Mengapa hanya ada empat elemen pasif?

Saya telah membaca bahwa ada empat jenis elemen pasif: resistensi, kapasitor, induktor dan memristor.

The memristor diperkirakan 30 tahun sebelum diproduksi. Tetapi mengapa Anda tidak dapat menemukan jenis elemen pasif lainnya? Apakah ada buktinya?

Definisi yang saya gunakan dari elemen pasif adalah sesuatu tanpa penguatan, tanpa kontrol dan linier.

components passive-components

— jinawee
sumber

Ada grafik keren ini, yang mungkin telah Anda lihat. en.wikipedia.org/wiki/... Sayangnya saya hanya mendapati diri saya menatapnya dan berpikir tentang memristor, daripada merasa seperti pertanyaan telah dijawab.

— Phil Frost

@ PhilFrost Jelas saya bukan satu-satunya yang suka grafik itu!

— Stephen Collings

Saya pikir penting untuk diingat bahwa setiap kawat menampilkan hambatan, kapasitansi, dan induktansi. Ini adalah elemen rangkaian ideal tetapi dalam kehidupan nyata mereka adalah karakteristik dari hampir semua elemen rangkaian. Sang memristor tidak cocok dengan cetakan itu. Anda tidak dapat berbicara tentang "peringatan" dari sebuah kawat. Dalam pikiran saya, memristor tidak termasuk dalam set yang sama dengan resistensi, kapasitansi, dan induktansi.

— Joe Hass

Saya menggunakan elemen pasif adalah sesuatu tanpa penguatan, tanpa kontrol dan linier. Maka memristor bukan elemen pasif karena non-linear (kecuali untuk kasus sepele di mana itu hanya sebuah resistor). Menurut Wiki, untuk memristor yang kita miliki: mana q dipahami sebagai integral waktu dari . Jika adalah konstan, dan, dengan demikian, kami memiliki resistor. Kalau tidak, bukan fungsi linear dari . Misalnya, jika maka

v = M (q) i

$v = M(q)i$

i

$i$

M (q)

$M(q)$

v \propto i

$v \propto i$

v

$v$

i

$i$

M (q) = m q

$M(q) = mq$

\frac{d v}{d t} = m (i^{2} + q \frac{d i}{d t})

$\frac{dv}{dt} = m(i^2 + q\frac{di}{dt})$

— Alfred Centauri

@jinawee, jika elemen pasif harus linier , memristor bukan elemen pasif. Dari artikel Wiki "Memristor": Dalam makalahnya tahun 1971, Chua mengekstrapolasi simetri konseptual antara resistor nonlinear (tegangan vs arus), kapasitor nonlinear (tegangan vs muatan) dan induktor nonlinear (hubungan fluks magnetik vs arus). Dia kemudian menyimpulkan kemungkinan memristor sebagai elemen rangkaian nonlinier mendasar lainnya yang menghubungkan pertautan dan muatan fluks magnetik.

— Alfred Centauri

Jawaban:

Ada empat jumlah fisik yang menarik untuk elektronik: tegangan, fluks, muatan, dan arus. Jika Anda memiliki empat hal dan ingin memilih dua, agar tidak menjadi masalah , ada 4C2 = 6 cara untuk melakukannya. Dua dari jumlah fisik didefinisikan dalam dua lainnya. (Arus adalah perubahan yang bertanggung jawab dari waktu ke waktu. Tegangan berubah dalam fluks dari waktu ke waktu.) Yang meninggalkan empat kemungkinan hubungan: resistansi, induktansi, kapasitansi, dan memristance. masukkan deskripsi gambar di sini

Jika Anda menginginkan komponen fundamental lain, Anda perlu kuantitas fisik lain untuk dihubungkan dengan keempatnya. Dan sementara ada banyak kuantitas fisik yang dapat diukur, tidak ada yang tampak begitu erat seperti ini. Saya kira ini karena listrik dan magnet adalah dua aspek dari gaya yang sama . Saya lebih lanjut mengira bahwa karena elektromagnetisme sekarang dipahami sebagai bagian dari gaya elektro - bicara , orang mungkin dapat menempatkan beberapa hubungan antara interaksi nuklir yang lemah dan empat elemen tegangan, arus, muatan, dan fluks kami.

