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摘要:电气工程作为21世纪推动科学技术快速发展的核心和关键学科,经过100多年的发展和考验,仍然在工程领域发挥着举足轻重的作用。展望未来,在未来甚至很长一段时间内,最容易使用的优质能源仍然是电力,所以电气工程的发展与人类的未来是兼容的,我们仍然会使用甚至依赖电力。本文着重介绍了电气工程的发展历史和未来发展方向。
关键词:电气工程;发展历程;发展方向;未来预测
1 电气工程概论
电气工程(Electrical Engineering,简称EE)是推动人类社会进步和科学发展的核心和关键学科。电气工程最初被定义为“与电气和电子系统的创造和生产有关的学科的结合”。然而,这是一个非常宽泛的定义。在科学技术飞速发展的今天,传统的定义已经不能完全概括电气工程这门学科。斯坦福大学(Stanford University)的一位教授曾指出,“如今的电子工程几乎涵盖了所有与电子和光子相关的工程活动”。自1875年巴黎建造世界上第一个发电厂提供电力照明附近地区,电力工业的发展有一个历史的144年前,现在人类的生活和生产,科学技术研究,从所有的电气工程学科是分不开的,这种能力已经成为了重要的物质基础来维持人类生活和发展。
2 电气工程的发展历史
2.1电相和磁相
16世纪后期,英国医生,物理学家吉尔伯特首次研究摩擦生电的原因,区分及其与磁场相互作用,被称为“电”,发表在这本书“磁”详细总结他的电磁现象观察和实验的结果,他是第一个从电和磁的理论研究。1660年,德国工程师Grecke发明了最早的摩擦马达,这使得人们对电荷的认识进一步加深。1733年,法国人达菲对格莱基的实验很感兴趣,于是他做了很多实验。通过实验,他发现即使是经过绝缘处理的金属也可以通过摩擦通电,从而推翻了Grequay等人将物体分为“电”和“非电”的结论。莱顿瓶是在1746年由莱顿大学教授Robert Muhyenbrock发明的,他发现电能可以储存在装满水的玻璃瓶中。1785年,法国科学家通过实验获得了库仑定律的转折,第一定律在电和磁的发展历史,定量提出了电荷之间的关系和距离和电荷量,为未来发展奠定了坚实的基础的电和磁。在1800年,意大利物理学家Volta完成了世界上第一个电池组,称为Volta电池组。Volta堆叠可以像莱顿瓶一样储存电能,甚至比莱顿瓶还好。1820年,J.B.Biot和F.Savar以奥斯特发现的磁电效应为基础,深入研究了导线通过电流对磁针的作用力,提出了Bio-Safar定律。1826年,德国物理学家欧姆将“电导”与“热传导”进行了比较,发现电流强度与电动势、电阻之间的关系分别是成正比和反比的。次年,他出版了《Galvani Circuit的数学阐述》一书,从理论上阐明了电路中的电流、电阻和电动势之间的关系,这是电学史上的里程碑式的工作。1831年,法拉第从奥斯特发现电流的磁效应开始。在线圈实验中,他发现在开关线圈时,相邻线圈周围的磁针受到一个力的影响。通过纽曼和韦伯的归纳,得到了法拉第电磁感应定律。1873年,英国数学家和物理学家麦克斯韦的科学出版的书一般的电磁理论,总结了库仑,安培、法拉第勘探和前人的研究成果,建立一个完整的电磁理论,揭示了统一的光,电,磁的性质,这是最重要的发展在19世纪物理学的成就,是一个伟大的历史科学的总结。一切伟大的成就都是历代伟大科学家不懈努力的结果。正如牛顿所说:“如果说我比别人看得更远,那是因为我站在巨人的肩膀上。”有许多科学家对电磁理论做出了杰出的贡献,如德国工程师西门子,美国发明家托马斯爱迪生,英国物理学家亨利卡文迪什,德国物理学家赫兹等。我不会在本文中全部列出。
2.2电气工程发展阶段
