¿Por qué solo hay tres elementos pasivos, R, L, C, en la electricidad?

Answer 1

Copiando de mi respuesta en EE Stack Exchange.

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.
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.

Solo voy a charlar aquí por un minuto, para exponer mis pensamientos sin conocimiento. La fuerza débil es responsable de la desintegración beta, que implica el movimiento de carga (corriente) dentro y fuera de un núcleo. Entonces la tasa de desintegración beta sería algo análoga al voltaje. El cambio en el campo magnético induce voltaje. Entonces, en esta analogía ignorante, exponer un núcleo a deltas extremos en la fuerza del campo magnético alteraría su tasa de desintegración beta, lo que podría hacer que emita electrones o positrones, y cambiar su número atómico. Ahora, ¿qué hace realmente la realidad? No tengo idea.

Answer 2

Porque solo recientemente descubrimos algunas implementaciones para memristors. Pueden considerarse el “componente pasivo perdido” pero son relativamente complejos; se pueden usar para implementar la puerta lógica implícita , que se puede usar para implementar todas las demás puertas lógicas.

Answer 3

Solo se consideran cuatro cantidades en los circuitos: voltaje, corriente, carga y flujo magnético, por lo que tiene sentido que solo haya cuatro componentes.

Los condensadores relacionan el voltaje con la carga. Las resistencias relacionan el voltaje con la corriente. Los inductores relacionan la corriente con el flujo magnético. Hay un cuarto componente, conocido como memristor, que teóricamente relaciona el flujo magnético con la carga.

Dado que la corriente de desplazamiento es dQ / dt, y el voltaje inducido magnéticamente es dPhi / dt, los condensadores e inductores también pueden relacionar la corriente con el voltaje a través de una derivada de tiempo, lo que nos permite ignorar en su mayor parte la carga y el flujo, y también significa que usted no No necesita componentes para las relaciones de voltaje-flujo y corriente-carga.

Answer 4

La resistencia del pozo representa la energía disipada como calor por cualquier material cuando se somete a campos em.

La inductancia representa la energía almacenada en el campo magnético dentro y alrededor de cualquier material y la capacitancia representa la energía almacenada en el campo eléctrico dentro y a través de cualquier material.

En general, todos los materiales tienen los tres elementos presentes, cada uno de los cuales varía según la estructura atómica del material.

Esto se aplica a los circuitos agrupados y los circuitos distribuidos pueden comportarse de manera algo diferente dependiendo de la longitud de onda.

Answer 5

Hay cuatro elementos pasivos, R, L, C y memristors.
Hasta la fecha solo hay cuatro elementos conocidos que satisfacen la definición de elementos pasivos. Eso dice “Como consecuencia, no pueden aumentar la potencia de una señal, aunque pueden aumentar un voltaje o corriente (como lo hace un transformador o circuito resonante). Los componentes pasivos primarios incluyen componentes de dos terminales como resistencias, condensadores, inductores y memristors ”
Si puede inventar cualquier otro elemento primario que satisfaga la definición anterior de elemento pasivo, estoy seguro de que será el quinto elemento pasivo primario.

Answer 6

Podría decirse que solo hay un componente pasivo, y R, L y C son solo casos especiales. Un componente pasivo relaciona V e I con algún número Z. Si Z es puro real, tienes R. Si Z es puro imaginario, tienes R o C dependiendo del signo de Z. En principio debería haber un caso -R, pero nadie lo ha inventado.

Me doy cuenta de que V = IZ es técnicamente aplicable solo a AC y que cosas como L realmente están relacionando V y dI / dt, no V e I. Pero si las funciones de forzado son continuas y diferenciables, siempre puedes hacer un análisis de Fourier y romperlo hacia abajo en un número infinito de circuitos de CA, lo que lo regresa a donde comenzamos con V = IZ.

Answer 7

Las fórmulas de RL&C pueden describir el universo de la electrónica. Es como preguntar: “¿por qué hay solo las coordenadas X, Y y Z en el mundo tridimensional?”. Así es como es.

Answer 8

Hay más de tres elementos pasivos. No estoy familiarizado con los memristores, pero los transformadores y los giroscopios son pasivos. Nunca he visto un girador que no haya sido simulado por dispositivos activos pero que puedan existir.