Saya tidak memiliki petunjuk pertama bagaimana ini akan dimanifestasikan secara fisik, terutama mengingat kelemahan relatif dari gaya nuklir lemah pada jarak pendek intranuklir. Mungkin dengan adanya medan magnet atau listrik yang kuat yang mempengaruhi laju peluruhan radioaktif? Atau dalam mempercepat atau mencegah fusi nuklir? Saya lebih jauh lagi menduga (saya sedang on the roll) bahwa kekuatan bidang yang dibutuhkan akan sangat fenomenal, itulah sebabnya mereka tidak praktis untuk rekayasa sehari-hari.

Tapi itu banyak anggapan. Saya hanya seorang insinyur, dan tidak memenuhi syarat untuk berspekulasi tentang hal-hal seperti itu.

— Stephen Collings
sumber

Saya pikir ini lebih seperti "seseorang memutuskan ada empat jumlah fisik yang menarik untuk elektronik". Dan benar-benar mungkin hanya ada dua, karena muatan adalah integral dari arus, dan fluks integral dari tegangan. Suhu cukup penting. Begitu juga kekuatan, atau turunannya, energi. Atau mungkin saya ingin mengintegrasikan fluks untuk mendapatkan hal baru, dan mendefinisikan komponen tentang itu.

— Phil Frost

Saya pikir mungkin buktinya terletak pada persyaratan (ditetapkan dalam pertanyaan) bahwa komponen pasif ini linier , dan itu berarti bahwa mereka memiliki beberapa hubungan linear antara arus dan tegangan, sehingga tidak mungkin ada jumlah fisik lain yang menarik, menurut definisi . Tapi saya hanya menebak.

— Phil Frost

Resistansi tidak didefinisikan sebagai tetapi, sebagai konstanta dari proporsionalitas tegangan dan arus, jadi, paling-paling , grafik ini menyesatkan. Sebagai contoh, sumber tegangan ideal dalam rangkaian dengan resistansi ideal memenuhi tetapi kombinasi seperti itu bukanlah elemen rangkaian pasif mendasar .

R = \frac{d v}{d i}

$R = \frac{dv}{di}$

R = \frac{v}{i}

$R = \dfrac{v}{i}$

R

$R$

R = \frac{d v}{d i}

$R = \frac{dv}{di}$

— Alfred Centauri

@AlfredCentauri Ada sedikit penjelasan dalam artikel Wikipedia untuk memristor yang menjelaskan mengapa semuanya ditulis sebagai persamaan diferensial . Saya tidak bisa mengatakan saya mengikutinya (saya tidak berbicara matematika dengan sangat baik), tetapi saya memahaminya sebagai "karena membuatnya lebih mudah untuk berdebat tentang memristor."

— Phil Frost

Secara pribadi saya akan memilih untuk mendefinisikan M sebaliknya, jadi dq = MdΦ, maka Anda dapat membandingkan dengan dq = Cdv dan dapat dibilang menyebutnya kapasitor fluks

— Pete Kirkham

Tetapi mengapa Anda tidak dapat menemukan jenis elemen pasif lainnya? Apakah ada buktinya?

Ya, memang ada buktinya, tapi ini melingkar. Jika Anda mengambil "empat variabel elektronik mendasar", hanya ada enam cara untuk menggabungkannya secara linear. Empat cara adalah komponen, dan dua lainnya adalah definisi. Jawaban Stephen menjelaskan ini dengan baik. Hanya ada empat komponen pasif karena siapa pun yang membuat klaim hanya diperbolehkan empat variabel.

Saya dapat "menciptakan" lebih banyak "komponen yang hilang" dengan memperkenalkan lebih banyak variabel. Saat ini adalah turunan dari biaya sehubungan dengan waktu:

i = \frac{d q}{d t}

$i = \frac{\mathrm dq}{\mathrm dt}$

Saya akan mendefinisikan istilah baru: bergelombang. Ini adalah turunan dari arus sehubungan dengan waktu:

s = \frac{d i}{d t}

$s = \frac{\mathrm di}{\mathrm dt}$

Pikiran hancur? Pasang kembali. Kami melakukan ini sepanjang waktu dalam fisika. Urutan ini analog:

posisi, kecepatan, percepatan
biaya, arus, bergelombang

Kita dapat membedakan variabel sebanyak yang kita inginkan dan memberikan nama hasil, jika kita mau. Fisika bahkan memiliki nama untuk turunan percepatan: brengsek .

