第一讲电子信息工程发展史.ppt
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1、第一讲电子信息工程发展史现在学习的是第1页,共41页引子:引子:欲了解一门学科,最欲了解一门学科,最好的办法是先读读它的好的办法是先读读它的历史。历史。现在学习的是第2页,共41页发展史的主要内容发展史的主要内容1.经典理论的主要成果;2.重要发明及其应用;*3.历史的启示现在学习的是第3页,共41页一、重要的经典理论发现 1、早期的磁学研究 我国古代早就发现了电磁现象。公元前2637年,我国人祖黄帝利用磁制成了罗盘针,罗盘的发现是我国四大发明之一。据司马迁记载,公元前9世纪,航海家已使用指南针导航了。现在学习的是第4页,共41页1600年,(相差4227年)英国物理学家吉尔伯特经过自己实验得
2、到了大量磁力现象,经过自己实验得到了大量磁力现象,建立了重要的理论体系建立了重要的理论体系。他还证明了诺曼发他还证明了诺曼发现的磁倾角的存在现的磁倾角的存在。他曾预言在地球的北极,他曾预言在地球的北极,磁针将会变成竖直的,后来被赫德森在磁针将会变成竖直的,后来被赫德森在1609年所证实。他发现过两极装有铁帽的磁石,年所证实。他发现过两极装有铁帽的磁石,磁力大大增加,并且发现磁石与铁块越靠近,磁力大大增加,并且发现磁石与铁块越靠近,吸引力越大吸引力越大,同时证明了磁石越大对铁块的同时证明了磁石越大对铁块的吸引也越大。他还发现吸引是相互作用的吸引也越大。他还发现吸引是相互作用的。吉尔伯特被世人称之
3、为磁学之父吉尔伯特被世人称之为磁学之父。现在学习的是第5页,共41页2、早期的电学研究、早期的电学研究1600年,德国科学家库里克制成了第一台产生静电年,德国科学家库里克制成了第一台产生静电的装置。的装置。1749年,(年,(相差相差145年)美国科学家富兰克林,他在电年)美国科学家富兰克林,他在电的研究方面作了大量实验,他借用了数学上正负数的概的研究方面作了大量实验,他借用了数学上正负数的概念,第一个科学地用正电、负电概念表示电荷性质。并念,第一个科学地用正电、负电概念表示电荷性质。并提出了电荷不能创生、也不能消灭的思想,后人在此基提出了电荷不能创生、也不能消灭的思想,后人在此基础上发现了电
4、荷守恒定律。他最先提出了避雷针的设想,础上发现了电荷守恒定律。他最先提出了避雷针的设想,由此而制造的避雷针,避免了雷击灾难,破除了迷信。由此而制造的避雷针,避免了雷击灾难,破除了迷信。现在学习的是第6页,共41页 富兰克林简介富兰克林简介 他出身贫寒,他出身贫寒,10岁便辍学做工,岁便辍学做工,12岁起岁起在印刷所当学徒、帮工但他刻苦好学,因在印刷所当学徒、帮工但他刻苦好学,因而,他以仅读过两年小学的学历,被美国的而,他以仅读过两年小学的学历,被美国的哈佛大学、耶鲁大学,英国的牛津大学、爱哈佛大学、耶鲁大学,英国的牛津大学、爱丁堡大学、圣安德鲁大学等录取,六七所大丁堡大学、圣安德鲁大学等录取,
5、六七所大学授予硕士学位或博士学位。他是自学成才学授予硕士学位或博士学位。他是自学成才的典范。的典范。现在学习的是第7页,共41页1785年(相差年(相差36年)法国人库伦用自己发明的扭秤建立年)法国人库伦用自己发明的扭秤建立了静电学中著名的库仑定律。同年,他在给法国科学院了静电学中著名的库仑定律。同年,他在给法国科学院的的电力定律电力定律的论文中详细地介绍了他的实验装置,的论文中详细地介绍了他的实验装置,测试经过和实验结果。测试经过和实验结果。1800年,(相差年,(相差15年)意大利物理学家伏特年)意大利物理学家伏特(A.Vlota,1745-1827)发明了第一种化学电源)发明了第一种化学
6、电源铜锌铜锌电池,它能够把化学能不断地转变为电能,维持单一电池,它能够把化学能不断地转变为电能,维持单一方向的电流持续流动。不久他就开始应用他的理论制方向的电流持续流动。不久他就开始应用他的理论制 造各种有独创性的仪器,这一发明具有时代的意义,造各种有独创性的仪器,这一发明具有时代的意义,引起了电磁学的一场革命。引起了电磁学的一场革命。现在学习的是第8页,共41页 伏特简介伏特简介伏特生于意大利科莫一个富有的天主教家庭伏特生于意大利科莫一个富有的天主教家庭里。伏特十六岁时开始与一些著名的电学家里。伏特十六岁时开始与一些著名的电学家通信,其中有巴黎的诺莱和都灵的贝卡里亚。通信,其中有巴黎的诺莱和
