电工学是什么 电工学基础知识 电工学概述

电工学是什么 电工学基础知识 电工学概述

一、电工学的概要

electrotechnics

研究电磁现象在工程中应用的技术科学。工科高等院校为各类非电专业技术基础课。又称电工技术。它包括电磁能量和信息在产生、传输、控制、应用这一全过程中所涉及到的各种手段和活动。作为一门技术基础课，它的内容包括：电路和磁路理论、电磁测量、电机与继电接触控制，安全用电、模拟电子电路、数字电路、自动控制系统等。

电工的学习要讲求理论与实践的结合，在做实验时一定要认真思考，仔细观察实验现象，记录实验数据．并且能时时对实验中出现的问题提出解决的方案，从而锻炼自己的科学素养。

二、电工学的发展

早在1883年电能开发的萌芽时期，恩格斯就曾经评价了它的意义：

这实际上是一次巨大的革命。蒸汽机教我们把热变成机械运动，而电的利用将为我们开辟一条道路，使一切形式的能──热、机械运动、电、磁、光──互相转化，并在工业中加以利用。循环完成了。德普勒的最新发现，在于能够把高压电流在能量损失较小的情况下通过普通电线输送到迄今连想也不敢想的远距离，并在那一端加以利用──这件事还只是处于萌芽状态──，这一发现使工业几乎彻底摆脱地方条件所规定的一切界限，并且使极遥远的水力的利用成为可能，如果在最初它只是对城市有利，那末到最后它终将成为消除城乡对立的最强有力的杠杆。”一个世纪以来人类社会的发展历程，充分说明了这一预见的正确性。

三、电工学的学说概况

电磁是自然界物质普遍存在的一种基本物理属性。因此，研究电磁规律及其应用的电工科学技术对物质生产和社会生活的各个方面，包括能源、信息、材料等现代社会的支柱都有着深刻的影响。电能作为一种二次能源，它便于与各种一次能源进行转换，从多种途径获得来源（如水力发电、火力发电、核能发电、太阳能发电等）；同时又便于转换为其他能量形式以满足社会生产和生活的种种需要（如电动力、电热、电化学能、电光源等）。与其他能源相比，电能在生产、传送、使用中更易于调控。这一系列优点，使电能成为最理想的二次能源，格外受到人们关注。电能的开发及其广泛应用成为继蒸汽机的发明之后，近代史上第二次技术革命的核心内容。20世纪出现的大电力系统构成工业社会传输能量的大动脉，以电磁为载体的信息与控制系统则组成了现代社会的神经网络。各种新兴电工材料的开发、应用丰富了现代材料科学的内容，它们既得益于电工的发展，又为电工的技术进步提供物质条件。

电工学的基础理论的成就极大地丰富了人类思维的宝库。物质世界统一性的认识、近代物理学的诞生，以及系统控制论的发展等，都直接或间接地受到电工发展的影响。反过来，各相邻学科的成就也不断促进电工向更高的层次发展。

四、电工学的历史

19世纪被称为“科学的世纪”，电工学的诞生为它增添了异彩。1800年A.G.A.A.伏打发明了伏打电堆，使人类首次获得持续稳定的电源，促进了电学的研究转向电流，并且开始了电化学、电弧放电及照明、电磁铁等电能应用的研究。19世纪中期电报的发明，促进了近代大型技术工程的诞生。1866年在历尽重重挫折之后终于建成了长达3700公里横跨大西洋的海底电报电缆。电报的发明，推动了社会经济和公共事务的交流，促进了电工基础理论与实验技术的发展，带动了电工制造业以及近代管理企业，提出了新型技术人才培养的要求，是电工发展史中重要的一页。

