Elektrotehnika ir ārkārtīgi plaša zināšanu joma, kas ietver visu, kas saistīts ar elektroenerģijas izmantošanu. Tas ietver ķēžu, ierīču, iekārtu un komponentu izstrādi un elektromagnētisko parādību izpēti, to praktisko izmantošanu. Elektrotehnikas darbības joma ir visas mūsu dzīves sfēras.
Kā tas viss sākās
Elektrotehnikas attīstības vēsture ir cieši saistīta ar cilvēci visā tās attīstības vēsturē. Cilvēkus interesēja dabas parādības, kuras viņi nevarēja izskaidrot. Elektrotehnikas attīstības vēsture - nemitīgi mēģinājumi atkārtot apkārt notikušo.
Pētījums turpinājās ilgus un ilgus gadsimtus. Taču tikai septiņpadsmitajā gadsimtā elektrotehnikas attīstības vēsture sāka skaitīt no tā, kā cilvēks faktiski izmantoja iegūtās zināšanas un prasmes.
Teorija
Zinātnieku, kas devuši ieguldījumu elektrotehnikas attīstībā, ir tūkstošiem un tūkstošiem vārdu, tos visus nav iespējams uzskaitīt šī raksta ietvaros. Betir cilvēki, kuru pētījumi palīdzēja padarīt mūsu pasauli tādu, kāda tā ir šodien.
Vēstures dati vēsta: viens no pirmajiem, kurš pievērsa uzmanību tam, ka pēc dzintara berzēšanas pret vilnu tas spēj piesaistīt priekšmetus, bija grieķu filozofs Taless no Milētas. Viņš veica savus eksperimentus septītajā gadsimtā pirms mūsu ēras. Diemžēl nekādus principiālus secinājumus viņš izdarīt nevarēja. Taču viņš rūpīgi pierakstīja visus savus novērojumus un nodeva tos pēcnācējiem.
Nākamais nosaukums nosacītajā sarakstā "elektrozinātnieki un viņu izgudrojumi" parādījās tikai 1663. gadā, kad Otto fon Gēriks Magdeburgas pilsētā konstruēja mašīnu, kas bija bumba, kas spēja ne tikai piesaistīt, bet arī atvairīt. objekti.
Slaveni zinātnieki
Pēc tam elektrotehnikas sākumu lika tādi slaveni zinātnieki kā:
- Stīvens Grejs, kurš veica eksperimentus par elektrības pārvadi no attāluma. Viņa pētījuma rezultāts bija secinājums, ka objekti maksā atšķirīgi.
- Čārlzs Dufejs, kurš izvirzīja dažādu elektroenerģijas veidu teoriju.
- Holandietis Pīters van Mušenbruks. Viņš kļuva slavens ar kondensatora izgudrošanu.
- Georgs Ričmans un Mihails Lomonosovs aktīvi pētīja šo fenomenu.
- Bendžamins Franklins. Šis cilvēks iegāja vēsturē kā zibensnovedēja izgudrotājs.
- Luigi Galvani.
- Vasīlijs Petrovs.
- Čārlza kulons.
- Hanss Oersteds.
- Alesandro Volta.
- Andrē Ampērs.
- Maikls Faradejs un daudzi citi.
Enerģija
Elektrotehnika ir zinātne, kas satur četras sastāvdaļas, no kurām pirmā un pamata ir elektroenerģijas nozare. Tā ir zinātne par enerģijas ražošanu, pārvadi un patēriņu. Cilvēce spēja veiksmīgi izmantot šo tehnoloģiju savām vajadzībām tikai 19. gadsimtā.
Primitīvās baterijas ierīcēm ļāva darboties tikai kādu laiku, kas neapmierināja zinātnieku ambīcijas. Pirmā ģeneratora prototipa izgudrotājs bija ungārs Anosh Jedlik 1827. gadā. Diemžēl zinātnieks savu prātu nepatentēja, un viņa vārds palika tikai vēstures mācību grāmatās.
Vēlāk dinamo pārveidoja Hippolyte Pixie. Ierīce ir vienkārša: stators, kas rada pastāvīgu magnētisko lauku, un tinumu komplekts.
