为什么只有四个被动元素？

我读过有四种类型的无源元件：电阻，电容器，电感器和忆阻器。

在忆阻器进行了预测过去三十年制作之前。但是，为什么您不能发明其他类型的无源元件呢？有证据吗？

我使用的无源元件的定义是没有增益，没有控制和线性的。

components passive-components

— 金纳威
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您可能已经看到过这张精美的图形。en.wikipedia.org/wiki/…不幸的是，我只是凝视着它并在思考忆阻器，而不是觉得问题已得到解决。

— Phil Frost 2014年

@PhilFrost显然，我不是唯一喜欢该图形的人！

— Stephen Collings 2014年

我认为重要的是要记住，每条线都显示电阻，电容和电感。这些都是理想的电路元件，但在现实生活中他们的特点，几乎每一个电路元件。忆阻器不适合该模具。您不能谈论电线的“忆阻”。在我看来，忆阻器与电阻，电容和电感不属于同一组。

— Joe Hass 2014年

我使用的无源元件是没有增益，没有控制和线性的。 然后，忆阻器不是非线性的，因为它是非线性的（除了琐碎的情况，它只是一个电阻）。根据Wiki，对于忆阻器，我们具有：其中q被理解为的时间积分。如果是常数，则，因此，我们有一个电阻。否则，不是的线性函数。例如，如果则

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 2014年

@jinawee，如果无源元件必须是线性的，则忆阻器不是无源元件。从Wiki文章“忆阻器”中获取： Chua在1971年的论文中推断出非线性电阻器（电压与电流），非线性电容器（电压与电荷）和非线性电感器（磁通链与电流）之间的概念对称性。然后，他推断出忆阻器是连接磁通链和电荷的另一种基本非线性电路元件的可能性。

— Alfred Centauri 2014年

Answers:

电子设备有四个物理量：电压，通量，电荷和电流。如果您有四样东西，并且想挑选两个，那么顺序无关紧要，则有4C2 = 6种方法可以做到这一点。其中两个物理量是根据其他两个定义的。（电流是电荷随时间的变化。电压是通量随时间的变化。）这留下了四个可能的关系：电阻，电感，电容和忆阻。在此处输入图片说明

如果需要另一个基本组件，则需要另一个物理量来与这四个组件相关。尽管可以测量许多物理量，但似乎没有一个如此紧密地耦合在一起。我想这是因为电和磁是同一力的两个方面。我还要进一步假设，因为现在电磁已被理解为是电磁弱力的一部分，所以人们也许可以在弱核相互作用与我们的电压，电流，电荷和通量这四个要素之间建立一些关系。

我还没有第一个线索，这在物理上将如何表现出来，特别是考虑到在距离核内距离不远的任何地方，弱核力量的相对弱点。也许在强磁场或电场影响放射衰变速率的情况下？还是在促进或防止核聚变中？我还要进一步假设（我很高兴）所需的场强是惊人的，这就是为什么它们不适合日常工程的原因。

但这是很多假设。我只是一名工程师，没有资格猜测此类事情。

— 斯蒂芬·科林斯
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我认为这更像是“有人认为电子产品有四个物理量”。实际上，也许只有两个，因为电荷是电流的积分，而通量是电压的积分。温度非常重要。功率或其衍生能量也是如此。或者，也许我想集成流量以获取新事物，并为此定义一个组件。

— Phil Frost 2014年

我认为也许证明是（这些问题中存在的）要求，即这些无源元件是线性的，这意味着它们在电流和电压之间具有某种线性关系，因此根据定义，不会有其他感兴趣的物理量。但是我只是在猜测。

— Phil Frost 2014年

电阻不限定为，而是作为比例恒定的电压和电流，的是这样，在最好的，这是图形误导。例如，与理想电阻串联的理想电压源满足但是这种组合不是基本的无源电路元件。

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 2014年

@AlfredCentauri在Wikipedia上有关忆阻器的文章中有一些解释，解释了为什么一切都被写成微分方程。我不能说我遵循它（我的数学说得不太好），但是我理解它为“因为它使忆阻器的论证更加容易”。

