Реферат основные этапы развития электротехники – § 2. Основные этапы развития электротехники. Применение математического аппарата в описании открытых явлений. Зарождение и развитие электроники. Изобретение радио

электротехника и краткая история ее развития

История развития электротехники


Главная »
История развития электротехники



Фактически все, что нас с вами окружает, тем или иным образом связано с электричеством. Замечаем, что если где-то на подстанции выключили рубильник, то сразу меняется весь привычный мир. Электричество очень плотно внедрилось в нашу жизнь, а порою сама жизнь зависит от него. С электричеством существование человека гораздо комфортнее, легче и лучше.


Первоначальный опыт использования электрической энергии человечество имело ещё тысячелетия назад.
При раскопках культурных слоев и вскрытии древних захоронений, обнаружены находки и рисунки, которые не многозначно говорят о применении электричества людьми. «Древние» — в нашем понимании народы, получали электрическую энергию гальваническим способом.


К сожалению, история не донесла до нас подробного текстового описания жизнедеятельности предков современного человеческого общества. Мы лишь можем строить догадки и делать предположения, на основе археологических открытий.


Для нашего исторического времени эпохальным периодом начала мощного развития изучения и использования электрического тока стал период 17-19 столетия.


Один из патриархов стоящих у подножия изучения явлений, связанных с электроэнергией, немецкий физик, философ, инженер Отто фон Герике, во второй половине 17-ого века первым наблюдал электролюминесценцию. Он изобрёл один из первых электростатических генераторов, производящих электричество трением — шар из серы, натираемый руками. Герике обнаружил свойство отталкивания однополярно заряженных предметов.


У всех на слуху привычные названия единиц измерения из области электротехники, такие как ом, ампер, вольт, фарад, ватт, герц и т.д. которые мы слышим при покупках различных девайсов и бытовой техники. Свои названия эти единицы, в подавляющем большинстве, получили от имен ученых сделавших открытие или сформулировавших законы и закономерности.


Так например:

Выдающийся французский блестящий военный инженер и физик Шарль Огюстен дэ Кулон,
член Парижской академии наук, один из основателей электростатики, внес в науку понятия: закономерности внешнего трения, закон кручения упругих нитей, основной закон электростатики (закон Кулона), закон взаимодействия магнитных полюсов. Название единицы электрического заряда «кулон» в физической терминологии, носит именно его имя.



Немецкий учёный Георг Симон Ом в 1826 году сформулировал закон описывающий зависимость таких величин как напряжение и сопротивление. Ом равен сопротивлению проводника, между концами которого возникает напряжение 1 вольт при силе постоянного тока 1 ампер.
Единица сопротивления названа в честь этого ученого — Ом.
Решением XI Генеральной конференции по мерам и весам в 1960 году, ом введен в международную систему единиц (СИ).


Величайшие умы, такие как – Михаил Ломоносов, Алессандро Вольта, Луиджи Гальвани, Ампер Андре-Мари и другие, все они вносили вклад в тогда еще малоизвестную науку — электротехнику.



Знаменитый французский физик, математик и естествоиспытатель, член Парижской Академии наук Андре-Мари Ампер, который занимался изучением связи электрических и магнитных явлений, ввел в физику само понятие «ток электрический» и «электродинамика». Именно он предложил теорию природы магнетизма. В честь этого ученого названа единица измерения силы тока – Ампер.


Граф Алессандро Джузеппе Антонио Анастасио Джероламо Умберто Вольта, итальянец по национальности, физик, химик, физиолог, является одним из основоположников учения об электричестве. В арсенале его многочисленных разработок, исследований, изобретений числятся: «закон ёмкостного сопротивления», первая аккумуляторная батарея (ученый считается отцом электромобиля), электростатическая машина (электрофор), вырабатывающая эл.заряд за счет трения. В честь Алессандро Вольта названа единица измерения электрического напряжения – вольт.


Майкл Фарадей пожалуй один из самых «результативных» ученых в вопросах количества и значимости открытий в области начинающей развиваться ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ, как науки. Физик, химик, экспериментатор (около 30 тысяч экспериментов), естествоиспытатель, член Лондонского королевского общества, почётный член Петербургской академии наук, занимаясь изучением электромагнитных полей, открыл электромагнитную индукцию, создал первый трансформатор, первую модель электродвигателя. В результате титанической научно-практической деятельности Фарадея в обиходе появились понятия: физическое поле, анод, катод, электролит, диэлектрик, ион и многие другие. Среди его открытий числится жидкий хлор, гексохлоран, нержавеющая сталь, количественные законы электролиза, открытие поляризации света и связь магнетизма с оптикой.


Наука никогда не стояла на месте, от теоретических и модельных разработок она прогрессировала, встраиваясь в реалии человеческой жизни, обрастая при этом новыми идеями и новыми открытиями.


Изобретения, члена Петербургской Академии наук, Бориса Семеновича Якоби, служат ярким примером перехода от теории к используемой в деятельности человека практике. Это создание первого электродвигателя, с непосредственным вращением вала. Якоби впервые осуществил движение бота при помощи электроэнергии. Он является изобретателем коллектора для выпрямления тока электрического, гальванопластики, стрелочного и электромагнитного пишущего телеграфных аппаратов, а также первого в мире буквопечатающего телеграфного аппарата.


Далее темпы эволюции электродвигателей шли гигантскими шагами. Благодаря гениальности, инженера, физика, Николы Теслы, им была разработана конструкция двухфазного электродвигателя и генератора.
В непостижимо короткий промежуток времени, на основе разработок Теслы, Михаилом Осиповичем Доливо-Добровольским была создана электрическая трехфазная система.


Доливо-Добровольский создал трехфазный трансформатор, трехфазный асинхронный двигатель, доказал на практике преимущества передачи трехфазного тока на расстояния. Можно сказать, что благодаря ему, асинхронный двигатель стал основным и востребованным в производственной сфере, во всем мире, принципиально не изменившись до сих пор.


На протяжении всего срока своего существования, человечество копило знания и опыт в области теоретического и практического использования электричества. Когда-то проводимые простые эксперименты со статическим электричеством, постепенно переросли в целую науку, включающую в себя многочисленные развивающиеся отрасли. Название этой науки – ЭЛЕКТРОТЕХНИКА.


Электротехника развивается, внедряясь во все научные сферы, и уже давно стала неотъемлемой частью нашей жизни. Этот прогресс несет в себе новые открытия и новые возможности для человеческой расы.


www.ekomplect.ru

Электротехника. Основные этапы ее развития — Мегаобучалка

 

Решающая роль в современном научно-техническом прогрессе принадлежит электрификации. Как известно под электрификацией понимается, широкое внедрение электрической энергии в народное хозяйство и быт, и сегодня нет такой области техники, где в том или ином виде не использовалась бы электрическая энергия а в будущем ее применение будет еще более расширяться. Подэлектротехникой в широком смысле слова подразумевается область науки и техники, использующая электрические и магнитные явления для практических целей.

Это общее определение электротехники можно раскрыть более подробно, выделив те основные области, в которых используются электрические и магнитные явления: преобразование энергии природы (энергетическая), превращение вещества природы (технологическая), получение и передача сигналов или информации (информационная). Поэтому, более полно электротехнику можно определить, как область науки и техники, использующую элект­рические и магнитные явления для осуществления процессов пре­образования энергии и превращения вещества, а также для передачи сигналов и информации.

В последние десятилетия из электротехники выделилась про­мышленная электроника с тремя ее направлениями: информаци­онное, энергетическое и технологическое, которые с каждым годом приобретают все большее значение в ускорении научно-тех­нического прогресса.

 

В развитии электротехники условно можно выделить следую­щие шесть этапов.

1. Становление электростатики (до 1800 г.). К этому периоду относятся первые наблюдения электрических и магнитных явле­ний, создание первых электростатических машин и приборов, исследования атмосферного электричества, разработка первых те­орий электричества, установление закона Кулона, зарождение электромедицины.