Elektrotehnikas un enerģētikas attīstības vēsturē nevar iztikt bez Maikla Faradeja vārda pieminēšanas. Tieši viņš izgudroja pirmo ģeneratoru, kas ļāva ģenerēt strāvu un pastāvīgu spriegumu. Pēc tam mehānismus uzlaboja Emīls Stērers, Henrijs Vailds, Zenobs Gramms.
DC
1873. gadā izstādē Vīnē skaidri tika demonstrēta sūkņa iedarbināšana no vairāk nekā kilometra attālumā esošās mašīnas.
Elektrība pārliecinoši iekaroja pasauli. Cilvēcei ir pieejami tādi līdz šim nezināmi jauninājumi kā telegrāfs, automašīnu un kuģu elektromotors un pilsētu apgaismojums. Elektroenerģijas ražošanai rūpnieciskā mērogā arvien vairāk tika izmantotas milzīgas dinamo. Pilsētās sāka parādīties pirmie tramvaji un trolejbusi. Līdzstrāvas ideju masveidā ieviesa slavenais zinātnieks Tomass Edisons. Tomēr šai tehnoloģijai bija arī savi trūkumi.
Teorētiskā elektrotehnika zinātnieku darbos nozīmēja pēc iespējas vairāk apdzīvotu vietu un teritoriju nosegšanu ar elektrību. Bet līdzstrāvai bija ārkārtīgi ierobežots darbības rādiuss - apmēram divi vai trīs kilometri, pēc tam sākās milzīgi zaudējumi. Svarīgs faktors pārejā uz maiņstrāvu bija tērauds un ģenerēšanas iekārtu izmēri, pienācīgas rūpnīcas izmēri.
Nikola Tesla
Serbu zinātnieks Nikola Tesla tiek uzskatīts par jaunās tehnoloģijas pamatlicēju. Visu savu dzīvi viņš veltīja maiņstrāvas iespēju izpētei, pārraidot to no attāluma. Elektrotehnika (iesācējiem tas būs interesants fakts) ir balstīta uz tās pamatprincipiem. Mūsdienās katrā mājā ir kāds no izcilā zinātnieka darbiem.
Izgudrotājs deva pasaulei daudzfāzu ģeneratorus, asinhrono elektromotoru, skaitītāju un daudzus citus izgudrojumus. Gadu gaitā telegrāfā, telefonu kompānijās, Edisona laboratorijā un vēlāk savos uzņēmumos Tesla ieguva lielu pieredzi, pateicoties milzīgajam eksperimentu skaitam.
Cilvēce diemžēl nav saņēmusi pat desmito daļu no zinātnieka atklājumiem. Naftas atradņu īpašnieki visos iespējamos veidos bija pret elektrisko revolūciju un mēģināja apturēt tās virzību ar visiem viņiem pieejamajiem līdzekļiem.
Pēc baumām Nikola varēturadīt un apturēt viesuļvētras, pārraidīt elektrību bez vadiem jebkur pasaulē, teleportēt karakuģi un pat provocēt meteorīta krišanu Sibīrijā. Šis cilvēks bija ļoti neparasts.
Kā vēlāk izrādījās, Nikolai bija taisnība, veicot derības uz maiņstrāvu. Elektrotehnika (īpaši iesācējiem) vispirms min tās principus. Viņam izrādījās taisnība, ka elektrību var piegādāt tūkstošiem kilometru attālumā, izmantojot tikai vadus. Pastāvīga “brāļa” gadījumā spēkstacijām jābūt izvietotām ik pēc diviem līdz trim kilometriem. Turklāt tiem ir pastāvīgi jāveic apkope.
Šodien līdzstrāvai joprojām ir vieta elektriskajiem transportlīdzekļiem - tramvajiem, trolejbusiem, elektrolokomotīvēm, dzinējiem rūpniecības uzņēmumos, akumulatoros, lādētājos. Tomēr, ņemot vērā tehnoloģiju attīstību, visticamāk, ka "pastāvīgais" drīzumā paliks tikai vēstures lappusēs.
Elektromehānika
Otro elektrotehnikas sadaļu, kurā izskaidrots enerģijas pārvēršanas princips no mehāniskās uz elektrisko un otrādi, sauc par elektromehāniku.
