電流を水流に例えることの限界

質問

電圧を水の水位の高低差例える説明に落とし穴がありますか。逆に交流を高低差を逆転させるような例え方はあるのでしょうか。

回答No.1

cwdecoder · ベストアンサー

電線をホース、電圧を各部にかかる水圧と例えると良いです。
交流電源はホースの途中に挿入されたピストンを前後に動かすことで再現します。
コンデンサはホースの途中を遮断するゴム膜と考えます。
コイルはホースの途中にある重たい水車と考えます。
交流電源に相当するピストンを前後に動かすと、ホース内部の水流は前後に移動しようとします。
この時ゴム膜（コンデンサ）に掛かる水圧（電圧に相当）と水の移動速度（電流に相当）は、９０度位相がずれることが分かります。
質量のある水車の回転速度と羽にかかる水圧も位相が９０度ずれますね。

お礼

電圧はホース内の水を一定方向に押しだすための水流ポンプのようなものでしょうか。交流だったらポンプを逆に回すということになるのかなと思いました。各部にかかる圧力というのがわかりにくかったので困りました。コンデンサーやコイルや位相のずれについては、すごく興味深いので自分なりに勉強したいと思いました。

回答No.4

久保 泰臣（@omi3_）

例えば、水ポンプの脈動を減らすアキュムレータは、
電気回路のコンデンサとして利用されています。

例えば、ウオーターハンマーは、
水を瞬時に止めると大きな圧力が生じる現象で、
電気回路の昇圧チョッパとして利用され、
スパークプラグの放電に応用されています。

直流は、
EV自動車の高性能モーター採用されています。
LED照明、パソコン、なども、全て直流に変換してから、
チョッパで効率良く電圧変換しています。

交流は、
　トランスで電圧を"簡単"に変換できる。
　漏れアーク放電が自動で止まる。
などの利点が大きいので国際的に採用されましたが、
水圧を変換することは、
ピストンなどでパスカルの法則を利用せねばならず、
簡単ではありませんので、無視することです。

お礼

交流の利点に相当するイメージがないのなら、水流を電流にたとえる利点はほとんどないのかなと思いました。

回答No.3

tetsumyi

水は流れが遅く反応が遅いので、流れが変わる時は水の流れでは例えることができません。
電池と抵抗には当てはまっても、コンデンサやコイルが入ったりして電圧が変動すると役に立ちませんから最初の学習にしか使うことが出来ません。
物理としてかんがえるなら、数式として計算できて法則を理解することがどうしても必要になります。

お礼

たとえとして使えないのなら最初の学習にも使わないほうがよいのだろうと思いました。

回答No.2

cwdecoder

No.1です。

ホースの中の水はゆっくりであっても、ホース内のすべての水が動いてさえいれば電流が流れていることになります。

交流の場合、ホースの中の水は行ったり来たりします。ホースが１０メートルあっても、数センチの往復の繰り返しでも構いません。
ホースの端っこでピストンを小刻みに押したり引いたりすると、ホース内部の水はピストンに合わせて小刻みに動きますよね。

お礼

水が圧縮されないことも比喩にとって重要なのですね。