Реферат по дисциплине "История электротехники" на тему: "Вклад Максвелла в электротехнику". Реферат история электротехники

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 электротехники

История развития электротехники

Главная » История развития электротехники

Краткая экскурсия в начало истории 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, при вскрытии древних захоронений обнаружены находки и рисунки, которые не многозначно говорят о применении электричества людьми. «Древние» - в нашем понимании народы, пользовались получением тока, и одним из способов его получения, был - гальванический.

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 электрических 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 развитие науки: 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 электрический ток, 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 эволюционного развития электродвигателей шли гигантскими шагами. Благодаря гениальности, инженера, физика, Николы Теслы, им был получен двухфазный ток и 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

Реферат по дисциплине "История электротехники" на тему: "Вклад Максвелла в электротехнику"

Министерство образования РФ

Уральский государственный технический университет

Нижнетагильский институт

Кафедра "Автоматизация технологических процессов и систем"

Реферат

по дисциплине "История электротехники"

на тему: "Вклад Максвелла в электротехнику"

Выполнила:

студентка гр. 144 Л.В. Глушкова

Проверил: В.Л. Тимофеев

Н-Тагил

1999

Содержание

Содержание 3

Введение 4

Динамическая теория электромагнитного поля 7

Общие уравнения электромагнитного поля 13

Электромагнитные волны 14

Электромагнитная теория света 15

Библиографический список 19

Введение

Джеймс Клерк Максвелл родился 13 июня 1831г. в Эдинбурге, в семье юриста - обладателя поместья в Шотландии. В мальчике рано проявились любовь к технике и стремление постичь окружающий мир. Большое влияние на него оказал отец - высокообразованный человек, глубоко интересовавшийся проблемами естествознания и техники. В школе Максвелла увлекала геометрия, и первой его научной работой, выполненной в пятнадцать лет, было открытие простого, но не известного способа вычерчивания овальных фигур. Максвелл получил хорошее образование сначала в Эдинбургском, а затем в Кембриджском университетах.

В 1856 г. молодого, подающего надежды ученого приглашают на преподавательскую работу в качестве профессора колледжа шотландского города Абердина. Здесь Максвелл увлеченно работает над проблемами теоретической и прикладной механики, оптики, физиологии цветового зрения. Он блестяще решает загадку колец Сатурна, математически доказав, что они образованы из отдельных частиц. Имя ученого становится известным, и его приглашают занять кафедру в Королевском колледже в Лондоне. Лондонский период (1860-1865) был самым плодотворным в жизни ученого. Он возобновляет и доводит до завершения теоретические исследования по электродинамике, публикует фундаментальные работы по кинетической теории газов.

В 1871 г. Кембридский университет предлагает своему бывшему студенту возглавить вновь образованную кафедру экспериментальной физики с условием создания при ней научно-исследовательской лаборатории. До конца жизни (Максвелл скончался 5 ноября 1879 г.) всю свою энергию ученый отдает строительству и организации физической лаборатории, названной в честь Г. Кавендиша и ставшей впоследствии одной из самых знаменитых физических лабораторий мира.

Еще в студенческие годы Максвелл знакомится с «Экспериментальными исследованиями по электричеству» Фарадея, и этот труд захватывает его. Позднее он вспоминал: «Прежде чем начать изучение электричества, я принял решение не читать никаких математических работ по этому предмету до тщательного прочтения фарадеевских «Экспериментальных исследований по электричеству». Я был осведомлен, что высказывалось мнение о различии между фарадеевским методом понимания явлений и методами математиков, так что ни Фарадей, ни математики не было удовлетворены языком друг друга». Таким образом, Максвелл решил с самого начала не поддаваться гипнозу метематически совершенных работ А.-М. Ампера, Ф. Неймана и других представителей концепции дальнодействия электромагнитных сил. Он первым осознал глубину рассуждений Фарадея и интуитивно почувствовал в его идее о силовых линиях решение Проблем электродинамики. Почти всю свою творческую жизнь Максвелл планомерно, шаг за шагом, развивал идею о поле. На первом этапе исследований он убеждается в том, что теория дальнодействия не способна последовательно и непротиворечиво объяснить электромагнитные явления. Следуя Фарадею, Максвелл разрабатывает гидродинамическую модель силовых линий. Ши­роко пользуясь механическими аналогиями, он выражает извест­ные соотношения электродинамики на математическом языке, соответствующем механическим моделям Фарадея. Этот матема­тический аппарат он заимствует из работ ирландского матема­тика У. Р. Гамильтона. Основные результаты этого этапа иссле­дований отражены в первой большой работе Максвелла «О фарадеевских линиях сил», которая была написана в 1855 г., а опубликована позднее.

В дальнейшем на смену гидродинамическим приходят модели-аналоги теории упругости. Работая с такими понятиями, как натяжение, деформация, давление, вихри, Максвелл непостижи­мым для нас образом приходит к уравнениям поля, еще не при­веденным на данном этапе в единую систему. Рассматривая электрические явления в диэлектриках, он выдвигает гипотезу о токах смещения. В общем виде высказывается мысль о связи света с электротоническим состоянием (первоначально Максвелл пользуется этим термином Фарадея для обозначения поля). Этот этап работы отражен в труде «О физических линиях сил», кото­рый печатался по частям в течение 1861—1862 гг.

