号叠加在上面，向幅员辽阔的地域播送语
音信息。
1.2.2 电子管 无线电电子学技术开始跨出通信系统，进入人 类活动的更多领域。作为电子学装置的核心器 件，真空三极管一直推动着电子技术前进，直 到1947年，三位美国科学家发明晶体管，它才
逐渐退出历史舞台。
1.2.3 晶体管 ●为了克服电子管的局限性，第二次世
三公尺的地方，赫兹用一个简单的接受器接受
到了这台仪器发出的电磁波。图1-27 是赫兹试 验验证原理图。
1.1.4 电磁波的发现
图1-26 德国物理学家赫兹
图1-27赫兹实验
1.1.4 电磁波的发现 赫兹在实验时曾指出，电磁波可以被反射、
折射和如同可见光、热波一样的被偏振。
由他的振荡器所发出的电磁波是平面偏振
1.2.4 集成电路
集成电路示例见图1-36。
(a)第一块集成电路
(b)集成电路芯片显微照片
(c)各种封装好的集成电路
图 1-36
集成电路示例
1.2.4 集成电路 ●集成电路并不是一个一个的电路元器件连接成 的电路，而是把具有某种功能的电路“埋”在半 导体晶体管里的一种器件。它易于小型化和减少 引线端，所以具有可靠性高的优点。 ●集成电路的发明，是电子产品工艺技术的一次 革命，进一步减小了电子设备的体积，由此，它
们变得更轻、更小。
1.2.4 集成电路 ●由于不同的电子元件大部分可以在同一块硅片 上制造，相互紧密连接在一起，因而减少了元件 失效和引线断裂的可能性，提高了电子设备的可 靠性，也降低了电子产品制造的成本。 ●为充分体现集成电路的优越性，人们竞相改进 工艺，努力在同样尺寸的硅片上制造越来越多的
电子元件。
光速完全相同。
1.1.4 电磁波的发现
●第一次以电磁波传递信息是1896年意大利马可 尼开始的。 ●1901年，马可尼又成功的将讯号送到大西洋彼 岸的美国。 ●20世纪无线电通讯更有了异常惊人的发展。

赫兹实验不仅证实麦克斯韦的电磁理论， 更为无线电、电视和雷达的发展找到了途 径。电的真正魅力在于，它为人类提供了 一种传输和控制能量最理想的方式，使人 类获得了一种以光速传输信息的载体。
流强度。 ●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 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。
1.1.3 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 导体对电荷流动所呈现的“阻力”（图1-22），
电动势与电阻之间的依存关系，就是欧姆定律。
第1讲 电子信息技术发展史
1.1 电的发现与发展 1.2 电子线路元件的发展 1.3 近代通信技术发展 1.4 计算机的发展
1.5 自动控制理论的发展
1.1 电的发现与发展
1.1.1 电的发现 1.1.2 电的效应
1.1.3 欧姆定律实验
1.1.4 电磁波的发现
1.1.1 电的发现
1）摩擦起电 ● “电”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
●电子围绕原子的核做高速运动。电子通常排列在各个
能量层上。当原子互相结合成为分子时，在最外层的电 子便会由一原子移至另一原子或成为彼此共享的电子。 ●在汤姆孙的原子模型中，原子是一个球体；正电核均 匀分布在整个球内，而电子镶嵌在原子里面。
1.2.2 电子管 ●1904年，英国工程师弗莱明(图 1-30)
电流产生的电磁力的衰减与
导线长度的关系，其结果在 他的第一篇科学论文中发表， 在这个实验中，他碰到了测 量电流强度的困难。
图1-21德国物理学家欧姆
1.1.3 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
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
1.2.4 集成电路
a). 20世纪60年代初期，人们只能制做
一块硅片包含几 十个元件的小规模集成
电路；
b).20世纪70年代后期，人们已经能够在
1.1.4 电磁波的发现
图1-23 英国物理学家家麦克斯韦
图1-24 麦克斯韦方程组
1.1.4 电磁波的发现
由麦克斯韦方程组出发，根据交变的电场（或磁
场）可在周围产生交变磁场（或电场），预言了
电磁波。
他认为这种交变电磁场可不断由振源向远处传播
开来，电磁振荡在空间的传播就形成了电磁波 （图1-25）。
图1-10 富兰克林的风筝实验
1.1.1 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 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。 ●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 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 响，而且影响到世界其他国家。
