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標題: 電子與無線電技術發展史 [打印本頁]

作者: 電子黑 時間: 2016-6-29 23:04
標題: 電子與無線電技術發展史
欲了解一門學科，最好的辦法是先讀讀它的歷史。
1600年，英國物理學家吉爾伯特經過自己實驗得到了大量磁力現象，建立了重要的理論體系。他還證明了諾曼發現的磁傾角的存在。他曾預言在地球的北極，磁針將會變成豎直的，后來被赫德森在1609年所證實。他發現過兩極裝有鐵帽的磁石，磁力大大增加，并且發現磁石與鐵塊越靠近，吸引力越大，同時證明了磁石越大對鐵塊的吸引也越大。他還發現吸引是相互作用的。
〓吉爾伯特被世人稱之為磁學之父。

〓 1600年，德國科學家庫里克制成了第一臺產生靜電的裝置。
〓 1749年，( 相差145年)美國科學家富蘭克林，他在電的研究方面作了大量實驗，他借用了數學上正負數的概念，第一個科學地用正電、負電概念表示電荷性質。并提出了電荷不能創生、也不能消滅的思想，后人在此基礎上發現了電荷守恒定律。他最先提出了避雷針的設想，由此而制造的避雷針，避免了雷擊災難，破除了迷信。
富蘭克林簡介
〓他出身貧寒，10歲便輟學做工，12歲起在印刷所當學徒、幫工．但他刻苦好學，因而，他以僅讀過兩年小學的學歷，被美國的哈佛大學、耶魯大學，英國的牛津大學、愛丁堡大學、圣安德魯大學等錄取，六七所大學授予碩士學位或博士學位。他是自學成才的典范。
〓 1785年(相差36年)法國人庫倫用自己發明的扭秤建立了靜電學中著名的庫侖定律。同年，他在給法國科學院的《電力定律》的論文中詳細地介紹了他的實驗裝置，測試通過得出實驗結果。
〓 1800年，(相差15年)意大利物理學家伏特(A.Volta,1745-1827)發明了第一種化學電源—銅鋅電池，它能夠把化學能不斷地轉變為電能，維持單一方向的電流持續流動。不久他就開始應用他的理論制造各種有獨創性的儀器，這一發明具有時代的意義，引起了電磁學的一場革命。
伏特簡介
〓伏特生于意大利科莫一個富有的天主教家庭里。伏特十六歲時開始與一些著名的電學家通信，其中有巴黎的諾萊和都靈的貝卡里亞。貝卡里亞是一位很有成就的國際知名的電學家，他勸告伏特少提出理論，多做實驗。事實上，伏特年青時期的理論思想遠不如他的實驗重要。隨著歲月的流逝，伏特對靜電的了解至少可以和當時最好的電學家媲美。
〓1820年，(相差20年)丹麥物理學家奧斯特(H.C. Oerster, 1777-1851.)通過實驗發現了電流對磁針的作用，即電流的磁效應，同年7月21日以《關于磁針上，電沖突作用的實驗》這篇短短的論文使歐洲物理學界產生了極大震動，導致了大批實驗成果的出現，由此開辟了物理學的新領域──電磁學。打開了近代電磁學的突破口。
〓1825年，(相差5年)法國科學家安培(H,M.Ampere, 1775-1836)提出了著名的安培定律。他從1820年開始在測量電流的磁效應中，發現兩個載流導線可以互相吸引，又可以互相排斥。這一發現成為研究電學的基本定律，為電動機的發明作了理論上的準備。生于里昂一個富商的家庭，1824年擔任法蘭西學院實驗物理學教授。
〓1827年，當時德國的一位教師歐姆(G.S.Ohm, 1787-1854)，1827年發表了《動力電路的數學研究》，提出了今天普遍應用的歐姆定律，時年40歲。該定律揭示了電阻上電壓與電流的定量關系。歐姆的研究，要是在1817～1827年擔任中學物理教師期間進行的！此外，他對幾何學(1817年，他的《幾何學教科書》一書出版)、聲學、儀器制造等方面都做出了重大貢獻。
