對dui電dian磁ci場chang理li論lun的de理li解jie還hai存cun在zai一yi些xie問wen題ti
，本ben人ren當dang時shi也ye沒mei有you理li解jie透tou徹che
，尤you其qi是shi電dian磁ci場chang理li論lun如ru何he解jie釋shi低di頻pin甚shen至zhi是shi穩wen恒heng直zhi流liu電dian路lu
，自zi己ji似si乎hu知zhi道dao
，但dan又you講jiang不bu清qing楚chu，很hen是shi苦ku惱nao，所suo以yi當dang時shi是shi回hui避bi了le這zhe些xie問wen題ti
，長chang期qi以yi來lai這zhe些xie苦ku惱nao時shi時shi讓rang我wo去qu思si考kao，可ke以yi說shuo從cong接jie觸chu電dian磁ci場chang到dao今jin天tian有you十shi多duo年nian時shi間jian，經jing常chang在zai思si考kao這zhe個ge東dong西xi，想xiang著zhe從cong一yi些xie簡jian單dan的de，顯xian而er易yi見jian的de常chang識shi入ru手shou感gan性xing認ren知zhi，而er不bu是shi通tong過guo數shu學xue去qu死si記ji，因yin為wei數shu學xue同tong樣yang的de回hui避bi了le太tai多duo問wen題ti，不bu夠gou形xing象xiang，也ye或huo者zhe說shuo

，我wo們men本ben身shen對dui一yi些xie基ji礎chu概gai念nian的de認ren知zhi就jiu出chu錯cuo了le，被bei經jing典dian電dian路lu概gai念nian所suo困kun住zhu了le導dao致zhi似si是shi而er非fei。

 

長時間來經常跟網友溝通討論
，也請教了一些前輩
，尤其是當麵請教了蘭州大學微波

、天線專家張金生教授
，張教授是老一輩無線電物理專家
，長期從事微波
、天線研究，張教授親自幫我指出了一些缺陷。

 

今天雖然說理解的更多更準確了，但不敢說都理解對了，隻能說錯誤更少了一些
，還請大家繼續斧正。

 

 

長期以來
，我們了解電路是從回路開始的，以直流穩恒回路為例
，電池把化學能轉換成電能，電能通過導線傳遞到負載上
，如下圖：
 

電池中，化學能把電子從一極移向另一極
，缺少電子一極為正極，獲得電子一極為負極，兩端形成了電勢差（Vdc）

，也就存在了電場
，方向從正極指向負極，化學能要驅動電子克服這個電場從正極移動到負極，電池內部的電流移動跟電場方向相反。

傳統對於電子的理解是帶負電荷量為e的(de)一(yi)個(ge)實(shi)體(ti)
，往(wang)往(wang)指(zhi)起(qi)本(ben)身(shen)，但(dan)是(shi)，這(zhe)個(ge)理(li)解(jie)是(shi)不(bu)夠(gou)準(zhun)確(que)的(de)

，電(dian)子(zi)除(chu)了(le)本(ben)身(shen)，還(hai)應(ying)該(gai)包(bao)括(kuo)它(ta)激(ji)發(fa)的(de)負(fu)電(dian)場(chang)，電(dian)子(zi)與(yu)電(dian)子(zi)等(deng)作(zuo)用(yong)，根(gen)本(ben)上(shang)是(shi)它(ta)們(men)各(ge)自(zi)激(ji)發(fa)的(de)電(dian)場(chang)與(yu)電(dian)場(chang)的(de)作(zuo)用(yong)。舉(ju)個(ge)例(li)子(zi)一(yi)塊(kuai)磚(zhuan)頭(tou)從(cong)天(tian)空(kong)加(jia)速(su)掉(diao)下(xia)來(lai)，是(shi)這(zhe)塊(kuai)磚(zhuan)頭(tou)激(ji)發(fa)的(de)引(yin)力(li)場(chang)與(yu)地(di)球(qiu)的(de)引(yin)力(li)場(chang)之(zhi)間(jian)的(de)作(zuo)用(yong)導(dao)致(zhi)磚(zhuan)頭(tou)掉(diao)下(xia)來(lai)的(de)，電(dian)子(zi)也(ye)是(shi)這(zhe)個(ge)概(gai)念(nian)。所(suo)以(yi)對(dui)電(dian)子(zi)的(de)認(ren)知(zhi)
，以(yi)前(qian)都(dou)是(shi)基(ji)於(yu)它(ta)的(de)實(shi)體(ti)認(ren)知(zhi)，現(xian)在(zai)更(geng)多(duo)的(de)可(ke)以(yi)基(ji)於(yu)它(ta)激(ji)發(fa)的(de)電(dian)場(chang)來(lai)認(ren)知(zhi)
，兩(liang)者(zhe)是(shi)等(deng)價(jia)的(de)
，但(dan)基(ji)於(yu)電(dian)場(chang)的(de)認(ren)知(zhi)
，有(you)助(zhu)於(yu)理(li)解(jie)高(gao)頻(pin)