Заключительный этап электродинамических исследований Максвелла характеризуется синтезом электромагнетизма и опти­ки. Ученый приходит к ясному определению электромагнитного поля как вида материи, выражая все его проявления с помощью систем из двадцати уравнений. (Впоследствии О. Хевисайд и Г. Герц приведут систему уравнений Максвелла к более просто­му виду, принятому в наши дни.) На основании своей теории Максвелл решает и конкретные задачи: определяет показатель преломления тел (n =), рассчитывает коэффициенты само­индукции катушки и взаимной индукции двух круговых токов. Самому Максвеллу казалось, что он создал механику эфира — всепроникающей среды, которую можно принять за абсолютно неподвижную систему отсчета. Он, таким образом, стимулировал попытки ученых уловить «неподвижный эфир», предложив свою собственную идею опыта по его обнаружению. Опыт был осу­ществлен в 1887 г. А. Майкельсоном и Э. Морли и, как известно, дал отрицательный результат. Выход был найден А. Эйнштейном в специальной теории относительности, которая оказалась в пол­ном соответствии с электродинамикой Максвелла. Ученый, исхо­дя из уравнений поля, предсказал существование поперечных электромагнитных волн, распространяющихся по скоростью све­та. Этот завершающий этап был отражен в работе «Динами­ческая теория электромагнитного поля», изданной в 1864 г. Итог работы Максвелла по электродинамике подвел его знаменитый «Трактат об электричестве и магнетизме» (1873).

При жизни Максвелла его теория не получила всеобщего признания: она считалась непонятной, математически нестрогой логически необоснованной. Лишь после работ Г. Герца, доказавшего существование электромагнитных волн, и опытов П. Н. Ле­бедева, в которых было измерено давление света, предсказанное Максвеллом, его теория завоевала признание среди ученых.

Динамическая теория электромагнитного поля

Электромагнитное поле — это та часть пространства, кото­рая содержит в себе и окружает тела, находящиеся в электриче­ском или магнитном состоянии.

Это пространство может быть наполнено любым родом мате­рии, или мы можем попытаться удалить из нее всю плотную ма­терию, как в трубках Гейсслера или в других, так называемых вакуумных трубках. Однако всегда имеется достаточное количе­ство материи для того, чтобы воспринимать и передавать волно­вые движения света и тепла. И так как передача излучений не слишком сильно изменяется, если так называемый вакуум заме­нить прозрачными телами с заметной плотностью, то допускается, что эти волновые движения относятся к эфирной субстанции, а не к плотной материи, присутствие которой только в какой-то мере изменяет движение эфира.

Поэтому имеется некоторое основание предполагать, исходя из явлений света и тепла, что имеется какая-то эфирная среда, заполняющая пространство и пронизывающая все тела, которая обладает способностью приводиться в движение, передавать это движение от одной своей части к другой и сообщать это движе­ние плотной материи, нагревая ее и воздействуя на нее разнооб­разными способами.

Энергия, сообщенная телу нагреванием, должна была ра­нее существовать в движущейся среде, ибо волновые движения оставили источник тепла за некоторое время до того, как они достигли самого нагреваемого тела, и в течение этого времени энергия должна была существовать наполовину в форме движе­ния среды и наполовину в форме упругого напряжения. Исходя из этих соображений, профессор В. Томсон доказал, что эта сре­да должна обладать плотностью, сравнимой с плотностью обыч­ной материи, и даже определил нижнюю границу этой плотности.

Поэтому мы можем как данное, выведенное из отрасли науки, независимой от той, с которой мы (в рассматриваемом случае) имеем дело, принять существование проникающей среды, обладающей малой, но реальной плотностью и способностью приводиться в движение и передавать движения от одной части к другой с большой, но не бесконечной скоростью.

Следовательно, части этой среды должны быть так связаны, что движение одной части каким-то способом зависит от движе­ния остальных частей, и в то же время эти связи должны быть способны к определенному роду упругого смещения, поскольку сообщение движения не является мгновенным, а требует времени.

Поэтому эта среда обладает способностью получать и сохра­нять два вида энергии, а именно: «актуальную» энергию, завися­щую от движения ее частей, и «потенциальную» энергию, представ­ляющую собой работу, которую среда выполнит вследствие своей упругости, возвращаясь к первоначальному состоянию, после того смещения, которое она испытала.

Распространение колебаний состоит в непрерывном преобра­зовании одной из этих форм энергии в другую попеременно, и в любой момент энергия во всей среде разделена поровну, так что половина энергии является энергией движения, а другая полови­на — энергией упругого напряжения.

Среда, имеющая такого рода структуру, может быть спо­собна к другим видам движения и смещения, чем те, которые обусловливают явления света и тепла; некоторые из них могут быть таковы, что они воспринимаются нашими чувствами при посредстве тех явлений, которые они производят.

Сейчас мы знаем, что светоносная среда в отдельных слу­чаях испытывает действие магнетизма, так как Фарадей открыл, что когда плоскополяризованный луч проходит через прозрач­ную диамагнитную среду в направлении магнитных силовых ли­ний, образуемых магнитами или токами, то плоскость поляриза­ции начинает вращаться.

Это вращение всегда происходит в том направлении, в кото­ром положительное электричество должно проходить вокруг диамагнитного тела для того, чтобы образовать действующее маг­нитное поле.

