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現實中的電路板與中學物理課本上的那些簡單的電路原理圖有哪些區別?

2021-03-17科學

我上初中的時候,和題主的想法差不多,總覺得課本中的電路太簡單,沒有多大意思,總想鼓搗一些電路制作來滿足自己的求知欲。

那時我做了不少試驗,包括自己繞制了一台電機,還制作了光控燈,見下圖:

圖1:課本中的簡單電路圖和實用光控照明燈電路圖

圖1中的左圖與右圖對比,左圖十分簡單,右圖復雜多了,區別很大。

圖1的左圖中,在時刻t=0時閉合開關K,則燈HL就會亮,可變電阻Rw用於調節燈的亮度。中學生們把可變電阻Rw叫做滑動變阻器,其實滑動變阻器是一個大家夥,體積和重量都很大,功率也大,真正用在電路中的是可變電阻,或者電位器。

圖1的右圖中,發光二極管DG和光敏三極管T1組合成對。當兩者之間沒有遮擋物時,光敏三極管T1受到光照其集電極為低電平。T2晶體管為共集電極電路,又叫做射極跟隨器,它的發射極電位與基極電位只相差0.7V,故繼電器J因為電壓不足而釋放。當發光二極管DG與光敏三極管T1之間有遮擋物時,光敏三極管截止,其集電極為高電平,T2的發射極也為高電平,繼電器J吸合。繼電器的觸點控制了照明燈,觸點閉合後,使得照明燈HL接通了火線,HL被點燃。

顯見,圖1的右圖比左圖要復雜很多,也有趣很多,兩者的區別著實不小。

上初一時我還制作了一台半導體收音機。那時半導體收音機可是稀罕物,於是我到處顯擺,展現自己的能力,特得意,還幫同學制作了幾台收音機。

圖2:收音機電路圖

我制作了這麽多的實用電器和電路,能真正理解這些電路的工作原理嗎?答案當然是否定的。

某日,我拿著收音機遇見一位大學的物理老師,他問我:你知道收音機的工作原理嗎?它的電路是如何設計的?我只能支支吾吾地回答他。這位老師告訴我收音機的工作原理,對我來說幾乎就是聽天書,但給我的刺激很大。這位物理老師對我說,以後讀書就讀電氣工程吧。我這才知道大學有專門的電氣專業,當時非常期望能走進大學的電氣專業課堂讀書。

當我真正地走進大學課堂後,發現自己的知識面實在可憐,真正認識到什麽叫做電氣工程的專業課。

題主的想法應當與我當年差不多。

給題主一個建議:還是好好讀書,暫時把這些念頭收起來,等走進了大學課堂,我們會讀模擬電子技術和數碼電子技術,以及電力電子技術、微控制器技術和自動控制原理,到那時再看這些簡單電路會發現它們不過是小兒科。

實際上,真正的技術並不是了解這些電路以及元器件,而是徹底掌握元器件的工作特性和原理,會用這些元器件設計電路,並付諸於實踐。其中最有價值的是優秀的設計思路。可見,設計和動手能力,才是我們的目標。

回答完畢。

午休時刻,再來添加幾句。

某年某月某日,一位中學物理老師帶領一群中學生來ABB參觀,我作為技術人員陪同。參觀完畢後,大家到會議室坐下,我來回答問題。

我發現,學生們提出來的問題距離實用技術相隔甚遠。例如: 為何不用超導技術來制作成套配電器材?可不可以采用家用路由器來控制變電站的電力器材?能不能采用集成電路技術來制造大電流配電器材? 等等。

也就是說,中學生們的知識面與實用技術完全不在同一個層面。

一位北大的高考物理出題老師告訴我,中學的物理知識屬於科普的範疇。當時我驚了一下,但仔細想想,還真是。可見,題主以中學物理水平試圖了解現實版的電路知識,包括當年的我在內,應當是很困難的。

然而,中學生們的求知欲特強,思路也非常寬,他們提出的若幹看法和提問,說不定在若幹年後能成為現實,也是很難說的。我們拭目以待吧。