电路理论的历史与发展概况Word文档格式.docx
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后来，科学家指出，玻璃和橡胶等其他材料也有类似琥珀的特性。
人们已经注意到，一些带电材料被带电玻璃吸引，而另一些被排斥，这表明有两种不同的电。
本杰明·
富兰克林称这两种电（或电荷）为正和负（正或负）。
法国科学家查理·
奥古斯丁·
库仑和英国科学家卡文迪什在18世纪研究了这种由摩擦产生的静电，并发现了这种电所遵循的定律，即所谓的库仑定律（178）。
然而，对这种静电场的研究及其成果在电学领域没有取得任何重大进展，因为这种静电场很难保持连续电流。
真正的突破始于1800年亚历山德罗·
沃尔特发明化学电池之后。
意大利物理学家伏打发现，当两个不同的电极（如锌和铜）浸入电解液时，会产生电位差，这是电池的原理。
为了纪念科学家沃尔特，后世采用伏特作为电压的单位。
由于伏打电池使连续传导电流成为可能，许多电学实验变得简单可行，因此在短时间内取得了一系列重要发现。
例如，在1839年，霍尔斯特德发现指南针会在载流导体的旁边偏转，所以他得出结论，电荷的流动会产生磁性。
这一发现揭开了电学理论的新篇章。
1825年，安培提出了描述电流和磁场之间关系的安培定律。
同时，Biot和savart也通过实验证明了电流和磁场强度之间的关系。
后者纪念安培，以安培的名字作为电流的单位。
1827年，德国物理学家G.S.欧姆在他的论文《用数学研究电路》中创造了欧姆定律。
这个定律现在看起来很简单，但当时欧姆简化导体中电运动分析的观点遭到了当代科学家的嘲笑和批评。
它花了近30年才被确认，然后欧姆也赢得了教授职位。
比特。
英国科学家法拉第在认识到电流可以产生磁场后，花了十年时间试图证明磁场可以产生电流。
他致力于互感的研究，并于1831年最终成功地证明，如果通过线圈的磁通链随时间变化，线圈中就会感应出电流。
这个结论叫做法拉第电磁感应定律。
同时，他还发现电路中感应电动势的特性取决于与电路相连的磁通量的大小和与电路相连的磁通量的变化率。
德国物理学家海因里希·
冷茨对电磁现象的理论和实践问题的研究做出了巨大贡献。
1833年，他建立了一个规则（冷词规则）来确定感应电流的方向。
后来，他致力于运动理论的研究，提出了运动可逆性原理。
1844年，冷慈和英国物理学家焦耳独立地建立了电流热效应定律（焦耳-楞次定律）。
1834年，与冷茨一起研究电磁现象的雅可比制造了世界上第一台电动机。
然而，正是三相系统的创始人、俄罗斯工程师多利沃·
多布罗夫·
沃尔斯基真正使电气工程迅速发展起来。
他不仅发明和制造了三相异步电动机和三相变压器，而且首先采用了三相传输线。
当法拉第发现电磁感应现象时，他提出了一些初步但极其重要的“场”概念来解释他的发现。
不幸的是，法拉第并不精通数学，因此他无法从自己的发现中进一步建立电磁场理论。
然而，从那时起，电和磁的研究就一直在“路”和“场”这两个密切相关的位置上进行。
电磁场科学理论体系的建立归功于伟大的物理学家和数学教授麦克斯韦。
1864年，他建立了不朽的麦克斯韦方程，用严格的数学形式描述了电和磁之间的内在联系。
同时，他还发表了一篇关于电磁波存在的伟大预言。
他的理论和预测后来被赫兹在1887年的实验所证实，从而开创了无线电和电子科学的新时代。
伟大的德国物理学家基尔霍夫奠定了电路理论的基础。
1847年，23岁的大学生基尔霍夫发表了一篇划时代的论文《论通过研究电流的线性分布获得的方程的解》。
本文提出了分析电路的第一定律（KCL）和第二定律（KVL），并确定了网状回路分析的原理。
