Pengantar Teori Informasi: Simbol, Sinyal dan Kebisingan , oleh John R. Pierce, mengatakan yang berikut:
Sementara linearitas adalah sifat alami yang benar-benar mencengangkan, itu tidak berarti sesuatu yang langka. Semua sirkuit yang terdiri dari resistor, kapasitor, dan induktor yang dibahas dalam Bab I sehubungan dengan teori jaringan adalah linier, dan begitu pula garis dan kabel telegraf. Memang, biasanya rangkaian listrik linier, kecuali ketika mereka termasuk tabung vakum, atau transistor, atau dioda, dan kadang-kadang bahkan sirkuit semacam itu pada dasarnya linier.
Karena kabel telegraf adalah linier, yang hanya untuk mengatakan karena kabel telegraf sedemikian rupa sehingga sinyal listrik pada mereka berperilaku secara independen tanpa berinteraksi satu sama lain, dua sinyal telegraf dapat berjalan dalam arah yang berlawanan pada kawat yang sama pada saat yang sama tanpa mengganggu satu sama lain . Namun, sementara linearitas adalah fenomena yang cukup umum di sirkuit listrik, itu sama sekali bukan fenomena alam universal. Dua kereta api tidak dapat berjalan dalam arah yang berlawanan di jalur yang sama tanpa gangguan. Namun, mungkin mereka bisa, jika semua fenomena fisik yang terkandung dalam kereta itu linier. Pembaca mungkin berspekulasi pada banyak yang tidak bahagia dari ras makhluk yang benar-benar linier.
Memikirkan hal ini dari sudut pandang fisik, saya bertanya-tanya bagaimana kabel telegraf itu linear, dalam arti bahwa dua sinyal telegraf (dengan kata lain, dua arus listrik) dapat bergerak dalam arah yang berlawanan pada kabel yang sama , pada saat yang sama , tanpa mengganggu satu sama lain?
Aku secara naif memikirkan kawat itu sebagai jalan satu arah, jalan dua arah. Dalam analogi ini, mobil-mobil akan dapat melakukan perjalanan di kedua arah, tetapi tidak pada saat yang bersamaan. Seperti yang saya pahami, dalam padatan, pergerakan elektron menghasilkan arus listrik, sehingga elektron akan menjadi mobil. Dengan penjelasan penulis tentang linearitas, apa yang terjadi di sini dengan elektron yang memungkinkan arus arus dua arah yang bersamaan?
Saya tidak menemukan apa pun di halaman Wikipedia untuk sirkuit linear yang menjelaskan properti fisik linearitas ini.
Saya akan sangat menghargainya jika orang dapat meluangkan waktu untuk mengklarifikasi hal ini.
PS Saya tidak memiliki latar belakang di bidang teknik elektro, jadi penjelasan pada dasarnya sangat dihargai.
EDIT: Berdasarkan komentar dari utas sebelumnya, saya mengerti bahwa analogi saya akan lebih akurat jika saya mewakili elektron sebagai mobil bemper dua sisi, dan kemudian bayangkan jalur dua arah yang mereka tempati diisi dengan mobil-mobil ini, sehingga gerakan di kedua arah (arus listrik di kedua arah) diwakili oleh gerakan "mendorong / menyenggol" secara berurutan, seperti gelombang, yang diabadikan oleh setiap mobil "menabrak / menyenggol" ke yang di "depan" itu (di arah arus).
EDIT 2: Saya melihat banyak jawaban yang mengatakan kepada saya bahwa inti dari kesalahpahaman saya berasal dari kenyataan bahwa saya berasumsi bahwa arus listrik dan sinyal adalah hal yang sama. Dan jawaban ini benar, saya telah mengasumsikan bahwa arus listrik dan sinyal adalah hal yang sama, karena penulis terus menyiratkan bahwa mereka adalah hal yang sama dalam teks (atau dia gagal untuk secara jelas membedakan antara dua)! Lihat kutipan berikut dari bab yang sama:
Ketika Morse bekerja dengan Alfred Vail, pengkodean lama dihentikan, dan apa yang sekarang kita ketahui sebagai kode Morse telah dirancang pada tahun 1838. Dalam kode ini, huruf-huruf alfabet diwakili oleh spasi, titik, dan garis. Ruang adalah tidak adanya arus listrik, titik adalah arus listrik dengan durasi pendek, dan garis putus-putus adalah arus listrik dengan durasi lebih lama.
Kesulitan yang Morse temui dengan kawat bawah tanahnya tetap merupakan masalah penting. Sirkuit yang berbeda yang mengalirkan arus listrik stabil yang sama baiknya belum tentu cocok untuk komunikasi listrik. Jika seseorang mengirim titik dan garis terlalu cepat pada sirkuit bawah tanah atau bawah laut, mereka berjalan bersama di ujung penerima. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar II-1, ketika kami mengirim ledakan singkat yang berubah secara tiba-tiba dan mati, kami menerima di ujung jauh dari sirkuit yang lebih lama, kenaikan dan penurunan arus yang lebih lancar. Aliran arus yang lebih panjang ini mungkin tumpang tindih dengan arus simbol lain yang dikirim, misalnya, sebagai tidak adanya arus. Jadi, seperti yang ditunjukkan pada Gambar II-2, ketika sinyal yang jelas dan berbeda ditransmisikan, sinyal tersebut dapat diterima sebagai naik turunnya arus yang samar-samar berkeliaran yang sulit diinterpretasikan.
