Hydraulische Analogie
Die hydraulische Analogie oder die Analogie zwischen Strom und Flüssigkeit ist eine weit verbreitete Analogie zwischen Hydraulik und Elektrizität, die ein nützliches Hilfsmittel für den Unterricht und für diejenigen ist, die Schwierigkeiten haben zu verstehen, wie Stromkreise funktionieren. es kann auch auf Wärmeübertragungsprobleme angewendet werden.
Da elektrischer Strom unsichtbar ist und die Vorgänge in der Elektronik oft schwer zu veranschaulichen sind, werden die verschiedenen elektronischen Bauteile durch hydraulische Äquivalente dargestellt. Die Beziehung zwischen Spannung und Strom wird (bei ohmschen Geräten wie Widerständen) durch das Ohmsche Gesetz definiert. Das Ohmsche Gesetz ist analog zur Hagen-Poiseuille-Gleichung, da es sich bei beiden um lineare Modelle handelt, die Fluss und Potenzial in ihren jeweiligen Systemen in Beziehung setzen.
Ursprünglich wurde Elektrizität (wie auch Wärme) als eine Art Flüssigkeit verstanden, und die Namen bestimmter elektrischer Größen (wie Strom) sind von hydraulischen Äquivalenten abgeleitet.
- Die Spannung ist wie der Druckunterschied, der das Wasser durch den Schlauch drückt. Sie wird in Volt (V) gemessen. Bei diesem Modell wird davon ausgegangen, dass das Wasser waagerecht fließt, so dass die Schwerkraft vernachlässigt werden kann.
- Die Strömung ist gleichbedeutend mit einem hydraulischen Volumenstrom, d. h. der volumetrischen Menge des fließenden Wassers über die Zeit. Wird normalerweise in Ampere gemessen. Je breiter das Rohr ist, desto mehr Wasser kann hindurchfließen. Sie wird in Ampere (I oder A) gemessen.
- Die elektrische Ladung entspricht einer Wassermenge.
- Widerstände sind z. B. Rohrdurchmesser oder Hindernisse im Schlauch, die den Wasserfluss verlangsamen. Er wird in Ohm (Ω) gemessen. In der Hydraulik wird der Widerstand mit dem Druckverlustkoeffizienten in Verbindung gebracht.
- Batterien kann man sich wie Wasserpumpen vorstellen, die Wasser durch einen Schlauch zirkulieren lassen, der in einem geschlossenen Kreislauf zurück zur Batterie führt. Die Pumpe entspricht der idealen Spannungs- oder Stromquelle in einem Gleichstromkreis. In jeder der folgenden Beschreibungen wird vom Vorhandensein einer Hydraulikpumpe ausgegangen.
Siehe auch: Hydraulische Analogie