后人从麦克斯韦方程组推导出电路理论体系的核心KCL和KVL，充分说明电磁场问题和电路问题之间存在着必然的内在联系和辩证统一。
从电路理论的发展过程及其内容来看，人们往往把欧姆（1827）和基尔霍夫（1847）的贡献作为这门学科的起点。
从这个起点到XXXX的时期被称为“古典电路理论的发展阶段”，而从XXXX到70年代的时期被称为“现代电路理论的发展阶段”，XXXX之后的时期被称为“电路和系统理论的发展阶段”。
（1）经典电路理论的发展阶段
这个阶段已经过了大约100年。
除了前面提到的欧姆和基尔霍夫的贡献，其他重要的成就包括:
1832年亨利（J.亨利）发现了自感；
1843年，惠斯通电桥被发明。
1853年，亥姆霍兹（H.VonHelmholtz）第一次使用等效源定理分析电路，但是这个定理直到1883年才由戴维南正式提出并发表，所以后来被称为戴维南定理。
1873年，麦克斯韦在他的代表作《论电和磁》（这是电气科学和技术史上的第一部专著）中建立了节点分析原理。
1894年，施泰因梅兹将复数理论应用于电路计算。
1899年，肯涅利解决了Y-△变换。
1904年，罗素提出了二元性原理。
1911年，哈维赛德提出了阻抗的概念，从而建立了正弦稳态交流电路的分析方法。
1918年，福特提出了三相对称分量法，同年巴尔的摩也提出了这一方法。
提出了电滤波器的概念。
瓦格纳在1939年发明了实际滤波器，坎贝尔在同年提出了理想变压器的概念。
1921年，布雷西格提出了四端网络和黑盒的概念。
福斯特在1924年提出了电抗定理。
1926年，库普穆勒提出了瞬态响应的概念。
1933年，诺顿提出了戴维·
南定理的对偶形式——诺顿定理；
1948年，特勒根提出了回转器理论，该理论于1964年由斯诺伊（公元前300年）用晶体管首次实现。
1952年，除了KCL和KCL特勒根定理之外，特勒根还在电路理论中建立了另一个基本定理。
这些重要成果基本上构成了经典电路理论的实体。
随着电路理论和电磁场理论的不断丰富和发展，一门新的科学技术——无线电通信和无线电广播也应运而生。
导致这一新技术的是在实际使用电磁波为人类服务方面的一些重要成就:
1837年，莫尔斯发明了有线电报；
贝尔在1876年发明了有线电话。
1887年，赫兹通过实验证明了电磁波的存在。
1895年，马可尼和波波夫几乎同时发明了收音机。
无线电通信技术最重要的发展之一是真空三极管的发明。
1883年，美国发明家托马斯。
阿尔瓦·
爱迪生发现了热离子效应。
受这一发现的启发，弗莱明于1904年发明了真空二极管，随后福雷斯特于1906年成功发明了真空三极管，从而加速了无线电通信和广播的发展。
随着这些发展，引入了许多新概念和新装置。
例如，真空管的发明首先导致了振荡器的制造。
局部负反馈的应用使得设计用于多信道载波通信的宽带放大器成为可能。
另一方面，还提出了在长距离通信中用作中继器的放大器的设计理论。
在滤波器理论方面，传统的图像参数设计理论已经显示出它的缺点，因此在S.达林顿等人的理论工作的基础上建立了一种根据特定的插入衰减来设计滤波器的新方法。
在第二次世界大战期间，滤波器技术向更高的频率发展，这导致了微波网络理论的建立。
1945年，贝尔实验室开始了一项深入的研究计划，以更好地理解半导体的物理基础。
由于这个项目，1948年肖克利、布莱顿和巴登宣布了锗接触晶体管的发明，从而开启了固体电子学的时代。
随后，一系列新概念和新设备被引入。
这些新概念的引入导致人们将电路称为电气网络。
这些新器件的分析、设计和合成为电路理论增加了许多新的课题和研究方向。
从发展的动力来看，电路理论的早期发展与长途电话通信密切相关。
到了XXXX时代，由于电力和电信工程的发展，电路理论开始面向多学科领域。
