1电子学XXXX0908

电子学的历史与发展电子学的历史与发展吴一戎2010年9月一、电子学的历史二、电子学的发展三、电子学的定义和内涵四、结束语报告提纲报告提纲一、电磁学的历史一、电磁学的历史电子学的历史电子学的历史从电磁学的发展谈起…电子学的历史电子学的历史静磁现象‡公元前6，7世纪发现磁石吸铁，磁石指南以及磨擦生电等现象。‡希腊哲学家达尔斯(Thales公元前624-546)，发现摩擦琥珀会吸引麦杆的碎渣，犹如磁石吸铁屑。‡他错误地把电和磁混为一回事，这一见解一直延续了2200年。电子学的历史电子学的历史静磁现象吉尔伯特(WilliamGilbert)(1544-1603)‡英国医生、物理学家吉尔伯特1600年发表《论磁石》的书。‡大胆地提出电和磁是截然不同地。‡同时指出了地球为一大磁铁。‡并且以希腊语定义「electron」(电子)一词。库仑(1736-1806)1785年，库仑用自己发明的扭秤建立了静电学中著名的库仑定律。同年，他在《电力定律》的论文中介绍了他的实验装置、测试经过和实验结果。电子学的历史电子学的历史库仑定律‡库仑定律：真空中两个静止的点电荷之间的作用力与这两个电荷所带电量的乘积成正比，与距离的平方成反比，作用力的方向沿着这两个点电荷的连线，同号电荷相斥，异号电荷相吸。221rqqkF××=r：两者之间的距离k：库仑常数成立条件：真空中的点电荷。229/100.9CmNk⋅×=电子学的历史电子学的历史‡库仑测定了电荷的相互作用力以及磁极间的相互作用力。但未能察觉电磁之间的关系；‡1802年在电学发展史上作出杰出贡献的法国物理学家安培支持库仑电和磁相互独立的观点。电子学的历史电子学的历史亚历山卓·朱塞佩·安东尼奥·安纳塔西欧·伏打(1745-1827)伏打电池‡第一个现代的化学电池。‡1800年由意大利物理学家伏打发明。使稳恒电流的产生成为可能，电学研究从静电走向动电。电子学的历史电子学的历史电流周围着存在磁场‡1820年，丹麦物理学家奥斯特重大发现。‡通电导线周围和永磁体周围一样都存在磁场。称为“电流的磁效应”：奥斯特（HansChristianOersted）（1777—1851）电子学的历史电子学的历史‡奥斯特的发现轰动了当时欧洲科学界。他动摇了电和磁不相关的观点；‡奥斯特的发现使安培猛醒，安培抛弃的电和磁不相关的观点，1820年9月安培进一步发现：不仅电流能够产生磁场，而且反过来磁场对通电流的导线会产生一种作用力。电子学的历史电子学的历史电磁感应定律‡1831年8月，英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象并总结出电磁感应定律。‡电磁感应现象：穿过闭合电路的磁通量变化产生感应电动势的现象，闭合电路的一部分导体在磁场里做切割磁力线的运动时，导体中就会产生感应电流。法拉第(1791-1867)安培法拉第韦伯诺埃曼超距作用观点力线思想电子学的历史电子学的历史场的概念的提出和建立关于电与磁的相互作用：电荷与电荷，磁极与磁极，通电导线与通电导线之间都是通过电场和磁场的力线相互作用。电子学的历史电子学的历史法拉第被誉为:“正确理解电磁现象的带路人”提出了「场」的概念：空中任意一点，虽然空无一物，但有电场或磁场之存在，这种「场」可使带电或带磁之物质受力。而「力线」则是表现「场」的一种方式。法拉第场的概念麦克斯韦把场的观念精确化、数学化电子学的历史电子学的历史麦克斯韦光的波动方程,扩展到电磁波，并与Riemann比较电子学的历史电子学的历史麦克斯韦1855～1856这是麦克斯韦用数学工具表达法拉第学说的开端。24岁《论法拉第力线》1861～1862《论物理力线》在这一文中的思想已经超过法拉第，不仅对各种电磁现象的联系，提供了统一的解释，而且挖掘出更深入的内在本质，这是麦克斯韦为电磁场理论建立迈出的关键性一步。1865《电磁场的动力学理论》在实验事实及动力学的基础上构筑了一座全新的电磁学理论大厦。