电能的真实传播方法

发表于 2018-7-24 11:52

学过经典物理，再学量子物理，好学也变成难学了，主要是观念上无法接受现实。
学过低频电路，再学高频电路，同样发现很多概念无法理解。

关于有线传播和无线传播，如果习惯了“有线”的存在，对于电磁波的无线传输，就会感觉“怪怪”的，甚至感觉不可能。

与其这样，不如首先就告诉学生，有线和无线，本质上是一回事，电磁能都是通过连续媒介传播的。以免将来会麻烦。

尤其是低频电路中的水流类比，直观形象，电流相当于水流，导线相当于水管，水在水管中流动，太完美了。
这种观念一旦深入人心，后患无穷。无线传输就是没有水管，没有水管，水还怎么流？

登录 · 发表于 2018-7-24 12:28

虽然赫兹早在1888年就实验验证了无线电波的发射与接收，但是定量研究赫兹所用的天线，却是最近几年的事。

关于赫兹的生平和实验，参考克劳斯的论文：理论家与实验家赫兹

发表于 2018-7-24 17:07

本帖最后由 tianxj01 于 2018-7-24 17:11 编辑

其实还是可以用水来类比，别说还是非常贴切的。
空气这里变成了无穷大的水槽，定向和不定向天线就好比是水中的定向或全向震动源，当然这里传输的不是水本身，变成了水波这个能量。很明显，这个波动能量，只要能传输到，肯定能够通过换能器件，再次变成另外形式的能。
水槽中间一个震源，外围放一个泡沫块，震源启动，产生水波，经过一定时间，泡沫就开始随波波动，如果水类比空气，那么这个现象就完全可以类比无线传输了。

发表于 2018-7-24 20:11

不知道为什么要把电流类比成水流当宝贝。如果不用水流辅助就不能理解我觉得还是换个职业比较好。

发表于 2018-7-24 20:12

挺简单的东西搞得乱七八糟

发表于 2018-7-24 21:53

本大师教导你们说。

谢谢大家！

计算器确实可以计算：2351235123512*348570392457/7967709，而反倒人类不可能去手算。

但这丝毫不意味着，一个工程项目，例如“曼哈顿”计划，或一个自动化生产线的建设，就无法进行。

无论“曼**”计划，还是一个生产线，都有无数的方程，都比上面的算式复杂。

上面的算式，不再人类的想象力之中，但确实可以用计算机计算。

Well。

最开始的人类，发现了电流，唯一的进行合理解释的比较物就是水流。

因此把电流比作水流，合情合理。

但人们到目前为止，对于电流的研究，比水流多。

对于电流，人们仅仅限于线性的模式，几乎都可以进行计算，但不是手算。

那么，本大师可以负责任地教导的就是：用计算机计算方程，与人们压根就不会计算，没有区别。

而且，除非你是一个“知道自己想干什么人”，否则，你绝无法从计算机的复杂的解方程数据中，得到有用的东西。

教科书及其受害者们，的最大问题，就在这里。

Well，教科书中东西，可以解决一些问题，但仅仅就是解方程的结果，你没有任何“感性认识”。

不用说，你对于一个微分方程，没有任何感性认识。

其实，你对于一个一元2次方程，依然没有任何“感觉”，和感性认识，但人人都会解2次方程。

就像人们，都不去解微分方程，但计算机，可以解，一样。

无论，计算机解的多莫正确，对于教科书受害者们，来说，毅然就是“天书”一样，完全无法理解。

因此。

人们总是需要在“纷繁复杂的客观事物”中，发现“有用的规律”或进行“大胆尝试”而发现“规律”或“解决问题的方法”。

纷繁复杂的客观事物，就是一个复杂的微分方程，这的确是很科学的——因为科学就是，就是建立公理，发现规律，进而可以列写方程，而且人们如今，当且仅当用计算机解方程。

你有在“纷繁复杂的客观事物”中，发现“规律或者解决问题的方法”吗？

教科书及其受害者们，都没有这个能力——而且，最为可耻的就是：教科书及其受害者们，还把能“在纷繁复杂的事物中发现规律的人”称为“需要仰视才能看见的伟人”——这是多么的可耻和无知，事实上，并非能“发现纷繁复杂事物的人为镜生病患者”，而是教科书及其受害者们才是“什么都不懂的神经病”。

