Palabras clave del artículo: tecnología de ingeniería eléctrica; especialización en electricidad; historia del desarrollo
1. Historia del desarrollo de la tecnología de ingeniería eléctrica
La ingeniería eléctrica es el campo de la ciencia y la tecnología modernas. tecnología Una de las materias centrales. La ingeniería eléctrica se ha definido tradicionalmente como la suma de disciplinas relacionadas utilizadas para crear y producir sistemas eléctricos y electrónicos. El concepto de ingeniería eléctrica en el siglo XXI ha ido mucho más allá de este ámbito. La ingeniería eléctrica actual abarca casi todos los aspectos de la ingeniería relacionados con la electrónica y los fotones. El grado de desarrollo de la ingeniería eléctrica refleja directamente el nivel de progreso científico y tecnológico nacional. Por lo tanto, la educación en ingeniería eléctrica y la investigación científica siempre han ocupado una posición importante en las universidades de los países desarrollados.
1. El establecimiento de la teoría electromagnética y el desarrollo de la tecnología de la comunicación.
Los truenos y relámpagos en la naturaleza dieron a los humanos la comprensión más temprana y simple de la electricidad. Los imanes naturales que atraen el hierro son la comprensión más temprana. de los fenómenos magnéticos. Sin embargo, la investigación humana sobre los fenómenos electromagnéticos comenzó en Gran Bretaña en el siglo XVI. El científico alemán Glick inventó un instrumento de electrificación por fricción en 1663. Los científicos británicos descubrieron en 1729 que la carga eléctrica se puede conducir a través de metales. Este fue un experimento temprano en electricidad humana.
(1) Ley de Coulomb. En 1785, el físico francés Coulomb concluyó que la fuerza entre dos cargas es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre ellas y directamente proporcional al producto de las cargas que llevan. Esta es la famosa ley de Coulomb. La importancia histórica de este descubrimiento es que marca la transición de la etapa cualitativa a la etapa cuantitativa en el estudio de los fenómenos electromagnéticos.
(2)?¿Batería de voltios? . En 1799, el físico italiano Volta descubrió mediante repetidos experimentos que colocar cualquier objeto húmedo entre dos metales diferentes produciría una corriente eléctrica. Un año después, Volta inventó la primera batería del mundo. Desde entonces, la investigación humana sobre la electricidad se ha expandido desde la electricidad estática a la electricidad electrocinética, abriendo un nuevo campo de investigación eléctrica.
(3) Oersted descubrió el efecto magnético de la corriente eléctrica y la regla de la mano derecha de Ampere. En 1820, Oersted descubrió accidentalmente que una pequeña aguja magnética alrededor de un alambre de platino energizado se balanceaba ligeramente, y posteriormente confirmó este descubrimiento mediante repetidos experimentos. Más tarde, Ampere realizó más investigaciones, propuso la regla de la mano derecha y descubrió la relación entre la dirección de la corriente y la dirección de rotación de la aguja magnética. Ampere también descubrió experimentalmente la ley de interacción entre dos conductores cargados y dos bobinas cargadas, sentando así las bases de la electrodinámica.
(4) Faraday descubrió la inducción electromagnética. El científico británico Faraday fue la primera persona en completar con éxito el experimento de generación de energía magnética. Resumió cinco situaciones de corriente inducida: primero, corriente cambiante; segundo, campo magnético cambiante; tercero, flujo constante en movimiento, cuarto, campo magnético en movimiento; es un alambre que se mueve en un campo magnético. ¿Faraday llamó a este fenómeno? ¿Inducción electromagnética? . El descubrimiento de la inducción electromagnética hizo posible generar electricidad. Hasta ahora, los generadores, motores y transformadores funcionaban según el principio de inducción electromagnética.
(5) Maxwell estableció la teoría del campo electromagnético. El matemático y físico británico Maxwell resumió una serie de logros de sus predecesores, expresó el campo electromagnético con ecuaciones matemáticas, estableció un sistema teórico electromagnético completo, reveló la unidad esencial de la luz, la electricidad y el magnetismo y predijo la existencia de ondas electromagnéticas. En 1873, publicó la obra clásica "Teoría general del electromagnetismo" sobre la teoría del campo electromagnético, que fue una obra maestra teórica histórica en las ciencias naturales.
Cualquier invención y descubrimiento científico es el resultado del incansable esfuerzo de muchos científicos. Los físicos alemanes Ohm, Gauss, Hertz, el físico estadounidense Henry, el físico ruso Leng Qi, etc. Todos contribuyeron a la formación de la teoría electromagnética. Este artículo no está incluido en ninguna categoría.
El establecimiento de la teoría electromagnética sentó las bases para el desarrollo de las comunicaciones por radio. En el siglo XIX, la tecnología de las comunicaciones logró avances y se inventaron sucesivamente el telégrafo por cable, el teléfono por cable y la comunicación inalámbrica.
2. El desarrollo inicial de la tecnología eléctrica
El desarrollo de la sociedad humana ha experimentado tres revoluciones industriales, que han jugado un papel enorme en el progreso humano.
La primera revolución industrial, desde mediados del siglo XVIII hasta mediados del siglo XIX, estuvo marcada por la máquina de vapor inventada por Watt y se caracterizó por la mecanización. Su centro estaba en Inglaterra. Desde la segunda mitad del siglo XIX hasta mediados del siglo XX, la segunda revolución industrial marcada por la electrificación de la producción industrial produjo logros en las industrias de energía eléctrica, acero y química. ¿Tres tecnologías? ¿Comunicarse con automóviles, aviones y radio? ¿Tres civilizaciones importantes? , sus centros están en Estados Unidos y Alemania; desde mediados del siglo XX hasta principios del siglo XX, la tercera revolución industrial caracterizada por la informatización de la producción y la vida social también se llama nueva revolución tecnológica. La segunda revolución industrial comenzó con el lanzamiento y aplicación de la tecnología eléctrica.
