1、電氣工程技術(shù)與學(xué)科進(jìn)展的歷史及展望摘要：梳理了電氣工程技術(shù)從電磁學(xué)理論的建立到新 技術(shù)革命時期電氣工程技術(shù)的進(jìn)步這樣一個進(jìn)展脈絡(luò),介紹了電氣學(xué)科的形成與進(jìn)展，并分析了電氣工程技術(shù)的進(jìn)展趨 勢.關(guān)鍵詞：電氣工程技術(shù)；電氣學(xué)科；進(jìn)展史前言電氣工程（ElectricalEngineering）是現(xiàn)代科技領(lǐng)域核心學(xué)科之一,傳統(tǒng)的電氣工程定義為用于制造產(chǎn)生電氣與電子系統(tǒng)的有關(guān)學(xué)科的總和.21 世紀(jì)的電氣工程概念已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出這一范疇，如今電氣工程涵蓋了幾乎全部與電子、光子有 關(guān)的工程行為。電氣工程的進(jìn)展程度直接體現(xiàn)了國家的科技 進(jìn)步水平，因此，電氣工程的教育和科研在發(fā)達(dá)國家高校中 始終占據(jù)重要地位。一、電

2、氣工程技術(shù)的進(jìn)展史1。電磁學(xué)理論的建立及通訊技術(shù)的進(jìn)展大自然中的雷電使人類對電有了最早、最樸實(shí)的生疏， ,人類對電磁 現(xiàn)象的爭辯始于 16 世紀(jì)的英國，1663 年德國科學(xué)家蓋利克創(chuàng)造了摩擦起電的儀器，1729 年英國科學(xué)家發(fā)覺電荷可以通過金屬傳導(dǎo)等等，這是人類對電的早期試驗(yàn)，之后又消滅了 一系列具有里程碑意義的發(fā)覺與創(chuàng)造。1785年法國物理學(xué)家?guī)靵鐾ㄟ^扭秤測量靜電力和磁力總結(jié)出：兩個電荷之間的作用力與它們間距離的 平方成反比，與它們所帶電荷量的乘積成正比，這就是有名 的庫侖定律.這一發(fā)覺的歷史意義在于它標(biāo)志著人類對電磁現(xiàn)象的爭辯從定性階段進(jìn)入了定量階段.（“伏打電池”9 年意大利物理學(xué)家伏特

3、經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)發(fā)覺把任何潮濕物體放到兩個不同金屬之間都會產(chǎn)生電流, 的爭辯由靜電擴(kuò)大到了動電，開拓了電學(xué)爭辯的新領(lǐng)域。1820年奧斯特偶然發(fā)覺通電鉑絲四周的小磁針發(fā)生稍微晃動，之后 他經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)證明白這一發(fā)覺。其后安培進(jìn)行了更深化的 爭辯，提出了右手定則，發(fā)覺了電流方向與磁針轉(zhuǎn)動方向之 間的關(guān)系。安培還通過試驗(yàn)發(fā)覺了兩個通電導(dǎo)體和兩個通電 線圈之間相互作用的規(guī)律，從而奠定了電動力學(xué)的基礎(chǔ).(4）法拉第發(fā)覺電磁感應(yīng)。英國科學(xué)家法拉第是第一個成功完成磁生電試驗(yàn)的人，并歸納出產(chǎn)生感應(yīng)電流的五種狀況;電流;可能，至今,發(fā)電機(jī)、電動機(jī)、變壓器都是運(yùn)用電磁感應(yīng)原理 工作的.（5）麥克斯韋建立電磁場理論。英

4、國數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家麥克斯韋總結(jié)了前人的一系列成果，用數(shù)學(xué)方程式表示電磁場,建立了完整的電磁理論體系，揭示了光、電、磁本質(zhì)上的統(tǒng)一,并預(yù)言了電磁波的存在。1873年他出版的電磁場理任何科學(xué)創(chuàng)造與發(fā)覺都是許很多多的科學(xué)家不懈努力 的成果, 俄國物理學(xué)家楞次等等都為電磁理論的形成作出過貢獻(xiàn)，本文不在一一類舉。電磁理論的建立為無線電通信揭示的進(jìn)展奠定了基礎(chǔ)，有線電話和無線通信。2.電工技術(shù)的初期進(jìn)展人類社會進(jìn)展歷程中經(jīng)受了三次工業(yè)革命，對人類的進(jìn)步起到了巨大的作用.18 19 世紀(jì)中葉,以瓦特創(chuàng)造的蒸汽機(jī)為標(biāo)志，以機(jī)械化為特征,中心在英國；其次次工業(yè)革命從 19 世紀(jì)后半期到 20 世紀(jì)中葉，以工業(yè)生

