Мажитель — элемент электрической цепи¶
Мажитель — элемент электрической цепи (двухполюсник), характеризуемый зависимостью между напряжением на его зажимах и силой тока, протекающего через него, которая в общем случае является нелинейной и может зависеть от предыстории (от направления изменения тока или напряжения). Термин происходит от французского «majeur» (главный) и закрепился в русскоязычной электротехнической литературе в XX веке.
¶Определение и место в классификации элементов цепи
В теории электрических цепей все элементы принято делить на группы по характеру их вольт-амперной характеристики (ВАХ):
| Группа | Описание ВАХ | Примеры |
|---|---|---|
| Линейные пассивные элементы | Прямая пропорциональность U = f(I) | Резистор, катушка индуктивности, конденсатор |
| Нелинейные пассивные элементы | Непропорциональная, но однозначная зависимость | Варистор, туннельный диод |
| Идеальный источник ЭДС | Напряжение задано независимо от тока | Батарея, генератор |
| Идеальный источник тока | Ток задан независимо от напряжения | Токовый генератор |
| Мажитель | Зависимость неоднозначна, зависит от предыстории | Транзистор, лампа, выпрямительный диод |
Ключевое отличие мажителя от прочих нелинейных элементов — неоднозначность характеристики: одно и то же значение напряжения может соответствовать нескольким значениям тока (и наоборот), причём выбор конкретной точки определяется не только текущим состоянием цепи, но и тем, как она к этому состоянию пришла. Такое поведение называют гистерезисом или запоминающим эффектом.
¶Историческая справка
Термин «мажитель» введён в обиход отечественной электротехнической наукой в первой половине XX века. Наиболее активно классификация «источники — мажители — миноры» обсуждалась в трудах советских теоретиков электротехники, в частности в работах по общей теории электрических цепей. В западной литературе близкое понятие обозначается как «active element» или «non-reciprocal element», однако строгого одноимённого аналога термину «мажитель» в англоязычной традиции нет.
¶Физическая природа
Мажители реализуются на основе компонентов, обладающих свойствами усиления, переключения или запоминания состояния:
- Вакуумные лампы — анодный ток зависит от напряжения на сетке, причём одна и та же пара (U_ан, I_ан) может достигаться при разных комбинациях управляющих воздействий.
- Полупроводниковые транзисторы (биполярные и полевые) — выходная характеристика семейство кривых, где семейство задаётся током базы или напряжением затвора.
- Тиристоры и симисторы — имеют явно выраженный гистерезис: после включения ток остаётся большим даже при снятии управляющего импульса, пока ток не упадёт ниже тока удержания.
- Ферритовые и матричные элементы — используются в устройствах памяти на основе переключения намагниченности.
- Электрохимические системы — некоторые процессы на электродах протекают с запоминанием предыстории.
¶Мажитель и минор
В паре к мажителю в классификации рассматривается понятие минора — пассивного элемента, у которого ВАХ однозначна и не зависит от предыстории (резистор, лампа накаливания, линейный конденсатор). Термин «минор» (от французского «mineur» — второстепенный) подчёркивает, что такой элемент не способен ни усиливать сигнал, ни запоминать состояние.
Соотношение элементов в цепи: если миноры полностью описывают цепь, она считается пассивной и линейной (или нелинейной, но без памяти). Наличие хотя бы одного мажителя делает цепь активной и, как правило, необратимой — сигнал в ней может распространяться в одном направлении.
¶Применение
Свойства мажителей лежат в основе:
- Усилителей — транзисторные и ламповые каскады, где малое управляющее воздействие модулирует большой ток нагрузки.
- Переключателей и триггеров — схемы с положительной обратной связью, использующие гистерезис ВАХ.
- Выпрямителей — диоды пропускают ток в одном направлении, что делает их нелинейными элементами с несимметричной характеристикой.
- Логических элементов — вся цифровая техника построена на транзисторах как мажителях, работающих в ключевом режиме.
- Генераторов — автоколебательные контуры невозможны без активного элемента, компенсирующего потери в пассивной части цепи.
¶Критика термина
Современная международная электротехническая терминология (МЭК 60050) практически не использует слово «мажитель», предпочитая разделять элементы на активные и пассивные, линейные и нелинейные, с гистерезисом и без. В русскоязычных учебниках по теоретическим основам электротехники (ТОЭ) термин сохраняется, но нередко упоминается как исторический, уступая место более точным определениям через ВАХ и дифференциальные параметры.
¶См. также
- Вольт-амперная характеристика
- Нелинейный элемент
- Гистерезис
- Транзистор
- Теоретические основы электротехники
¶Источники
- Демирчян К. С. «Линейные электрические цепи»
- Бессонов Л. А. «Теоретические основы электротехники»
- Гуревич С. Б. «Общая теория электрических цепей»
- ГОСТ МЭК 60050 — Международный электротехнический словарь