Kỹ thuật điện là một lĩnh vực kiến thức cực kỳ rộng, bao gồm mọi thứ liên quan đến việc sử dụng năng lượng điện. Điều này bao gồm việc phát triển các mạch, thiết bị, thiết bị và linh kiện, và nghiên cứu các hiện tượng điện từ, ứng dụng thực tế của chúng. Phạm vi của kỹ thuật điện là tất cả các lĩnh vực trong cuộc sống của chúng ta.
Mọi chuyện bắt đầu như thế nào
Lịch sử phát triển của kỹ thuật điện gắn liền với nhân loại trong suốt lịch sử phát triển của nó. Mọi người quan tâm đến các hiện tượng tự nhiên mà họ không thể giải thích. Lịch sử phát triển của kỹ thuật điện - những nỗ lực không ngừng để lặp lại những gì đã xảy ra xung quanh.
Nghiên cứu đã trải qua hàng thế kỷ dài. Nhưng chỉ đến thế kỷ XVII, lịch sử phát triển của kỹ thuật điện mới bắt đầu đếm ngược từ việc một người sử dụng thực tế kiến thức và kỹ năng có được.
Thuyết
Những nhà khoa học có công phát triển kỹ thuật điện là hàng nghìn hàng vạn cái tên, không thể liệt kê hết trong khuôn khổ bài viết này. Nhưngcó những cá nhân mà nghiên cứu của họ đã giúp tạo ra thế giới của chúng ta ngày nay.
Dữ liệu lịch sử cho biết: một trong những người đầu tiên chú ý đến thực tế là sau khi hổ phách cọ xát với len, nó có thể thu hút các vật thể, là nhà triết học Hy Lạp Thales of Miletus. Ông đã tiến hành các thí nghiệm của mình vào thế kỷ thứ bảy trước Công nguyên. Thật không may, ông không thể rút ra bất kỳ kết luận cơ bản nào. Nhưng ông đã cẩn thận ghi lại tất cả những gì mình quan sát được và truyền lại cho hậu thế.
Cái tên tiếp theo trong danh sách điều kiện "các nhà khoa học điện và phát minh của họ" chỉ xuất hiện vào năm 1663, khi Otto von Guericke thiết kế một chiếc máy ở thành phố Magdeburg, đó là một quả bóng không chỉ có thể hút mà còn có thể đẩy lùi các đối tượng.
Các nhà khoa học nổi tiếng
Sau đó, sự khởi đầu của kỹ thuật điện đã được đặt ra bởi các nhà khoa học nổi tiếng như:
- Stephen Grey, người đã tiến hành các thí nghiệm về sự truyền tải điện ở khoảng cách xa. Kết quả nghiên cứu của ông là kết luận rằng các vật thể truyền điện tích khác nhau.
- Charles Dufay, người đưa ra lý thuyết về các loại điện khác nhau.
- Người Hà Lan Peter van Muschenbroek. Ông trở nên nổi tiếng vì đã phát minh ra tụ điện.
- Georg Richmann và Mikhail Lomonosov đã tích cực nghiên cứu hiện tượng này.
- Benjamin Franklin. Người đàn ông này đã đi vào lịch sử với tư cách là người phát minh ra cột thu lôi.
- Luigi Galvani.
- Vasily Petrov.
- Mặt dây chuyền Charles.
- Hans Oersted.
- Alessandro Volta.
- Andre Ampère.
- Michael Faraday và nhiều người khác.
Năng lượng
Kỹ thuật điện là một ngành khoa học bao gồm bốn thành phần, cơ bản và đầu tiên của nó là ngành điện năng. Nó là khoa học về tạo ra, truyền tải và tiêu thụ năng lượng. Nhân loại chỉ có thể sử dụng thành công công nghệ này cho nhu cầu của họ trong thế kỷ 19.
Pin nguyên thủy chỉ cho phép các thiết bị hoạt động trong một thời gian, điều này đã không phụ lòng tham vọng của các nhà khoa học. Người phát minh ra nguyên mẫu đầu tiên của máy phát điện là Anosh Jedlik người Hungary vào năm 1827. Thật không may, nhà khoa học đã không cấp bằng sáng chế cho đứa con tinh thần của mình, và tên của ông chỉ còn lại trong sách giáo khoa lịch sử.
Sau đó, máy nổ đã được Hippolyte Pixie sửa đổi. Thiết bị này rất đơn giản: một stato tạo ra từ trường không đổi và một bộ cuộn dây.
