電子が動くことができるのは、閉じた経路だけだと疑問に思うでしょうか？

まず第一に、電気回路がどのように機能するのか、その背後にある物理学について何も誰にも話せないという自信はないということを述べさせてください。

しかし、回路内を電流が流れるために閉じた経路が必要であり、導電性の閉じたループがない場合は何も起こらないという事実につながることを何度も読んでいます。

そして、私はそれを決定的な真実だと考えましたが、私は何かについて疑問に思います（そして、私はここで理性の道からひどく遠いかもしれません）。

非常に高い周波数の信号（電流）が流れるトレースを含む回路基板を設計する場合、信号の反射などを考慮する必要があります。反射が純粋に物理的な用語で構成されているかはわかりません（ただし、反射信号は、元々トレースを介して送信された一定量の電流であると想像してください）が、明らかに高周波信号をトレース（またはワイヤ）に送信すると、特定の条件下で信号が下に移動する可能性がありますtrace（wire）は、何かに跳ね返り、それが最初に戻ったところまで戻ります。何かから再び跳ね返る可能性があるため、トレースの長さを何度も往復しながら跳ね返り、死ぬまでどんどん小さくなります。

これは私の頭の上のものに過ぎず、そもそも公正な理解を得たことがないものです。しかし、この非常に高い周波数の状況にシナリオを制限する場合、信号または電流を元の場所に反射できる場合、なぜ閉ループがあるかどうかに関係する必要があります。

壊れたループは、そのような電流が跳ね返るパスを提示できませんでしたか？

私はこれらの複雑な問題に対する洞察のレベルが比較的非常に低いことを知っていますが、なぜそれが不可能なのか今はわかりません。誰かが私を啓発できたらとてもうれしいです。

私はそれをサポートするものが何もない単一の仮説を持っていますが、おそらく非常に高周波のシナリオはトレース銅の利用方法を変えて、何らかの点でそれ自体が閉ループになるようにしていますか？

あなたは完全に正しいです。

「閉ループ」ルールは、「集中コンポーネントモデル」と呼ばれる回路解析でよく使用される単純化に基づいています。このモデルは、DCおよび低周波数での実際の回路動作に対する適切な近似を提供し、寄生インダクタンス、静電容量、および光の速度の影響は無視できます。

ただし、これらの要因は高周波で重要になり、無視できなくなります。ゼロ以外のサイズの回路にはインダクタンスとキャパシタンスがあり、電磁波を放射（または受信）できます。これが、ラジオがまったく機能する理由です。

寄生容量の検討を開始すると、すべてが他のほとんどすべて（さらに近くのオブジェクト）に接続されていることがわかります。

タイトルへの応答：

電子が動くことができるのは、閉じた経路だけだと疑問に思うでしょうか？

通常、電流はループ状に流れます。ただし、ループは完全に導体（銅など）である必要はありません。電流は電荷の流れです。したがって、次の物理現象はすべて電流を表しています。

• 銅線を流れる電子
• バッテリー（または電解コンデンサー）の電極間を移動するイオン（帯電）
• 真空中を飛行する電子（熱電子バルブ、ブラウン管など）
• そして、最後になりましたが、変位電流

最後の質問は、「電流がコンデンサの誘電体をどのように通過できるか」という質問に答えます。簡単に要約すると、コンデンサの一方のプレートに蓄積された電荷は、他方のプレートの電荷を押しのけ、電子がキャップの誘電体を流れているように見えますが、実際にはそうではありません。一方のプレートは電子で満たされ、もう一方のプレートは電子が排出されます。

... * はい、もちろん！電流がループ状に流れないようにすることができます。太陽系から脱出するのに十分な速度で、電子ビームを深宇宙に単純に発射します。明らかに、これは日常のエレクトロニクス設計には適用できません。

また、これには欠点があります。特定の数の電子しか発射できません...そして、「銃」がより多くの電子を発射するほど、より正に帯電し、電子を次第に放出しにくくします。

ループである通常の回路は、同じ電子（DCの場合）をリサイクルするか、単にそれらを回って（AC）、バッテリー/原子力発電所/太陽電池に利用可能なエネルギーがある限り動作します。

