电路简史

电路简史

作者：武汉理工大学信息工程学院李潇语

电是一种自然现象，是一种能量。广泛应用于我们的生活中，然而电是怎样被发现和使用，并且发展到现在高端和发达的电子科技呢？

一发现“电”

这还得从古希腊人谈起，远在2500多年前,古希腊人就发现用毛皮磨擦过的琥珀能吸引一些像绒毛,麦杆等一些轻小的东西,他们把这种现象称作"电"。1600年，医生吉尔伯特所写的著作《论磁》在伦敦出版，在其中，叙述了他对电现象的研究内容。他研究了十几种物质，发现它们中的大多数被摩擦后，同琥珀、玛瑙被摩擦后相似，可以吸引轻小的物体。他首先指出，这是与磁现象有本质区别的另一类现象；他第一个称电吸引的原因为电力,因此许多人称他是电学研究之父。吉尔伯特制成了第一台验电器，并用它证明了离带电体越近，吸引力越大，还指出电引力沿直线；带电体被加热或放在潮湿的空气中，它的吸引能力就消失了。18世纪中叶，富兰克林进行了一项著名的实验：在雷雨天气中放风筝，以证明“雷电”是由电力造成。他又做了多次实验,进一步揭示了电的性质,并提出了电流这一术语。

二电路与系统的研究

真正意义上进入电路与系统的研究是从1800年开始，亚历山德罗·伏特发明了著名的“伏打电池”。使人们第一次获得了可以人为控制的持续电流,为今后电流现象的研究提供了物质基础,也为电流效应的应用打开了前景,并很快成为进行电磁学和

化学研究的有力工具。这一发明具有划时代的意义，从此人们对电的研究从静电领域进入电路与系统。1820年7月21日，奥斯特写成《论磁针的电流撞击实验》的论文，这篇仅用了4页纸的论文，讲述了他的实验装置和60多个实验的结果，正式向学术界宣告发现了电流磁效应。在这一重大发现之后，一系列的新发现接连出现。两个月后安培发现了电流间的相互作用。提出了磁针转动方向和电流方向的关系及从右手定则的报告，以后这个定则被命名为安培定则。并且在后来发明了电流计且提出了分子电流的假说。电流的国际单位安培即以其姓氏命名。1826年，德国科学家欧姆发表了欧姆定律，用数学方程表示了电阻上电压与电流的定量关系。人们将其名字作为电阻单位。欧姆的名字也被用于其他物理及相关技术内容中，比如“欧姆接触”“欧姆杀菌”，“欧姆表”等。1833年，英国科学家法拉第（M.Faraday，1791-1867）发现电磁感应现象，这一发现为机械能转换为电能和变压器的发明指明了方向。

1837年艾尔菲德·维尔发明摩尔斯电码，从此人们可以利用电线通信。1845年，21岁的基尔霍夫发表了第一篇论文，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，即著名的基尔霍夫电流定律（KCL）和基尔霍夫电压定律（KVL），解决了电器设计中电路方面的难题。后来又研究了电路中电的流动和分布，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。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。1880年5月，美国发明家爱迪生（T.A.Edison，1847-1931）发明了钨丝灯泡。从此人们开始用清洁、干净的电灯作为照明光源。1882年秋天，爱迪生在纽约华尔街创建发电所。正式向用户商业供电。

三集成电路的研究

20世纪开始，人们开始了对集成电路的研究，1904年，世界上第一只电子二极管在英国物理学家弗莱明的手下诞生，1906年，德福雷斯特制作出了第一只电子三极管。1912年前后电子管的制作日趋成熟引发了无线电技术的发展，1918年前后，逐步发现了半导体材料。1920年发现了半导体材料所具有的光敏特性。1956年，硅台面晶体管问世，1960年10月，世界上第一块硅集成电路制造成功。1966年，美国贝尔实验室使用比较完善的硅外延平面工艺制造出第一块公认的大规模集成电路。2009年因特尔酷睿i系列全新推出，创纪录地采用了领先的32纳米工艺。一直到我们今天看到的样子，许多元件被集成在一块十分微小的电路板上，实现的功能也越来越全面。

参考文献：

赵喜臣《世界名人非常之路·电磁学和电化学的奠基人：法拉第》，中国社会出版社2012年，第一版，ISBN：9787508741390

郭奕玲《物理学史》，清华大学出版社，2005年，第二版ISBN9787302115303

畲田《物理的故事》，北方妇女儿童出版社，2010年，第一版ISBN：9787538542240

陈大有《论电磁的起源与特征》，西北大学出版社，2008年