用液压理解电力

想更好地了解电的来龙去脉吗?继续读下去!

一个总体概述

对于某人来说并不罕见（即使是那些具有积累的电力和磁力和物理和电气工程）的学位，以了解整个电路以及其各个组件功能的斗争，这并不少见。巩固理解的常用技术是学习电力的液压模糊，这可以比电力本身更容易可视化。首先，我们将介绍对真实系统的组件比较，然后有一点关于电力和水流动之间的一般类比，最后一个比喻分解的几个地方。在大多数情况下，只有类比适用于直流电路。

那么这个类比到底有多接近呢?好吧，如果说从表面上看这种比较没有什么缺陷，那就太天真了。例如，在液压系统中，电压类似于压力(电流类似于水流)，压力范围有一个下限，而水库(类似于接地)是要求为了避免在操作中创建气泡和空隙（空化）。以下是两者之间分解的其他一些示例：

• AC分解到这一类比的一部分。虽然在低频处，可以通过管道系统中的水反转方向充分表示，但不能实现与高频电信号的流量反转速率较高。
• 液压的流速将比在电气系统中快得多。虽然这可能似乎是逆行的，但请记住，电压载体一般移动在金属导体中相当慢慢地移动，其特征在于各处（水管通过其内壁拖动），并且所得到的电荷载流子在速率水中移动的电流在常见的液压系统中是如此巨大的。您可以使用欧姆法律在导体中获得当前流量的想法，但与方程相比在这里了解“电”阻力(阻力)对流体流动的作用。
• 关于组件本身的一些约定将会倒退。一个例子是阀门的开启或关闭，并指示流体是否可以在该段中流动。在液压系统中，“开启”阀门允许流体流动，而在电路中，“开启”则意味着连续中断。

基本组件 - 电线，电阻器，电容器，电感器

注意：使用以下描述中的每一个（它对应于DC电路中的理想电压或电流源）的液压泵的存在。

电线它们与泵的关系非常简单，因为（Live）铜线或电缆直接类似于水填充管道。电线本身的电阻类似于流过管道的水的拖动。从这个意义上讲，节点（当使用Kirchoff的定律分析电路时）将是管道的T形部分。

这电阻类似于管网的一个部分，在那里管道的半径被收缩，限制流体在该区域的流动速率，与电阻限制电流的方式相同。电阻也可以比作某种过滤器，只要它抑制了管道中的水的通过。

电容器就像在管道中阻挡流体流动的薄膜。当系统中的泵开始推水时，膜就会随着水的压力而拉伸。拉伸的意义可与沉积在电容器上的电荷量相媲美。从这个描述中可以很容易地看出，薄膜的拉伸代表了电路中的电压降，而电容器的放电类似于薄膜恢复到原来的程度。

一个电感器也很容易比较，如果你曾经见过水磨操作它会更容易。感应器就像由流动的水推动的轮子;它将抵抗一个最初的流动或任何变化的流动，一旦它已经在一个稳定的速度转向。

二极管，晶体管和其他位元

一种二极管在液压模拟中，比较球止回阀;如果您进行快速Google Image搜索，您将看到各种图表和产品图像，但下面是一个这样的示例：

球止回阀通过将球安装在弹簧系统上，通过进样口的压力积聚压缩。这压缩弹簧，允许水流向前，但是如果水在另一个方向上流动，间隙再次靠近。这比较良好地比较了二极管需要一定的前向电位以便操作。

这晶体管在我看来，这是整个类比中最酷的部分，因为一开始你可能会认为它是一个更复杂的组件或流部分。根本不是这样的!它可以有效地代表一个阀门,以垂直方式的流路径,增加或减少的水量,可以通过(虽然这可能需要由自己的泵系统,控制或手动,完全捕捉方法是机器或场效应晶体管晶体管处理输入和输出)。

作为最后一个例子，我们将看看op-amp.。我会承认，虽然我熟悉本文的基础知识，我以前没有看过任何先进的组件。虽然这些浮动至少有一些浮动（您可以找到允许特定的OP-AMP Integrator电路的液压等效物的图纸在这里），它似乎是Op-AMP等事情的例子（你可能看过你所看到的一点，你自己的经历）很难找到并且在你可以的时候解释得不好。我发现的最好的一个是Bryn Mawr College网站但由于它模糊而冗长，我将在这里试图解释它并提供一个快速的草图。

OP-AMP可以用液压系统表示，作为连接到杠杆臂的旋转阀，其在两个橡胶气球的任一侧上侧翼（这些代表非旋转和反相输入端子）。一侧是真空管，另一侧是压缩机，其分别表示负电源端子。两个“输入”气球提供压力平衡，该压力平衡指示杠杆是否被向上推或向下推动，因此将哪个电源供给到系统的输出管。就像在[理想] OP-AMP中一样，您有无限的输入阻抗和零输出阻抗。从这它应该是相当容易理解这样的系统如何与运算放大器有关以及它如何使其对一个输入端子的反应更积极（或负面）。

最后的话

因此，这有点了解如何通过对管道系统中的水流进行类比来了解电力和电子元件的运行。虽然我完全鼓励在这个问题上掌握了这一点，但是如果你有没有理解电路如何从根本上工作，请务必不仅仅是完全 - 就像任何东西一样，练习是掌握主题的关键。随着时间和耐心，您将在您绘制或将它们放在一起时，您将估计电路小节的工作原理。