中级电气工程师论文之第六篇
摘要：电气工程作为21世纪推动科学技术迅猛发展的核心和关键学科, 历经了百余年的发展与检验, 如今在工程领域中仍然具有举足轻重的地位。放眼未来, 在以后甚至相当长的时间里, 人类最易于利用的优质能源仍是电能, 所以电气工程的发展是与人类的未来相济的, 我们仍会利用甚至是依赖电能。本文着重于探讨电气工程学科的发展史与未来发展的方向。
关键词：电气工程; 发展历程; 发展方向; 未来预测;
1 电气工程简介
电气工程（Electrical Engineering），简称EE，是促进人类社会进步和科学发展的核心和关键性学科。电气工程起初的定义是“创造产生电气与电子系统的有关学科的结合”。但这是非常宽泛的定义，当今世界科学技术发展飞快，传统的定义已经不能完整概括电气工程这个学科了。曾有一位斯坦福大学的教授指出：“当今电气工程涵盖了几乎所有与电子、光子有关的工程行为”。自从1875年巴黎建成世界上第一座发电厂为附近地区照明提供用电，电力工业的发展距今已有144年的历史，到现在无论是人类的生活、生产，还是科学技术研究，都离不开电气工程这一直系学科的推动，电力已经成为维持人类生活和发展的重要物质基础。
2 电气工程的发展历史
2.1 电和磁阶段
16世纪末期，英国医生、物理学家吉尔伯特首先研究了摩擦起电的原因，并将其与磁的作用区分开来，称作“电的作用”，发表的著作《论磁》详细地概括了他对电和磁现象进行观察和实验的结果，他是第一个从理论上开始研究电和磁的人。1660年，德国工程师格里凯发明了最早期的摩擦起电机，使得人类增加了对电荷的认识。1733年，法国人杜菲对格里凯的实验非常感兴趣，随后他也做了不少实验，他通过实验发现即使是绝缘处理后的金属也可以通过摩擦起电，从而他推翻了格里凯等人的把物体分为“电的”和“非电”的结论。1746年，莱顿大学的慕欣勃罗克教授发现电能可以储存在装满水的玻璃瓶中，由此发明了莱顿瓶。1785年，法国科学家库仑通过扭秤实验得出了库仑定律，这是电和磁发展历程上第一个定量提出电荷之间的作用力与距离、电荷量之间的关系的定律，为今后电和磁的发展奠定了坚实的基础。1800年，意大利物理学家伏打制作完成了世界上第一个电池组，即“伏打电堆”，伏打电堆可以和莱顿瓶一样储存电能，甚至其性能还优于莱顿瓶。1820年，J.B.毕奥和F.萨伐尔在奥斯特发现的电流磁效应的基础上深入研究了通过电流的导线对磁针的力的作用，并由此得出了毕奥-萨法尔定律。1826年，德国物理学家欧姆将“电传导”类比“热传导”发现了电流强度与电动势和电阻分别成正比和反比的关系。第二年他出版的著作《伽伐尼电路的数学论述》中从理论上明确了电路中电流、电阻和电动势这三者的关系，这在电学历史上是一部具有里程碑意义的著作。1831年，法拉第从奥斯特发现的电流磁效应出发，在线圈实验中他发现了线圈在接通和断开的时候，相邻线圈周围的磁针受到了力的作用。经过纽曼和韦伯的归纳整理，得出了法拉第电磁感应定律。1873年，英国数学家、物理学家麦克斯韦出版了自然科学理论巨著《电磁学通论》，归纳总结了库仑、安培、法拉第等前辈们的探索和研究成果，建立起了完整的电磁学理论，揭示了光、电、磁本质上的统一，这是19世纪物理学发展历程中最重要的成果，是科学史上最伟大的总结之一。所有伟大的成果都来自于一代又一代伟大科学家的不懈努力，正如牛顿所说“如果说我看得比别人更远些，那是因为我站在巨人的肩膀上”。为电磁理论做出卓越贡献的科学家还有很多，如德国工程学家西门子、美国发明家爱迪生、英国物理学家亨利·卡文迪什、德国物理学家海因里希·鲁道夫·赫兹等，本文不再一一列举。
2.2 电气工程的发展阶段
