Analogía hidráulica

La analogía eléctrico hidráulica (conocida despectivamente como la teoría de los desagües por el físico británico Oliver Joseph Lodge (1851-1940))[1]​ es un procedimiento utilizado para simular mediante dispositivos hidráulicos el comportamiento de la corriente en un circuito eléctrico.

Como la corriente eléctrica no es visible y los procesos en juego en la electrónica a menudo son difíciles de demostrar, los distintos componentes electrónicos se pueden simular mediante dispositivos hidráulicos equivalentes.

Se pueden usar dos paradigmas para presentar el concepto a los estudiantes, utilizando la presión producida por la gravedad o por bombas.

Un segundo paradigma es una versión completamente cerrada, con bombas que solo proporcionan presión pero no potencial gravitatorio.

Un orificio (o tubo largo) es análogo a un inductor que almacena la energía cinética asociada con el flujo de aire.

[7]​ Un tubo relativamente ancho completamente lleno de agua es equivalente a un alambre conductor.

Cuando se compara con un trozo de cable, debe pensarse como si la tubería tuviera unas tapas semipermanentes en los extremos.

Con pocas excepciones (como una fuente de alimentación de alto voltaje), un cable con solo un extremo conectado a un circuito no hará nada; el tubo permanece tapado en el extremo libre, y por lo tanto no agrega nada al circuito.

Cuando el paso del agua es forzado en una tubería, sale de ella al mismo tiempo, pero no puede atravesar el diafragma de goma, y se almacena energía gracias al estiramiento del caucho.

[9]​ Un modelo de inducción alternativo es simplemente un tubo largo, que puede enrollarse en espiral para manejarse mejor.

[7]​ Un diodo es equivalente a una válvula antirretorno unidireccional con fugas de asiento muy reducidas.

Y como un diodo, una tensión contraria demasiado alta puede dañar o destruir el conjunto de la válvula.

A medida que el agua fluye hacia adelante, la válvula de aguja restringe más el flujo; a medida que el agua fluye en la otra dirección, la válvula de aguja se abre aún más, proporcionando menos resistencia.

Si se lleva demasiado lejos, la analogía del agua puede inducir conceptos erróneos.

Los portadores móviles en las corrientes eléctricas suelen ser electrones, pero a veces se cargan positivamente, como los iones positivos en un electrolito, el ion H+ en conductores de protones o los huecos en los semiconductores del tipo P y en algunos (muy raros) conductores.

La resistencia a los líquidos en las tuberías no es lineal con el volumen, variando según el cuadrado del caudal (véase la ecuación de Darcy-Weisbach).

También requiere que los principios se puedan transferir al sistema objetivo (el eléctrico).

También se deben considerar las dificultades para tratar de hacer que una analogía coincida con la realidad por completo.