Η Ηλεκτρολογία είναι ένα εξαιρετικά ευρύ γνωστικό πεδίο, το οποίο περιλαμβάνει οτιδήποτε σχετίζεται με τη χρήση ηλεκτρικής ενέργειας. Αυτό περιλαμβάνει την ανάπτυξη κυκλωμάτων, συσκευών, εξοπλισμού και εξαρτημάτων και τη μελέτη ηλεκτρομαγνητικών φαινομένων, την πρακτική χρήση τους. Το πεδίο εφαρμογής της ηλεκτρολογικής μηχανικής είναι όλες οι σφαίρες της ζωής μας.
Πώς ξεκίνησαν όλα
Η ιστορία της ανάπτυξης της ηλεκτρολογικής μηχανικής είναι στενά συνδεδεμένη με την ανθρωπότητα σε όλη την ιστορία της ανάπτυξής της. Οι άνθρωποι ενδιαφέρθηκαν για φυσικά φαινόμενα που δεν μπορούσαν να εξηγήσουν. Η ιστορία της εξέλιξης της ηλεκτρολογικής μηχανικής - συνεχείς προσπάθειες να επαναληφθεί αυτό που συνέβη τριγύρω.
Η μελέτη συνεχίστηκε για μεγάλους και μεγάλους αιώνες. Αλλά μόλις τον δέκατο έβδομο αιώνα η ιστορία της ανάπτυξης της ηλεκτρολογικής μηχανικής άρχισε την αντίστροφη μέτρηση από την πραγματική χρήση των γνώσεων και των δεξιοτήτων που αποκτήθηκαν από ένα άτομο.
Θεωρία
Οι επιστήμονες που συνέβαλαν στην ανάπτυξη της ηλεκτρολογικής μηχανικής είναι χιλιάδες και χιλιάδες ονόματα, είναι αδύνατο να τα απαριθμήσουμε όλα στο πλαίσιο αυτού του άρθρου. Αλλάυπάρχουν άτομα των οποίων η έρευνα βοήθησε να γίνει ο κόσμος μας αυτό που είναι σήμερα.
Ιστορικά δεδομένα λένε: ένας από τους πρώτους που έστρεψε την προσοχή του στο γεγονός ότι μετά το τρίψιμο του κεχριμπαριού με το μαλλί, μπορεί να προσελκύσει αντικείμενα, ήταν ο Έλληνας φιλόσοφος Θαλής από τη Μίλητο. Διεξήγαγε τα πειράματά του τον έβδομο αιώνα π. Χ. Δυστυχώς, δεν μπόρεσε να βγάλει θεμελιώδη συμπεράσματα. Αλλά κατέγραψε προσεκτικά όλες τις παρατηρήσεις του και τις πέρασε στους επόμενους.
Το επόμενο όνομα στη λίστα υπό όρους "ηλεκτρολόγοι και οι εφευρέσεις τους" εμφανίστηκε μόλις το 1663, όταν ο Otto von Guericke σχεδίασε μια μηχανή στην πόλη του Μαγδεμβούργου, η οποία ήταν μια μπάλα που όχι μόνο μπορούσε να προσελκύσει, αλλά και να απωθήσει αντικείμενα.
Διάσημοι επιστήμονες
Στη συνέχεια, η αρχή της ηλεκτρολογικής μηχανικής έγινε από διάσημους επιστήμονες όπως:
- Στίβεν Γκρέυ, ο οποίος διεξήγαγε πειράματα για τη μετάδοση ηλεκτρικής ενέργειας από απόσταση. Το αποτέλεσμα της έρευνάς του ήταν το συμπέρασμα ότι τα αντικείμενα μεταφέρουν το φορτίο διαφορετικά.
- Charles Dufay, ο οποίος πρότεινε τη θεωρία των διαφορετικών τύπων ηλεκτρισμού.
- Ολλανδός Peter van Muschenbroek. Έγινε διάσημος για την εφεύρεση του πυκνωτή.
- Ο Georg Richmann και ο Mikhail Lomonosov μελέτησαν ενεργά το φαινόμενο.
- Benjamin Franklin. Αυτός ο άνθρωπος έμεινε στην ιστορία ως ο εφευρέτης του αλεξικέραυνου.
- Luigi Galvani.
- Βασίλι Πετρόφ.
- Charles Pendant.
- Hans Oersted.
- Alessandro Volta.
- Andre Ampère.
- Michael Faraday και πολλοί άλλοι.
