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　　接上一章《白话TCP/IP协议族》，继续讲述TCP/IP协议族。作者：xiaobao。

第二章 物理层

第一节 传输介质之电学

1. 什么东西可以传输信号？

　　把一根毛线搭在电脑的两端显然是不妥的，什么样的传输介质可以用在网络之间传输呢？
　　1.1原子
　　地球上所有的东西都由原子组成，一个原子有3个部分：电子、质子和中子。质子和中子紧密的聚集在一起称为原子核。电子围绕原子核转圈。波尔模型说：如果原子核的大小如球场中间的足球，电子就只有樱桃大小围绕着球场外围看台旋转。

　　1.2 电
　　原子的质子和电子具有同等数量，中子不带电，质子带正电，电子带负电，正负电荷相等所以原子不带电。当一个原子失去或得到一个电子，它就不再有相同数目的质子和电子，这样的原子称为离子。电子、质子数目不同，所以它带静电荷。若想让这个原子电人是不太可能的，只有想办法让电子在一个通道里流动起来形成 电流。离子由于失去了电子会吸引相邻原子的电子，这样随着相邻原子的电子移动，电流就通过物质流动起来。

　　根据不同电子在受到同等的压力后摆脱球场运行轨道的能力，原子可以分为3种类型：导体、半导体、绝缘体。导体是由原子和分子（不同的原子组合成分子，比如氢和氧原子组合成水分子）构成，好的导体有：铜(Cu)、银(Ag)、金(Au)。半导体也是由原子或分子构成，其电子的移动可以精确控制。好的半导体是：硅（加利福尼亚就以硅谷而著名。硅是很普遍的元素，沙、岩石、玻璃里都有）。CPU内部的开关就是由半导体组成的。绝缘体的电子需要很大的力量才能摆脱轨道，常见的绝缘体有：空气、塑料、玻璃等。

　　1.3 电压，电阻，电功
　　我们构建一个装置：一个桶里承满了水（原子），在水桶的底部按个水龙头（电阻），把水龙头拧开，由于地里位置的高低差（电压差）使水流（电流）出来。水资源有限，为了让水再流回水桶，我们需要一个水泵（电源、电池、墙上的插座）来维持桶里的水的高度差，以及一个管子（导线）让水在里面流动。

　　电压
　　正（质子）负（电子）电荷分离以后，会在它们之间产生压力场，这就是电压。所产生的电压使同种电荷相排斥，异种电荷相吸引，周而复始这就形成了电流。电压用字母V来表示，电压的高低用伏特表示，单位也是字母V。电压分两种：直流电压（DC）－在直流电路里，电子总是朝一个方向移动，从负极移到正极。交流电压（AC）－在交流电路里，电子有时间规律的一会从南走到北，一会又从北走到南，电源的正负极总是在变，这个时间规律我们称为周期。

　　电流
　　电流是负电荷（电子）移动产生的，只要有电流和电压通过的路径，电子就可以从负极（负极排斥电子）沿着路径朝正极移动（正极勾引电子）。电流用字母I表示。测量电流大小的单位是字母A（安培），通过测量每秒通过一点的电子量来得出A的大小。

　　电功
　　如果把电流看作流动的电子通过某一点的数量，电压就可以被看作是电子运动的速度。电流大小（I）X 电压高低（V）＝电功或瓦特（W）。电器（如计算机、灯泡）消耗或产生的电能都能用瓦特来度量。高压低流的东西（摩擦产生的静电）只能电人一哆嗦而不感觉疼。汽车发动机需要12V低压但要很高的电流以产生足够的能量启动。高压高流（如闪电）对物体做功后是毁灭性的。

　　1.4铜
　　铜是用来作为信号传输最常用的介质，这是由它的几个属性决定的：
＊它是良好的导体。它著名的特征就是廉价而且对电流的传导特别好。
＊韧性：直径1厘米的铜丝可以在热后拉的比头发丝要细。
＊抗腐蚀：铜不太容易生锈、被腐蚀。铜相对于其他金属，其腐蚀和氧化等都慢。
＊常见的铜线有：双绞线：由一对或者多对铜线组成。同轴电缆：以一根铜线作为传输线路。

（作者：xiaobao）