Почему пассивных элементов всего четыре?

Я читал, что есть четыре типа пассивных элементов: сопротивления, конденсаторы, катушки индуктивности и мемристоры.

Мемристор был предсказан за 30 лет до того, как он был создан. Но почему нельзя было изобрести другой тип пассивного элемента? Есть доказательства?

Определение, которое я использую для пассивных элементов, это что-то без усиления, без контроля и линейное.

Вот эта элегантная графика, которую вы могли видеть. en.wikipedia.org/wiki/… К сожалению, я просто смотрю на это и думаю о мемристорах, вместо того, чтобы чувствовать, что на вопрос дан ответ.
@PhilFrost Очевидно, я не единственный, кому нравится эта графика!
Я думаю, важно иметь в виду, что каждый провод показывает сопротивление, емкость и индуктивность. Это идеальные элементы схемы, но в реальной жизни они характерны практически для каждого элемента схемы. Мемристор не подходит под эту форму. Вы не можете говорить о «мемристансе» провода. На мой взгляд, мемристор не принадлежит к тому же набору, что и сопротивление, емкость и индуктивность.
Я использую пассивные элементы, это что-то без усиления, без контроля и линейно. Тогда мемристор не является пассивным элементом, поскольку он нелинейный (за исключением тривиального случая, когда это просто резистор). Согласно Вики, для мемристора имеем: в знак равно М ( д ) я где под q понимается интеграл времени я . Если М ( д ) постоянно, в ∝ я и, таким образом, у нас есть резистор. В противном случае, в не является линейной функцией я . Например, если М ( д ) знак равно м д тогда д в д т знак равно м ( я 2 + д д я д т )
@AlfredCentauri Так что это противоречит этому ответу electronics.stackexchange.com/a/82801/24361 ?
@jinawee, если пассивный элемент должен быть линейным , мемристор не является пассивным элементом. Из статьи Wiki «Мемристор»: В своей статье 1971 года Чуа экстраполировал концептуальную симметрию между нелинейным резистором (напряжение и ток), нелинейным конденсатором (напряжение и заряд) и нелинейным индуктором (магнитная потокосцепление и ток). Затем он предположил возможность использования мемристора как еще одного фундаментального элемента нелинейной цепи, связывающего магнитную потокосцепление и заряд.
График, на который ссылается ФилФрост, всегда с первого взгляда заставляет меня задуматься: «Так почему же нет компонента на линии напряжение-поток? Это было бы так здорово. Или на линии заряд-ток? О, дерьмо, это просто время ». Оооо... может быть, мы могли бы сделать компонент на время? :D

Ответы (3)

Для электроники интересны четыре физические величины: напряжение, поток, заряд и ток. Если у вас есть четыре вещи и вы хотите выбрать две, порядок не имеет значения , есть 4C2 = 6 способов сделать это. Две физические величины определяются через две другие. (Ток — это изменение заряда с течением времени. Напряжение — это изменение потока с течением времени.) Остаются четыре возможных соотношения: сопротивление, индуктивность, емкость и мемристанс.введите описание изображения здесь

Если вам нужен еще один фундаментальный компонент, вам нужна другая физическая величина, связанная с этими четырьмя. И хотя существует множество физических величин, которые можно измерить, ни одна из них не кажется столь тесно связанной, как эти. Я полагаю, это потому, что электричество и магнетизм являются двумя аспектами одной и той же силы . Я также предположил бы, что, поскольку теперь электромагнетизм понимается как часть электрослабого взаимодействия, можно было бы установить некоторые отношения между слабым ядерным взаимодействием и нашими четырьмя элементами: напряжением, током, зарядом и потоком.

Я понятия не имею, как это будет физически проявляться, особенно учитывая относительную слабость слабого ядерного взаимодействия на любых расстояниях, кроме внутриядерных. Возможно, в присутствии сильных магнитных или электрических полей, влияющих на скорость радиоактивного распада? Или в ускорении или предотвращении ядерного синтеза? Я бы еще предположил (я в ударе), что требуемая напряженность поля будет феноменальной, поэтому они непрактичны для повседневной инженерии.

