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《电子:一部传记》与焊接技术的兴起

乡亲们

20世纪90年代中期,我聆听了诺贝尔奖得主阿诺·彭齐亚斯(Arno Penzias)关于电子学历史的讲座,这激发了我对这一领域的兴趣。彭齐亚斯是宇宙微波背景辐射的共同发现者,该发现有力地支持了宇宙大爆炸理论。

彭齐亚斯演讲中一个引人注目的特点是,他说:“1972年,1兆字节的存储芯片 万美元。这大约相当于当时在新泽西州购买一栋小型公寓楼的价格。而如今(1994年),1兆字节的存储芯片 这栋公寓楼上一个门铰存储芯片 。”

每当思考电子技术飞速发展时,我总会想起这一点。正是这些进步,led 如今售价1,000美元led 智能手机,其计算能力已达到1995年最快超级计算机的数倍,更多 1990年所有超级计算机的总和。

让我们先从一个简单的问题开始:什么是现代性的定义?智能手机?电视?互联网?电灯?我认为答案其实很简单:电力。电力是这一切的推动力。而如果没有电子,电力便无从谈起。

电子的历史

物理学中最有用的东西——电子,大约在138亿年前的大爆炸中诞生。电子诞生时,还有大约10⁸⁰个“兄弟姐妹”。它的诞生也与所有其他物质同时发生,这些物质后来构成了可观测宇宙中数万亿、数万亿颗恒星。这些恒星数量如此之多,如果每颗恒星都是一粒沙子,它们铺满地球的厚度将超过一米。

图1展示了一张由詹姆斯·韦伯望远镜拍摄的深空图像。图中这些微小的红色星系形成于大爆炸后不到几亿年的时间。因此,我们所看到的正是这些星系形成后不久的模样。它们包含着迄今为止观测到的最年轻的电子。这些星系呈现红色,是因为它们正以高速远离我们,从而发生了红移。

图1. 韦伯望远镜拍摄的深空图像。图中这些红色的星系年龄仅为几亿年。图片来源:美国宇航局(NASA)、加拿大航天局(CSA)和太空望远镜科学研究所(STScI);图像处理:E. Siegel。

电子直到公元1820年才被人类所利用。然而,若因此而低估这一微小粒子在此之前的作用,那就大错特错了。自然界中的所有物质——从微小的病毒到巨大的恒星——都受其电力的束缚。如果没有属性 ,任何物质都不可能存在。

公元1820年为何如此重要?正是这一年,汉斯·克里斯蒂安·奥斯特偶然间做了一项发现,led 应用 实际应用 。当时,他正在哥本哈根大学就电的发热效应做一场公开科学讲座。 他使用的是伏特于1800年发明的电池。在讲座过程中,厄斯特惊讶地发现,当将指南针靠近通电的导线时,指南针针会偏转。这一发现表明电与磁之间存在联系。 随后,安德烈-玛丽·安培、迈克尔·法拉第以及最终的詹姆斯·克拉克·麦克斯韦所进行的研究led 1865年led 电磁(EM)理论系统化为麦克斯韦方程组。这些方程构成了几乎所有电气设备设计的基础。

焊接技术出现的时间比尤利乌斯·凯撒(公元前100年—公元前44年)还要早。 最早的焊接技术可追溯至公元前3500年左右。然而,汉斯·克里斯蒂安·奥斯特和迈克尔·法拉第等早期研究者并未使用焊接技术。由于他们实验中的电气连接大多是临时性的,因此他们采用机械方式,甚至将需要连接的导线放入装有汞的容器中。

电报、电话和电灯

然而,早在1865年之前,发明家们就已经开始利用电磁学了。最早应用电磁学的发明之一就是电报。塞缪尔·F·B·莫尔斯完善了这项技术,并选择了我母校的创始人埃兹拉·康奈尔作为合作伙伴来将其付诸实施。电报的重要性无论怎么强调都不为过。它与铁路和摄影技术相结合,使美国内战成为了第一场现代战争。 林肯总统是华盛顿特区电报局的常客,他远离战场,通过电报指挥战争。联邦军利用火车运输部队和补给的方式史无前例,其规模远超南方军的能力。北方军对这两项现代工具的运用,对其最终获胜起到了关键作用。与此同时,马修·布雷迪等摄影师将战争的恐怖景象带回了民众眼前。

电报的发明确实催生了电焊技术,因为此时电线和元器件之间需要建立永久性的连接。焊接工作采用的是当时锡匠们开发的技术。当时使用的是60-40配比的锡铅焊料,这与最近在商业领域被淘汰的63-37配方非常接近。 烙铁由一块铜块制成,一端呈尖状,在燃烧的煤块中加热,类似于铁匠加热金属的方式。电动烙铁直到1890年代才出现。当时使用的是条状或线状的焊料,如图2所示。

