什么是电子工业和电子管时代?

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  • 2020-02-05

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  1906年,美国人德福雷斯特发明了真空三极管。正如一位作家描述的那样:“真空三极管的发明像天空升起的一颗明亮的信号弹,使全世界的科学家都争先恐后地朝着这个方向去研究。因此,在一个不太长的时期里,电子器件获得了惊人的发展。”

  从德福雷斯特的真空三极管到个人电脑的问世,电子技术经历了飞速发展的新时代。▲●

  贝尔研究所的专家们看到了电子管的缺陷,他们开始着手研究能够“有意识地控制电子群体的流动”的半导体。

  晶体管发明以后,科学家们又发明了集成电路、大规模集成电路和超大规模集成电路。人们利用这些组件组装成了电视机、电子字典、声文图并茂的电脑以及家庭影院等产品。电子设备的极大丰富使我们的生活变得比以往任何一个时代都更绚丽多姿,也促成了一个又一个新生产业、新行业的发展,引起了一系列的连锁反应。

  在贝尔找到了通过电线由一地向另一地传送声音的办法之后,接着,就是找寻方法以期不用电线而把声音传到远处,这就是无线电技术。

  法国的科幻小说家凡尔纳早就预测到了“广播”这种事情。在他的许多部小说都有这方面的描写,比如通过电话线传送音乐会、○▲播讲小说。我们知道,当时无线电还处在探索阶段,马可尼刚刚完成用无线电把电报送到大洋彼岸的工作,凡尔纳当然想不到这种东西还可以传送语音了。

  无线多年了,无线电所用的电与声的基本原理在数百年前已经为人类所了解了。富兰克林、伏特、安培等人发现电学的基本原理,欧姆、赫尔姆霍兹、贝尔及其他人对声音作了重要的研究,接着,1883年,托马斯·阿尔瓦·爱迪生在他的一个早期的电灯泡里,发现一个奇异现象,大约30年后这种现象被称为“爱迪生效应”。现在无线电机的运用,就是基于这一效应。

  众所周知,爱迪生发明了成本较低的电灯泡,•☆■▲但灯丝寿命太短,总不能令他满意。为了分析灯丝寿命短促、维持不了多长时间这种现象,爱迪生把一块金属板封在电灯泡之顶内,把该板连接至电池,然后打开电灯。令他惊异的是,他看见电流越过空间,从灯丝飞到金属板。换句话说,电在灯丝与金属板之间流动,虽然在它们之间并无电的联系——也就是并无电线。

  事实是这样的:当电流通过电灯灯丝,灯丝内拥挤着电子,而金属板则连至电流的正极。◆◁•所以,灯丝中的电子比金属板多。相同的电荷互相排斥,而相反的电荷相互吸引。在这一试验中,许多带负荷的电子在灯丝中推来推去,而带正电荷的金属板则吸引它们。结果,▪️•★许多电子离开灯丝,越过空间,★◇▽▼•电流便从灯丝流向金属板。▲●…△

  爱迪生没有继续研究这个有趣的现象,因为他致力于另一件重要的事——改良电灯泡。20年后,英国人约翰·佛莱明爵士利用爱迪生效应造出第一个实用的电子管,和后来的电子管相比,它还很粗糙,可已经能在早期的无线电机中实际应用了。在当时,人们就是用这些无线年,美国人李·德·法列斯特博士在电子管中加入第三部分,★△◁◁▽▼他称这第三部分为栅极,而将这种管子称为三极管。这三极就是灯丝(阴极)、屏极和栅极。加上栅极后,电子管变得有用多了。因为栅极能非常快地改变在灯丝与屏极之间通过的电子数目,它能让许多电子通过,然后瞬即停止这种流动。

  以后我们会发现在实际应用中这种灵活性是非常重要的,这样的管子常被称为“真空管”,因为空气已从管子内抽出,里面是真空的。

  先来介绍一下听筒的工作原理。电流强度的变动使线圈周围的磁场发生变化,磁场的变化又使膜片振动,产生了声音。但是如果输入的讯号弱,这种变化就不能使膜片充分地振动,我们就听不到任何声音。

  三极电子管可用来放大电讯号,也就是让电讯号增强使膜片的振动强有力些。★-●△▪️▲□△▽其实也不复杂,只要把输入信号连接到电子管的栅极就行了。在栅极灯丝实验中,我们可以看到:如果输入端没有电流,栅极上的电子不太多,结果会有大量的电子从灯丝飞到屏极。但是,如果电流从输入端来到栅极,栅极上就会有许多电子,现在,当电子离开灯丝前往屏极接近栅极时,栅极上的电子就会排斥它们,使它们无法通过,结果它们就不能到达屏极了。

  想要产生这个效果,◇▲=○▼=△▲并不需要有许多电子在栅极上。举一个简单的例子,假设在栅极上,输入电流的变化是从10个电子增加到100个电子。当有100个电子在栅极上时,这一秒内只有1000个电子可从灯丝到屏极。●也就是说,除了这1000个电子外,其他电子都被这100个栅极电子所排斥。

  但是,当栅极电子数目降至只有10个,可以通过的电子就多得多了。▼▲在某种电子管内,□▼◁▼每秒有数目高达200万的电子通过。这样,★▽…◇输入讯号——它每秒的电子数在10~100之间变化——被电子管放大了,每秒电子数目变化在1000万~2000万之间。

  电讯号都是用电流的强弱变化来表示的。如果输入信号很微弱,每秒只能把10~100个电子放到栅极上去,为了改变这一情况,我们就需要让它通过三极管,这样输出讯号就会变得很强大,每秒钟可以有1000~2000万个电子由灯丝流向屏极。它们通过听筒,这时讯号就强至足以振动膜片,使人听到声音了。☆△◆▲■如果讯号仍不够大,还可以用第二个电子管作进一步的放大。

  电子管可用以放大由电唱机晶体来的讯号。即使电流的变化增大,足以振动电唱机扬声器的膜片。扬声器的构造和电话听筒极为相似,它有一个线圈,当电流通过时,电流强度变化,引起磁场变化,使膜片动作(振动),于是会产生声音。

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