Понимание электричества с гидравликой
Хотите лучше понять входы и выходы электричества »// en.wikipedia.org/wiki/Darcy%E2%80%93Weisbach_equation"> где можно увидеть, как« электрическое »сопротивление (перетаскивание) работает на поток жидкости.
Основные компоненты - Провода, резисторы, конденсаторы, индукторы
Примечание: Присутствие гидравлического насоса предполагается с каждым из следующих описаний (оно соответствует идеальному напряжению или источнику тока в цепи постоянного тока).
Провода и их отношения к насосам довольно просты, так как (живая) медная проволока или кабель непосредственно аналогичны водонаполненной трубе. Сопротивление самого провода аналогично сопротивлению воды, протекающей по трубе. В этом смысле узел (при анализе схемы с использованием закона Кирхоффа) будет Т-образным участком трубы.
Резисторы сравнимы с участком сети трубопроводов, где радиус трубы сжат, ограничивая скорость потока текучей среды в этой области, таким же образом, что резистор ограничивает ток. Резистор можно также сравнить с каким-либо фильтром, если он препятствует прохождению воды в трубе.
Конденсаторы подобны мембранам, блокирующим поток жидкости в секции трубы. Когда насос в системе начинает толкать воду, мембрана будет растягиваться в ответ на давление воды. Значение растяжения сопоставимо с количеством заряженного осажденного на конденсаторе. Из этого описания следует довольно легко понять, что растяжение этой мембраны представляет собой падение напряжения в электрической цепи, а разряд конденсатора аналогичен тому, как мембрана возвращается в первоначальную степень.
Индуктор также очень легко сравнивать, и если вы когда-либо видели работу водяной мельницы, это будет еще проще. Индуктор подобен колесу, движущемуся движущейся водой; он будет противостоять начальному потоку или любому изменению потока, если он уже поворачивается с постоянной скоростью.
Диоды, транзисторы и другие биты
Диод в гидравлической аналогии довольно хорошо сравнивается с шаровым обратным клапаном; если вы выполните быстрый поиск изображений Google, вы увидите все виды диаграмм и изображений продуктов, но ниже приведен один такой пример:
Шаровой обратный клапан работает, устанавливая шарик на пружинной системе, которая сжимается путем наращивания давления на впускном отверстии. Это сжимает пружину, обеспечивая поток воды вперед, однако, если вода будет течь в другом направлении, зазор снова закроется. Это очень хорошо сравнивается с идеей о том, что для работы диода необходим определенный потенциал вперед.
Транзистор, на мой взгляд, является самой крутой частью всей аналогии, потому что сначала подумал, что вы могли бы предположить, что это будет гораздо более сложный компонент или секция потока. Это совсем не так! Он может быть эффективно представлен клапаном, который перемещается перпендикулярно к пути потока и из него, увеличивая или уменьшая количество воды, которое может быть передано (хотя это, вероятно, необходимо будет контролировать с помощью собственной насосной системы или вручную, чтобы полностью понять, как транзистор BJT или FET обрабатывает вход и выход).
В качестве окончательного примера мы рассмотрим op-amp. Я признаю, хотя я был знаком с основами этой статьи, я раньше не изучал какие-либо продвинутые компоненты. Хотя есть по крайней мере несколько таких плавающих вокруг (вы можете найти рисунок гидравлического эквивалента для предполагаемой конкретной схемы интегратора ОУ-ампера здесь), это показалось примерами таких вещей, как op-amp (который вы, вероятно, увиденное совсем немного в вашем собственном опыте) трудно найти и плохо объяснить, когда вы можете. Лучший, который я нашел, находится на веб-сайте Bryn Mawr College в разделе учебника, но поскольку он расплывчатый и многословный, я попытаюсь объяснить его здесь, предоставив быстрый эскиз.
ОУ можно представить с помощью гидравлики в качестве вращающегося клапана, прикрепленного к рычагу, который с обеих сторон в обе стороны боков на два резиновых шара (они представляют собой неинвертирующие и инвертирующие входные клеммы). С одной стороны - вакуумная трубка, а с другой - компрессорная трубка, которая представляет собой отрицательную и положительную клеммы питания соответственно. Два «входных» воздушных шара обеспечивают баланс давления, который диктует, сдвинут ли рычаг вверх или вниз, и поэтому подача подается на выходную трубку системы. И так же, как в (идеальном) операционном усилителе, у вас есть бесконечный входной импеданс и нулевой выходной импеданс. Из этого следует довольно легко понять, как такая система относится к операционному усилителю и как он реагирует на один входной терминал более положительным (или отрицательным), чем другой.
Заключительные слова
Так что это было немного о том, как вы можете понять работу электрических и электронных компонентов по аналогии с потоком воды в трубопроводных системах. В то время как я полностью рекомендую понять это, если у вас возникли проблемы с пониманием того, как схемы работают в основном, обязательно не полагайтесь на него исключительно - как и все, практика - это ключ к овладению предметом. Со временем и терпением вы будете делать правильные оценки того, как работают подразделы, как вы их рисуете или объединяете.