、電磁場。

 

當用導線連接電池與負載構成一個電路回路



，假設為理想導線
，內阻為0

，則導線跟所連接的正負極等電勢

，於是在導線之間也形成了電場，負載兩端也有這個電勢差（Vdc），所以負載內部也有電場。

 

很(hen)多(duo)人(ren)可(ke)能(neng)對(dui)於(yu)導(dao)線(xian)之(zhi)間(jian)的(de)電(dian)場(chang)無(wu)法(fa)理(li)解(jie)
，因(yin)為(wei)以(yi)前(qian)很(hen)少(shao)有(you)提(ti)到(dao)的(de)
，所(suo)以(yi)往(wang)往(wang)無(wu)視(shi)，這(zhe)是(shi)重(zhong)點(dian)指(zhi)出(chu)的(de)。我(wo)們(men)換(huan)一(yi)種(zhong)思(si)維(wei)想(xiang)這(zhe)個(ge)問(wen)題(ti)，把(ba)正(zheng)負(fu)極(ji)之(zhi)間(jian)的(de)兩(liang)根(gen)導(dao)線(xian)看(kan)作(zuo)是(shi)一(yi)個(ge)電(dian)容(rong)，這(zhe)個(ge)電(dian)容(rong)兩(liang)端(duan)接(jie)在(zai)電(dian)源(yuan)上(shang)
，那(na)麼(me)就(jiu)很(hen)好(hao)理(li)解(jie)了(le)
，這(zhe)個(ge)電(dian)容(rong)被(bei)充(chong)電(dian)了(le)
，正(zheng)負(fu)兩(liang)端(duan)就(jiu)集(ji)聚(ju)了(le)正(zheng)負(fu)電(dian)荷(he)，兩(liang)極(ji)之(zhi)間(jian)就(jiu)充(chong)滿(man)了(le)電(dian)場(chang)，紅(hong)色(se)矩(ju)陣(zhen)表(biao)示(shi)正(zheng)極(ji)導(dao)線(xian)，綠(lv)色(se)矩(ju)陣(zhen)表(biao)示(shi)負(fu)極(ji)導(dao)線(xian)
，裏(li)麵(mian)的(de)顏(yan)色(se)表(biao)示(shi)內(nei)部(bu)的(de)電(dian)荷(he)分(fen)布(bu)，要(yao)靠(kao)近(jin)兩(liang)電(dian)極(ji)邊(bian)緣(yuan)，這(zhe)樣(yang)保(bao)證(zheng)導(dao)體(ti)整(zheng)個(ge)形(xing)成(cheng)等(deng)勢(shi)體(ti)，理(li)想(xiang)導(dao)體(ti)內(nei)部(bu)是(shi)沒(mei)有(you)電(dian)場(chang)的(de)
，因(yin)為(wei)是(shi)等(deng)勢(shi)體(ti)。
 

就電池單獨來講，剛開始時，電池兩端電壓為0V
，化學能搬移電子從正極到負極
，當兩極電子集聚或減少的的越來越多的時候，電勢差越來越大
，以鎳氫電池為例，當達到1.2V時，就不再增長，因為這個化學能中Ni轉變為Ni離子最大的電動勢就是1.2V。所以當電極兩端達到1.2V之後
，兩極電場就阻值了化學能繼續反應。

 

