正本清源——《电子学》的基础....

2万 · 2015-6-15 08:50

看见有人提到这个，觉得有必要澄清一下。

2万 · 2015-6-15 09:03

《电子学》是个非常宽泛的学科，好像有本百科全书似的书其名就是《电子学》。不妨就将其界定为有关“电”类的学科。

如此，《电子学》的基础就是整个《物理学》，包括宏观和微观。

那么，《物理学》最原始的原理是什么呢？其实就是时空对称性和相关的最小作用量原理。

由时空对称性，可以得到三个基本的守恒律：

一）能量（质能）守恒

二）动量守恒

三）角动量守恒

而由最小作用量原理，可以得到《经典力学》、《电动力学》（或《电磁学》）乃至《量子力学》中的所有基本定律。

2万 · 2015-6-15 09:14

显然，与《电子学》有着直接关联的是两门基础物理学科，分别是《电磁学》和《量子力学》。当然，《电子学》不是仅研究单个“电子”的，所以还必然涉及到《经典统计物理》和《量子统计物理》。

还有，多数情况下《电子学》所研究的是物质的固态，所以《固体物理》是与器件关系最为密切的一门物理学科。

2万 · 2015-6-15 09:23

回到电的基本物质属性——电场和磁场，《电磁学》可谓是相关最为基础的一门学科。

我们知道，《电磁学》的基本方程——麦克斯韦方程组，是含时空的一组偏微分方程。前面说过，这些方程原则上可以由时空对称性（守恒律）利用最小作用量原理求得。所以，《电磁学》中必然满足能量和动量（含角动量）守恒律。

2万 · 2015-6-15 09:36

当然，如果我们把《电磁学》的基础仅定在麦克斯韦方程组上，或将《量子力学》的基础定在相关的几条“公设”（公理）上，不会影响系统的严谨性。

而在此基础上，利用数学工具所推演出来的所以规律原则上都该称之为“定理”。

《电磁学》中，被作为其基础的（或称为“定律”）大概有这么几条：

一）库伦定律

二）毕奥-萨伐尔定律

三）法拉第电磁感应定律

四）电荷守恒定律

等....

2万 · 2015-6-15 09:58

含有时空维度的《电磁学》用来研究和分析工程意义的“电”现象毕竟是过于复杂。为此，经过适当的“抽象”，产生出了集总参数化的关于“电”的简化表述。如此，去掉了空间维度而仅保存其时间维度，也就意味着舍弃掉了动量（角动量）守恒律而保持了能量守恒律。

集总参数下的关于“电”的理论体系——《电路》，是一个建立在一套“公设”（公理）之上的自洽系统。原则上仅保留了时间的对称性，而没有空间对称性，所以不是一套严格意义下的物理定律。

这里需要强调指出的是，《电路》理论并不是基于静电学（或静磁学），《电路》是一套“被阉割了空间维度”的集总参数化的“电磁学”，它自成体系且自洽。

2万 · 2015-6-15 10:13

说到这里，原本是该引一些经典论著了。不过，这次由于范围过大，仅给出几个学科名字：

一）《分析力学》

这是一门古老却非常重要且基础的学科，特别是《量子力学》的兴起而特别关注到了这门古老的学科。

二）《电磁学》（《电动力学》）

物理专业的四大力学之一，其基础地位可想而知。

三）《电路分析》

虽然这是一门自成体系的学科（可以认为是被阉割的或简化的《电磁学》），《电路分析》却是后续所有《XX电路》的基础。

四）《量子力学》和《固态物理学》

搞器件的，没有不学过这些基础的，可见其在器件相关学科中的地位。

五）《统计物理》（《概率论与数理统计》）

没有这些相关知识，“噪声”问题就别谈了。

只看该作者 · 2015-6-15 10:21

做个标记

只看该作者 · 2015-6-15 11:19

不装逼会死

只看该作者 · 2015-6-15 11:51

电子学科博大精深，头几年有几百个专业学科，大概现在得有上千个专业学科了。

1万 · 2015-6-15 12:13

基础很重要.

只看该作者 · 2015-6-15 12:25

博大精深

只看该作者 · 2015-6-15 13:55

HWM是大侠呀，看了你的从场到路很是佩服，讲的确实很透彻。期待多讲。

2万 · 2015-6-15 19:32

一）《分析力学》

二）《电磁学》（《电动力学》）

三）《电路分析》

四）《量子力学》和《固态物理学》

五）《统计物理》（《概率论与数理统计》）

罗列了这么一堆，看似好多东西，其实却是大学本科必读内容：

数学：《高等数学》、《线性代数》、《概率论和数理统计》等。

物理：《普通物理》含《经典力学》、《电磁学》、《统计物理》（或《热力学》）以及近代物理入门（包括《量子力学》初步）等。

电路：《电路分析》、《模拟电路》、《数字电路》以及《通信电路》（有称《高频电路》）等。

如果是搞器件的，《固体物理》和《器件物理》是必须学的课程。

2万 · 2015-6-15 19:51

而关于《静电学》与《电路分析》，这恰恰是两个完全不同的领域！

《静电学》是时间维度上物理量不变的《电磁学》，时间轴变得没有什么意义了。虽然可以忽略时间轴，但是却存在着三个空间维度，其方程还是个偏微分方程。如果你认为《静电学》问题简单，那只能说明你根本没有玩过真正的《静电学》问题。

反观《电路分析》，那是忽略了三维空间而保留了一维时间，那是个可随时间作一维变化的常微分方程就能描述的系统。

此外，《静电学》是《电磁学》的特例，而《电路分析》则是个自成体系的独立系统（它参考了《电磁学》中的法拉第电磁感应定律和电荷守恒定律）。

2万 · 2015-6-15 20:06

这个“正本清源”帖子，其目的就是要告诉各位初学者，如果你是个受过正规高等教育的从业人员，你在学校所学的那些基础课程足以支撑起电子学相关的那些基本知识。

如果这些最基本的东西都不能掌握，甚至不清楚的话，那么四年的本科还真的是白读到了。

3万 · 2015-6-15 20:25

HWM 发表于 2015-6-15 19:51
而关于《静电学》与《电路分析》，这恰恰是两个完全不同的领域！

《静电学》是时间维度上物理量不变的《电 ...

《电路分析》，那是忽略了三维空间而保留了一维时间

这是电路往往称为某某“拓扑”的原因。

只看该作者 · 2015-6-15 20:50

我比较喜欢从数学角度来看这些破玩意~
y 1= F1（x1,……xn）+F2（x1，……xn）……+Fn(x1……xn)
……
yn
不就是多个维度和少个维度的问题么？

ps：是不是有点装B了？不过我真是这么理解的~麦克斯韦就是维度多一点而已，常见的电路就是维度少一点~
高中物理老师说的：数学说1+1等于2，那么物理说的就是1个苹果加一个苹果等于2个苹果。