2. Закладка фундамента электротехники, ее научных основ (1800 — 1830 гг.). Начало этого периода ознаменовано созданием «вольтова столба» — первого электрохимического генератора, а вслед за ним «огромной наипаче батареи» В. В. Петрова, с помощью которой им была получена электрическая дуга и сделано много но­вых открытий. Важнейшими достижениями этого периода является открытие основных свойств электрического тока, законов Ампера, Био и Савара, Ома, создание прообраза электродвигателя, первого индикатора электрического тока (мультипликатора), установление связей между электрическими и магнитными явлениями.

3. Зарождение электротехники (1830 — 1870 гг.). Самым зна­менательным событием этого периода явилось открытие М. Фарадеем явления электромагнитной индукции, создание первого электромашинного генератора. Разрабатываются разнообраз­ные конструкции электрических машин и приборов, формули­руются законы Ленца и Кирхгофа, создаются первые источники электрического освещения, первые электроавтоматические приборы зарождается электроизмерительная техника. Однако широкое практическое применение электрической энергии бы­ло невозможно из-за отсутствия экономичного электрического генератора.

4. Становление электротехники как самостоятельной отрасли тех­ники (1870—1890 гг.). Создание первого промышленного электрома­шинного генератора с самовозбуждением (динамомашины) открывает новый этап в развитии электротехники, которая стано­вится самостоятельной отраслью техники. В связи с развитием про­мышленности, ростом городов возникает острая потребность в электрическом освещении, начинается строительство «домовых» электрических станций, вырабатывающих постоянный ток. Элект­рическая энергия становится товаром, и все более остро ощущается необходимость централизованного производства и экономичной пе­редачи электроэнергии на значительные расстояния. Решить эту проблему на базе постоянного тока было нельзя из-за невозможно­сти трансформации постоянного тока. Значительным стимулом к. внедрению переменного тока явилось изобретение «электрической свечи» П. Н. Яблочковым и разработка им схемы дробления электри­ческой энергии посредством индукционных катушек, представляв­ших собой трансформатор с разомкнутой магнитной системой.

Одновременно разрабатываются способы передачи электриче­ской энергии на большие расстояния посредством значительного повышения напряжения линий электропередач. Дальнейшее раз­витие электрического освещения способствовало совершенствова­нию электрических машин и трансформаторов; в середине 80-х гг. началось серийное производство однофазных трансформаторов с замкнутой магнитной системой. Идея П. Н. Яблочкова о централизованном производстве и распределении электроэнергии претворяется в жизнь, начинается строительство центральных электростанций переменного тока.

Однако развивающееся производство требовало комплексного решения сложнейшей научно-технической проблемы: экономич­ной передачи электроэнергии на дальние расстояния и создания экономичного и надежного электрического двигателя, удовлетво­ряющего требованиям промышленного электропривода. Эта проблема была успешно решена на основе многофазных, в частности трехфазных систем.

5. Становление и развитие электрификации (с 1891 г.). Важ­нейшей предпосылкой разработки трехфазных систем явилось открытие (1888 г.) явления вращающегося магнитного поля. Первые многофазные двигатели были двухфазными. Трехфазная система оказалась наиболее рациональной, так как имела ряд преиму­ществ как перед однофазными цепями, так и перед другими мно­гофазными системами.

В разработку трехфазных систем большой вклад сделали уче­ные и инженеры разных стран. Но как будет показано далее, наи­большая заслуга принадлежит М. О. Доливо-Добровольскому, сумевшему придать своим работам практический характер, со­здавшему трехфазные синхронные генераторы и асинхронные двигатели, трансформаторы. Убедительной иллюстрацией пре­имуществ трехфазных цепей была знаменитая Лауфен-франкфуртская электропередача (1891 г.), сооруженная при активном участии Доливо-Добровольского.

С этого времени начинается бурное развитие электрификации: строятся мощные электростанции, возрастает напряжение элект­ропередач, разрабатываются новые конструкции электрических машин, аппаратов и приборов. Электрический двигатель занимает господствующее положение в системе промышленного привода.

Процесс электрификации постепенно охватывает все новые об­ласти производства: развивается электрометаллургия, электро­термия, электрохимия.

Электрическая энергия начинает все более широко использо­ваться в самых разнообразных отраслях промышленности, на транспорте, в сельском хозяйстве и в быту.

Широкое применение переменного тока потребовало теорети­ческого осмысления и математического описания физических про­цессов, происходящих в электрических машинах, линиях электропередач, трансформаторах.

6. Зарождение и развитие электроники (первая четверть XX в.). Рост потребности в постоянном токе (электрохимия, электротран­спорт и др.) вызвал необходимость в развитии преобразовательной техники, что привело к зарождению, а затем бурному развитию промышленной электроники.

Электротехника становится базой для разработки автоматизи­рованных систем управления энергетическими и производствен­ными процессами. Создание разнообразных электронных, в особенности микроэлектронных устройств позволяет коренным образом повысить эффективность автоматизации процессов вы­числений, обработки информации, осуществлять моделирование сложных физических явлений, решение логических задач и др. при значительном снижении габаритов, устройств, повышении их надежности и экономичности.

Значительный прогресс в электронике наметился после создания больших интегральных схем (БИС), быстродействие их измеряется миллиардными долями секунды, а минимальные размеры состав­ляют 2-Змкм. Внедрение БИС привело к созданию микропроцессоров, осуще­ствляющих цифровую обработку информации по программе, и микроЭВМ.

Быстрое развитие микроэлектроники обусловило возникнове­ние и заметный прогресс новой области науки и техники — ин­форматики. Уже вначале 80-х гг. как в нашей стране, так и за рубежом ста­ли изготовлять микропроцессоры и микроЭВМ в одном кристалле. Все это дает огромный эффект в повышении надежности, сниже­нии габаритов и потребляемой энергии микроэлектронных уст­ройств, используемых в различных производственных процессах, автоматизированных систем управления, на транспорте, в быто­вых устройствах.

 

megaobuchalka.ru

История развития электротехники. Ученые, внесшие вклад в развитие электротехники, и их изобретения

Электротехника – крайне обширная область знаний, которая включает в себя все, что связано с использованием электрической энергии. Это и разработка схем, устройств, оборудования и компонентов, и изучение электромагнитных явлений, их практическое использование. Область применения электротехники – все сферы нашей жизни.

С чего все начиналось

История развития электротехники крепко связана с человечеством на протяжении всей истории его развития. Людей интересовали природные явления, которые они не могли объяснить. История развития электротехники – постоянные попытки повторить то, что происходило вокруг.

Изучение продолжалось долгие и долгие столетия. Но лишь в семнадцатом веке история развития электротехники начала свой отсчет с реального использования человеком полученных знаний и навыков.

Теория

Ученые, внесшие вклад в развитие электротехники, – это тысячи и тысячи имен, всех их в рамках данной статьи указать невозможно. Но существуют личности, чьи исследования помогли сделать наш мир таким, каков он есть сейчас.

Исторические данные гласят: одним из первых, кто обратил свое внимание, что после того как янтарь потереть о шерсть, он сможет притягивать предметы, был греческий философ Фалес Милетский. Свои опыты он проводил в седьмом веке до нашей эры. Никаких фундаментальных выводов, к сожалению, он сделать не смог. Но все свои наблюдения он тщательно записал и передал потомкам.

Следующее имя в условном списке «ученые-электротехники и их изобретения» появилось лишь в 1663 году, когда в городе Магдебурге Отто фон Герике спроектировал машину, которая представляла собой шар, способный не только притягивать, но и отталкивать предметы.

Знаменитые ученые

Впоследствии начала электротехники положили такие известные ученые, как:

  • Стивен Грей, проводивший опыты по передаче электричества на расстоянии. Результатом его исследований стал вывод, что предметы по-разному передают заряд.
  • Шарль Дюфе, который выдвинул теорию о разных типах электричества.
  • Голландец Питер ван Мушенбрук. Он прославился изобретением конденсатора.
  • Активно изучали явление Георг Рихман и Михаил Ломоносов.
  • Бенджамин Франклин. Этот человек остался в истории как изобретатель громоотвода.
  • Луиджи Гальвани.
  • Василий Петров.
  • Шарль Кулон.
  • Ганс Эрстед.
  • Алессандро Вольта.
  • Андре Ампер.
  • Майкл Фарадей и многие другие.

