che grandezza fisica e'? La massa? Nel
> modello idralico di corrente come flusso di un liquido incomprimibile,
> la massa e' la controparte della carica elettrica.
e la portata P e' la controparte della corrente elettrica I.
> Poi, come sappiamo,
> L varia da un punto all'altro del circuito elettrico, secondo le sue
> caratteristiche geometriche.
(ma non complichiamoci la vita, dubito che allora l'analogia
idraulica potrebbe reggere), L e' associata al circuito come un
tutto e ovviamente, come scrivi, dipende dalla sua geometria.
> In che modo l'"inerzia" del fluido
> potrebbe variare? Mediante quale disposivo idraulico?
L'energia immagazzinata nel campo magnetico e':
(1) Em = 1/2 L I^2,
sia rho la densita' uniforme del fluido e siano
contrassegnati con l'indice i i vari tratti di tubo
aventi ciascuno sezione uniforme A_i e lunghezza
l_i, allora l'energia cinetica del fluido nel tratto i e':
(1) Ec_i = 1/2 rho l_i A_i (P/A_i)^2 =
1/2 rho l_i / A_i P^2
poi sommando su i si ricava l'energia cinetica totale
del fluido:
(2) Ec = 1/2 (Sum_i rho l_i /A_i) P^2,
che e' l'analogo della (1) se nell'analogia si associa L a
Sum_i rho l_i / A_i (che dipende da rho, quindi in questo
senso dall'inerzia del fluido) e I a P, quindi nell'analogia
si fanno corrispondere Ec ed Em.
Ci ho provato ;-), adesso sentiamo cosa dice Franco, che sa.
Ciao
--
Giorgio Bibbiani
Giorgio Bibbiani
Aug 26, 2016, 5:53:14 AM8/26/16
to
Ho scritto:
e' un'equazione senza indice...
--
Giorgio Bibbiani
> (1) Ec_i = 1/2 rho l_i A_i (P/A_i)^2 =
> 1/2 rho l_i / A_i P^2
Rileggo e correggo, qui l'indice (1) non ci voleva,
> 1/2 rho l_i / A_i P^2
e' un'equazione senza indice...
--
Giorgio Bibbiani
El Filibustero
Aug 26, 2016, 8:53:21 AM8/26/16
to
solenoidale, di uguale lunghezza complessiva e sezione, con fluido
alla stessa velocita', hanno la stessa Ec. Come mai, quando il fluido
si chiama "elettroni", L e' profondamente diversa nei due casi?
Insomma, mentre il tubo con diaframma e' il modello di un capacitore,
non ho ancora capito quale sarebbe secondo te e Franco il modello di
un induttore. Ciao
Giorgio Bibbiani
Aug 26, 2016, 9:43:57 AM8/26/16
to
El Filibustero ha scritto:
Incidentalmente anch'io sono del parere che queste analogie,
pur interessanti da un punto di vista teorico, lasciano il tempo
che trovano per quanto riguarda lo studio dei circuiti: tanto
vale studiare direttamente le leggi dei circuiti elettrici, la fatica
e' la stessa e si evitano possibili confusioni che potrebbero
insorgere come nel caso sopra.
> Insomma, mentre il tubo con diaframma e' il modello di un capacitore,
> non ho ancora capito quale sarebbe secondo te e Franco il modello di
> un induttore. Ciao
Aspetto anch'io eventualmente l'opinione autorevole di Franco.
Io mi sono limitato a inventare, in base al suo suggerimento,
un'ipotesi che produce, mi sembra, una passabile analogia
tra circuiti elettrici e idraulici: aggiungere un "induttore" al
circuito idraulico equivarrebbe ad allungarlo di un tratto
con un tubo privo di attriti (resistenza nulla per un induttore
ideale), cosi' si aumenterebbe l'"inerzia" (fattore L nella
formula di Ec) di cui in precedenza.
Ciao
--
Giorgio Bibbiani
> > Ci ho provato ;-)
>
> E non mi convince, proprio per la geometria. Una serpentina e un tubo
> solenoidale, di uguale lunghezza complessiva e sezione, con fluido
> alla stessa velocita', hanno la stessa Ec. Come mai, quando il fluido
> si chiama "elettroni", L e' profondamente diversa nei due casi?
Perche' non puoi spingere l'analogia oltre i suoi limiti...
>
> E non mi convince, proprio per la geometria. Una serpentina e un tubo
> solenoidale, di uguale lunghezza complessiva e sezione, con fluido
> alla stessa velocita', hanno la stessa Ec. Come mai, quando il fluido
> si chiama "elettroni", L e' profondamente diversa nei due casi?