歐姆簡介
〓 1803年歐姆考入埃爾蘭根大學學習，后來由于家庭經濟困難，于1806年他被迫退學。通過自學，他于1811年又重新回到愛爾蘭大學，順利地取得了博士學位。大學畢業后，歐姆靠教書維持生活。從1820年起，他開始研究電磁學。為了紀念他，人們把電阻的單位命名為歐姆。其定義是：在電路中兩點間，當通過1安培穩恒電流時，如果這兩點間的電壓為1伏特，那么這兩點間導體的電阻便定義為1歐姆。
〓1831年8月26日終于，英國物理學家法拉第(M.Faraday, 1791-1867) (相差6年)完成了電磁感應定律的研究。該定律揭示了磁變生電的規律。這一發現成為發電機和變壓器的基本原理，從而使機械能變為電能成為可能，推動了電在工業上的廣泛應用，使人類邁向了電氣時代。
法拉第簡介
〓法拉第生于薩里郡紐因頓的一個鐵匠家庭。13歲就在一家書店當送報和裝訂書籍的學徒。他有強烈的求知欲，擠出一切休息時間貪婪地力圖把他裝訂的一切書籍內容都從頭讀一遍。讀后還工工整整地作讀書筆記；用一些簡單器皿照著書上進行實驗，仔細觀察和分析實驗結果，把自己的閣樓變成了小實驗室。他家境貧寒，未受過系統的正規教育，但卻在眾多領域中作出驚人成就，是英國著名物理學家、化學家。在化學、電化學、電磁學等領域都做出過杰出貢獻堪稱刻苦勤奮、探索真理、不計個人名利的典范，對于青少年富有教育意義。
〓他的導師戴維(皇家學院實驗室主任)，世人卻知者甚少。法拉第名人名言
〓 1、希望你們年青的一代，也能象蠟燭為人照明那樣，有一分熱，發一分光，忠誠而腳踏實地地為人類偉大的事業貢獻自己的力量。
〓 2、一旦科學插上幻想的翅膀，它就能贏得勝利。
〓 3、拼命去爭取成功，但不要期望一定會成功。
〓 4、愛情既是友誼的代名詞，又是我們為共同的事業而奮斗的可靠保證，愛情是人生的良伴，你和心愛的女子同床共眠是因為共同的理想把兩顆心緊緊系在一起。
〓 1837年，莫爾斯發明了電報，創造了莫爾斯電碼，開始了通信的新紀元。畫家出身的美國人莫爾斯終于發明了電報，用他當時的電報機，可從華盛頓向40英里的巴爾的摩發出電文。在他研究之初，為了說服別人為他投資，他得到的回答常常是：“先生，用導線傳遞消息，你為啥不發明一個能飛向月球的火箭呢？”但莫爾斯的創造欲望經過十多年的奮斗終于實現了。
〓1847年，(相差16年)德國科學家基爾霍夫(G.R. Kirchhoff, 1824-1887) 1845年，在他還是一個21歲大學生的時候提出了著名的電流定律和電壓定律，這一年，他發表了第一篇論文，提出了穩恒電路網絡中電流、電壓、電阻關系的兩條電路定律,即著名的基爾霍夫第一電路定律和基爾霍夫第二電路定律，解決了電器設計中電路方面的難題。
〓后來又研究了電路中電的流動和分布，從而闡明了電路中兩點間的電勢差和靜電學的電勢這兩個物理量在量綱和單位上的一致。使基爾霍夫電路定律具有更廣泛的意義，這成為電路分析最基本的依據。直到現在，基爾霍夫電路定律仍舊是解決復雜電路問題的重要工具。基爾霍夫被稱為“電路求解大師”。
〓1864年，蘇格蘭科學家麥克斯韋(J.C.Maxwell, 1831-1879)，1865年春(當時他32歲)，開始系統地總結他的關于電磁學的研究成果，完成了電磁場理論的經典巨著《論電和磁》，并于1873年出版，提出一組關于電和磁共同遵守的數學方程，即麥克斯韋方程，他預言空間一定存在電磁波。