當dang電dian池chi兩liang端duan連lian接jie了le理li想xiang導dao線xian和he負fu載zai之zhi後hou，理li想xiang導dao線xian要yao跟gen兩liang極ji等deng電dian勢shi，所suo以yi從cong電dian極ji上shang獲huo得de電dian荷he
，跟gen正zheng極ji接jie的de導dao線xian失shi去qu電dian子zi獲huo得de正zheng電dian荷he
，負fu極ji接jie的de導dao線xian獲huo得de電dian子zi也ye就jiu是shi獲huo得de負fu電dian荷he
，這zhe樣yang兩liang導dao線xian因yin為wei獲huo得de不bu同tong電dian荷he
，之zhi間jian形xing成cheng電dian壓ya差cha
，也ye就jiu是shi電dian池chi電dian壓ya，這zhe個ge電dian壓ya加jia在zai負fu載zaiR上，對負載R內的自由電子做功，碰撞負載R內(nei)的(de)原(yuan)子(zi)發(fa)熱(re)，類(lei)似(si)於(yu)電(dian)子(zi)管(guan)裏(li)的(de)電(dian)子(zi)從(cong)陰(yin)極(ji)飛(fei)到(dao)陽(yang)極(ji)。之(zhi)後(hou)通(tong)過(guo)導(dao)線(xian)回(hui)到(dao)電(dian)池(chi)內(nei)部(bu)，被(bei)化(hua)學(xue)能(neng)克(ke)服(fu)電(dian)場(chang)重(zhong)新(xin)搬(ban)移(yi)到(dao)正(zheng)極(ji)開(kai)始(shi)下(xia)一(yi)輪(lun)的(de)循(xun)環(huan)。

 

zheerfanfuqiangtiao，lixiangdaotishidengdianshi，suoyineibumeiyoudianchang。dianzizailixiangdaotizhongyidongyinweimeiyoushoudaodianchanglidezuoyong，suoyizhengtijunyunshangjiang，shiyunsuyundongde，zhegedianziyekeyifenbuzaidaotineirenheweizhiyidong。

這裏舉一個形象的實際例子，吊車把地麵的石頭舉起來，石頭克服地球引力（等價於電池），之後平行搬移到另外一個地方（理想導線），放下石頭（對負載做功發熱），再把它平移回來（理想導線）。直zhi流liu電dian模mo型xing中zhong，整zheng個ge回hui路lu的de電dian子zi都dou可ke以yi理li解jie為wei勻yun速su移yi動dong的de
，兩liang根gen導dao線xian中zhong因yin為wei不bu受shou力li，所suo以yi勻yun速su
，電dian池chi中zhong，化hua學xue能neng抵di消xiao電dian場chang力li
，所suo以yi勻yun速su，負fu載zai中zhong，電dian子zi與yu原yuan子zi的de碰peng撞zhuang發fa熱re與yu電dian場chang力li抵di消xiao，所suo以yi勻yun速su。

 

理想導體
，關鍵在於“導”字
，“導”jiushitongdeyisi。tongde，jiushimeiyoudianyacha，yejiushimeiyoudianchang，suoyibucunzaijiasuguocheng
，zhishiyunsupingyi。henduorenrenwei，daotizhongyoudianliuyidong，suoyijiuyoudianya，qishi
，junyundedianliuyidong
，shikeyibuxuyaodianyade，zhegegenwulizhongdewutizuoyunsuyundong，buxuyaowailishiyigedaoli。

 

lixiangdaotiyinweishiwanquandaotongmeiyoudianyachade
，lilunshangjiangshikeyitongrenyidianliudaxiaodianliude。zuizhongzaidaotizhongdedianliudaxiao
，qujueyufuzaishangliuguodedianliudaxiao。

 

實shi際ji中zhong的de導dao體ti都dou不bu是shi理li想xiang導dao體ti，都dou是shi有you內nei阻zu的de
，所suo以yi會hui有you一yi定ding的de沿yan著zhe導dao線xian方fang向xiang的de電dian壓ya差cha，所suo以yi會hui發fa熱re，但dan理li想xiang導dao體ti或huo者zhe超chao導dao體ti是shi絕jue對dui沒mei有you沿yan著zhe導dao體ti方fang向xiang的de電dian壓ya差cha的de。

 