1882年,德国顶尖技术大学之一达姆施塔特理工大学开设了世界上第一个电气工程教授职位,次年开设了电气工程系。同年,麻省理工学院开设了一门电气工程的大学课程。1885年,伦敦大学学院成立了电气与机械工程系,后更名为电气与电子工程系。1886年,密苏里大学和康奈尔大学相继成立了电气工程系。在我国,电气工程是电气信息五大一级学科之一。我国的电气工程教育始于南阳公办学校。1908年,中国开设了第一个电气工程专业课,开设了电学、电机、电器等14门课程,对中国现代电气工程教育产生了启示。
1932年,清华学校(清华大学的前身)设立电机学系。新中国成立后,许多工程类大学相继成立,其中大部分设有电气工程系。改革开放后,许多学院和大学的“电气工程”更名为“电气工程”,然后改名为“电气工程”,目前高职和专科,本科,研究生,等多层次人才培养模式,电子工程教学和研究的快速发展在我国,向全国输送一代又一代的优秀人才,本文立足于高校对电气工程学科的理论研究定位,为我国电力工业的发展做出了巨大贡献。
3 电气工程未来发展方向
3.1电气工程的未来预测
电力作为国民经济的基础产业,为社会进步和科学发展做出了巨大贡献。电能是一种经济、环保、易于控制和获取的二次能源。与之密切相关的电气工程的发展水平可以反映一个国家的工业发展程度。我国电气工程教育和研究已达到较高水平,并在实际生产生活中取得了一些成果。但是,从发展的角度来看,我们目前所达到的高度不能很好地满足未来形势的要求。只有国内电气工程的发展现状的基础上,注重创新和发展的一般趋势,实现建设目标和工作的高质量,高标准、高要求,电气工程能更好地为人民服务,为中国新时期的伟大建筑。
3.2电气工程的发展方向
3.2.1智能电网
智能电网的信息化、自动化、互动的智慧电力系统的输电和配电系统,利用先进的传感器和测量技术,设备,技术,控制方法和决策支持系统技术,拥有强大的,强大的自我修复,兼容性、交互性、经济、节能等,可以在促进国民经济发展和资源的有效利用发挥很大的作用,成为下一代电网的发展方向。
3.2.2充分整合可再生能源
据统计,2018年风电装机容量为564亿瓦,太阳能装机容量为480亿瓦,占全球装机容量的14.8%,成为继水火发电之后的第三大发电形式。然而,风能和太阳能发电具有间断性和波动性,所产生的电能具有不确定性。此外,产生的直流在并网过程中会产生谐波,导致电能质量不稳定。因此,如何更好地利用可再生能源是我们迫切需要解决的问题。
3.2.3人工智能在电气工程中的充分应用
随着电气工程的发展,计算机和人工智能技术逐渐应用到电气工程领域。人工智能的应用可以模拟人类在电气工程生产和实践中的数据采集、智能分析、处理和反馈。它可以实现精准、智能化的生产,同时可以解放人力资源,降低成本,提高生产效率。
3.2.4持续改善电能质量
随着社会经济的快速发展,智能手机、计算机等对电能质量敏感的设备越来越普及,电力系统的谐波污染也越来越严重。因此,对电能质量的需求也上升到了一个新的高度。电能质量的提高是社会经济不断推进发展的必然要求,如何有效地解决电能质量问题,对于家庭、企业、社会都具有十分重要的意义。
4结论
电气工程是人类探索世界的历史,寻求自己的发展历史,电气工程在几百年的不断发展,在21世纪的今天仍然是推动进步的基本学科的科学和社会,大学的电气工程发展的教育和研究在世界上已经达到了一个更高的水平。但从长远来看,为了能够适应未来的新形势,我们需要付出更多的努力。电气工程的未来将充满生机与活力,但这条道路充满了未知,我们需要不断探索,不断奋斗,为促进国家科技进步,建设社会主义新中国贡献自己的力量。
参考文献:
[1]梁文华,陈景宇.电气工程及其自动化未来发展的展望[J].科技风,2018(6):105.
[2]刘吉昀.电气工程技术与学科发展的历史及展望[J].中国电力教育,2012(36):113-114,146.
[3]陆地,原思聪,王建信,孙伟,魏勇,滕维淑,孟欣,耿素花.电气工程学科建设与发展思考[J].西安建筑科技大学学报(社会科学版),2011,30(4):84-88.