Verkabelung und Rohrleitungen: Analogien und Unterschiede

Als Elektriker stößt man oft auf die Tatsache, dass Menschen, die vollkommen gesund sind und sich sowohl körperlich als auch geistig entwickeln, einen Zustand der Ehrfurcht vor Elektrizität erleben. Gleichzeitig erscheint ihnen beispielsweise die Installation von Wasserversorgung und Abwasser nicht sehr kompliziert.

Dennoch: Wasser fließt durch unter Druck stehende Rohre zu sich selbst und wird durch Rohre mit größerem Durchmesser in den Abwasserkanal geleitet - alles ist „einfacher als eine gedämpfte Rübe“. Es ist nur schade für Leute, die ängstlich auf eine funkelnde Steckdose schauen und warten Elektrikerdas hätte es ersetzt.

Und da für viele Menschen, die Angst vor Elektrizität haben, das Wasserversorgungssystem einfacher zu sein scheint, werden wir einige physikalische Analogien zwischen dem elektrischen Strom und dem Wasserfluss geben.

In welche Richtung fließt das Wasser? - Von einem Punkt mit mehr Druck - zu einem Punkt mit weniger. Zwischen Punkten mit dem gleichen Druck auf die Rohrwand fließt kein Wasser. Schließlich verhält sich aber auch der elektrische Strom: Er entsteht zwischen den Punkten des Leiters, die unterschiedliche Werte des elektrischen Potentials haben. Die Analogie ist einfach: Das Rohr ähnelt einem Leiter, der Wasserfluss ähnelt dem elektrischen Strom und der Druck in der Rohrleitung ähnelt dem elektrischen Potential.

Basierend auf diesen Analogien können wir das eigentümliche "Alter Ego" einiger elektrischer Haushaltsgeräte und -phänomene aufgreifen. Diese "zweiten Selbste" beziehen sich auf Wasserleitungen und fließendes Wasser.

Nehmen Sie zum Beispiel einen elektrischen Schalter. Was macht er? - Verbindet und trennt zwei Drähte, von denen einer eine „Phase“ ist und durch die Strom fließt, und der zweite Draht geht zur Last. Nullschalter sind nicht mit dem Schalter verbunden.

Analoge für elektrische Schalter zwischen Rohrleitungsventilen sind Ventile für kaltes und heißes Wasser am Eingang der Wohnung. Diese Ventile oder Ventile befinden sich in der Regel in einem der folgenden Zustände: „Aus“ oder „Ein“, sie haben keinen eigenen Widerstand und dienen dazu, den Verbraucher mit Wasser zu versorgen. Und jeder Schalter versorgt den Verbraucher (z. B. eine Lampe) genauso gut mit elektrischem Strom. Die Analogie ist offensichtlich.

Um ein Analogon für eine Steckdose zu finden, muss man ein wenig Fantasie zeigen. Zwei Drähte kommen in die Steckdose und haben keinen Kontakt miteinander. Trotzdem ist es eine "Phase" und eine "Null". Ich denke, es ist nicht nötig, über die Konsequenzen einer direkten Verbindung zu sprechen. Es liegt kein Strom in der Steckdose, wenn der Verbraucher nicht eingeschaltet ist. Und wenn der Verbraucher eingeschaltet wird, wird der Strom durch seinen Widerstand bestimmt.

Was ist die "Phase" für die Wasserversorgung? Dies ist natürlich ein dünnes U-Boot-Rohr unter Druck. Die funktionierende „Null“ ist das Abflussrohr. Unterschied zu elektrische Verkabelung Hier ist, dass für Wasser die gesamte Umgebung ein Leiter ist, so dass der "Phasenleiter" immer zusätzliche Verriegelungsvorrichtungen (Drosseln) benötigt. In Rohrleitungen können diese Drosseln als Wasserhähne bezeichnet werden. Wenn sie geschlossen sind, nehmen sie den gesamten Druck (sprich: Spannung) vollständig auf, um Undichtigkeiten zu vermeiden.