對dui於yu一yi個ge閉bi環huan的de超chao導dao體ti回hui路lu來lai說shuo，因yin為wei內nei阻zu為wei零ling，有you一yi定ding長chang度du，可ke以yi完wan全quan理li解jie為wei一yi個ge純chun電dian感gan，當dang變bian化hua的de磁ci場chang通tong過guo超chao導dao體ti回hui路lu會hui產chan生sheng渦wo電dian場chang，也ye就jiu是shi有you一yi個ge電dian動dong勢shi加jia在zai閉bi環huan超chao導dao體ti中zhong，這zhe個ge時shi候hou
，因yin為wei理li想xiang導dao體ti內nei部bu不bu能neng有you電dian場chang
，所suo以yi這zhe個ge電dian場chang由you純chun電dian感gan感gan應ying的de逆ni電dian動dong勢shi抵di消xiao來lai保bao持chi理li想xiang導dao體ti內nei部bu無wu電dian場chang，這zhe等deng效xiao於yu給gei這zhe個ge純chun電dian感gan充chong電dian，準zhun確que的de講jiang是shi充chong磁ci（感謝網友“大寶小莉啊”糾正），電流按照電感公式U = L * I / T變化。

 

 

1、  理想導體，因為是等電勢，所以內部是沒有電場的。
 

2、  有電壓差
，就能產生電場：E = U / D，E為電場強度，U為電壓差，D為距離。
 

3、  電流，其實就是磁場的另外一種表現形式
，電流與磁場如同電子如電場的關係。

 

現(xian)實(shi)中(zhong)因(yin)為(wei)不(bu)存(cun)在(zai)磁(ci)單(dan)極(ji)，所(suo)以(yi)磁(ci)產(chan)生(sheng)的(de)根(gen)源(yuan)是(shi)基(ji)於(yu)電(dian)流(liu)，比(bi)如(ru)磁(ci)鐵(tie)就(jiu)是(shi)基(ji)於(yu)電(dian)子(zi)繞(rao)原(yuan)子(zi)核(he)轉(zhuan)動(dong)而(er)產(chan)生(sheng)磁(ci)場(chang)，當(dang)這(zhe)個(ge)磁(ci)場(chang)方(fang)向(xiang)一(yi)致(zhi)
，磁(ci)場(chang)疊(die)加(jia)就(jiu)表(biao)現(xian)為(wei)磁(ci)鐵(tie)。有(you)過(guo)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)經(jing)驗(yan)的(de)都(dou)知(zhi)道(dao)，在(zai)繞(rao)製(zhi)變(bian)壓(ya)器(qi)的(de)時(shi)候(hou)
，一(yi)般(ban)用(yong)安(an)匝(za)(NI)表征磁場的激勵源。

 

womenhenduozixiaojiujiechudianzi，yinweinageshihoujieshoushiwudenengliyouxian
，suoyijiechudeyixiegainian，wangwangshibijiaoxingxiangde
，birubadianlulijieweiyigehuilu
，dianliuzaizhegehuiluliliu，dajiahenrongyixiangxiangzhe，dianchangfangxiangyeshigendianliufangxiangyizhide。qishi，zaidaotili

，dianchangfangxiangshifougendianliuyizhi

，shubenshangqishishihuibilede，danzhegeshiwomenzijideqianyishixingchengde，erzheyidianqueyanzhongdezhiyuelehoulaiduidiancichangdelijie。

 

接下來分析一下常規導線裏麵的電場與外部電場的關係，看看是否是我們原先所認知的那樣。我們以家庭常用的220VAC交流電源線為例，紅黑雙根分別為火線和地線，銅線截麵積為0.5平方毫米，線中心與線中心之間間距4mm
，單根導線每米電阻為0.1歐姆
，我們做一些初略的計算分析線內外的電場情況
，設電壓為220V。

 

線外電場：E = 220伏 / 0.04米 = 5500伏/米。這個是平板電容的計算方式
，導線與導線之間的電場
，要略低於這個值，估算降低一個數量級為550伏/米。

 

線內電場：E = 0.1歐姆 * N安培 / 1米 = 0.1N伏/米
 

這個N根據實際電流大小決定
，若為1安培


，則導線內的電場隻有0.1伏/米
，遠遠小於線外的電場強度550伏/米
，可以忽略不計。
 

 

 