Incidentalmente anch'io sono del parere che queste analogie,
pur interessanti da un punto di vista teorico, lasciano il tempo
che trovano per quanto riguarda lo studio dei circuiti: tanto
vale studiare direttamente le leggi dei circuiti elettrici, la fatica
e' la stessa e si evitano possibili confusioni che potrebbero
insorgere come nel caso sopra.
> Insomma, mentre il tubo con diaframma e' il modello di un capacitore,
> non ho ancora capito quale sarebbe secondo te e Franco il modello di
> un induttore. Ciao
Io mi sono limitato a inventare, in base al suo suggerimento,
un'ipotesi che produce, mi sembra, una passabile analogia
tra circuiti elettrici e idraulici: aggiungere un "induttore" al
circuito idraulico equivarrebbe ad allungarlo di un tratto
con un tubo privo di attriti (resistenza nulla per un induttore
ideale), cosi' si aumenterebbe l'"inerzia" (fattore L nella
formula di Ec) di cui in precedenza.
Ciao
--
Giorgio Bibbiani
El Filibustero
Aug 26, 2016, 11:10:27 AM8/26/16
to
confronto tra serpentina e solenoide: non e' che necessariamente il
circuito idraulico deve replicare la geometria del circuito elettrico.
Nel caso della serpentina elettrica, semplicemente non si metterebbe
niente di particolare nel circuito idraulico, mentre un solenoide
avrebbe la controparte di un lungo tratto di tubo senza attrito.
Ora sarebbe interessante vedere se le equazioni differenziali
dell'analogia sono le stesse, sia per R, sia per L, sia per C. Ciao
Giorgio Bibbiani
Aug 26, 2016, 11:52:17 AM8/26/16
to
El Filibustero ha scritto:
La tensione V ai capi dell'induttore e' analoga alla
pressione p esercitata dalla pompa, la corrente I
e' analoga alla portata P, l'energia immagazzinata
nel campo magnetico Em = 1/2 L I^2 e' analoga
all'energia cinetica del fluido
Trascurando le perdite, se la pompa esegue nella
durata di tempo dt un lavoro p P dt, questo per il
teorema dell'energia cinetica deve essere uguale
alla variazione di energia cinetica del fluido:
p P dt = dEc = (Sum_i rho l_i /A_i) P dP =
(Sum_i rho l_i /A_i) P dP/dt dt =>
p = (Sum_i rho l_i /A_i) dP/dt,
ma sostituendo gli analoghi elettrici troviamo:
V = L dI/dt
che e' la relazione costitutiva dell'induttore.
Ciao
--
Giorgio Bibbiani
> Ora sarebbe interessante vedere se le equazioni differenziali
> dell'analogia sono le stesse, sia per R, sia per L, sia per C. Ciao
Per R e C ti ci lascio pensare ;-), proviamo per L...
> dell'analogia sono le stesse, sia per R, sia per L, sia per C. Ciao
La tensione V ai capi dell'induttore e' analoga alla
pressione p esercitata dalla pompa, la corrente I
e' analoga alla portata P, l'energia immagazzinata
nel campo magnetico Em = 1/2 L I^2 e' analoga
all'energia cinetica del fluido
Ec = 1/2 (Sum_i rho l_i /A_i) P^2
e L e' analoga a Sum_i rho l_i /A_i.
Trascurando le perdite, se la pompa esegue nella
durata di tempo dt un lavoro p P dt, questo per il
teorema dell'energia cinetica deve essere uguale
alla variazione di energia cinetica del fluido:
p P dt = dEc = (Sum_i rho l_i /A_i) P dP =
(Sum_i rho l_i /A_i) P dP/dt dt =>
p = (Sum_i rho l_i /A_i) dP/dt,
ma sostituendo gli analoghi elettrici troviamo:
V = L dI/dt
che e' la relazione costitutiva dell'induttore.
Ciao
--
Giorgio Bibbiani
Giorgio Bibbiani
Aug 26, 2016, 12:06:17 PM8/26/16
to
Ho scritto:
possano essere tratti di tubo con sezioni diverse A_i sia
una fastidiosa e inutile complicazione per modellizzare
l'analogo dell'induttore, infatti in tratti aventi sezioni diverse
la pressione (analoga del potenziale elettrico locale)
deve essere diversa per il teorema di Bernoulli, e non
se ne capirebbe il motivo, quindi e' meglio modellizzare
un induttore come un singolo tratto di tubo avente
sezione costante.
