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本帖最后由 xbq1013 于 2023-6-17 14:34 編輯
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9 z5 u4 Y7 C3 @/ y為什么電氣工程專(zhuān)業(yè)要叫做電氣呢?我學(xué)了這么多年的電氣專(zhuān)業(yè)了,,還從未思考過(guò)這個(gè)問(wèn)題呢~今天被鄰居家的高中生給難住了,,仔細(xì)一想,覺(jué)得這個(gè)話題挺有意義的,,希望有朋友能一起討論一下,。( e9 z5 L7 g. Q3 L1 Y- P
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電氣的概念8 U1 y2 Z/ n$ j$ h
, U: h& W& O& o' v! ?5 n# ]; ?# y8 r]電氣(electrical,electrical power and equipment)
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1 C) { D5 b, b* h! x- 是電能的生產(chǎn),、傳輸、分配,、使用和電工裝備制造等學(xué)科或工程領(lǐng)域的統(tǒng)稱(chēng),。
. Z: P$ A7 M7 S3 r - 是以電能、電氣設(shè)備和電氣技術(shù)為手段來(lái)創(chuàng)造,、維持與改善限定空間和環(huán)境的一門(mén)科學(xué),。
+ Z' C0 E' U% V9 N* c - 涵蓋電能的轉(zhuǎn)換、利用和研究三方面,,包括基礎(chǔ)理論,、應(yīng)用技術(shù)、設(shè)施設(shè)備等,。
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4 ~: j6 s: B0 K X; w" l 而經(jīng)常被外行人所混淆的“電器”又是什么呢,?: z$ o$ l" k- k6 }, l# {
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電器(electrical appliance)" c x0 I s5 K2 M9 d& [
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- 泛指所有用電的器具。1 J E; O& v+ @/ f4 w
- 專(zhuān)業(yè)的說(shuō):用于對(duì)電路進(jìn)行接通,、分?jǐn)�,,�?duì)電路參數(shù)進(jìn)行變換,以實(shí)現(xiàn)對(duì)電路或用電設(shè)備的控制,、調(diào)節(jié),、切換、檢測(cè)和保護(hù)等作用的電工裝置,、設(shè)備和元件,。
7 O2 s1 r+ j" N( c1 z0 l - 通俗的說(shuō):家庭常用的一些為生活提供便利的用電設(shè)備,如電視機(jī),、空調(diào),、冰箱,、洗衣機(jī)、各種小家電等等,。
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接下來(lái),,讓我們一起走進(jìn)“電氣”、認(rèn)識(shí)“電氣”,。
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5 b5 L3 ]$ k# x' J; t2 a電氣的出處: f2 J9 [) i6 k( l1 e B B7 {
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觀點(diǎn)一:
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“電氣”一詞應(yīng)是清末外國(guó)傳教士對(duì)electric fluid的翻譯,,具體可參見(jiàn)雷銀照《“電氣”詞源考》一文,這里我就簡(jiǎn)單的說(shuō)明一下,。1 h4 D1 i3 f4 B; {! ]
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“電氣”最早可能源于美國(guó)傳教士瑪高溫(D. J. Macgowan)所譯《博物通書(shū)》(Philosophical Almanac, 1851)一書(shū),,這本書(shū)也是目前已知最早的中文電磁學(xué)著作。: z. f# E, S, V0 q
