トランスのデュアルはありますか？

コンデンサとインダクタは互いにデュアルです。

トランスは2つのインダクタで構成されており、相互インダクタンス、近距離磁界を介して電力を転送します（右？）。また、コアの巻数比を変更することで、電圧または電流の比率を変更できます。これは、1つのプライマリループを多数のセカンダリループと結合し、セカンダリループを積み重ねて出力電圧が合計されると考えることができます。

トランスの電気二重化はありますか？静電容量を使用し、絶縁バリアを介して電気的な近接場を通じて電力を伝送するものはありますか？単一の一次コンデンサを複数の二次コンデンサと結合し、それらを積み重ねて出力を合計して電力変換を行う方法はありますか？

2つのコンデンサを使用して絶縁電源を構築できることは知っていますが、それが正確にデュアルであるか、または巻数比の調整に相当するものがあるかはわかりません。

ソース

それともこれに関連する何か？

ソース

たとえば、容量性分圧器がありますが、これらは電圧を下げるだけであり、自動変圧器のように電圧を上げることはできません。チャージポンプはありますが、これらにはトランスやスイッチにはないスイッチやダイオードなどのアクティブな要素が必要です。

もっと簡潔に：磁場の代わりに電界を使用し、受動部品のみを使用して、電力（1次で1 V、5 Aを5 V、1次で1 A）に変換する方法はありますか？ そうでない場合は、なぜですか？（電界スクリーニング？）

実際、これはよくあることです。

これにはデュアルがあります。共通の巻線と磁束（磁気「電流」）を共有するデバイスがある場合、共通の電気導体を共有するデバイスに最適なデュアルになります。ウィキペディアの素敵な写真：

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「磁気回路」もご覧ください。「磁気容量」のようにこれらの概念を詳しく調べると、いくつかの楽しい用語を学ぶことができます。私の磁束には容量があるようです。

変圧器を通過するエネルギー量を決定する方法は、異なるユニットの電気回路のように機能する磁気回路に分解できます。磁気回路は電気回路の類似物であり、多くの多くの理由で作業がはるかに簡単です。

電圧源または電流源のように考えてください。これらは直接的なアナログですが、電圧ソースを構築する場合、電流ソースよりもはるかに簡単です。

サイドノート

磁束はワイヤに垂直であるため、磁束はコア内で共有されます。電気フラックスの問題は、ループではなく2つの表面間を指すことです。誘電体の周りをループすると、仕事は完了します。

他の内部のコンデンサーに関連して

小さい方が大きくなると、直列抵抗を挟んだ2つのカップリングコンデンサのように動作し、小さくなるにつれて全体の電場は最小になりますが、そこに大きな大きな電界を入れることができます。トランスと同じくらい効果的です。

確かにわからないということから始めます。しかし、私はノーと言いたいです。トランスは「基本的な」電気部品ではありません。コンデンサとインダクタ（およびその点で抵抗）は、すべて基本的な（複雑な）インピーダンスデバイスです。

トランスは、2つのインダクタの組み合わせです。既に述べたように、磁気インダクタンスの原理によりエネルギーを変換します。特に、コイルを流れる電流の空間的な副作用に基づいて動作します（つまり、時間変化する磁力線の結合）。コンデンサーのすべての「アクション」は、いわば、プレート間で起こっていることに限定されています。

トランスで何が起こっているのかという二重のアナロジーに最も近いと思うのは、高速信号バスの隣接するトレース間で「クロストーク」を引き起こす容量結合のアイデアです...

はい、少なくともステップダウンすることができ、抵抗ブリッジのようにキャップを使用することができます-110v ACで10：1の比率（10nFと1nf）で直列に2つ入れて、10nFのAC電圧を測定します-およそ11v ACを参照してください-これは低電圧にするのにかなり非効率的な方法です-しかし、mA程度しか必要としない場合は安価な方法です-しかし、より多くのエネルギーをタップする必要があります（より大きなキャップが必要です）抵抗分割器のように）

変圧器は電気と磁気です。厳密に磁気を帯びているわけではないため、電動デュアルを要求するのは意味がありません！代わりに、磁気と電気が場所を変える変圧器のようなデバイスとは何かを尋ねることができます。あなたにあげます：