日常交流電是50Hz，雖然隻有50Hz，我們先承認基於電磁場理論的，尤其是幾千公裏的電力線傳輸，是需要考慮電磁場效應的
，我們先推算一下它的波長。

 

波長 = 300 000 000 / 50 = 6 000 000米 = 6000千米。

 

這也就是說，我們先承認50Hz的交流電是電磁波的話，那麼它的波長是6000qianmi，yinweizhegechidutaidale，yuanyuanchaochulewomenshijichangyongdechicun
，suoyinapashidiancichang，womenyeganjiaobudao。zherutongrenxiangduiyudiqiufeichangmiaoxiao，shiyefeichangyouxian，faxianbulediqiudaodishiyuande，haishipingde，yigedaoli。

 

直流電，我們可以認為是頻率為0Hz的電磁波
，它的波長是無窮大。

 

 

我們使用電
，是從直流到交流，從低頻到高頻這樣的順序過來的
，就民用來說
，最早收音機AM：525~1605KHz、FM：72~108MHz到GSM手機900MHz和1800MHz再到無線局域網WIFI：2400MHz
，womendexuqiubipowomenyonggenggaodepinlvlaichuandigengduodexinxi
，keyikendingweilaijiyugaopingaosudexuqiujiangshizhuliu，erdadaobaizhaojibieyishangdexinhao，bochangyijingjiejinqijian、連線或PCB布線尺度了
，電磁場效應不得不考慮。

 

為方便計算，考察300MHz信號，一秒鍾信號按正弦波規律變化300百萬次。

 

波長（真空或空氣中） = 300 000 000 / 300 000 000 = 1米
 

一個波長1米範圍內，表征了一個完整的信號變化，1秒鍾產生了300M個完整的信號周期。理想情況下電壓、電(dian)流(liu)按(an)正(zheng)弦(xian)波(bo)規(gui)律(lv)變(bian)化(hua)，對(dui)應(ying)的(de)電(dian)場(chang)和(he)磁(ci)場(chang)也(ye)是(shi)按(an)這(zhe)個(ge)變(bian)化(hua)，在(zai)一(yi)個(ge)長(chang)的(de)均(jun)勻(yun)平(ping)行(xing)傳(chuan)輸(shu)線(xian)中(zhong)，每(mei)隔(ge)一(yi)個(ge)波(bo)長(chang)位(wei)置(zhi)信(xin)號(hao)電(dian)壓(ya)是(shi)完(wan)全(quan)相(xiang)同(tong)的(de)，每(mei)隔(ge)半(ban)個(ge)波(bo)長(chang)位(wei)置(zhi)信(xin)號(hao)電(dian)壓(ya)是(shi)完(wan)全(quan)相(xiang)反(fan)的(de)。當(dang)前(qian)高(gao)速(su)PCB布板，比如DDR2內存就工作在這個200~300MHz頻率附近（數字信號可以分解為各個正弦波的疊加，這個例子對正弦波和方波都適用，信號不考慮反射條件下）
，以300MHz計算，考慮到PCB板介電常數是3.9~4.2，取整數為4，（真空或空氣中為1）那麼波長縮短為4倍，隻有1 / 4 = 0.25米
，也就是波長隻有25厘米。DDR2地址、數據線有很多根
，假如因為布線條件決定引起各根地址或者數據線之間長短不一，比如差12.5cm，數據就完全相反了
，0變成了1
，1變成了0。哪怕差1cm，也引起了1 / 25 * 360 = 14.4度的相位差。這也嚴重的影響了時鍾信號的采樣判斷點。所以在DDR2等多地址、數據線的條件下，無法忽視因為信號電磁場傳播延時引起的數據相位差問題了。

 

很hen多duo人ren認ren為wei，電dian磁ci場chang理li論lun適shi合he高gao頻pin，對dui低di頻pin意yi義yi不bu太tai大da，這zhe個ge不bu否fou定ding。但dan是shi，當dang我wo們men需xu要yao用yong到dao高gao頻pin的de時shi候hou
，我wo們men卻que往wang往wang還hai是shi用yong低di頻pin的de理li解jie來lai思si考kao高gao頻pin
，用yong低di頻pin的de經jing驗yan應ying用yong於yu高gao頻pin，這zhe個ge就jiu不bu應ying該gai了le，既ji然ran電dian磁ci場chang理li論lun對dui於yu高gao低di頻pin都dou是shi適shi用yong的de，那na麼me在zai低di頻pin下xia，我wo們men到dao底di忽hu略lve了le什shen麼me，讓rang太tai多duo的de人ren無wu法fa理li解jie高gao頻pin下xia的de電dian磁ci場chang

