機(jī)械社區(qū)

為什么電氣工程專業(yè)要叫做電氣呢？我學(xué)了這么多年的電氣專業(yè)了，還從未思考過這個問題呢~今天被鄰居家的高中生給難住了，仔細(xì)一想，覺得這個話題挺有意義的，希望有朋友能一起討論一下。5 j5 [# M" I( _; ^

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電氣的概念2 {, a6 D6 t1 L7 Z/ ?+ @, v# Z1 j
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]電氣（electrical，electrical power and equipment）# J4 N  p- t1 c$ f6 F
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• 是電能的生產(chǎn)、傳輸、分配、使用和電工裝備制造等學(xué)科或工程領(lǐng)域的統(tǒng)稱。" ]6 a/ w' D% l$ `
  
• 是以電能、電氣設(shè)備和電氣技術(shù)為手段來創(chuàng)造、維持與改善限定空間和環(huán)境的一門科學(xué)。% |3 t1 L0 q' j$ u. I% O- t
  
• 涵蓋電能的轉(zhuǎn)換、利用和研究三方面，包括基礎(chǔ)理論、應(yīng)用技術(shù)、設(shè)施設(shè)備等。& W* @! Y5 P$ S2 o5 R; s0 R
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• 泛指所有用電的器具。
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• 專業(yè)的說：用于對電路進(jìn)行接通、分?jǐn)�，對電路參�?shù)進(jìn)行變換，以實現(xiàn)對電路或用電設(shè)備的控制、調(diào)節(jié)、切換、檢測和保護(hù)等作用的電工裝置、設(shè)備和元件。
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• 通俗的說：家庭常用的一些為生活提供便利的用電設(shè)備，如電視機(jī)、空調(diào)、冰箱、洗衣機(jī)、各種小家電等等。
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接下來，讓我們一起走進(jìn)“電氣”、認(rèn)識“電氣”。) i% e5 g# K5 C
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電氣的出處4 t' o9 m2 q# ?6 k8 U

) J1 y" C- t5 B" @  X, X觀點一：+ Z8 m5 s, \# `1 t
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“電氣”一詞應(yīng)是清末外國傳教士對electric fluid的翻譯，具體可參見雷銀照《“電氣”詞源考》一文，這里我就簡單的說明一下。6 [- k/ e: Y7 |# O1 k

6 W0 L- X" O3 S“電氣”最早可能源于美國傳教士瑪高溫(D. J. Macgowan)所譯《博物通書》(Philosophical Almanac, 1851)一書，這本書也是目前已知最早的中文電磁學(xué)著作。
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那時法拉第才剛發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象沒多久，電子更是要到幾十年后才由湯姆孫發(fā)現(xiàn)，在那時，科學(xué)界關(guān)于電的主流理論是電流體理論(fluid theory of electricity)，把電現(xiàn)象解釋為電流體的運動。其中包括杜費(Charles du Fay)提出的二流體假說與本杰明·富蘭克林(Benjamin Franklin)提出的單流體假說（按今天的觀點看，兩者的實質(zhì)都是正電荷與負(fù)電荷）。
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“電氣”便是瑪高溫在譯介當(dāng)時西方主流電學(xué)知識時對電流體(electric fluid)的翻譯�，敻邷赜谩皻狻眮矸�譯fluid，或許不止考慮到氣的流動特性，也考慮到在當(dāng)時看來電和中國古代哲學(xué)中所說的“氣”一樣都是萬物皆有的神秘現(xiàn)象。
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具體怎么解釋還要看大家嚴(yán)謹(jǐn)?shù)挠懻摵脱芯俊?br /> $ U, i9 D. Z& r, Y+ q
3 D6 y; a7 d' G/ ?$ N7 t觀點二：" g! f2 u, O5 ^1 T  @* ^; T( n* L

+ U. l! M8 k  w9 S" m& q蓋西方工業(yè)之初,動力機(jī)械均由蒸汽輪機(jī)驅(qū)動,后來則有了電,故"電氣"者,開始泛指工業(yè)動力者也,然現(xiàn)在也無蒸汽輪機(jī)了,故干脆以電氣泛指電了�！半姎狻边@個名詞已經(jīng)用習(xí)慣了，所以沿用下來！
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電氣中的氣，當(dāng)指“壓縮空氣”。工業(yè)自動化中，需要動起來的設(shè)備，有電動，氣壓傳動，液壓傳動等三種。電動和氣動是最廣泛運用的動力源，兩者結(jié)合使用，完成自動化。故稱：電氣自動化。7 j% b+ W$ l6 F& h9 Y0 _* l; w0 x