一次コアを介して入ってくる磁場の変化は、コイルに電流を誘導し、二次コアの磁場を変化させます。

現在、電流と電圧の間に別の二重性があります。実際にはインピーダンスが変化するため、トランスにはその意味でデュアルはありません。アドミタンスをインピーダンスのように扱うデバイス（2つはデュアル）とは何ですか？しかし、それは実際には単なる変圧器そのものであり、巻線の比率が反転しているだけです。つまり、インピーダンスを2段上げるデバイスとアドミタンスを2段上げるデバイスは同じトランスであり、ちょうど反対方向に使用されます。

さて、私はこれを何ヶ月も頭の中で追いかけてきました。関連するフィールドを理解するための演習として、いくつかのプロトタイプを作成しました。信じられる答えがついにあります。

元の概念、つまりコンデンサー内のコンデンサーがあるとします。これと比較してください：

この回路は、4プレート構成と同じだと思います。4プレートスタックの内側の各プレートは、依然として表面積が大きく、両側のプレートへの静電容量が大きい導体です。それらをインピーダンスのない2つの独立したプレートとして描画しましたが、電気的には何も変わりません。これで、回路がより見やすくなりました。本当に3つのコンデンサです。そして、二次側にあるものは実際には何も追加せず、単に分圧器を作成します。とにかく負荷をアタッチすると、それが得られます。

これには、トランスに非常によく似た特性がいくつかあります。DCはプライマリからセカンダリに渡すことはできませんが、ACは渡すことができます。これにより、システムが電気的に絶縁されます。ただし、これは必ずしも実用的な目的のために隔離されるわけではありません！理想的なトランスの1次と2次の間にACを配置しても、何も起こりません。この回路の一次と二次の間にACを配置すると、大量の電流が流れます。そのため、これはACハイポットテストに失敗し、一方のコモンモードノイズが他方にうまく伝達されます。

これらがアプリケーションにとって問題ではない場合、磁気トランスよりもいくつかの利点があるかもしれません。1つは、トランスフォーマーの逆のような、より高い周波数でより多くの電力を伝送できることです。（もちろん、変圧器に依存します。）対処するコア材料とジオメトリの不明瞭性はありません。トランスフォーマーよりも効率的だと思いますが、それを示すデータはありません。渦電流、ヒステリシス損失、巻線損失の代わりに、コンデンサのESR損失だけがあり、これははるかに低いと予想されます。そして、DCセーフです！トランスにDCを配置すると、コアが飽和し、おそらく何かが壊れます。これにDCを追加しても、何も起こりません。

さて、それが本当にトランスのデュアルである場合、なぜステップアップできないのでしょうか？電場と磁場にはいくつかの基本的な非対称性があるためです。電界は正電荷で始まり、負電荷で終わります。導体を別の導体の電界にさらすことはできません。コンデンサの電界には2つの導体が定義されており、3番目の導体を導入しようとすると、終端ポイントの一部が移動するだけです。（漫画版、私は物理学者ではありません。）しかし、磁場は常に始まりから終わります。そのため、単一の導体に磁場を持たせることができます。

言い換えれば、それは電界がユニポーラであり、両端が別々の粒子にあるためです。磁場は双極子で、同じ磁石の反対の極で開始および終了し、ループを形成します。面白いことに、@ JustJeffのコメントは反転しました！磁気単極子ではなく、電気双極子が本当に必要です！

トランスが磁界を共有する2つの導体である場合、そのデュアルは電界を共有する2つの導体になります。言い換えると、トランスのデュアルはコンデンサのペアです。

はいあります。それは「スロット結合導波路」です。ただし、2個の結合コンデンサほど純粋ではありませんが、ほぼ100％の静電容量に基づいており、固有のインダクタンスと磁気空芯およびより多くの導体が含まれます。

デュアルの私の考えは、ダイポールアンテナ、またはもっと広く言えば、任意のアンテナです。

磁力線は常に閉じているのに対し、電場線は閉じていないという事実に、デュアルを見つけることの主な難しさを感じます。これは、インダクタ自体は自己完結型のシステムであり、エネルギーを放射する必要はありませんが、コンデンサアーマチュアは常に「ペアを探して」、多かれ少なかれ放射することを意味します。別の言い方をすれば、ワイヤがあり、（高周波）電流を注入する場合、回路が目に見えて閉じていなくても、実際に電流が存在する可能性が非常に高くなります。リターンパスが正確にどこにあるかは、その近くにある大きな導体（ファイルキャビネット、配管など）によって異なります。トランスのコイル間の相互インダクタンスを定義するのと同じように、相互インピーダンスを定義することができます。

William Beatyは、「RIGHT ANGLE CIRCUITRY-or-AC Electronics for Alien Minds」の質問に答えています か？