Sekarang kita bisa tetap sibuk dalam grafik itu dari jawaban Stephen. Itu berjalan di bawah dan di sebelah kiri saat ini.

Sekarang kita bisa bertanya, apa komponen yang menghubungkan lonjakan tegangan? Itu akan menjadi komponen yang mematuhi:

d v = P d s

$\mathrm dv = P \mathrm ds$

Saya akan menelepon Philistance . Komponen itu disebut Philator . $P$

Apa kegunaan komponen ini? Saya belum tahu, tapi saya memprediksi itu ada. Dalam beberapa dekade, ketika itu ditemukan, aku akan mengatakan "Aku sudah bilang begitu" dan menjadi terkenal.

— Phil Frost
sumber

Saya pikir Anda hanya orang Filistin.

— hobbs

Jika dan maka , yaitu, Philator hanyalah sebuah induktor dalam rangkaian dengan sumber tegangan konstan.

s = \frac{d i}{d t}

$s = \frac{di}{dt}$

d v = P d s

$dv = P ds$

v = P \frac{d i}{d t} + V

$v = P\frac{di}{dt} + V$

— Alfred Centauri

@AlfredCentauri Yang artinya jika Anda membuat Philator pasif , Anda memang akan sangat terkenal.

— Buhb

@ Buhb, seorang Philator pasif akan menjadi seperti bujangan yang sudah menikah .

— Alfred Centauri

@AlfredCentauri Jika Anda mengatakannya. Saya tidak pernah pandai matematika :) Saya bertanya-tanya, bagaimana jika saya mengintegrasikan muatan dan mengintegrasikan fluks, lalu bayangkan ada beberapa komponen pasif di sana. Mungkin seorang "Forgistor"? Atau apakah itu juga kombinasi beberapa hal yang sudah kita miliki?

— Phil Frost

jinawee,

Saya pikir ada sejumlah besar komponen "pasif" yang belum ditemukan dan diciptakan. "Pasif" adalah istilah yang agak menipu dan ambigu yang kita gunakan dalam elektronik. Dalam elektronik, kami memiliki banyak terminologi longgar yang melempar bola kurva kepada pemula. Anda akan berpikir bahwa untuk ilmu pasti kita akan menggunakan bahasa yang lebih tepat. Tidak begitu.

Seperti poster-poster lain yang mengindikasikan tiga besar pasif adalah resistor, kapasitor, dan induktor. Saya tidak tahu tentang alat memristor ini. Dalam 50+ tahun pengalaman elektronik saya, saya tidak pernah memegang satu di tangan saya atau ada yang muncul dalam desain sirkuit yang saya kerjakan.

Namun demikian, saya pikir jika Anda dapat membuat perangkat yang dapat mengubah frekuensi menjadi tegangan DC proporsional, seperti termokopel yang mengubah suhu menjadi tegangan, Anda dapat bergabung dengan orang-orang seperti Michael Faraday di EE Heaven.

Demikian juga, jika Anda dapat menciptakan perangkat yang mengubah aliran elektron langsung menjadi suara tanpa menggunakan magnet dan koil, Anda mungkin akan menemukan sesuatu yang besar juga.

Atau dalam hal ini bahan elastis yang secara langsung mengubah arus menjadi gaya gerak - jaringan otot buatan yang sulit dipahami. Itu akan selamanya mengubah dunia pornografi seperti halnya koil bergetar Michael Faraday.

Sudah cukup lama sejak dunia EE telah menikmati komponen pasif baru. Terus beri kami perkembangan Anda.

— FiddyOhm
sumber

convert frequency to a proportional DC voltage- Maksud Anda seperti low pass filter yang biasa digunakan untuk mengubah output PWN menjadi tegangan untuk DAC yang murah?

— Michael

a device which converts electron flow directly to sound without the use of a magnet and coil- atau bagaimana dengan perangkat yang membelokkan cahaya tanpa menggunakan lensa material?

— Michael

an elastic material that directly converts current to motive force- atau holo-diode?

— Michael

@Michael "bagaimana dengan perangkat yang membelokkan cahaya tanpa menggunakan lensa material?" Lihatlah ke atas di langit pada hari yang cerah dan Anda akan melihat satu yang bersinar terang.

— JAB

@ JAB saya akan lebih khawatir tentang apa yang akan terjadi jika planet ini jatuh pada perangkat.

— AJMansfield