〓 1866年，德國工程師西門子，他是電動機、發電機、有軌電車和指南針式電報機的發明人，改進過海底電纜,提出平爐煉鋼法,革新了煉鋼工藝,西門子公司創始人。他發現了電動原理并用在發電機的改進上。由于電在各方面的應用日益廣泛，如照明、電解電鍍、電力拖動等，迫切需要更方便地獲取電能，以提高效率、降低成本。1882-年，直流高壓輸電試驗成功。但由于直流高壓不便于用戶直接使用，同年在發明變壓器的基礎上又實現了遠距離交流高壓輸電。從此，電氣化時代開始了。
〓1875年，美國科學家貝爾(A.G. Bell,1847-1922)發明了電話。貝爾當時僅是一名聾啞人學校的教師，經過不斷改進，到1878年，他實現了從波士頓到紐約之間200mile (1mile= 1.609344km= 1760yard)的首次長途通話。貝爾曾經把電話的話音比喻為歌聲，他說：“這歌聲是永不停止的，因為這是對生活故事的歌頌，而生活是永不停止的。那高懸的電話線正在把生與死、成功與失敗的消息傳遍全球。”
〓1888年，(相差25年)德國物理學家赫茲(H.R. Hertz, 1857-1894)赫茲對人類最偉大的貢獻是用實驗證實了電磁波的存在，即他經過艱苦的反復實驗，證明麥克斯韋所預言的電磁波確實存在。
〓 1879年，美國的發明家愛迪生(T.A.Edison,1847-1931)，他一生只在學校里讀過三個月的書，但他勤奮好學，勤于思考，并發明了電燈、留聲機、電影攝影機等多種成果，為人類作出了重大的貢獻。是舉世聞名的美國電學家和發明家，被譽為“發明大王”。愛迪生一生共有約兩千項創造發明，為人類的文明和進步做出了巨大的貢獻。發明的電燈是鎢絲電燈。用電照亮了千家萬戶。
〓1894年，意大利的發明家馬可尼(G.Marconi, 1874-1937)和俄國的波波夫分別發明了無線電發射和接受。沒有受過正規大學教育的20歲的馬可尼利用赫茲的火花振蕩器作為發射器，通過電鍵的開、閉產生斷續的電磁波信號。1895年他發射的信號傳送距離可達1公里以上，1897年發射的信號可在20km之外接收到，從此開始了無線電通信的時代。
〓 1901年12月12日，馬可尼做了跨越大西洋傳送無線電信號的表演。這一次他把信號從英國的Cornwall發送到加拿大的Newfoundland。馬可尼因此獲得1909年度諾貝爾獎。與他分享這一年度諾貝爾獎的是布勞恩（Braun），因為布氏發現金屬硫化物具有單向導電性，這一成果可用于無線電接收裝置；
〓1904年，英國科學家弗萊明（Fleming）獲得了一項專利，在專利說明書中描述了一個高頻交變電流整流用的兩極真空管，標志著進入無線電電子學時代
〓1906年，美國科學家弗雷斯特（ Forest）發明了真空三極管，是電子技術發展史上第一個重要里程碑。
〓1906年，美國科學家費森登（Fessenden）在Massachusetts領導了第一次廣播；
〓英國科學家湯姆遜(J.Thomson,1856-1940)在1895-1897年間反復測試，證明了電子確實存在。隨后，英國科學家弗萊明(J.A.Fleming)在愛迪生發明的熱二極管的基礎上發明了實用的真空二極管。它具有單向導電特性，能用來整流或檢波。
〓 1907年，美國人福斯特(L.D.Forest)發明了真空三極管。
〓 1912年，英國科學家埃克爾斯（Eccles）提出了無線電波通過電離層傳播的理論，這一理論使得一群業余愛好者在1921年實現了短波試驗性廣播；
〓同年，美國的費森登（Fessenden）和阿姆斯特朗（Armstrong）改進了接收機的工作方式，發明了外差式接受系統，這種形式仍是目前許多無線電接收機的主要工作方式；
〓1925年，英國的貝爾德(J.L.Baird)首先發明電視。幾乎在同時，美國無線電公司(R.C.A)的工程師諾基(V.K.Zworykin)發明了電視顯像管。1933年，他利用真空二極管、真空三極管和顯像管，最早發明了電視機。1936年，黑白電視機就正式問世了。
