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物理認(rèn)識(shí)電路素材

物理認(rèn)識(shí)電路ppt課件

電路的基本概念

電流流過的回路叫做電路，又稱導(dǎo)電回路。

根據(jù)一定的任務(wù),把所需的器件,用導(dǎo)線相連即組成電路。電路是電力系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)硬件等電系統(tǒng)的主要組成部分,起著電能和電信號(hào)的產(chǎn)生、傳輸、轉(zhuǎn)換、控制、處理和儲(chǔ)存等作用。

最簡單的電路，是由電源，用電器（負(fù)載），導(dǎo)線，開關(guān)等元器件組成。電路導(dǎo)通時(shí)叫做通路，斷開時(shí)叫開路。只有通路，電路中才有電流通過。電路某一處斷開叫做斷路或者開路。如果電路中電源正負(fù)極間沒有負(fù)載而是直接接通叫做短路，這種情況是決不允許的。另有一種短路是指某個(gè)元件的兩端直接接通，此時(shí)電流從直接接通處流經(jīng)而不會(huì)經(jīng)過該元件，這種情況叫做該元件短路。開路（或斷路）是允許的，而第一種短路決不允許，因?yàn)殡娫吹亩搪窌?huì)導(dǎo)致電源燒壞，用電器短路會(huì)導(dǎo)致用電器、電表等無法正常工作現(xiàn)象的發(fā)生。

電路的組成

電路由電源、開關(guān)、連接導(dǎo)線和用電器四大部分組成。實(shí)際應(yīng)用的電路都比較復(fù)雜，因此，為了便于分析電路的實(shí)質(zhì)，通常用符號(hào)表示組成電路實(shí)際原件及其連接線，即畫成所謂電路圖。其中導(dǎo)線和輔助設(shè)備合稱為中間環(huán)節(jié)。

電源是提供電能的設(shè)備。電源的功能是把非電能轉(zhuǎn)變成電能。例如，電池是把化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能；發(fā)電機(jī)是把機(jī)械能轉(zhuǎn)變成電能。由于非電能的種類很多，轉(zhuǎn)變成電能的方式也很多。電源分為電壓源與電流源兩種，只允許同等大小的電壓源并聯(lián)，同樣也只允許同等大小的電流源串聯(lián)，電壓源不能短路，電流源不能斷路。

在電路中使用電能的各種設(shè)備統(tǒng)稱為負(fù)載。負(fù)載的功能是把電能轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌问侥�。例如，電爐把電能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽浑妱?dòng)機(jī)把電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，等等。通常使用的照明器具、家用電器、機(jī)床等都可稱為負(fù)載。

連接導(dǎo)線用來把電源、負(fù)載和其他輔助設(shè)備連接成一個(gè)閉合回路，起著傳輸電能的作用。

輔助設(shè)備　　輔助設(shè)備是用來實(shí)現(xiàn)對(duì)電路的控制、分配、保護(hù)及測(cè)量等作用的。輔助設(shè)備包括各種開關(guān)、熔斷器、電流表、電壓表及測(cè)量儀表等。

集成電路的發(fā)明

杰克·基爾比（Jack S. Kilby）集成電路之父

1958年9月12日，基爾比研制出世界上第一塊集成電路。

發(fā)明誕生

1947年，伊利諾斯大學(xué)畢業(yè)生杰克·基爾比懷著對(duì)電子技術(shù)的濃厚興趣，在威斯康星州的密爾瓦基找了份工作，為一個(gè)電子器件供應(yīng)商制造收音機(jī)、電視機(jī)和助聽器的部件。工余時(shí)間，他在威斯康星大學(xué)上電子工程學(xué)碩士班夜校。當(dāng)然，工作和上課的雙重壓力對(duì)基爾比來說可算是一個(gè)挑戰(zhàn)，但他說：“這件事能夠做到，且它的確值得去努力。”