— Phil Frost 2014年

我个人会选择以另一种方式定义M，所以dq =MdΦ，则可以与dq = Cdv进行比较，并有理由称它们为通量电容器

— Pete Kirkham

但是，为什么您不能发明其他类型的无源元件呢？有证据吗？

好吧，有一个证明，但这是循环的。如果采用“四个基本电子变量”，则只有六种方法将它们线性组合。其中四种方法是组件，另外两种是定义。斯蒂芬的回答很好地说明了这一点。只有四个被动成分，因为提出该主张的人仅允许四个变量。

我可以通过引入更多变量来“发明”更多“缺少的组件”。电流是电荷相对于时间的导数：

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

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

我将定义一个新术语：浪涌。它是电流相对于时间的导数：

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

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

介意吗？放回去。我们一直在物理学中这样做。这些序列类似：

位置，速度，加速度
充电电流潮流

我们可以根据需要多次区分变量，并根据需要指定结果名称。物理学甚至有一个加速度的名称：jerk。

现在，我们可以在斯蒂芬的答案中将波动保持在该图形中。它位于当前值的下方和左侧。

现在我们可以问，将浪涌与电压联系起来的成分是什么？这将是一个遵循的组件：

d v = P d s

$\mathrm dv = P \mathrm ds$

我要打电话给 Philistance。该组件称为Philator。 $P$

该组件的用途是什么？我没有头绪，但我预测它存在。几十年来，当它被发明时，我会说“我告诉过你”，并因此而闻名。

— 菲尔·弗罗斯特
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我认为您只是非利士人。

— hobbs 2014年

如果且则，即Philator只是一个与恒压源串联的电感器。

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 2014年

@AlfredCentauri这意味着，如果您成为被动的 Philator，您确实会非常有名。

— 2014年

@Buhb，一个被动的 Philator就像一个已婚的单身汉。

— 2014年

@AlfredCentauri如果你这么说。我从不擅长数学:)我想知道，如果我对电荷和通量进行积分，然后想象那里有一些无源元件，那该怎么办？也许是“守门员”？还是这是我们已经拥有的东西的组合？

— Phil Frost 2014年

jinawee，

我认为有大量“被动”组件尚待发现和发明。“被动”是我们在电子产品中使用的一种具有欺骗性和模糊性的术语。在电子领域，我们有很多宽松的术语，使初学者难以接受。您会认为，对于一门精确的科学，我们将使用更精确的语言。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多年的电子经验中，我从来没有握过手，或者从未从事过我从事过的电路设计工作。

不过，我认为，如果您想出一种可以将频率转换为成比例的直流电压的设备，例如热电偶将温度转换为电压的设备，那么您可能会喜欢EE Heaven中的Michael Faraday。

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，那么您可能也会身处其中。

或就此而言，一种将电流直接转换为动力的弹性材料-难以捉摸的人造肌肉组织。就像迈克尔·法拉第（Michael Faraday）的振动线圈一样，这将永远改变色情世界。

自从EE世界享受了一个新的被动组件已经有一段时间了。让我们随时了解您的进度。

— 菲迪·欧姆
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convert frequency to a proportional DC voltage-您的意思是像一个低通滤波器，通常用于将PWN输出转换为用于廉价DAC的电压？

— 2014年

a device which converts electron flow directly to sound without the use of a magnet and coil-或者在不使用实物透镜的情况下弯曲光的设备又如何呢？

— 迈克尔

an elastic material that directly converts current to motive force-还是全二极管？

— 2014年

@Michael“在不使用实物镜头的情况下弯曲光线的设备怎么样？” 在晴朗的日子仰望天空，您会看到一个闪亮的光芒。

— 2014年

@JAB我更担心如果行星坠落在设备上会发生什么。

— 2014年