Верде с тех пор открыл, что если заменить диамагнитное тело парамагнитным, например раствором треххлористого железа в эфире, то вращение происходит в обратном направлении.

Профессор В. Томсон указал, что никакое распределение сил, действующих между частями какой-либо среды, единственным движением которой является движение световых колебаний, не­достаточно для объяснения этих явлений, но что должно до­пускаться существование в среде движения, зависящего от намаг­ничивания, в дополнение к тому колебательному движению, кото­рое представляет собой свет.

Совершенно правильно, что вращение плоскости поляризации вследствие магнитного воздействия наблюдалось только в сре­дах, обладающих заметной плотностью. Но свойства магнитного поля не так уж сильно изменяются при замене одной среды дру­гой или вакуумом, чтобы допустить, что плотная среда делает нечто большее, чем простое изменение движения эфира. Поэтому имеем ставтся вопрос: не проис­ходит ли движение эфирной среды везде, где бы ни наблюдались магнитные эффекты? Предполагается, что это движение является движением вращения, име­ющим своей осью направление магнитной силы.

Рассмотрим другое явление, наблюдаемое в электромагнитном поле. Когда тело движется, пересекая линии магнитной силы, оно испытывает то, что называют электродвижу­щей силой; два противоположных конца тела электризуются противоположно, и электрический ток стремится пройти через тело. Когда электродвижущая сила достаточно велика и действу­ет на некоторые химически сложные тела, она их разлагает и за­ставляет одну из компонент направляться к одному концу тела, а другую — в противоположную сторону.

В данном случае имеется очевидное проявление силы, вызы­вающей электрический ток вопреки сопротивлению и электризу­ющей концы тела противоположным образом. Это особое состоя­ние тела поддерживается только воздействием электродвижущей силы, и, как только эта сила устраняется, оно стремится с рав­ной и противоположно направленной силой вызывать обратный ток через тело и восстановить его первоначальное электрическое состояние. Наконец, если эта сила достаточно велика, она раз­лагает химические соединения и перемещает компоненты в двух противоположных направлениях, в то время как их естественной тенденцией является тенденция к взаимному соединению с такой силой, которая может породить электродвижущую силу обратно­го направления.

Эта сила, следовательно, является силой, воздействующей на тело вследствие его движения через электромагнитное поле или вследствие изменений, возникающих в самом этом поле. Действие этой силы проявляется или в порождении тока и нагревании тела, или в разложении тела, или если она не может сделать ни того, ни другого, то в приведении тела в состояние электрической поляризации — состояние вынужденное, при котором концы тела наэлектризованы противоположно и от которого тело стремится освободиться, как только будет удалена возмущающая сила.

Согласно предлагаемой теории, эта электродвижу­щая сила является силой, возникающей при передаче движения от одной части среды к другой, так что именно благодаря этой силе движение одной части вызывает движение другой. Когда электродвижущая сила действует вдоль проводящего контура, она производит ток, который в том случае, если он встречает сопротивление, вызывает постоянное превращение электрической энергии в тепло; последнее уже нельзя восстановить в форме электрической энергии каким-либо обращением процесса.

Но когда электродвижущая сила действует на диэлектрик, она создает состояние поляризации его частей, которое аналогич­но поляризации частей массы железа под влиянием магнита и которое, подобно магнитной поляризации, может быть описано как состояние, в котором каждая частица имеет противополож­ные концы в противоположных состояниях.

В диэлектрике, находящемся под действием электродвижущей силы, мы можем представлять, что электричество в каждой мо­лекуле так смещено, что одна сторона молекулы делается поло­жительно наэлектризованной, а другая — отрицательно наэлек­тризованной, однако электричество остается полностью связан­ным с молекулами и не переходит от одной молекулы к другой. Эффект этого воздействия на всю массу диэлектрика выражается в общем смещении электричества в определенном направлении. Это смещение не равноценно току, потому что, когда оно дости­гает определенной степени, то остается неизменным, но оно есть начало тока и его изменения образуют токи в положительном или отрицательном направлениях сообразно тому, увеличивается или уменьшается смещение. Внутри диэлектрика нет признаков ка­кой-либо электризации, так как электризация поверхности любой молекулы нейтрализуется электризацией поверхности молекулы, находящейся в соприкосновении с ней. На граничной поверхнос­ти диэлектрика, где электризация не нейтрализуется, мы обна­руживаем явления, указывающие на положительную или отри­цательную электризацию этой поверхности.

Отношение между электродвижущей силой и электрическим смещением, которое она вызывает, зависит от природы диэлек­трика, причем та же самая электродвижущая сила обычно про­изводит большее электрическое смещение в твердых диэлектри­ках, например в стекле или сере, чем в воздухе.

Здесь, таким образом, усматривается еще один эффект электродвижущей силы, а именно электрическое смещение, кото­рое, согласно теории, является некоторым родом упругой податливости действию силы, похожей на ту, которая имеется в сооружениях и машинах из-за неполной жесткости связей.

