怎样才能成为一名成功的SI、PI或EMC工程师?
1979年，史蒂文·温伯格、谢尔登·李·格拉肖和阿布杜斯·萨拉姆共同获得了诺贝尔奖，因为他们提出了电弱理论，该理论解释了电磁力与弱核力的统一。
这是我们拥有的最接近万物理论的理论。它建立在詹姆斯·克拉克·麦克斯韦在19世纪60年代早期提出的20个不同方程的基础上。在19世纪80年代中期，奥利弗·赫维赛德(Oliver Heaviside)消除了标量势和向量势，并将所有20个方程合并为四个简化的微分方程，即我们今天所知道的麦克斯韦方程。
毫无疑问，电压和电流是麦克斯韦方程的重要组成部分。它们就像电场和磁场一样真实。
麦克斯韦引入的创新之一是位移电流的概念，通过绝缘体提供连续性的电流，例如填充电容器或传输线。传导电流如何流入电容器中的一个导体，并通过绝缘介质流出另一个导体?
它是通过导体之间空间中不断变化的电场，其中束缚电荷被极化或轻微位移。它们的运动从介电介质中束缚电荷的瞬态运动中产生了一种新型电流。
麦克斯韦引入的这个新行为突然揭示了自由空间中变化的电场如何产生位移电流之间的联系，位移电流就像传导电流一样真实，它会产生变化的磁场，磁场会产生变化的电场，电场会自我传播。然后就有了光。
电磁学、电弱理论、狭义相对论和量子力学的结合有时被称为量子电动力学(QED)。这是物理学中最精确的理论。电子的精细结构常数和g因子的测量结果与基于QED计算的数值相匹配，精确到惊人的小数点后8位。
在电线电缆和微带传输线的宏观世界中，毫无疑问，麦克斯韦方程完美地描述了现实世界，无论我们希望测量的精度是多少。我们现实世界的信号互连:所有的信号完整性、功率完整性和电磁兼容性，都符合麦克斯韦方程。
如果你想了解一个被描述为电磁场和电压电流分布的信号如何沿传输线传播，并与沿途的几何形状、阻抗和分量的所有变化相互作用，请用导体和绝缘体的初始条件和边界条件求解麦克斯韦方程。你会知道在时域或频域内，系统中任意位置的电场和磁场以及电流和电压的变化。
但是，“有时候一个好的答案现在!”总比迟到的好答复要好。”
用电路理论近似麦克斯韦方程组，有时可以更快地得到一个可接受的答案。
我们用电容元件近似地计算了电场与电压差的影响以及它们与导体的相互作用。我们用电感和电阻器元件近似地描述了磁场与电流的作用以及它们与导体的相互作用。
当电压或电流的频率成分具有与物理几何形状相当的波长时，传输线元件近似传播电压和电流的分布行为。输电线路的特性存在于两个世界中。它们的电学特性固有地产生于电磁场行为，但我们仍然可以用简单的近似来描述它们，使用传播电压和电流与互连阻抗相互作用。这种近似对大多数行为都非常有效，但并非所有行为都如此。在自由空间中以辐射形式传播的场不能用传输线特性来描述。
知道什么时候将互连的行为近似为集总元件和传输线，或者什么时候直接应用麦克斯韦方程，是成为一名成功的SI、PI或EMC工程师并最有效地得到可接受答案的秘密。
如果你认为自己的未来是SI、PI或EMC，你需要充分理解麦克斯韦方程，从而对场与互连如何相互作用以产生电感、回流电流如何返回、变化的电压如何沿传输线传播并与瞬时阻抗相互作用以及为什么电流随着频率上升而在导体中重新分布有良好的物理直觉。
SI、PI和EMC背后的原理并不是魔法，它们也不是关于导体之间空间中神秘的能量流动。它们根植于电磁场的基本性质，有着160年悠久的丰富历史。拥抱它吧!
