Laidai ir vamzdynai: analogijos ir skirtumai

Būdamas elektriku, žmogus dažnai susiduria su tuo, kad visiškai sveiki ir tiek fiziškai, tiek psichiškai išsivystę žmonės jaučia baimę dėl elektros energijos. Tuo pačiu metu, tarkime, vandens tiekimo ir nuotekų įrengimas jiems neatrodo labai sudėtingas.

Vis tiek: vanduo patenka į save per slėginius vamzdžius, o per didesnio skersmens vamzdžius jis nukreipiamas į kanalizaciją - viskas yra „lengviau nei garinta ropė“. Labai gaila žmonių, kurie nerimastingai žiūri į kibirkštį ir laukia elektrikastai būtų jį pakeitęs.

Ir kadangi daugeliui žmonių, bijančių elektros, vandens tiekimo sistema atrodo paprasčiau išdėstyta, tada pateiksime keletą fizinių analogijų tarp elektros srovės ir vandens srauto.

Kokia kryptimi teka vanduo? - Iš taško, kuriame yra didesnis slėgis, - į tašką, kuriame yra mažiau. Tarp taškų, kurių slėgis vamzdžio sienelėje yra toks pat, nebus vandens srauto. Bet galų gale elgiasi ir elektros srovė: ji atsiranda tarp laidininko taškų, kuriuose yra skirtingos elektrinio potencialo vertės. Analogija paprasta: vamzdis yra panašus į laidininką, vandens srautas yra panašus į elektros srovę, o slėgis vamzdyne yra panašus į elektros potencialą.

Remdamiesi šiomis analogijomis, galime pasiimti savotišką kai kurių buitinių elektros prietaisų ir reiškinių „alter ego“. Šie „antrieji“ bus susiję su vandentiekiu ir tekančiu vandeniu.

Paimkite, pavyzdžiui, elektrinį jungiklį. Ką jis veikia? - Prijungia ir atjungia du laidus, iš kurių vienas yra „fazė“, ir per jį teka srovė, o antrasis laidas eina į apkrovą. Nuliniai laidai nėra jungiami prie jungiklio.

Dujotiekio vožtuvų elektrinių jungiklių analogai bus šalto ir karšto vandens vožtuvai prie įėjimo į butą. Šie vožtuvai arba vožtuvai, kaip taisyklė, yra vienoje iš būsenų: „išjungti“ arba „įjungti“, jie neturi savo pasipriešinimo, o jų paskirtis yra tiekti vandenį vartotojui. Bet kuris jungiklis taip pat tiekia vartotojui (pavyzdžiui, lempai) elektros srovę. Analogija akivaizdi.

Norėdami rasti lizdo analogą, turite parodyti šiek tiek vaizduotės. Du laidai patenka į išleidimo angą, ir jie neturi kontakto vienas su kitu. Vis dėlto tai yra „fazė“ ir „nulis“, manau, kad nereikia kalbėti apie tiesioginio ryšio pasekmes. Jei vartotojas neįjungtas, lizde nėra srovės. Kai vartotojas yra įjungtas, srovę lemia jo pasipriešinimas.

Kokia yra vandens tiekimo „fazė“? Tai, žinoma, yra plonas povandeninis vamzdis, veikiantis slėgį. Darbinis „nulis“ yra kanalizacijos vamzdis. Skirtumas nuo elektros instaliacija čia yra tai, kad vandeniui visa aplinka yra laidininkas, todėl „faziniam laidininkui“ visada reikia papildomų fiksavimo įtaisų (droselių). Vandentiekyje šie droseliai gali būti vadinami maišytuvais, o uždarius jie visiškai priima visą slėgį (skaitykite: įtampą), išvengdami nuotėkio.

