전기 – 자기

유압 유추

유압 유추 또는 전기 유체 유추는 유압과 전기 사이에 널리 사용되는 비유로, 회로의 작동 원리를 이해하는 데 어려움을 겪고 있는 사람들을 가르치고자 할 때 유용한 도구입니다. 열 전달 문제에도 적용할 수 있습니다.

전류는 눈에 보이지 않고 전자제품에서 작동하는 프로세스를 설명하기 어려운 경우가 많기 때문에 다양한 전자 부품을 유압식으로 표현합니다. 전압과 전류의 관계는 옴의 법칙에 의해 (저항기와 같은 옴 소자에서) 정의됩니다. 옴의 법칙은 하겐-포이즈유 방정식과 유사하며, 둘 다 각 시스템의 플럭스와 전위와 관련된 선형 모델이기 때문입니다.

전기(열과 마찬가지로)는 원래 유체의 일종으로 이해되었으며, 특정 전기량(예: 전류)의 이름은 수력학적 등가물에서 유래되었습니다.

• 전압은 호스를 통해 물을 밀어내는 압력 차이와 같습니다. 볼트(V) 단위로 측정됩니다. 이 모델은 중력을 무시할 수 있도록 물이 수평으로 흐르고 있다고 가정합니다.
• 전류는 수력학적 체적 유량, 즉 시간에 따라 흐르는 물의 부피에 해당하는 양입니다. 일반적으로 암페어 단위로 측정됩니다. 파이프가 넓을수록 더 많은 물이 흐르게 됩니다. 암페어(I 또는 A) 단위로 측정됩니다.
• 전하량은 물의 양과 같습니다.
• 저항은 물의 흐름을 느리게 하는 파이프 직경이나 호스의 장애물과 같은 것입니다. 옴(Ω) 단위로 측정됩니다. 유압에서 저항은 압력 손실 계수와 관련이 있습니다.

• 배터리는 호스를 통해 물을 순환시켜 폐쇄 루프를 통해 배터리로 되돌려 보내는 워터 펌프로 생각할 수 있습니다. 펌프는 DC 회로에서 이상적인 전압 또는 전류 소스에 해당합니다. 다음 각 설명에서는 유압 펌프가 있다고 가정합니다.
• 저항은 저항이 전류를 제한하는 것과 같은 방식으로 파이프의 반경이 좁아지는 파이프 네트워크의 한 부분에 비유할 수 있으며, 해당 영역의 유체 흐름 속도를 제한합니다.
• 구리선은 물이 채워진 파이프와 직접적으로 유사하기 때문에 전선과 펌프와의 관계는 매우 간단합니다. 와이어 자체의 저항은 파이프를 통해 흐르는 물의 항력과 유사합니다.
• 커패시터는 양쪽 끝에 하나의 연결부가 있는 탱크와 탱크를 세로로 두 개로 나누는 멤브레인(유압식 축전지)에 해당합니다. 시스템의 펌프가 물을 밀어내기 시작하면 멤브레인은 물의 압력에 반응하여 늘어납니다. 스트레칭의 중요성은 커패시터에 쌓인 전하의 양에 비유할 수 있습니다. 이 설명에서 멤브레인이 늘어나는 것은 전기 회로의 전압 강하를 나타내며, 커패시터의 방전 역시 멤브레인이 원래의 범위로 돌아가는 것과 비슷하다는 것을 쉽게 알 수 있을 것입니다.
• 인덕터는 유체 흐름에 놓인 무거운 패들 휠에 해당합니다. 바퀴의 질량과 날개의 크기로 인해 관성의 영향으로 바퀴를 통과하는 물의 유속(전류)이 빠르게 변하는 것은 제한되지만, 시간이 지나면 물의 흐름과 같은 속도로 회전하기 때문에 지속적으로 흐르는 물줄기는 바퀴를 거의 방해받지 않고 통과합니다.
• 유압식 다이오드는 방향 제어 밸브에 비유할 수 있습니다.
• 트랜지스터는 제어 밸브와 같습니다. 이를 사용하여 흐름을 제어(켜기/끄기)하거나 유량(전류)을 제어하는 데 사용할 수 있습니다.