Natürlich stecken sie keine Drosseln in die Steckdose, aber ansonsten sind sie dem über dem Waschbecken installierten Wasserhahn sehr ähnlich. Ein Verbraucher kann beispielsweise eine Waschmaschine sein, deren Einlassschlauch mit dem Gander verbunden ist und deren Abfluss in die Spüle geleitet wird. Wir öffnen den Hahn vollständig - sein Widerstand fällt auf fast Null, aber es gibt keinen Kurzschluss, weil der Widerstand der Maschine vorhanden ist.

Übrigens ein Kurzschluss in der Wasserversorgung - was ist das? Wir öffnen den Wasserhahn über dem Waschbecken vollständig, schalten die oben genannte Maschine aus und beobachten. Das Wasser rumpelt und spritzt, und vielleicht kommt sogar die Spüle nicht mit dem ankommenden Strom zurecht. Trotzdem ist es nicht so beeindruckend wie ein elektrischer Kurzschluss, der buchstäblich alles auf seinem Weg wegfegt.Dies bedeutet, dass die Wasserversorgung widerstandsfähiger gegen Kurzschlüsse ist und sie die Betriebsart dafür sind. Daher ist das Wasserversorgungssystem nicht mit einem „Überstromschutz“ ausgestattet.

Natürlich sind die obigen Analogien sehr willkürlich und berücksichtigen insbesondere nicht die Existenz elektromagnetischer Felder. Ja, und es lohnt sich nicht, mit "Sanitär" -Ideen über elektrischen Strom in die Elektronik einzusteigen. Bei einem Mindesthaushaltsniveau kann ein Vergleich mit der Wasserversorgung jedoch beliebt und nützlich sein.

Alexander Molokov

Comments

[#1 knotik]

er selbst hat solche Analogien oft in seinem Kopf gemacht)) in vielerlei Hinsicht sind Wasser und elektrischer Strom ähnlich, die Haupt- "Ähnlichkeit" ist sowohl ein gerichteter Fluss von Teilchen, in einem Fall sind dies Elektronen im Kristallgitter eines Leiters, in einem anderen Fall sind sie Wassermoleküle in einer Rohrleitung .
Der Hauptunterschied ist natürlich die GESCHWINDIGKEIT, im Gegensatz zu Wasser ist die Geschwindigkeit der Wirkung des elektrischen Stroms augenblicklich! (praktisch))
Zum Beispiel können Kondensatoren als leerer Tank dargestellt werden, der in Abhängigkeit vom Durchmesser des Einlasses (Widerstand R) allmählich mit Wasser aus der Quelle gefüllt wird und mit einer Geschwindigkeit proportional zum Durchmesser durch den Auslass entleert wird.
Für fast jedes Element des Stromkreises können Sie ähnliche Analogien finden.
ABER !!! Natürlich sollten Sie, allein von diesen Analogien geleitet, nicht in den Auslass klettern)))

[#2 Anatolie]

Sehr oft verwende ich solche Analogien. Beispielsweise ist es für Studenten manchmal schwierig, das Funktionsprinzip solcher Halbleiterbauelemente als Transistor zu verstehen. Am Beispiel einer solchen Sanitärvorrichtung wie eines Wasserhahns passt alles zusammen, da die Basis sehr einfach als Ventil vorstellbar ist, der Kollektor ein zufälliges Loch in der Oberseite des Hahns ist und der Emitter wie ein Abflussloch ist. Wenn Sie das Ventil öffnen, d.h. Boden verstopfen Sie das Loch oben - den Kollektor - dann fließt ein großer Wasserstrahl in das Abflussloch, d. h. In diesem Fall befindet sich der Transistor im aktiven Modus.

[#3]

Guten Tag. Ich habe das College abgeschlossen. Sie reagieren gut auf unser College, im Prinzip sagen sie, dass sie gut unterrichten. Trotzdem ist die Physik des Stroms nicht klar. Dieser zu feuchte Artikel ist nicht klar. Ich kenne jetzt die Regeln, Gesetze, Spannung, Potentialdifferenz, Elektrizität, die Bewegung von Elektronen, das Ohmsche Gesetz für einen Abschnitt der Schaltung ist ebenfalls bekannt. Aber ich verstehe nicht, welche Art von Elektronen sie sind, wie sie fließen und warum? Warum fließt der Strom durch Sie, wenn die Phase die Phase berührt? Wenn Sie 0 nicht berühren, gibt es theoretisch keine Kette? Und wenn ja, warum Null ziehen? Meine Stadt ist wahrscheinlich 1000 km vom nächsten Kraftwerk entfernt. Warum zwei Drähte ziehen, kann einer einer sein, weil einer weniger als zwei ist? Das sind Kosten. Das würde kurz ohne "Wasserhähne" geschrieben werden, damit das Müsli in meinem Kopf in den Regalen gestrafft wird.