Практическое исследование индуктивной емкости диэлек­триков делается затруднительным вследствие двух мешающих явлений. Первое заключается в проводимости диэлектрика, кото­рая, будучи во многих случаях исключительно малой, тем не ме­нее не является совершенно неощутимой. Второе — явление, назы­ваемое электрической абсорбцией и состоящее в том, что, когда диэлектрик подвергается воздействию электродвижущей силы, электрическое смещение постепенно увеличивается, а если элек­тродвижущая сила устраняется, диэлектрик не возвращается моментально в свое первоначальное состояние, но разряжает только часть сообщенной ему электризации и, предоставленный самому себе, постепенно приобретает электризацию на своей по­верхности, тогда как внутренность диэлектрика постепенно деполяризуется. Почти все твердые диэлектрики обнаруживают это явление, которое объясняет остаточный заряд лейденской банки и некоторые явления в электрических кабелях, описанных Ф. Дженкином.

Встречаемся здесь с двумя другими родами податли­вости, отличными от упругости идеального диэлектрика, которую сравнивали с идеально упругим телом. Податливость, отно­сящуюся к проводимостям, можно сравнить с податливостью вязкой жидкости (иначе говоря, жидкости, имеющей большое внутреннее трение) или мягкого тела, в котором малейшая сила производит постоянное изменение формы, увеличивающееся вместе со временем действия силы. Податливость, связанная с явлением электрической абсорбции, может быть сравнена с по­датливостью упругого тела клеточной структуры, содержащего густую жидкость в своих полостях. Такое тело, подвергнутое давлению, сжимается постепенно, а когда давление устраняется, тело не сразу принимает свою прежнюю форму, потому что упру­гость материи тела должна постепенно преодолеть вязкость жид­кости, прежде чем восстановится полное равновесие. Некоторые твердые тела, хотя и не имеют той структуры, о которой говорилось выше, обнаруживают механические свойства такого рода, и вполне возможно, что эти же самые вещества в качестве диэлектриков обладают аналогичными электрическими свойства­ми, а если они являются магнитными веществами, то обладают соответствующими свойствами, относящимися к приобретению, удерживанию и потере магнитной полярности.

Поэтому кажется, что некоторые явления электричества и магнетизма приводят к тем же заключениям, как и оптические явления, а именно: что имеется эфирная среда, проникающая во все тела и изменяемая только в некоторой степени их присутст­вием; что части этой среды обладают способностью быть приве­денными в движение электрическими токами и магнитами; что это движение сообщается от одной части среды к другой при по­мощи сил, возникающих от связей этих частей; что под дейст­вием этих сил возникает определенное смещение, зависящее от упругости этих связей, и что вследствие этого энергия в среде может существовать только в двух различных формах, одна из которых является актуальной энергией движения частей среды, а другая — потенциальной энергией, обусловленной связями частей в силу их упругости.

Отсюда пришли к концепции сложного механизма способного к обширному разнообразию движений, но в то же самое время связанного так, что движение одной части зависит согласно определенным отношениям, от движения других частей, причем эти движения сообщаются силами, возникающими из от­носительного смещения связанных между собой частей вслед­ствие упругости связей. Такой механизм должен подчиняться общим законам динамики, и мы должны вывести все следствия этого движения, предполагая, что известна форма отношения между движениями частей.

Общие уравнения электромагнитного поля

В эти уравнения электромагнитного поля входят 20 перемен­ных величин, а именно:

Для электромагнитного количества движения ……………….F, G, H

• магнитной интенсивности [напряженности] …….

• электродвижущей силы ……………………………P, Q, R

• тока, обусловленного (истинной) проводимостью .p, q, r

• электрического смещения …………………………f, g, h

• полного тока (включая изменения смещения) ……p', q', r'

• количества свободного электричества ……………….е

• электрического потенциала ……………………………

Между этими 20-ю переменными величинами нашли 20 уравнений, а именно:

Три уравнения магнитной силы …………………..(B)

• электрических токов ………………………(С)

• электродвижущей силы ……………………(D)

• электрической упругости ………………….(Е)

• электрического сопротивления ……………(F)

• полных токов ………………………………..(A)

Одно уравнение свободного электричества ……….(С)

Этих уравнений, следовательно, достаточно, чтобы опреде­лить все величины, встречающиеся в них, если только мы знаем условия задачи. Во многих вопросах, однако, требуются только некоторые из этих уравнений.

Всякая энергия есть то же, что механическая энер­гия, существует ли она в форме обычного движения, или в форме упругости, или в какой-нибудь другой форме. Энергия в электро­магнитных явлениях — это механическая энергия. Единственный вопрос заключается в том, где она находится.

Согласно старым теориям, она находится в наэлектризован­ных телах, проводящих цепях и магнитах в форме неизвестного качества, называемого потенциальной энергией или способностью производить определенные действия на расстоянии. По теории Максвелла, она находится в электромагнитном поле, в пространстве, окружающем наэлектризованные и намагниченные тела, а также и в самых этих телах и проявляется в двух различных формах, которые могут быть описаны без гипотез как магнитная поляри­зация и электрическая поляризация или, согласно весьма вероят­ной гипотезе, как движение и напряжение одной и той же среды.

Заключения, к которым пришли, независимы от этой гипотезы, так как они выделены из экспери­ментальных фактов троякого рода:

1) индукция электрических токов путем увеличения или уменьшения силы соседних токов сообразно изменениям в сило­вых линиях, пронизывающих контур;

2) распределение магнитной напряженности сообразно изме­нениям магнитного потенциала;

3) индукция (или влияние) статического электричества через диэлектрики.

