Analogía Circuito DC - Agua

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En un circuito eléctrico de corriente continua (DC), el voltaje (V en voltios), es una expresión de la energía disponible por unidad de carga, que impulsa la corriente eléctrica (I en amperios) alrededor del circuito cerrado. Aumentando la resistencia (R en ohmios), disminuirá proporcionalmente, la corriente que puede ser impulsada por el voltaje a traves del circuito.

Cada cantidad y cada elemento operacional, en un circuito de DC (corriente continua) operado por una batería, tiene su análogo directo en el circuito del agua. La naturaleza de las analogías, le puede ayudar a desarrollar una comprensión de las cantidades de los circuitos eléctricos básicos. En el circuito del agua, la presión impulsa el agua alrededor del bucle cerrado de tuberias a fluir con un cierto caudal de agua. Si se aumenta la resistencia al flujo R, entonces el caudal de agua disminuye proporcionalmente. Puede hacer clic sobre cualquier componente o cualquier relación, para el detalle de la analogía con el circuito eléctrico de DC.

Ley de OhmLey de VoltajesLey de CorrientesRelaciones de Potencia
Relaciones Básicas Circuitos DC
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Analogía Voltaje-Presión

Una batería es análoga a una bomba en un circuito de agua. Una bomba, toma el agua a baja presión y realiza trabajo sobre ella, impulsándola a alta presión. Una batería toma las cargas a baja voltaje, realiza trabajo sobre ellas y las impulsa a alto voltaje.


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Analogía Corriente-Caudal

Caudal de volumen en litros/min, cm3/seg, m3/seg, etc. Flujo de corriente eléctrica en culombio/seg = amperios.

Un tubo grande ofrece muy poca resistencia al flujo del agua, según se mostró por la ley de Poiseuille.


Un cable ofrece muy poca resistencia al flujo de carga, según se mostró por la ley de Ohm.

Conectar una batería a un aparato a través de un cable es como usar un tubo grande para el flujo de agua. A lo largo del cable se produce muy poca caída de tensión debido a su pequeña resistencia. Usted puede operar la mayoría de los aparatos conectados al otro extremo de una extensión de cable, sin efectos notables en el rendimiento.

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Resistencia al Flujo

La resistencia al flujo representado por un estrechamiento apreciable en un tubo de agua, es análogo a la resistencia a la corriente eléctrica representada por un "resistor" eléctrico común.

El estrechamiento en el tubo tiene más resistencia que el resto del sistema de tuberías. Del mismo modo, un resistor en un circuito eléctrico en general, tendrá mucha más resistencia que el cableado del circuito. Si los elementos individuales del circuito solo son resistores, entonces todo la presión o tensión, caerá a través de estos elementos individuales. El hecho de que prácticamente toda la caída de tensión aparece a través de un resistor o un aparato eléctrico común, hace posible el funcionamiento de estos aparatos con una extensión de cable, o el funcionamiento de varios aparatos en paralelo en un circuito único en su hogar.

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Analogía Tierra-Depósito

La función de un cable de tierra en un circuito eléctrico es en muchas maneras, análogo al depósito añadido al circuito del agua. Una vez que el tubo está lleno con agua, la bomba puede recircular el agua sin uso adicional del depósito y si se quitara, no tendría efecto aparente sobre el flujo del agua en el circuito.

El depósito ofrece una referencia de presión, pero no es parte del circuito funcional. Del mismo modo, la batería puede hacer circular la corriente eléctrica sin el cable de tierra. El suelo proporciona un voltaje de referencia para el circuito, pero si se rompe, no habría ningún cambio evidente en el funcionamiento del circuito. El cable de tierra protege contra descargas eléctricas y en muchos casos, ofrece protección contra la interferencia eléctrica exterior.

Este punto de vista de una tierra no es adecuada para explicar la función de un aparato con cable de tierra, porque una conexión con la tierra solamente, no es suficiente para activar un interruptor de circuito en caso de un fallo eléctrica. Para ser eficaz en la prevención de los choques eléctricos, debe conectarse a tierra el cable neutro de la central de suministro eléctrico.

Sin embargo, la imagen de la tierra como un depósito de carga, es de gran ayuda en la comprensión de la energía del sistema de suministro eléctrico completo. En una planta de suministro de energía, las cargas eléctricas se pueden extraer de la tierra y en el proceso de generación, se realiza el trabajo para darles la energía. Esta energía se presenta, estableciéndole a las cargas su voltaje (1 voltio = 1 julio/culombio = energía/carga). Esta energía se transporta a través del pais a alto voltaje y luego se suministra a los usuarios a bajo voltaje, usando para ello transformadores de baja tensión. Entonces, ya se puede usar la energía y descargar las cargas hacia la tierra. Las cargas sobre las que se realiza el trabajo en las plantas de producción de la energía eléctrica, no tienen necesidad de ser transportadas a través del pais, y las cargas "gastadas", no necesitan ser devueltas a la planta de suministro, solo descargarlas en el "depósito".

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