Elektrotehnika on äärmiselt lai teadmistevaldkond, mis hõlmab kõike elektrienergia kasutamisega seonduvat. See hõlmab vooluahelate, seadmete, seadmete ja komponentide väljatöötamist ning elektromagnetiliste nähtuste uurimist, nende praktilist kasutamist. Elektrotehnika ulatus hõlmab kõiki meie eluvaldkondi.
Kuidas see kõik algas
Elektrotehnika arengulugu on inimkonnaga tihed alt seotud kogu selle arenguloo vältel. Inimesi huvitasid loodusnähtused, mida nad ei osanud seletada. Elektrotehnika arengu ajalugu – pidevad katsed korrata ümberringi toimunut.
Uuring kestis pikki ja pikki sajandeid. Kuid alles XVII sajandil algas elektrotehnika arengu ajalugu omandatud teadmiste ja oskuste tegelikust kasutamisest inimese poolt.
Teooria
Elektrotehnika arengusse kaasa aidanud teadlasi on tuhandeid ja tuhandeid nimesid, neid kõiki on selle artikli raames võimatu üles lugeda. Agaon inimesi, kelle uurimistöö aitas muuta meie maailma selliseks, nagu see praegu on.
Ajaloolised andmed ütlevad: üks esimesi, kes pööras tähelepanu sellele, et pärast seda, kui merevaik on hõõrutud vastu villa, võib see objekte meelitada, oli Kreeka filosoof Thales Miletosest. Ta viis oma katsed läbi seitsmendal sajandil eKr. Paraku ei osanud ta põhimõttelisi järeldusi teha. Kuid ta pani kõik oma tähelepanekud hoolik alt kirja ja andis need edasi järglastele.
Järgmine nimi tingimuslikus loendis "elektriteadlased ja nende leiutised" ilmus alles 1663. aastal, kui Otto von Guericke konstrueeris Magdeburgi linnas masina, mis oli pall, mis ei suutnud mitte ainult meelitada, vaid ka tõrjuda. objektid.
Kuulsad teadlased
Seejärel panid elektrotehnika alguse sellised kuulsad teadlased nagu:
- Stephen Gray, kes viis läbi katseid elektri kaugülekande kohta. Tema uurimistöö tulemusena jõuti järeldusele, et objektid kannavad laenguid erinev alt.
- Charles Dufay, kes esitas teooria erinevate elektritüüpide kohta.
- hollandlane Peter van Muschenbroek. Ta sai kuulsaks kondensaatori leiutamisega.
- Georg Richmann ja Mihhail Lomonosov uurisid nähtust aktiivselt.
- Benjamin Franklin. See mees läks ajalukku piksevarda leiutajana.
- Luigi Galvani.
- Vasili Petrov.
- Charlesi ripats.
- Hans Oersted.
- Alessandro Volta.
- Andre Ampère.
- Michael Faraday ja paljud teised.
Energia
Elektritehnika on teadus, mis sisaldab nelja komponenti, millest esimene ja põhiline on elektrienergiatööstus. See on teadus energia tootmisest, edastamisest ja tarbimisest. Inimkond sai seda tehnoloogiat oma vajaduste jaoks eduk alt kasutada alles 19. sajandil.
Primitiivsed akud võimaldasid seadmetel töötada vaid mõnda aega, mis aga teadlaste ambitsioone ei rahuldanud. Generaatori esimese prototüübi leiutaja oli ungarlane Anosh Jedlik 1827. aastal. Kahjuks ei patenteerinud teadlane oma vaimusünnitust ja tema nimi jäi ainult ajalooõpikutesse.
Hiljem muutis dünamo Hippolyte Pixie. Seade on lihtne: staator, mis loob püsiva magnetvälja, ja mähiste komplekt.
Elektrotehnika ja energeetika arengu ajalugu ei saa mööda minna Michael Faraday nime mainimata. Just tema leiutas esimese generaatori, mis võimaldas genereerida voolu ja pidevat pinget. Seejärel täiustasid mehhanisme Emil Sterer, Henry Wilde, Zenob Gramm.
DC
1873. aastal näidati Viinis toimunud näitusel selgelt pumba käivitumist rohkem kui kilomeetri kaugusel asuvast masinast.
Elekter vallutas enesekindl alt maailma. Inimkonna käsutuses on sellised senitundmatud uuendused nagu telegraaf, autode ja laevade elektrimootor ning linnade valgustus. Tööstuslikus mastaabis elektri tootmiseks kasutati üha enam tohutuid dünamosid. Linnadesse hakkasid ilmuma esimesed trammid ja trollid. Alalisvoolu idee tutvustas massiliselt kuulus teadlane Thomas Edison. Sellel tehnoloogial oli aga ka puudusi.
Teoreetiline elektrotehnika teadlaste töödes tähendas võimalikult paljude asulate ja territooriumide katmist elektriga. Kuid alalisvoolu ulatus oli äärmiselt piiratud - umbes kaks või kolm kilomeetrit, pärast mida algasid tohutud kaod. Oluliseks teguriks vahelduvvoolule üleminekul oli teras ja generaatorimasinate mõõtmed, korraliku tehase suurus.
Nikola Tesla
Serbia teadlast Nikola Teslat peetakse uue tehnoloogia rajajaks. Ta pühendas kogu oma elu vahelduvvoolu võimaluste uurimisele, edastades selle vahemaa tagant. Elektrotehnika (algajatele on see huvitav fakt) põhineb selle aluspõhimõtetel. Tänapäeval on igas kodus mõni suure teadlase looming.
Leiutaja andis maailmale mitmefaasilised generaatorid, asünkroonse elektrimootori, loenduri ja palju muid leiutisi. Aastate jooksul telegraafis, telefonifirmades, Edisoni laboris ja hiljem oma ettevõtetes sai Tesla tänu tohutule hulgale katsetele palju kogemusi.