Электромагнитные волны

Однако уравнения Максвелла сделали еще больше: исходя из их формы, можно было установить, что они пригодны для выражения волнового электромагнитного возмущения, передающегося предположительно со скоростью, близкой к скорости света. XIX век уже был свидетелем великого переворота, в идеях о природе света. Однако если огненные частицы уже не были больше нужны, то все же требовалась какая-то среда, которая должна была передавать волны даже через обширную пустоту пространства, и «светоносный эфир», обладавший несовместимыми свойствами высокой степени разреженности и одновременно высокой упругости, должен был выполнять роль подлежащего сказуемого «колебаться». Однако давно известно также и то, что электричество и магнетизм могут передаваться через пустое пространство. Для них были созданы одинаково неосязаемые поля. Максвелл действительно показал, что один-единственный, но все еще таинственный эфир пригоден для всех трех случаев. Он добился большой лаконичности и упрощения физики, что вскоре должны было иметь весьма важные последствия.

Одним из них было установление нового единства между различными отделами науки: вся теория света представала теперь как явление электромагнетизма. Другим следствием явился вывод, что электромагнитные колебания должны посылать в эфир волны, подобные световым, однако со значительно меньшими частотами.

С уравнениями Максвелла теория электричества, казалось, приняла настолько законченный характер, что будущее физики как будто содержало возможности только для ее расширения и усовершенствования. Фактически, как мы увидим в следующей главе, теория эта охватывала лишь небольшую часть всех явлений – их этих уравнений совершенно выпала.

Электромагнитная теория света

Важнейшим достижением периода конца XIX века в области физики явилось выдвижение Максвеллом электромагнитной теории света. Тем самым были обобщены в одной всеобъемлющей теории и получили простую математическую формулу результаты опытов и теоретических построений двух поколений физиков в различных областях этой науки – электричестве, магнетизме и оптике. Хотя такое обобщение само по себе и представляло победу математической физики, все же оно нуждалось для своего подтверждения в установлении точных единиц для измерения электричества – задача, которая была поставлена возникновением электротехнической промышленности. В свою очередь уравнения Максвелла должны были составить теоретическую базу будущего электромашиностроения, представлявшего собой сложную взаимозависимость теории и практики.

В начале пользовались оптической гипоте­зой упругой среды, через которую распространяются колебания света, чтобы показать, что имеются серьезные основания ис­кать в этой же среде причину других явлений в той же мере, как и причину световых явлений. Мы рассмотрели электромагнитные явления, пытаясь их объяснить свойствами поля, окружающего наэлектризованные или намагниченные тела. Таким путем пришли к определенным уравнениям, выражающим определен­ные свойства электромагнитного поля. Исследовалось, яв­ляются ли свойства того, что составляет электромагнитное поле которые выведены только из электромагнитных явлений, достаточными для объяснения распространения света через ту же самую субстанцию.

Единственной средой, в которой производились опыты для определения значения k, был воздух, в котором равно единице, откуда имеется

V=v.

Согласно электромагнитным опытам Вебера и Кольрауша,

v== 310740000 м/с

является количеством электростатических единиц в одной элект­ромагнитной единице электричества, и это, согласно нашему ре­зультату, должно быть равно скорости света в воздухе или вакууме.

Скорость света в воздухе по опытам Физо равна V = 314 858 000 [м/с], а согласно более точным опытам Фуко, V = 298 000 000 [м/с].

Скорость света в пространстве, окружающем Землю, выве­денная из коэффициента аберрации и из радиуса земной орбиты, равна V = 308 000 000 [м/с].

Следовательно, скорость света, определенная эксперимен­тально, достаточно хорошо совпадает с величиной v, выведенной из единственного ряда экспериментов, которыми мы до сих пор располагаем. Значение v было определено путем измерения электродвижущей силы, используемой для зарядки конденсатора известной емкости, который затем разряжается через гальвано­метр, чтобы выразить количество электричества в нем в электро­магнитных единицах. Единственным применением света в этих опытах было использование его для того, чтобы видеть инстру­менты. Значение V, найденное Фуко, было получено путем опре­деления угла, на который поворачивается вращающееся зеркало, пока отраженный им свет прошел туда и обратно вдоль измерен­ного пути. При этом не пользовались каким-либо образом элект­ричеством и магнетизмом. Совпадение результатов, по-видимому, показывает, что свет и магнетизм являются проявлениями свойств одной и той же субстанции и что свет является электро­магнитным возмущением, распространяющимся через поле в со­ответствии с законами электромагнетизма.

Уравнения электромагнитного поля, выведенные из чисто экспериментальных фактов, показывают, что могут распростра­няться только поперечные колебания. Если выйти за пределы нашего экспериментального знания и предположить определен­ную плотность субстанции, которую мы могли бы назвать элект­рической жидкостью, и выбрать стеклянное или смоляное электричество в качестве представителей этой жидкости, тогда мы могли бы иметь продольные колебания, распространяющиеся со скоростью, зависящей от этой плотности. Однако мы не имеем никаких данных, относящихся к плотности электричества, и мы даже не знаем, считать ли нам стеклянное электричество субстанцией или отсутствием субстанции.

Следовательно, наука об электромагнетизме ведет к совер­шенно таким же заключениям, как и оптика в отношении направ­ления возмущений, которые могут распространяться через поле; обе эти науки утверждают поперечность этих колебаний и обе дают ту же самую скорость распространения. С другой стороны, обе науки бессильны, когда к ним обращаются с вопросом о подтверждении или отрицании существования продольных коле­баний.

