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13920192029发布时间:2024-12-18 17:11:07 点击量:
在人类科技发展的长河中,计算机的诞生无疑是一个里程碑式的事件。而当我们追溯其起源时,会发现这一伟大的发明与灯泡息息相关,这恐怕是很多人难以想象的。爱迪生在研究灯泡时,发现了一个有趣的现象:使用过的灯泡一侧总会发黄。这究竟是为什么呢?原来,当灯泡内的灯丝被加热时,不仅会发光发热,还会释放出电子。这个现象被称作热离子发射。由于灯泡内部是真空环境,这些电子得以自由漂浮。但由于导线间的电位差,灯丝上的电子被吸引到正极导线,并加速撞击到灯泡玻璃上,导致灯泡一侧变色。尽管爱迪生注意到了这一现象,但他并未深入研究其原理。
时光荏苒,到了1904年,英国科学家弗莱明在一个类似的灯泡上加了一块金属片,发现了一个惊人的现象:如果金属片带正电,电子会被吸引并形成完整的电路;而当金属片带负电时,它会排斥电子,阻止电流通过。这种装置后来被称为热离子二极管。热离子二极管最初被用于将交流电转换为直流电。多个二极管串联起来,便能产生稳定的直流电。然而,这种二极管有个缺陷:它无法放大信号。为了解决这一问题,美国科学家德弗雷斯特在弗莱明的真空二极管中加入了一个金属网状结构,充当第三个电极,也称为栅极。
当电流快速通过时,只需在栅极施加微小的负电压,流动的电子就会被排斥,使得电流无法到达正极。而如果栅极施加少量的正电压,电子又会重新流向正极。这样,只需微调栅极电压,就能控制正极上的巨大电压。这种响应速度非常快,实现了信号的放大。这些发明是如何与计算机产生联系的呢?要解答这个问题,你可能需要深入了解这些科学原理。
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这一发现犹如一道曙光,照亮了科技前进的道路。几乎在同一时刻,美国科学家乔治斯蒂比茨在此基础上,成功制造出了世界上第一台数字计算器。这台神奇的机器能够处理两位的二进制数,进行加法运算。想象一下,这台计算器内部的电路图是如何工作的。左侧的A和B是输入端,当给予相应的信号时,电流流过这些端口。而右侧的两条导线则负责输出和进位。当进行一加零的计算时,只需闭合A端,电流经过继电器产生磁场,吸引开关使电路闭合,于是输出端的灯泡亮起,表示二进制的一。而进位端的灯泡则保持熄灭状态。同样地,如果进行一加一的计算,两个开关都闭合。
此时,只有进位开关亮起,表示二进制的101,对应的十进制结果为二。这种通过开关组合实现的电路功能强大,不仅可以实现基本的逻辑运算,还可以构建更复杂的电路,如与门、或门和非门等。在此基础上,科学家们进一步研发出了MODEL1计算机。这款计算机内部装有400多个继电器