取得碩士學(xué)位后，基爾比與妻子遷往德克薩斯州的達(dá)拉斯市，供職于德州儀器公司，因?yàn)樗俏┮辉试S他差不多把全部時(shí)間用于研究電子器件微型化的公司，給他提供了大量的時(shí)間和不錯(cuò)的實(shí)驗(yàn)條件�；鶢柋壬詼睾停蜒陨僬Z，加上6英尺6英寸的身高，被助手和朋友稱作“溫和的巨人”。正是這個(gè)不善于表達(dá)的巨人醞釀出了一個(gè)巨人式的構(gòu)思。當(dāng)時(shí)的德州儀器公司有個(gè)傳統(tǒng)，炎熱的8月里員工可以享受雙周長假。但是，初來乍到的基爾比卻無緣長假，只能待在冷清的車間里獨(dú)自研究。在這期間，他漸漸形成一個(gè)天才的想法：電阻器和電容器(無源元件)可以用與晶體管(有源器件)相同的材料制造。另外，既然所有元器件都可以用同一塊材料制造，那么這些部件可以先在同一塊材料上就地制造，再相互連接，最終形成完整的電路。他選用了半導(dǎo)體硅。

“我坐在桌子前，待的時(shí)間好像比平常晚一點(diǎn)�！彼�1980年接受采訪時(shí)回憶說，“整個(gè)構(gòu)想其實(shí)在當(dāng)天就已大致成形，接著我將所有想法整理出來，并在筆記本上畫出了一些設(shè)計(jì)圖。等到主管回來后，我就將這些設(shè)計(jì)圖拿給他看。當(dāng)時(shí)雖然有些人略有懷疑，但他們基本上都了解這項(xiàng)設(shè)計(jì)的重要性�！庇谑�，我們回到文章開頭的那一幕，那一天，公司的主管來到實(shí)驗(yàn)室，和這個(gè)巨人一起接通了測(cè)試線路。試驗(yàn)成功了。德州儀器公司很快宣布他們發(fā)明了集成電路，基爾比為此申請(qǐng)了專利。開創(chuàng)了硅時(shí)代。當(dāng)時(shí)，他也許并沒有真正意識(shí)到這項(xiàng)發(fā)明的價(jià)值。在獲得諾貝爾獎(jiǎng)后，他說：“我知道我發(fā)明的集成電路對(duì)于電子產(chǎn)業(yè)非常重要，但我從來沒有想到它的應(yīng)用會(huì)像今天這樣廣泛�！�

影響

集成電路取代了晶體管，為開發(fā)電子產(chǎn)品的各種功能鋪平了道路，并且大幅度降低了成本，第三代電子器件從此登上舞臺(tái)。它的誕生，使微處理器的出現(xiàn)成為了可能，也使計(jì)算機(jī)變成普通人可以親近的日常工具。集成技術(shù)的應(yīng)用，催生了更多方便快捷的電子產(chǎn)品，比如常見的手持電子計(jì)算器，就是基爾比繼集成電路之后的一個(gè)新發(fā)明。直到今天，硅材料仍然是我們電子器件的主要材料。

諾貝爾獎(jiǎng)

2000年，集成電路問世42年以后，人們終于了解到他和他的發(fā)明的價(jià)值，他被授予了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。諾貝爾獎(jiǎng)評(píng)審委員會(huì)曾經(jīng)這樣評(píng)價(jià)基爾比：“為現(xiàn)代信息技術(shù)奠定了基礎(chǔ)”。1959年，仙童半導(dǎo)體公司的羅伯特·羅伊斯申請(qǐng)了更為復(fù)雜的硅集成電路，并馬上投入了商業(yè)領(lǐng)域。但基爾比首先申請(qǐng)了專利，因此，羅伊斯被認(rèn)為是集成電路的共同發(fā)明人。羅伊斯于1990年去世，與諾貝爾獎(jiǎng)擦肩而過。杰克·基爾比相當(dāng)謙遜，他一生擁有六十多項(xiàng)專利，但在獲獎(jiǎng)發(fā)言中，他說：“我的工作可能引入了看待電路部件的一種新角度，并開創(chuàng)了一個(gè)新領(lǐng)域，自此以后的多數(shù)成果和我的工作并無直接聯(lián)系。”