当然了，现实一点，或有“自知之明”的教科书受害者们，可以用“等待天才人物的到来”来进行“心理安慰”。

Ｗｅｌｌ。

言归正传。

你无法理解，一个简单的微分方程的现实意义，也就是说，你对于一个简单的微分方程，一点“感觉都没有”——事实上，这就是教科书及其受害者们的“典型症状”。

Ｗｅｌｌ，线性的问题，都可用在教科书中存在，或你也可以计算一点简单的东西，但复杂的东西，你肯定不愿意计算，而是交给了计算机处理——这些简单的问题，在现实问题的解决中，几乎总是无效的。

例如，费玛大定理虽然据说被证明了，但却没有什么实际用途。事实上，你的教科书，也基本属于这种情况。

你们的教科书中的“奈奎斯特稳定判据”，确实是一个“定理”，但没有任何现实意义，也就是说，现实的反馈设计，不需要“奈奎斯特稳定判据”——因为，其太简单了，就像一个道路上的“标志”，看似有用，但其实对于经过这些道路的人们来说，早已毫无意义，其就像费玛大定理一样的“无用”。

然而，这依然不是问题的答案。

奈奎斯特稳定判据，还是太简单了，仅仅就是一个简单的事实而已，对于现实问题的解决，几乎完全无用——的同时，本大师发现，很多所谓的论文和书籍，在谈到反馈的时候，总是喋喋不休地“奈奎斯通稳定判据”——这其实仅仅就是在证明，你们对于反馈的无知罢了，但确实可以令你们获得“终身教授”职务。

总而言之，你无法在纷繁复杂的“仿真计算数据中”发现任何有用的东西，任何有助于于你解决问题的东西。

你只能反复观察“客观事物”，当然，反复的“仿真”也是发现客观规律的方法之一。

你不知道计算器是任何计算“２３４５１２３４５２３＊５６２３４５．２３４６２”的，你更不知道仿真软件是如何“解方程的”。

你只有在充分了解“客观规律”的基础上，才能建立你自己的“理念”，从而进行试验研究，直到真正的规律被发现，或找到解决现实问题的方法。

那么，此时，用水流来模拟电流，就是一个很好的方法。

因为，虽然仿真软件足够强大到解决任何电路问题的地步，但是你依然如同不会计算“３２４５２３４５６２Ｚ＊。４３５２３４５”而只有用计算器计算一样。

这就意味着：　你对于现实问题的了解，等于０，因为你仅仅见到了仿真数据，但你一个数也不明白是什么意义。

人们对于水流，比电流更为了解，因为水流是可见的，也可以想象的，但电流就无法想象了。

事实上，水流的问题，同电流问题，完全同等，不仅就是水流问题可以用电路来模仿的问题，而是，水流和电流确实完全等效，但人们，对于水流，这个看的见的东西，更为容易理解。

本大师可以负责的教导的就是：如果你不能理解水流的现象，那么你无法理解“单点接地”的问题。

学术界和产业界的“接地平面”的概念，是错误的。

没有接地平面，什么４层板，８层板之类的，都是错误的概念，只有单点接地的概念。

不信，你可以想象一下，对于水流来势，“接地平面”意味着什么。

连一个中学生，只要简单河流的，都必定可以理解学术界和产业界的“接地平面”的错误概念。

因此。

水流，是帮助人们，进行“设计和想象”的，因为，你无法“想象电流是什么样子”，但对于水流，你足够了解，也可以帮助你进行“设计”，而设计的验证，则是计算机的仿真来完成的。