Энергетика

Электротехника – наука, которая содержит четыре составляющих, первой и базовой из них является электроэнергетика. Это наука о генерации, передаче и потреблении энергии. Человечество смогло успешно использовать эту технологию для своих нужд лишь в 19-м веке.

Примитивные батареи позволяли приборам работать лишь какое-то время, что не удовлетворяло амбиций ученых. Изобретателем первого прообраза генератора стал венгр Аньош Йедлик в 1827 году. К сожалению, свое детище ученый не запатентовал, и его имя осталось лишь в учебниках по истории.

Позднее динамо-машину доработал Ипполит Пикси. Устройство несложное: статор, создающий постоянное магнитное поле, и набор обмоток.

История развития электротехники и энергетики не может обойтись без упоминания имени Майкла Фарадея. Именно он изобрел первый генератор, который позволял вырабатывать ток и постоянное напряжение. Впоследствии механизмы были усовершенствованы Эмилем Штерером, Генри Уайльдом, Зенобом Граммом.

Постоянный ток

В 1873 году на выставке в Вене был наглядно продемонстрирован запуск насоса от машины, находящейся более чем в километре от него.

Электричество уверенно завоевывало мир. Человечеству стали доступны такие неведомые ранее новинки, как телеграф, электрический двигатель на автомобилях и суднах, освещение городов. Огромные динамо-машины все чаще использовали для производства электрического тока в промышленных масштабах. В городах стали появляться первые трамваи и троллейбусы. Идею постоянного тока массово внедрял известный ученый Томас Эдисон. Однако у этой технологии были и свои недостатки.

Теоретическая электротехника в трудах ученых подразумевала покрытие как можно большего количества населенных пунктов и территорий электроэнергией. Но постоянный ток имел крайне ограниченный радиус действия – порядка двух-трех километров, после чего начинались огромные потери. Немаловажным фактором перехода на переменный ток стали и габариты генерирующих машин, размером с приличный завод.

Никола Тесла

Основоположником новой технологии считается сербский ученый Никола Тесла. Всю свою жизнь он посвятил изучению возможностей переменного тока, передачу его на расстояние. Электротехника (для начинающих это будет интересным фактом) построена на основных его принципах. Сегодня в каждом доме есть одно из творений великого ученого.

Изобретатель подарил миру многофазные генераторы, асинхронный электродвигатель, счетчик и многие другие изобретения. За годы работы в телеграфной, телефонной компаниях, лаборатории Эдисона и впоследствии на своих предприятиях Тесла получил огромный опыт вследствие проведения огромного количества экспериментов.

Человечество, к великому сожалению, не получило и десятой доли открытий ученого. Владельцы нефтяных месторождений были всячески против электрической революции и любыми доступными им способами пытались остановить её продвижение.

По слухам, Никола умел создавать и останавливать ураганы, передавать электричество без проводов в любую точку земного шара, телепортировал военный корабль, и даже спровоцировал падение метеорита в Сибири. Очень неординарным был этот человек.

Как оказалось впоследствии, Никола был прав, сделав ставку на переменный ток. Электротехника (для начинающих особенно) в первую очередь упоминает о его принципах. Он оказался прав, что электричество можно подавать за тысячи километров, используя лишь провода. В случае с постоянным «собратом» электростанции необходимо располагать через каждые два–три километра. К тому же они должны постоянно обслуживаться.

На сегодняшний день постоянному току еще осталось место для электрического транспорта – трамвая, троллейбуса, электровоза, двигателей на промышленных предприятиях, в батарейках, зарядных устройствах. Однако, учитывая развитие технологий, есть вероятность что «постоянка» вскоре останется лишь на страницах истории.

Электромеханика

Второй из разделов электротехники, в котором объясняется принцип преобразования энергий из механической в электрическую и наоборот, называется электромеханикой.

Первым ученым, явившим миру свои работы по электромеханике, был швейцарский ученый Энгельберт Арнольд, который в 1891 году опубликовал труд, посвященный теории и проектированию обмоток для машин. Впоследствии мировая наука пополнилась результатами исследований Блонделя, Видмара, Костенко, Дрейфуса, Толвинского, Круга, Парка.

В 1942 году венгро-американец Габриэль Крон окончательно сумел сформулировать обобщенную теорию для всех электрических машин и объединить таким образом усилия множества исследователей за последнее столетие.

Электромеханика пользовалась стабильным интересом ученых во всем мире, и впоследствии из неё возникли такие науки, как электродинамика (изучает связь электрических и магнитных явлений), механика (изучает движение тел и взаимодействий между ними), а также теплофизика (теоретические основы энергетики, термодинамику, тепломассообмен) и другие.

Основными проблемами, которые изучались в рамках исследований, являлись изучение и разработка преобразователей, вращающегося магнитного поля, линейная токовая нагрузка, постоянная Арнольда. Основные темы – электрические и асинхронные машины, различные типы трансформаторов.

Постулаты электромеханики

Основными тремя постулатами электромеханики являются законы:

  • электромагнитной индукции Фарадея;
  • полного тока для магнитной цепи;
  • электромагнитных сил (он же Закон Ампера).

В результате исследований ученых-электромехаников, было доказано, что перемещение энергии невозможно без потерь, все машины могут работать как в режиме двигателя, так и в качестве генератора, а также то, что поля ротора и статора всегда неподвижны относительно друг друга.

Основными формулами являются уравнения:

  • электрической машины;
  • равновесия напряжений обмоток электрической машины;
  • электромагнитного момента.

Системы автоматического управления

Направление неизбежно стало популярным, после того как стало ясно, что машины с успехом могут заменить человеческий труд.

Автоматическое управление – возможность манипулировать работой иных устройств или даже целых систем. Управление может производиться температурой, скоростью, движением, углами и скоростью перемещения. Манипулирование может осуществляться как в полном автоматическом режиме, так и при участии человека.

Первой машиной подобного рода можно считать агрегат, сконструированный Чарльзом Бэбиджем. При помощи информации, заложенной в перфокарты, могло производиться управление насосами при помощи парового двигателя.

Первый компьютер был описан в трудах ирландского ученого Перси Ладгейта, которые были представлены общественности в 1909 году.

Аналоговые вычислительные устройства появились аккурат перед началом Второй мировой войны. Военные действия несколько затормозили развитие этой перспективной отрасли.

Первый прообраз современного компьютера был создан немцем Конрадом Цузе в 1938 году.

На сегодняшний день системы автоматического управления, как и было задумано их изобретателями, успешно заменяют людей на производствах, выполняя самую монотонную и опасную работу.

Электроника

Следующим этапом развития электротехники стали электронные устройства, которые в миллиарды раз точнее своих аналоговых собратьев.

Самым известным первым изобретением является немецкая шифровальная машина «Энигма». А впоследствии – британские электронные дешифраторы, при помощи которых пытались разгадать запутанные коды.

Далее были калькуляторы и компьютеры.

На текущем этапе жизни с электроникой связывают телефоны и планшеты. А каким будет развитие наших устройств завтра, мы можем только гадать. Но ученые работают день и ночь лишь для того, чтобы удивить всех нас и сделать жизнь немого интереснее и проще.

fb.ru

История развития электротехники — реферат

                               
СОДЕРЖАНИЕ                             

ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………..

История развития электротехники…………………………….

ЭЛЕКТРИЧЕСТВО
И ПЕРВЫЕ ЗАКОНЫ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ……..

ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………………………

СПИСОК 
ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ………………………

      

 

 

 

 

 

 

                              

 

 

 

 

                                        ВВЕДЕНИЕ

Впервые явления,
ныне называемые электрическими, были
замечены в древнем Китае, Индии,
а позднее в древней Греции.
Сохранившиеся предания гласят, что древнегреческому
философу Фалесу Милетскому (640-550 гг. до
н. э.) было уже известно свойство янтаря,
натертого мехом или шерстью, притягивать
обрывки бумаги, пушинки и другие легкие
тела. От греческого названия янтаря —
«электрон» — явление это позднее
получило наименование электризации.