Lịch sử phát triển của kỹ thuật điện và năng lượng không thể không nhắc đến tên tuổi của Michael Faraday. Chính ông là người đã phát minh ra chiếc máy phát điện đầu tiên, giúp nó có thể tạo ra dòng điện và điện áp không đổi. Sau đó, các cơ chế được cải tiến bởi Emil Sterer, Henry Wilde, Zenob Gramm.
DC
Vào năm 1873, tại một cuộc triển lãm ở Vienna, việc khởi động máy bơm từ một chiếc máy cách xa hơn một km đã được chứng minh rõ ràng.
Điện tự tin chinh phục thế giới. Nhân loại có quyền truy cập vào những thứ mới lạ chưa từng được biết đến trước đây như điện báo, động cơ điện trên ô tô và tàu thủy, và ánh sáng của các thành phố. Các máy phát điện khổng lồ ngày càng được sử dụng nhiều hơn để sản xuất điện ở quy mô công nghiệp. Những chiếc xe điện và xe đẩy đầu tiên bắt đầu xuất hiện ở các thành phố. Ý tưởng về dòng điện một chiều đã được giới thiệu một cách ồ ạt bởi nhà khoa học nổi tiếng Thomas Edison. Tuy nhiên, công nghệ này cũng có những mặt hạn chế.
Kỹ thuật điện lý thuyết trong các công trình của các nhà khoa học có nghĩa là bao phủ càng nhiều khu định cư và vùng lãnh thổ có điện càng tốt. Nhưng dòng điện một chiều có phạm vi cực kỳ hạn chế - khoảng hai hoặc ba km, sau đó những tổn thất lớn bắt đầu. Một yếu tố quan trọng trong quá trình chuyển đổi sang dòng điện xoay chiều là thép và kích thước của máy phát điện, quy mô của một nhà máy tử tế.
Nikola Tesla
Nhà khoa học người Serbia Nikola Tesla được coi là người sáng lập ra công nghệ mới. Ông đã dành cả cuộc đời của mình để nghiên cứu các khả năng của dòng điện xoay chiều, truyền nó qua một khoảng cách xa. Kỹ thuật điện (đối với người mới bắt đầu, đây sẽ là một thực tế thú vị) được xây dựng trên các nguyên tắc cơ bản của nó. Ngày nay, mọi ngôi nhà đều có một trong những sáng tạo của nhà khoa học vĩ đại.
Nhà phát minh đã cho thế giới máy phát điện nhiều pha, động cơ điện không đồng bộ, máy đếm tiền và nhiều phát minh khác. Qua nhiều năm làm việc trong các công ty điện báo, điện thoại, phòng thí nghiệm Edison và sau đó là các doanh nghiệp của mình, Tesla đã thu được rất nhiều kinh nghiệm do số lượng thí nghiệm khổng lồ.
Nhân loại, thật không may, đã không nhận được dù chỉ một phần mười khám phá của nhà khoa học. Các chủ sở hữu của các mỏ dầu đã chống lại cuộc cách mạng điện bằng mọi cách có thể và cố gắng ngăn chặn tiến trình của nó bằng mọi cách có sẵn cho họ.
Theo tin đồn, Nikola có thểtạo ra và ngăn chặn các cơn bão, truyền điện không cần dây đến bất kỳ nơi nào trên thế giới, dịch chuyển tức thời một tàu chiến, và thậm chí gây ra một vụ rơi thiên thạch ở Siberia. Người đàn ông này rất phi thường.
Hóa ra sau này, Nikola đã đúng khi đặt cược vào dòng điện xoay chiều. Kỹ thuật điện (đặc biệt cho người mới bắt đầu) trước hết đề cập đến nguyên lý của nó. Hóa ra anh ấy đã đúng khi chỉ sử dụng dây dẫn điện có thể được cung cấp cách xa hàng nghìn dặm. Trong trường hợp là một “anh em” cố định, các nhà máy điện phải được bố trí cứ sau hai đến ba km. Ngoài ra, chúng phải được bảo dưỡng liên tục.
Ngày nay, dòng điện một chiều vẫn có chỗ cho các loại xe điện - xe điện, xe đẩy, đầu máy điện, động cơ trong các xí nghiệp công nghiệp, trong ắc quy, bộ sạc. Tuy nhiên, trước sự phát triển của công nghệ, rất có thể cái "vĩnh viễn" sẽ sớm chỉ còn lại trên những trang sử.
Cơ điện
Phần thứ hai của kỹ thuật điện, giải thích nguyên tắc chuyển đổi năng lượng từ cơ năng sang điện và ngược lại, được gọi là cơ điện.