ルール＃1。DC定常状態の条件下を除いて、開回路のようなものはありません。

すべてのワイヤ、すべての部品、さらにはすべての原子の間には、他のワイヤ、部品、原子に対する静電容量、抵抗、インダクタンスがあります。微視的かもしれませんが、そこにあります。ワイヤーまたは部品自体の中ですら。

ただし、テストしている回路が安定したDC状態にある場合、静電容量とインダクタンスには負荷がなく、抵抗のみが存在し、それは問題にならないほど高い値です。その「回路」に電流を流すには、開始点から終了点までのパスが必要です。

ルール＃2。DC定常状態のようなものはありません。

私たちは電磁波の海を泳いでいます。そのため、定常状態のDC回路を実際に実現することは不可能です。さらに、回路内のすべての電流が独自の電磁場を生成し、相互に、および外部の場と相互作用します。回路には常に「ノイズ」と呼ばれるものがあります。

ルール＃3：電圧/電流をより速く変調するほど、心配する必要のある潜在的な回路パスが増えます

ルール＃1で言及したこれらの小さな目に見えない回路には、通過しようとしている周波数が増加するにつれて変化するインピーダンスがあります。そのため、信号損失、反射、ノイズ放射などの奇妙な影響に対処する必要があります。

幸運なことに：

ほとんどの場合、これらの効果のほとんどは、使用している周波数ではほとんど妨害されないため、無視できます。

60Hz AC回路は、接続が長くないかどうかを示す回路図と基本的に同じように機能します。実際に流れている電流は基本的には測定できないほど重要なので、電流が流れるためには回路を完全にする必要があるという大胆な声明を安全に作成できます。

ただし、同じ回路に100GHzの信号を渡そうとすると、数値が意味をなさないことがわかります。

壊れたループについては ... ルール1を参照

あなたはそれを疑問視するのは非常識ですか？

いいえ、実際はまったく逆です。深く考え、そのような質問をすることは常に良いことです。しかし、答えはそこにあなたを駆り立てるかもしれません。

あなたを助けるかもしれない概念は、送電線の概念です。理想的な伝送ラインは、特性インピーダンスと固定遅延を備えたものです。伝送ラインは、回路基板上のトレースと考えてください。遅延が発生するのは、電圧がラインの片側に印加されると、ラインの終わりで検出される前に遅延があるためです。うまくいけば、これは理にかなっています。トレースが実際に行うことは、電界がラインに沿って負荷まで伝播することです。フィールドは光の速度でのみ移動でき、高速では移動できません。そのため、フィールドが適用されている期間がありますが、負荷はまだ感じていません。うーん。

それでは、特性インピーダンスとは何ですか？それをZと呼びましょう。最初に伝送ラインの入力に電圧（V）が印加されると、流れる電流は厳密にZの関数になります。ラインの反対側に何があってもかまいません。たぶん、それは開回路または短絡またはインダクタまたはコンデンサです。開回路であると仮定しましょう。それにも関わらず、伝送ラインに流れる電流はV / Zになり、電界がラインの端まで反射してソースに戻るまで続きます。ある意味では、電界はラインと負荷を調べており、最後に到達すると反射が戻って、負荷に関する情報をソースに戻します。線の端から戻ってくる反射は、ソースに到達すると再び反射する場合があります。

それで、とにかく、あなたは電流が「開回路」に流れ込むことができると考えるのは正しいです。もちろん、これが発生した場合、または重大な場合、それは、これらの伝送ラインや寄生容量などを考慮して回路のモデルを改善する必要があることを意味します。伝送線路理論はこれを行う方法を提供します。

伝送ラインの特殊なケースは、終端の負荷がラインの特性インピーダンスと正確に等しい場合です。これは、PCBトレースの終端に抵抗が接続されており、抵抗のもう一方の端がGNDに接続されている場合です。この場合、抵抗値がZと同じであれば、実際には反射はありません。したがって、ラインに流れる電流は単純にI = V / Zです。反射が戻らないため、電流は引き続きV / Zになります。次に、反射について考えてみましょう。