Žinoma, jie nededa droselių į lizdą, bet kitaip jie yra labai panašūs į maišytuvą, įmontuotą virš kriauklės. Vartotojas gali būti, pavyzdžiui, skalbimo mašina, kurios įleidimo žarna sujungta su laikikliu, o kanalizacija nukreipta į kriauklę. Mes atidarome čiaupą iki galo - jo varža sumažėja beveik iki nulio, tačiau nėra trumpojo jungimo, nes yra mašinos atsparumas.

Beje, trumpas jungimas vandens tiekime - kas tai? Mes visiškai atidarome čiaupą virš kriauklės, išjungdami minėtą mašiną ir stebime. Vanduo aprimsta ir purslai, ir galbūt net kriauklė nesusiduria su įtekančiu upeliu. Bet vis dėlto tai nėra tokia įspūdinga kaip elektros trumpasis jungimas, pažodžiui sunaikinantis viską savo kelyje.Tai reiškia, kad vandens tiekimas yra atsparesnis jo trumpiesiems jungimams, ir jie yra jo darbo režimas. Todėl vandens tiekimo sistemoje nėra „apsaugos nuo viršsrovių“.

Be abejo, minėtos analogijos yra labai savavališkos ir ypač neatsižvelgia į elektromagnetinių laukų egzistavimą. Taip, ir lipti į elektroniką su „vandentiekio“ idėjomis apie elektros srovę neverta. Bet minimaliu namų ūkio lygiu palyginimas su vandens tiekimu gali būti populiarus ir naudingas.

Aleksandras Molokovas

Comments

[#1 knotik]

jis pats dažnai darydavo tokias analogijas savo galvoje)) įvairiais būdais vanduo ir elektros srovė yra panašūs, pagrindinis „panašumas“ yra ir nukreiptas dalelių srautas, vienu atveju tai yra elektronai laidininko kristalinėje gardelėje, kitu atveju - tai vandens molekulės vamzdyne .
Pagrindinis skirtumas, be abejo, yra SPEED, skirtingai nuo vandens, elektros srovės poveikis yra greitas! (praktiškai))
Pavyzdžiui, kondensatoriai gali būti vaizduojami kaip tuščias rezervuaras, pripildytas vandens iš šaltinio, palaipsniui, atsižvelgiant į įvado skersmenį (pasipriešinimas R), ir jis ištuštinamas per išleidimo angą greičiu, proporcingu jo skersmeniui))
Beveik kiekvienam elektros grandinės elementui galite sugalvoti panašių analogijų.
BET !!! Natūralu, kad vadovaujantis vien tik šiomis analogijomis, jūs neturėtumėte lipti į lizdą)))

[#2 anatolija]

Labai dažnai naudojuosi tokiomis analogijomis. Pavyzdžiui, studentams kartais sunku suprasti tokių puslaidininkinių įtaisų, kaip tranzistorių, veikimo principą. Tokio vandentiekio įrenginio kaip maišytuvo pavyzdyje viskas tilps į savo vietas, nes pagrindą labai paprasta įsivaizduoti kaip vožtuvą, kolektorius yra atsitiktinė skylė čiaupo viršuje, o spinduolis yra tarsi nutekėjimo anga. Jei atidarysite vožtuvą t.y. bazinę kištuką skylę viršuje - kolektorių - tada į kanalizacijos angą pateks didelis vandens srautas, t. tokiu atveju tranzistorius veikia aktyviu režimu.

[#3]

Sveiki! Aš baigiau universitetą. Jie gerai atsiliepia apie mūsų kolegiją, iš principo sako, kad moko gerai. Bet vis dėlto srovės fizika nėra aiški. Šis straipsnis, per drėgnas, nėra aiškus. Dabar žinau taisykles, įstatymus, įtampą, potencialų skirtumus, elektrą, elektronų judėjimą, taip pat yra žinomi Ohmo dėsniai grandinės daliai. Bet aš nesuprantu, kokie elektronai jie yra, kaip jie teka ir kodėl? Kodėl, jei fazė liečia fazę, srovė eina per jus? Jei neliečiate 0, teoriškai nėra grandinės? Ir jei taip, kodėl verta nulio? Mano miestas yra greičiausiai 1000 km nuo artimiausios elektrinės. Kodėl verta traukti du laidus, ar gali būti vienas, nes vienas yra mažiau nei du? Tai yra išlaidos. Tai būtų parašyta trumpai, be „čiaupų“, kad javai mano galvoje lentynose būtų supaprastinti.