再次感谢大家！　

发表于 2018-7-24 22:09

说电流不能用水流类比的估计都是电压这个词造成，
水压是水的压强，然而电压却不是压强，而是势能，这个势能在流体力学里面是有对应量的。欧姆定律在流体力学里面是可以找到公式和它对应的。
所以电压这个词并不恰当

发表于 2018-7-24 22:24

本帖最后由ＯＴＢ于 2018-7-24 22:53 编辑

之所以说‘理论”是不重要的。

谢谢大家！　

因为教科书中的东西，无非就是解方程，而且还是最简单的那种。

大事化小，小事化了。

教科书仅仅就是帮助“初学者”来“入门”的。

所谓的教科书的“教授”们，不要“忘乎所以”，你们仅仅就是把最简单的某专业课程告诉初学者而已，不意味着你们是名副其实的“学者”，仅仅就是一个“教书匠”——这还是往好里说的情况。

你们自己是什么情况，你们自己很清楚。

有认真做学问的教授存在，但不可能都是这样的。

那么对于现实问题的解决，那么一点不比一个工程技术人员强。

一个现实问题，就是一个复杂的非线性的微分方程，谁能知道这个现实问题的“解”，谁就是好汉　。

通常工程技术人员，在实验摸索中，会找到最优解——而这本身与所谓的科学家的科学研究并没有区别。

但大部分的工程技术人员因为自认为自己的“学历低”，而比较自卑。但对于现实问题的解决，教授们几乎都没有这个能力，它们只能解决很简单的线性问题——而且它们还完全不知道自己对于非线性问题的一无所知。

通常所谓的教授，并不能真实地解决问题的原因之一就是：教授是为了“终身教授”职务而“工作”的。

而工程技术人员的工作就是解决现实问题。

本大师这里的工程技术人员，能解决现实问题的，其本质与科学家无异，但现实中，此类工程技术人员并不多见。

但各行各业，的确都至少存在一个如此的工程技术人员，否则各行各业无法进步和发展。

教授和工程技术人员，并非矛盾，也可能存在能解决实际问题的教授，但接受教科书的污染越小，则解决问题的可能性就越大，本大师当然是说的“前所未有”的工作或“难题”。

问题总能解决，因为世上无难事，只怕有心人。

再次感谢大家！　

发表于 2018-7-25 08:41

tianxj01 发表于 2018-7-24 17:07
其实还是可以用水来类比，别说还是非常贴切的。
空气这里变成了无穷大的水槽，定向和不定向天线就好比是水 ...

这个解释很好

发表于 2018-7-25 08:57

tianxj01 发表于 2018-7-24 17:07
其实还是可以用水来类比，别说还是非常贴切的。
空气这里变成了无穷大的水槽，定向和不定向天线就好比是水 ...

那如何解释趋肤效应呢？

发表于 2018-7-25 09:20

xukun977 发表于 2018-7-25 08:57
那如何解释趋肤效应呢？

这种类比说白了，只是科普类型的范范之言，有利于没入门的，或者是低学历人群更容易的去理解看起来不容易理解的一类知识。而不是去钻牛角尖哈。无线电波，和水波本身就是2种传输媒介中的波动现象，物理本质趋同，因此可以很好的解释无线的传输的原理，
高频的趋肤效应，是一种有线传输高频段产生的现象，为何非要去类比？
如果这样，不知道光的波粒二象性该怎么类比呢？

@blust5 · 发表于 2018-7-25 09:49

tianxj01 发表于 2018-7-25 09:20
这种类比说白了，只是科普类型的范范之言，有利于没入门的，或者是低学历人群更容易的去理解看起来不容易 ...

