第一章电子信息技术发展史

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1、第第1 1讲讲 电子信息技术发展史电子信息技术发展史1.1 1.1 电的发现与发展电的发现与发展 1.2 1.2 电子线路元件的发展电子线路元件的发展1.3 1.3 近代通信技术发展近代通信技术发展1.4 1.4 计算机的发展计算机的发展1.5 1.5 自动控制理论的发展自动控制理论的发展1.1 1.1 电的发现与发展电的发现与发展1.1.1 1.1.1 电的发现电的发现1.1.2 1.1.2 电的效应电的效应1.1.3 1.1.3 欧姆定律实验欧姆定律实验1.1.4 1.1.4 电磁波的发现电磁波的发现1.1.1 1.1.1 电的发现电的发现1 1）摩擦起电）摩擦起电 “电电”一词在西方是从

2、希腊文琥珀一词在西方是从希腊文琥珀一词转意而来的，是能量的一种形式，它一词转意而来的，是能量的一种形式，它包括了许多种由于电荷的存在或移动而产包括了许多种由于电荷的存在或移动而产生的现象，自然界的闪电就是其中一种。生的现象，自然界的闪电就是其中一种。 1818世纪后期电学的另一个世纪后期电学的另一个重要的发展是意大利物理学重要的发展是意大利物理学家伏打（图家伏打（图1-81-8）发明了电）发明了电池，在这之前，电学实验只池，在这之前，电学实验只能用摩擦起电机的莱顿瓶进能用摩擦起电机的莱顿瓶进行，而它们只能提供短暂的行，而它们只能提供短暂的电流。电流。图图1-8 1-8 意大利物理学家伏打意大利

3、物理学家伏打 1.1.1 1.1.1 电的发现电的发现富兰克林风筝实验富兰克林风筝实验17461746年，英国伦敦一名叫柯林森的物理学年，英国伦敦一名叫柯林森的物理学家，通过邮寄向美国费城的本杰明家，通过邮寄向美国费城的本杰明. .富兰克富兰克林赠送了一只莱顿瓶，并在信中向他介绍了林赠送了一只莱顿瓶，并在信中向他介绍了使用方法，这直接导致了使用方法，这直接导致了17521752年富兰克林著年富兰克林著名的费城实验。名的费城实验。1.1.1 1.1.1 电的发现电的发现图图1-10 1-10 富兰克林的风筝实验富兰克林的风筝实验 他做了一个把风筝放到雷雨云他做了一个把风筝放到雷雨云里去的实验。他

4、用金属丝把一个很里去的实验。他用金属丝把一个很大的风筝放到云层里去，金属丝的大的风筝放到云层里去，金属丝的下端接了一段绳子，另外金属丝上下端接了一段绳子，另外金属丝上还挂了一串钥匙。当时富兰克林一还挂了一串钥匙。当时富兰克林一手拉住绳子，用另一手轻轻触及钥手拉住绳子，用另一手轻轻触及钥匙。于是他立即感到一阵猛烈的冲匙。于是他立即感到一阵猛烈的冲击（电击），同时还看到手指和钥击（电击），同时还看到手指和钥匙之间产生了小火花（图匙之间产生了小火花（图1-101-10）。）。1.1.1 1.1.1 电的发现电的发现这个实验表明：被雨水湿透了的风筝的金属线变成了导这个实验表明：被雨水湿透了的风筝的金属

5、线变成了导体，把空中闪电的电荷引到手指与钥匙之间，这在当时是体，把空中闪电的电荷引到手指与钥匙之间，这在当时是一件轰动一时的大事。一件轰动一时的大事。富兰克林在美国费城的实验惊动了教会，他们斥责他冒富兰克林在美国费城的实验惊动了教会，他们斥责他冒犯天威，是对上帝和雷公的大逆不道。然而，他仍然坚持犯天威，是对上帝和雷公的大逆不道。然而，他仍然坚持不懈，而且在一年后制造出世界上第一个避雷针，终于制不懈，而且在一年后制造出世界上第一个避雷针，终于制服了天电。富兰克林的这个实验，不仅在美国有很大的影服了天电。富兰克林的这个实验，不仅在美国有很大的影响，而且影响到世界其他国家。响，而且影响到世界其他国家