[#4]

Azat Was ist es, dir etwas zu sagen? Ohne Kräne haben Sie im College wahrscheinlich viel geredet, aber ich habe nur versucht, aus einer ganz anderen Richtung zu kommen.

Aber ich kann Ihre eine Frage lösen. Vielleicht wird es klarer.

Berühren Sie die Phase - der Strom fließt durch Sie durch die Phase - Hand - Boden - Gebäudestruktur - nächster Erdleiter - Nullleiterstromkreis. “Da der Stromkreis so kompliziert ist, beträgt die Berührungsspannung nicht 220 Volt, ein Teil der Spannung liegt am Boden und andere Dinge Es gibt übrigens auch meinen Artikel zu diesem Thema.

Leistungsempfänger nach diesem Schema können jedoch nicht eingeschaltet werden - sie benötigen wirklich eine hochwertige Stromversorgung, zuverlässige 220 Volt.

Deshalb ziehen sie den Nulldraht in die Wohnung - um garantiert 220 Volt in der Steckdose zu haben. Daher werden keine Drähte benötigt.

[#5]

Vielen Dank.Hier ist eine Frage weniger. Vielleicht so langsam und mit allem umgehen.

[#6 Dmitry]

Guten Tag!

Und wenn Sie dieses Beispiel betrachten: Der Druck in der Leitung ist gesunken, sodass der Druck des Wassers geringer geworden ist und das Wasser langsamer aus dem Wasserhahn fließt. Wenn wir in elektrische Größen umrechnen, nimmt die Spannung ab und der Strom nimmt ebenfalls ab.

Verstehe ich richtig

Vielen Dank im Voraus.

[#7 Der Autor]

Darüber und über die Rede. Man muss nur nicht vergessen, dass diese Analogie bestimmte Grenzen hat. Aber auf der elementarsten Ebene hilft eine solche Analogie, "Elektrizität zu verstehen".

[#8 Yuri]

Toyotas Wasser- und Stromanalogie
youtube.com/watch?v=KpcZcbfDK3A

[#9 Andy]

Die hydraulische Analogie eines Kondensators ist ein Rohr, an dem ein anderes Rohr getragen wird, und zwischen denen eine Gummimembran gespannt ist, beispielsweise ein Ballon. Die Analogie ist fast vollständig:

1) Während die Membran nicht gedehnt ist (kond. Entladen), kann Wasser fließen, der maximale Strom

2) In diesem Fall passiert kein Wassermolekül (Elektron) die Membran (Dielektrikum) als solches, aber die Bewegung von Wasser ist dennoch am anderen Ende der Röhre zu spüren (Bedingung: Wechselstromübertragung)

3) Wenn die Membran gezogen wird (Zustand geladen), stoppt der Strom praktisch, die Spannung an der Membran (Kondensator) ist maximal (Zustand hält einen Gleichstrom).

4) weiche Membran - große Kapazität, dicht - kleine Kapazität

5) die Membran bricht - ein Zusammenbruch im Dielektrikum

zum Haufen: Ein Widerstand ist ein Sandfilter, eine Spule ist ein schweres Rad mit Schaufeln, ein Transformator (und eine Diode), wie bereits gesagt, Ventile usw.

Azat"Null" ist wirklich optional. Ein solches System wird als Eindraht-Erdungsrückführung (Eindraht-System mit Rückführung durch die Erde) bezeichnet und wurde zu Beginn der Elektrizität praktiziert. Für den Stromfluss wird nur die Potentialdifferenz benötigt. Nur „Null“ vom Kraftwerk ist viel besser (weniger Widerstand) als beispielsweise ein im Boden vergrabener Eimer, hängt nicht von den Bodeneigenschaften usw. ab.