电气工程在我国社会发展与科技进步中的作用

华东理工大学课程论文1电气工程在我国社会发展与科技进步中的作用孙菲华东理工大学信息科学与工程学院【前言】电力是发展生产和提高人类生活水平的重要物质基础，电力的应用在不断深化和发展，电气自动化是国民经济和人民生活现代化的重要标志。本文首先介绍一下关于电气工程的主要内容、主要发展历程、影响因素及其发展前景，其次介绍一下电气工程对我国社会发展与科技进步的重要作用。最后，从对电气工程交叉学科的研究谈一下电气工程未来研究热点问题。【关键字】电气工程；发展历程；影响因素；发展前景；战略地位一、电气工程简介电气工程（ElectricalEngineering简称EE）是现代科技领域中的核心学科之一，更是当今高新技术领域中不可或缺的关键学科。例如正是电子技术的巨大进步才推动了以计算机网络为基础的信息时代的到来，并将改变人类的生活工作模式。电气工程是以电气科学为理论基础，与电能生产与应用相关的技术。其涉及的范围十分广泛，研究的内容十分丰富，渗透到社会生活与社会发展的各个领域。它的发展又产生了电子技术，孕育出了计算机、通信、网络等工程，这些新的工程与电气工程相互交叉促进，取得了突飞猛进的发展。以上这些都决定了电气工程在国民经济中的重要地位。电气工程专业是一个宽口径的专业，在国民经济的各个职能部门中都有需求。电气工程师需要掌握包括电工理论、电子技术、自动化控制、计算机及控制等在内的工程技术知识和专业知识，以适应不同的市场需求从某种意义上讲，电气工程的发达程度代表着国家的科技进步水平。正因为此，电气工程的教育和科研一直在发达国家大学中占据十分重要的地位。美国大学电气工程学科在机构名称上有的学校称电气工程系，有的称为电气工程与信息科学系，有的称为电气工程与计算机科学系等等。该学科（系）在科研、教学及学术组织形式上与国内电气工程学科有较大不同。了解国外学科状态及教学、科研方向，对调整我们的学科方向、提高教学、科研水平具有十分重要的作用。传统的电气工程定义为用于创造产生电气与电子系统的有关学科的总和。此定义本已经十分宽泛，但随着科学技术的飞速发展，21世纪的电气工程概念已经远远超出上述定义的范畴，斯坦福大学教授指出：今天的电气工程涵盖了几乎所有与电子、光子有关的工程行为。本领域知识宽度的巨大增长，要求我们重新检查甚至重新构造电气工程的学科方向、课程设置及其内容，以便使电气工程学科能有效地回应学生的需求、社会的需求、科技的进步和动态的科研环境。二、电气工程的主要发展历程华东理工大学课程论文2从工程技术领域看，电是一种优质的能源形式和重要的信息载体。其显著特点在于易于变换、传输和控制。1820年，安培(A.M.Ampere)发现了电磁效应。1831年，法拉第(M.Faraday)发现电磁感应原理。奠定了电磁学基础。法拉第发明的第一台发电机是法拉第盘，虽然给城镇和工厂供电的现代发电机比法拉第发明的发电机要复杂得多，但是它们同样都是根据电磁感应原理设计的。19世纪60年代，麦克斯韦(J.C.Maxwell)建立了统一的经典电磁场理论和光的电磁理论，预言了电磁波的存在。1873年，麦克斯韦完成了他的巨著——电磁学通论》，奠定了广泛应用电磁技术的理论基础。1832年，法国科学家匹克斯发明了世界上第一台直流发电机。1866年，德国科学家西门子制成了第一台自励式发电机。1885年，意大利物理学家加利莱奥·费拉里斯提出了旋转磁场原理，并研制出了二相异步电动机。1888年，俄国工程师多利沃-多勃罗沃利斯基研制成功第一台实用的三相交流异步电动机，并逐渐得到普遍的应用。交流电机的研制和发展，特别是三相交流电机的研制成功为远距离输电创造了条件，同时把电工技术提高到了一个新的阶段。19世纪末期，由于电机制造技术的发展和实用变压器的出现，发电和输电事业得到了迅猛的发展。1883年在美国纽约建成了商业化的电厂、直流电力网系统和中心发电厂、水力发电站和火力发电站。当时发电厂、发电站最初都是从直流发电开始的。