6、。 1.1.1 1.1.1 电的发现电的发现1 1）奥斯特电流磁效应）奥斯特电流磁效应奥斯特（图奥斯特（图1-111-11）根据已发现一些电可能会发生磁的迹）根据已发现一些电可能会发生磁的迹象，坚信电磁间有联系，并开展电是否能产生磁的研究。象，坚信电磁间有联系，并开展电是否能产生磁的研究。 18201820年年4 4月的一天，奥斯特在一次讲演快结束的时候，抱月的一天，奥斯特在一次讲演快结束的时候，抱着试试看的心情又做了一次实验。他把一条非常细的铂导着试试看的心情又做了一次实验。他把一条非常细的铂导线放在一根用玻璃罩罩着的小磁针上方，接通电源的瞬间，线放在一根用玻璃罩罩着的小磁针上方，接通电源的

7、瞬间，发现磁针跳动了一下（图发现磁针跳动了一下（图1-121-12）。这一跳使有心的奥斯特）。这一跳使有心的奥斯特喜出望外，竟激动得在讲台上摔了一跤。喜出望外，竟激动得在讲台上摔了一跤。1.1.2 1.1.2 电的效应电的效应图图1-11 1-11 丹麦物理学家奥斯持丹麦物理学家奥斯持 图图1-121-12电流磁效应电流磁效应 1.1.2 1.1.2 电的效应电的效应以后的两个月里，奥斯特闭门不出，设计了几以后的两个月里，奥斯特闭门不出，设计了几十个不同的实验，都证实了通电导线周围存在磁十个不同的实验，都证实了通电导线周围存在磁场。场。 同年同年7 7月，奥斯特发表了月，奥斯特发表了关于磁体周

8、围电冲突关于磁体周围电冲突的实验的实验论文，向学术界宣布了电流的磁效应，论文，向学术界宣布了电流的磁效应，整个物理学界都震动了。整个物理学界都震动了。 1.1.2 1.1.2 电的效应电的效应法拉第电磁感应法拉第电磁感应法拉第（图法拉第（图1-171-17）经过近）经过近1010年的年的努力，于努力，于18311831年发现了电磁感应现年发现了电磁感应现象。他把磁产生电的现象称为象。他把磁产生电的现象称为“电电磁感应磁感应”，并且概括了可以产生感，并且概括了可以产生感应电流的几种途径：电流变化、磁应电流的几种途径：电流变化、磁场变化、流过恒定电流的导线空间场变化、流过恒定电流的导线空间位置变化

9、、磁场运动以及使导体在位置变化、磁场运动以及使导体在磁场中运动。磁场中运动。图图1-17 1-17 英国著名物英国著名物理学家、化学家法拉第理学家、化学家法拉第1.1.2 1.1.2 电的效应电的效应这里的关键技术这里的关键技术是：产生感应电流是：产生感应电流的回路都是处在一的回路都是处在一个变化的磁场中，个变化的磁场中，一旦磁场变化停止，一旦磁场变化停止，感应电流就消失感应电流就消失（图（图1-181-18）。）。 图图1-18 1-18 产生感应电流产生感应电流 1.1.2 1.1.2 电的效应电的效应18521852年年5 5月，德国物理学家月，德国物理学家欧姆（图欧姆（图1-211-2

10、1）研究探讨了）研究探讨了电流产生的电磁力的衰减与电流产生的电磁力的衰减与导线长度的关系，其结果在导线长度的关系，其结果在他的第一篇科学论文中发表，他的第一篇科学论文中发表，在这个实验中，他碰到了测在这个实验中，他碰到了测量电流强度的困难。量电流强度的困难。 图图1-211-21德国物理学家欧姆德国物理学家欧姆 1.1.3 1.1.3 欧姆定理实验欧姆定理实验在德国科学家施威格发明的检流计启发下，他把在德国科学家施威格发明的检流计启发下，他把奥斯特关于电流磁效应的发现和库仑扭秤方法巧妙奥斯特关于电流磁效应的发现和库仑扭秤方法巧妙地结合起来，设计了一个电流扭力秤，用它测量电地结合起来，设计了一个

11、电流扭力秤，用它测量电流强度。流强度。 欧姆从初步的实验中证实，电流的电磁力与导体欧姆从初步的实验中证实，电流的电磁力与导体的长度有关。随后，在试验中改变电路上的电动势的长度有关。随后，在试验中改变电路上的电动势中，他发现：电荷在导体中流动遵从一种十分简单中，他发现：电荷在导体中流动遵从一种十分简单的规律：电流和电压成正比。的规律：电流和电压成正比。1.1.3 1.1.3 欧姆定理实验欧姆定理实验电压和电流之间的比例系数称作电阻，它表示电压和电流之间的比例系数称作电阻，它表示导体对电荷流动所呈现的导体对电荷流动所呈现的“阻力阻力”（图（图1-221-22），），电动势与电阻之间的依存关系，就是