Библиографический список

1. Большая советская энциклопедия. Издательство "Советская энциклопедия", М., 1974.

2. Дж. Бернал. Наука в истории общества. Издательство иностранной литературы, М., 1956.

3. Г.М. Голин, С.Р. Филонович. Классики физической науки. "Высшая школа". М., 1989.

refdb.ru

Доклад - История одного парадокса электротехники

История одного парадокса электротехники

Хасапов Б. Г.

Если составить электрическую цепь из источника тока, потребителя энергии и соединяющих их проводов, замкнуть ее, то по этой цепи потечет электрический ток. Резонно спросить: «А в каком направлении?» Учебник теоретических основ электротехники дает ответ: «Во внешней цепи ток течет от плюса источника энергии к минусу, а во внутри источника от минуса к плюсу» (1).

Так ли это? Вспомним, что электрическим током называется упорядоченное движение электрически заряженных частиц. Таковыми в металлических проводниках являются отрицательно заряженные частицы – электроны. Но ведь электроны во внешней цепи движутся как раз наоборот от минуса источника к плюсу. Это можно доказать очень просто. Достаточно поставить в вышеуказанную цепь электронную лампу – диод. В случае, если анод лампы будет заряжен положительно, то ток в цепи будет, если же отрицательно, то тока не будет. Напомним, что разноименные заряды притягиваются, а одноименные – отталкиваются. Поэтому положительный анод притягивает отрицательные электроны, но не наоборот. Сделаем вывод, что за направление электрического тока в науке электротехнике принимают направление ПРОТИВОПОЛОЖНОЕ движению электронов. (2)

Выбор направления, противоположный существующему, иначе как парадоксальным назвать нельзя, но объяснить причины такого несоответствия можно, если проследить историю развития электротехники как науки.

Среди множества теорий, иногда даже анекдотичных, пытающихся объяснить электрические явления, появившихся на заре науки об электричестве, остановимся на двух основных.

Американский ученый Б. Франклин выдвинул так называемую унитарную теорию электричества, по которой электрическая материя представляет собой некую невесомую жидкость, которая могла вытекать из одних тел и накапливаться в других. Согласно Франклину, электрическая жидкость содержится во всех телах, а наэлектризованным становится только тогда, когда в них бывает недостаток или избыток электрического флюида. Недостаток флюида означает отрицательную электризацию, избыток – положительную. Так появилось понятие положительного и отрицательного заряда. (3) При соединении положительно заряженных тел с отрицательными электрическая жидкость (флюид) переходит от тела с повышенным количеством жидкости к телам с пониженным количеством. Как в сообщающихся сосудах. С этой же гипотезой в науку вошло понятие движения электрических зарядов – электрического тока. (4)

Гипотеза Франклина оказалась в высшей степени плодотворной и предвосхитила электронную теорию проводимости, Однако она оказалась далеко не безупречной. Дело в том, что французский ученый Дюфе обнаружил, что существует два вида электричества, которые, подчиняясь каждое в отдельности теории Франклина, при соприкосновении нейтрализовывали друг друга. (5). Причиной появления новой дуалистической теории электричества, выдвинутой Симмером на основании опытов Дюфе, была простой. Как это ни поразительно, но на протяжении многих десятилетий экспериментов с электричеством никто не заметил, что при натирании электризуемых тел, заряжается не только натираемое, но и натирающее тело. Иначе гипотеза Симмера просто бы не появилась. Но в том, что она появилась есть своя историческая справедливость. (6)

Дуалистическая теория считала, что в телах обычном состоянии содержатся два рода электрической жидкости в РАЗНЫХ количествах, нейтрализующих друг друга. Электризация объяснялась тем, что соотношение положительных и отрицательных электричеств в телах менялось. Не очень понятно, но надо же было как-то объяснять реально существующие явления.

Обе гипотезы с успехом объясняли основные электростатические явления и долгое время конкурировали друг с другом. Исторически дуалистическая теория предвосхитила ионную теорию проводимости газов и растворов. (7)

Изобретение вольтова столба в 1799 г. и последовавшее за ним открытие явления электролиза позволило сделать выводы о том, что при электролизе жидкостей и растворов в них наблюдается два противоположных направления движения зарядов – положительного и отрицательного. Дуалистическая теория торжествовала, так как при разложении, например, воды наглядно можно было видеть, что на положительном электроде выделяются пузырьки кислорода, а на отрицательном – водорода. (8). Однако и здесь было не все гладко. При разложении воды количество выделяемых газов было неодинаково. Водорода было вдвое больше кислорода. Это ставило в тупик. Как мог бы помочь ученым того времени любой нынешний школьник, знающий, что в молекуле воды на атом кислорода приходится два атома водорода (знаменитое ашдвао) но химики до этого еще не додумались.

Нельзя сказать, что эти теории были понятны не только учащимся, но и самим ученым. Революционный демократ А.И. Герцен, кстати, выпускник физико-математического факультета Московского университета, писал, что эти гипотезы не помогают, а даже «делают страшный вред учащимся, давая им слова вместо понятий, убивая в них вопрос ложным удовлетворением. “Что есть электричество?” – “Hевесомая жидкость”. Не правда ли лучше было бы, если бы ученик отвечал: “Не знаю.”?» (10). Все-таки не прав был Герцен. Ведь в современной терминологии электрический ток ТЕЧЕТ от плюса к минусу источника, а не как-нибудь по другому передвигается и мы нисколько этим не огорчены.