行の終わりがZで終了していない場合、いくらかの反射があります。この反射は、線に沿って移動する元の電界とまったく同じように動作しますが、ソースに向かって戻ってくる点が異なります。ソースが値Zの抵抗で終端されている場合、反射はソースで完全に吸収されます。つまり、ソースインピーダンスがZの場合、負荷からの反射は完全に吸収されます。これは、負荷がZの場合、ソースに戻る反射がないこととまったく同じです。

ただし、ロードもソースもZで終了しない場合、反射は理論的には永遠に継続し、前後に跳ね返ります。もちろん、現実の世界では、反射は何らかのエネルギー損失のために消滅します。それ以外の場合は、銅線の非ゼロ抵抗により損失が発生します。

これから何かを得られることを願っています。特に他の背景情報がない場合、伝送ラインの効果を最初に同化するのは困難です。それで、私はあなたに役立つことを願っています。

アンテナは、よく見ると「開回路」です。交流、特に無線周波数ACについて話すとき、導体は理想的なコンポーネントではなく、周囲と相互作用します。反射について話している場合は、回路図内の単純な接続のプロパティと釣り合っていない導体のプロパティについて話していることになります。

PCB上の導体配列のエッチングだけを使用して構築された実際の回路があります。多くのマイクロ波回路とフィルターは、その間の自由空間に関連して、実際には誘導性と容量の複雑な構成に対応する導体の配列以上を含んでいません。

DCを含むはるかに低い周波数で見た場合、マイクロ波回路全体は1つまたは2つの導体にすぎない場合があります。

これらの隠れた/寄生的な経路はどこで重要ですか？

YOUから床下のコンクリートへのカップリングを検討してください。1cmの間隔、0.1メートルx 0.3メートルの面積、誘電率---空気の面積（1.000002またはそれに近い）を使用します。

そう？次に、60Hzで50,000ボルト（377ラジアン/秒）のネオンサイントランスに触れます。dV / dT = 50,000（推定ピーク）* d（sin（60Hz）/ dT）= 50,000 * 377 ~~~ 2,000万ボルト/秒。

あなたを通る電流は何ですか？I = C * dV / dt = 36 e-12 * 20e + 6 = 700マイクロアンペア。

あなたはそれを避けたいです。明らかに閉回路がない場合でも。

厳密に言えば、電子は電流の流れと反対方向にドリフトします。電流が流れる（および移動するエネルギー）ためには、開始点と終了点に電位差（電圧）が必要です。電子は原子内、軌道シェル内でも移動することに注意してください。おそらく彼らは輪になって回っています。

それは単に真実ではありませんが、多くの規則と同様に、適切な状況（主に電力の伝送に関心があるDC回路、低周波ACメイン回路）に適用すると、適切で便利な近似になります。

電子は、絶対ゼロ（到達できない）を除き、常に移動しています。アンプのゲインを十分に高くし、外部入力から入力を注意深くスクリーニングしても、ヒス（オーディオ）またはその他のランダム信号が明らかになります。これは、周囲温度の影響下で入力回路内を動き回る電子です。

コンデンサの電荷蓄積は、最新のソリッドステートエレクトロニクスにとって絶対に不可欠です。論理状態は、トラップされた電子のパケットです。フラッシュメモリデバイスでは、高電圧により、通常の絶縁バリアを介して、効果的にコンデンサのプレートと電界効果トランジスタのゲートに電子が送られます。高電圧が除去されると、電子は何年も（またはそれ以上）置かれたままになり、その存在または不在はトランジスタが導通するかどうかによって判断できます。実際、電子の量（ゲートの電圧、したがってトランジスタの出力レベルを決定する）を測定し、8つのレベルの1つに量子化するのが一般的です。したがって、1つのトランジスタ内に8つの電子量の1つとして3ビットを格納します。

熱ノイズと量子「トンネリング」の結果としてこれらの電子が漏れると、回路は最終的に閉じられます。前述のように、高電圧を再印加してセルを書き換えない限り、これには何年もかかります。