这个是电能无线传播机理导致必然结果，利用水波没法解释。
所以这个水波的类比，只能针对某一现象做出，局限性太明显了。

不管是传输线传播，还是无线传播，机理上是相同的，电线和大地都是波导。

发表于 2018-7-25 11:54

利用水流的概念。

谢谢大家！

就可以更好地理解为何要“单点接地”。

从而不存在“接地平面”的错误理念。

一台水泵给8条“水路”供水。

如果“接地点”是一个“大容量的水池”。

那么这个“接地点”的“大容量水池”就存在“水阻，水容，水感”，从而“接地”的“大容量水池”就是一个“水阻，水容和水感”的“公共阻抗”。

这就是标准的“公共阻抗干扰”。

这８个不同的“水路”的“水压和水流”就会“互相干扰”，从而使得“接地的大容量水池”失去了“基准水压”的目的。

对于电路来说，也是一样。

一个接地平面，就存在“电阻，电容和电感”这同时就是“公共阻抗干扰”。

这就可以解释为何“数字地与模拟地”必须“单点接地”的原因。

而数字信号，因为“噪音容限”大，所以接地问题，不明显，不会导致1，0的错误，所以，接地平面的做法，在数字电路中，可以行的通。

但最正确的做法，依然还是“单点接地”。

一个PCB中，有N多数字IC，都是有电源的，简称“有源”的。

每一个IC的GND，都应该“单点接地”到那个“基准的GND”的那个“单点”上。

而接地平面的问题，则是一个接地平面的“划分”问题，有多少个IC，就有多少个“接地划分”，这当然包含了“模拟信号”的情况。

即使在教科书中，GND也是一个单点，而从来不是“接地平面”。

一切电路计算，都是建立在一个单点的GND的基础上，而从来就没有“接地平面”。

如果教科书及其受害者们，明白这个道理。

就不可能所有的电子专业的人员，会在接地问题上，总是犯错误，而且到如今，也不知道为什么。

趋肤效应的问题，不能成为可以使用接地平面的理由。

因为，趋肤，紧紧就是高频方式在趋肤，低频和中频并未趋肤。

再次感谢大家！

发表于 2018-7-25 12:02

即使所谓的“传输线”。

谢谢大家！

也依然就是单点接地。

ＰＣＢ中的电线，都是传输线。

所谓的单位长度的，电阻，电容，和电感。

都是相对于单点接地的那个单点的ＧＮＤ，而不是一个接地平面，或接地直线。

教科书及其受害者们的无耻之处就在于：即承认ＰＣＢ中的电线，都是属于传输线，同时又恬不知耻地使用接地平面，这就是自相矛盾了。

再次感谢大家！　

发表于 2018-7-25 12:11

所谓的趋肤效应。

谢谢大家！

或最小回路阻抗问题。

在信号的高频状态，高频信号，会自动选择，最小电感，最小电容，最小电阻的路径，而这正好就是所谓的“趋肤效应”的最小路径。

高频信号总是选择最小阻抗的路径，而这恰好就在信号线的附近的“地线”上。

如果教科书中的“传输线”使用了“接地平面”的概念。

那么这就不是本大师所教导的情况。

教科书中的“传输线”恰好就是使用“接地平面”的情况。

因为ｉ，如果不使用接地平面，那么就无法计算单位长度的，电容和电感，而且电阻也捎带手地进行接地平面处理了。

再次感谢大家！　

发表于 2018-7-25 12:26

对于所谓的传输线来说。

谢谢大家！

电阻和电感，都不需要“接地平面”，就可以计算“单位长度的电阻和电感”。

而电容，如果不使用“接地平面”，貌似无法计算“单位长度的电容”，就好像电容必须要有一个极板“极地”一样。

事实上，不使用“接地平面”的概念，单位长度电容，依然可以计算。

因为：一个极板电容，有２根线，通常理想化的就是２根线的厚度为０，也就是极板电容面积比导线的横截面，大的多。　
单位电容，对于极板电容来说，就是总极板电容除以横向长度而已，无需考虑极板电容的宽度。

此时就可以不需要“接地平面”的概念，来计算单位长度的电容。

本大师可以肯定就是：虽然教科书中“传输线”使用了“接地平面”，但是与“单点接地”的情况等效，仅仅就是因为，实际的传输线的测试，一定是按照单点接地方式进行的，而不可能接地平面，即使使用了接地平面，其测试结果也和“单点接地”的一样。　