На протяжении
многих столетий, электрические явления 
считались проявлениями божественной
силы, пока в 17в. ученые не подошли вплотную
к изучению электричества. Кулон, Гильберт,
Отто фон Герике, Мушенбрек,  Франклин, Эрстед,
Араго, Ломоносов, Луиджи Гальвани, Алессандро
Вольта – вот далеко не полный список
ученых занимавшихся проблемами электричества.
Особо следует сказать о деятельности
замечательного ученого Андре Мари Ампера,
положившего начало изучению динамических
действий электрического тока и установившему
целый ряд законов электродинамики.

Открытия 
Эрстеда, Араго, Ампера заинтересовали
гениального английского физика
Майкла Фарадея и побудили его 
заняться всем кругом вопросов о превращении 
электрической и магнитной энергии
в механическую. Другой английский физик
Джеймс Клерк (Кларк) Ма́ксвелл 1873 году
издал капитальный двухтомный труд «Трактат
об электричестве и магнетизме», который
объединил понятия электричество, магнетизм
и электромагнитное поле. С этого момента
началась эра активного использования
электрической энергии в повседневной
жизни.

 

 

       

      История развития электротехники

Электротехника
(от электро… и техника), отрасль 
науки и техники, связанная с 
применением электрических и магнитных явлений для преобразования
энергии, получения и изменения химического
состава веществ, производства и обработки
материалов, передачи информации, охватывающая
вопросы получения, преобразования и использования
электрической энергии в практической
деятельности человека.

    Историческая 
справка. Возникновению электротехники 
предшествовал длительный период 
накопления знаний об электричестве 
и магнетизме, в течение которого 
были сделаны лишь отдельные 
попытки применения электричества 
в медицине, а также для передачи сигналов.
В XVII-XVIII вв. исследованию природы электрических
явлений были посвящены труды М. В. Ломоносова,
Г. В. Рихмана, Б. Франклина, Ш. О. Кулона,
и др. Для становления электротехники
решающее значение имело появление первого
источника непрерывного тока — вольтова
столба(А. Вольта, 1800), а затем более совершенных
гальванических элементов, что позволило
в 1-й трети XIX в. провести многочисленные
исследования химических, тепловых, световых
и магнитных явлений, вызываемых электрическим
током(труды В. В. Петрова, X. К. Эрстеда,
Д. Ф. Араго, М. Фарадея, Дж. Генри, А. М. Ампера,
Г. С. Ома и др.). В этот период были заложены
основы электродинамики, открыт важнейший
закон электрической цепи — Ома закон.
Среди попыток практического использования
результатов этих достижений наиболее
значительными были работы в телеграфии
(электромагнитный телеграф П. Л. Шиллинга,1832),
в военном деле (гальваноударные морские
мины Б. С. Якоби, 1840-е гг.).Открытие электромагнитной
индукции (1831-32) предопределило появление
электрических машин — двигателей и генераторов.
Поскольку все первые потребители электроэнергии
использовали постоянный ток (как наиболее
изученный), первые электрические машины
были постоянного тока машинами. Исторически
электродвигатели стали создаваться раньше
электромашинных генераторов, т. к. в 1-й
трети XIX в. гальванические элементы как
источники тока к большей или меньшей
мере удовлетворяли требованиям практики.
Период совершенствования конструкции
электродвигателя — от лабораторных приборов,
демонстрировавших возможность превращения
электрической энергии в механическую
(установка Фарадея, 1821), до машин промышленного
типа — охватывает приблизительно 50 лет.
В первых электродвигателях подвижная
часть совершала возвратно-поступательное
или качательное движение, а момент на
валу двигателя был пульсирующим (например,
в двигателе Генри). Начиная с середины
30-х гг. XIX в. стали строиться двигатели
с вращающимся якорем. Таким электродвигателем,
получившим практическое применение,
был двигатель, разработанный Якоби (1834—38).
Испытание этого двигателя, приводившего
в движение «электрический бот», показало,
с одной стороны, принципиальную возможность
его практического применения, а с другой
— необходимость создания более экономичного
по сравнению с гальваническими элементами
источника электроэнергии. Таким источником
стал электромашинный генератор, прообразом
которого была униполярная машина Фарадея
(1831). Первыми практически пригодными электромашинными
генераторами были магнитоэлектрические
генераторы, в которых магнитное поле
создавалось постоянными магнитами, а
якорями служили массивные индуктивные
катушки (Якоби, 1842). В 1851 немецкий учёный
В. Зинстеден предложил заменить постоянные
магниты электромагнитами, катушки которых
питались от самостоятельных магнитоэлектрических
генераторов. Дальнейшее совершенствование
конструкции электромашинного генератора
связано с использованием для возбуждения
обмотки электромагнита тока самого генератора.
Промышленное производство генераторов
было начато в 1870 в Париже после того, как
З. Т. Грамм впервые применил в генераторе
с самовозбуждением кольцевой шихтованный
якорь, принципиальная конструкция которого
была предложена для электродвигателя
в 1860 А. Пачинотти. Генератор Грамма работал
не только в генераторном, но и в двигательном
режиме, что положило начало практическому
внедрению принципа обратимости электрических
машин (открытому Э. X. Ленцем, 1832-38) и позволило
значительно расширить область использования
электрических машин. Последующее совершенствование
машин постоянного тока шло по пути улучшения
их конструктивных элементов — замена
кольцевого якоря барабанным (Ф. Хёфнер-Альтенек,
1873), усовершенствование шихтованных якорей
(американский изобретатель Х. Максим,
1880), введение компенсационной обмотки
(1884), дополнительных полюсов (1885) и др.
К 80-м гг. XIX в. электрические машины постоянного
тока приобрели основные конструктивные
черты современных машин. Их совершенствованию
способствовало открытие закона о направлении
индукционных токов, обнаружение и исследование
противоэдс (Якоби, 1840) и реакции якоря
(Ленц, 1847), разработка методов расчёта
электрических цепей (Г. Р. Кирхгоф, 1847)
и магнитных цепей ( английский учёный
Дж. Гопкинсон, нач. 80-х гг.), изучение магнитных
свойств железа (А. Г. Столетов, 1871) и др.
К концу 70-х гг. относятся работы Дж. К.
Максвелла, сформулировавшего уравнения
, являющиеся основой современного учения
об электромагнитном поле.

    Создание 
надёжных источников тока сделало 
возможным удовлетворение возросших 
потребностей в электрической энергии
для практических целей. Дальнейшее развитие
электротехники связано с возникновением
электротехнической промышленности и
массовым распространением электрического
освещения, которое в 50-70-х гг. XIX в. заменило
газовое. Идея применения электрической
энергии для освещения была высказана
Петровым в 1802 после открытия дуги электрической.
Первыми электрическими источниками света
были разнообразные дуговые угольные
лампы, среди которых наиболее дешёвой
и простой была «свеча Яблочкова»
(П. Н. Яблочков, 1876). В 1870-75 А. Н. Лодыгин
разработал несколько типов ламп накаливания,
усовершенствованных позднее Т. А. Эдисоном
и получивших преимущественное распространение
к 90 м гг. XIX в. Достижения в создании и применении
электрических источников света оказали
существенное влияние на становление
и развитие светотехники. С распространением
электрического освещения связано создание
электроэнергетических систем. Уже в первых
осветительных устройствах Яблочкова
имелись все основные элементы энергосистем:
первичный двигатель, генератор, линия
электропередачи, трансформатор, приёмник
энергии. Начало применению электроэнергии
для технологических целей положили ещё
работы Якоби (1838), предложившего использовать
электрический ток для получения металлических
копий и для нанесения металлических покрытий.

