王永良
“哥尼斯堡”电路学(5)——三种载流子传输系统对比
2024-6-3 18:24
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照着哥尼斯堡的结构,构建三种载流子传输系统:(a) 输水系统,(b) 虚拟城市,(c) 类比电路。三种系统的详细对比如下图所示:

三种系统对比.jpg三种系统的对比.jpg三种系统对比.jpg

可以看出,用水路类比电路的困难是:

1)水箱之间,不接触,没有相互作用力,难以模拟电路节点导体之间的电容效应;

2)水管之间,不接触,没有相互作用力,难以模拟电路元件支路之间的互感效应。

电路中导体之间的电容效应、元件之间的互感效应,都是隔空相互作用的,岂不类似于虚拟城市中隔空传播的市场效应?

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 diagramMFF diagram[2][3]和电通流图(Electric-charge-flow diagramECF 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 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

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