Ενέργεια
Η Ηλεκτρολογία είναι μια επιστήμη που περιλαμβάνει τέσσερα στοιχεία, το πρώτο και βασικό από τα οποία είναι η βιομηχανία ηλεκτρικής ενέργειας. Είναι η επιστήμη της παραγωγής, της μεταφοράς και της κατανάλωσης ενέργειας. Η ανθρωπότητα μπόρεσε να χρησιμοποιήσει με επιτυχία αυτήν την τεχνολογία για τις ανάγκες της μόνο τον 19ο αιώνα.
Οι πρωτόγονες μπαταρίες επέτρεπαν στις συσκευές να λειτουργούν μόνο για λίγο, κάτι που δεν ικανοποιούσε τις φιλοδοξίες των επιστημόνων. Ο εφευρέτης του πρώτου πρωτοτύπου της γεννήτριας ήταν ο Ούγγρος Anosh Jedlik το 1827. Δυστυχώς, ο επιστήμονας δεν κατοχύρωσε με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας το πνευματικό του τέκνο και το όνομά του παρέμεινε μόνο στα σχολικά βιβλία ιστορίας.
Αργότερα το δυναμό τροποποιήθηκε από τον Hippolyte Pixie. Η συσκευή είναι απλή: ένας στάτορας που δημιουργεί σταθερό μαγνητικό πεδίο και ένα σύνολο περιελίξεων.
Η ιστορία της ανάπτυξης της ηλεκτρικής μηχανικής και της ενέργειας δεν μπορεί να κάνει χωρίς να αναφέρει το όνομα του Michael Faraday. Ήταν αυτός που εφηύρε την πρώτη γεννήτρια, η οποία κατέστησε δυνατή τη δημιουργία ρεύματος και σταθερής τάσης. Στη συνέχεια, οι μηχανισμοί βελτιώθηκαν από τους Emil Sterer, Henry Wilde, Zenob Gramm.
DC
Το 1873, σε μια έκθεση στη Βιέννη, αποδείχθηκε ξεκάθαρα η εκκίνηση μιας αντλίας από μια μηχανή που απέχει περισσότερο από ένα χιλιόμετρο.
Η ηλεκτρική ενέργεια κατέκτησε με σιγουριά τον κόσμο. Η ανθρωπότητα έχει πρόσβαση σε τέτοιες άγνωστες προηγουμένως καινοτομίες όπως ο τηλέγραφος, ο ηλεκτροκινητήρας στα αυτοκίνητα και τα πλοία και ο φωτισμός των πόλεων. Τεράστια δυναμό χρησιμοποιήθηκαν όλο και περισσότερο για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας σε βιομηχανική κλίμακα. Τα πρώτα τραμ και τρόλεϊ άρχισαν να εμφανίζονται στις πόλεις. Η ιδέα του συνεχούς ρεύματος εισήχθη μαζικά από τον διάσημο επιστήμονα Thomas Edison. Ωστόσο, αυτή η τεχνολογία είχε και τα μειονεκτήματά της.
Η θεωρητική ηλεκτρολόγος μηχανική στα έργα των επιστημόνων σήμαινε την κάλυψη όσο το δυνατόν περισσότερων οικισμών και περιοχών με ηλεκτρισμό. Αλλά το συνεχές ρεύμα είχε μια εξαιρετικά περιορισμένη εμβέλεια - περίπου δύο ή τρία χιλιόμετρα, μετά την οποία άρχισαν τεράστιες απώλειες. Ένας σημαντικός παράγοντας στη μετάβαση στο εναλλασσόμενο ρεύμα ήταν ο χάλυβας και οι διαστάσεις των μηχανών παραγωγής, το μέγεθος ενός αξιοπρεπούς εργοστασίου.
Nikola Tesla
Ο Σέρβος επιστήμονας Νίκολα Τέσλα θεωρείται ο ιδρυτής της νέας τεχνολογίας. Αφιέρωσε όλη του τη ζωή στη μελέτη των δυνατοτήτων του εναλλασσόμενου ρεύματος, μεταδίδοντάς το σε απόσταση. Η Ηλεκτρολογία (για αρχάριους αυτό θα είναι ένα ενδιαφέρον γεγονός) βασίζεται στις βασικές της αρχές. Σήμερα, κάθε σπίτι έχει μια από τις δημιουργίες του μεγάλου επιστήμονα.
Ο εφευρέτης έδωσε στον κόσμο πολυφασικές γεννήτριες, έναν ασύγχρονο ηλεκτροκινητήρα, έναν μετρητή και πολλές άλλες εφευρέσεις. Με τα χρόνια στον τηλέγραφο, τις τηλεφωνικές εταιρείες, το εργαστήριο Edison και αργότερα στις επιχειρήσεις του, ο Tesla απέκτησε μεγάλη εμπειρία λόγω του τεράστιου αριθμού πειραμάτων.