5、產(chǎn)電氣化為主要標(biāo)志,，其中心在 美國和德國；第三次工業(yè)革命從 20 世紀(jì)中葉到 21 世紀(jì)初, 以社會生產(chǎn)、生活信息化為特點(diǎn),又叫新技術(shù)革命.其次次工業(yè)革命就是從電工技術(shù)初創(chuàng)和應(yīng)用開頭的。（1）直流發(fā)電機(jī)的誕生。1831年英國企業(yè)家研制出了史上第一臺發(fā)電機(jī)蒸汽動力永磁發(fā)電機(jī)；1832 年法國科學(xué)家匹克斯創(chuàng)造了世界上第一臺直流發(fā)動機(jī)；1866 年西門子創(chuàng)造了自激式勵磁直流發(fā)電機(jī);1870年格拉姆創(chuàng)造了有用自激直流發(fā)電機(jī)，結(jié)構(gòu)牢靠，電流穩(wěn)定，輸出功率大，被各國 廣泛接受作為照明燈電源。1875年法國巴黎火車站建成世界上最早的一座火力發(fā)電廠。 愛迪生不僅創(chuàng)造了燈泡，他還在 1882 年建立了美國第一

6、家直流發(fā)電廠，裝有 6 臺直流發(fā)電機(jī)，通過電纜輸送照明用電，不過當(dāng)時的最大輸送距離只有 1.6km。之后愛迪生還建立了一座水電站,形成了電力工業(yè)體系的雛形.（3)溝通發(fā)電機(jī)電荷電動機(jī)的誕生。18761878年俄國人亞布洛切科夫成功試驗(yàn)了單相溝通輸電技術(shù).1885 年，英國工程師菲爾安基設(shè)計的第一座溝通單相發(fā)電站建成。同 并創(chuàng)建了溝通配電網(wǎng)。1883 年,美籍電氣工程師特斯拉創(chuàng)造了世界上第一臺感應(yīng)電動機(jī)，5 年后他又創(chuàng)造了兩相異步電1888 和德爾伏創(chuàng)造了三相溝通制.1891 年,德國安裝了世界上第一臺三相溝通發(fā)電機(jī)，并建成了第一條三相溝通輸電線路.自 此，三相異步電動機(jī)得到了廣泛應(yīng)用，電能逐步

7、取代了蒸汽成為動力源，電力工業(yè)得到了快速進(jìn)展。3。電工理論的建立電路理論的建立。關(guān)于電路的早期爭辯有：1778 年伏特提出了電容的概念,給出了導(dǎo)體上儲存電荷的計算方法 Q=CU；1826 年歐姆發(fā)表了歐姆定律；1831 年法拉第提出了電磁感應(yīng)定律;1832 年亨利提出了磁通量計算公式。1845 年德國物理學(xué)家基爾霍夫提出了關(guān)于任意電路中電流、電壓關(guān)系的基本定律：電流定律（任意時刻電路中任 何一個節(jié)點(diǎn)的各條支路電流的代數(shù)和為零）;（任何 時刻電路中任意一個閉合回路的各元件電壓的代數(shù)和為零。這兩個定律進(jìn)展了歐姆定律，奠定了電路系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)。1853 年英國物理學(xué)家湯姆遜推導(dǎo)出了電路震蕩方程，并得

8、出了萊頓瓶發(fā)電過程中電流在反復(fù)震蕩且不斷衰減的結(jié)論并計算出震蕩頻率與 RLC 參數(shù)之間的關(guān)系，奠定了動態(tài)電路分析的基礎(chǔ).1855 年，湯姆遜還建立了長距離電纜的等效電路模型。1893 年美籍電氣學(xué)家施泰因梅茨提出了計算溝通電路電路時照舊沿用此法。其間, 的長距離架空線路發(fā)布參數(shù)電路模型、亥維賽德找出的求解 電路暫態(tài)過程運(yùn)算法、傅立葉用數(shù)學(xué)方法建立的熱傳導(dǎo)定律等等都對電工理論的豐富和完善起到了重要作用.電網(wǎng)絡(luò)理論的建立。通信技術(shù)的興起推動了電網(wǎng) 絡(luò)理論的進(jìn)展.1924年，福斯特給出了電感和電容二端網(wǎng)絡(luò)的電抗定理，建立了由給定頻率特性設(shè)計電路的電網(wǎng)絡(luò)理論。1945 年美國科學(xué)家伯德總結(jié)出了分析線性

