为什么只有四个被动元素?

电器工程 成分 无源元件
2022-01-16 01:08:17

我读过有四种类型的无源元件:电阻、电容、电感和忆阻器。

忆阻器生产前 30 年就被预测了。但是为什么你不能发明其他类型的被动元件呢?有证据吗?

我对无源元件的定义是没有增益、没有控制和线性的。

3个回答

电子产品有四个感兴趣的物理量:电压、通量、电荷和电流。如果您有四样东西并想选择两样,那么顺序无关紧要,有 4C2 = 6 种方法可以做到这一点。其中两个物理量是根据另外两个来定义的。(电流是电荷随时间的变化。电压是通量随时间的变化。)这留下了四种可能的关系:电阻、电感、电容和忆阻。 在此处输入图像描述

如果您想要另一个基本组件,您需要另一个物理量来与这四个相关。尽管可以测量许多物理量,但似乎没有一个比这些物理量耦合得更紧密。我想这是因为电和磁是同一个的两个方面。我进一步假设,由于电磁学现在被理解为电力的一部分,人们可能能够在弱核相互作用与我们的电压、电流、电荷和通量这四个元素之间建立一些关系。

我没有第一个线索这将如何在物理上表现出来,特别是考虑到在任何短于核内距离的地方,弱核力的相对弱点。也许存在影响放射性衰变率的强磁场或电场?还是在促成或阻止核聚变?我还进一步假设(我很高兴)所需的场强将是惊人的,这就是为什么它们对于日常工程不实用。

但这是很多假设。我只是一个工程师,没有资格推测这些事情。

但是为什么你不能发明其他类型的被动元件呢?有证据吗?

嗯,有一个证明,但它是循环的。如果拿“四个基本电子变量”来说,只有六种方法可以将它们线性组合。其中四种方式是组件,另外两种是定义。斯蒂芬的回答很好地解释了这一点。只有四个无源组件,因为提出该声明的人只允许四个变量。

我可以通过引入更多变量来“发明”更多“缺失的组件”。电流是电荷对时间的导数:

i=dqdt

我要定义一个新名词:澎湃。它是电流对时间的导数:

s=didt

脑洞大开?把它放回去。我们在物理学中一直这样做。这些序列是类似的:

  • 位置、速度、加速度
  • 充电、电流、浪涌

如果需要,我们可以根据需要多次区分变量并给出结果名称。物理学甚至为加速度的导数起了一个名字:jerk

现在我们可以从斯蒂芬的回答中看出那张图表中的澎湃。它在电流的下方和左侧。

现在我们可以问,将浪涌与电压联系起来的组件是什么?这将是一个服从的组件:

dv=Pds

我要打电话P 淫荡该组件称为Philator

这个组件有什么用处?我不知道,但我预测它存在。几十年后,当它被发明出来时,我会说“我告诉过你”,然后出名。

吉纳威,

我认为还有大量的“被动”组件尚未被发现和发明。“被动”是我们在电子产品中使用的一个有点欺骗性和模棱两可的术语。在电子产品中,我们有很多松散的术语,这些术语会让初学者陷入困境。你会认为对于一门精确的科学,我们会使用更精确的语言。不是这样。

正如其他海报所指出的那样,三大无源器件是电阻器、电容器和电感器。我不知道这个忆阻器小发明。在我 50 多年的电子产品经验中,我从来没有拿过一个,也没有在我从事过的电路设计中出现过。

尽管如此,我认为如果你能想出一种可以将频率转换为成比例的直流电压的设备,就像热电偶将温度转换为电压一样,你可能会加入 EE Heaven 中的 Michael Faraday 之类的行列。

同样,如果您可以发明一种无需使用磁铁和线圈即可将电子流直接转换为声音的设备,那么您也可能会做大事。

或者就此而言,一种将电流直接转化为动力的弹性材料——难以捉摸的人造肌肉组织。这将永远改变色情世界,就像迈克尔法拉第的振动线圈所做的那样。

自从 EE 世界享受新的无源组件以来,已经有一段时间了。让我们随时了解您的进展。