Ciao
--
Giorgio Bibbiani
> La tensione V ai capi dell'induttore e' analoga alla
> pressione p esercitata dalla pompa, la corrente I
> e' analoga alla portata P, l'energia immagazzinata
> nel campo magnetico Em = 1/2 L I^2 e' analoga
> all'energia cinetica del fluido
> Ec = 1/2 (Sum_i rho l_i /A_i) P^2
> e L e' analoga a Sum_i rho l_i /A_i.
Ripensandoci pero' mi sembra che concedere che ci
> pressione p esercitata dalla pompa, la corrente I
> e' analoga alla portata P, l'energia immagazzinata
> nel campo magnetico Em = 1/2 L I^2 e' analoga
> all'energia cinetica del fluido
> Ec = 1/2 (Sum_i rho l_i /A_i) P^2
> e L e' analoga a Sum_i rho l_i /A_i.
possano essere tratti di tubo con sezioni diverse A_i sia
una fastidiosa e inutile complicazione per modellizzare
l'analogo dell'induttore, infatti in tratti aventi sezioni diverse
la pressione (analoga del potenziale elettrico locale)
deve essere diversa per il teorema di Bernoulli, e non
se ne capirebbe il motivo, quindi e' meglio modellizzare
un induttore come un singolo tratto di tubo avente
sezione costante.
Ciao
--
Giorgio Bibbiani
BlueRay
Aug 26, 2016, 12:15:34 PM8/26/16
to
Pero' se si utilizza il teorema di Bernoulli senza invocare la legge di Poseuille per ogni tratto di tubo, in regime laminare una differenza di pressione, ad h uniforme, determina una variazione di energia cinetica del fluido, ovvero DeltaP va come la velocita' al quadrato e non come la velocita', che, fissata la sezione, e' la grandezza proporzionale alla portata; dunque non si capisce come la differenza di potenziale, rappresentata dalla diff. di P nel fluido, possa essere proporzionale alla corrente elettrica, rappresentata dalla portata.
Mi sembra che ancora manchi di specificare diverse ipotesi.
--
BlueRay
Mi sembra che ancora manchi di specificare diverse ipotesi.
--
BlueRay
Franco
Aug 26, 2016, 3:14:38 PM8/26/16
to
On 8/26/2016 09:06, Giorgio Bibbiani wrote:
> Ripensandoci pero' mi sembra che concedere che ci
> possano essere tratti di tubo con sezioni diverse A_i sia
> una fastidiosa e inutile complicazione per modellizzare
> l'analogo dell'induttore, infatti in tratti aventi sezioni diverse
> la pressione (analoga del potenziale elettrico locale)
> deve essere diversa per il teorema di Bernoulli, e non
> se ne capirebbe il motivo, quindi e' meglio modellizzare
> un induttore come un singolo tratto di tubo avente
> sezione costante.
Oppure meglio ancora lasciare perdere questi modelli che generano solo
> Ripensandoci pero' mi sembra che concedere che ci
> possano essere tratti di tubo con sezioni diverse A_i sia
> una fastidiosa e inutile complicazione per modellizzare
> l'analogo dell'induttore, infatti in tratti aventi sezioni diverse
> la pressione (analoga del potenziale elettrico locale)
> deve essere diversa per il teorema di Bernoulli, e non
> se ne capirebbe il motivo, quindi e' meglio modellizzare
> un induttore come un singolo tratto di tubo avente
> sezione costante.
pasticci.
Un modello dell'induttore, ancora piu` complicato, e` quello che fa uso
di una turbina reversibile con un volano attaccato... L'unico commento
possibile e` "ma per favore!"
Variare la sezione del tubo potrebbe essere usato come esempio di
conduttori a resistenza piu` alta o piu` bassa, ma non c'e` verso di far
entrare un piolo quadro in un buco tondo (o qualcosa del genere). Come
hai detto prima, meglio studiare subito le cose giuste.
ADPUF
Aug 26, 2016, 6:30:26 PM8/26/16
to
Franco 21:14, venerdì 26 agosto 2016:
esce dalla pura idraulica.
Il mio prof di elettrotecnica aveva scritto un testo scolastico
dove utilizzava una analogia meccanica, con molle e volani per
C e L.
> Variare la sezione del tubo potrebbe essere usato come
> esempio di conduttori a resistenza piu` alta o piu` bassa, ma
> non c'e` verso di far entrare un piolo quadro in un buco
> tondo (o qualcosa del genere). Come hai detto prima, meglio
> studiare subito le cose giuste.
