Резистор Мёбиуса

Резистор Мёбиуса является электрическим компонентом, состоящим из двух проводящих поверхностей, отделенных друг от друга диэлектрическим материалом, скрученных на 180 ° и образующих Лист Мёбиуса. Он представляет собой резистор, который не имеет собственной индуктивности, это значит, что он может противостоять потоку электроэнергии, в то же время не вызывая магнитных помех^[1]. Недостаток — большая паразитная ёмкость.

Резистор Мёбиуса, как объект изобретения, запатентован в США 16 августа 1966 года Девисом Ричадом (Davis Richard L.)^[2].

Два ленточных проводника одинаковой длины прикреплены на противоположных сторонах полосы диэлектрика. Затем сборке придается один поворот, и концы соединяются, образуя поверхность Мебиуса. Концы проводников спаяны вместе, а выводы резисторов присоединены к прямо противоположным паяным соединениям. Ток, подаваемый на клеммы, будет распространяться в противоположных направлениях, так что электромагнитные поля нейтрализуют друг друга, в результате чего получается по существу неиндуктивный, не реактивный резистор с низкой постоянной времени ^[3].

Индуктивность резистора Мёбиуса можно вывести из закона Ампера:

${\textstyle L{\scriptstyle {\text{mobius}}}=\left({\frac {\mu {\scriptstyle {\text{0}}{\mathsf {TC}}}}{2{\mathsf {W}}}}\right)}$

Преимущества

• Низкая индуктивность: Отлично работает в радиочастотных цепях

• Сниженные ЭМП: Противоположные токи устраняют электромагнитные излучения

• Точность: Высокая стабильность сопротивления в условиях ВЧ-сигналов

Ограничения

• Сложность изготовления

• Паразитная ёмкость между проводниками

• Механическая хрупкость по сравнению с обычными резисторами

• Точные измерительные приборы

Используются в лабораторных вольтметрах, эталонных резисторах и чувствительных датчиках, где критично исключение паразитной индуктивности^[4]

• Радиочастотные цепи (RF)

Применяются в ВЧ-фильтрах, аттенюаторах и усилителях, где требуется линейная частотная характеристика без реактивной составляющей.^[5]

• Медицинская аппаратура

Используются в приборах ЭКГ и ЭЭГ, где необходимо минимизировать влияние электромагнитных помех на точность сигнала. ^[6]

• Квантовые и топологические исследования

Экспериментальные платформы с геометрией ленты Мёбиуса используются в исследованиях топологических изоляторов и квантовых состояний вещества.^[7]

• Учебные и демонстрационные модели

Резисторы Мёбиуса часто включаются в курсы по топологии, схемотехнике и физике, демонстрируя связь между геометрией и функциональностью.^[8]

• Аэрокосмическая и военная электроника

Используются в системах, где критично снизить уровень электромагнитных помех, обеспечить надёжность и быстродействие. ^[9]

Лента Мёбиуса — это математически уникальная фигура с одной стороной и одной границей. Именно благодаря её свойствам резистор получает антисинфазное протекание токов, исключающее индуктивность. Использование этой топологии иллюстрирует, как абстрактная математика может вдохновить инженерные решения в реальной электронике.

• Патент США 4,599,586, конденсатор Мёбиуса
• Патент США 3,267,406, неиндуктивный электрический резистор
• Патент США 6,611,412, Приборы и методы минимизации электромагнитных выбросов технических излучателей Dietrich Reichwein

https://image-ppubs.uspto.gov/dirsearch-public/print/downloadPdf/3267406

• All About Circuits – The Basics of Wirewound Resistors

• Журнал Time, 25.09.1964: Making Resistors with Math" Архивировано 5 января 2013 года.
• Moebius Resistor is Noninductive & Nonreactive, AEC-NASA Tech. Brief, no. 68–10267, 1968
• https://kiwibyrd.org/2022/09/05/22h91/
• https://kiwibyrd.org/2022/09/05/22h91/#more-6298