    
Но расширение области практического 
использования электрической энергии 
стало возможно лишь в 70-80-е 
гг. XIX в. с решением проблемы 
передачи электроэнергии на расстояние.
В 1874 Ф. А. Пироцкий пришёл к выводу об экономической
целесообразности производства электроэнергии
в местах, где имеются дешёвые топливные
или гидроэнергетические ресурсы, с последующей
передачей её к потребителю. В 1880-81 Д. А.
Лачинов и М. Депре независимо друг от
друга предложили для уменьшения потерь
электроэнергии в линии электропередачи
(ЛЭП) использовать ток высокого напряжения.
Первая линия электропередачи на постоянном
токе была построена Депре в 1882 между городами
Мисбахом и Мюнхеном (длина линии 57 км,
напряжение в ней 1.5-2 кв). Однако попытки
осуществить электропередачу на постоянном
токе оказались неэффективными, т. к., с
одной стороны, технические возможности
получения постоянного тока высокого
напряжения были ограничены, а с другой
— было затруднено его потребление. Поэтому
наряду с использованием для передачи
электроэнергии постоянного тока велись
работы по применению в тех же целях однофазного
переменного тока, напряжение которого
можно было изменять (повышать и понижать)
с помощью однофазного трансформатора.
Создание промышленного типа такого трансформатора
( О. Блати, М. Дери, К. Циперновский, 1885,
и др.) по существу решило проблему передачи
электроэнергии. Однако широкое распространение
однофазного переменного тока в промышленности
было невозможно из-за того, что однофазные
электродвигатели не удовлетворяли требованиям
промышленного электропривода, и поэтому
применение однофазного переменного тока
ограничивалось лишь установками электрического
освещения.

    В 
70-80-е гг. XIXв. электроэнергию начали 
использовать в технологических процессах:
при получении алюминия, меди, цинка, высококачественных
сталей: для резки и сварки металлов; упрочнения
деталей при термической обработке и т.
д. В 1878 Сименс создал промышленную конструкцию
электроплавильной печи. Методы дуговой
электросварки были предложены Н. Н. Бенардосом
(1885) и Н. Г. Славяновым (1891).

    
К концу 70-х гг. относятся также 
первые попытки использования 
электроэнергии на транспорте, когда 
Пироцкий провёл испытания вагона,
на котором был установлен 
электрический тяговый двигатель. В
1879 Сименс построил опытную электрическую
дорогу в Берлине. В 80-е гг. трамвайные
линии были открыты во многих городах
Западной Европы, а затем в Америке (США).
В России первый трамвай был пущен в Киеве
в 1892. В 90-е гг. электрическая тяга была
применена и на подземных железных дорогах
(в 1890 в Лондонском метрополитене, в 1896
— в Будапештском), а затем на магистральных
железных дорогах.

    
В конце XIX в. промышленное использование 
электроэнергии превратилось в 
важнейшую комплексную технико-экономическую
проблему — наряду с экономичной электропередачей
необходимо было иметь электродвигатель,
удовлетворяющий требованиям электропривода.
Решение этой проблемы стало возможным
после создания многофазных, в частности
трёхфазных, систем переменного тока.
Над этой проблемой работали многие инженеры
и учёные , но комплексное решение предложил
в конце 80-х гг. М. О. Доливо-Добровольский,
который разработал ряд промышленных
конструкций трёхфазных асинхронных двигателей,
трёхфазных трансформаторов, и в 1891 построил
трёхфазную линию электропередачи Лауфен
— Франкфурт (длина линии 170 км).

 

  ЭЛЕКТРИЧЕСТВО
И ПЕРВЫЕ ЗАКОНЫ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ

Электри́чество — понятие, выражающее свойства
и явления, обусловленные структурой физических
тел и процессов, сущностью которой является
движение и взаимодействие микроскопических
заряженных частиц вещества (электронов,
ионов, молекул, их комплексов и т. п.).

Гильберт 
впервые обнаружил, что свойства
электризации присущи не только янтарю,
но и алмазу, сере, смоле. Он заметил также, что некоторые
тела, например металлы, камни, кость, не
электризуются, и разделил все тела, встречающиеся
в природе, электризуемые и неэлектризуемые.
Обратив особое внимание на первые, он
производил опыты по изучению их свойств.

В 1650 году известный немецкий
ученый, бургомистр города Магдебурга,
изобретатель воздушного насоса Отто
фон Герике построил специальную «электрическую
машину», представлявшую шар из серы
величиной с детскую голову, насаженный
на ось.

Рисунок 1 – 
Электрическая машина фон Герике, усовершенствованная
Ван де Графом

Если при 
вращении шара его натирали ладонями
рук, он вскоре приобретал свойство притягивать 
и отталкивать легкие тела. На протяжении
нескольких столетий машину Герике значительно 
усовершенствовали англичанин Хоксби, немецкие ученые
Бозе, Винклер и другие. Опыты с этими машинами
привели к ряду важных открытий:

    • в 1707 году французский физик дю Фей обнаружил различие между электричеством, получаемым от трения стеклянного шара и получаемым от трения крута из древесной смолы;
    • в 1729 году англичане Грей и Уилер обнаружили способность некоторых тел проводить электричество и впервые указали на то, что все тела можно разделить на проводники и непроводники электричества.

Но значительно 
более важное открытие было описано в 1729 году Мушенбреком
— профессором математики и философии
в городе Лейдене. Он обнаружил, что стеклянная
банка, оклеенная с обеих сторон оловянной
фольгой (листочками станиоля), способна
накапливать электричество. Заряженное
до определенного потенциала (понятие
о котором появилось значительно позднее),
это устройство могло быть разряжено со
значительным эффектом — большой искрой,
производившей сильный треск, подобный
разряду молнии, и оказывавшей физиологические
действия при прикосновении рук к обкладкам
банки. От названия города, где производились
опыты, прибор, созданный Мушенбреком,
был назван лейденской банкой.

Рисунок 2 – Лейденская
банка. Параллельное соединение четырёх
банок

Исследования 
ее свойств производились в различных 
странах и вызвали появление множества
теорий, пытавшихся объяснить обнаруженное
явление конденсации заряда. Одна из теорий
этого явления была дана, выдающимся американским
ученым и общественным деятелем Бенджамином
Франклином, который указал на существование
положительного и отрицательного электричества.
С точки зрения этой теории Франклин объяснил
процесс заряда и разряда лейденской банки
и доказал, что ее обкладки можно произвольно
электризовать разными по знаку электрическими
зарядами[1].

Франклин, как 
и русские ученые М. В. Ломоносов и Г. Рихман,
уделил немало внимания изучению атмосферного
электричества, грозового разряда (молнии).
Как известно, Рихман погиб, производя
опыт по изучению молнии. В 1752 году Бенджамином
Франклином изобретен молниеотвод. Молниеотвод
(в быту также употребляется более благозвучное
«громоотвод») — устройство, устанавливаемое
на зданиях и сооружениях и служащее для
защиты от удара молнии. Состоит из трёх
связанных между собой частей:

  • молниеприёмник — служит для приёма разряда молнии и располагается в зоне возможного контакта с каналом молнии; в зависимости от защищаемого объекта может представлять собой металлический штырь, сеть из проводящего материала или металлический трос, натянутый над защищаемым объектом
  • заземляющий проводник или токоотвод — проводник, служащий для отвода заряда от молниеприёмника к заземлителю; обычно представляет собой провод достаточно большого сечения
  • заземлитель — проводник или несколько соединённых между собой проводников, находящихся в соприкосновении с грунтом; обычно представляет собой металлическую плиту, заглублённую в грунт.

В 1785 году Ш.
Кулоном открыт основной закон электростатики.
На основании многочисленных опытов
Кулон установил следующий закон:

Сила 
взаимодействия неподвижных зарядов,
находящихся в вакууме, прямо пропорциональна
произведению модулей зарядов и обратно
пропорциональны квадрату расстояния
между ними[1]- [3], [7]:

                                                        (1)

В 1799 год Создан
первый источник электрического тока — гальванический
элемент и батарея элементов.  Гальванический
элемент (химический источник тока) –
устройство, которое позволяет превращать
энергию химической реакции в электрическую
работу. По принципу работы различают
первичные (разовые), вторичные (аккумуляторы)
и топливные элементы. Гальванический
элемент состоит из ионпроводящего электролита
и двух разнородных электродов (полуэлементов),
процессы окисления и восстановления
в гальваническом элементе пространственно
разделены. Положительный полюс гальванического
элемента называется катодом, отрицательный
— анодом. Электроны
выходят из элемента через анод и движутся
во внешней цепи к катоду.