Η ανθρωπότητα, δυστυχώς, δεν έχει λάβει ούτε το ένα δέκατο των ανακαλύψεων του επιστήμονα. Οι ιδιοκτήτες των κοιτασμάτων πετρελαίου ήταν εναντίον της ηλεκτρικής επανάστασης με κάθε δυνατό τρόπο και προσπάθησαν να σταματήσουν την πρόοδό της με οποιοδήποτε μέσο είχαν στη διάθεσή τους.
Σύμφωνα με φήμες, ο Νικόλα θα μπορούσεδημιουργούν και σταματούν τυφώνες, μεταδίδουν ηλεκτρική ενέργεια χωρίς καλώδια οπουδήποτε στον κόσμο, τηλεμεταφέρουν ένα πολεμικό πλοίο και προκαλούν ακόμη και πτώση μετεωρίτη στη Σιβηρία. Αυτός ο άνθρωπος ήταν πολύ εξαιρετικός.
Όπως αποδείχθηκε αργότερα, ο Νικόλα είχε δίκιο στο στοίχημα στο εναλλασσόμενο ρεύμα. Η Ηλεκτρολογία (ειδικά για αρχάριους) αναφέρει πρώτα από όλα τις αρχές της. Αποδείχθηκε ότι είχε δίκιο ότι η ηλεκτρική ενέργεια μπορούσε να παρέχεται χιλιάδες μίλια μακριά χρησιμοποιώντας μόνο καλώδια. Στην περίπτωση ενός μόνιμου «αδερφού», οι σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής πρέπει να βρίσκονται κάθε δύο έως τρία χιλιόμετρα. Επιπλέον, πρέπει να συντηρούνται συνεχώς.
Σήμερα, το συνεχές ρεύμα εξακολουθεί να έχει θέση για ηλεκτρικά οχήματα - τραμ, τρόλεϊ, ηλεκτρικές ατμομηχανές, κινητήρες σε βιομηχανικές επιχειρήσεις, σε μπαταρίες, φορτιστές. Ωστόσο, δεδομένης της εξέλιξης της τεχνολογίας, είναι πιθανό το «μόνιμο» να παραμείνει σύντομα μόνο στις σελίδες της ιστορίας.
Ηλεκτρομηχανική
Η δεύτερη ενότητα της ηλεκτρομηχανικής, η οποία εξηγεί την αρχή της μετατροπής της ενέργειας από μηχανική σε ηλεκτρική και αντίστροφα, ονομάζεται ηλεκτρομηχανική.
Ο πρώτος επιστήμονας που αποκάλυψε την εργασία του για την ηλεκτρομηχανική στον κόσμο ήταν ο Ελβετός επιστήμονας Ένγκελμπερτ Άρνολντ, ο οποίος το 1891 δημοσίευσε μια εργασία σχετικά με τη θεωρία και το σχεδιασμό περιελίξεων για μηχανές. Στη συνέχεια, η παγκόσμια επιστήμη αναπληρώθηκε με τα αποτελέσματα της έρευνας των Blondel, Vidmar, Kostenko, Dreyfus, Tolvinsky, Krug, Park.
Το 1942, ένας ΟυγγροαμερικανόςΟ Γκάμπριελ Κρον κατάφερε τελικά να διατυπώσει μια γενικευμένη θεωρία για όλες τις ηλεκτρικές μηχανές και έτσι να ενώσει τις προσπάθειες πολλών ερευνητών τον περασμένο αιώνα.
Η ηλεκτρομηχανική απολάμβανε σταθερό ενδιαφέρον επιστημόνων σε όλο τον κόσμο, και στη συνέχεια επιστήμες όπως η ηλεκτροδυναμική (μελετάει τη σχέση μεταξύ ηλεκτρικών και μαγνητικών φαινομένων), η μηχανική (μελετά την κίνηση των σωμάτων και τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ τους) και επίσης η θερμική φυσική (θεωρητικά θεμέλια ενέργεια, θερμοδυναμική, μεταφορά θερμότητας και μάζας) και άλλα.
Τα κύρια προβλήματα που μελετήθηκαν στην έρευνα ήταν η μελέτη και ανάπτυξη μορφοτροπέων, περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο, γραμμικό φορτίο ρεύματος, σταθερά Arnold. Τα κύρια θέματα είναι ηλεκτρικές και ασύγχρονες μηχανές, διάφοροι τύποι μετασχηματιστών.