此时，不仅需要基于电路理论研究复杂的电力网络，而且需要分析、设计和综合日益复杂的通信网络。
进入XXXX时代后，由于生产的发展和第二次世界大战的需要，除电力和电信外，自动控制技术迅速崛起，从而形成了电力科学技术领域的三大支柱系统:
电力系统、通信系统和控制系统。
这三个系统都基于电路理论。
同时，这三个系统也成为电路理论向更广更深层次发展的动力。
从演化过程来看，电路理论原本属于物理学中电磁学的一个分支。
当时，它只限于研究实体。
它的科学抽象过程是在欧姆定律和基尔霍夫定律出现后逐渐开始的。
科学家把欧姆定律作为元件表示的约束，把基尔霍夫定律作为元件互连的约束，作为电路学科的基本“公理”，把电路看作由理想化的集中参数元件组成的系统，然后研究由各种抽象（理想化）的基本元件集组成的结构（系统）。
这一过程使得电路中各种复杂的实际装置或设备问题被简单地提取出来。
大象的基本组件及其组合被模拟组件或等效组件所取代。
这些基本元件是逐渐感应的电阻器、电容器、电感器和电源。
从方法的角度来看，目前主要有三种电路分析方法，即时域分析、频域分析和拓扑分析。
时域分析是人们在电路理论的初始阶段就开始使用的一种方法。
当时，只有一种电路分析方法。
时域分析的先驱是英国工程师赫维西。
赫维西是一个务实的工人。
他的兴趣在于电路问题的实际解决。
他发现用符号“P”作为微分算子和代数变量运算的方法在分析某些电路问题时既方便又有效。
然而，他没有去探索这种方法的严密论证，所以他不断受到当时一些主要数学家的批评。
经过近30年的挫折，当人们在数学家皮埃尔·
西蒙·
德拉普1780年的工作中发现了运算微积和复平面上的积分之间的关系时，争论结束了，后海·
未夕的运算微积被拉普拉斯变换衍生的新形式所取代。
因此，后代将把电路分析中使用的运算微积方法称为拉普拉斯变换。
其次，早在1822年，法国数学家傅立叶在研究热流问题时就解决了傅立叶分析的数学基础。
尽管后来许多学者将傅立叶级数、积分和频谱的概念引入电路分析，但真正标志着频域方法起点里程碑的是XXXX年由波德撰写的《网络合成和反馈放大器设计》（1945）。
伯德不仅成功地解释了有源电路的网格和节点分析，而且将复变函数理论严格地应用于电路分析，从而在复平面上准确地显示了电路的物理行为。
同时，他还论证了实部和虚部之间的关系，讨论了激励点的阻抗函数和传递（传递）函数，并创建了波特图，用对数坐标表示了这些函数的幅值、相位和频率变量之间的关系。
傅立叶分析后来发展成为非周期函数，并与拉普拉斯变换相联系，从而形成了现代分析科学的主要工具之一——频域分析。
基尔霍夫（1847）和麦克斯韦（1873）早就开始了拓扑分析。
基尔霍夫在1847年首次使用“树”来研究电路。
然而，他们当时的论点过于深奥或超越时代，导致这种方法在电路分析中的实际应用停滞了近百年。
拓扑分析直到XXXX年才广泛应用于电路科学。
1961年，塞苏和里德写了第一部关于图论在电网中应用的专著。
XXXX之后，许多人对电路科学的发展做出了巨大的贡献，尤其是吉列曼（E.Guillemin）和考。
他们在XXXX的工作为建立独立的电路理论学科发挥了根本性的作用，而他们在XXXX和20世纪50年代的工作被认为是该学科发展历史上的重要里程碑。
1953年，麻省理工学院的吉列曼教授出版了他的重要著作《电路理论导论》。
书中介绍了网络图论的基本原理，系统地编写了电路分析方程。
着重于电路的时域和频域分析，着重于时间响应、固有频率、阻抗函数特性、零点和极点以及网络综合理论的概念。
虽然本书主要限于讨论线性、时不变、双向和无源元件以及它们形成的集中参数电路，但它反映了经典电路理论阶段的主要内容。