Работы русских 
академиков Эпинуса, Крафта и других
выявили целый ряд весьма важных
свойств электрического заряда, но все они изучали
электричество в состоянии неподвижном
или мгновенный раз ряд его, то есть свойства
статического электричества. Движение
его проявлялось лишь в форме разряда.
Об электрическом токе, то есть о непрерывном
движении электричества, еще ничего не
было известно.

Одним из первых
глубоко исследовал свойства электрического
тока в 1801 -1802 годах петербургский 
академик В. В. Петров. Работы этого 
выдающегося ученого, построившего
самую крупную в мире в те годы
батарею из 4200 медных и цинковых кружков, установили
возможность практического использования
электрического тока для нагрева проводников.
Кроме того, Петров наблюдал явление электрического
разряда между концами слегка разведенных
углей как в воздухе, так и в других газах
и вакууме, получившее название электрической
дуги. В. В. Петров не только описал открытое
им явление, но и указал на возможность
его использования для освещения или плавки
металлов и тем самым впервые высказал
мысль о практическом применении электрического
тока. С этого момента и должно начинать
историю электротехники как самостоятельной
отрасли техники[1].

yaneuch.ru

Этапы развития электротехники — реферат

 

  1. Сэр Гемфри Дэви и практическое применение электричества. 
    Гемфри Дэви (1778-1829) родился в маленьком городке Пензансе на юго-западе Англии. Об этой местности есть старинная поговорка: «Южный ветер приносит туда ливни, а северный — возвращает их». 
    В первые годы XIX века Дэви увлекся изучением действия электрического тока на различные вещества, в том числе на расплавленные соли и щелочи. Тридцатилетний ученый сумел в течение двух лет получить в свободном виде шесть ранее неизвестных металлов: калий, натрий, барий, кальций, магний и стронций. Это стало одним из самых выдающихся событий в истории открытия новых химических
    элементов, особенно если учесть, что щелочи
    в то время считались простыми веществами. 
    Однажды во время опытов с неизвестными
    металлами произошло несчастье: расплавленный
    калий попал в воду, произошел взрыв, в
    результате которого Дэви жестоко пострадал.
    Неосторожность обернулась для него потерей
    правого глаза и глубокими шрамами на
    лице.

Дэви пытался разложить электролизом
многие природные соединения, в том числе
и глинозем. Он был уверен, что и в этом
веществе содержится неведомый металл.
Ученый писал: «Если бы мне посчастливилось
получить металлическое вещество, которое
я ищу, я бы предложил для него название
— алюминий». Ему удалось получить сплав
алюминия с железом, а чистый алюминий
был выделен лишь в 1825 году, когда Дэви
уже прекратил свои эксперименты, датским
физиком Х.К. Эрстедом. 
В течение своей жизни Гемфри Дэви неоднократно
возвращался к проблемам получения металлов,
хотя его интересы были весьма разносторонними.
Так, в 1815 году он сконструировал безопасную
рудничную лампу с металлической сеткой,
которая спасла жизнь многим шахтерам,
а в 1818 году получил в чистом виде еще один
щелочной металл — литий.

 

  1. Опыты Г.Х. Эрстеда 
    Вопрос о взаимоотношении электричества
    и магнетизма еще долгое время оставался
    неясным, хотя многочисленные факты говорили
    об их тесной связи. Так, во время гроз перемагничивались стрелки компасов и намагничивались железные предметы. Но только в 1820 году было сделано решающее открытие в этом вопросе. А вот одна из версий этого события.

15 февраля 1820 года профессор 
Копенгагенского университета Ханс
Кристиан Эрстед (1777-1851), читая лекции студентам,
демонстрировал тепловое действие тока.
Случайно около нагреваемой пропускаемым
по ней током проволоки оказался компас,
не убранный с предыдущего занятия. Один
из студентов обратил внимание, что стрелка
компаса поворачивается, когда по проволоке
идет ток, и указал на это профессору. Так
было открыто магнитное действие тока. 
Когда 43-летний копенгагенский профессор
Ганс Христиан Эрстед (1777…1851) разослал
европейским коллегам свой ставший сразу
знаменитым «Памфлет» о действии электрического
тока на магнитную иглу – всего четыре
странички на латинском языке – и когда
многие ученые смогли с ним познакомиться,
их удивлению не было границ. Неужели ток
действует на магнит столь странно?

 

Чтобы разобраться в «проблеме
Эрстеда», которую бесспорно следует считать
ключевой в учении об электричестве и
магнетизме, нужно вернуться на два столетия
назад и представить себе маленький датский
остров Лангеланд, городок на нем под названием
Рюдкобинг и семью бедного аптекаря, в
которой родился Ганс Христиан. Нужда
гналась за семьей по пятам, и начальное
образование братьям Гансу Христиану
и Андерсу пришлось получать где придется:
городской парикмахер учил их немецкому;
его жена – датскому; пастор маленькой
церквушки научил их правилам грамматики,
познакомил с историей и литературой;
землемер научил сложению и вычитанию,
а заезжий студент впервые рассказал им
удивительные вещи о свойствах минералов,
пробудил любознательность и приучил
любить аромат тайны. 
21 июля 1820 года вышла в свет работа Эрстеда,
в которой описание самого опыта заняло
лишь несколько строк, а объяснение было
нечетким, а порою и неверным. Но он высказал
мысль о существовании вихревого магнитного
поля вокруг проводника с током. 4 сентября
о работах Эрстеда было сообщено на заседании
Парижской Академии наук, и уже через три
недели появился новый раздел физики —
электродинамика, творцом которой стал
преподаватель Политехнической школы
в Париже и член Парижской Академии наук
Ампер. 
Его талант, упорство и случайность сплелись
в счастливый клубок, и вот он, блестяще
защитив диссертацию, едет по направлению
университета на годичную стажировку
во Францию, Германию, Голландию. В то время
он скорее был философом, чем физиком.
Его новые друзья – большей частью философы.
Много времени он провел в Германии. Там
он слушал лекции Фихте о возможностях
исследований физических явлений с помощью
поэзии, о связи физики с мифологией. Ему
нравились лекции Шлегеля, но Эрстед не
мог согласиться с ним в необходимости
отказа от непосредственного, экспериментального
исследования физических явлений.

 

  1. Первые электроизмерительные
    приборы 
    Первый в мире электроизмерительный
    прибор — «электрический указатель или
    электрический гномон» — был создан
    на основе, видимо, совместного труда Ломоносова
    и Рихмана. Рихман описал этот прибор в статье: «Об указателе електрическом и его употреблении при опытах електрических, как натурою, так и искусством произведенных».

 

 Прикрепленная к вертикальной 
железной изолированной линейке 
шелковая нить отталкивалась 
от линейки при приведении 
последней в соприкосновение 
с наэлектризованным телом. Квадрант,
укрепленный на столике с вертикально 
установленной железной линейкой,
позволял по его шкале производить 
измерения получаемого между 
нитью и линейкой угла, пропорционального 
величине электрического заряда.

 Уотсон и другие зарубежные
и русские исследователи считают электрический
указатель, созданный в России, родоначальником
всех современных электроизмерительных
приборов. Этот указатель был создан русскими
учеными в связи с их участием в международном
труде по изучению электричества.

 

 В июне 1752 г. в «Санкт-Петербургских 
ведомостях» появилось известие 
о том, что Бенджамен Франклин произвел
опыты «для изведания, не одинакова
ль материя молнии и електрической силы».

 Русские исследователи 
тогда поделились своим опытом 
в связи с известием о зарубежном 
изучении молнии как одного 
из электрических явлений. Ломоносов 
и Рихман, независимо от зарубежных
исследователей, создали оригинальные
«громовые машины» и произвели с ними
опыты в том же 1752 г. Ломоносов в связи
с этим писал впоследствии, что он «ничем
не обязан Франклину».

