Problema — corrente come flusso

Testo

Spiega in cinque righe l’analogia fra corrente elettrica in un filo e flusso d’acqua in un tubo. In quale punto del filo la corrente è più “alta” in un circuito in serie? Cosa rappresentano la tensione, la resistenza e la potenza nell’analogia idraulica?

Soluzione

L’analogia idraulica — la corrente elettrica $i$ è la quantità di carica che attraversa una sezione del filo nell’unità di tempo, esattamente come la portata d’acqua è il volume che attraversa una sezione del tubo al secondo: $i = \frac{\Delta q}{\Delta t} \quad \longleftrightarrow \quad Q = \frac{\Delta V_\text{acqua}}{\Delta t}$

Gli elettroni fanno da “acqua”, il filo da “tubo”. La pompa che spinge l’acqua corrisponde alla batteria.

Dove la corrente è più alta in serie? — In un circuito in serie la corrente è la stessa in ogni punto: non c’è alcun punto in cui sia più alta. È l’equivalente idraulico di un tubo unico senza diramazioni: la stessa acqua che entra da un capo esce dall’altro, la portata è identica in ogni sezione. La carica non si accumula né sparisce (conservazione della carica).

Corrispondenze:

• Tensione $\leftrightarrow$ differenza di pressione (o dislivello) fornita dalla pompa: è ciò che spinge il flusso.
• Resistenza $\leftrightarrow$ strozzatura del tubo (sezione stretta, tubo lungo o rugoso): ostacola il flusso a parità di spinta.
• Potenza $\leftrightarrow$ energia ceduta dal flusso nell’unità di tempo, ad esempio l’acqua che fa girare un mulino; nel filo $P = V\,i$ è l’energia dissipata o erogata al secondo.

$\ev{\text{in serie la corrente è uguale in ogni punto; }V\to\text{pressione},\ R\to\text{strozzatura},\ P\to\text{energia/tempo}}$

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Argomenti: Circuiti elettrici Concetti: Corrente elettrica