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那時(shí)法拉第才剛發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象沒(méi)多久,,電子更是要到幾十年后才由湯姆孫發(fā)現(xiàn),,在那時(shí),科學(xué)界關(guān)于電的主流理論是電流體理論(fluid theory of electricity),,把電現(xiàn)象解釋為電流體的運(yùn)動(dòng),。其中包括杜費(fèi)(Charles du Fay)提出的二流體假說(shuō)與本杰明·富蘭克林(Benjamin Franklin)提出的單流體假說(shuō)(按今天的觀點(diǎn)看,兩者的實(shí)質(zhì)都是正電荷與負(fù)電荷),。
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“電氣”便是瑪高溫在譯介當(dāng)時(shí)西方主流電學(xué)知識(shí)時(shí)對(duì)電流體(electric fluid)的翻譯�,,敻邷赜谩皻狻眮�(lái)翻譯fluid,或許不止考慮到氣的流動(dòng)特性,,也考慮到在當(dāng)時(shí)看來(lái)電和中國(guó)古代哲學(xué)中所說(shuō)的“氣”一樣都是萬(wàn)物皆有的神秘現(xiàn)象,。
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具體怎么解釋還要看大家嚴(yán)謹(jǐn)?shù)挠懻摵脱芯俊?br />
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# a3 x: w4 Z- H3 @觀點(diǎn)二:
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+ \5 E7 Z5 g9 ?' v U3 H蓋西方工業(yè)之初,動(dòng)力機(jī)械均由蒸汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng),后來(lái)則有了電,故"電氣"者,開(kāi)始泛指工業(yè)動(dòng)力者也,然現(xiàn)在也無(wú)蒸汽輪機(jī)了,故干脆以電氣泛指電了�,!半姎狻边@個(gè)名詞已經(jīng)用習(xí)慣了,,所以沿用下來(lái)!4 F9 X& |9 t T, x# m+ o+ d1 q# X
6 X% f( z' }1 k# R1 A# z電氣中的氣,,當(dāng)指“壓縮空氣”,。工業(yè)自動(dòng)化中,需要?jiǎng)悠饋?lái)的設(shè)備,,有電動(dòng),,氣壓傳動(dòng),液壓傳動(dòng)等三種,。電動(dòng)和氣動(dòng)是最廣泛運(yùn)用的動(dòng)力源,,兩者結(jié)合使用,完成自動(dòng)化,。故稱(chēng):電氣自動(dòng)化,。
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( i' v# a- t+ y2 p0 `觀點(diǎn)三:
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- r R& _$ s; }" i關(guān)于電氣名稱(chēng)的起源,我聽(tīng)說(shuō)過(guò)的比較可靠的解釋有兩種:
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解釋1:中國(guó)古代認(rèn)識(shí)/ b( t2 N4 @6 J
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電是自然現(xiàn)象,在古代人們是通過(guò)閃電發(fā)現(xiàn)它的存在的,。在古代中國(guó),古人認(rèn)為電的現(xiàn)象是陰氣與陽(yáng)氣相激而生成的,《說(shuō)文解字》有“電,,陰陽(yáng)激耀也,從雨從申”,�,!蹲謪R》有“雷從回,電從申,。陰陽(yáng)以回薄而成雷,,以申泄而為電”。古人對(duì)電的解釋?zhuān)ɑ蛘叻Q(chēng)為學(xué)說(shuō))是通過(guò)“氣”來(lái)解釋的,,是為電氣,。% w B4 z' Q& r9 M7 C# o) f
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中國(guó)最早用氣學(xué)說(shuō)來(lái)解釋電的吸引現(xiàn)象,出現(xiàn)在東漢王充撰寫(xiě)的《論衡》,。! q d* o/ k5 X2 a8 d9 `) N) |8 `