Pirmais zinātnieks, kurš pasaulei atklāja savu darbu elektromehānikas jomā, bija Šveices zinātnieks Engelberts Arnolds, kurš 1891. gadā publicēja darbu par mašīnu tinumu teoriju un dizainu. Pēc tam pasaules zinātne tika papildināta ar Blondela, Vidmāra, Kostenko, Dreifusa, Tolvinska, Kruga, Parka pētījumu rezultātiem.
1942. gadā ungāru izcelsmes amerikānisGabrielam Kronam beidzot izdevās formulēt vispārinātu teoriju visām elektriskajām mašīnām un tādējādi apvienot daudzu pētnieku centienus pagājušajā gadsimtā.
Elektromehānika izpelnījās stabilu zinātnieku interesi visā pasaulē, un pēc tam tādas zinātnes kā elektrodinamika (pēta attiecības starp elektriskajām un magnētiskajām parādībām), mehānika (pēta ķermeņu kustību un mijiedarbību starp tiem), kā arī termiskā. fizika (teorētiskie pamati enerģija, termodinamika, siltuma un masas pārnese) un citi.
Galvenās problēmas, kas tika pētītas pētījumā, bija devēju izpēte un izstrāde, rotējošais magnētiskais lauks, lineārā strāvas slodze, Arnolda konstante. Galvenās tēmas ir elektriskās un asinhronās mašīnas, dažāda veida transformatori.
Elektromehānikas postulāti
Trīs galvenie elektromehānikas postulāti ir likumi:
- Faraday elektromagnētiskā indukcija;
- pilna strāva magnētiskajai ķēdei;
- elektromagnētiskais spēks (pazīstams arī kā Ampēra likums).
Elektromehānikas zinātnieku pētījumu rezultātā tika pierādīts, ka enerģijas kustība nav iespējama bez zudumiem, visas mašīnas var darboties gan kā dzinējs, gan kā ģenerators un ka rotora un statora lauki ir vienmēr nekustīgs attiecībā pret otru draugu.
Pamatformulas ir vienādojumi:
- elektriskā mašīna;
- elektriskās mašīnas tinumu sprieguma bilance;
- elektromagnētiskais griezes moments.
Automātiskās vadības sistēmas
Šis virziens neizbēgami kļuva populārs pēc tam, kad kļuva skaidrs, ka mašīnas var veiksmīgi aizstāt cilvēku darbu.
Automātiskā vadība – iespēja manipulēt ar citu ierīču vai pat veselu sistēmu darbību. Vadību var veikt pēc temperatūras, ātruma, kustības, leņķiem un braukšanas ātruma. Manipulāciju var veikt gan pilnībā automātiskajā režīmā, gan ar personas līdzdalību.
Pirmo šāda veida mašīnu var uzskatīt par Čārlza Beidža izstrādātu vienību. Izmantojot perfokartēs ietverto informāciju, sūkņus varēja vadīt, izmantojot tvaika dzinēju.
Pirmais dators tika aprakstīts īru zinātnieka Pērsija Ludgeita rakstos, kas sabiedrībai tika prezentēti 1909. gadā.
Analogās skaitļošanas ierīces parādījās tieši pirms Otrā pasaules kara uzliesmojuma. Karadarbība nedaudz palēnināja šīs daudzsološās nozares attīstību.
Pirmo modernā datora prototipu izveidoja vācietis Konrāds Zuse 1938. gadā.
Šodien automātiskās vadības sistēmas, kā to iecerējuši to izgudrotāji, veiksmīgi aizvieto cilvēkus ražošanā, veicot vienmuļāko un bīstamāko darbu.
Elektronika
Nākamais elektrotehnikas attīstības posms bija elektroniskās ierīces, kas ir miljardiem reižu precīzākas par analogajām ierīcēm.
Visslavenākais pirmais izgudrojums ir vācu Enigma šifrēšanas iekārta. Un tad britielektroniskie dekoderi, ar kuriem mēģināja atšifrēt samezglotos kodus.
Tālāk bija kalkulatori un datori.
Pašreizējā dzīves posmā tālruņi un planšetdatori ir saistīti ar elektroniku. Un kāda būs mūsu ierīču attīstība rīt, mēs varam tikai minēt. Bet zinātnieki strādā dienu un nakti, lai mūs visus pārsteigtu un padarītu dzīvi nedaudz interesantāku un vieglāku.