Προθέσεις της ηλεκτρομηχανικής
Τα τρία κύρια αξιώματα της ηλεκτρομηχανικής είναι οι νόμοι:
- Ηλεκτρομαγνητική επαγωγή του Faraday;
- πλήρες ρεύμα για μαγνητικό κύκλωμα;
- ηλεκτρομαγνητική δύναμη (γνωστός και ως νόμος του Ampère).
Ως αποτέλεσμα της έρευνας επιστημόνων ηλεκτρομηχανολογίας, αποδείχθηκε ότι η κίνηση της ενέργειας είναι αδύνατη χωρίς απώλειες, όλες οι μηχανές μπορούν να λειτουργήσουν τόσο ως κινητήρας όσο και ως γεννήτρια και ότι τα πεδία του ρότορα και του στάτορα είναι πάντα ακίνητοι σε σχέση ο ένας με τον άλλο φίλο.
Οι βασικοί τύποι είναι εξισώσεις:
- ηλεκτρική μηχανή;
- ισορροπία τάσης των περιελίξεων μιας ηλεκτρικής μηχανής;
- ηλεκτρομαγνητική ροπή.
Συστήματα αυτόματου ελέγχου
Η κατεύθυνση έγινε αναπόφευκτα δημοφιλής αφού κατέστη σαφές ότι οι μηχανές μπορούσαν να αντικαταστήσουν με επιτυχία την ανθρώπινη εργασία.
Αυτόματος έλεγχος - η δυνατότητα χειρισμού της λειτουργίας άλλων συσκευών ή ακόμα και ολόκληρων συστημάτων. Ο έλεγχος μπορεί να γίνει με θερμοκρασία, ταχύτητα, κίνηση, γωνίες και ταχύτητα διαδρομής. Ο χειρισμός μπορεί να πραγματοποιηθεί τόσο σε πλήρη αυτόματη λειτουργία όσο και με τη συμμετοχή ενός ατόμου.
Η πρώτη μηχανή αυτού του είδους μπορεί να θεωρηθεί ως μονάδα σχεδιασμένη από τον Charles Babage. Με τη βοήθεια των πληροφοριών που περιέχονται στις διάτρητες κάρτες, οι αντλίες μπορούσαν να ελεγχθούν χρησιμοποιώντας μια ατμομηχανή.
Ο πρώτος υπολογιστής περιγράφηκε στα γραπτά του Ιρλανδού επιστήμονα Percy Ludgate, τα οποία παρουσιάστηκαν στο κοινό το 1909.
Οι αναλογικές υπολογιστικές συσκευές εμφανίστηκαν λίγο πριν το ξέσπασμα του Β' Παγκοσμίου Πολέμου. Οι εχθροπραξίες επιβράδυναν κάπως την ανάπτυξη αυτής της πολλά υποσχόμενης βιομηχανίας.
Το πρώτο πρωτότυπο του σύγχρονου υπολογιστή δημιουργήθηκε από τον Γερμανό Konrad Zuse το 1938.
Σήμερα, τα συστήματα αυτόματου ελέγχου, όπως προορίζονται από τους εφευρέτες τους, αντικαθιστούν με επιτυχία τους ανθρώπους στην παραγωγή, εκτελώντας την πιο μονότονη και επικίνδυνη εργασία.
Ηλεκτρονικά
Το επόμενο στάδιο στην ανάπτυξη της ηλεκτρικής μηχανικής ήταν οι ηλεκτρονικές συσκευές που είναι δισεκατομμύρια φορές πιο ακριβείς από τις αναλογικές τους.
Η πιο διάσημη πρώτη εφεύρεση είναι η γερμανική μηχανή κρυπτογράφησης Enigma. Και μετά οι Βρετανοίηλεκτρονικοί αποκωδικοποιητές, με τους οποίους προσπάθησαν να αποκρυπτογραφήσουν τους μπερδεμένους κωδικούς.
Στη συνέχεια ήταν αριθμομηχανές και υπολογιστές.
Στο τρέχον στάδιο της ζωής, τα τηλέφωνα και τα tablet συνδέονται με τα ηλεκτρονικά. Και ποια θα είναι η ανάπτυξη των συσκευών μας αύριο, μπορούμε μόνο να μαντέψουμε. Αλλά οι επιστήμονες εργάζονται μέρα και νύχτα για να μας εκπλήξουν όλους και να κάνουν τη ζωή λίγο πιο ενδιαφέρουσα και ευκολότερη.