Но это много предположений. Я всего лишь инженер и не имею права рассуждать о таких вещах.

Я думаю, что это больше похоже на «кто-то решил, что для электроники интересны четыре физические величины». А на самом деле их может быть только два, так как заряд — это интеграл тока, а поток — интеграл напряжения. Температура довольно важна. То же самое относится и к мощности или ее производной энергии. Или, может быть, я хочу интегрировать поток, чтобы получить что-то новое, и определить соответствующий компонент.
Я думаю, что, возможно, доказательство заключается в требовании (установленном в вопросе), что эти пассивные компоненты являются линейными , а это означает, что они имеют некоторую линейную зависимость между током и напряжением, поэтому по определению не может быть других представляющих интерес физических величин. . Но я только предполагаю.
Сопротивление не определяется как р знак равно г в г я а, скорее, как константа пропорциональности напряжения и тока, р знак равно в я так что, в лучшем случае , этот график вводит в заблуждение. Например, идеальный источник напряжения, соединенный последовательно с идеальным сопротивлением р удовлетворяет р знак равно г в г я но такая комбинация не является основным пассивным элементом схемы .
@AlfredCentauri В статье Википедии для мемристора есть небольшое объяснение, объясняющее, почему все было написано в виде дифференциальных уравнений . Я не могу сказать, что следую этому (я не очень хорошо говорю по математике), но я понял это как «потому что мемристорам легче спорить».
Лично я предпочел бы определить M наоборот, поэтому dq=MdΦ, тогда вы могли бы сравнить с dq=Cdv и обоснованно назвать их конденсаторами потока.
@PhilFrost: Каким образом соотношение четырех величин, как показано, более «правильное», чем утверждение, что конденсаторы, резисторы и катушки индуктивности устанавливают соотношение между током и либо dV/dt, V, либо интегралом (Vdt), либо между напряжением и интегралом (Idt), I или dI/dt?
@supercat извините, понятия не имею. Когда я вижу математику для чего-то, для чего у меня еще нет интуитивного объяснения, моя голова тает. Я просто хотел предоставить ссылку для ознакомления.
На самом деле единственная причина, по которой поток присутствует на этой диаграмме, заключается в том, что они могут использовать две производные во всех уравнениях - с точки зрения теории цепей поток и заряд на самом деле вообще не участвуют. Что не так с V=RI, V=LI' и V'=(1/C)I? (где 'обозначает производную по времени)

Но почему нельзя было изобрести другой тип пассивного элемента? Есть доказательства?

Что ж, доказательство есть, но оно круговое. Если взять «четыре фундаментальные электронные переменные», есть только шесть способов их линейного комбинирования. Четыре способа являются компонентами, а два других — определениями. Ответ Стивена хорошо объясняет это. Пассивных компонентов всего четыре, потому что тот, кто сделал это заявление, допускал только четыре переменные.

Я могу «изобрести» больше «недостающих компонентов», введя больше переменных. Ток есть производная заряда по времени:

я знак равно г д г т

Я собираюсь дать определение новому термину: пульсация. Это производная тока по времени:

с знак равно г я г т

С ума сошел? Собери обратно. Мы делаем это все время в физике. Эти последовательности аналогичны:

  • положение, скорость, ускорение
  • заряд, ток, пульсация

Мы можем дифференцировать переменные столько раз, сколько захотим, и давать имена результатам, если захотим. В физике даже есть название для производной ускорения: рывок .

Теперь мы можем вставить пульсацию в этот рисунок из ответа Стивена. Он идет ниже и левее течения.

Теперь мы можем спросить, какой компонент связывает скачки напряжения с напряжением? Это будет компонент, который подчиняется:

д в знак равно п д с

я позвоню п Филистанс . Компонент называется Philator .

В чем польза этого компонента? Понятия не имею, но предсказываю, что он существует. Через несколько десятилетий, когда его изобретут, я скажу: «Я же говорил» и стану знаменитым.