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* O+ W9 O) d, C' b) A# v 解釋2:現(xiàn)代科學(xué)認(rèn)識(shí)+ T# {( g) J& \, C
5 s, X! v1 u1 \- s, w現(xiàn)代科學(xué)認(rèn)為:物質(zhì)是由原子組成,,原子由原子核和核外電子組成。原子核帶正電,,電子帶負(fù)電,,原子顯電中性。但在一些物理作用下(主要有3類(lèi)途徑:摩擦起電,、接觸帶電,,感應(yīng)帶電),部分原子會(huì)失掉一些核外電子,,從而顯正電性,;部分原子會(huì)得到一些電子,,從而顯負(fù)電性,。
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0 k( P2 e2 |; `/ t0 H* Q電子是帶有最小電荷的粒子,物理學(xué)家把最小電荷叫做元電荷,,用符號(hào)e表示(e=1.6x10⁻19),。任何帶電體所帶電荷量都是e的整數(shù)倍。電荷的流動(dòng)就產(chǎn)生了電流,。這幾乎是現(xiàn)代物理學(xué)對(duì)電的最準(zhǔn)確的認(rèn)識(shí)了,。
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% L0 C: x1 W) H3 O( K; @0 P" ?基于這一邏輯,我們知道,,電的本質(zhì)是電子的運(yùn)動(dòng),,而電子是一種微觀粒子,在原子如此小的空間(直徑約10⁻1⁰m)內(nèi)作高速(接近光速3×10⁸m·s⁻1)運(yùn)動(dòng),,核外電子的運(yùn)動(dòng)與宏觀物體運(yùn)動(dòng)不同,,沒(méi)有確定的方向和軌跡,只能用電子云描述它在原子核外空間某處出現(xiàn)機(jī)會(huì)(幾率)的大小。/ U: C8 c/ m# q) o6 k
: U7 z' n" f) @) `根據(jù)量子力學(xué)中的測(cè)不準(zhǔn)原理,,我們不可能同時(shí)準(zhǔn)確地測(cè)定出電子在某一時(shí)刻所處的位置和運(yùn)動(dòng)速度,,也不能描畫(huà)出它的運(yùn)動(dòng)軌跡。因此,,人們常用一種能夠表示電子在一定時(shí)間內(nèi)在核外空間各處出現(xiàn)機(jī)會(huì)的模型來(lái)描述電子在核外的的運(yùn)動(dòng),。: E: k, Z4 E" ^: e+ t6 V% m
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這種模型的三維圖像結(jié)果看上去,就像是在原子核周?chē)目臻g,,由于電子的運(yùn)動(dòng)而形成了陰電氣氛,。描述電子在原子核周?chē)鲄^(qū)域出現(xiàn)的幾率�,?梢栽趫D像中用電子云密度(陰電氣氛的濃厚程度)來(lái)表示,,以不同的濃淡點(diǎn)代表幾率的大小,其結(jié)果像電子在原子核周?chē)纬傻撵F氣,,所以也叫作電子氣體,,即電氣。
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由此可知,,電氣是囊落了所有電子運(yùn)動(dòng)相關(guān)的物理現(xiàn)象,,既包括強(qiáng)電、也包括弱電,,電氣泛指一切電,,因此在國(guó)外的大學(xué)電氣工程electrical engineering涵蓋了power engineering(強(qiáng)電)、electronic engineering(弱電),、information engineering(弱電),。但在中國(guó),電氣就特指強(qiáng)電了(power engineering),。
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* o. m* V5 N/ r% [- x/ h因?yàn)殡姎獾钠鹪淳褪茄芯块W電等強(qiáng)電現(xiàn)象開(kāi)始的,,以功率為主,到后來(lái)才開(kāi)始利用電來(lái)表示信號(hào),,從而產(chǎn)生了信息學(xué),、電子學(xué)、計(jì)算機(jī)等等這些以信號(hào)為主的技術(shù)門(mén)類(lèi),,即電氣應(yīng)該包括功率,、信號(hào)兩個(gè)層面。我想這是電氣最科學(xué)靠譜的解釋了吧,。, y+ u& d, N: q
+ |8 Y' W) s/ Z觀點(diǎn)四:6 x$ u1 ?6 y9 @3 C. ]% S b1 L% w( ?