Сотни ученых разных стран проводили тысячи опытов с вольтовым столбом, но только через двадцать лет датским ученым Эрстедом было открыто магнитное действие электрического тока. В 1820 г. было опубликовано его сообщение о том, что проводник с током влияет на показания магнитной стрелки. После многочисленных экспериментов он дает правило, по которому можно определить направление отклонения магнитной стрелки от тока или тока от направления магнитной стрелки. «Мы будем пользоваться формулой: полюс, который видит отрицательное электричество, входящим над собой, отклоняется к востоку». Правило настолько туманное, что современный грамотный человек не сразу и разберется как им воспользоваться, а что же говорить о том времени, когда понятия еще не устоялись.

Поэтому Ампер в труде, представленном Парижской академии наук, сначала решает принять одно из направлений токов за основное, а потом дает правило, по которому можно определить действие магнитов на токи. Читаем: «Так как мне пришлось бы постоянно говорить о двух противоположных направлениях, по которым текут оба электричества, то, во избежание излишних повторений, после слов НАПРАВЛЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА, я буду всякий раз подразумевать ПОЛОЖИТЕЛЬНОГО электричества» Так впервые было введено ныне общепринятое правило направления тока. Ведь до открытия электрона было более семидесяти лет. (11).

В 17-19 веках в Европе получила широкое распространение МНЕМОНИКА. или искусство запоминания, то есть система различных приемов, облегчающих запоминание путем образования искусственных ассоциаций. Например известны стихи для запоминания числа ПИ – «Кто и шутя и скоро пожелаетъ…», которым более ста лет. Или присказку на счет фазанов и охотников для запоминания порядка расположения цветов солнечного спектра… Это мнемонические правила.

Такое же правило было придумано Ампером для определения направлений сил на проводник с током. Оно называлось «правилом пловца». Мы его не приводим, потому что оно было тоже неудачным и не привилось. Но направление тока во всех правилах подразумевало движение ПОЛОЖИТЕЛЬНО заряженных частиц. (12)

Этого канона придерживался позже и Максвелл, придумавший правило «пробочника» или «буравчика» для определения направления магнитного поля катушки. Оно знакомо каждому школьнику. Однако вопрос об истинном направлении тока оставался открытым. Вот что писал Фарадей: «Если я говорю. что ток идет от положительного места к отрицательному, то лишь в согласии с традиционным, хотя до некоторой степени молчаливым соглашением, заключенным между учеными и обеспечивающим им постоянное ясное и определенное средство для указания направления сил этого тока». (13. Курсив наш. БХ)

После открытия электромагнитной индукции Фарадеем (наведение тока в проводнике в изменяющемся магнитном поле) возникла необходимость для определения направления индуцированного тока. Это правило дал выдающийся русский физик Э.Х.Ленц. (14). Оно гласит: «Если металлический проводник перемещается вблизи тока или магнита, то в нем возникает гальванический ток. Направление этого тока таково, что покоящийся провод пришел бы от него в движение, противоположное действительному перемещению». (15). То есть правило сводилось к такому типу, как «спроси совет и поступи наоборот».

Правила, известные нынешним выпускника школ, как «правило левой руки» и «правило правой руки» в окончательном виде предложил английский физик Флеминг и служат они для ОБЛЕГЧЕНИЯ ЗАПОМИНАНИЯ физического явления физикам, студентам и школьникам, а не для того, чтобы им морочить головы.

Эти правила широко вошли в практику и учебники физики и после открытия электрона очень многое пришлось бы изменять и не только в учебниках, если указывать истинное направление тока. Так и живет эта условность более полутора столетий. Сначала она не вызывала трудностей, но с изобретением электронной лампы (по иронии судьбы первую радиолампу изобрел Флеминг) и широким применением полупроводников начали возникать трудности. Поэтому физики и специалисты по электронике предпочитают говорить не о направлениях электрического тока, а о направлениях движения электронов, или зарядов. Но электротехника по-прежнему оперирует старыми определениями. Иногда это вызывает путаницу. Можно было бы внести коррективы, но не вызовет ли это больше неудобств, чем существующие?

Список литературы

1. Л.А.Бессонов. Теоретические основы электротехники. М., Высшая школа, 1957, с.8.

2. Н.И.Мансуров, В.С.Попов. Теоретическая электротехника. М., Энергия, 1968, с.46.

3. В.Франклин. Опыты и наблюдения над электричеством. АН СССР, М,. 1956, с.12-13.

4. А.Г.Столетов. Обзор теории электричества. Московские университетские известия. М, 1866, № 1, неоф. отдел. с.26-46..

5. М.И.Радовский. Дюфе – основатель дуалистической теории электричества. «Электричество» № 4, 1938, с.74-79.

6. М.В.Ломоносов. Избранные труды по физике и химии. М., 1961, с.534.

7. В.М.Дуков. Электрон. История открытия и изучения свойств. М., Просвещение, 1966, с. 11-12.

8. А.Азимов. Краткая история химии. М., Мир, 1983. с.66-67.

9. М.Фарадей. Экспериментальные исследования по электричеству. Т.1, М., АН СССР, 1947, с.191.