 

 В июле месяце того 
же года, когда появилось сообщение 
об опытах Франклина, в «Санкт-Петербургских 
ведомостях» напечатано описание 
опытов Г. В. Рихмана, произведенных
для изучения электричества, действующего
во время гроз. В «Ведомостях» сообщалось:

«Понеже в разных 
ведомостях объявлено важнейшее 
изобретение, а именно: что електрическая
материя одинакая с материей грома, то
здешний профессор физики экспериментальной
г. Рихман удостоверил себя о том и некоторых
смотрителей…»

 

 Для проведения опытов 
Рихман применил следующую установку:

«Из середины дна 
бутылки выбил он иверень и сквозь
бутылку продел железной прут, длиною
от 5 до 6 футов, толщиною в один палец, тупым
концом и закрыл горло ее коркою.

 

 После велел он из 
верхушки кровли вынуть черепицу 
и пропустил туда прут, так 
что он от 4 до 5 футов высунулся,
а дно бутылки лежало на 
кирпичах. К концу прута, который под
кровлей из-под дна бутылочного высунулся,
укрепил он железную проволоку и вел ее
до среднего аппартамента все с такой
осторожностью, чтобы проволока не коснулась
никакого тела, производящего електрическую
силу. Наконец, к крайнему концу проволоки
приложил он железную линейку так, что
она перпендикулярно вниз висела, и к верхнему
концу линейки привязал шелковую нить,
которая с линейкой параллельно, а с широчайшей
стороной линейки в одной плоскости висела».

 Соорудив установку, исследователь 
стал ожидать грозы: «…с великою 
нетерпеливостью ожидал грому, которой
18 июля в полдень и случился».
Хотя «гром повидимому был не близко
от строения», электрический указатель
начал действовать. Электрические искры
были получены и непосредственно во Бремя
грома, и во время дождя, и после грома.
Опыт продолжался полтора часа и привел
к заключению;

«Итак совершенно доказано,
что електрическая материя одинакова
с громовой материей».

 

 Через неделю в «Ведомостях»
появилось сообщение: Рихман повторил
21 июля опыты, применяя лейденскую банку,
и снова убедился, что «материя грома
не разнится… от електрической материи…»

 Одновременно с Рихманом
опыты по изучению электричества производил
Ломоносов. Однако описание его опытов
не сохранилось. Имеется только краткая
запись в его отчете за 1752 г.

 

  1. Аркюэльское созвездие и электромагнетизм

Старшим из аркюэльского созвездия
был Лаплас — старше остальных более чем
на двадцать лет. Обычно ему приписывают
крестьянское происхождение. Однако он
получил хорошее образование. Для выпускников
бенедиктинской школы, которую окончил
Лаплас, уготовано было два пути — церковь
и армия. Семья настаивала на церковной
карьере, но великолепные успехи Пьера
Симона Лапласа в литературе и математике
решили проблему — поначалу Пьер Симон
занялся искусствами. Позже, однако, он
отправился в Париж с рекомендательным
письмом к знаменитому математику д’Аламберу,
который способствовал его назначению
профессором математики в военной школе.
Там-то Лаплас впервые и встретился с молодым
Наполеоном. Подружившись с ним, а затем
женившись на внучке знаменитого французского
математика Фурье, Лаплас в дополнение
к своему большому математическому таланту
приобрел и влияние административное,
столь способствовавшее французским успехам
в изучении электричества.

 

Современники писали о нем:
«Лаплас был рожден довести все до совершенства,
все исчерпать, решить все, что решению
поддается. Он бы завершил и небесную механику,
если бы наука эта имела конец». Некоторые
называли его Ньютоном своего времени.
Лаплас умер ровно через сто лет после
Ньютона — 5 марта 1827 года, явившись на склоне
лет свидетелем расцвета французских,
да и не только французских, исследований.

 

Другому члену этого славного
созвездия — Жану Батисту Био, старшему
из остальных, суждена была грустная доля
пережить всех своих соратников. Его жизнь
была наполнена разнообразной и блестящей
деятельностью. Начал он с артиллериста,
затем попал в Политехническую школу,
откуда вышел первоклассным математиком.
Потом — профессор в Центральной школе,
чем только не занимавшийся: он обследовал
только что упавшие метеориты, запускал
с Гей-Люссаком воздушные шары, мерил вместе
с Араго дугу меридиана на Балеарских
островах, помогал Ньепсу — одному из изобретателей
фотографии; кстати, одну из самых первых
в мире фотографий сделали с Био.

 

Савар был моложе Био на семнадцать
лет. В историю он вошел как один из создателей
«закона Био-Савара-Лапласа» — математической
зависимости, связывающей величину магнитного
поля, создаваемого током, с величиной
этого тока.

 

Следующий член сообщества
— Доминик Франсуа Жан Араго был на пять
лет старше Савара. Он отличался от прочих
членов прежде всего своим огненным темпераментом
— уже его фамилия выдает испанское происхождение.
Отец его владел плантациями винограда
и оливковых деревьев. Учился Араго в Париже
в Политехнической школе — там, где как
раз сооружались по приказу Наполеона
гигантские вольтовы столбы. Покровительство
Лапласа сделало для Араго возможным,
при его блестящих способностях, стать
Секретарем Парижской обсерватории, где
он познакомился с Био. В книге «История
моей юности» Араго со вкусом описывал
приключения в Северной Африке, свою работу
во Франции, свои поразительные успехи
в науке. Он стал членом Академии наук
двадцати трех лет. Его книги до сих пор
не потеряли в большой мере своей ценности.
Его наблюдения над грозами на суше и в
море легли в основу книги «Гром и молния»,
из которой мы приводили большое число
интересных до сего времени выдержек.

 

И, наконец, последний из созвездия,
формально не входивший в «Общество»,
— Ампер. Последний, разумеется, лишь по
порядку, но не по той роли, которую его
труды сыграли в истории науки, может быть,
стоит даже сказать — человеческой цивилизации.

 

  1. Андре Мари Ампер — основатель
    электродинамики 
    Сын лионского коммерсанта Андрэ Мари Ампер (1775-1836) с юных лет посвятил себя занятиям по математике, физике и химии. Его жажда знаний была столь велика, что четырнадцатилетним мальчиком он проштудировал все 20 томов «энциклопедии» Даламбера и Дидро и в скорости изучил латынь, греческий и итальянский языки для чтения трудов ученых в подлинниках. Сообщение об «электрическом магнетизме» настолько захватило Ампера, что он тут же поставил точнейшие опыты и на очередном заседании 25 сентября доложил разработанные им основные положения электродинамики. 
    Прежде всего, Ампер установил
    связь между направлением тока в проводнике
    и направлением отклонения магнитной
    стрелки — «правило пловца», или, по-современному,
    «правило левой руки». Здесь же он
    показал взаимодействие двух прямых параллельных
    проводников с током. Продолжая работать
    над темой, Ампер к 1826 году вывел количественный
    закон для силы взаимодействия электрических
    токов, ставший основным законом всей
    электродинамики. И это лишь малая толика
    из работ Ампера.

 

Ампер в те же годы предложил
проект стрелочного телеграфа на основе
открытия Эрстеда, но его проект был совершенно
непрактичным, ибо он, как и Земмеринг,
предлагал использовать отдельную проволоку
и иметь отдельную стрелку для каждой
буквы алфавита или иного знака. Был непрактичен
и телеграф Ричи, по сути, повторявший
телеграф Ампера и выставленный для обозрения
в Эдинбурге в те же годы. Кроме того, в
это же время в Европе входил в обиход
оптический телеграф француза Шаппа, сыгравший
заметную роль в развитии связи в Европе
в 19 веке.

yaneuch.ru

Этапы развития электротехники

Производство Этапы развития электротехники

Количество просмотров публикации Этапы развития электротехники — 289

 Наименование параметра  Значение
Тема статьи:Этапы развития электротехники
Рубрика (тематическая категория) Производство

Несмотря на то, что электрические и магнитные явления наблюдались еще в глубокой древности, история электротехники насчитывает немногим менее двух столетий. Свое начало она ведет с момента создания первого электрохимического генератора (1800 ᴦ.). До этого времени были сделаны только первые шаги по созданию простейших электростатических машин и приборов и установлению некоторых закономерностей в области статического электричества и магнетизма. В данный период проходило становление электростатики.

