¿Por qué solo hay cuatro elementos pasivos?

He leído que hay cuatro tipos de elementos pasivos: resistencias, condensadores, inductores y memristores.

El memristor fue predicho 30 años antes de que fuera producido. Pero, ¿por qué no podrías inventar otro tipo de elemento pasivo? ¿Hay alguna prueba?

La definición que estoy usando de elementos pasivos es algo sin ganancia, sin control y lineal.

components passive-components

— jinawee
fuente

Existe este gráfico elegante, que quizás hayas visto. en.wikipedia.org/wiki/… Desafortunadamente, me encuentro mirándolo y pensando en los memristores, en lugar de sentir que la pregunta ha sido respondida.

— Phil Frost

@PhilFrost ¡Claramente no soy el único al que le gusta ese gráfico!

— Stephen Collings

Creo que es importante tener en cuenta que cada cable muestra resistencia, capacitancia e inductancia. Estos son elementos de circuito ideales , pero en la vida real son características de casi todos los elementos de circuito. El memristor no encaja en ese molde. No se puede hablar de la "memristance" de un cable. En mi opinión, el memristor no pertenece al mismo conjunto que la resistencia, la capacitancia y la inductancia.

— Joe Hass el

Estoy usando elementos pasivos es algo sin ganancia, sin control y lineal. Entonces, el memristor no es un elemento pasivo ya que no es lineal (excepto en el caso trivial donde es solo una resistencia). Según Wiki, para el memristor tenemos:

donde q se entiende que es el tiempo integral de

. Si

es constante,

y, por lo tanto, tenemos una resistencia. De lo contrario,

no es una función lineal de

. Por ejemplo, si

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

$M(q) = mq$ entonces

\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, si un elemento pasivo debe ser lineal , el memristor no es un elemento pasivo. Del artículo de Wiki "Memristor": en su artículo de 1971, Chua extrapoló una simetría conceptual entre la resistencia no lineal (voltaje frente a corriente), el capacitor no lineal (voltaje frente a carga) y el inductor no lineal (enlace de flujo magnético frente a corriente). Luego infirió la posibilidad de un memristor como otro elemento fundamental del circuito no lineal que vincula el enlace de flujo magnético y la carga.

— Alfred Centauri

Respuestas:

Hay cuatro cantidades físicas de interés para la electrónica: voltaje, flujo, carga y corriente. Si tiene cuatro cosas y desea elegir dos, el orden no importa , hay 4C2 = 6 formas de hacerlo. Dos de las cantidades físicas se definen en términos de las otras dos. (La corriente es un cambio en la carga a lo largo del tiempo. El voltaje es un cambio en el flujo a lo largo del tiempo). Eso deja cuatro posibles relaciones: resistencia, inductancia, capacitancia y resistencia. ingrese la descripción de la imagen aquí

Si desea otro componente fundamental, necesita otra cantidad física para relacionarse con estos cuatro. Y aunque hay muchas cantidades físicas que uno podría medir, ninguna parece estar tan estrechamente acoplada como estas. Supongo que esto se debe a que la electricidad y el magnetismo son dos aspectos de la misma fuerza . Supongo además que, dado que ahora se entiende que el electromagnetismo es parte de la fuerza de electrodepresión , uno podría ser capaz de plantear algunas relaciones entre la interacción nuclear débil y nuestros cuatro elementos de voltaje, corriente, carga y flujo.

No tengo la primera idea de cómo se manifestaría físicamente, especialmente dada la debilidad relativa de la fuerza nuclear débil en cualquier cosa por debajo de las distancias intranucleares. ¿Quizás en presencia de fuertes campos magnéticos o eléctricos que afectan las tasas de desintegración radiactiva? ¿O al precipitar o prevenir la fusión nuclear? Supongo aún más (estoy en una buena racha) que las intensidades de campo requeridas serían fenomenales, por lo que no son prácticas para la ingeniería diaria.

Pero eso es mucha suposición. Soy un simple ingeniero y no estoy calificado para especular sobre tales cosas.

— Stephen Collings
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Creo que es más como "alguien decidió que hay cuatro cantidades físicas de interés para la electrónica". Y realmente tal vez solo hay dos, ya que la carga es la integral de la corriente y el flujo es la integral del voltaje. La temperatura es bastante importante. Así es el poder, o su derivada, la energía. O tal vez quiero integrar flux para obtener algo nuevo y definir un componente al respecto.

— Phil Frost

Creo que tal vez la prueba radica en el requisito (establecido en la pregunta) de que estos componentes pasivos son lineales , y eso significa que tienen alguna relación lineal entre la corriente y el voltaje, por lo que no puede haber otras cantidades físicas de interés, por definición . Pero solo estoy adivinando.