Nhà khoa học đầu tiên tiết lộ công trình của mình về cơ điện cho thế giới là nhà khoa học người Thụy Sĩ Engelbert Arnold, người vào năm 1891 đã xuất bản một công trình về lý thuyết và thiết kế dây quấn cho máy móc. Sau đó, khoa học thế giới được bổ sung với kết quả nghiên cứu của Blondel, Vidmar, Kostenko, Dreyfus, Tolvinsky, Krug, Park.
Năm 1942, một người Mỹ gốc HungaryGabriel Kron cuối cùng đã tìm cách xây dựng một lý thuyết tổng quát cho tất cả các máy điện và do đó hợp nhất nỗ lực của nhiều nhà nghiên cứu trong thế kỷ qua.
Cơ điện học nhận được sự quan tâm ổn định của các nhà khoa học trên toàn thế giới, và sau đó là các ngành khoa học như điện động lực học (nghiên cứu mối quan hệ giữa các hiện tượng điện và từ), cơ học (nghiên cứu chuyển động của các vật thể và tương tác giữa chúng), và cả nhiệt vật lý (năng lượng cơ sở lý thuyết, nhiệt động lực học, truyền nhiệt và khối lượng) và các lĩnh vực khác.
Các vấn đề chính được nghiên cứu trong nghiên cứu là nghiên cứu và phát triển các bộ chuyển đổi, từ trường quay, dòng tải tuyến tính, hằng số Arnold. Các chủ đề chính là máy điện và máy không đồng bộ, các loại máy biến áp.
Định đề về cơ điện
Ba định đề chính của cơ điện là các định luật:
- Cảm ứng điện từ của Faraday;
- dòng điện đầy đủ cho mạch từ;
- lực điện từ (hay còn gọi là Định luật Ampère).
Kết quả nghiên cứu của các nhà khoa học cơ điện đã chứng minh rằng sự chuyển động của năng lượng là không thể mà không có tổn thất, tất cả các máy móc đều có thể hoạt động như một động cơ và một máy phát điện, và các trường của rôto và stato là luôn đứng yên tương đối với người bạn của nhau.
Công thức cơ bản là phương trình:
- máy điện;
- cân bằng điện áp của các cuộn dây của máy điện;
- mômen điện từ.
Hệ thống điều khiển tự động
Hướng đi chắc chắn trở nên phổ biến sau khi có thông tin rõ ràng rằng máy móc có thể thay thế thành công sức lao động của con người.
Điều khiển tự động - khả năng điều khiển hoạt động của các thiết bị khác hoặc thậm chí toàn bộ hệ thống. Việc kiểm soát có thể được thực hiện bằng nhiệt độ, tốc độ, chuyển động, góc độ và tốc độ di chuyển. Thao tác có thể được thực hiện ở cả chế độ hoàn toàn tự động và có sự tham gia của một người.
Chiếc máy đầu tiên thuộc loại này có thể được coi là chiếc do Charles Babage thiết kế. Với sự trợ giúp của thông tin có trong các thẻ đục lỗ, máy bơm có thể được điều khiển bằng động cơ hơi nước.
Máy tính đầu tiên được mô tả trong các tác phẩm của nhà khoa học người Ireland Percy Ludgate, được giới thiệu trước công chúng vào năm 1909.
Thiết bị tính toán tương tự xuất hiện ngay trước khi Thế chiến thứ hai bùng nổ. Sự thù địch phần nào đã làm chậm lại sự phát triển của ngành công nghiệp đầy hứa hẹn này.
Nguyên mẫu đầu tiên của máy tính hiện đại được tạo ra bởi Konrad Zuse người Đức vào năm 1938.
Ngày nay, các hệ thống điều khiển tự động, như dự định của các nhà phát minh, đã thay thế thành công con người trong sản xuất, thực hiện công việc đơn điệu và nguy hiểm nhất.
Điện tử
Giai đoạn tiếp theo trong sự phát triển của kỹ thuật điện là các thiết bị điện tử chính xác hơn hàng tỷ lần so với các thiết bị tương tự của chúng.
Phát minh đầu tiên nổi tiếng nhất là máy mật mã Enigma của Đức. Và sau đó là người Anhbộ giải mã điện tử, họ đã cố gắng giải mã các mã rối.
Tiếp theo là máy tính và máy tính.
Ở giai đoạn hiện nay của cuộc sống, điện thoại và máy tính bảng gắn liền với thiết bị điện tử. Và sự phát triển của các thiết bị của chúng ta vào ngày mai, chúng ta chỉ có thể đoán. Nhưng các nhà khoa học làm việc cả ngày lẫn đêm chỉ để gây ngạc nhiên cho tất cả chúng ta và làm cho cuộc sống trở nên thú vị và dễ dàng hơn một chút.