1865～1873被认为可以和牛顿的《自然哲学的数学原理》交相辉映。麦克斯韦的电磁理论成为经典物理学的重要支柱之一。《电磁理论》1831－1879电子学的历史电子学的历史变化的磁场产生电场：均匀变化的磁场产生稳定的电场，非均匀变化的磁场产生变化的电场，稳定的磁场不产生电场。变化的电场产生磁场：均匀变化的电场产生稳定的磁场，非均匀变化的电场产生变化的磁场，稳定消电场不产生磁场。变化的电场和磁场总是相互联系的，形成一个不可分离的统一的场，这就是电磁场。麦克斯韦电磁场理论电子学的历史电子学的历史t∂∂−=×∇BEeJDH+∂∂=×∇teρD=•∇0=•∇B麦克斯韦方程组的微分形式电子学的历史电子学的历史赫兹的电火花放电实验装置赫兹的电火花放电实验（1887）——„实验装置：两个抛光的金属球，两球之间存在很小的空气缝隙，环形导线作为接收器„实验原理：两个球都接在一个感应线圈上。感应线圈在两球间产生大电位差，可击穿空气缝隙在两球间产生放电现象。„实验现象：感应线圈不断在相反的方向上放电，根据麦克斯韦的理论，两球间作往返振荡的电荷会激励电磁波，波向外传播，在远离放电处存在很强电场。接收器在空气缝隙处产生电位差，如果电位差足够大，将会观察到缝隙间有火花。„实验证实：电磁波的存在性，且以光速传播。1887年3月21日，德国物理学家赫兹（Hertz）在实验中发现，电火花的能量能够越过空间传到远处。这是人类历史上第一次证实了电磁波的存在。但赫兹断然否认选用电磁波进行通信的可能性。他认为如要利用电磁波进行通信的话，需要有一面面积与欧洲大陆相当的巨型反射镜。电子学的历史电子学的历史电磁波的发现——电磁波的存在的证实为有线发报向无线发报的发展奠定了理论基础。电子学的历史电子学的历史马可尼布劳恩意大利人马可尼在1895年发明了天地线装置，改进了发射机和接收机，1896年，电波已经能够飞跃英吉利海峡，1901年又首次实现了电波横渡大西洋的实验，由此诞生了无线电报。1899年，德国人布劳恩研制出一套可以调谐的接收系统，既能排除干扰，又大大提高了灵敏度，从根本上改进了马可尼的无线电系统。马可尼和布劳恩共同获得了1909年度的诺贝尔物理学奖。电子学的历史电子学的历史1Salesbury18962GlaceBay1902,75kW3GlaceBay1905,150kW4Clifden1906马可尼马可尼采用天线的演变电子学的历史电子学的历史马可尼马可尼––布劳恩：发射机和接收机比较布劳恩：发射机和接收机比较马可尼布劳恩At:发射天线Ar:接收天线B1,B2:电池C:莱顿瓶（LeydenJar）D:晶体检波二极管F:火花隙（Sparkgap）J:感应器（Inductor）K:粉末检波器（Coherer(Fritter)）R:继电器（Relais）D:接听电话**Heightoftoneproportionaltosparkrate电子学的历史电子学的历史马可尼认为无线电波会随着地球表面走，马可尼认为无线电波会随着地球表面走，19011901年年1212月他在月他在3600Km3600Km外接收到了无线电信号；外接收到了无线电信号；无线电报在晚上传输比白天好。无线电报在晚上传输比白天好。与此同时，俄国物理学家波波夫也对无线电通讯作出重要的贡献。1895年，36岁的波波夫在彼德堡的俄国物理化学会的物理分会上，宣读了关于“金属屑与电振荡的关系”的论文，并公开演示了他制作的“雷电指示器”，实际上是一台无线电接收机。当他的助手在大厅的另一端接通火花式电波发生器时，波波夫的无线电接收机便响起铃来；断开电波发生器，铃声立即中止。为了纪念波波夫在这一天的划时代创举，1945年苏联政府便把5月7日定为“无线电发明日”。波波夫实验用的无线电接收机电子学的历史电子学的历史波波夫波波夫实验用的接收机电子学的历史电子学的历史1896年波波夫又成功的表演了无线电电报，传播距离250米，传送的第一个电文就是“赫兹”，他长期致力于航海的无线电通讯，并在救援阿非利加号军舰触礁中发挥了实际效用，到1900年通信距离达到了45千米。