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[抗疫备课日记] 09 手机通话时,KCL、KVL成立吗?

已有 1565 次阅读 2020-4-7 13:54 |个人分类:集成电路(资料)|系统分类:教学心得| Kirchhoff, Current, Voltage, Laws, 基尔霍夫

[抗疫备课日记] 09 手机通话时,KCL、KVL成立吗?

      

课后备课。

              

   2020年02月26日,慕课堂讨论时,俺出了一道“超纲”的课堂讨论题:

   “手机通话时,KCL、KVL成立吗?”

   KCL,是 Kirchhoff's Current Law 基尔霍夫电流定律的缩写;KVL,是 Kirchhoff's Voltage Law 基尔霍夫电压定律的缩写。 

           

   不少同学的基本意见:

   “成立,基尔霍夫电流定律和电压定律适用于求解任何电路问题。”

   傻的心情五味俱全。

          

   传闻,葛守仁(Ernest Shiu-Jen Kuh)老师当初讲学时曾经向大陆同学们提出过类似的问题。遗憾的是,“成立”是主导性的回答。

   葛守仁老师是中国科学院外籍院士(1998年,Foreign Academician of Chinese Academy of Sciences),美国国家工程院院士(1975年)。

          

   基尔霍夫定律(Kirchhoff's Current and Voltage Laws)的适用条件:

   基尔霍夫定律在稳恒条件下严格成立;在准稳条件下,即整个电路的尺度远远小于电路工作频率下的电磁波长时,基尔霍夫定律也符合得相当好。(《中国大百科全书·物理》,1987,第587 页)。

   在经典电磁理论里,

   (1)场(电场、磁场、电磁场),是最基本的作用方式或变量。

   (2)某些情况下的“场”,如果满足基尔霍夫定律的适用条件,可以简化为“路”(电路)。

       

   “手机通话时,KCL、KVL成立吗?”

   KCL、KVL近似成立。手机通话,关键原因是靠电磁能辐射到手机外部的空间里完成。

        

   “半电路、半电磁场”集成电路,用赵福垚老师的“基于电磁场理论的电路设计方法/技术”可以较好地概括。就是突破电路理论的基尔霍夫定律性质的新型电路设计。

      

参考资料:

[1] 中国科学院,已故外籍院士名单,葛守仁(Ernest Shiu-Jen Kuh)

http://casad.cas.cn/ysxx2017/ygwjysmd/

http://casad.cas.cn/sourcedb_ad_cas/zw2/ysxx/ygwjysmd/200906/t20090624_1808900.html

[2] National Academy of Engineering,Dr. Ernest S. Kuh

https://www.nae.edu/19579/19581/20412/29058/Dr-Ernest-S-Kuh

[3] National Academy of Engineering,ERNEST S. KUH 1928–2015

https://www.nae.edu/19579/19581/51314/219715/219820/ERNEST-S-KUH-19282015

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