9、電路和把握1953年梅森創(chuàng)建了接受信號流圖分析簡單回饋系統(tǒng)的方法，并被廣泛應(yīng)用。20 世界 50 年月美國科學(xué)家達(dá)默制成了第一批集成電路，從今電路理論中增加了 20 世紀(jì) 70 年月在 LOChua等科學(xué)家的努力下,器件建模理論漸漸日趨完善。20世紀(jì)中期計算機(jī)的消滅使電網(wǎng)絡(luò)的計算機(jī)幫助分析和設(shè)計成為電路理論爭辯中的基本手段.4.新技術(shù)革命對電氣工程技術(shù)的推動.這個時期,這三大理論的創(chuàng)立為通信工程技術(shù)和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的爭辯供應(yīng)了全新的科學(xué)方 法。(1）計算機(jī)的升級換代對電氣工程技術(shù)的推動.自 19 世紀(jì)第一臺計算機(jī)問世以來，經(jīng)過幾十年的進(jìn)展，計算機(jī)給人 類社會帶來了翻天覆地的變化，人類社會從今走進(jìn)

10、了信息時體積巨大，而且耗電量驚人.1959 年1963 年生產(chǎn)的其次代計算機(jī)用晶體管替代了真空電子管，大大提高了運(yùn)算速度， 削減了耗電量，減小了體積,運(yùn)用在了軍事和科研領(lǐng)域.1964 年1970年生產(chǎn)的第三代計算機(jī)用集成電路替代了晶體管, 不僅極大地提高了運(yùn)算速度而且降低了成本，計算機(jī)開頭進(jìn) 1971年至今生產(chǎn)的第四代計算機(jī)使用了超大規(guī)模集成電路，實(shí)現(xiàn)了計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)化，計算機(jī)普及到了個 人. 管理生產(chǎn)系統(tǒng)，提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。（2）電子信息技術(shù)的進(jìn)展。電子信息技術(shù)是計算機(jī)技20世紀(jì)通信技術(shù)得到了迅猛進(jìn)展，人類社會生活也由此發(fā)生了巨大變革，人類 從今進(jìn)入信息時代.19201935年人們發(fā)覺了

11、雷達(dá)并廣泛應(yīng)用于軍事和民用通信領(lǐng)域。1964 年美國放射了第一顆地球同步靜止軌道通信衛(wèi)星，突破了大 氣層對無線電波的屏蔽，實(shí)現(xiàn)了宇宙范圍的無線電通信。20 世紀(jì) 70 年月計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的建立使人們開頭通過互聯(lián)網(wǎng)獵取信息.20 世紀(jì) 80 年月以后尋呼機(jī)和移動電話逐步得到廣泛使用，現(xiàn)今信息服務(wù)業(yè)已成為世界上進(jìn)展最快的新興行業(yè) 之一。電氣工程技術(shù)進(jìn)展史再次印證了這樣兩個真理：一是任 何理論的創(chuàng)立和技術(shù)的進(jìn)步都要靠眾多科學(xué)家甚至一代代人的不懈努力而實(shí)現(xiàn)，特殊是在學(xué)科相互融合交叉的今日. 二是科學(xué)技術(shù)的每一次重大突破都會導(dǎo)致生產(chǎn)力的跨越式進(jìn)展,創(chuàng)新是社會 進(jìn)展的推動力。二、電氣學(xué)科的形成與進(jìn)展按我國

12、高等教育學(xué)科劃分，電氣信息學(xué)科類屬工學(xué)門類（門類編號 08）,其下設(shè)五個一級學(xué)科：電氣工程（一級學(xué)科編號8、電子科學(xué)與技術(shù)9、信息與通信工程（0810)、把握科學(xué)與工程(0811）和計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)2。這五個學(xué)科有著相同的學(xué)科基礎(chǔ)，都是爭辯電磁現(xiàn)象及其應(yīng)用的基礎(chǔ)學(xué)科與技術(shù)工程的綜合,電能的突出優(yōu)點(diǎn)在于：它既是易于傳輸?shù)墓I(yè)動力，又是格外牢靠的信息 載體。電子科學(xué)與技術(shù)、信息與通信工程和計算機(jī)科學(xué)與技 術(shù)都是從電類專業(yè)派生出來的弱電學(xué)科，在 19 世紀(jì)末電工科學(xué)技術(shù)已形成了電力與電信兩大分支。我國電氣工程一級學(xué)科下設(shè)五個二級學(xué)科:電機(jī)與電器（二級學(xué)科編號1)3、電力電子與電力傳動（4、（080805）,電氣工程包含的專業(yè)基礎(chǔ)理論有電路原理、模擬電子、數(shù)字電子、微機(jī)原理與接口技術(shù)、單片機(jī)原理、自動把握原理、電磁理論、MATLAB仿真等。專業(yè)理論有電力系統(tǒng)及其暫態(tài)分析、電力電子、電機(jī)學(xué)、高 電壓與絕緣、電力拖動、輸配電、工廠企業(yè)供電、電力市場 等。三、結(jié)束語與電氣工程學(xué)科相關(guān)的產(chǎn)業(yè)主要有電力