% _+ I/ O1 w0 b; B/ s; J氣不可見(jiàn)器可見(jiàn),。只是感覺(jué)電氣看來(lái)含義更廣,既包含有形的也包含無(wú)形的,,因?yàn)殡姎馑坪蹙褪请姷倪\(yùn)動(dòng),,具體化后有了電力電機(jī)電器電子等,。- L/ A' N' f+ x2 f" R- t
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電子、電器和電力都屬于電氣工程,,它是一個(gè)抽象的概念,,不是具體指某個(gè)設(shè)備或器件、而是指整個(gè)系統(tǒng)和電子,、電器和電力的范疇,。
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. F2 ]$ r _3 T電氣是一個(gè)工程詞匯電氣基本翻譯英文:electric日文:電気(でんき)電氣就是以電能、電氣設(shè)備和電氣技術(shù)為手段來(lái)創(chuàng)造,、維持與改善限定空間和環(huán)境的一門(mén)科學(xué),涵蓋電能的轉(zhuǎn)換,、利用和研究三方面,包括基礎(chǔ)理論,應(yīng)用技術(shù),設(shè)施設(shè)備等。8 ^4 ^/ U4 C, y- Z
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1 [4 a' N+ t1 R: p: | 平常概念里的氣流的意思,,現(xiàn)代工業(yè)中經(jīng)常會(huì)用電信號(hào)來(lái)控制輸入輸出,,用氣流來(lái)控制機(jī)械部分的工作,舉個(gè)最簡(jiǎn)單的:氣缸,,就是用電來(lái)控制閥的通斷,,然后決定是否供氣來(lái)操縱機(jī)械部分的,所以電和氣會(huì)常常在一起稱(chēng)為電氣,。! D& L3 ~1 B2 ~+ G) V
1 t9 [9 i- n# Z( h; b. d1 q2 ~電氣工程呢其實(shí)可以這樣理解,,電流,電壓,,潮流等等這些物理量在輸電線路中流通,,就相當(dāng)于氣游走在人體當(dāng)中一樣。一個(gè)電路,,乃至一個(gè)電網(wǎng)可以看成一個(gè)人體,,而里面的元素也就是電流,電壓,,潮流就可以看成氣,,與外界交換能量!,!我們說(shuō)的電氣工程也就是個(gè)造人工程,,控制這個(gè)人的骨骼框架,,控制其氣的流動(dòng)與變換�,。�7 C& T% N: b3 R/ n4 u( @8 q
# K A$ d% [7 R, ]7 P t* ~% l觀點(diǎn)五:+ [) I1 u3 B; |& L0 w; U
0 M ~3 T8 u# h* \9 d對(duì)于“氣”的理解,,我認(rèn)為就是氣體,。本科學(xué)的電力電子,對(duì)這個(gè)沒(méi)概念,,讀了研究生之后轉(zhuǎn)為高電壓與絕緣技術(shù)才會(huì)發(fā)現(xiàn),,氣體在電氣中的巨大作用,。舉個(gè)最簡(jiǎn)單的例子就是,空氣開(kāi)關(guān),,它之所以能起作用是因?yàn)樗诳諝猱?dāng)中,,空氣作為一種絕緣介質(zhì),是決定它能否起作用的決定因素,。
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! V1 T$ C# k4 E( ~; I( k# n在研究絕緣的過(guò)程中,,包括氣體絕緣、固體絕緣和液體絕緣,。氣體絕緣是自恢復(fù)性最好,,最廉價(jià)的一種絕緣介質(zhì)就是空氣�,?諝忾_(kāi)關(guān)就是這么產(chǎn)生的,。除了空氣之外的,像六氟化硫氣體,,也是現(xiàn)在研究的熱點(diǎn)問(wèn)題,,絕緣強(qiáng)度是空氣的2.5倍,滅弧能力是空氣的100倍.所以在高電壓領(lǐng)域的入門(mén)知識(shí)里面,。% w( X3 L/ l# S/ C( Y4 |
! ~4 D& d7 ?0 u* T, |, `& Y關(guān)于氣體的放電理論都是作為第一章來(lái)講的,,最經(jīng)典的湯森理論和流注理論也是關(guān)于氣體絕緣的�,?梢哉f(shuō)研究氣體絕緣是研究高壓的半壁江山,,進(jìn)而沒(méi)有高壓就沒(méi)電能的輸送和變配,整個(gè)供電系統(tǒng)也就不存在了�,,F(xiàn)在可以理解到“氣”的重要了嗎,,半壁江山。+ o. l3 I0 J; z( \6 {2 N
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