水流モデル
固体の導体や絶縁体に含まれる電荷は複数のエネルギー準位にわたっているが、パイプ中のある領域中の水が受ける圧力はただ1つの値を持つ。このため、電池による電荷の汲み上げ効果を水力系によって説明することはできない。ダイオードの空乏層および電圧降下、太陽電池、ペルチェ効果等についても同様に説明できない。しかし類似の応答を与える同等のデバイスを考えることはできる。
このモデルを的確に使うには、モデル系(水力系)の原理への相当な理解が求められる。また、水力系の原理の中でも電気回路に適用できるものだけを選ばなければいけない。水力系は一見シンプルである。しかしながら、あらゆる問題がそうなのではなく、たとえば、ポンプのキャビテーション は、よく知られた、複雑な問題で、流体や灌漑の専門家でもなければ、理解できない。「キャビテーション」に対応する電気工学の問題はない。電気回路の詳細な理論が必要となる局面では、水流モデルが誤った理解をもたらす可能性がある。
同様に、現実的に充分ありうるようなモデルを作り出すのは困難なこともある。上記の「電気の摩擦」は水流モデルではスポンジを詰めこんだパイプで表されたが、これが問題となる例で、どうしてもモデル化しようとすれば、現実的にはありそうもないほど複雑になってしまうのである。
水流モデル (すいりゅうモデル、英: electronic–hydraulic analogy) は、金属のような導体に電圧をかけた際に発生する、電子の流れを説明する時に使用されているアナロジーである。電流は目に見えず、電気回路中で起こる過程を説明しづらいため、各種電子部品が電流に対して果たす役割を水流で表現するものである。電気は元来、ある種類の流体として理解されており、電気を特徴付ける各種の量の名前も「電流」など、流体を想起するものになっていることがある。
流体の慣性を利用するこのようなデバイスは、水槌ポンプの基幹部に実際に用いられている。パイプを通る流水の慣性はインダクタンスの効果をうみだす。インダクタは流れの急激な変化を「排除」して、遅い変化だけを通過させる。パイプ内壁から流体が受ける抵抗力は寄生抵抗に例えられる。いずれのモデルでも、最初に電流が流れ始める時にはインダクタをまたいだ圧力源(電圧)が必要である。このようにインダクタ中では電圧が電流を生み出す。電流が増加し、素子内部の摩擦や回路中の他の素子が定める限界の大きさに近づくにつれて、インダクタをまたいだ圧力低下は小さくなっていく。
理想的な電圧源(電池)はフィードバック制御付きのポンプである。両端に圧力計を置けば、電流がどんな値であってもこの種のポンプは一定の圧力差を作ることがわかる。回路の一端が接地されているなら、ポンプのモデルの代わりに、水が高い位置に貯められていて、多少の水が流れても水位が変化しないほど充分な量がある状況を考えてもよい。理想的な電流源のアナロジーを考えるためには容積式ポンプを用いることになる。流量計を付ければ、このようなポンプが一定速度で駆動すると流速が一定に保たれることがわかる。