7、都灵的贝卡里亚。贝卡里亚是一位很有成就的国际知名的电学贝卡里亚是一位很有成就的国际知名的电学家,他劝告伏特少提出理论,多做实验。事家,他劝告伏特少提出理论,多做实验。事实上,伏特年青时期的理论思想远不如他的实上,伏特年青时期的理论思想远不如他的实验重要。随着岁月的流逝,伏特对静电的实验重要。随着岁月的流逝,伏特对静电的了解至少可以和当时最好的电学家媲美。了解至少可以和当时最好的电学家媲美。现在学习的是第9页,共41页3、电磁学的研究、电磁学的研究 1820年,(相差年,(相差20年)丹麦物理学家奥斯年)丹麦物理学家奥斯特(特(H.C.Oerster,1777-1851.)通过实验发)通过实验发
8、现了发现了电流对磁针的作用,即电流的磁现了发现了电流对磁针的作用,即电流的磁效应,同年效应,同年7月月21日以日以关于磁针上,电冲关于磁针上,电冲突作用的实验突作用的实验这篇短短的论文使欧洲物理这篇短短的论文使欧洲物理学界产生了极大震动,导致了大批实验成果学界产生了极大震动,导致了大批实验成果的出现,由此开辟了物理学的新领域的出现,由此开辟了物理学的新领域电电磁学。打开了近代电磁学的突破口。磁学。打开了近代电磁学的突破口。现在学习的是第10页,共41页1825年,(相差年,(相差5年)法国科学家安培年)法国科学家安培(H,M.Ampere,1775-1836)提出了著名的)提出了著名的安培定律
9、。他从安培定律。他从1820年开始在测量电流的磁年开始在测量电流的磁效应中,发现两个载流导线可以互相吸引,效应中,发现两个载流导线可以互相吸引,又可以互相排斥。这一发现成为研究电学的又可以互相排斥。这一发现成为研究电学的基本定律,为电动机的发明作了理论上的准基本定律,为电动机的发明作了理论上的准备。生于里昂一个富商的家庭,备。生于里昂一个富商的家庭,1824年担任年担任法兰西学院实验物理学教授。法兰西学院实验物理学教授。现在学习的是第11页,共41页1827年,当时德国的一位教师欧姆年,当时德国的一位教师欧姆(G.S.Ohm,1787-1854),),1827年,发表年,发表了了动力电路的数学
10、研究动力电路的数学研究,提出了今天普,提出了今天普遍应用的欧姆定律,时年遍应用的欧姆定律,时年40岁。该定律揭岁。该定律揭示了电阻上电压与电流的定量关系。欧姆的示了电阻上电压与电流的定量关系。欧姆的研究,主要是在研究,主要是在18171827年担任中学物年担任中学物理教师期间进行的!此外,他对几何学理教师期间进行的!此外,他对几何学(1817年,他的年,他的几何学教科书几何学教科书一书出一书出版)、声学、仪器制造等方面都做出了重大版)、声学、仪器制造等方面都做出了重大贡献。贡献。现在学习的是第12页,共41页欧姆简介1803年欧姆考入埃尔兰根大学学习,后来由于家庭年欧姆考入埃尔兰根大学学习,后
11、来由于家庭经济困难,于经济困难,于1806年他被迫退学。通过自学,他于年他被迫退学。通过自学,他于1811年又重新回到爱尔兰大学,顺利地取得了博士学位。年又重新回到爱尔兰大学,顺利地取得了博士学位。大学毕业后,欧姆靠教书维持生活。从大学毕业后,欧姆靠教书维持生活。从1820年起,他开年起,他开始研究电磁学。为了纪念他,人们把电阻的单位命名为始研究电磁学。为了纪念他,人们把电阻的单位命名为欧姆。其定义是:在电路中两点间,当通过欧姆。其定义是:在电路中两点间,当通过1安培稳恒安培稳恒电流时,如果这两点间的电压为电流时,如果这两点间的电压为1伏特,那么这两点间伏特,那么这两点间导体的导体的电阻电阻便
