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265 物理学之电学 5(文)

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    4.电力设备和三相‘交’流技术

    两相‘交’流电是用四根电线输电的技术。-叔哈哈-说德国的多勃罗沃尔斯基在绕组上想出了窍‘门’,从绕组上每隔120度的三个地方引出‘抽’头,得到了三相‘交’流电。1889年,利用这种三相‘交’流电的旋转磁场,制成了功率为100t管发明于1939年。

    2.晶体管

    半导体器件大致分为晶体管和集成电路(ic)两大部分。第二次世界大战后,由于半导体技术的进步,电子学得到了令人瞩目的发展。

    晶体管是美国贝尔实验室的肖克莱,巴丁,布拉特在1948年发明的。

    这种晶体管的结构是使两根金属丝与低掺杂锗半导体表面接触,称为接触型晶体管。

    1949年。开发出了结型晶体管,在实用化方面前进了一大步。

    1956年开发出了制造p型和n型半导体的扩散法。它是在高温下将杂质原子渗透到半导体表层的一种方法。1960年开发出了外延生长法并制成了外延平面型晶体管。外延生长法是把硅晶体放在氢气和卤化物气体中来制造半导体的一种方法。

    有了半导体技术的这些发展,随之就诞生了集成电路。

    3.集成电路

    大约在1956年,英国的达马就从晶体管原理预想到了集成电路的出现。

    1958年美国提出了用半导体制造全部电路元器件,实现集成电路化的方案。

    1961年,得克萨斯仪器公司开始批量生产集成电路。

    集成电路并不是用一个一个电路元器件连接成的电路,而是把具有某种功能的电路“埋”在半导体晶体里的一个器件。它易于小型化和减少引线端,所以具有可靠‘性’高的优点。

    集成电路的集成度在逐年增加。元件数在100个以下的小规模集成电路,100~1000个的中规模集成电路,1000~100000个大规模集成电路。以及100000个以上的超大规模集成电路,都已依次开发出来,并在各种装置中获得了广泛应用。

    电磁效应

    物质中的电效应是电学与其他物理学科(甚至非物理的学科)之间联系的纽带。物质中的电效应种类繁多。有许多已成为或正逐渐发展为专‘门’的研究领域。比如:

    电致伸缩、压电效应(机械压力在电介质晶体上产生的电‘性’和电极‘性’)和逆压电效应、塞贝克效应、珀耳帖效应(两种不同金属或半导体接头处,当电流沿某个方向通过时放出热量,而电流反向时则吸收热量)、汤姆孙效应(一金属导体或半导体中维持温度梯度,当电流沿某方向通过时放出热量,而电流反向时则吸收热量)、热敏电阻(半导体材料中电阻随温度灵敏变化)、光敏电阻(半导体材料中电阻随光照灵敏变化)、光生伏打效应(半导体材料因光照产生电位差),等等。

    对于各种电效应的研究有助于了解物质的结构以及物质中发生的基本过程,此外在技术上,它们也是实现能量转换和非电量电测法的基础。

    电磁测量

    也是电学的组成部分。测量技术的发展与学科的理论发展有着密切的联系,理论的发展推动了测量技术的改进;测量技术的改善在新的基础上验证理论。并促成新理论的发现。

    电磁测量包括所有电磁学量的测量,以及有关的其他量(‘交’流电的频率、相角等)的测量。利用电磁学原理已经设计制作出各种专用仪表(安培计。伏特计、欧姆计、磁场计等)和测量电路,它们可满足对各种电磁学量的测量。

    电磁测量的另一个重要的方面是非电量(长度、速度、形变、力、温度、光强、成分等)的电测量。它的主要原理是利用电磁量与非电量相互联系的某种效应。将非电量的测量转换为电磁量的测量。由于电测量有一系列优点:准确度高、量程宽、惯量小、‘操’作简便,并可远距离遥测和实现测量技术自动化,非电量的电测量正在不断发展。

    电学相关

    电学作为经典物理学的一个分支,就其基本原理而言,已发展得相当完善,它可用来说明宏观领域内的各种电磁现象。

    20世纪,随着原子物理学、原子核物理学和粒子物理学的发展,人类的认识深入到微观领域,在带电粒子与电磁场的相互作用问题上,经典电磁理论遇到困难。虽然经典理论曾给出一些有用的结果,但是许多现象都是经典理论不能说明的。经典理论的局限‘性’在于对带电粒子的描述忽略了其‘波’动‘性’方面,而对于电磁‘波’的描述又忽略了其粒子‘性’方面。

    按照量子物理的观点,无论是物质粒子或电磁场都既有粒子‘性’,又具有‘波’动‘性’。在微观物理研究的推动下,经典电磁理论发展为量子电磁理论。m)说

    


    
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