Comment puis-je comparer et contraste le débit d'eau dans un tuyau et le flux d'électrons dans un fil?

November 21

Comment puis-je comparer et contraste le débit d'eau dans un tuyau et le flux d'électrons dans un fil?


Les circuits électriques peuvent certainement être difficiles à visualiser. Cependant, ils sont à peu près analogue à des circuits de tuyauterie, dont la plupart des gens trouvent plus facile à comprendre en raison des aspects cinétiques tangibles de l'eau et de la pression. Le flux d'électricité à travers un fil est donnée par V = I * R, où V est la tension, I est en cours, et R est la résistance. La quantité V, I et R correspondent à peu près à la pression de la conduite, le débit de la conduite, et la taille du tuyau.

Instructions

1 Comprendre la relation entre la pression de la conduite et du débit. La pression est la force motrice qui déplace l'eau des régions à haute pression pour les régions à faible pression. Il peut y avoir aucun écoulement d'eau sans pression. De même, il n'y a pas de courant électrique sans tension pour le conduire.

2 Comprendre la relation entre la taille du tuyau et du débit. Un tuyau de grand diamètre permet beaucoup plus d'eau à l'écoulement d'un tuyau de petit diamètre. Un tuyau de petit diamètre est comme une grande résistance électrique. De la même manière que vous auriez besoin de fournir beaucoup d'aspiration pour déplacer une boisson avec une paille fine, un circuit électrique a besoin de beaucoup de tension pour déplacer un courant à travers une grande résistance.

3 Comprendre qu'il ya toujours trois variables interdépendantes. Le débit à travers un tuyau résulte toujours de la combinaison de pression dans la conduite et le diamètre du tuyau. Vous devez savoir au moins deux variables à résoudre pour le troisième. De même, vous devez savoir au moins deux des trois variables - courant, de tension et de résistance - à résoudre pour toutes les inconnues dans un circuit électrique.

4 Comprendre les limites de l'analogie. Les équations de flux de courant électrique et l'écoulement du fluide ne correspondent pas parfaitement. Considérant que , avec V = I R dans l' électricité, la pression varie avec le carré de la vitesse - et le débit ainsi - dans les fluides. Cependant, l'équation de Bernoulli nous dit que pour un fluide à une altitude constante, dP = 0,5 rho * (dv) ^ 2, où dP est le changement de pression, rho est la densité du fluide, et dv est le changement de vitesse. Il est bon de penser à un circuit électrique comme un circuit de fluide, mais il ne faut pas remplacer les équations fluides pour les équations électriques, ou vice versa.