Quelltext der Seite Elektro-Hydraulische Analogie

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Die '''elektro-hydraulische Analogie''', auch als '''hydraulische Analogie''' bezeichnet, stellt Bezüge in den Gesetzmäßigkeiten zwischen [[Hydraulik|hydraulischen]] und [[Elektrotechnik|elektrischen]] Systemen her. Damit können mit den Methoden der [[Schaltungstechnik|elektrischen Schaltungstechnik]] hydraulische Systeme beschrieben und entwickelt werden und die bei elektrischen Systemen üblichen [[Schaltplan|Schaltpläne]] in hydraulische Gegenstücke umgesetzt werden, ebenso wie die umgekehrte Beschreibungsrichtung aus [[Schaltplan (Hydraulik)|hydraulischen Schaltskizzen]] in elektrische Schaltungen möglich ist. Die elektro-hydraulische Analogie geht auf Arbeiten von dem britischen Physiker [[Oliver Heaviside]] unter dem Namen {{lang|en|''drain-pipe theory''}} zurück, welcher diese Beziehungen nutzte, um die Ende des 19. Jahrhunderts neuartige elektrische Schaltungstechnik mit Hilfe von Rohrleitungen und darin befindlichen Flüssigkeiten anschaulich darzustellen.<ref name="heaviside1"/>

== Analogiebeziehungen ==
[[Datei:Electronic-hydraulic analogy.svg|mini|hochkant=1.5|Analogiebeziehung zwischen einer hydraulischen und einer elektrischen Schaltung]]
In der hydraulischen Analogie werden [[elektrische Leitung]]en als [[Rohrleitung]]en eines geschlossenen Systems beschrieben, welche von einem flüssigen Medium wie [[Wasser]] durchflossen werden (daher auch die Bezeichnung '''Wassermodell''', vor allem im einführenden Unterricht). Die [[elektrische Stromstärke]] <math>I</math> in der elektrischen Leitung entspricht dabei dem [[Volumenstrom]] <math>Q</math> des Fluids in der Rohrleitung.

Die Potentialdifferenz oder [[elektrische Spannung]] <math>U</math> zwischen zwei Punkten, wie Punkt ''A'' und ''B'' in nebenstehender Skizze, entsprechen der [[Druck_(Physik)#Absoluter / Relativer Druck|Druckdifferenz]] <math>\Delta p</math> zwischen zwei Punkten. Ein [[elektrischer Widerstand]] <math>R</math> lässt sich als eine Veränderung im Rohrdurchmesser modellieren, in der die Flüssigkeit nur mit geringerem Durchsatz durchströmen kann. Elektrische [[Spannungsquelle]]n lassen sich durch geeignete [[Pumpe]]n in der Hydraulik modellieren, [[Schalter (Elektrotechnik)|elektrische Schalter]] durch hydraulische [[Absperrschieber]], elektrische Verbraucher wie ein [[Elektromotor]] durch eine [[Turbine]] in der Rohrleitung.

[[Datei:CapacitorHydraulicAnalogyAnimation.gif|mini|Analogie des elektrischen Kondensators in der Hydraulik: Elastische Absperrung in der Rohrleitung]]
Spezielle elektrische Bauelemente wie der [[Kondensator (Elektrotechnik)|Kondensator]] entsprechen einer elastischen Absperrung in der Rohrleitung, die sich bis zu einer gewissen Druckdifferenz durchbiegen kann und keinen kontinuierlichen Massenfluss durch die Rohrleitung zulässt. Die elektrische [[Induktivität]] wird durch die [[hydraulische Induktivität]] beschrieben. Die Funktion elektronischer Bauelemente wie einer [[Diode]], sie lässt den elektrischen Strom nur in einer Richtung passieren, entspricht in der Hydraulik der [[Rückschlagarmatur]].

Nicht nur einzelne Bauelemente lassen sich umsetzen, auch gesetzmäßige Zusammenhänge lassen sich als Analogie herstellen. So entspricht das in der Elektrotechnik übliche [[Ohmsches Gesetz|ohmsche Gesetz]], es wird dabei ein Bezug zwischen der elektrischen Spannung, Stromstärke und dem Proportionalitätsfaktor in Form des elektrischen Widerstandes hergestellt, dem [[Gesetz von Hagen-Poiseuille]].

== Literatur ==
*{{Literatur
|Autor = Horst-Walter Grollius
|Titel = Grundlagen der Hydraulik
|Verlag = Hanser | Auflage = 6. | Jahr = 2012 | ISBN = 978-3-446-43081-5 }}
*{{Literatur
|Autor = Helmut Haase, Heyno Garbe, Hendrik Gerth
|Titel = Grundlagen der Elektrotechnik
|Verlag = Schöneworth | Auflage = 3. | Jahr = 2009 | ISBN = 978-3-9808805-5-8 }}

== Einzelnachweise ==
<references>
<ref name="heaviside1">{{Literatur | Autor = Paul J. Nahin | Titel = Oliver Heaviside: The Life, Work, and Times of an Electrical Genius of the Victorian Age | Verlag = Johns Hopkins University Press | Jahr = 2002 | ISBN = 0-80186909-9 }}</ref>
</references>

== Weblinks ==
{{commonscat|Hydraulic analogy}}

[[Kategorie:Hydraulik]]
[[Kategorie:Schaltungstechnik]]
[[Kategorie:Physikdidaktik]]
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