電路理念/使用類比理解電路
我們從出生那天起就開始學習。以這種方式,在我們童年的早期,我們積累了我們世界可見(機械、液壓、氣動、社會等)現象的生命知識。但是這個世界如此有趣,以至於表面上不同的現象遵循相同的規律;他們是類比的。
那麼,為什麼我們不使用聯想作為教育支柱,將關於可見世界現象的常識傳達給看不見的抽象電現象?因此,它們將看起來很熟悉、初級且易於理解。這是因為我們人類開始理解新的不熟悉的事物,當我們開始在其中辨別出一些熟悉的事物時。我們只是將新的複雜事物視為由一些更簡單的、眾所周知的元件組成。以下是一些應用類比的例子。
人類對歐姆基本電路的最早表示之一是流體類比(也稱為“魚缸”)——在封閉管道中的壓力 P 作用下,流速為 I 的流體電流在其路徑阻力 R 上相遇。在這種類比中,電壓源由一個保持恆定壓力的壓縮機表示(就像那些為氣動儀器提供動力的壓縮機一樣)。

使用更復雜的流體類比,我們可以說明一個無源電壓加法器的電路,我們將其用作帶負反饋的運算放大器電路中的減法器和比較器。如果是雙輸入,則包含兩個壓力源。

它們的影響在公共點上相加,因此負載上的壓力是輸入壓力的總和。如果這是一個電阻減法器(比較器)的類比,則正輸入電壓源 V1 可以被認為是一個壓縮機,它推動空氣並增加公共點的壓力。負輸入源 V2 被表示為一個壓縮機,它吸入空氣並在該點產生真空。從比喻意義上講,這兩個壓縮機“相互對抗”,如果它們的壓力與其各自的空氣阻力相關(P2/P1=R2/R1),則公共點的壓力等於零。這種現象可以比喻地稱為流體虛擬地。
除了作為保持恆定壓力的壓縮機外,電壓源還可以表示為一個帶有恆定水柱水平的圓柱形容器(左側)。

在電壓減法器的類比中,正輸入電壓源 V1 將表示放置在地球表面(零級)的容器,而負源 V2 將表示低於地面表面的容器。在某些情況下,公共點的液壓壓力將再次等於零——這可以稱為液壓虛擬地。

最流行的機械類比之一是阿基米德的槓桿,在這個例子中,槓桿同時從兩側操作。當滿足等式 h2/h1=l2/l1 時,在公共點獲得虛擬機器械質量。如果我們對這種類比進行程式化,我們將得到更抽象的幾何電壓圖。
同樣出名的還有重量類比——機械秤,藉助它比較兩個重量。當滿足等式 P2/P1=l1/l2 時,平衡指標指向虛擬機器械地。

為了顯示類比與其對應的電路圖之間的聯絡,我們可以藉助計算機在監視器螢幕上“體驗”這種類比。為此,我們可以透過模擬數字外設將被測電路連線到執行在適當軟體控制下的個人計算機。所研究電路的類比將在螢幕上顯示,該類比對電路中的變化作出適當的響應,從而加強與它的聯想。
書籍背後的哲學(依賴於人類直覺、想象力和幻想)
電壓導致電流介紹了最基本的電路構建模組(Flash 動畫;需要Ruffle Flash 模擬器)