12、定义为便定义为1欧姆。欧姆。现在学习的是第13页,共41页1831年年8月月26日终于,英国物理学家法拉第日终于,英国物理学家法拉第(M.Faraday,1791-1867)(相差(相差6年)完年)完成了电磁感应定律的研究。该定律揭示了磁成了电磁感应定律的研究。该定律揭示了磁变生电的规律。这一发现成为发电机和变压变生电的规律。这一发现成为发电机和变压器的基本原理,从而使机械能变为电能成为器的基本原理,从而使机械能变为电能成为可能,推动了电在工业上的广泛应用,使人可能,推动了电在工业上的广泛应用,使人类迈向了电气时代。类迈向了电气时代。现在学习的是第14页,共41页法拉第简介法拉第生于萨里郡纽因
13、顿的一个铁匠家庭。法拉第生于萨里郡纽因顿的一个铁匠家庭。13岁就在一家书店当岁就在一家书店当送报和装订书籍的学徒。他有强烈的求知欲,挤出一切休息时送报和装订书籍的学徒。他有强烈的求知欲,挤出一切休息时间贪婪地力图把他装订的一切书籍内容都从间贪婪地力图把他装订的一切书籍内容都从 头读一遍。读后还头读一遍。读后还工工整整地作读书笔记;用一些简单器皿照着书上进行实验,工工整整地作读书笔记;用一些简单器皿照着书上进行实验,仔细观察和分析实验结果,把自己的阁楼变成了小实验室。他仔细观察和分析实验结果,把自己的阁楼变成了小实验室。他家境贫寒,未受过系统的正规教育,但却在众多领域中作出惊家境贫寒,未受过系统
14、的正规教育,但却在众多领域中作出惊人成就,是英国著名物理学家、化学家。在化学、电化学、电人成就,是英国著名物理学家、化学家。在化学、电化学、电磁学等领域都做出过杰出贡献堪称刻苦勤奋、探索真理、不计磁学等领域都做出过杰出贡献堪称刻苦勤奋、探索真理、不计个人名利的典范,对于青少年富有教育意义。个人名利的典范,对于青少年富有教育意义。他的导师他的导师戴维(皇家学院实验室主任),世人却知者甚少。现在学习的是第15页,共41页在这家书店呆 了八年,他废寝忘食、如饥似渴地学习。他发现了电磁感应现象。经过戴维(皇家学院实验室主任)的推荐。1813年3月,24岁的法拉第担任了皇家学院岁的法拉第担任了皇家学院助
15、理实验员助理实验员。他坚信既然电能产生磁,那么磁也能产生电。他终于发现在线圈内运动的发现在线圈内运动的磁体可以在导线中产生电流。磁体可以在导线中产生电流。现在学习的是第16页,共41页4、电路理论及电磁场理论的研究、电路理论及电磁场理论的研究 1847年,(相差16年)德国科学家基尔霍夫(G.R.Kirchhoff,1824-1887)1845年,在他还是一个21岁大学生的时候提出了著名的电流定律和电压定律,这一年,他发表了第一篇论文,提出了稳恒电路网络中电流、电压、电阻关系的两条电路定律,即著名的名的基尔霍夫第一电路定律和基尔霍夫第二电路基尔霍夫第一电路定律和基尔霍夫第二电路定定 律律,解决
16、了电器设计中电路方面的难题。现在学习的是第17页,共41页后来又研究了电路中电的流动和分布,从而电的流动和分布,从而阐明了电路中两点间的电势差和静电学的电阐明了电路中两点间的电势差和静电学的电势这两个物理量在量纲和单位上的一致。使势这两个物理量在量纲和单位上的一致。使基尔霍夫电路定律具有更广泛的意义,这成基尔霍夫电路定律具有更广泛的意义,这成为电路分析最基本的依据为电路分析最基本的依据。直到现在,基尔霍夫电路定律仍旧是解决复杂电路问题的重要工具。基尔霍夫被称为“电路求解大师电路求解大师”。现在学习的是第18页,共41页1864年,苏格兰科学家麦克斯韦(J.C.Maxwell,1831-1879
17、),1865年春年春(当时他(当时他32岁),开始系统地总结他的关岁),开始系统地总结他的关于电磁学的研究成果,于电磁学的研究成果,完成了电磁场理论的经典巨著论电和磁,并于1873年出版,提出一组关于电和磁共同遵守的数学,提出一组关于电和磁共同遵守的数学方程,即麦克斯韦方程,他预言空间一定方程,即麦克斯韦方程,他预言空间一定存在电磁波。存在电磁波。现在学习的是第19页,共41页1889年,(相差25年)德国物理学家赫兹(H.R.Hertz,1857-1894)赫兹对人类最伟大的贡献是用实验证实了电磁波的存在,即他经过艰苦的反复实验,证明麦克斯韦所预言的电磁波确实存在。现在学习的是第20页,共4
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