但直流发电厂的供电范围有限，扩大供电范围，直流电厂已不能胜任，于是代之而起的是交流发电站的建立。1892年，法国建成了第一座三相交流发电站，把交流发电站的发展向前推进了一步。由于交流输电的发展和成功，电力的作用已不仅仅是用于照明，而开始成为新兴工业的动力和能源。电力的应用和输电技术的发展，促使一大批新的工业部门相继产生。三、发展前景就目前国际水平而言，在今后相当长的时期内，电力的需求将不断增长，社会对电气工程及其自动化科技工作者的需求量呈上升态势。电气自动化用于工业控制系统，例如一条设备怎样运行才能保证它能正常生产出合格的产品，现代工业不是全人工，靠人来操作，却是由机器来制作，启动机器，就会自己运行下去，机器之所以能自动运行，就是电气自动化，所谓电气自动化，就是利用继电器、感应器等电气元件实现顺序控制、时间控制的过程。其他如一些仪表或伺服电机，能根据外界环境的变化反馈到内部，从而改变输出量，达到稳定的目的。电气工程的发展趋势电气工程的发展趋势电气工程的发展趋势电气工程的发展趋势中国特色新型工业化发展中，不少行业将进行优化和调整，新兴产业则将会得到大力培育和发展。这些行业需要大量与之相适应的专业人才。我们建议考生在了解和选择专业华东理工大学课程论文3时，应有更为长远的眼光，只有将自身的发展和国家的发展结合起来，才能获得更大的进步。在《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十二个五年规划的建议》中，着重提出了将发展新能源，加强现代能源产业。据国家能源局规划发展司司长江冰介绍，未来5年，能源领域的重点任务中就有要加快推进水电和核电的开发建设，积极做好风能、太阳能、生物能等可再生能源的转化利用，大力推进能源结构优化调整的内容。四、影响因素今后若干年内对电气工程发展影响最大的主要因素包括：1、信息技术的决定性影响。信息技术广泛地定义为包括计算机、世界范围高速宽带计算机网络及通讯系统，以及用来传感、处理、存储和显示各种信息等相关支持技术的综合。信息技术对电气工程的发展具有特别大的支配性影响。信息技术持续以指数速度增长在很大程度上取决于电气工程中众多学科领域的持续技术创新。反过来，信息技术的进步又为电气工程领域的技术创新提供了更新更先进的工具基础。2、与物理科学的相互交叉面拓宽。由于三极管的发明和大规模集成电路制造技术的发展，固体电子学在20世纪的后50年对电气工程的成长起到了巨大的推动作用。电气工程与物理科学间的紧密联系与交叉仍然是今后电气工程学科的关键，并且将拓宽到生物系统、光子学、微机电系统（MEMS）。21世纪中的某些最重要的新装置、新系统和新技术将来自上述领域。3、相关技术与方法的快速变化。技术的飞速进步和分析方法、设计方法的日新月异，这对电气工程领域的科技工作者而言，必须不断学习新的设计方法和新的技术手段。4、电力电子技术的快速发展。电力电子技术包括电力电子器件、变流电路和控制电路三个部分，是电力、电子、控制三大电气工程技术领域之间的交叉学科。随着科学技术的发展，电力电子技术和现代控制理论、材料科学、电机工程、微电子技术等许多领域密切相关，已逐步发展成为一门多学科相互渗透的综合性技术学科。五、电气工程（学科）的战略地位电力工业是国民经济中重要的基础产业之一，电能是最清洁的能源，电是能量转换的枢纽和信息的载体，也是最便于远距离传输、分配和控制，最易于实现与其他能量相互转换，最便于进行能量时空分布变换的一种能量。所以电能已经成为人类现代社会最主要的能源形式。电力的作用已不仅仅是用于照明，而开始成为新兴工业的动力和能源。电力的应用和输电技术的发展，促使一大批新的工业部门相继产生。首先是与电力生产有关的行业，如电机、变压器、绝缘材料、线路器材等电力设备的制造、安装、维修和运行等生产部门；华东理工大学课程论文4其次是以电作为动力和能源的行业，如照明、电镀、电解、电车、电梯等工业交通部门；另外还有各种与生产、生活有关的新的电器生产部门也相继出现了。这种发展的结果，又反过来促进了发电和高压输电技术的提高。