Alguém tem uma analogia que não seja um livro didático para explicar os elementos de um circuito?

Eu queria saber se alguém poderia explicar por analogia o que indutores, capacitores, transistores, diodos e amplificadores operacionais fazem?

Eu entendo a ideia básica; Atualmente sou estudante de Engenharia Elétrica. Eu já conhecia as definições dos livros, mas estava me perguntando se alguém teria algum tipo de analogia para resumir tudo o que não é algo de um livro. :) Gostaria de melhorar ainda mais minha compreensão, mas, para ser sincero, apenas aprender coisas com as aulas e os livros é difícil, doloroso e chato, porque, como aluno, ainda é um desafio ver a imagem GRANDE.

Uma analogia do fluxo de água é clássica e muito boa no entendimento de circuitos elétricos. Pense na água que flui em um sistema de tubulação. É um pouco difícil de ajustar na área de CA, difícil, mas vale uma menção para a CC e um bom ponto de partida.

Analogias para algumas definições:

• Carregar $[\mathrm{C}]$ $\longrightarrow$ Quantidade de água $[\mathrm{kg}]$
• Atual $[\mathrm{C/s}]$ $\longrightarrow$ Ritmo de fluxo de água $[\mathrm{kg/s}]$
• Potencial $[\mathrm{J/C}]$ $\longrightarrow$ Pressão $[\mathrm{Pa}]$
  • Diferença de tensão ou potencial $[\mathrm{J/C}]$ $\longrightarrow$ Diferença de pressão $[\mathrm{Pa}]$
• Resistência $[\mathrm{\Omega}]$ $\longrightarrow$ Uma parte estreita de um tubo ou uma roda de moinho.

(Nesse contexto, consulte esta outra resposta: /physics/161650/could-someone-intuitively-explain-to-me-ohms-law/161701#161701 )

Analogias para as partes do circuito:

• Capacitor $\longrightarrow$Um bloqueio total do tubo com uma membrana elástica (nenhuma água passa pela membrana, mas aumentar a pressão de um lado faz com que ela se expanda e "empurre" o lado oposto com a mesma pressão, mas a força direciona para o lado oposto)

• Diodo $\longrightarrow$Uma válvula de esfera unidirecional (um diodo evita a carga em uma direção, mas permite sem resistência na outra direção)

• Bateria $\longrightarrow$ Uma bomba retornando água de volta ao ponto inicial.

• Amplificador operacional (Op amp) $\longrightarrow$ Uma bomba aumentando a pressão (colocada em um ponto no circuito do tubo).

• Transistor $\longrightarrow$ Uma válvula ajustável (transistores são "ajustadores", onde um pequeno sinal pode fazer grandes alterações na corrente / tensão)

• Indutor $\longrightarrow$Uma roda de moagem pesada (a princípio ela não se move, mas depois de algum tempo faz e não dá mais resistência ao fluxo).

Vou tentar ... Isso tudo está fora do meu alcance e deve ser verificado lendo um livro depois.

A primeira coisa a notar é que a maioria desses componentes só faz sentido com um sinal elétrico oscilante, ou seja, CA. Eles não são muito úteis em um circuito DC [ apesar de eu apostar que alguém possa pensar em um ... veja comentários ]

• Indutor : Basicamente, uma bobina de arame. Quando uma corrente começa a fluir, um campo magnético começa a subir. Isso exige trabalho, pois você "carrega" o campo magnético para resistir à mudança de corrente . Isso faz um aumento acentuado no sinal, se transforma em uma corcunda sem corte. Por isso, suaviza o sinal (útil em um circuito retificador).

• Capacitor : Um dispositivo de armazenamento de carga: Inicialmente, permite que a corrente flua rapidamente, mas à medida que carrega, resiste ao fluxo e apresenta uma resistência cada vez maior ao fluxo até que seu potencial seja o mesmo que o potencial de acionamento. A carga crescente no lado acionado induz uma carga semelhante no outro lado e, portanto, transmite uma corrente variável (mesmo que seja um circuito aberto para CC). Em série, pode ser usado como um filtro - ele terá uma impedância muito baixa para sinais em sua frequência ressonante. Em paralelo, suaviza diferenciais entre os dois trilhos (retificadores novamente)

• Diodo : Portão unidirecional: a corrente pode fluir somente em um sentido.

• Transistor : O nome significa Transfer Resistor - que não diz nada! Basicamente, você conecta o coletor ao trilho superior (por exemplo, + 5V), o emissor ao terra via resistor e a base é a sua entrada de sinal. Sem nada conectado à base, o emissor flutua para uma certa tensão dada pela simples divisão de tensão ôhmica (digamos, + 2V). Quando você injeta uma corrente na Base, isso reduz a resistência efetiva da junção Coletor-Emissor e o Emissor aumenta de tensão. Reduza a corrente base e o emissor cairá novamente. Portanto, a saída (Emissor) seguirá simplesmente o que a entrada (Base) está fazendo. A parte inteligente é que a corrente na saída vem do coletor, portanto pode ser forte como você deseja - você amplificou o sinal base! (querida!)

• Amp-OP : Um amplificador de tensão: Este é um circuito integrado "complexo", composto de muitas das opções acima. Basicamente; pequena diferença de tensão nos terminais de entrada = grande $ V_ {diff} $ nas saídas. Entenda bem tudo isso antes de se preocupar com como ?

Boa sorte com seus estudos!

aprender coisas de aulas e livros é difícil, doloroso e chato

Bem-vindo à engenharia. :-)

As analogias podem ser úteis desde o início, mas, em última análise, não há substituto para a compreensão direta do assunto, especialmente quando você aborda tópicos mais complexos, como amplificadores operacionais. Compreender o quadro geral é algo que leva tempo e uma ampla base de conhecimento. Tenha certeza de que seu trabalho duro e doloroso será recompensado. Preste atenção especial ao básico - análise de circuitos, eletrônica, campos de E&M, análise de sinais. Ao estudar e (mais importante) fazer a lição de casa, você terá intuição sobre o comportamento dos circuitos eletrônicos e também os modelos matemáticos mais profundos por trás deles.

Dito isto, a analogia do fluxo de água não é terrível. Se você possui um fundo matemático forte, a analogia mecânica (tensão / corrente / resistência = força / velocidade / atrito) pode ajudar. Obviamente, essas são apenas tão boas quanto a sua compreensão de hidráulica e mecânica.

O que pode ajudar mais é ler muitas explicações sobre o mesmo assunto. Às vezes, as escolas escolhem livros didáticos terríveis; procure outras pessoas em sua biblioteca. Também existem muitas explicações iniciais desses conceitos online. ( William Beaty tem algumas coisas boas.)