トランスは、多くの場合、左側に銅線のコイル、右側に銅線のコイル、それぞれの中心を通る中央のフェライトリングとして描かれます。

その記事は、左のフェライト「コイル」、右のフェライト「コイル」、およびそれぞれの中心を通る中央の銅リングの可能性を示唆しています。

主な問題は、インダクタが「接続された空間を多重化する」ことです純粋な静電電界では、電荷がポイントAからポイントBに移動する場合、それが取る可能性のあるクレイジーなパスに関係なく、常に同じ電位降下を通過します。ただし、 AからBに移動する電荷は、変化する磁束を囲む1つ、2つ、3つの円を形成し、1倍、2倍、または3倍の電位降下を通過する必要があります。電位的には、円周を回る場合、開始点に戻ることはありませんし、繰り返し回る場合、開始した場所から遠ざかることになります（したがって、急上昇する電流でコイルに手を突っ込むと、反対側から基本的に異なる手が出てきます！）

可動磁気単極子で満たされた「磁気」導体がある場合、そのような導体から巻かれたコイルは、従来のコイルのはるかに優れたデュアルになります。

ここに非デュアルデュアルがあります。2つのプレートを接続するPZTロッドのように、非常に長い誘電体でコンデンサを作成します。次に、ロッドを曲げて螺旋状に巻いてコイルを形成します。（または、おそらくそれをキャストしてから焼いて硬化させます。）誘電体ロッドの端に取り付けたコンデンサプレートにACを印加します。ラット、それは「コイル」が絶縁体であっても、他のコイルと同じように磁場を生成するだけです。うーん しかし、まったく無駄では​​ありません。同様のセラミックロッドをネオンサイントランスに接続し、その両端間でアークをジャンプさせることができます。60Hzではうまく動作しない可能性があるため、これらの30KHzソリッドステートネオンドライバーのいずれかを使用してください。

ハイパスフィルターとして構成されたコンデンサーは、電界を使用してギャップ間で情報（およびエネルギー）を転送します。

このコンテキストでは、ボードに配置する通常の「コンデンサ」には2つの極があることに注意する必要がありますが、この配置については何も必要ありません。空間にぶら下がっているゆるい導体は（小さな！）静電容量を持ち、コンデンサです。

上記の3コンデンサモデルが実際に4プレートコンセプトに類似しているかどうかはわかりません。（私が過去5年間かそこらで困惑していて、機会がなくても、包括的な実験的研究を行うことはありません。）

セカンダリの電荷（元の4プレート図のC1）がプライマリの電荷と等しくなるように、容量効果が内側プレートを囲む必要があることを提案したいと思います。二重のこの問題は、変圧器のコイルの磁気結合に関して「多重接続空間」の言及で上に指摘されました。ここでは、静電結合が必要です。（私は周りに言葉を投げていますが、私の意味を理解してください。）

これが達成されると（2つのコンデンサに低いリアクタンスを提供するために電源の周波数が高いと仮定して）、Q = CVかつQ1 = Q2の場合、

C1V1 = C2V2で、変圧器のターン数比の双対であるものがあります。

誘導トランスは、低周波数で優れていることがわかっています。変換は-および静電学を介したエネルギーの移動-デュアルが意味するように、高周波でより良いでしょう。

変換は、一定のHF電荷交換に依存しているため、「Flux Capacitor」と呼ぶことができますが、名前が付けられていると思います。:)

私のメールアドレスはjeffrey.stokes@tafensw.edu.auです。このアイデアについて、さらに議論することを勧めます。

後の編集...電圧を上げたい場合は、一次側の静電容量を二次側よりもはるかに大きくする必要があります。誘電距離が自然に大きいので、プライマリをプレートの内側のペアにすることが最も簡単な方法です。私の思考実験が私に示唆したように実際にC1V1 = C2V2である場合、プライマリでは、より高い静電容量とより低い電圧が得られます。セカンダリでは、静電容量が低く、電圧が高くなります。

^{この回路のシミュレーション – CircuitLabを使用して作成された回路図}

私は、薄いアルミニウムシート、プラスチックフィルム、ナイロンネジを使用して、実用的な4プレートデバイスを保持する実験を考案しました。電気接続は各プレートの端で行われます。100kHzの電源と1 kOhmの負荷を使用します。ここに結果を公開し、波の画像とRMS電流の内外を含めます。周波数を半分にして、「結合」を確認します。さらに、フィルムの余分な層を挿入することによって外側のペアの静電容量を減らし、予測どおりに出力電圧を増加させる効果があるかどうかを判断します。