当代高新技术都与电能密切相关，并依赖于电能。电能是计算机、机器人的能源；电能为先进的工农业生产过程和大范围的金融流通提供了保证；电能使当代先进的通信技术成为现实；电能使现代化运输手段得以实现。在现代人类生产、生活和科研活动中一刻也离不开电。许多情况是先将初始能量转换成电能，然后再转换成所需要的其他能量形式，电已经成为能量转换的枢纽。例如，在工农业、交通运输、国防等部门和生活设施中，极为广泛地应用各种电动机来驱动生产机械、设备和装置，如机床驱动、电力机车牵引、电动汽车、农田排灌、农副产品加工、矿山采掘、金属冶炼、石油开采、造纸卷筒、电梯升降、医疗化工设备及办公家用设备的运行等一般都需要由电动机来拖动。不仅如此，信息的处理和传输也要依靠电，计算机、通信网和无线电等无不以电作为信息的载体。现代高科技的发展也离不开电，从探索物质粒子的加速度到发射宇宙飞船和卫星，从研究微型电机、机器人到可作为未来能源技术的受控核聚变装置，都需要电气科学与技术的支撑。电气工程学科专业主要研究电能的产生、传输、转换、控制、储存和利用。电磁理论是电气工程的理论基础，而电磁理论是从物理学中的电学和磁学逐步发展而成的。人类社会发展到任何时候也离不开能源，能源是人类永恒的研究对象，电能是利用最为方便的能源形式。其中电信息的检测、处理、控制等技术在电能从产生到利用的各个环节中都起着越来越重要的作用。六、电气工程交叉学科研究与其未来研究热点电气工程学科是一门历史悠久的学科，早在第二次工业革命时期，英、法、美等许多国家就已经开设了这一学科；我国电气工程学科也已经有了近百年的历史。电气工程学科是一门涉及范围很广，与其他学科联系较为密切的学科，其中电子信息、通信工程等许多学科都是由电气工程学科派生出来的。电气工程学科与其他学科相互交叉，相互融合，相互促进，现已形成了相对独立的电机与电器、电力系统及其自动化、高电压与绝缘技术、电力电子与电力传动、电工理论与新技术5门分学科。电气工程正进一步从广度和深度上向前发展，客观世界也在不断提出新的挑战。例如：到处存在的工频电磁场对人体机能影响的研究；太阳活动周期所引起的地磁暴对电力设施的破坏作用；新型柔性输电技术和电动汽车技术所提出的多学科协同研究的新需要；人类从总体上对能源和环境的宏观评估，向更有效地利用太阳能、风能、水华东理工大学课程论文5能等可再生能源方向发展而提出的新技术要求；CDM项目、电力驱动、电气节能和储能技术的新发展等。电气工程学科专业是一个基础性强、派生能力活的专业。电气工程和生命科学的交叉已经产生了生物医学工程专业，对生命中电磁现象的研究产生了一门生物电磁学。电气工程和材料科学的交叉形成了超导电工技术和纳米电工技术。电气工程和电子科学以及控制科学的交叉产生了电力电子技术。电力电子技术不但给电气工程的发展带来了极大的活力，同时电力电子技术也成为电气工程的重要分支。以应用性基础研究为主的电气工程学科，将在与信息科学、材料科学、生命科学以及环境科学等学科的交叉和融合中获得进一步发展。超导材料、半导体材料与永磁材料的最新发展对于电气工程领域有着特别重大的意义。21世纪电气工程学科的发展趋势是：电气工程学科将与工程和近代数学、物理学、化学、生命科学、材料科学以及系统科学、信息科学的前沿技术相融合，加强从整体上对大型复杂系统的研究，加深对微观现象及过程规律性的认识，同时利用信息科学的成就提升本学科并开创新的研究方向。电气工程学科将在电能高效安全转换传输及集约利用、工程电介质与高电压技术、脉冲功率与放电等离子体、电磁场理论与生物电磁学等几个优先技术领域，重点在以下几个方面开展更进一步的研究工作。(1)电力大系统、电力传动及电力电子变流系统中的非线性、复杂性问题；(2)生物、医学与健康领域中的电磁方法与新技术；(3)气体放电及多相混合体放电问题；(4)基于新材料、新原理开拓新应用领域的电机、电器；(5)反映各类电气设备电气或绝缘性能演变的多因子规律及其观察和测量技术；(6)电能质量的理论及其测