Я думаю, ты просто филистимлянин.
Если с знак равно г я г т и д в знак равно п д с тогда в знак равно п г я г т + В , т. е. Филатор — это просто катушка индуктивности, включенная последовательно с источником постоянного напряжения.
@AlfredCentauri Это означает, что если вы сделаете пассивного Филатора, вы действительно станете очень известным.
@Buhb, пассивный филатор был бы похож на женатого холостяка.
@AlfredCentauri Если ты так говоришь. Я никогда не был силен в математике :) Мне было интересно, а что, если я интегрирую заряд и интегрирую поток, то представьте, что там есть какой-то пассивный компонент. Может, "Форгистор"? Или это тоже какая-то комбинация того, что у нас уже есть?
Продолжая аналогию с физикой, полный список до седьмой производной: «положение, скорость, ускорение, рывок, щелчок, треск, хлопок».
@Buhb if you make a passive Philator, you will indeed be very famousсделал мой день намного лучше, спасибо! Давно я так смеялся

джинави,

Я думаю, что существует большое количество «пассивных» компонентов, которые еще предстоит открыть и изобрести. «Пассив» — несколько обманчивый и двусмысленный термин, который мы используем в электронике. В электронике у нас много расплывчатой ​​терминологии, которая ставит новичков в тупик. Можно подумать, что для точной науки мы использовали бы более точный язык. Не так.

Как указывалось на других плакатах, большими тремя пассивными элементами являются резисторы, конденсаторы и катушки индуктивности. Я ничего не знаю об этой мемристорной штуковине. За свой более чем 50-летний опыт работы с электроникой я никогда не держал его в руках и не встречал такого в схемотехнике, над которой работал.

Тем не менее, я думаю, что если бы вы могли придумать устройство, которое могло бы преобразовывать частоту в пропорциональное постоянное напряжение, как термопара преобразует температуру в напряжение, вы могли бы присоединиться к таким, как Майкл Фарадей в EE Heaven.

Точно так же, если бы вы могли изобрести устройство, которое преобразует поток электронов непосредственно в звук без использования магнита и катушки, вы бы тоже попали в нечто большое.

Или, если на то пошло, эластичный материал, который напрямую преобразует ток в движущую силу — неуловимая искусственная мышечная ткань. Это навсегда изменило бы мир порнографии так же сильно, как это сделала вибрирующая катушка Майкла Фарадея.

Прошло довольно много времени с тех пор, как в мире EE появился новый пассивный компонент. Держите нас в курсе вашего прогресса.

convert frequency to a proportional DC voltage- вы имеете в виду фильтр нижних частот, обычно используемый для преобразования выхода PWN в напряжение для дешевого ЦАП?
a device which converts electron flow directly to sound without the use of a magnet and coil- или как насчет устройства, преломляющего свет без использования материальной линзы?
an elastic material that directly converts current to motive force- или голодиод?
Майкл, ты уверен, что твоя фамилия НЕ Фарадей? Ваши идеи могут показаться безумными, но идея записать голос на кусок фольги 130 лет назад или послать сообщение через кусок проволоки длиной 20 миль 200 лет назад была такой же.
@Michael "а как насчет устройства, которое изгибает свет без использования материальной линзы?" Посмотрите на небо в ясный день, и вы увидите яркое сияние.
@JAB точно, гравитация, кажется, требуется. но создать достаточную гравитацию, чтобы искривить свет, и приспособить его к чему-то, что поместится в лаборатории или даже на лицо, теперь это непростая задача.
@ Майкл, я бы с осторожностью относился к размещению чего-то с достаточной гравитационной силой, чтобы преломить свет, который также достаточно мал, чтобы поместиться на чьем-то лице на чьем-то лице. Кажется опасным, учитывая требуемое количество массы; что произойдет, если он упадет на ногу человека?
@JAB Я бы больше беспокоился о том, что произойдет, если планета упадет на устройство.
In my 50+ years of electronics experienceпри всем уважении, обратите внимание, что первые настоящие мемристоры были сконструированы совсем недавно, так что неудивительно, что вы этого не сделали... это мало что значит. Я никогда не держал в руках газовый лазер, и я видел довольно много других светоизлучающих устройств. Не держать в руках/видеть вживую ни одно из них не означает, что этих устройств нет (или не может) быть или быть полезным.
Почему пассивных элементов всего четыре?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v