Forse si dovrebbe pensare a situazioni più ideali tipo fluido
non viscoso.
Comunque l'analogia dovrebbe funzionare per la corrente
continua, no?
--
AIOE ³¿³
> On 8/26/2016 09:06, Giorgio Bibbiani wrote:
>
>> Ripensandoci pero' mi sembra che concedere che ci
>> possano essere tratti di tubo con sezioni diverse A_i sia
>> una fastidiosa e inutile complicazione per modellizzare
>> l'analogo dell'induttore, infatti in tratti aventi sezioni
>> diverse la pressione (analoga del potenziale elettrico
>> locale) deve essere diversa per il teorema di Bernoulli, e
>> non se ne capirebbe il motivo, quindi e' meglio modellizzare
>> un induttore come un singolo tratto di tubo avente
>> sezione costante.
>
> Oppure meglio ancora lasciare perdere questi modelli che
> generano solo pasticci.
>
> Un modello dell'induttore, ancora piu` complicato, e` quello
> che fa uso di una turbina reversibile con un volano
> attaccato... L'unico commento possibile e` "ma per favore!"
Questa soluzione era venuta in mente anche a me ma ovviamente
>
>> Ripensandoci pero' mi sembra che concedere che ci
>> possano essere tratti di tubo con sezioni diverse A_i sia
>> una fastidiosa e inutile complicazione per modellizzare
>> l'analogo dell'induttore, infatti in tratti aventi sezioni
>> diverse la pressione (analoga del potenziale elettrico
>> locale) deve essere diversa per il teorema di Bernoulli, e
>> non se ne capirebbe il motivo, quindi e' meglio modellizzare
>> un induttore come un singolo tratto di tubo avente
>> sezione costante.
>
> Oppure meglio ancora lasciare perdere questi modelli che
> generano solo pasticci.
>
> Un modello dell'induttore, ancora piu` complicato, e` quello
> che fa uso di una turbina reversibile con un volano
> attaccato... L'unico commento possibile e` "ma per favore!"
esce dalla pura idraulica.
Il mio prof di elettrotecnica aveva scritto un testo scolastico
dove utilizzava una analogia meccanica, con molle e volani per
C e L.
> Variare la sezione del tubo potrebbe essere usato come
> esempio di conduttori a resistenza piu` alta o piu` bassa, ma
> non c'e` verso di far entrare un piolo quadro in un buco
> tondo (o qualcosa del genere). Come hai detto prima, meglio
> studiare subito le cose giuste.
non viscoso.
Comunque l'analogia dovrebbe funzionare per la corrente
continua, no?
--
AIOE ³¿³
Franco
Aug 27, 2016, 1:58:03 AM8/27/16
to
On 8/26/2016 15:30, ADPUF wrote:
> Il mio prof di elettrotecnica aveva scritto un testo scolastico
> dove utilizzava una analogia meccanica, con molle e volani per
> C e L.
Questi modelli erano importanti quando si usavano i calcolatori
> Il mio prof di elettrotecnica aveva scritto un testo scolastico
> dove utilizzava una analogia meccanica, con molle e volani per
> C e L.
analogici, i differential analyzersm prima meccanici e poi elettronici.
Adesso sono poco piu` che curiosita`. Nel libro di Olson Dynamical
Analogies ci sono spiegate per bene.
> Forse si dovrebbe pensare a situazioni più ideali tipo fluido
> non viscoso.
>
> Comunque l'analogia dovrebbe funzionare per la corrente
> continua, no?
del fluido intorno oscilla, come un LC, con oscillazioni smorzate.
Franco
Aug 27, 2016, 2:05:42 AM8/27/16
to
On 8/26/2016 22:58, Franco wrote:
> On 8/26/2016 15:30, ADPUF wrote:
Dimenticavo: c'e` sempre il MONIAC (
> On 8/26/2016 15:30, ADPUF wrote:
https://en.wikipedia.org/wiki/MONIAC ), pero` era per applicazioni
particolari in cui la forza di gravita` non era un disturbo, ma era
usata in modo utile.
ADPUF
Aug 27, 2016, 4:05:44 PM8/27/16
to
Franco 07:58, sabato 27 agosto 2016:
Bisogna far entrare certi concetti in certe crape poco
permeabili...
:-)
>> Forse si dovrebbe pensare a situazioni più ideali tipo
>> fluido non viscoso.
