Kejuruteraan elektrik ialah bidang pengetahuan yang sangat luas, yang merangkumi semua yang berkaitan dengan penggunaan tenaga elektrik. Ini termasuk pembangunan litar, peranti, peralatan dan komponen, dan kajian fenomena elektromagnet, kegunaan praktikalnya. Skop kejuruteraan elektrik adalah semua bidang kehidupan kita.
Bagaimana semuanya bermula
Sejarah perkembangan kejuruteraan elektrik berkait rapat dengan manusia sepanjang sejarah perkembangannya. Orang ramai berminat dengan fenomena alam yang tidak dapat mereka jelaskan. Sejarah perkembangan kejuruteraan elektrik - percubaan berterusan untuk mengulangi apa yang berlaku di sekeliling.
Kajian ini berlangsung selama berabad-abad lamanya. Tetapi hanya pada abad ketujuh belas, sejarah perkembangan kejuruteraan elektrik memulakan undurnya daripada penggunaan sebenar pengetahuan dan kemahiran yang diperoleh oleh seseorang.
Teori
Para saintis yang telah menyumbang kepada pembangunan kejuruteraan elektrik adalah beribu-ribu nama, adalah mustahil untuk menyenaraikan kesemuanya dalam rangka kerja artikel ini. Tetapiterdapat individu yang penyelidikannya membantu menjadikan dunia kita seperti sekarang.
Data sejarah berkata: salah seorang yang pertama mengalihkan perhatiannya kepada fakta bahawa selepas ambar disapu pada bulu, ia boleh menarik objek, ialah ahli falsafah Yunani Thales dari Miletus. Dia menjalankan eksperimennya pada abad ketujuh SM. Malangnya, dia tidak dapat membuat sebarang kesimpulan asas. Tetapi dia merekodkan semua pemerhatiannya dengan teliti dan menyampaikannya kepada anak cucu.
Nama seterusnya dalam senarai bersyarat "saintis elektrik dan ciptaan mereka" hanya muncul pada tahun 1663, apabila Otto von Guericke mereka bentuk mesin di bandar Magdeburg, yang merupakan bola yang bukan sahaja dapat menarik, tetapi juga menolak. objek.
Saintis terkenal
Seterusnya, permulaan kejuruteraan elektrik diletakkan oleh saintis terkenal seperti:
- Stephen Gray, yang menjalankan eksperimen mengenai penghantaran elektrik pada jarak jauh. Hasil kajiannya ialah kesimpulan bahawa objek memindahkan caj secara berbeza.
- Charles Dufay, yang mengemukakan teori pelbagai jenis elektrik.
- Belanda Peter van Muschenbroek. Dia menjadi terkenal kerana mencipta kapasitor.
- Georg Richmann dan Mikhail Lomonosov secara aktif mengkaji fenomena itu.
- Benjamin Franklin. Lelaki ini tercatat dalam sejarah sebagai pencipta penangkal petir.
- Luigi Galvani.
- Vasily Petrov.
- Loket Charles.
- Hans Oersted.
- Alessandro Volta.
- Andre Ampère.
- Michael Faraday dan ramai lagi.
Tenaga
Kejuruteraan elektrik ialah sains yang mengandungi empat komponen, yang pertama dan asasnya ialah industri tenaga elektrik. Ia adalah sains penjanaan, penghantaran dan penggunaan tenaga. Manusia berjaya menggunakan teknologi ini untuk keperluan mereka hanya pada abad ke-19.
Bateri primitif membenarkan peranti berfungsi hanya untuk seketika, yang tidak memenuhi cita-cita saintis. Pencipta prototaip pertama penjana ialah Anosh Jedlik Hungary pada tahun 1827. Malangnya, saintis itu tidak mempatenkan ideanya, dan namanya hanya kekal dalam buku teks sejarah.
Kemudian dinamo telah diubah suai oleh Hippolyte Pixie. Peranti ini mudah: pemegun yang mencipta medan magnet malar dan satu set belitan.
