W książkach dla początkujących, dla łatwego wprowadzenia i zilustrowania pojęć z dziedziny elektryczności, często przedstawia się hydrauliczną analogię obwodu elektrycznego. Jest to oczywiś- cie spore uproszczenie, jednak znakomi- cie pokazuje najważniejsze zagadnienia i zależności. Taki prosty model instalacji wodnej zobaczysz na rysunku 1 1. Mamy na nim pompę, zawór główny, cztery zwężki, długą pionową rurę (otwartą na górnym koncu), zawór jednokierunkowy i turbinę. Na rysunku 2 pokazałem elekt- ryczny odpowiednik takiego obwodu. W obwodach elektrycznych mówimy o napięciu zasilania układu; napięcie oznacza się w skrócie literą U. Jednostką napięcia elektrycznego jest wolt, ozna- czany w skrócie V (od nazwiska fizyka włoskiego Giovanni Volta). W obwodach elektrycznych może pły- nąć prąd. Prąd elektryczny jest to w pier- wszym przybliżeniu ruch elektronów. Na- tężenie prądu, czyli w uproszczeniu ilość elektronów przepływających w jednost- ce czasu, oznaczamy literą I, jednostką natężenia prądu jest amper (w skrócie A), wywodzący się od nazwiska francus- kiego fizyka Andre M. Ampere. W co- dziennej praktyce zamiast: natężenie prą- du, mówimy w skrócie: prąd. A teraz bardzo ważna informacja: od- powiednikiem napięcia elektrycznego jest ciśnienie wody, a odpowiednikiem natężenia prądu - przepływ, czyli po pros- tu ilość przepływającej wody. Pompa hydrauliczna wytwarza pewne ciśnienie. Jeśli zamkniemy zawór głów- ny (co w obwodzie elektrycznym odpo- wiada rozłączeniu przełącznika S1), wte- dy woda nie będzie mogła płynąć i pracu- jąca pompa wytworzy pewne ciśnienie maksymalne, zależne od konstrukcji pompy. To ciśnienie maksymalne, w ob- wodzie elektrycznym można porównać do siły elektromotorycznej, oznaczanej SEM lub E - stąd na rysunku 2 pokazano obok źródło napięcia jako szeregowe po- łączenie źródła napięciowego o sile elek- tromotorycznej E i rezystancji wewnętr- znej Rw. Jeśli otworzymy zawór główny (ze- wrzemy styki przełącznika S1), to w ob- wodzie zacznie płynąć woda (prąd). Ja- kaś część wody (prądu), popłynie przez zwężkę 1 (rezystor R1). Czym większy opór, czyli cieńsza zwężka (większa re- zystancja R1), tym mniejszy przepływ wody (prąd) - doskonale czujemy to intui- cyjnie. Dobrze ilustruje to prawo Ohma, mówiące iż prąd płynący przez rezystor jest wprost proporcjonalny do napięcia, a odwrotnie proporcjonalny do oporu (re- zystancji) tego rezystora. Podobnie łączenie szeregowe i rów- noległe zwężek odpowiada łączeniu re- zystorów. Zauważ, że może istnieć ciśnienie bez przepływu wody (pompa pracuje, zawór zamknięty), ale nie może wystąpić prze- pływ bez różnicy ciśnień. Tak samo w obwodzie elektrycznym może występować napięcie, a prąd nie będzie płynął (np. niepodłączona bateria), ale nie może popłynąć prąd, jeśli nie wy- stąpi napięcie. Idźmy dalej. Po otwarciu zaworu (zwarciu S1), woda płynąca przez zwężkę 2 (prąd płynący przez rezystor R2) będzie powodowała podnoszenie poziomu wo- dy w pionowej rurze (ładowanie konden- satora C1). Poziom wody w rurze (napię- cie na kondensatorze C1) nie będzie pod- nosić się w nieskończoność, a tylko do momentu, aż ciś- nienie słupa wody zrówna się z ciśnie- niem wytwarza- nym przez pompę (napięcie na kon- densatorze zrówna się z napięciem ba- terii).