在《“哥尼斯堡” 电路学(1) — 认识载流子》里，介绍了仿“哥尼斯堡”城 和 仿“哥尼斯堡”电路里的5个类比概念：载流子（家庭，电荷），载流子容器（城区，导体），载流子资产（房子，导带位置）及价值（房价，电势），载流子迁移通道（桥，二端子元件或其串联组合），见图示。

接下来，介绍 载流子容器——城区和铜皮的特性。

一）容器中载流子的净流入量 （ Q_n ）

定义Q_{n_i} ( i∈{A,C,D})为

1）城区i里 净流入 自由迁移居民（以家庭f+为基本单元）的户数，

2）导体i里 净流入 自由迁移电荷（以电荷e+为基本单元）的电量（数量乘以元电量e）。

自由迁移的居民和自由迁移的电荷，在容器中自由迁移，有出有入。

载流子的 净流入量 = 流入量 - 流出量 ；

相对的，城区里还有大量不迁移的本地居民，他们维持城区房产自由置换（流动性）；

相对的，导体里还有大量不迁移的束缚电荷，他们维持导带位置自由交换。

注：城区 B 和 铜皮 B 是 选定的系统参考点，不受载流子进出影响。

二）容器中载流子资产的价格( v_n  )

定义v_{n_i} ( i∈{ A,C,D })为

1）城区 i 里的统一 房价，一区一价，单位为 a.u.；

2）导体 i 里的统一 电势，一体一势，单位为  V 。

注：城区 B 是房价基准点，价格恒为零；铜皮 B 是电势基准点，电势恒为零。

三）容器中载流子拥有资产的定价

1）城区的房价随家庭净流入数的增大而增大，同时受周边城区房价的影响（影响的比重称为权重）；

2）导体的电势随电荷净流入量的增大而增大，同时受周边导体电势的影响（通过对应的权重影响）。

因此，载流子容器（A, C, D ）的资产价格的计算公式如下：

4）资产定价的一般表达式

   任意一个上述包含X个载流子容器的仿真城或电路(X为大于1的整数)，其定价的一般表达式为：

  在了解了载流子容器特性后，下一步可以 解释载流子如何迁移… (未完待续)

类比是一种本能思维模式，虽不严谨，但符合直觉，可以加快对复杂事物的理解。

电磁场通量分配模型（Electromagnetic-Flux-Distribution Model）[1]是一种以电荷和磁通为载流子，分析电路，特别是相位相关（phase-dependent）电路（如约瑟夫森结电路，相滑移结电路）的通用模型；其对应的 磁通流通图（Magnetic-Flux-Flow diagram，MFF diagram）[2][3]和电通流图（Electric-charge-flow diagram，ECF diagram）[4]是描绘电荷和磁通传输的新型交互式电路图，能帮助我们更直观地分析载流子的电磁场相互作用，加深对电路功能的理解。特别的，MFF图 以磁通为载流子，直观地诠释了 具有宏观量子效应的超导约瑟夫森结电路 的工作原理。

[1] Y. L. Wang, "An Electromagnetic-Flux-Distribution Model for Analyses of Superconducting Josephson Junction Circuits and Quantum Phase-Slip Junction Circuits," IEEE Transactions on Applied Superconductivity, vol. 32, no. 5, pp. 1-6, Aug 2022.

[2] Y. L. Wang, "Magnetic-Flux-Flow Diagrams for Design and Analysis of Josephson Junction Circuits,"  IEEE Transactions on Applied Superconductivity, vol. 33, no. 7, pp. 1-8, Oct 2023

[3] Y. L. Wang, "A general flux-Based Circuit Theory for Superconducting Josephson Junction Circuits," arXiv:2308.01693, pp. 1-35, 2023.https://doi.org/10.48550/arXiv. 2308.01693

[4] Y. L. Wang, " Electromagnetic-Field-Based Circuit Theory and Charge-Flux-Flow Diagrams," arXiv:2403.16025, pp. 1-40, 2024.https://doi.org/10.48550/arXiv.2403.16025

转载本文请联系原作者获取授权，同时请注明本文来自王永良科学网博客。

链接地址：https://wap.sciencenet.cn/blog-3602909-1433036.html?mobile=1

收藏

分享