— Phil Frost

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}

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

@AlfredCentauri Hay una pequeña explicación en el artículo de Wikipedia para memristor que explica por qué todo se escribió como ecuaciones diferenciales . No puedo decir que lo sigo (no hablo muy bien de matemáticas), pero lo entendí como "porque hace que sea más fácil argumentar a favor de los memristores".

— Phil Frost

Personalmente, habría elegido definir M al revés, entonces dq = MdΦ, entonces podría comparar con dq = Cdv y llamarlos justificadamente condensadores de flujo

— Pete Kirkham

Pero, ¿por qué no podrías inventar otro tipo de elemento pasivo? ¿Hay alguna prueba?

Bueno, hay una prueba, pero es circular. Si toma "las cuatro variables electrónicas fundamentales", solo hay seis formas de combinarlas linealmente. Cuatro de las formas son componentes, y las otras dos son definiciones. La respuesta de Stephen explica esto bien. Solo hay cuatro componentes pasivos porque quien hizo esa afirmación solo permitió cuatro variables.

Puedo "inventar" más "componentes faltantes" introduciendo más variables. La corriente es la derivada de la carga con respecto al tiempo:

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

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

Voy a definir un nuevo término: surgimiento. Es la derivada de la corriente con respecto al tiempo:

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

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

¿Alucinado? Ponlo de nuevo juntos. Hacemos esto todo el tiempo en física. Estas secuencias son análogas:

posición, velocidad, aceleración
carga, corriente, aumento

Podemos diferenciar las variables tantas veces como queramos y dar los nombres de los resultados, si queremos. La física incluso tiene un nombre para la derivada de la aceleración: tirón .

Ahora podemos pegar el aumento en ese gráfico de la respuesta de Stephen. Va abajo y a la izquierda de la corriente.

Ahora podemos preguntar, ¿cuál es el componente que conecta la sobretensión con el voltaje? Sería un componente que obedece:

re v = PAGS re s

$\mathrm dv = P \mathrm ds$

$P$

¿Cuál es la utilidad de este componente? No tengo ni idea, pero predigo que existe. En unas pocas décadas, cuando se invente, diré "Te lo dije" y seré famoso.

— Phil Frost
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Creo que solo eres filisteo.

— hobbs

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

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

@AlfredCentauri Lo que significa que si haces un Filator pasivo , serás muy famoso.

— Buhb

@Buhb, un Philator pasivo sería como un soltero casado .

— Alfred Centauri

@AlfredCentauri Si tú lo dices. Nunca fui muy bueno en matemáticas :) Me preguntaba, ¿qué pasa si integro cargar e integrar flujo, luego imagino que hay algún componente pasivo allí? Tal vez un "Forgistor"? ¿O es también una combinación de cosas que ya tenemos?

— Phil Frost

jinawee

Creo que todavía hay una gran cantidad de componentes "pasivos" por descubrir e inventar. "Pasivo" es un término algo engañoso y ambiguo que usamos en electrónica. En electrónica tenemos mucha terminología suelta que arroja a los principiantes una bola curva. Se podría pensar que para una ciencia exacta usaríamos un lenguaje más exacto. No tan.

Como otros carteles han indicado, los tres grandes pasivos son resistencias, condensadores e inductores. No sé sobre este artilugio memristor. En mis más de 50 años de experiencia en electrónica, nunca tuve uno en la mano o tuve uno en un diseño de circuito en el que he trabajado.

Sin embargo, creo que si pudieras encontrar un dispositivo que pudiera convertir la frecuencia a un voltaje DC proporcional, como un termopar convierte la temperatura en voltaje, podrías unirte a Michael Faraday en EE Heaven.

Del mismo modo, si pudiera inventar un dispositivo que convierta el flujo de electrones directamente en sonido sin el uso de un imán y una bobina, también podría estar en algo grande.

O, para el caso, un material elástico que convierte directamente la corriente en fuerza motriz: el esquivo tejido muscular artificial. Eso cambiaría para siempre el mundo de la pornografía tanto como lo hizo la bobina vibratoria de Michael Faraday.

Ha pasado bastante tiempo desde que el mundo EE ha disfrutado de un nuevo componente pasivo. Mantennos informados de tus progresos.

— FiddyOhm
fuente

convert frequency to a proportional DC voltage- ¿Te refieres a un filtro de paso bajo comúnmente usado para convertir una salida PWN a un voltaje para un DAC barato?

— Michael

a device which converts electron flow directly to sound without the use of a magnet and coil¿O qué tal un dispositivo que dobla la luz sin el uso de una lente material?

— Michael

an elastic material that directly converts current to motive force- o un holo-diodo?

— Michael

@Michael "¿qué pasa con un dispositivo que dobla la luz sin el uso de una lente material?" Mire hacia el cielo en un día despejado y verá uno brillante.

— JAB

@JAB Me preocuparía más lo que sucedería si el planeta cayera en el dispositivo.

— AJMansfield