波波夫OliverJosephLodgeJ.C.BoseA.PopovH.HertzG.MarconiJ.C.MaxwellH.vonHelmholtzF.Braun电子学的历史电子学的历史通讯时代到来前的关键人物电子学的历史电子学的历史通讯时代到来前的关键人物-第一个无线通信系统1895-跨大西洋通信(1901)GuglielmoMarconi(1874-1937)JamesClerkMaxwell(1831-1879)-麦克斯韦方程(1864)-电磁波假定-以光速传播-电磁波证明(1887/88)-证明以光速传播-发射机，天线，接收机HeinrichHertz(1857-1894)电子学的历史电子学的历史但是，由于缺乏相应的电子元件，早期的无线电通讯，只能限于符号通讯，发展受到限制。马可尼：相邻的区域，只能有少数几个电台工作，以保证电文不发生混乱。提高检波器的性能是一个迫切的任务，除金属粉末检波器以外陆续出现了一些性能较好的检波器：磁性检波器、电解检波器、热敏检波器和晶体检波器。电子学的历史电子学的历史但是，由于缺乏相应的电子元件，早期的无线电通讯，只能限于符号通讯，发展受到限制。马可尼：相邻的区域，只能有少数几个电台工作，以保证电文不发生混乱。提高检波器的性能是一个迫切的任务，除金属粉末检波器以外陆续出现了一些性能较好的检波器：磁性检波器、电解检波器、热敏检波器和晶体检波器。电子学的历史电子学的历史对于推广应用无线电昀大的障碍是各有线电报公司，1837年莫尔斯发明有线电报，1840年之后各大公司投巨资，1866年铺设了跨大西洋的海底电缆。到2000年全世界铺设了900万公里的电报线路。昀早的应用在有线电报无法应用的轮船上。马可尼也是个商人，他的专利收取的费用使许多中小轮船用不起。电子的发现电子的发现是什么激励出电磁波，是什么在导线里传输。1869年俄国化学家门捷列夫发现元素周期表，但他不知道元素之间的内在联系。1897年英国物理学家约翰.汤姆逊阴极射线同样可以被电场所偏转，进一步发现阴极射线在磁场中偏转和一根导线是相同的。约翰.汤姆逊测定了电子的速度，电子所带电量与电子质量之比，获得的1906年度的诺奖。电子的发现1897年英国物理学家约翰.汤姆逊阴极射线同样可以被电场所偏转，进一步发现阴极射线在磁场中偏转和一根导线是相同的。约翰.汤姆逊测定了电子的速度，电子所带电量与电子质量之比，获得的1906年度的诺奖。汤姆生的实验过程是这样的，他将一块涂有硫化锌的小玻璃片，放在阴极射线所经过的路途上，看到硫化锌会发闪光。这说明硫化锌能显示出阴极射线的“径迹”。他发现在一般情况下，阴极射线是直线行进的，但当在射击线管的外面加上电场，或用一块蹄形磁铁跨放在射线管的外面，结果发现阴极射线一都发生了偏折。根据其偏折的方向，不难判断出带电的性质。约瑟夫·约翰·汤姆逊(Thomson，JosephJohn)（1856～1940年）一、电子学的发展一、电子学的发展电子学的历史电子学的历史真空管的诞生与电子技术的突破1904年英国工程师弗莱明利用热电子发射效应，发明了热电子真空二极管。1906年美国的李·德·福雷斯特制成真空三极管，具有放大和控制作用，并用于发生高频振荡信号，从而代替了电火花发生器和高频交流发电机，成为无线电技术中昀基本、昀关键的电真空器件，为无线电技术由长波向短波发展提供了条件。20世纪昀伟大的发明之一福雷斯特发明的三极管是人类获得的第一个电子信号放大器，它为我们打开了信号放大与调制的大门，成为20世纪昀伟大的发明之一，是电子学发展中具有划时代意义的伟大事件，大大推动了电子技术，特别是信息技术的发展。电子学的历史电子学的历史三极管发明之后，很快就被应用到无线电通信中，并大大提高了接收机的灵敏度。1913－1920年间无线电技术和电子管技术相结合成为无线电电子学。电子学的历史电子学的历史超外差接收方法的发明；阿姆斯特朗1920年无线电波的传输特性：业余无线电爱好者发现短波更适合远距离传输