第十二节 为什么电子知识难于理解?或许本节能为你解惑
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知乎上经常讨论维度,零维、一维、二维、三维、四维...
我们的教科书和书籍资料、网络文章中经常出现各种电子电路的波形、频率、信号变换等等图形。
这两者有什么联系?
先简单说下维度,一般的说法:零维是一个点,一维是一根线,二维是一个面,三维是一个体。
四维两种说法,一种是在三维上再增加一个未知维度变成四维。 另一种说法是三维上加上时间作为一个维度。
很多人对四维是完全理解不了的,那个未知维度是个什么鬼?时间加三维这种四维概念又是什么?
见证奇迹的时刻到了,作者为大家抛出一个问题,大家明白了,就知道为什么电子知识难学难懂了!
首先来看个图:

请问上面这个图形是几维图形?
二维?
三维?
错!
错!
错!
我们初中物理就开始学的交流电、正弦波是四维图形!
这就是为什么难!!!
因为现在大部分教程,在用二维计算的方式理解四维波形!
一开始我们就是站在了上帝的视角看这个交流波形的,横轴是时间,划重点!在时间上跑的不是一根线、一个点,而是流体!
下面论证下为什么是四维波形:
1、电流的概念(百度百科)
电流的强弱用电流强度来描述,电流强度是单位时间内通过导体某一横截面的电荷量,简称电流,用I表示。 电流强度是标量,习惯上常将正电荷的运动方向规定为电流的方向。 在导体中,电流的方向总是沿着电场方向从高电势处指向低电势处。 在国际单位制中,电流强度的单位是安培(A),它是SI制中的七个基本单位之一。
横截面是什么?面,二维!
2、周期
周期是一个汉语词汇,读音为zhōu qī,出自《敬斋古今黈》。若一组事件或现象按同样的顺序重复出现,则把完成这一组事件或现象的时间或空间间隔,称为周期。
一个周期累积的电流是多少?
举个简单例子,一个10米水管中有一段水柱,加上一个周期就是10米的水柱,最前面的水流和最后面的水流实际上不是一个时间出现的,出现最早的水到了最前面,100米的水那么就是10个周期了。
一段水柱是什么?体,一个一个面累积成了体积。 电类似。
3、那么上图横轴是时间,周期变换的正弦变化的交流电,我们研究的是什么?
三维的体加上一维的时间就是第二种四维概念,我们站在上帝的视角看到了电/水的存在与消失,生生死死!
那么现在这些大学生、研究生、博士研究的物理、电学是什么? 这里很明确的说,他们至少是研究五维或者五维以上的波形!
难吗?当然难!

不是学生不聪明,而是我们一开始的教学就错了,用一维、二维、三维的方式教授四维的知识,学生不晕才怪,寥寥数人能动,也只是因为记忆力强,死记硬背一些公式来解题了。
所以四维概念并不难,难的是我们一开始就被带到沟里了。
希望以后的大学生再开始编制教材,多用图形、多用动图、多用三维软件分解分析,再加上现在的各种软件、动画、虚拟现实工具,让四度空间不再可怕!
思路对了,我们去改进教程,电学将会越来越简单!
# 参考
3、傅里叶分析之掐死教程--Heinrich (opens new window)
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文中所有论点、结论皆根据作者经历经验总结,限于知识结构、层次、经历局限性,必然有不少偏颇,甚至部分内容偏激,作者所有的文章也是试错的过程,欢迎批评斧正,如有不同意见或建议,请与讨论区提出讨论,致谢!