1882年，德国顶尖理工大学之一的达姆施塔特工业大学设置了世界上第一个电气工程学教授席位并在次年建立了电机系。同年，美国麻省理工学院推出了电气工程方向的大学课程。1885年，伦敦大学学院创立了电机技术系，后改名为电子电气工程系。1886年，美国密苏里大学、康奈尔大学等都陆陆续续建立了电气工程系。在中国，电气工程是属于电气信息学科类下的5个一级学科之一。我国电气工程教育始于南洋公学，1908年，我国设立了第一个电机专修科，授电学、电机、电器等14门课程，是中国近代电气工程教育的启蒙。1932年，清华学堂（清华大学前身）设置了电机系。建国后，我国建立了许多以工科为主的大学，其大多数都设立了电机工程系。改革开放后，许多高校的“电机工程系”更名为“电气工程系”，后又改名为“电气工程学院”，呈现高职、专科、本科、研究生等多层次人才培养模式，由此我国的电气工程教学与研究飞速发展，为国家输送了一代又一代的优秀人才，以高校为基础阵地展开的理论研究为电气工程学科和我国电力行业的发展做出了巨大的贡献。
3 电气工程的未来发展方向
3.1 电气工程未来的预测
电力作为国民经济中的一项基础性产业，对社会进步和科学发展可谓贡献巨大。电能是一种经济环保且易于控制和获得的二次能源，与其密切相关的电气工程的发展水平可以反映一个国家的工业发达程度。我国在电气工程方面的教育和研究已经达到了相对较高的水平, 并在实际生产生活中取得了一定的成绩。但以发展的眼光来看, 我们目前所达到的高度不能很好地满足未来的形势要求。只有立足于国内电气工程发展现状，着眼于创新和发展的大趋势，向着高质量、高标准、高要求的建设目标努力，电气工程才能更好的为国民服务，为新时代中国建设伟大工程添砖加瓦。
3.2 电气工程的发展方向
3.2.1 智能电网
智能电网，是由信息化、自动化、互动化的输配电体系构成的智慧电力系统，运用了先进的传感和测量技术、设备技术、控制方法和决策支持系统技术，具有坚强、自愈、可兼容性强、互动性、经济节能等特点，能在推动国民经济发展、资源有效利用等发面发挥巨大作用，是下一代电网的发展方向。
3.2.2 可再生能源的充分整合
据统计，2018年风能（564GW）和太阳能（480GW）的发电装机容量占全球电力总装机量的14.8%，成为继火、水后的第三大电能生产形式。但风能、太阳能发电具有的间歇性、波动性等特点，所得到的电能具有不确定性，而且产生的直流电在并网过程中会产生谐波，造成电能质量的不稳定性，所以如何更好的利用可再生能源是我们亟待解决的问题。
3.2.3 人工智能在电气工程中的充分应用
随着电气工程的发展，计算机和人工智能技术也被逐渐应用到电气工程领域。运用人工智能，可以在电气工程生产和实践中实现模拟人类收集数据，进行智能分析、处理和反馈的功能，能够实现精确化、智能化的生产，同时可以解放人力、降低成本、提高生产效率。
3.2.4 电能质量不断提高
随着社会经济的高速发展，智能手机和电脑等对电能质量敏感的设备不断普及，电力系统谐波污染也愈加严重。因此对电能质量的要求也上升到了一个新的高度，电能质量的提升是持续推动社会经济发展的必然需求，如何有效地解决电能质量问题对于家庭、企业、社会都非常重要。
结束语
电气工程的发展史是人类探索世界，谋求自身发展的奋斗史，电气工程历经了百余年的持续发展，在21世纪的今天仍是推动社会和科学进步的基础性学科之一，国内高校针对电气工程开展的教育和研究在世界范围内已经达到了较高的水平。但从长远来看，为了能够适应未来的新形势，我们还需要倾注更多的努力。电气工程的未来将是朝气蓬勃的，但这道路上充满了未知，需要我们不断地探索、不断地奋斗，才能为推动国家科技进步，建设社会主义新中国奉献一份自己的力量。
参考文献
[1]梁文华, 陈景宇.电气工程及其自动化未来发展的展望[J].科技风, 2018 (6) :105.
[2]刘吉昀.电气工程技术与学科发展的历史及展望[J].中国电力教育, 2012 (36) :113-114, 146.
[3]陆地, 原思聪, 王建信, 孙伟, 魏勇, 滕维淑, 孟欣, 耿素花.电气工程学科建设与发展思考[J].西安建筑科技大学学报 (社会科学版) , 2011, 30 (4) :84-88.
