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本帖最后由 xbq1013 于 2023-6-17 14:34 編輯
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$ `9 m# S# V3 _3 P9 u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(gè)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(gè)話題挺有意義的，希望有朋友能一起討論一下。
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]電氣（electrical，electrical power and equipment）) _4 t# b3 V9 P: E
* v9 G) s' k7 P% v! x. ]# t# a- 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。
) d; r# m/ J7 V& L* Z, O' v - 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)。1 d) t/ M) ?, `2 m6 c
- 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。 X0 O/ W3 N3 [, S, C: b& z7 D6 @
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而經(jīng)常被外行人所混淆的“電器”又是什么呢？5 `0 z- W" D8 d- A2 w
1 x+ u; r$ C" s) F! H* |電器（electrical appliance）
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- 泛指所有用電的器具。
3 N, R4 |" w! I1 R - 專業(yè)的說：用于對(duì)電路進(jìn)行接通、分?jǐn)�，�?duì)電路參數(shù)進(jìn)行變換，以實(shí)現(xiàn)對(duì)電路或用電設(shè)備的控制、調(diào)節(jié)、切換、檢測(cè)和保護(hù)等作用的電工裝置、設(shè)備和元件。5 b; ?1 d: n0 M% u
- 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(shí)“電氣”。4 V' R f& S9 a* I8 x
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) ~3 l/ Q" s [0 a觀點(diǎn)一：
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- c5 [0 g: P$ ? l8 a( |“電氣”一詞應(yīng)是清末外國(guó)傳教士對(duì)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(jiǎn)單的說明一下。
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“電氣”最早可能源于美國(guó)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。5 r' z d9 J/ {# }; L
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那時(shí)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(shí)，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(yùn)動(dòng)。其中包括杜費(fèi)(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(diǎn)看，兩者的實(shí)質(zhì)都是正電荷與負(fù)電荷）。7 g1 t3 C9 P! [9 O! B, y; U5 @
( G# {! C7 b8 e“電氣”便是瑪高溫在譯介當(dāng)時(shí)西方主流電學(xué)知識(shí)時(shí)對(duì)電流體(electric fluid)的翻譯�，敻邷赜谩皻狻眮矸gfluid，或許不止考慮到氣的流動(dòng)特性，也考慮到在當(dāng)時(shí)看來電和中國(guó)古代哲學(xué)中所說的“氣”一樣都是萬(wàn)物皆有的神秘現(xiàn)象。
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! |( F* R% }' M0 y& J% N$ c# i* v觀點(diǎn)二：8 \7 _2 m% q4 }1 g
# E2 O! c2 M3 S# K' C蓋西方工業(yè)之初,動(dòng)力機(jī)械均由蒸汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng),后來則有了電,故"電氣"者,開始泛指工業(yè)動(dòng)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(gè)名詞已經(jīng)用習(xí)慣了，所以沿用下來！2 P$ O% i1 e, v6 S" t' A
; b& d( W7 d3 B. Y% w m電氣中的氣，當(dāng)指“壓縮空氣”。工業(yè)自動(dòng)化中，需要?jiǎng)悠饋淼脑O(shè)備，有電動(dòng)，氣壓傳動(dòng)，液壓傳動(dòng)等三種。電動(dòng)和氣動(dòng)是最廣泛運(yùn)用的動(dòng)力源，兩者結(jié)合使用，完成自動(dòng)化。故稱：電氣自動(dòng)化。
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% K6 P) \: R7 ]! ^觀點(diǎn)三：
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8 [! T1 M3 C0 M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：3 T3 i+ ~2 k" D( G) v
y( _! a B1 l t3 a( D解釋1：中國(guó)古代認(rèn)識(shí)9 r* a; x/ b1 Z, N: ]. O
- ]; _4 O2 Y r2 b8 _+ G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(guó),古人認(rèn)為電的現(xiàn)象是陰氣與陽(yáng)氣相激而生成的,《說文解字》有“電，陰陽(yáng)激耀也，從雨從申”�！蹲謪R》有“雷從回，電從申。陰陽(yáng)以回薄而成雷，以申泄而為電”。古人對(duì)電的解釋（或者稱為學(xué)說）是通過“氣”來解釋的，是為電氣。1 v/ S R1 h- T1 v3 l
