Электротехнический интернет-журнал Electrik.info

 
 

Сайт электрика

Электрик Инфо » Интересные факты

Электропроводка и трубопровод: аналогии и различия

Электропроводка и трубопровод: аналогии и различияБудучи электриком, часто сталкиваешься с тем, что вполне здоровые и развитые как физически, так и умственно люди испытывают состояние благоговейного ужаса перед электричеством. При этом, скажем, устройство водопровода и канализации не кажется им очень уж сложным.

Еще бы: бежит себе вода по трубам под давлением, а по трубам большего диаметра отводится в канализацию – все «проще пареной репы». Просто жаль таких людей, с тревогой поглядывающих на источающую искры розетку и ожидающих электрика, который бы произвел ее замену.

И раз уж многим людям, испытывающим страх перед электричеством, водопровод кажется устроенным более просто, то приведем некоторые физические аналогии между электрическим током и течением воды.

В каком направлении бежит вода? – Из точки с большим давлением - в точку с меньшим. Между точками с одинаковым давлением на стенки трубы течения воды не будет. Но ведь и электрический ток ведет себя также: он возникает между точками проводника, имеющими разное значение электрического потенциала. Аналогия проста: труба схожа с проводником, поток воды – с электрическим током, а давление в трубопроводе – с электрическим потенциалом.

Основываясь на этих аналогиях, мы можем подобрать своеобразные «альтер эго» некоторых бытовых электротехнических устройств и явлений. Эти «вторые Я» будут относиться к сантехнике и водопроводу.

Возьмем, к примеру, электрический выключатель. Что он делает? – Соединяет и разъединяет два провода, причем один из них «фаза», и по нему приходит ток, а второй провод идет к нагрузке. Нулевые провода к выключателю не подключаются.

трубопроводАналогами для электрических выключателей среди трубопроводной арматуры будут задвижки на холодной и горячей воде на вводе в квартиру. Эти задвижки, или вентили, как правило, находятся в одном из состояний: «выключено» или «включено», собственного сопротивления они не имеют, и предназначение их состоит в подаче воды потребителю. А любой выключатель точно также подает потребителю (например, светильнику) электрический ток. Аналогия очевидна.

Чтобы найти аналог для штепсельной розетки, придется немного проявить фантазию. В розетку приходят два провода, и они не имеют между собой контакта. Еще бы, ведь это «фаза» и «ноль», о последствиях непосредственного соединения которых, думаю, рассказывать нет необходимости. Тока в розетке нет, если не включен потребитель. А когда потребитель включен, ток определяется его сопротивлением.

Что же является «фазой» для водопровода? Это, конечно, тонкая подводная труба, находящаяся под давлением. Рабочим «нулем» является отводная канализационная труба. Отличие от электропроводки здесь в том, что для воды вся окружающая среда является проводником, поэтому «фазный проводник» всегда нуждается в дополнительных запирающих устройствах (дросселях). В сантехнике эти дроссели можно звать кранами, и в закрытом состоянии они полностью берут на себя все давление (читай: напряжение), не допуская утечек.

В розетке, конечно, дроссели не ставят, а в остальном они очень похожи на кран, установленный над раковиной. Потребителем может быть, к примеру, стиральная машинка, заливной шланг которой подключен к гусаку, а сливной – направлен в раковину. Открываем кран на полную – его сопротивление падает практически до нуля, но короткого замыкания нет, потому что есть сопротивление машинки.

Кстати, короткое замыкание в водопроводе, – какое оно? Открываем кран над раковиной полностью, отключив вышеупомянутую машинку, и наблюдаем. Вода шумит и брызжется, и, возможно, даже раковина не справляется с прибывающим потоком. Но, все же, это не так впечатляюще, как электрическое короткое замыкание, буквально все сметающее на своем пути. Это означает, что водопровод более стоек к своим коротким замыканиям, и они для него являются рабочим режимом. Поэтому водопровод не оснащается «максимально-токовой защитой».

Конечно, приведенные аналогии весьма условны, и, в частности, никак не учитывают существование электромагнитных полей. Да и в электронику лезть с «водопроводными» представлениями об электрическом токе не стоит. Но на минимальном бытовом уровне сравнение с водопроводом может быть популярным и полезным.

Александр Молоков, Электрик Инфо


Сейчас самое время поделиться статьей и добавить ее в закладки!


Тематические разделы: Электрик Инфо » Интересные факты

Другие статьи:

  • Как сделать так, чтобы стиральная машина не билась током
  • Как самостоятельно подключить электропечь и стиральную машину
  • Выбираем, устанавливаем и подключаем электрический водонагреватель своими р ...
  • Реле давления РМ-5
  • Системы уравнивания потенциалов
  • Шаговое напряжение и выравнивание потенциалов

  •  
      Комментарии:

    #1 написал: knotik | [цитировать]

     
     

    сам частенько проводил в голове такие аналогии)) во многом вода и эл.ток похожи , основная "похожесть" - и то и другое это направленный поток частиц, в одном случае это электроны в кристаллической решётке проводника, в другом случае это молекулы воды в трубопроводе.
     Основное отличие это конечно СКОРОСТЬ, в отличии от воды скорость эффекта от эл.тока мгновенный! (практически))
    Например конденсаторы можно представить в виде пустой ёмкости которую заполняют водой от источника, постепенно в зависимости от диаметра впускного отверстия (сопротивления R), и опусташается она через выпускное отверстие со скоростью пропорциональной его диаметру)))
    Практически для каждого элемента электрической цепи можно придумать подобные аналогии.
     НО!!! естественно что руководствуясь одними этими аналогиями в розетку лезть не стоит)))

      Комментарии:

    #2 написал: анатолий | [цитировать]

     
     

    Очень часто сам пользуюсь такими аналогиями. Например учащимся иногда трудно понять принцип работы таких полупроводниковых приборов как транзистор. На примере такого сантехнического устройтства как кран - все станогвится на свои места, так как базу очень просто представить как вентиль, коллектор - случайное отверстие в верху крана, а эмиттер как сливное отверстие. Если открыть вентиль т.е. базу заткнуть отверстие вверху - коллектор - то в сливное отверстие потечет большой поток воды, т.е. в данном случае транзистор работает в режиме активном.