>
> Con il fluido non viscoso non riesci a fare le resistenze,
> almeno mi pare.
In effetti... anche una strozzatura non avrebbe perdite di
carico... boh.
>> Comunque l'analogia dovrebbe funzionare per la corrente
>> continua, no?
>
> Anche per l'alternata. Un setto elastico (=condensatore) con
> l'inerzia del fluido intorno oscilla, come un LC, con
> oscillazioni smorzate.
Eh ma il problema è l'induttanza... a che parametro l'associ?
--
AIOE ³¿³
> On 8/26/2016 15:30, ADPUF wrote:
>
>> Il mio prof di elettrotecnica aveva scritto un testo
>> scolastico dove utilizzava una analogia meccanica, con molle
>> e volani per C e L.
>
> Questi modelli erano importanti quando si usavano i
> calcolatori analogici, i differential analyzersm prima
> meccanici e poi elettronici. Adesso sono poco piu` che
> curiosita`. Nel libro di Olson Dynamical Analogies ci sono
> spiegate per bene.
Stiamo parlando di un testo per ITI, non di università.
>
>> Il mio prof di elettrotecnica aveva scritto un testo
>> scolastico dove utilizzava una analogia meccanica, con molle
>> e volani per C e L.
>
> Questi modelli erano importanti quando si usavano i
> calcolatori analogici, i differential analyzersm prima
> meccanici e poi elettronici. Adesso sono poco piu` che
> curiosita`. Nel libro di Olson Dynamical Analogies ci sono
> spiegate per bene.
Bisogna far entrare certi concetti in certe crape poco
permeabili...
:-)
>> Forse si dovrebbe pensare a situazioni più ideali tipo
>> fluido non viscoso.
>
> Con il fluido non viscoso non riesci a fare le resistenze,
> almeno mi pare.
carico... boh.
>> Comunque l'analogia dovrebbe funzionare per la corrente
>> continua, no?
>
> Anche per l'alternata. Un setto elastico (=condensatore) con
> l'inerzia del fluido intorno oscilla, come un LC, con
> oscillazioni smorzate.
--
AIOE ³¿³
ADPUF
Aug 27, 2016, 4:10:27 PM8/27/16
to
Franco 08:05, sabato 27 agosto 2016:
> On 8/26/2016 22:58, Franco wrote:
>> On 8/26/2016 15:30, ADPUF wrote:
>
> Dimenticavo: c'e` sempre il MONIAC (
> https://en.wikipedia.org/wiki/MONIAC ), pero` era per
> applicazioni particolari in cui la forza di gravita` non era
> un disturbo, ma era usata in modo utile.
Bello!
Ricordo un calcolatore analogico fai-da-te descritto su un
vecchissimo Scienze, rotelle chighie ecc.. c'era anche
l'integratore, non ricordo come era fatto, mi pare una ruota
spostabile a contatto con un disco, con assi ortogonali...
--
AIOE ³¿³
> On 8/26/2016 22:58, Franco wrote:
>> On 8/26/2016 15:30, ADPUF wrote:
>
> Dimenticavo: c'e` sempre il MONIAC (
> https://en.wikipedia.org/wiki/MONIAC ), pero` era per
> applicazioni particolari in cui la forza di gravita` non era
> un disturbo, ma era usata in modo utile.
Ricordo un calcolatore analogico fai-da-te descritto su un
vecchissimo Scienze, rotelle chighie ecc.. c'era anche
l'integratore, non ricordo come era fatto, mi pare una ruota
spostabile a contatto con un disco, con assi ortogonali...
--
AIOE ³¿³
Franco
Aug 27, 2016, 6:32:30 PM8/27/16
to
On 8/27/2016 13:10, ADPUF wrote:
> Ricordo un calcolatore analogico fai-da-te descritto su un
> vecchissimo Scienze, rotelle chighie ecc.. c'era anche
> l'integratore, non ricordo come era fatto, mi pare una ruota
> spostabile a contatto con un disco, con assi ortogonali...
Si`, quello era l'integratore e la cosa che mi lascia sempre ammirato in
> Ricordo un calcolatore analogico fai-da-te descritto su un
> vecchissimo Scienze, rotelle chighie ecc.. c'era anche
> l'integratore, non ricordo come era fatto, mi pare una ruota
> spostabile a contatto con un disco, con assi ortogonali...
quei meccanismi e` l'amplificatore di coppia!