因此，还是需要把传输线当作“单点接地”为好。

至少看在“数字地和模拟地”不能大面积连同，以及“功率地和信号地”不能大面积连同接地的份上。

再次感谢大家！　

发表于 2018-7-25 12:38

如果为每一个PCB中的数学信号。

谢谢大家！

提供一条单独的“回路面积最小”的路径。

那么可能会出现，只有一半的数字信号，可以找到回流路径，而其他一半，无法找到回流路径的情况。

于是乎，要想全部的数学信号，都有“最小面积的回流路径”，接地网格，必定出现。

而与其“接地网格”，还不如就“接地平面”。

Well，这都是正确的。

然而教科书及其受害者们所不懂的就是：每一个IC都必须有自己的接地网格或接地平面，而其GND，一定要以“单点接地”的方法，与其他的IC的接地网格或平面连接，并且，仅仅就是在一个总的单点GND进行连接——这个单点的GND，就是总的回流点，就是基准的GND——其当且仅当，只有一个，位置可以随便定，但只有一个。

再次感谢大家！

发表于 2018-7-25 12:43

然而可但是。

谢谢大家！

如果所有信号都是数字信号。

那么即使一个4层PCB，电源平面不进行GND划分。

也未尝不可。

即使有N多的IC，也可以不进行接地平面的划分。

因为IC的数字信号都是等同的，划分地平面与否，不重要。

再次感谢大家！

发表于 2018-7-25 12:54

对于使用接地平面的数字电路。

谢谢大家！

信号之间的干扰是必定存在的。

例如2个距离很近的数学信号。

一个从0到1，另一个从1到0，在这瞬态过程中，就互相干扰了。

因为噪音容限比较高，所以不会出现信号传递的错误，但却是被干扰了。

如果不使用“接地平面”，那么数字信号之间的干扰就大幅减小了。

然而数字信号间的干扰，主要体现在边沿的变化时刻。

稳定状态不存在干扰。

如果输入端有足够的滤波处理，问题也不大。

即使如此，数字信号之间的边沿变化产生的干扰，能量还是不大的，不足以产生足够大的干扰。

最坏的情况就是：干扰信号导致了一个比较大的波峰和波谷，但这依然不会成为什么问题，因为数字信号的输入都有二极管接入电源进行幅度限制，此时，不可能发生1，0的错误。

如果是干扰导致了“所谓的自己振荡”，那么幅度也不可能很大。

而且自己振荡，通常不可能，只能是衰减振荡。

通常信号回路，有足够的“阻尼”，这导致即使边沿变化陡峭的干扰，也不足以产生幅度较大的干扰。

再次感谢大家！

发表于 2018-7-25 20:08

对于数字电路来说。

谢谢大家1

信号之间的干扰为何几乎不存在呢？

通常由关系的信号才在一起“走线”。

例如一个寄存器的输出的总线有８位。

这８个数字信号是在一个脉冲信号，例如读写信号脉冲的控制下一起动作。

只有边沿变化的时候，才是可能产生干扰的时候。

稳定状态不可能互相干扰。

而边沿的变化时间，与稳定时间相比，非常小，可以忽略。

因此，即使在边沿变化的时候，这８个数字信号互相干扰，也仅仅存在极短的时间，而且稳定状态，该是什么状态就是什么。

因此，数字信号，在同一个脉冲的控制下，可认为信号之间不存在干扰。

即使不使用接地平面，也是同样的结论。

对于这８个信号中的２个，如果其中一个可以干扰另一个，那么另一个也可以同样干扰第一个。

对于电感效应，就是互相抵消了。

不使用接地平面的分布电容，可以忽略。

而使用了接地平面的分布电容显然为最大。

电容对于L*di/dt来说，可以缓冲，更何况数字电路的输出是存在“输出电阻”。

所以，2个数字信号进行互相干扰的程度，可以忽略。

再次感谢大家！

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