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电气工程技术与学科发展的历史及展望

摘要：梳理了电气工程技术从电磁学理论的建立到新技术革命时

期电气工程技术的进步这样一个发展脉络，介绍了电气学科的形成与

发展，并分析了电气工程技术的发展趋势。

关键词：电气工程技术;电气学科;发展史

一、电气工程技术的发展史

电气工程(ElectricalEngineering)是现代科技领域核心学科之一，

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。21世纪的电气工程概念已经远远超出这一范畴，如今电气工程涵

盖了几乎所有与电子、光子有关的工程行为。电气工程的发展程度直

接体现了国家的科技进步水平，因此，电气工程的教育和科研在发达

国家大学中始终占据重要地位。

1.电磁学理论的建立及通讯技术的发展

大自然中的雷电使人类对电有了最早、最朴素的认识，天然磁石

吸铁是人类对磁现象的最早观察，然而，人类对电磁现象的研究始于

16世纪的英国，1663年德国科学家盖利克发明了摩擦起电的仪器，

1729年英国科学家发现电荷可以通过金属传导等等，这是人类对电的

早期实验，之后又出现了一系列具有里程碑意义的发现与发明。

(1)库仑定律。1785年法国物理学家库仑通过扭秤测量静电力和磁

力总结出：两个电荷之间的作用力与它们间距离的平方成反比，与它

们所带电荷量的乘积成正比，这就是著名的库仑定律。这一发现的历

史意义在于它标志着人类对电磁现象的研究从定性阶段进入了定量阶

段。

(2)“伏打电池”。1799年意大利物理学家伏特经过反复实验发现

把任何潮湿物体放到两个不同金属之间都会产生电流，一年后伏特发

明了世界上第一个电池，自此人类对电的研究由静电扩大到了动电，

开辟了电学研究的新领域。

(3)奥斯特发现电流的磁效应和安培右手定则。1820年奥斯特偶然

发现通电铂丝周围的小磁针发生轻微晃动，之后他经过反复实验证实

了这一发现。其后安培进行了更深入的研究，提出了右手定则，发现

了电流方向与磁针转动方向之间的关系。安培还通过实验发现了两个

通电导体和两个通电线圈之间相互作用的规律，从而奠定了电动力学

的基础。

(4)法拉第发现电磁感应。英国科学家法拉第是第一个成功完成磁

生电实验的人，并归纳出产生感应电流的五种情况：一是变化着的电

流;二是变化着的磁场;三是运动的稳定电流;四是运动的磁场;五是在磁

场中运动的电线。法拉第把这一现象叫做“电磁感应”。电磁感应的

发现使生产电成为可能，至今，发电机、电动机、变压器都是运用电

磁感应原理工作的。

(5)麦克斯韦建立电磁场理论。英国数学家、物理学家麦克斯韦总

结了前人的一系列成果，用数学方程式表示电磁场，建立了完整的电

磁理论体系，揭示了光、电、磁本质上的统一，并预言了电磁波的存

在。1873年他出版的电磁场理论经典著作《电磁学通论》是里程碑式

的自然科学理论巨著。

任何科学发明与发现都是许许多多的科学家不懈努力的成果，德

国物理学家欧姆、高斯、赫兹，美国物理学家亨利，俄国物理学家楞

次等等都为电磁理论的形成作出过贡献，本文不在一一类举。

电磁理论的建立为无线电通信揭示的发展奠定了基础，19世纪通

信技术取得了突破性成果，先后发明了有线电报、有线电话和无线通

信。

2.电工技术的初期发展

人类社会发展历程中经历了三次工业革命，对人类的进步起到了

巨大的作用。第一次工业革命从18世纪中叶到19世纪中叶，以瓦特

发明的蒸汽机为标志，以机械化为特征，中心在英国;第二次工业革命

从19世纪后半期到20世纪中叶，以工业生产电气化为主要标志，其

成果是电力、钢铁、化工“三大技术”与汽车、飞机和无线电通信

“三大文明”，其中心在美国和德国;第三次工业革命从20世纪中叶到

21世纪初，以社会生产、生活信息化为特点，又叫新技术革命。第二

次工业革命就是从电工技术初创和应用开始的。

(1)直流发电机的诞生。1831年英国企业家研制出了史上第一台发

电机——蒸汽动力永磁发电机;1832年法国科学家匹克斯发明了世界

上第一台直流发动机;1866年西门子发明了自激式励磁直流发电

机;1870年格拉姆发明了实用自激直流发电机，结构可靠，电流稳定，

输出功率大，被各国广泛采用作为照明灯电源。

(2)远距离输电和电力工业技术体系的初步建立。1875年法国巴黎

火车站建成世界上最早的一