Nel sito di Tim Robinson
http://www.meccano.us/differential_analyzers/robinson_da/index.html
c'e` la sua versione dell'analizzatore differenziale fatto con il
meccano. L'ho visto funzionare dal vero e ho avuto una lunga
chiacchierata con Tim. Nel suo sito ci sono anche altre realizzazioni e
documentazione varia, vale la pena farci un giro.
Franco
Aug 27, 2016, 6:37:06 PM8/27/16
to
On 8/27/2016 13:06, ADPUF wrote:
> Stiamo parlando di un testo per ITI, non di università.
>
> Bisogna far entrare certi concetti in certe crape poco
> permeabili...
> :-)
Ho fatto a lungo i corsi per aspiranti radioamatori, ne so qualcosa :-)
> Stiamo parlando di un testo per ITI, non di università.
>
> Bisogna far entrare certi concetti in certe crape poco
> permeabili...
> :-)
> Eh ma il problema è l'induttanza... a che parametro l'associ?
mv^2, la velocita` e` proporzionale alla portata e quindi alla corrente.
La derivazione delle equazioni e` stata fatta da Giorgi Bibbiani qualche
post fa.
Non ricordo se l'ho gia` detto: sono tutti modelli che e` meglio
evitare, danno origine a fraintendimenti e incompresioni molto piu`
spesso di quanto riescano a far passare un messaggio utile. Nota ad
esempio che moltissimi che propongono il modello idraulico associano
l'altezza (piezometrica) alla tensione, cosa che non e` vera.
BlueRay
Aug 28, 2016, 12:26:57 PM8/28/16
to
Il giorno domenica 28 agosto 2016 00:37:06 UTC+2, Franco ha scritto:
> Non ricordo se l'ho gia` detto: sono tutti modelli che e` meglio
> evitare, danno origine a fraintendimenti e incompresioni molto piu`
> spesso di quanto riescano a far passare un messaggio utile. Nota ad
> esempio che moltissimi che propongono il modello idraulico associano
> l'altezza (piezometrica) alla tensione, cosa che non e` vera.
I modelli di questo tipo confesso che non li ho mai usati, ma se uno usa l'eq. di Bernoulli che differenza c'e' a usare altezza o pressione come analogo della tensione (a parte il caso che dicevi del circuito aperto dove pero' non mi sembra che il problema sia tanto grave)?
> Non ricordo se l'ho gia` detto: sono tutti modelli che e` meglio
> evitare, danno origine a fraintendimenti e incompresioni molto piu`
> spesso di quanto riescano a far passare un messaggio utile. Nota ad
> esempio che moltissimi che propongono il modello idraulico associano
> l'altezza (piezometrica) alla tensione, cosa che non e` vera.
--
BlueRay
Franco
Aug 28, 2016, 9:50:12 PM8/28/16
to
On 8/28/2016 09:26, BlueRay wrote:
> I modelli di questo tipo confesso che non li ho mai usati,
> ma se uno usa l'eq. di Bernoulli che differenza c'e' a usare
> altezza o pressione come analogo della tensione (a parte il
> caso che dicevi del circuito aperto dove pero' non mi sembra
> che il problema sia tanto grave)?
Un tubo verticale in cui c'e` una differenza di pressione dovuta
> I modelli di questo tipo confesso che non li ho mai usati,
> ma se uno usa l'eq. di Bernoulli che differenza c'e' a usare
> altezza o pressione come analogo della tensione (a parte il
> caso che dicevi del circuito aperto dove pero' non mi sembra
> che il problema sia tanto grave)?
all'altezza piezometrica non corrisponde a nulla in un circuito. E non
mi pare ci sia un equivalente elettrico dell'equazione di Bernulli.
BlueRay
Aug 29, 2016, 12:02:24 AM8/29/16
to
Il giorno lunedì 29 agosto 2016 03:50:12 UTC+2, Franco ha scritto:
>
> Un tubo verticale in cui c'e' una differenza di pressione dovuta
> all'altezza piezometrica non corrisponde a nulla in un circuito
Non corrisponde ad un generatore di tensione continua in serie?
>
> Un tubo verticale in cui c'e' una differenza di pressione dovuta
> all'altezza piezometrica non corrisponde a nulla in un circuito
--
BlueRay
Michele Falzone
Aug 29, 2016, 12:30:16 AM8/29/16
to
Per avere l'equivalente di un circuito elettrico, devi avere una pompa "generatore" e delle di perdite di carico dovute alle tubature, gomiti e apparecchiature varie "resistenze in serie ed in parallelo", sempre che si operi in regime laminare.
MF
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