Tentu saja, jika kita membuat titik, spasi, dan garis putus-putus kita cukup lama, arus di ujung akan mengikuti arus di ujung pengiriman dengan lebih baik, tetapi ini memperlambat laju transmisi. Jelas bahwa ada beberapa hal yang terkait dengan sirkuit transmisi tertentu yang membatasi kecepatan transmisi untuk titik dan spasi. Untuk kabel bawah laut kecepatan ini sangat lambat sehingga mengganggu telegraf; untuk kabel pada tiang sangat cepat sehingga tidak mengganggu telegraf. Telegrafis awal menyadari keterbatasan ini, dan itu juga, terletak di jantung teori komunikasi.
Bahkan dalam menghadapi pembatasan kecepatan ini, berbagai hal dapat dilakukan untuk meningkatkan jumlah huruf yang dapat dikirim ke sirkuit tertentu dalam periode waktu tertentu. Tanda hubung membutuhkan waktu tiga kali lebih lama untuk dikirim sebagai titik. Segera dihargai bahwa seseorang dapat memperoleh melalui telegrafi arus ganda. Kita dapat memahami ini dengan membayangkan bahwa pada ujung penerima galvanometer, alat yang mendeteksi dan menunjukkan arah aliran arus kecil, terhubung antara kawat telegraf dan tanah. Untuk menunjukkan sebuah titik, pengirim menghubungkan terminal positif baterainya ke kawat dan terminal negatif ke ground, dan jarum galvanometer bergerak ke kanan. Untuk mengirim tanda hubung, pengirim menghubungkan terminal negatif baterainya ke kabel dan terminal positif ke lapangan, dan jarum galvanometer bergerak ke kiri. Kita mengatakan bahwa arus listrik dalam satu arah (ke kawat) mewakili sebuah titik dan arus listrik di arah lain (keluar dari kawat) mewakili tanda hubung. Tidak ada arus sama sekali (baterai terputus) mewakili ruang. Dalam telegrafi arus ganda aktual, berbagai jenis instrumen penerima digunakan.
Dalam telegrafi arus tunggal, kita memiliki dua elemen untuk membangun kode kita: arus dan tidak ada arus, yang dapat kita sebut 1 dan 0. Dalam telegrafi arus ganda kita benar-benar memiliki tiga elemen, yang dapat kita gambarkan sebagai arus maju, atau arus ke kawat; tidak ada arus; arus mundur, atau arus keluar dari kawat; atau +1, 0, -1. Di sini tanda + atau - menunjukkan arah aliran arus dan angka 1 memberikan besarnya atau kekuatan arus, yang dalam hal ini sama dengan aliran arus di kedua arah.
Pada tahun 1874, Thomas Edison melangkah lebih jauh; dalam sistem telegraf quadruplex-nya ia menggunakan dua intensitas arus dan juga dua arah arus. Dia menggunakan perubahan intensitas, terlepas dari perubahan arah aliran saat ini untuk mengirim satu pesan, dan perubahan arah aliran saat ini terlepas dari perubahan intensitas, untuk mengirim pesan lain. Jika kita mengasumsikan arus berbeda sama satu dari yang berikutnya, kita mungkin mewakili empat kondisi aliran arus yang berbeda yang dengannya dua pesan disampaikan melalui satu sirkuit secara bersamaan sebagai +3, +1, -1, -3. Penafsiran ini di ujung penerima ditunjukkan pada Tabel I.
Gambar II-3 menunjukkan bagaimana titik-titik, tanda hubung, dan ruang dari dua pesan independen yang simultan dapat diwakili oleh suksesi dari empat nilai saat ini yang berbeda.
Jelas, berapa banyak informasi yang mungkin untuk dikirim melalui suatu sirkuit tidak hanya bergantung pada seberapa cepat seseorang dapat mengirim simbol berturut-turut (nilai arus berurutan) di atas sirkuit, tetapi juga pada berapa banyak simbol (nilai arus berbeda) yang tersedia untuk dipilih . Jika kita hanya memiliki simbol dua arus +1 atau 0 atau, yang sama efektifnya, kedua arus +1 dan - 1, kita dapat menyampaikan kepada penerima hanya satu dari dua kemungkinan sekaligus. Kita telah melihat di atas, bagaimanapun, bahwa jika kita dapat memilih salah satu dari empat nilai saat ini (salah satu dari empat simbol) pada suatu waktu, seperti +3 atau + 1 atau - 1 atau - 3, kita dapat menyampaikan melalui nilai-nilai saat ini (simbol) dua informasi independen: apakah kita berarti 0 atau 1 di pesan 1 dan apakah kita berarti 0 atau 1 di pesan 2. Dengan demikian, untuk tingkat tertentu pengiriman simbol berturut-turut, penggunaan empat nilai saat ini memungkinkan kami untuk mengirim dua pesan independen, masing-masing secepat dua nilai saat ini memungkinkan kami untuk mengirim satu pesan. Kami dapat mengirim surat dua kali lebih banyak per menit dengan menggunakan empat nilai saat ini karena kami dapat menggunakan dua nilai saat ini.
Dan buku pelajaran ini tidak mengasumsikan pengetahuan fisika atau teknik elektro apa pun yang dipersyaratkan, sehingga tampaknya tidak mungkin pembaca akan dapat membedakan antara sinyal dan arus listrik - terutama mengingat fakta bahwa penulis tampaknya terus-menerus menyiratkan bahwa mereka sama ( atau gagal, dengan cara yang jelas, memisahkan keduanya untuk orang-orang tanpa latar belakang seperti itu).