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中國(guó)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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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(huì)失掉一些核外電子，從而顯正電性；部分原子會(huì)得到一些電子，從而顯負(fù)電性。5 s, N* g; M4 `; j
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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(hào)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(dòng)就產(chǎn)生了電流。這幾乎是現(xiàn)代物理學(xué)對(duì)電的最準(zhǔn)確的認(rèn)識(shí)了。, b6 |" O O- ]5 y, t* s: j
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基于這一邏輯，我們知道，電的本質(zhì)是電子的運(yùn)動(dòng)，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(yùn)動(dòng)，核外電子的運(yùn)動(dòng)與宏觀物體運(yùn)動(dòng)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(huì)（幾率）的大小。
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根據(jù)量子力學(xué)中的測(cè)不準(zhǔn)原理，我們不可能同時(shí)準(zhǔn)確地測(cè)定出電子在某一時(shí)刻所處的位置和運(yùn)動(dòng)速度，也不能描畫出它的運(yùn)動(dòng)軌跡。因此，人們常用一種能夠表示電子在一定時(shí)間內(nèi)在核外空間各處出現(xiàn)機(jī)會(huì)的模型來描述電子在核外的的運(yùn)動(dòng)。
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* h ^0 }7 q/ ~$ }1 @7 C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(yùn)動(dòng)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�？梢栽趫D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(diǎn)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。" Y' _9 S' D/ q- u
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7 s8 I6 [! e. T3 a N3 ?$ O2 o因?yàn)殡姎獾钠鹪淳褪茄芯块W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(hào)，從而產(chǎn)生了信息學(xué)、電子學(xué)、計(jì)算機(jī)等等這些以信號(hào)為主的技術(shù)門類，即電氣應(yīng)該包括功率、信號(hào)兩個(gè)層面。我想這是電氣最科學(xué)靠譜的解釋了吧。 `0 E! h% ]# n2 x* E# B: P
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觀點(diǎn)四：* b4 N6 N5 o3 \4 M- r$ Y$ w
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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?yàn)殡姎馑坪蹙褪请姷倪\(yùn)動(dòng)，具體化后有了電力電機(jī)電器電子等。$ e$ _, j# @! a8 Q, [
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電子、電器和電力都屬于電氣工程，它是一個(gè)抽象的概念，不是具體指某個(gè)設(shè)備或器件、而是指整個(gè)系統(tǒng)和電子、電器和電力的范疇。6 v9 O' J6 f- B1 ]; t
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電氣是一個(gè)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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電氣工程呢其實(shí)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(gè)電路，乃至一個(gè)電網(wǎng)可以看成一個(gè)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(gè)造人工程，控制這個(gè)人的骨骼框架，控制其氣的流動(dòng)與變換��！2 Z4 Z, P: r! }3 j5 _3 ]- U
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觀點(diǎn)五：
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+ e0 S+ O F+ c) E n' W對(duì)于“氣”的理解，我認(rèn)為就是氣體。本科學(xué)的電力電子，對(duì)這個(gè)沒概念，讀了研究生之后轉(zhuǎn)為高電壓與絕緣技術(shù)才會(huì)發(fā)現(xiàn)，氣體在電氣中的巨大作用。舉個(gè)最簡(jiǎn)單的例子就是，空氣開關(guān)，它之所以能起作用是因?yàn)樗诳諝猱?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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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(jià)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(diǎn)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(shí)里面。1 V* u% g/ g1 {: \9 P, ?# B9 X Z8 Z
3 ^' u. w1 l3 ^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。可以說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(gè)供電系統(tǒng)也就不存在了。現(xiàn)在可以理解到“氣”的重要了嗎，半壁江山。
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