赵盛楠 电气工程 学号:159182
电气工程专业发展
电气工程(Electrical Engineering)是现代科技领域核心学科之一,传统的电气工程定义为用于创造产生电气与电子系统的有关学科的总和。21世纪的电气工程概念已经远远超出这一范畴,如今电气工程涵盖了几乎所有与电子、光子有关的工程行为。
1.电磁学理论的建立及通讯技术的发展
大自然中的雷电使人类对电有了最早、最朴素的认识,天然磁石吸铁是人类对磁现象的最早观察,然而,人类对电磁现象的研究始于16世纪的英国,1663年德国科学家盖利克发明了摩擦起电的仪器,1729年英国科学家发现电荷可以通过金属传导等等,之后又出现了一系列具有里程碑意义的发现与发明。
(1)库仑定律的发现标志着人类对电磁现象的研究从定性阶段进入了定量阶段。
(2)“伏打电池”标志着人类对电的研究由静电扩大到了动电,开辟了电学研究的新领域。
(3)奥斯特发现电流的磁效应和安培右手定则,从而奠定了电动力学的基础。
(4)法拉第发现电磁感应定律,使发电成为可能,至今,发电机、电动机、变压器都是运用电磁感应原理工作的。
(5)麦克斯韦建立了完整的电磁理论体系,揭示了光、电、磁本质上的统一,并预言
了电磁波的存在。
电磁理论的建立为无线电通信揭示的发展奠定了基础,19世纪通信技术取得了突破性成果,先后发明了有线电报、有线电话和无线通信。
2.电工技术的初期发展
第二次工业革命从19世纪后半期到20世纪中叶,以工业生产电气化为主要标志。电气工程的主要技术进展有:(1)发电机的发展。(2)远距离输电和电力工业技术体系的初步建立。(3)交流发电机的诞生。
3.电工理论的建立
(1)电路理论的建立。
电路的早期研究有:1778年伏特提出了电容的概念,1826年欧姆发表了欧姆定律;1831年法拉第提出了电磁感应定律;1832年亨利提出了磁通量计算公式。1845年德国物理学家基尔霍夫提出了基尔霍夫电压定律和电流定律,奠定了电路系统分析的基础。
1853年英国物理学家汤姆逊推导出了电路震荡方程,奠定了动态电路分析的基础。1855年,汤姆逊还建立了长距离电缆的等效电路模型。1893年施泰因梅茨提出了计算交流电路的“相量法”,至今在分析正弦交流电路时依然沿用此法。其间,赫尔姆霍兹提出的等效发电机原理、基尔霍夫建立的长距离架空线路发布参数电路模型、亥维赛德找出的求解电路暂态过程运算法、傅立叶用数学方法建立的热传导定律等等都对电工理论的丰富和完善起到了重要作用。
(2)电网络理论的建立。
通信技术的兴起推动了电网络理论的发展。1924年,福斯特给出了电感和电容二端网络的电抗定理,建立了由给定频率特性设计电路的电网络理论。1945年美国科学家伯德总结出了分析线性电路和控制系统的频域分析方法。1953年梅森创建了采用信号流图分析复杂回馈系统的方法,并被广泛应用。20世纪50年代达默制成了第一批集成电路,从此电路理论中增加了对含源器件的电路分析和综合。20世纪70年代在L.O.Chua等科学家的努力下,器件建模理论逐渐日趋完善。20世纪中期计算机的出现使电网络的计算机辅助分析和设计成为电路理论研究中的基本手段。
4.新技术革命对电气工程技术的推动
20世纪中叶开始的第三次技术革命又称为新技术革命,这次革命为电气工程的研究提供了全新的理论和技术方法。
1) 数学领域的新发展如计算数学、人工智能、运筹学等工具的发展为解决传统的模型提供了新的解决方法。
2) 计算机和电力电子技术的发展推动了电气工程的发展。由于计算机在数据处理和信息传输上的便捷,极大地推进了电气工程的发展。如计算更为快捷,量测更为精确。
3) 电子信息技术的发展。电子信息技术是计算机技术和电信技术相结合而形成的技术手段。这些技术的发展使得人们对于电网运行状况更为了解。
电气工程技术发展史再次印证了这样两个真理:一是任何理论的创立和技术的进步都
要靠众多科学家甚至一代代人的不懈努力而实现,特别是在学科相互融合交叉的今天。二是科学技术的每一次重大突破都会导致生产力的跨越式发展和人类社会的巨大进步,科技是第一生产力,创新是社会发展的推动力。
5. 电气工程学科科研浅见
电气工程是门工程学,虽然其中应用到多种理论知识,但本质还是为了解决现实问题。我在研究时有以下几点心得。
1) 概念应当清晰。要研究的问题是在哪些条件和假设下进行的,在抽象问题时哪些因素可以不计入考虑。
2) 广泛阅读文献。在发掘问题时不需要对具体的理论非常了解,但是需要知道某个理论或方法应用在何种前提下,能解决什么问题,达到什么效果。
3) 将具体的工程问题抽象成为数学化的研究问题。这个是研究最难的地方,每个人都有自己的方法。
4) 深化研究。这个可以多参考别人的工作,如从静态到动态,加入之前没有考虑的影响因素,采用新的数学工具等等。
中国的传统文化不着重量化问题,而是喜欢用模糊化的语言,如“大概”,“少数”,学习中也缺乏逻辑思维的训练,研究生在进入科研领域时相较西方国家的学生更有难度。而且,语言障碍也使得我们在发表论文时不占优势。
作为研究主力的青年教师和博士生,得到的回报远低于付出,与国外对人才的培养理
念大不相同。社会上仍有人认为科研工作者应该安于清贫,不认可他们的劳动和付出。却不知科研和赌博有时候没有太大的区别把庞大的资金投入到不一定会有产出的理论研究是赌博,科研工作者把时间和精力投入其中,在以论文为安身之本的社会中也是种赌博。认识不到这些,我们国家的科研是无法赶超美国的。
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