[#4]

Azatas ką tau pasakyti. Be kranų turbūt daug kalbėjote kolegijoje, bet aš tiesiog bandžiau įeiti iš visiškai kitos krypties.

Bet aš galiu išspręsti jūsų vieną klausimą. Gal taps aiškiau.

Palieskite fazę - srovė praeina per jus per fazę - grindys - pastato konstrukcija - artimiausias įžeminimo įtaisas - nulio laidininko grandinė. Kadangi grandinė yra tokia sudėtinga, jutiklinė įtampa nebus 220 voltų, dalis įtampos bus ant grindų ir kiti dalykai Tarp kitko, yra ir mano straipsnis šia tema.

Tačiau maitinimo imtuvų pagal šią schemą negalima įjungti - jiems tikrai reikia aukštos kokybės maitinimo šaltinio, patikimo 220 voltų.

Štai kodėl jie nutempia nulinį laidą į butą - tam, kad būtų garantuojama, kad išleidimo angoje bus 220 voltų. Todėl reikalingi nuliniai laidai.

[#5]

AčiūČia yra dar vienas klausimas. Gal taip lėtai ir susitvarkyk su viskuo.

[#6 Dmitrijus]

Laba diena

Ir jei pažiūrėsite į šį pavyzdį: slėgis vamzdyje sumažėjo, todėl vandens slėgis tapo mažesnis, o vanduo iš čiaupo teka lėčiau. Jei mes perskaičiuosime į elektrinius dydžius, tada įtampa sumažėjo, o srovė taip pat sumažėjo.

Ar teisingai suprantu?

Ačiū iš anksto.

[#7 Autorius]

Apie tai ir kalba. Tik nereikia pamiršti, kad ši analogija turi tam tikras ribas. Bet pačiame elementariausiame lygmenyje tokia analogija padeda „suprasti elektrą“.

[#8 Jurijus]

„Toyota“ vandens ir elektros analizė
youtube.com/watch?v=KpcZcbfDK3A

[#9 andy]

Hidraulinė kondensatoriaus analogija yra vamzdelis, ant kurio nešiojamas kitas vamzdis, o tarp jų ištempiama guminė membrana, pavyzdžiui, um ... balionas. analogija beveik baigta:

1) kol membrana nėra ištempta (sąlygiškai išsikrovusi), gali tekėti vanduo, maksimali srovė

2) šiuo atveju pro membraną (dielektrinę) nepraeina jokia vandens molekulė (elektronas), tačiau vis tiek jaučiamas vandens judėjimas kitame vamzdžio gale (kartu perduodama kintama srovė).

3) traukiant membraną (įkraunama), srovė praktiškai sustoja, membranos (kondensatoriaus) įtampa yra didžiausia (cond. Palaiko nuolatinę srovę)

4) minkšta membrana - didelės talpos, sandari - maža talpa

5) membrana lūžta - dielektriko skilimas

į krūvą: rezistorius yra smėlio filtras, ritė yra sunkus ratas su ašmenimis, transformatorius (ir diodas), kaip jau minėta, vožtuvai ir kt.

Azatas, „nulis“ yra tikrai neprivalomas. tokia sistema vadinama grąžinimu vienviečiu laidu (vieno laido sistema su grąžinimu per žemę) ir buvo praktikuojama auštant elektrai. srovės srautui reikia tik potencialo skirtumo. tiesiog „nulis“ iš elektrinės yra daug geresnis (mažesnis pasipriešinimas) nei, tarkime, žemėje palaidotas kaušas, nepriklauso nuo dirvožemio savybių ir pan.