Sejarah perkembangan kejuruteraan elektrik dan tenaga tidak boleh dilakukan tanpa menyebut nama Michael Faraday. Dialah yang mencipta penjana pertama, yang memungkinkan untuk menjana voltan semasa dan malar. Selepas itu, mekanisme telah dipertingkatkan oleh Emil Sterer, Henry Wilde, Zenob Gramm.
DC
Pada tahun 1873, di pameran di Vienna, permulaan pam dari mesin lebih satu kilometer jauhnya ditunjukkan dengan jelas.
Elektrik dengan yakin menakluki dunia. Manusia mempunyai akses kepada perkara baru yang tidak diketahui sebelum ini seperti telegraf, motor elektrik pada kereta dan kapal, dan pencahayaan bandar. Dinamo besar semakin digunakan untuk menghasilkan elektrik pada skala perindustrian. Trem dan bas troli pertama mula muncul di bandar-bandar. Idea arus terus diperkenalkan secara besar-besaran oleh saintis terkenal Thomas Edison. Walau bagaimanapun, teknologi ini juga mempunyai kelemahannya.
Teori kejuruteraan elektrik dalam karya saintis bermaksud meliputi sebanyak mungkin penempatan dan wilayah dengan elektrik. Tetapi arus terus mempunyai julat yang sangat terhad - kira-kira dua atau tiga kilometer, selepas itu kerugian besar bermula. Faktor penting dalam peralihan kepada arus ulang alik ialah keluli dan dimensi mesin penjana, saiz kilang yang baik.
Nikola Tesla
Saintis Serbia Nikola Tesla dianggap sebagai pengasas teknologi baharu. Dia menumpukan seluruh hidupnya untuk mengkaji kemungkinan arus ulang-alik, menghantarnya dari jauh. Kejuruteraan elektrik (untuk pemula ini akan menjadi fakta yang menarik) dibina berdasarkan prinsip asasnya. Hari ini, setiap rumah mempunyai salah satu ciptaan saintis yang hebat.
Pencipta memberikan penjana polifasa dunia, motor elektrik tak segerak, kaunter dan banyak ciptaan lain. Selama bertahun-tahun dalam telegraf, syarikat telefon, makmal Edison dan kemudian dalam perusahaannya, Tesla memperoleh banyak pengalaman kerana banyaknya percubaan.
Manusia, malangnya, tidak menerima walau sepersepuluh daripada penemuan saintis itu. Pemilik ladang minyak menentang revolusi elektrik dalam setiap cara yang mungkin dan cuba menghentikan kemajuannya dengan sebarang cara yang tersedia untuk mereka.
Menurut khabar angin, Nikola bolehmencipta dan menghentikan taufan, menghantar elektrik tanpa wayar ke mana-mana di dunia, teleport kapal perang, dan juga mencetuskan kejatuhan meteorit di Siberia. Lelaki ini sangat luar biasa.
Nampaknya kemudian, Nikola betul dalam bertaruh pada arus ulang alik. Kejuruteraan elektrik (terutama untuk pemula) pertama sekali menyebut prinsipnya. Dia ternyata betul bahawa elektrik boleh dibekalkan beribu-ribu batu jauhnya dengan hanya menggunakan wayar. Dalam kes "saudara" kekal, loji kuasa mesti ditempatkan setiap dua hingga tiga kilometer. Selain itu, ia mesti sentiasa diservis.
Hari ini, arus terus masih mempunyai tempat untuk kenderaan elektrik - trem, bas troli, lokomotif elektrik, enjin dalam perusahaan perindustrian, dalam bateri, pengecas. Walau bagaimanapun, memandangkan perkembangan teknologi, kemungkinan "kekal" tidak lama lagi akan kekal hanya pada halaman sejarah.
Elektromekanik
Bahagian kedua kejuruteraan elektrik, yang menerangkan prinsip menukar tenaga daripada mekanikal kepada elektrik dan sebaliknya, dipanggil elektromekanik.