，甚shen至zhi是shi抵di觸chu。

 

1、  低頻電路回路模型回避了信號的傳遞速度問題
，信號的傳遞跟時間無關，這與信號傳遞最高速度是光速這個常識違背。
 

2、  低di頻pin電dian路lu回hui路lu模mo型xing認ren為wei導dao線xian是shi一yi個ge帶dai一yi定ding電dian阻zu的de理li想xiang模mo型xing。不bu考kao慮lv導dao線xian的de粗cu細xi，導dao線xian的de形xing狀zhuang
，導dao線xian內nei外wai的de磁ci場chang和he導dao線xian與yu導dao線xian之zhi間jian的de電dian場chang關guan係xi，這zhe些xie都dou被bei忽hu略lve了le。

 

第(di)一(yi)點(dian)是(shi)信(xin)號(hao)的(de)傳(chuan)遞(di)速(su)度(du)問(wen)題(ti)，也(ye)就(jiu)是(shi)說(shuo)
，任(ren)何(he)信(xin)號(hao)的(de)傳(chuan)遞(di)是(shi)有(you)一(yi)個(ge)定(ding)速(su)的(de)，雖(sui)然(ran)電(dian)磁(ci)場(chang)的(de)傳(chuan)遞(di)速(su)度(du)是(shi)光(guang)速(su)，非(fei)常(chang)快(kuai)，但(dan)是(shi)，無(wu)論(lun)多(duo)快(kuai)，它(ta)還(hai)是(shi)有(you)一(yi)個(ge)延(yan)時(shi)效(xiao)應(ying)存(cun)在(zai)，信(xin)號(hao)源(yuan)信(xin)號(hao)的(de)變(bian)化(hua)，需(xu)要(yao)通(tong)過(guo)導(dao)線(xian)上(shang)信(xin)號(hao)的(de)變(bian)化(hua)（導線上信號的變化就是電場和磁場的變化）才能傳遞到負載端，信號源變化的越快就表現在在導線上變化的越快，導線線方向相鄰兩點的信號差異就越大。
 

第di二er個ge是shi信xin號hao的de載zai體ti問wen題ti，信xin號hao是shi什shen麼me，它ta隻zhi是shi一yi個ge信xin息xi，一yi個ge事shi件jian，本ben身shen沒mei有you實shi體ti，所suo以yi它ta必bi須xu要yao基ji於yu一yi個ge實shi體ti載zai體ti，能neng量liang就jiu是shi信xin號hao的de載zai體ti
，信xin號hao從cong信xin號hao源yuan到dao目mu標biao，也ye就jiu是shi說shuo能neng量liang從cong信xin號hao源yuan到dao了le目mu標biao。那na這zhe個ge能neng量liang的de存cun在zai形xing式shi就jiu是shi以yi電dian場chang能neng量liang和he磁ci場chang能neng量liang方fang式shi存cun在zai，電dian場chang分fen布bu在zai兩liang根gen導dao線xian之zhi間jian，若ruo考kao慮lv導dao線xian存cun在zai內nei阻zu，導dao線xian內nei部bu也ye有you一yi定ding的de電dian場chang；磁場可以在導線內，也可以在導線外
，圍繞導線。

 

dianzishidianchangdezaitizhiyi

，yiqianchangyongdianzimiaoshu
，xianzaidouyongdianchangmiaoshu
，yinweihaiyouhaojizhongyenengchanshengdianchang，biruyuanzihechanshengzhengdianchang，bianhuacichangchanshengdewodianchangdeng，bingfeizhiyoudianzi。

 

zaipinghengchuanshuxianzhong，womengengxihuanyongshangxialianggenpinghengdaoxianfenbudezhengfudianhegouchengdechuizhiyudaoxiandedianchanglaimiaoshu
，zhegedianchangdaolenaer，daoxianshangduiyingdezhengfudianhejiudaolexiangtongdechuizhiweizhi。