      Комментарии:

    #3 написал: Azat | [цитировать]

     
     

    Здравствуйте. Закончил я техникум. Отзываются неплохо о нашем техникуме, в принципе говорят неплохо учат. Но все равно не понятно физика тока. Данная статья тоже, сыровата, не понятно. Я вот знаю, правила, законы, напряжение разность потенциалов, электричество движение электронов, закон Ома для участка цепи тоже знаком. Но понять вот не понимаю, что это за электроны, как они текут и почему? Почему если до фазы дотронутся ток пойдет через тебя? Если ты до 0 не дотрагиваешься цепи нет по идее? А если есть, зачем тянуть тогда ноль? Мой город находится наверное в 1000км от ближайшей электростанции, зачем тянуть два провода, можно же один, ведь один меньше чем два? Это же затраты. Вот бы написали, кратко, без "кранов" чтобы каша в голове по полкам упорядочилась.

      Комментарии:

    #4 написал: Автор | [цитировать]

     
     

    Azat, что же Вам такое рассказать-то. Без кранов Вам в техникуме наверняка много говорили, а я просто попытался зайти совсем с другой стороны.

    Но один ваш вопрос я разрешить могу. Может, яснее станет.

    Дотрагиваетесь до фазы - ток идет через вас по цепи "фаза"-рука-пол-конструкции здания-ближайшее заземляющее устройство-нулевой проводник". Поскольку цепь такая сложная, то напряжение прикосновения будет не 220 вольт, часть напряжения придется на пол и прочие дела. Есть здесь, кстати, статья тоже моя на эту тему.

    Но электроприемники по такой схеме включать нельзя - им ведь нужно качественное электропитание, надежные 220 вольт.

    Вот поэтому и тянут нулевой провод в квартиру - чтобы гарантированно иметь в розетке 220 вольт. Потому и нужны нулевые провода.

      Комментарии:

    #5 написал: Azat | [цитировать]

     
     

    Спасибо. Вот на один вопрос меньше. Может так потихоньку и разберусь со всем.

      Комментарии:

    #6 написал: Дмитрий | [цитировать]

     
     

    Добрый день!

    А если рассмотреть вот такой пример: давление в трубе упало, соответственно напор води стал меньше, и вода течет с крана медленнее.  Если перевести на электрические величины, то напряжение уменьшилось, и ток тоже уменьшился.

    Правильно я понял?

    Заранее спасибо.

      Комментарии:

    #7 написал: Автор | [цитировать]

     
     

    Об том и речь. Надо только не забывать, что эта аналогия имеет определенные границы. Но на самом элементарном уровне такая аналогия помогает "понять электричество".

      Комментарии:

    #8 написал: Юрий | [цитировать]

     
     

    Аналогия воды и электричества от компании Toyota
    youtube.com/watch?v=KpcZcbfDK3A 

      Комментарии:

    #9 написал: andy | [цитировать]

     
     

    гидравлическая аналогия конденсатора - трубка, на которую одета другая трубка, а между ними натянута резиновая мембрана, например, эм... воздушный шарик. аналогия почти полная:

    1) пока мембрана не натянута (конд. разряжен) вода может течь, ток максимален

    2) при этом ни одна молекула воды (электрон) не проходит через мембрану (диэлектрик) как таковая, но движение воды тем не менее чуствуется на другом конце трубки (конд. пропускает переменный ток)

    3) когда мембрана натягивается (конд. заряжен), ток практически прекращается, напряжение на мембране (конденсаторе) максимально (конд.задерживает постоянный ток)

    4) мягкая мембрана - большая емкость, тугая - малая емкость

    5) мембрана рвется - пробой в диэлектрике

    до кучи: резистор - песочный фильтр, катушка - тяжелое колесо с лопастями, транзюк (и диод), как уже сказали - клапаны и т.д.

     

    Azat-у, "ноль" действительно необязателен. такая система называется single wire earth return (однопроводная система с возвратом через землю) и практиковалось на заре электричества. для течения тока нужна лишь разность потенциалов. просто "ноль" от электростанции куда качественнее (меньше сопротивление) чем, скажем, закопанное в землю ведро, не зависит от свойств почвы и т.п.

    Добавление комментария
    Имя:*
    E-Mail:
    Комментарий:
    Введите код: *

    Электрика дома  | Электрообзоры  | Энергосбережение
    Секреты электрика | Источники света | Делимся опытом
    Домашняя автоматика | Электрика для начинающих
    Электромастерская | Электротехнические новинки

    Электрик Инфо - электротехника и электроника, домашняя автоматизация, статьи про устройство и ремонт домашней электропроводки, розетки и выключатели, провода и кабели, источники света, обзоры электротехнических новинок, интересные факты и многое другое для электриков и домашних мастеров.
    Copyright © 2008-2016 electrik.info
    Е-mail: electroby@mail.ru Сайт в Google+
    Вся информация на сайте Электрик Инфо предоставлена в ознакомительных и познавательных целях. За применение этой информации администрация сайта ответственности не несет. Сайт может содержать материалы 12+
    Перепечатка материалов сайта запрещена.

    Полезное

    Светодиодные лампы и светильники IEK