Saintis pertama yang mendedahkan karyanya mengenai elektromekanik kepada dunia ialah saintis Switzerland Engelbert Arnold, yang pada tahun 1891 menerbitkan karya tentang teori dan reka bentuk belitan untuk mesin. Selepas itu, sains dunia telah diisi semula dengan hasil penyelidikan oleh Blondel, Vidmar, Kostenko, Dreyfus, Tolvinsky, Krug, Park.
Pada tahun 1942, seorang warga Hungary-AmerikaGabriel Kron akhirnya berjaya merumuskan teori umum untuk semua mesin elektrik dan dengan itu menyatukan usaha ramai penyelidik sepanjang abad yang lalu.
Elektromekanik menikmati minat yang stabil oleh saintis di seluruh dunia, dan seterusnya sains seperti elektrodinamik (mengkaji hubungan antara fenomena elektrik dan magnet), mekanik (mengkaji pergerakan badan dan interaksi antara mereka), dan juga haba fizik (tenaga asas teori, termodinamik, pemindahan haba dan jisim) dan lain-lain.
Masalah utama yang dikaji dalam penyelidikan ialah kajian dan pembangunan transduser, medan magnet berputar, beban arus linear, pemalar Arnold. Topik utama ialah mesin elektrik dan tak segerak, pelbagai jenis transformer.
Postulat elektromekanik
Tiga postulat utama elektromekanik ialah hukum:
- aruhan elektromagnet Faraday;
- arus penuh untuk litar magnet;
- daya elektromagnet (aka Hukum Ampere).
Hasil penyelidikan oleh saintis elektromekanikal, terbukti bahawa pergerakan tenaga adalah mustahil tanpa kehilangan, semua mesin boleh beroperasi sebagai enjin dan sebagai penjana, dan medan rotor dan stator adalah sentiasa tidak bergerak berbanding rakan yang lain.
Formula asas ialah persamaan:
- mesin elektrik;
- imbangan voltan belitan mesin elektrik;
- tork elektromagnet.
Sistem kawalan automatik
Arah itu pasti menjadi popular selepas jelas bahawa mesin boleh berjaya menggantikan tenaga manusia.
Kawalan automatik - keupayaan untuk memanipulasi pengendalian peranti lain atau malah keseluruhan sistem. Kawalan boleh dilakukan dengan suhu, kelajuan, pergerakan, sudut dan kelajuan perjalanan. Manipulasi boleh dilakukan dalam mod automatik penuh dan dengan penyertaan seseorang.
Mesin pertama jenis ini boleh dianggap sebagai unit yang direka oleh Charles Babage. Dengan bantuan maklumat yang terkandung dalam kad yang ditebuk, pam boleh dikawal menggunakan enjin stim.
Komputer pertama diterangkan dalam tulisan saintis Ireland Percy Ludgate, yang dipersembahkan kepada umum pada tahun 1909.
Peranti pengkomputeran analog muncul sejurus sebelum meletusnya Perang Dunia II. Permusuhan agak memperlahankan pembangunan industri yang menjanjikan ini.
Prototaip pertama komputer moden telah dicipta oleh Konrad Zuse Jerman pada tahun 1938.
Hari ini, sistem kawalan automatik, seperti yang dimaksudkan oleh penciptanya, berjaya menggantikan orang dalam pengeluaran, melakukan kerja yang paling membosankan dan berbahaya.
Elektronik
Peringkat seterusnya dalam pembangunan kejuruteraan elektrik ialah peranti elektronik yang berbilion kali lebih tepat daripada rakan analognya.
Ciptaan pertama yang paling terkenal ialah mesin sifir Enigma Jerman. Dan kemudian Britishpenyahkod elektronik, yang dengannya mereka cuba menguraikan kod yang berselirat.
Seterusnya ialah kalkulator dan komputer.
Pada peringkat kehidupan semasa, telefon dan tablet dikaitkan dengan elektronik. Dan apakah perkembangan peranti kami esok, kami hanya boleh meneka. Tetapi saintis bekerja siang dan malam hanya untuk mengejutkan kita semua dan menjadikan hidup lebih menarik dan lebih mudah.