(1) El nacimiento del generador DC. En 1831, los empresarios británicos desarrollaron el primer generador de imanes permanentes impulsado por vapor de la historia; en 1832, el científico francés Pix inventó el primer motor de corriente continua del mundo en 1866; Siemens inventó el generador de corriente continua autoexcitado en 1870; Gram inventó un generador de corriente continua autoexcitado; -Generador de CC excitado con estructura confiable, corriente estable y alta potencia de salida, que se usa ampliamente como fuente de alimentación de iluminación en varios países.
(2) El establecimiento preliminar de sistemas de tecnología de la industria eléctrica y de transmisión de energía a larga distancia. En 1875, se construyó en París, Francia, la primera central eléctrica alimentada por carbón del mundo. Edison no solo inventó la bombilla, sino que también construyó la primera planta de energía de CC en los Estados Unidos en 1882, equipada con 6 generadores de CC para transmitir electricidad de iluminación a través de cables. Sin embargo, la distancia máxima de transmisión en ese momento era de solo 1,6 km. También se construyó una central hidroeléctrica. Se formó el prototipo del sistema de la industria de energía eléctrica.
(3) El nacimiento del motor de carga del alternador. De 1876 a 1878, Yablo Chéjov de Rusia experimentó con éxito con la tecnología de transmisión de CA monofásica. En 1885 se construyó la primera central eléctrica monofásica de CA diseñada por el ingeniero británico Phil Angie. Ese mismo año, un equipo liderado por la American Westinghouse Company completó el sistema de generación y suministro de energía de CA y creó la red de distribución de CA. En 1883, el ingeniero eléctrico estadounidense Tesla inventó el primer motor de inducción del mundo. Cinco años después, inventó un motor asíncrono de dos fases y un sistema de transmisión de CA. En 1888, los profesores de ingeniería rusos Brovsky y Delvo inventaron el sistema de comunicación trifásico. En 1891, Alemania instaló el primer alternador trifásico del mundo y construyó la primera línea de transmisión de CA trifásica. Desde entonces, los motores asíncronos trifásicos se han utilizado ampliamente, la energía eléctrica ha reemplazado gradualmente al vapor como fuente de energía y la industria de la energía eléctrica se ha desarrollado rápidamente.
3. Establecimiento de la teoría eléctrica
(1) Establecimiento de la teoría del bucle. Las primeras investigaciones sobre circuitos incluyen: 1778 Volt propuso el concepto de capacitancia y dio un método de cálculo para la carga Q=CU almacenada en un conductor; Ohm publicó la ley de Ohm en 1826; Faraday propuso la ley de inducción electromagnética en 1831; Se propone una fórmula para calcular el flujo magnético.
En 1845, el físico alemán Kirchhoff propuso la ley básica sobre la relación entre corriente y voltaje en cualquier circuito: Ley de Corriente (La suma algebraica de las corrientes en cada rama de cualquier nodo en cualquier momento del circuito es cero ley de voltaje (la suma algebraica de los voltajes de todos los componentes en cualquier circuito cerrado en cualquier momento es cero). Estas dos leyes desarrollaron la ley de Ohm y sentaron las bases para el análisis de sistemas de circuitos.
En 1853, el físico británico Thomson dedujo la ecuación de oscilación del circuito y concluyó que la corriente oscilaba y se atenuaba repetidamente durante el proceso de generación de energía de la jarra de Leyden, y calculó la relación entre la frecuencia de oscilación y R, L, La relación entre los parámetros C sienta las bases para el análisis de circuitos dinámicos. En 1855, Thomson también estableció un modelo de circuito equivalente para cables de larga distancia.
En 1893, el electricista estadounidense Steinmetz propuso un método para calcular circuitos de CA. ¿Método fasor? De hecho, es muy práctico y fácil de entender, y todavía se utiliza en el análisis de circuitos de CA sinusoidales.
Mientras tanto, el principio del generador equivalente de Helmholtz, el modelo de circuito de Kirchhoff para liberar los parámetros de líneas aéreas de larga distancia, el método de cálculo de Heveside para resolver el proceso transitorio del circuito, el método matemático de Fourier Las leyes establecidas de la conducción de calor, etc., jugaron un papel importante en el enriquecimiento y mejora de la teoría eléctrica.
(2) El establecimiento de la teoría de redes eléctricas. El auge de la tecnología de las comunicaciones ha promovido el desarrollo de la teoría de las redes eléctricas.
En 1924, Foster presentó el teorema de la reactancia de una red de inductores y condensadores de dos terminales y estableció una teoría de redes eléctricas para diseñar circuitos con características de frecuencia determinadas.
En 1945, el científico estadounidense Byrd resumió el método de análisis en el dominio de la frecuencia para analizar circuitos lineales y sistemas de control. En 1953, Mason estableció un método para analizar sistemas de retroalimentación complejos utilizando gráficos de flujo de señales, que ha sido ampliamente utilizado. En la década de 1950, el científico estadounidense Dahmer fabricó el primer lote de circuitos integrados, añadiendo análisis de circuitos y síntesis de dispositivos fuente. En la década de 1970, con los esfuerzos de científicos como L.O Chua, la teoría del modelado de dispositivos fue mejorando gradualmente. La aparición de las computadoras a mediados del siglo XX hizo que el análisis y el diseño de redes eléctricas asistido por computadora se convirtieran en un medio básico para la investigación de la teoría de circuitos.