图2。 焊料块焊锡线 自19世纪中叶起便被用于电报行业的焊接。尽管铟泰公司 成立,但这一时期使用的焊料与如今的焊条和焊锡线非常相似。

电报的真正影响力,体现在它与横贯大陆铁路上的火车相结合上。铁路建设者们向国会恳求拨款,以修建这条从“海到海”的铁路,因为他们声称,如果没有政府的财政援助,他们无法完成如此庞大的工程。 国会虽态度灵活,但同意的条件是铁路公司必须在所有轨道旁同步铺设电报线路。横贯大陆铁路于1869年在万众瞩目中竣工,对美国西部的开发产生了惊人的影响。

从新英格兰出发的“49ers”需要长达8个月的时间才能抵达加利福尼亚的金(Au) 。 到了1870年,这段旅程只需4天即可完成,而且还能通过电报立即通知亲朋好友自己即将到来。历史上从未有过如此巨大的变化。1850年,一封从纽约市寄往旧金山的信件可能需要数月才能送达;到了1870年,只需几分钟。

到1877年,电磁学理论首次在实际中应用 从波士顿通往马萨诸塞州萨默维尔应用 电话线应用 两地相距3英里。到1900年,美国境内的电话数量已接近150万部。电话的普及增加了对焊接的需求。此时,使用电烙铁进行焊锡线 变得越来越普遍。

与电灯相比,电报和电话的重要性无论怎么强调都不为过。19世纪中叶,鲸油往往是家庭照明的最佳选择。它燃烧时既干净又明亮,但气味难闻,而且每月花费高达数百美元(按今天的价格计算)。煤油成为了一种备受欢迎的替代品,尤其是约翰·D·洛克菲勒的“标准石油”公司推出的产品。 然而,廉价的电灯最终取代了所有这些气味难闻且危险的照明技术。电灯的普及引发了爱迪生与特斯拉及西屋公司之间的“电流大战”。剧透一下,最终是特斯拉的交流电胜出。所有这些技术进步都催生了对更多 焊锡线 烙铁的需求。

随着电灯的普及,收音机也应运而生。起初,爱好者们使用硫化铅(方铅矿)晶体来接收电磁波。这些晶体无需放大,但信号非常微弱,因此需要戴上耳机才能听到声音。李·德福雷斯特发明的三极真空管彻底改变了收音机行业,因为微弱的信号可以被放大,从而驱动扬声器。 如今,全家人都可以收听广播节目了。令人惊讶的是,广播业并未在一夜之间蓬勃发展。当今的商业模式(即通过广告为广播提供资金)并非立即形成,而是历经了近十年的时间才逐渐成形。

收音机

到20世纪30年代,收音机已成为美国人生活中不可或缺的一部分。在大萧条时期,收音机是许多家庭获取新闻、娱乐以及维系情感联系的主要来源。尽管面临经济困难,但收音机的价格亲民且物有所值,使其成为美国家庭中的必备品。 到1930年,超过40%的美国家庭拥有收音机;到该十年末,这一比例已翻了一番多,达到83%。

广播的作用不仅限于娱乐;它还是促进团结和安抚民心的工具。例如,富兰克林·D·罗斯福总统的“炉边谈话”,就在动荡不安的时期为民众带来了慰藉,并提供了直接的沟通渠道。

收音机的制造催生了电子组装行业。收音机组装始于20世纪20年代末,并在第二次世界大战前所未有的需求推动下,逐步形成了一套规范化的流程。军事规格的制定也使组装流程更加规范。像这样的收音机,当时通常是手工组装的,使用的是焊锡和助焊剂,铟泰公司 焊锡线等助焊剂,由人工完成。

像这样的收音机过去通常是手工组装的,使用的是焊锡和助焊剂,比如铟泰公司 焊锡线等材料手工组装而成。

整个20世纪50年代,随着电视机逐渐取代收音机,电子行业得以发展。20世纪40至50年代印刷电路板的广泛应用,减轻了收音机和电视机中点对点布线的繁琐。起初,仍采用手工焊接,但到了20世纪50年代,波峰焊接技术应运而生,该技术使用的是铟泰公司焊料块 等焊料以及助焊剂。波峰焊接为计算机电子组装led 道路。

敬请关注,了解电视机制造如何led 现代电子组装,以及个人相机制造如何为我们带来了智能手机所需的技术。

干杯

罗恩博士