電路是導線和其他器件的連接，由此發生均勻的電子流動。電子電路為電路增加了新的維度，因為某些控制手段是通過把另一電信号（電壓或電流）施加在電子流上。

就其本身而言，電子流的控制對電路學生來說并不是什麼新鮮事。開關控制電子流動，電位計也是如此，特别是當作為可變電阻器（變阻器）連接時。在您的研究中，開關和電位計都不應該是您的新體驗。然後，标記從電子到電子的轉變的阈值由如何控制電子流而不是電路中是否存在任何形式的控制來定義。開關和變阻器根據機械裝置的定位來控制電子的流動，機械裝置由電路外部的一些物理力驅動。然而，在電子學中，我們正在處理能夠根據另一個電子流，或者通過施加靜電電壓來控制電子流動的特殊裝置。換句話說，在電子電路中，電子能夠控制電電子。

現代電子時代的曆史先驅是托馬斯愛迪生于1880年發明電白熾燈時開啟的。愛迪生發現，一小段電流從加熱的燈絲傳遞到安裝在真空外殼内的金屬闆上。 （如下圖（a））今天這被稱為“愛迪生效應”。請注意，電池僅用于加熱燈絲。如果使用非電熱源，電子仍然會流動。

（a）愛迪生效應，（b）弗萊明閥門或真空二極管，（c）DeForest audion三極管真空管放大

上圖：（a）愛迪生效應，（b）弗萊明閥門或真空二極管，（c）DeForest audion三極管真空管放大器。

到1904年，Marconi無線公司顧問John Flemming發現，外部施加的電流（平闆電池）僅從一個方向從燈絲傳遞到另一個闆（圖（b）），但不是反向（未示出）。本發明是真空二極管，用于将交流電轉換為DC。 Lee DeForest添加第三個電極（上圖（c））允許一個小信号控制從燈絲到闆的較大電子流。

從曆史上看，電子時代始于Audion管的發明，Audion管是一種通過在管内的兩個金屬結構之間施加小電壓來控制電子流通過真空的流動的裝置。本卷的最後一章提供了所謂電子管或真空管技術的更詳細摘要，供有興趣的人使用。

随着晶體管的發明，電子技術在1948年經曆了一場革命。這種微型設備實現了與Audion管大緻相同的效果，但空間極小，材料更少。晶體管控制電子流過固體半導體物質而不是通過真空，因此晶體管技術通常被稱為固态電子器件。

有源器件是能夠通過電控制電子流（電控制電）的任何類型的電路元件。為了使電路适當地稱為電子電路，它必須包含至少一個有源器件。不能通過另一電信号控制電流的元件稱為無源器件。電阻器，電容器，電感器，變壓器甚至二極管都被認為是無源器件。有源器件包括但不限于真空管，晶體管，可控矽整流器（SCR）和TRIAC。可以将飽和電抗器定義為有源器件，因為它能夠用DC電流控制AC電流，但我從未聽說過這種情況。這些有源設備的操作将在本卷的後續章節中進行探讨。

所有有源器件都控制着電子通過它們的流動。一些有源器件允許電壓控制該電流，而其他有源器件允許另一電流來完成這項工作。毫無疑問，利用靜電壓作為控制信号的裝置稱為電壓控制裝置。在一個電流控制另一個電流的原理上工作的設備被稱為電流控制設備。為了記錄，真空管是電壓控制器件，而晶體管是電壓控制或電流控制類型的器件。曆史上成功演示的第一種晶體管是電流控制的器件。

有源器件的實際好處是它們的放大功能。無論所讨論的裝置是電壓控制的還是電流控制的，控制信号所需的功率量通常遠小于受控電流中可用的功率量。換句話說，有源設備不僅允許電力控制電力;它允許少量電力來控制大量電力。

由于控制和受控功率之間的這種差異，可以采用有源設備來通過施加少量功率（控制）來控制大量功率（受控）。這種行為稱為放大。

物理學的一個基本規則是既不能創造也不能破壞能量。正式說明，這條規則被稱為能量守恒定律，迄今為止沒有發現任何例外情況。如果這個定律是正确的 - 并且大量的實驗數據表明它是正确的 - 那麼就不可能建造一種能夠吸收少量能量并将其神奇地轉化為大量能量的裝置。包括所有機器，電氣和電子電路，效率上限為100％。最好的狀态是輸出功率等于輸入功率，如下圖所示：

圖、機器的輸出功率可以接近但不超過100％效率的功率輸入作為上限。

通常，機器甚至不能滿足這個限制，以熱量的形式損失一些輸入能量，這些能量輻射到周圍空間，因此不是輸出能量流的一部分 （如下圖所示）：

圖、一台真實的機器在将輸入能量轉換為輸出能量流的過程中，通常也會将一些輸入能量作為熱量輸出。

很多人都試圖設計和制造比輸入功率更大的機器，但沒有成功。這樣的永動機不僅證明能量守恒定律畢竟不是定理，而且它會引入 世界上從未見過的技術革命，因為它可以在一個循環的循環中為自己提供動力，伴随着一些“免費”地産生過剩的其它能量。 （如下圖所示）：

假設的“永動機”能為自己提供能量嗎？

盡管有許多努力和許多不擇手段地想實現“自由能量”或實現過度統一的機器，但沒有人通過簡單的測試，用自己的能量輸出來為自己供電，并産生剩餘的能量。

然而，确實存在一類稱為放大器的機器，它們能夠接收小功率信号并輸出​​功率更大的信号。理解放大器如何存在而不違反能量守恒定律的關鍵在于有源器件的行為。

因為有源設備具有以少量電力控制大量電力的能力，所以它們可以布置在電路中，以便從由外部電源提供的更大量的電力資源中複制輸入信号電力的形式。結果是一種器件似乎神奇地将小電信号（通常是交流電壓波形）的功率放大為更大幅度的相同形狀的波形。不違反能量守恒定律，因為額外的功率是由外部電源供電，通常是直流電池或等效電源。放大器既不會産生也不會破壞能量，而隻是将其重新整形為所需的波形，如下圖所示。

圖、雖然放大器可以将小輸入信号縮放到大輸出，但其能量源是外部電源。

換句話說，采用有源器件的電流控制行為将來自外部電源的DC功率整形為與輸入信号相同的波形，産生類似形狀但不同（更大）功率幅度的輸出信号。放大器内的晶體管或其他有源器件僅僅由電池或其他電源提供的“原始”DC電源形成輸入信号波形的較大副本。

與所有機器一樣，放大器的效率有限，最高可達100％。通常，電子放大器的效率遠低于此值，它們以廢熱的形式耗散大量能量。因為放大器的效率總是100％或更低，所以永遠不能使其成為“永動”裝置。

對于所有類型的放大器（電氣和非電氣），外部電源的要求是通用的。非電放大系統的一個常見例子是汽車中的動力轉向，在轉動方向盤以移動汽車的前輪時放大駕駛員手臂的動力。放大所需的功率源來自發動機。控制駕駛員的“輸入信号”的主動裝置是液壓閥，其将來自連接到發動機的泵的流體動力切換到輔助車輪運動的液壓活塞。如果發動機停止運轉，則放大系統無法放大駕駛員的手臂動力，汽車變得非常難以轉動。

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