С 1800 по 1830 гᴦ. происходило изучение действия электрического тока: был установлен ряд закономерностей в области электромагнетизма, а также проведены первые опыты по практическому применению электричества. В это время разрабатываются основы электродинамики, закладывается фундамент электротехники.

Второй этап развития электротехники (1831 — 1870 гᴦ.) начался с открытия электромагнитной индукции, а завершился созданием первого электрического генератора.

Третий этап (1870 — 1890 гᴦ.) — с момента внедрения в промышленность электромагнитного генератора постоянного тока вплоть до завершения исследований в области многофазных систем. Это период интенсивного развития электротехники в условиях децентрализованного производства электрической энергии и начало развития электростанций. В это время начинается становление электротехники как самостоятельной отрасли.

Решение проблемы передачи электрической энергии на расстоянии, выработка промышленных типов трансформаторов и асинхронных двигателœей создали предпосылки для широкого развития электрификации. С этого времени начинается четвертый этап в развитии электротехники, продолжающийся до настоящего времени.


Этапы развития электротехники — понятие и виды. Классификация и особенности категории «Этапы развития электротехники» 2014, 2015.

Читайте также


  • — Основные этапы развития электротехники

    Решающая роль в современном научно-техническом прогрессе принадлежит электрификации. Как известно, под электрификацией понимается широкое внедрение электрической энергии в народное хозяйство и быт, и сегодня нет такой области техники, где в том или ином виде не… [читать подробнее].

  • referatwork.ru

    Этапы развития электротехники — реферат

     

    1. Георг  Симон Ом и первый закон электродинамики 
      Георг Симон Ом (16.03.1787 — 6.07.1854) — немецкий физик, член-корреспондент Берлинской АН. Окончил Ирландский университет. Преподавал математику затем физику в различных гимназиях. С 1833 — профессор Нюрнбергской высшей политехнической школы. В 1849-52 — ректор Мюнхенского университета. Член Лондонского королевского общества. Медаль Копли (1841).

     Исследования относятся 
    к электричеству, акустике, оптике,
    кристаллооптике. Экспериментально 
    открыл в 1826 основной закон электрической 
    цепи, связывающий между собой 
    силу тока, напряжение и сопротивление
    (закон Ома). В 1827 вывел его теоретически
    (для участка и полной цепи),
    ввел понятия «электродвижущей 
    силы», падения напряжения», и «проводимости».
    Выполнил (1830) первые измерения э.д.с.
    источника тока. 
     
    Кусок висмута был отлит в форме прямоугольной
    скобы abb’а’, длинная сторона которой равна
    61/2 дюйма, а короткие ножки аb и а’b’ были
    по 31/2 дюйма. Она была рассчитана в 9 линий
    шириной и 4 линии толщиной. К каждой из
    ножек с помощью двух винтов я прикрепил
    медные полоски abcd, a’b’c’d’, которые имели
    ширину 9 линий, толщину 1 линию, а их общая
    длина составляла 28 дюймов. Полоски были
    изогнуты так, что их свободные концы cd,
    c’d’ погружались в ртуть, находившуюся
    в двух чашечках m, m’, стоявших на деревянном
    основании fghi. 
    На верхней пластине основания помещался
    крутильный подвес, в описании которого
    я буду немного более распространенным,
    поскольку его конструкция несколько
    отличается от обычной. Стеклянный цилиндр,
    на котором установлен подвес, имел 6 дюймов
    в высоту и 41/2 дюйма в ширину. Сам подвес
    состоял из двух частей, одна из которых,
    nop, снабжена гнездом, сделанным слегка
    на конус, и накрепко приклеена к верхней
    пластинке стеклянного цилиндра, вторая
    часть, grs, с коническим выступом толщиной
    8 дюймов, плотно входящим в гнездо, и с
    пластинкой rr шириной 3 дюйма покоилась
    на пластинке n той же ширины. В средней
    точке выступа qs на токарном станке с большой
    тщательностью было сделано небольшое
    конусообразное углубление, которое затем
    было заполнено металлом на 1/2 дюйма своей
    длины так, что плоские поверхности, образованные
    таким образом, придавали коническому
    углублению вид полного треугольника.
    С помощью специальных приспособлений
    нить, на которой подвешивалась игла, прикреплялась
    к выступу, причем так, что средняя точка
    иглы попадала в точности под вершину
    треугольника. Магнитная игла tt была сделана
    из стальной проволоки толщиной 0,8 линии
    и имела длину около 2 дюймов. Ее концы
    были вставлены в цилиндры из слоновой
    кости, к одному из которых прикреплялась
    латунная проволока, заостренная и слегка
    загнутая вниз. Этот латунный указатель,
    служащий индикатором, расположен вблизи
    латунной дуги ии, покоящейся на деревянном
    основании и разделенной на градусы. Сначала
    я сделал магнит столь длинным, что его
    конец двигался непосредственно над градуированной
    шкалой. Однако затухающий характер его
    движения, на что указывает малое число
    совершаемых им колебаний, напомнил мне
    об экспериментах, недавно проведенных
    Араго, и заставил меня избрать другую
    схему.  

     

    Таким образом, изготовленная
    игла подвешивалась на полоске из расплющенной
    золотой проволоки 5 дюймов длиной, которая
    прикреплялась к крутильному подвесу
    в точности по оси вращения.

     

    1. Первый электромагнит – Стерджен 
      Стёрджен (Sturgeon) Уильям, английский изобретатель в области электротехники. Специального образования не получил. В 1825 изобрёл электромагнит, в 1830 разработал технологию изготовления пластин из амальгамированного цинка для гальванических элементов. Сконструировал гальванометр с подвижной катушкой (1836). Проводил исследования атмосферного электричества и занимался вопросами грозозащиты. В 1836 основал первый в Великобритании электротехнический журнал «Annals of Electricity». 
      Первым вкладом Стерджена в науку стала разработка им модифицированной модели вращающихся цилиндров Ампера, описанной в «Философском журнале» в 1823 г. На следующий год он написал четыре статьи по термоэлектричеству, а 23 мая 1825 г. представил Обществу искусств несколько усовершенствованных приборов для электромагнитных экспериментов, среди которых
      был ставший теперь знаменитым первый
      электромагнит. Идея цилиндрического и подковообразного магнитов захватила его еще в 1823 г. Тогда Стерджен и построил вращающееся «колесо Стерджена» – фактически одну из первых
      модификаций электромотора.

    Стерджен сделал ряд очень важных
    открытий, о которых написал несколько
    статей, однако «Философский журнал»,
    для которого они предназначались, отказался
    их печатать, и Стерджену не оставалось
    ничего, как создать свой собственный
    журнал – «Анналы электричества». 
    Первый в мире электромагнит, продемонстрированный
    Стердженом 23 мая 1825 г. Обществу искусств,
    представлял собой согнутый в подкову
    лакированный железный стержень длиной
    30 и диаметром 1,3 см, покрытый сверху одним
    слоем изолированной медной проволоки.
    Электроэнергией он снабжался от гальванической
    батареи (вольтова столба). Электромагнит
    удерживал на весу 3600 г и значительно превосходил
    по силе природные магниты такой же массы.
    Это было блестящее по тем временам достижение 
    Первые магниты были сделаны «как бог
    на душу положит». Однако не любая форма
    давала хороший результат. Случайно получилось
    так, что Стерджен для своего первого магнита
    выбрал очень удачную – подковообразную
    – форму (подковообразные магниты изготовляют
    до сих пор). Отсутствие опыта и элементарной
    методики расчета магнитов привело к тому,
    что некоторые разновидности магнитов,
    предложенные в то время, были бы, на наш
    взгляд, просто абсурдными. Так, трехлапый
    магнит не мог бы успешно работать, так
    как магнитные потоки каждого стержня
    противодействовали бы друг другу – поток
    одного стержня замыкали на втором стержне,
    где он действовал навстречу потоку этого
    стержня.

     

     

     

    yaneuch.ru