〓1946年，美國數學家諾依曼(J.V.Noumann)為主設計了第一臺電子計算機，這是一個世界奇跡。這臺計算機是在美國賓西法尼亞大學莫爾電子工程學院研制成功。這臺計算機叫作艾尼亞克(ENIAC ，ElectronicNumerical Integrator And Calculator)。它主要是為美國陸軍阿貝爾丁檢驗基地計算彈道而設計的，共用了18000個真空管；
項目開始： 1943
   完成： 1946
   速度： 5000次每秒
   輸入/輸出： 卡片、光、開關、插頭
   占平面積：  1000平方英尺
項目負責人：  John Mauchly
      J. Presper Eckert
ENIAC共和了18000個電子管，700000只電阻，10000只電容，重30噸，功率40千瓦，占地170平方米，差不多有10間房子大小，它的實際造價是大約48萬美元。
〓馮·諾依曼對人類的最大貢獻是對計算機科學、計算機技術和數值分析的開拓性工作。
〓 1948年起，固態電子學的時代向我們走來。1947年12月24日，貝爾實驗室的布拉丁（walterBrattain）、巴丁（JohnBardeem）和肖克利（Willinm Shockley）發明了一種點接觸晶體管。這是一種全新的半導體器件，它體積小，電性能穩定，功耗低。這項發明自從1948年公布于世起，很快就應用于通信、電視、計算機等領域，促進了電氣和電子工程技術的飛速發展。
〓從20世紀50年代末期開始，科學又把人類帶入了微電子學時代。1958年，利用單晶硅材料，世界上第一片集成電路（Integrated
Circuit，IC）在美國德克薩斯州誕生了。1961年，福查德公司生產出了第一片商用IC。到20世紀60年代末，在大約四分之一英寸見方的小硅片上可以集成6800個晶體管和數千個其他元件。從20世紀70年代起，集成電路技術飛速發展，各種大規模集成電路（Large
Intereated Circuit）和超大規模集成電路（Very LargeIntereated Circuit）層出不窮。由于集成電路成本低、尺寸小、可靠性高、電性能優良等優點并廣泛使用，從而引起了工業系統、通信系統、控制系統、計算機系統、測量系統、生物醫學系統的革命性發展。半導體技術的發展不僅影響了電子技術，也影響了其它技術的發展。如：冶金術，精加工，材料科學，化學等。五十年代開始，半導體技術在我國受到重視。一批從國外回來的著名科學家如：黃昆、謝希德等組織了一些有志之士開始了半導體專門化研究，他們那時培養的學生大多數已成為我國固體物理學或半導體技術界的學科帶頭人。七十年代，我們幾乎停止了進步。直到八十年代我國半導體技術才有開始有長足的發展。應該講我們與國外的差距正在縮小。
20世紀初首先解決了無線電報通信問題。接著又解決了用無線電波傳送語言和音樂的問題，從而開展了無線電話通信和無線電廣播。以后傳輸圖象的問題也解決了，出現了無線電傳真和電視。20世紀30年代中期到第二次世界大戰期間，為了防空的需要，無線電定位技術迅速發展和雷達的出現，帶動了其他科學的興起，如無線電天文學、無線電氣象學等。20世紀50年代以來，宇航技術的發展又促進了無線電技術向更高的階段發展。
無線電技術的發展是從利用電磁波傳輸信息的無線電通信擴展到計算機科學、宇航技術、自動控制以及其他各學科領域的。

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