Inimkond pole kahjuks saanud kümnendikkugi teadlase avastustest. Naftaväljade omanikud olid elektrirevolutsiooni vastu igal võimalikul viisil ja püüdsid selle edenemist peatada kõigi neile kättesaadavate vahenditega.
Kuulujuttude järgi võiks Nikolaluua ja peatada orkaane, edastada elektrit ilma juhtmeteta kõikjal maailmas, teleporteerida sõjalaeva ja isegi provotseerida meteoriidi kukkumist Siberis. See mees oli väga erakordne.
Nagu hiljem selgus, oli Nikolal vahelduvvoolule panustades õigus. Elektrotehnika (eriti algajatele) mainib ennekõike selle põhimõtteid. Tal osutus õigus, et elektrit saab varustada tuhandete kilomeetrite kaugusel ainult juhtmete abil. Püsiva “venna” puhul peavad elektrijaamad asuma iga kahe-kolme kilomeetri järel. Lisaks tuleb neid pidev alt hooldada.
Tänapäeval on alalisvoolul koht veel elektrisõidukitel - trammidel, trollibussidel, elektriveduritel, mootoritel tööstusettevõtetes, akudes, laadijates. Tehnoloogia arengut arvestades on aga tõenäoline, et "püsiv" jääb peagi vaid ajaloo lehekülgedele.
Elektromehaanika
Elektrotehnika teist osa, mis selgitab energia mehaanilisest elektrienergiaks ja vastupidi muundamise põhimõtet, nimetatakse elektromehaanikaks.
Esimene teadlane, kes oma elektromehaanikaalast tööd maailmale avaldas, oli Šveitsi teadlane Engelbert Arnold, kes avaldas 1891. aastal töö masinate mähiste teooria ja disaini kohta. Seejärel täiendati maailmateadust Blondeli, Vidmari, Kostenko, Dreyfuse, Tolvinski, Krugi, Parki uuringute tulemustega.
Aastal 1942 ungari-ameeriklaneGabriel Kron suutis lõpuks sõnastada üldistatud teooria kõigi elektrimasinate jaoks ja ühendada sellega paljude teadlaste jõupingutused viimase sajandi jooksul.
Elektromehaanika pakkus stabiilset huvi teadlaste seas üle kogu maailma ja hiljem sellised teadused nagu elektrodünaamika (uurib elektri- ja magnetnähtuste vahelisi seoseid), mehaanika (uurib kehade liikumist ja nendevahelisi vastastikmõjusid) ning ka soojusteadus füüsika (teoreetilised alused energia, termodünaamika, soojus- ja massiülekanne) jt.
Põhiprobleemid, mida uurimistöös uuriti, olid andurite uurimine ja arendamine, pöörlev magnetväli, lineaarvoolukoormus, Arnoldi konstant. Peamisteks teemadeks on elektri- ja asünkroonmasinad, erinevat tüüpi trafod.
Elektromehaanika postulaadid
Elektromehaanika kolm peamist postulaati on seadused:
- Faraday elektromagnetiline induktsioon;
- magnetahela täisvool;
- elektromagnetjõud (teise nimega Ampère'i seadus).
Elektromehaanikateadlaste uuringute tulemusena tõestati, et energia liikumine on kadudeta võimatu, kõik masinad võivad töötada nii mootori kui ka generaatorina ning rootori ja staatori väljad on alati paigal üksteise suhtes sõber.
Põhivalemid on võrrandid:
- elektrimasin;
- elektrimasina mähiste pingebilanss;
- elektromagnetiline pöördemoment.
Automaatsed juhtimissüsteemid
Suund muutus paratamatult populaarseks pärast seda, kui sai selgeks, et masinad võivad eduk alt asendada inimtööjõudu.
Automaatne juhtimine – võimalus manipuleerida teiste seadmete või isegi tervete süsteemide tööga. Juhtida saab temperatuuri, kiiruse, liikumise, nurkade ja sõidukiiruse järgi. Manipuleerimist saab teha nii täisautomaatrežiimis kui ka inimese osalusel.
Esimest sedalaadi masinat võib pidada Charles Babage'i disainitud seadmeks. Perfokaartidel sisalduva teabe abil sai pumpasid juhtida aurumasina abil.
Esimest arvutit kirjeldati Iiri teadlase Percy Ludgate'i kirjutistes, mida esitleti avalikkusele 1909. aastal.
Analoogarvutusseadmed ilmusid vahetult enne Teise maailmasõja puhkemist. Vaenutegevus aeglustas mõnevõrra selle paljutõotava tööstuse arengut.
Kaasaegse arvuti esimese prototüübi lõi sakslane Konrad Zuse 1938. aastal.
Tänapäeval asendavad automaatjuhtimissüsteemid, nagu nende leiutajad on ette näinud, eduk alt inimesi tootmises, tehes kõige üksluisemat ja ohtlikumat tööd.
Elektroonika
Elektrotehnika arengu järgmine etapp oli elektroonikaseadmed, mis on miljardeid kordi täpsemad kui nende analoogid.
Kõige kuulsam esimene leiutis on Saksa Enigma šifrimasin. Ja siis britidelektroonilised dekooderid, millega prooviti sassis koode dešifreerida.
Järgmisel olid kalkulaatorid ja arvutid.
Praegusel eluetapil seostatakse telefone ja tahvelarvuteid elektroonikaga. Ja milline on meie seadmete areng homme, võime vaid oletada. Kuid teadlased töötavad ööd ja päevad, et meid kõiki üllatada ja elu veidi huvitavamaks ja lihtsamaks muuta.