1831年M.法拉第发现电磁感应定律，开始了电磁科学与技术的重大飞跃。这一定律的发现不仅使静电、动电（电流）、电流与磁场的相互感生等一系列电磁现象达到了更加全面的统一的认识，而且奠定了机电能量转换的原理基础。1873年，J.C.麦克斯韦导出描述电磁场理论的基本方程──麦克斯韦方程组，成为整个电工领域的理论基础。发电机的发明实现了机械能转换为电能的发电方式，冲破了化学电源功率小、成本高、难以联网等限制，征服了自然界蕴藏的神奇的动力，预告了电气化时代的来临。

发电和用电是一个连续生产的整体。必须扩大用电范围才能使发电从社会需要获得发展动力。与发电机的发明过程同时，电照明、电镀、电解、电冶炼、电动力等工业生产技术纷纷成熟，孕育了发电、变电、输电、配电、用电联为一体的电力系统的诞生。19世纪90年代三相交流输电技术的发明成功，使电力工业以基础产业的地位跨入了现代化大工业的行列，迎来了20世纪电气化的新时代。

现代科学技术和工业的发展是基础理论研究、应用研究、技术开发紧密结合的过程。科学技术综合化的发展趋向日益明显，必须使个体研究转向集体研究，正是电工的成长，率先踏上这一必由之路。1876年，T.A.爱迪生创办了世界上第一个工业应用研究实验室。在这个被人们赞誉的“发明工厂”里，他组织一批专门人才分工负责，共同致力于同一项发明，打破了以往只是由科学家单独从事研究发明的传统。这一与近代科学技术和生产力发展水平相适应的技术研究和开发的正确道路，显示出巨大的活力，推动了电力生产与电工制造业的迅猛发展，也开创了基础科学、应用科学、技术开发三者紧密结合、协同发展的先河。

五、电工学的理论

19世纪末在电工学发展的进程中形成了许多技术基础理论分支。交流电路理论，磁路理论，电机与变压器理论，电能传输理论，电工材料理论，电介质理论，气体放电理论等都发展成为系统的科学知识。20世纪50年代以来，计算机技术、电子技术以及工程控制论等一系列新兴的科学技术理论蓬勃发展，基础科学、应用科学和技术开发之间的知识结构更加紧密，各门学科与专业之间互相渗透，互相交叉，使科学技术和社会生产形成一个既深入分化又高度综合的庞大复杂的整体，同时也促进了电工理论的发展。静电场、电磁场等结构复杂又包括多种媒质的三维物理场求解方法的研究取得新进展。矩量法、变分原理、函数空间等都引入了电工理论。基于等效模型的概念发展了虚拟的磁荷与磁流模型，研究了多种动态位及不同的规范选择，提出了有关广义能量的定理等。

由于系统与元件相结合而扩大了元件的内涵，包括了逻辑门、可控源、回转器以及大规模集成块等。各类工程系统的发展形成了共同的网络理论基础，使网络扩展成为研究某种特定空间结构和运动状态的一般性理论方法。广义网络理论又将“场”与“路”结合起来，出现新的边缘理论领域，如物理场论的网络模拟、辐射场的网络方法、等离子体的网络图解等；引用系统论的研究成果，将系统的整体性能和行为与系统结构、参数及局部物理量结合起来，进一步丰富了网络问题的内容。系统稳定性分析，多维系统的研究，状态空间的拓扑等值性，动态系统的反馈理论和渐近性问题，以及网络故障的自动侦察、诊断等，都成为引人注意的研究课题。

在人类历史发展的漫长岁月里，技术革命是强大的推动力。取火使人类摆脱了原始蒙昧；金属工具帮助人类建立起农业文明；动力，特别是电能，扩大了人类体力劳动能力，出现了现代化的大工业生产。今天，以电子和计算机技术为特征的新技术又在延伸人类的智力功能。正是电磁规律在能源、信息、控制等领域的技术应用，描绘出现代化社会的蓝图，形成新技术革命的主流。它冲激着社会生产和生活的每一个角落，不仅大幅度地提高了社会生产力，创造出丰富的物质财富，而且改变着人们的生活方式、社会行为、教育训练、思维方法，促进了社会的精神文明。电工正在与现代科学技术相汇合，继续发挥社会支柱的作用。

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