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高中生电气工程学研究

1电气工程学发展历史

电气工程学最早是由英国的威廉•吉尔伯特进行研究的,他撰写的《论磁石》集中讨论了地球的磁性,指出电与磁之间存在一定关系。此后,一大批科学家投入大量的时间和精力研究电与磁的本质。19世纪60年代,麦克斯韦在总结前人研究成果的基础上发表了著名的《电磁学通论》,详细指明了电与磁的本质,并预言电磁波的存在,提出光即是一种电磁波等理论,奠定了广泛应用电磁技术的理论基础。多年以后,德国物理学家赫兹通过实验证明了电磁波的存在。经过数十年的研究与发展,电气工程学从无到有,知识体系从最初建立到逐步完善。从第一台稳定的电压源,到第一只灯泡的亮起、第一台直流电机的出现,再到第一台交流发电机的发明和使用,电力对人类生产和生活的影响逐渐扩大。电力不仅仅局限于灯具照明,也逐步成为工业的动力能源,并直接导致了第二次工业革命,对世界近代化的发展起到了巨大的推动作用。从19世纪末至今,大批家用电器进入千家万户,提升了人民的生活水平,至此,电气工程学在全球范围内极大地改变了人们的生产和生活方式[2]。

2电气工程学分支与发展前景

2.1电气工程学分支。电气工程学作为一门独立完整的学科,包含了许多分支,有电机电器及其控制技术、电力系统及其自动化技术、电力电子技术与电力传动、高压电与绝缘技术、电工技术等。这些分支相互交叉渗透,并产生新的学科。2.2电气工程学发展前景。随着经济的发展和科技的进步,人们对物质生活的要求越来越高,对电气的需求也随之增长。电气工程学将从广度和深度两方面实现双向发展,以应对客观世界产生的一系列新挑战。第一,电气工程学将向着高、精、尖的方向发展,将传统低效、体积笨重、噪音巨大、能耗高的电气产品提升为超高效率、纳米尺度体积、安静、环保且能耗低的新产品。第二,电气工程学将与生命科学、材料科学、电气驱动与控制、楼宇智能控制、数字网络、电子信息等高新技术发生越来越密切的联系[1]。加强与数学、物理学、化学、医学和信息技术等前沿学科的交流和融合,深化对复杂系统的研究和对相关电气规律的探索,同时利用其他学科的综合成就推动电气工程学研究方向的多样性。第三,电气自动化与网络的联系更加密切。统一系统化的电气工程的核心就是网络结构,未来网络技术的发展和普及以及社会生产的需要,都会促使电气自动化加强与网络的联系,形成统一的程序接口,优化通信管理系统及网络资源配置,实现网络的互联互通。第四,电气工程学将集中在下列多个方面展开进一步研究。如电力大系统、电力传动及电力电子变流系统中的复杂性问题;生物、医学领域中的新技术;运用新材料和新原理开发新应用领域的电机和电器;风电、光伏等可再生能源发电、电能储备和电力转换等技术。由此可见,在不久的将来,以研究为主和以应用为基础的电气工程学,将通过加强与信息科学、生命科学、环境科学等各个学科的交流融合,达到自我发展和完善的目的,并将进一步扩大在生产和生活中的应用,推动全社会自动化水平的提升。2.3影响电气工程学未来发展的因素。第一,信息技术的发展。信息技术包括计算机、网络和宽带以及用来传输、感应、处理、储存等各种与信息相关的技术。电气工程学在相关众多学科的创新和发展中一定程度上推动了信息技术的发展完善;反过来,信息技术的进步也不断推进电气工程及其相关领域的创新和发展。第二,与物理学科的相互交融。固体电子学的发展建立在三极管的发明基础上,并在大规模集成电路的制造中得到完善,而固体电子学在20世纪50年代推动了电气工程学质的飞跃。这些都基于电气工程学与物理学之间存在紧密的联系,学科与学科之间的交融性较广。因此,这两门学科之间的交融仍然是未来电气工程学发展的关键,并且将拓展到与电气工程学存在交叉的其他学科,如生物学、光子学和微机电系统。第三,电力电子技术的发展。电力电子技术包括电力电子器件、交流和控制电路三部分,是在电力、电子与控制三大技术学科充分融合的基础上衍生出的新学科。电力电子技术与材料科学、电机工程等学科都存在着密切的联系。随着科学技术的不断发展,电力电子技术不断融合其他学科的先进理论和技术,达到发展自己的目的,使其向综合性技术学科的方向发展。

3电气工程学在生产生活中的应用

首先,电气工程学广泛存在于电力及其相关行业,如对变压器和绝缘材料进行生产、加工、安装、维护、运输等的相关企业。其次,电气工程学广泛运用于以电作为能源的相关行业,如灯具、电动车、电梯等生产制造企业。最后,电气工程学还广泛运用于与人们生活息息相关的电器设备的生产企业中。这些产业的发展壮大也进一步推动了电气工程学的不断扩充和完善。在现代人类的生产生活中,电具有非常重要的作用。例如,在工农业、交通运输业和国防等部门,都广泛运用电动机作为生产机械和设备的驱动器,如机床、电动汽车、石油开采等均是以电动机作为驱动器。此外,人们工作和生活中的信息传递和处理也是以电作为载体,通过计算机、电视和通信设备等达到传输信息的目的。由此可见,电气工程学相关技术已经成为人们生产和生活各方面的强大支撑[3]。

4结束语

21世纪是经济和科技高速发展的时代,电气工程学作为一门生命力旺盛的学科,其在电子信息、新能源、自动化控制等领域,从应用诞生之日起就展现了前所未有的爆发力,由此可见,掌握电气工程学的核心理论和技术,就打开了人类未来通往高科技的大门。随着时代的进步,电气工程学将以更重要的角色发挥不可替代的作用。

参考文献:

[1]杨海山.电气工程概论综述与发展方向浅析[J].杂文月刊(学术版),2016(2):248.

[2]李顺生.电气工程学科发展展望[J].速读(上旬),2015(11):326.

[3]杜新勇.电气工程学科建设与发展[J].装饰装修天地,2015(8):310.

作者:翟婷 单位:石家庄市第一中学

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