Quelqu'un a-t-il une analogie non conventionnelle pour expliquer les éléments d'un circuit?

Je me demandais si quelqu'un pourrait expliquer par analogie ce que font les inductances, les condensateurs, les transistors, les diodes et les amplificateurs opérationnels.

Je comprends l'idée de base; Je suis actuellement étudiant en génie électrique. Je connais déjà les définitions des manuels, mais je me demandais simplement si quelqu'un avait une sorte d'analogie pour résumer tout ce qui n'est pas quelque chose d'un manuel. :) J'aimerais améliorer encore ma compréhension, mais pour être honnête, apprendre des trucs à partir des cours et des livres est difficile et douloureux et ennuyeux, car en tant qu'étudiant, c'est toujours un défi de voir la GRANDE image.

Une analogie du débit d'eau est classique et assez bonne dans la compréhension des circuits électriques. Pensez à l'eau qui coule dans un système de tuyaux. C'est un peu difficile à régler dans la zone AC, difficile, mais mérite une mention pour DC et un bon point de départ.

Analogies pour certaines définitions:

• Charge $[\mathrm{C}]$ $\longrightarrow$ Quantité d'eau $[\mathrm{kg}]$
• Courant $[\mathrm{C/s}]$ $\longrightarrow$ Débit d'eau $[\mathrm{kg/s}]$
• Potentiel $[\mathrm{J/C}]$ $\longrightarrow$ Pression $[\mathrm{Pa}]$
  • Différence de tension ou de potentiel $[\mathrm{J/C}]$ $\longrightarrow$ Différence de pression $[\mathrm{Pa}]$
• La résistance $[\mathrm{\Omega}]$ $\longrightarrow$ Une partie étroite d'un tuyau ou d'une roue de moulin.

(Dans ce contexte, voir cette autre réponse: /physics/161650/could-someone-intuitively-explain-to-me-ohms-law/161701#161701 )

Analogies pour les parties du circuit:

• Condensateur $\longrightarrow$Un blocage total du tuyau avec une membrane élastique (aucune eau ne passe jamais la membrane, mais une pression d'un côté la fait se dilater et "pousser" le côté opposé avec une pression égale mais la force dirigée dans le sens opposé)

• Diode $\longrightarrow$Un robinet à tournant sphérique unidirectionnel (une diode empêche la charge dans un sens mais permet sans résistance dans l'autre sens)

• Batterie $\longrightarrow$ Une pompe ramenant l'eau à un point de départ.

• Amplificateur opérationnel (ampli opérationnel) $\longrightarrow$ Une pompe augmentant la pression (placée en un point du circuit de canalisation).

• Transistor $\longrightarrow$ Une valve réglable (les transistors sont des "ajusteurs" où un petit signal peut faire de grands changements de courant / tension)

• Inducteur $\longrightarrow$Une roue de moulin lourde (au début, elle ne bouge pas, mais après un certain temps elle le fait et ne donne plus de résistance à l'écoulement.)

J'essaierai ... Tout cela me vient à l'esprit et devrait être vérifié en lisant un manuel après.

La première chose à noter est que la plupart de ces composants n'ont de sens qu'avec un signal électrique oscillant, c'est-à-dire AC. Ils ne sont pas très utiles dans un circuit DC [ bien que je parie que quelqu'un peut penser à un ... voir les commentaires ]

• Inducteur : Fondamentalement, une bobine de fil. Lorsqu'un courant commence à circuler, un champ magnétique commence à augmenter. Cela prend du travail lorsque vous "chargez" le champ magnétique pour qu'il résiste au changement de courant . Cela fait une forte pointe dans le signal, se transforme en une bosse émoussée. Il lisse donc le signal (utile dans un circuit redresseur).

• Condensateur : Un dispositif de stockage de charge: Initialement, il permet au courant de circuler rapidement mais en se chargeant, il résiste au flux et présente une résistance toujours croissante au flux jusqu'à ce que son potentiel soit le même que le potentiel de conduite. La charge croissante du côté entraîné induit une charge similaire de l'autre côté et transmet donc un courant changeant (même s'il est en circuit ouvert pour le courant continu). En série, peut être utilisé comme filtre - il aura une très faible impédance pour les signaux à sa fréquence de résonance. En parallèle, il lisse les différentiels entre les deux rails (redresseurs à nouveau)

• Diode : grille unidirectionnelle: le courant ne peut circuler que dans un sens.

• Transistor : Le nom signifie Transfer Resistor - qui ne vous dit rien! Fondamentalement, vous connectez le collecteur au rail supérieur (par exemple + 5V), l'émetteur à la terre via une résistance et la base est votre entrée de signal. Sans rien connecté à la base, l'émetteur flotte à une certaine tension donnée par une simple division de tension ohmique (disons, + 2V). Lorsque vous injectez un courant dans la base, cela réduira la résistance effective de la jonction collecteur-émetteur et l'émetteur augmentera en tension. Réduisez le courant de base et l'émetteur retombera. Ainsi, la sortie (Emitter) suivra simplement ce que fait l'entrée (Base). La partie intelligente est que le courant dans la sortie provient du collecteur et peut donc être aussi fort que vous le souhaitez - vous avez amplifié le signal de base! (kerannng!)

• Ampli-OP : Un amplificateur de tension: Il s'agit d'un circuit intégré "complexe", composé de plusieurs des éléments ci-dessus. Fondamentalement; petite différence de tension entre les bornes d'entrée = gros $ V_ {diff} $ entre les sorties. Comprenez bien tout ce qui précède avant de vous demander comment ?

Bonne chance avec vos études!

apprendre des trucs à partir des cours et des livres est dur et douloureux et ennuyeux

Bienvenue dans l'ingénierie. :-)

Les analogies peuvent être utiles au tout début, mais en fin de compte, il n'y a pas de substitut pour comprendre directement le sujet, en particulier lorsque vous abordez des sujets plus complexes comme les amplificateurs opérationnels. Comprendre la vue d'ensemble est quelque chose qui prend du temps et une large base de connaissances. Soyez assuré que votre travail acharné et pénible sera payant. Portez une attention particulière aux principes de base - analyse de circuits, électronique, champs E&M, analyse de signaux. Au fur et à mesure que vous étudiez et (surtout) faites vos devoirs, vous acquérez une intuition sur le comportement des circuits électroniques, ainsi que sur les modèles mathématiques plus profonds derrière eux.

Cela étant dit, l'analogie du débit d'eau n'est pas terrible. Si vous avez une solide formation mathématique, l' analogie mécanique (tension / courant / résistance = force / vitesse / frottement) pourrait vous aider. Bien sûr, cela ne vaut que votre compréhension de l'hydraulique et de la mécanique.

Ce qui pourrait aider davantage, c'est de lire de nombreuses explications sur le même sujet. Parfois, les écoles choisissent des manuels terribles, alors cherchez-en d'autres dans votre bibliothèque. Il existe également de nombreuses explications de démarrage de ces concepts en ligne. ( William Beaty a de bonnes choses.)