图1-17 英国著名物 理学家、化学家法拉第
磁场中运动。
1.1.2 电的效应
●这里的关键技术 是：产生感应电流
的回路都是处在一
个变化的磁场中，
一旦磁场变化停止，
感应电流就消失 （图1-18）。
图1-18 产生感应电流
1.1.3 欧姆定理实验
●1852年5月，德国物理学家 欧姆（图1-21）研究探讨了
●1958年美国提出了用半导体制作全部电路元器件实现集成电路化
方案。当年，美国德州仪器公司的基尔比在研究微型组件时，为实 现电路的微型化，提出了用同一种材料做出电子元器件的设想，并
在一个玻璃板上焊接锗晶体管芯片等元件，成功地研究出了微小型
锗振荡器，这就是世界第一块集成电路。 ● 1961年，开始批量生产集成电路。
灼热的灯丝，不仅持续地发出明亮的光，并源
源不断地发射电子；
这些电子在没有空气的环境里能够自由地飞行， 这成为各类电子技术发明共同的基础。
借助电和磁的作用，人们可以控制它们的运动，
1.2.1 电子的发现 ●1897年，英国科学家汤姆孙（如图1-28） 对阴极射线进行更加精确的实验研究时发 现，阴极射线是一种带负电的微粒，与气 体成分或阴极材料无关，它存在于一切物
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。
1.1.1 电的发现
●
18世纪后期电学的另一个
重要的发展是意大利物理学 家伏打（图1-8）发明了电 池，在这之前，电学实验只 能用摩擦起电机的莱顿瓶进 行，而它们只能提供短暂的
图1-8 意大利物理学家伏打
电流。
1.1.1 电的发现
1.1.2 电的效应
1）奥斯特电流磁效应
●奥斯特（图1-11）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。
●1820年4月的一天，奥斯特在一次讲演快结束的时候，抱
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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，
界大战结束后，贝尔实验室加紧了对固
体电子器件的基础研究。肖克莱等人决
定集中研究硅、锗等半导体材料，探讨
用半导体材料制作放大器件的可能性。
1.2.3 晶体管
图1-34
晶体管的三位发明人：巴丁、肖克莱、布拉顿
1947年12月，这个世界上最早的实用半 导体器件终于问世了（图1-35），在首次 试验时，它能把音频信号放大100倍，它 的外形比火柴棍短，但要粗一些。
的实验》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。
1.1.2 电的效应
法拉第电磁感应
●法拉第（图1-17）经过近10年的 努力，于1831年发现了电磁感应现 象。他把磁产生电的现象称为“电 磁感应”，并且概括了可以产生感 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 位置变化、磁场运动以及使导体在
1.2 电子线路元件的发展
1.2.1 电子的发现 1.2.2 电子管 1.2.3 晶体管 1.2.4 集成电路
1.2.1 电子的发现
●电子的发现过程，始于人们对气体放电的 研究。当气体放电发生时，电子很容易脱离 原子的束缚呈现许多新奇现象。它们引导科
学家探寻隐藏其中的奥秘，从而找到电子；
应用电子的构想，源于白炽灯的发明。白炽灯
式简单优美, 充分体现了物理学的〝美〞以及数学的 重要性； 更重要的是科学家正是利用数学方法从庞杂 的经验事实中找出自然界普遍的高于感性经验的客观 规律来。
1.1.4 电磁波的发现
2）赫兹实验
1873年，德国物理学家赫兹(图1-26)用试验第
一次证明了电磁波的存在。他自制了一个能够
产生电磁振荡的仪器，产生出电磁波，在离它
发明了人类第一只电子管, 电子管的诞生，
是人类电子文明的起点。
弗莱明真空二极管的发明得益于爱迪生发
现的“爱迪生效应”。
弗莱明采用在真空中利用电流加热灯丝的方 法，轻而易举地获得逸出物体的自由电子， 并用它做成了一种效率很高的无线电信号检 测器------真空二极管（如图1-31）。真空 二极管可使频率很高的无线电信号被整流检 波成为人们需要的信息。
1.1.4 电磁波的发现
(a) 电磁波的形成和发展
Y 电场强度 电磁波传播方向
X 磁场强度
Z
(b) 沿X方向传播的简谐平面电磁波
图1-25 电磁波
1.1.4 电磁波的发现
麦克斯韦的电磁理论首次综合和发展了前人工作, 给 出了一个描写〝电磁场〞运动的完美的统一方程；充
分反映了电场与磁场以及时间空间的对称性；数学形
富兰克林风筝实验
●1746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.富兰克