4 m7 m9 d$ l8 I- q& Z3 r' H觀點三：
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! ~" g, ~% a% N4 }關(guān)于電氣名稱的起源，我聽說過的比較可靠的解釋有兩種：
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- y' p. m% L+ f' A: ]9 R8 v解釋1：中國古代認(rèn)識0 ^) F+ W3 ~. F8 {% O+ h, S& _
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電是自然現(xiàn)象，在古代人們是通過閃電發(fā)現(xiàn)它的存在的。在古代中國,古人認(rèn)為電的現(xiàn)象是陰氣與陽氣相激而生成的,《說文解字》有“電，陰陽激耀也，從雨從申”�！蹲謪R》有“雷從回，電從申。陰陽以回薄而成雷，以申泄而為電”。古人對電的解釋（或者稱為學(xué)說）是通過“氣”來解釋的，是為電氣。
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中國最早用氣學(xué)說來解釋電的吸引現(xiàn)象，出現(xiàn)在東漢王充撰寫的《論衡》。
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解釋2：現(xiàn)代科學(xué)認(rèn)識1 A" d$ G4 P8 _

# s( L# q9 A5 n0 c現(xiàn)代科學(xué)認(rèn)為：物質(zhì)是由原子組成，原子由原子核和核外電子組成。原子核帶正電，電子帶負(fù)電，原子顯電中性。但在一些物理作用下（主要有3類途徑：摩擦起電、接觸帶電，感應(yīng)帶電），部分原子會失掉一些核外電子，從而顯正電性；部分原子會得到一些電子，從而顯負(fù)電性。* u) A4 L$ ^- Z8 A; }3 N7 v

  e/ E; |8 n4 {. w" E8 G0 g% p' M電子是帶有最小電荷的粒子，物理學(xué)家把最小電荷叫做元電荷，用符號e表示（e=1.6x10⁻19）。任何帶電體所帶電荷量都是e的整數(shù)倍。電荷的流動就產(chǎn)生了電流。這幾乎是現(xiàn)代物理學(xué)對電的最準(zhǔn)確的認(rèn)識了。, @6 M: y1 {9 Z' E8 V( U& y$ C

% W, Z6 h( y, ]+ e基于這一邏輯，我們知道，電的本質(zhì)是電子的運動，而電子是一種微觀粒子，在原子如此小的空間（直徑約10⁻1⁰m）內(nèi)作高速（接近光速3×10⁸m·s⁻1）運動，核外電子的運動與宏觀物體運動不同，沒有確定的方向和軌跡，只能用電子云描述它在原子核外空間某處出現(xiàn)機(jī)會（幾率）的大小。
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根據(jù)量子力學(xué)中的測不準(zhǔn)原理，我們不可能同時準(zhǔn)確地測定出電子在某一時刻所處的位置和運動速度，也不能描畫出它的運動軌跡。因此，人們常用一種能夠表示電子在一定時間內(nèi)在核外空間各處出現(xiàn)機(jī)會的模型來描述電子在核外的的運動。
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  _& o. ]+ C  s. J4 z" q+ z; o這種模型的三維圖像結(jié)果看上去，就像是在原子核周圍的空間，由于電子的運動而形成了陰電氣氛。描述電子在原子核周圍各區(qū)域出現(xiàn)的幾率。可以在圖像中用電子云密度(陰電氣氛的濃厚程度)來表示，以不同的濃淡點代表幾率的大小，其結(jié)果像電子在原子核周圍形成的霧氣，所以也叫作電子氣體，即電氣。3 h# C9 b% ?5 H2 d" K. s
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由此可知，電氣是囊落了所有電子運動相關(guān)的物理現(xiàn)象，既包括強(qiáng)電、也包括弱電，電氣泛指一切電，因此在國外的大學(xué)電氣工程electrical engineering涵蓋了power engineering（強(qiáng)電）、electronic engineering（弱電）、information engineering（弱電）。但在中國，電氣就特指強(qiáng)電了（power engineering）。9 J: p1 @1 \" B/ t0 N8 `4 M* G9 _
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因為電氣的起源就是研究閃電等強(qiáng)電現(xiàn)象開始的，以功率為主，到后來才開始利用電來表示信號，從而產(chǎn)生了信息學(xué)、電子學(xué)、計算機(jī)等等這些以信號為主的技術(shù)門類，即電氣應(yīng)該包括功率、信號兩個層面。我想這是電氣最科學(xué)靠譜的解釋了吧。" G, t) n* C. H  z: F, f, n