10. А.И.Герцен. Письма об изучении природы. Соч. в 9 томах. т.2. М., худож. лит. 1955, с.102.

11. А.М.Ампер. Электродинамика. М., АН СССР, 1954, с.229.

12. О.Д.Хвольсон. Курс физики. т.4., Берлин, Госиздат РСФР, 1923, С.491.

13. М.Фарадей. с.269.

14. Э.Х.Ленц. Избранные труды. М., АН СССР., 1950, с.147-157.

www.ronl.ru

Реферат Электротехника

Реферат на тему:

План:

Введение
• 1 Подразделения
  • 1.1 Электроэнергетика
  • 1.2 Системы автоматического управления
  • 1.3 Микроэлектроника
• 2 История
ЛитератураПримечания

Введение

Электротехника — область технических наук, изучающих получение, распределение, преобразование и использование электрической энергии.

Электротехника выделилась в самостоятельную науку из физики в конце XIX века, после коммерциализации телеграфа и средств передачи электрической энергии.

В настоящее время электротехника включает в себя несколько наук: электроэнергетику, электронику, системы управления, обработку сигналов и телекоммуникации. Основное отличие от электроники заключается в том, что электротехника изучает проблемы, связанные с силовыми крупногабаритными электронными компонентами: линии электропередачи, электрические приводы, в то время как в электронике основными компонентами являются компьютеры и интегральные схемы[1]. В другом смысле, в электротехнике основной задачей является передача электрической энергии, а в электронике — информации.

1. Подразделения

Электротехника имеет множество разделов, самые важные из которых описаны ниже. Хотя инженеры работают каждый в своей области, но многие из них имеют дело с комбинацией из нескольких наук.

1.1. Электроэнергетика

Электроэнергетика — наука о выработке, передаче и потреблении электроэнергии, а также о разработке устройств для этих целей. К таким устройствам относят: трансформаторы, электрические генераторы, ТЭНы, электродвигатели, низковольтную аппаратуру и электронику для управления силовыми приводами. Многие государства мира имеют электрическую сеть, называемую электроэнергетической системой, которая соединяет множество генераторов с потребителями энергии. Потребители получают энергию из сети, не тратя ресурсы на выработку своей собственной энергии. Энергетики работают как над проектированием и обслуживанием сети, так и над энергетическими системами, присоединёнными к сети. Такие системы называются внутрисетевыми и могут как поставлять энергию в сеть, так и потреблять её. Энергетики работают также и над системами не присоединёнными к сети, называемыми внесетевыми, которые в некоторых случаях являются более предпочтительными, чем внутрисетевые системы. Имеется перспектива создания энергетических систем, контролируемых со спутника, имеющих обратную связь в реальном времени, что позволит избежать скачков напряжения и предотвратить нарушения энергоснабжения.

1.2. Системы автоматического управления

Задачами автоматических систем управления (и автоматизации в целом) является моделирование различных динамических систем и разработка систем управления, которые заставляют работать динамические системы нужным образом. Для создания таких устройств могут использоваться электрические схемы, процессоры цифровой обработки сигналов, микроконтроллеры и программируемые логические контроллеры. Системы управления имеют широкую область применения от систем, встраиваемых в энергетические установки (например, на коммерческих авиалайнерах), автоматов постоянной скорости (имеющихся во множестве современных автомобилей) и ЧПУ в станках до систем управления на базе промышленных ПК в автоматизации промышленного производства.

Инженеры часто используют обратную связь при проектировании систем управления. Например в автомобиле с автоматом постоянной скорости скорость транспортного средства постоянно отслеживается и данные передаются системе, которая соответственно регулирует выходную мощность двигателя. Если имеется стандартная система обратной связи, можно использовать теорию управления для определения того, как система должна реагировать на поступающую информацию.

1.3. Микроэлектроника

Микроэлектроника занимается разработкой и изготовлением очень малых компонентов электронных цепей для использования в интегральных схемах или, в некоторых случаях, для использования в качестве основных электронных компонентов. Самыми распространенными микроэлектронными компонентами являются полупроводниковые транзисторы, хотя все основные электронные компоненты (резисторы, конденсаторы, индукторы) могут быть созданы на микроскопическом уровне.

Микроэлектронные компоненты создаются химическим изготовлением пластин из полупроводников, например, кремния (при более высоких частотах — полупроводниковых соединений, таких как арсенид галлия, фосфид индия, нитрид галлия), чтобы получить желаемую передачу заряда и управлять током. Микроэлектроника затрагивает существенную часть химии и материаловедения, и требует от инженера-электроника, работающего в данной области, хороших практических знаний квантовой механики.

2. История

Литература

• Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи. — М.: Гардарики, 2002. — 638 с. — ISBN 5-8297-0026-3

Примечания

1. What is the difference between electrical and electronic engineering? - www.ieee.org/organizations/eab/faqs1.htm. FAQs - Studying Electrical Engineering.

wreferat.baza-referat.ru

Смотрите также

• 
  История электротехники реферат
• 
  Реферат томас мор
• 
  Римский корсаков реферат
• 
  Реферат римский корсаков
• 
  Томас мор реферат
• 
  Реферат дымковская игрушка
• 
  Дымковская игрушка реферат
• 
  Природные пожары реферат
• 
  Реферат моя родословная
• 
  Моя родословная реферат
• 
  Реферат теории денег