因此，可以说，吉列曼的作品是对XXXX之前电路理论发展中较为成熟的主流方面的很好的总结和概括。
（2）现代电路理论的发展阶段第二次世界大战后，电力系统、通信系统和控制系统的研究和应用取得了很大进展，尤其是后两者。
控制技术和通信技术已经逐渐从实际应用上升到新的理论体系——“控制论”和“信息论”。
与此同时，半导体电子学和微电子学、数字计算机、激光技术、核科学和航空航天技术等新兴尖端技术也以惊人的速度突飞猛进，使整个电气工程领域成为XXXX时代结束以来的所谓“电”。
“次革命”和“计算机革命”。
这些都促使电路理论从XXXX时代开始不断调整和创新其内容和概念，以适应科技爆炸的新时代，从而形成现代电路理论。
这一阶段的内容有以下特点:
1）在时域分析中，引用了施瓦茨分布理论的结果，严格给出了电路脉冲响应的概念。
同时，过去将总响应分解为稳态分量和瞬态分量后，总响应分解为零状态响应和零输入响应。
在此基础上，推导了卷积积分，阐明了电路在任意波形输入下的响应。
在频域分析方面，介绍了信号分析的相关研究，并进一步应用和扩展了傅里叶分析。
通过卷积定理这一现代科学分析中非常重要的工具，电路的时域和频域之间的关系被紧密地结合在一起。
因此，整个网络分析呈现出新的面貌。
2）系统地将拓扑学尤其是一维拓扑学的成果应用于电路理论的研究，不仅极大地丰富了电路理论的内容，提高了电路理论水平，而且为电路的计算机辅助分析和设计提供了坚实的理论基础。
3）将动力学系统与电路理论相结合，引入了电路状态、状态变量和状态空间的概念。
状态方程的建立可以说与过去输入输出方程的建立具有同样重要的意义，状态概念的应用为解决非线性电路和时变电路问题提供了一种新的途径。
4）在电路激励和信号研究方面，除了考虑连续时间信号外，还必须考虑离散和干扰下的随机信号。
因此，在数学工具中，使用拉普拉斯变换和Z变换、微分方程和差分方程。
5）现代电路理论站在集合论的高度，将电路视为特定拓扑结构的分支集和节点集。
因此，空间的概念被用来通过矩阵和张量来描述基尔霍夫定律，这给经典的基尔霍夫定律注入了新的活力。
6）计算方法采用“系统步骤”，以适应计算机辅助分析方法，便于解决以往难以着手的多终端网络、时变网络和非线性网络问题。
现代电路理论形成于XXXX至20世纪70年代。
过去十年的进步相当于过去几十年的进步。
这种高速发展是由社会生产力的迅速发展所驱动的。
由于其发展，社会生产的电气化、自动化和智能化水平迅速提高。
2.电路与系统学科的诞生及未来展望
在现代电路理论发展的同时，XXXX年至70年首先在自然科学技术领域形成了一个严谨而完整的“系统”概念，然后“系统理论”成为一个受到广泛关注的研究领域。
事实上，系统论起源于电路理论。
首先，在分析和设计电力系统和通信系统时，人们不仅需要从微观的角度仔细研究、开发和更新构成系统的每一个部件和元件，还需要从整体的宏观角度研究系统结构的合理性、可靠性和稳定性，随着电路理论的发展和深化，自然会产生一些系统理论的原创性概念和方法。
迄今为止，系统理论已经成为独立于其他学科的高度抽象、应用广泛的基础理论，是技术科学各个领域的共同理论财富。
然而，对于电路理论及其工作者来说，如果不抛开系统概念，就不可能独立地研究电路，因为电路本身就是一个系统。
然而，系统不能完全等同于电路。
与电路相比，系统更通用，电路更典型。
该电路考虑元件的拓扑、参数、物理量和内部电气结构，而系统考虑从输入到输出的整体性能及其外部物理行为。
电路理论和系统理论的结合可以将系统理论的一般方法和抽象方法应用于电路，使电路理论的研究站在更高的高度。
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