4 l3 {5 e4 d" }; j4 r/ _) q觀點四：# q7 _; \  n$ V3 w

$ C: z8 e) z. @7 T* V' B! v1 A4 h氣不可見器可見。只是感覺電氣看來含義更廣，既包含有形的也包含無形的，因為電氣似乎就是電的運動，具體化后有了電力電機(jī)電器電子等。
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電子、電器和電力都屬于電氣工程，它是一個抽象的概念，不是具體指某個設(shè)備或器件、而是指整個系統(tǒng)和電子、電器和電力的范疇。
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電氣是一個工程詞匯電氣基本翻譯英文：electric日文：電気（でんき）電氣就是以電能、電氣設(shè)備和電氣技術(shù)為手段來創(chuàng)造、維持與改善限定空間和環(huán)境的一門科學(xué),涵蓋電能的轉(zhuǎn)換、利用和研究三方面,包括基礎(chǔ)理論,應(yīng)用技術(shù),設(shè)施設(shè)備等。
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平常概念里的氣流的意思，現(xiàn)代工業(yè)中經(jīng)常會用電信號來控制輸入輸出，用氣流來控制機(jī)械部分的工作，舉個最簡單的：氣缸，就是用電來控制閥的通斷，然后決定是否供氣來操縱機(jī)械部分的，所以電和氣會常常在一起稱為電氣。. M4 s. r; \# ?: t1 N
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電氣工程呢其實可以這樣理解，電流，電壓，潮流等等這些物理量在輸電線路中流通，就相當(dāng)于氣游走在人體當(dāng)中一樣。一個電路，乃至一個電網(wǎng)可以看成一個人體，而里面的元素也就是電流，電壓，潮流就可以看成氣，與外界交換能量��！我們說的電氣工程也就是個造人工程，控制這個人的骨骼框架，控制其氣的流動與變換！！6 W1 a7 d. Q3 S: S' h; P$ N4 l! l% y
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觀點五：1 `- }4 ~+ A8 S) t/ O

- o) r4 v( ^: Z5 {) S對于“氣”的理解，我認(rèn)為就是氣體。本科學(xué)的電力電子，對這個沒概念，讀了研究生之后轉(zhuǎn)為高電壓與絕緣技術(shù)才會發(fā)現(xiàn)，氣體在電氣中的巨大作用。舉個最簡單的例子就是，空氣開關(guān)，它之所以能起作用是因為它在空氣當(dāng)中，空氣作為一種絕緣介質(zhì)，是決定它能否起作用的決定因素。
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( k  |1 ^5 ?5 p( k6 G* B+ @* A在研究絕緣的過程中，包括氣體絕緣、固體絕緣和液體絕緣。氣體絕緣是自恢復(fù)性最好，最廉價的一種絕緣介質(zhì)就是空氣�？諝忾_關(guān)就是這么產(chǎn)生的。除了空氣之外的，像六氟化硫氣體，也是現(xiàn)在研究的熱點問題，絕緣強(qiáng)度是空氣的2.5倍，滅弧能力是空氣的100倍.所以在高電壓領(lǐng)域的入門知識里面。! Y& R7 p& {8 g' m
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關(guān)于氣體的放電理論都是作為第一章來講的，最經(jīng)典的湯森理論和流注理論也是關(guān)于氣體絕緣的�？梢哉f研究氣體絕緣是研究高壓的半壁江山，進(jìn)而沒有高壓就沒電能的輸送和變配，整個供電系統(tǒng)也就不存在了�，F(xiàn)在可以理解到“氣”的重要了嗎，半壁江山。