Файл: Библиография.rtf

Содержание
Введение

§ 1. Предпосылки зарождения электротехники. Первые опыты с электричеством

§ 2. Основные этапы развития электротехники. Применение математического аппарата в описании открытых явлений

§ 3. Зарождение электротехники (1830-1870 гг.). Открытие электромагнитной индукции

§ 4. Становление электротехники как самостоятельной отрасти техники (1870-1890 гг.). Создание электродвигателя и телеграфа

§ 5. Становление и развитие электрификации (с 1891 г.). Открытие переменного многофазного тока

§ 6. Зарождение и развитие электроники (первая четверть XX в.). Изобретение радио

§ 7. Роль математического аппарата в развитии электротехники

Заключение

Библиография

Введение

Развитие электротехники наглядно определяет тесную взаимосвязь научно-технических проблем с социальными, экономическими, экологическими другими задачами современного общества. Прежде это говорит о том, что движущая сила развития техники - производство необходимых обществу материальных благ.

С древнейших времен человек, используя простейшие орудия и средства труда, которые он постепенно совершенствовал, начал добывать себе пишу, изготавливать одежду, строить жилище, т.е. все то, без чего он не мог существовать. Проходят тысячелетия, и человек, обогащаясь знаниями, познавая простейшие законы природы, становится создателем материальных благ - главной силой, определяющей развитие общества. По мере познания законов природы человек создавал новые более совершенные средства труда, адаптировал конструктивные нормы, расширял технические возможности использования. В процессе труда изменялись формы, состав, структура материала - предмета труда. Но такие изменения тесно были связаны с затратами энергии, как в пределах одного ее вида, так и в переходах ее из одной формы в другую. Таким образом, все производственные процессы являются энергетическими. Следовательно, в процессе труда человек использует вещество - энергию природы.

Прежде всего, под актуальностью данного исследования стоит выделить то, что в современной жизни наблюдается всё большая востребованность в устройствах, работающих на электроэнергии, во-первых, это экономично, во-вторых, безопасно для природы (экологично), в третьих, удобно для использования. Невозможно представить нашу жизнь без компьютеров, телефонов, высокоскоростных поездов и т.п. Электротехника это та наука, что позволила воплотить в жизнь все эти устройства.

---

Объектом моего исследования является электротехника. А предметом исследования - математический аппарат и его роль в развитии электротехники.

Под электротехникой в широком смысле слова понимают область науки и техники, использующую электрические и магнитные явления для практических целей.

В качестве основного периода становления электротехники можно выделить конец XIX - начало XX вв.

Целью исследования является анализ этапов развития электротехники конца XIX - начала XX вв. (от зарождения до становления самостоятельной наукой) для того, чтобы выделить роль математики в становлении данной науки.

Исходя из поставленной цели, следует выделить некоторые задачи:

. Оценить предпосылки зарождения электротехники. Какие были первые опыты с электричеством;

2. Узнать как изменилось направление развития электротехники после открытия постоянного источника питания;

. Опираясь на опытное знание, понять как применение математического аппарата дало толчок к дальнейшим великим открытиям;

. Оценить масштабы применения электрической энергии после открытия переменного тока;

. Рассмотреть тенденции и дальнейшие пути развития электротехники;

. Дать заключение роли математического аппарата в развитии электротехники.

В ходе написания работы были применены следующие формы и методы научного познания:

 В разделе введение использовались такие формы научного познания как построение гипотезы, решение проблемы, изучение теории;

 Решая первую из поставленных задач, были применен исторический метод, а также метод аналогий;

 Для исследования второго вопроса работы основными методами выступали анализ и синтез;

 С целью решения третьего вопроса был применен метод индукции;

 Основным методом при рассмотрении третей и четвертой задачи послужил структурный метод и метод научного предвидения;

 Исследуя заключительный вопрос работы использовался метод синтеза.

§ 1. Предпосылки зарождения электротехники. Первые опыты с электричеством

Процесс развития техники характеризуется целым рядом закономерностей. Наука, изучающая эти закономерности, называется историей техники. Важно понять и отметить что этапы технического совершенствования, несомненно, подчеркивают ход философской мысли человечества. От того, куда был направлен взгляд, какие философские идеи раскрывались можно проследить тенденцию развития техники.

---

Раскрытие и анализ закономерностей развития техники основываются на методе диалектического материализма. Главная движущая сила развития техники - производство обходимых обществу материальных благ.

Научно-техническая революция, представляет собой совокупность коренных качественных изменений в средствах, технологиях, организации управления производством в основе которых лежат новые научные принципы. Необходимым толчком для неё являются не только развитие науки и производительных сил, но и социальные изменения, произошедшие в обществе в результате мирового революционного процесса.

В отличие от промышленного переворота XVIII в., ознаменовавшего переход от мануфактурного к крупному машинному производству, современная научно-техническая революция - это переход к качественно новой высшей ступени машинного производства - к крупному автоматизированному машинному производству.

Основа современной научно-технической революции - автоматизация всех звеньев производственного процесса с использованием электрической энергии. Следовательно, важнейшие изменения в развитии производства непосредственно связаны с развитием энергетики, электротехники и электроники.

Более полно электротехнику можно определить, как область науки и техники, использующую электрические и магнитные явления для осуществления процессов преобразования энергии и превращения вещества, а также для передачи сигналов и информации.

Развитие электротехники, как и любой отрасли техники, происходило на основе изобретательской деятельности человека и внедрения ее результатов в практику. Возникновению это области науки предшествовал длительный период накопления знаний об электричестве и магнетизме, в течение которого были сделаны лишь отдельные попытки применения электричества в медицине, а также для передачи сигналов.

В середине XVIII века промышленность нуждалась в кардинальном изменении, не удовлетворяя потребности возросшего. Требовалось что - то новое, более совершенное.

Д. Гильберт впервые обнаружил, что свойства электризации присущи не только янтарю, но и алмазу, сере, смоле. Он заметил, что некоторые тела, например металлы, камни, кость, не электризуются, и разделил все тела, встречающиеся в природе, электризуемые и неэлектризуемые. Обратив особое внимание на первые, он производил опыты по изучению их свойств. [3,c 3]

В 1650 году известный немецкий ученый, бургомистр города Магдебурга, изобретатель воздушного насоса Отто фон Герике построил специальную "электрическую машину", представлявшую шар из серы, насаженный на ось, размером с детскую голову.

---

Если при вращении шара его натирать ладонями рук, то он вскоре приобретал свойство притягивать и отталкивать легкие тела. На протяжении нескольких столетий машину Герике значительно усовершенствовали: англичанин Хоксби, немецкие ученые Бозе, Винклер и другие. Опыты с этими машинами привели к ряду важных открытий [3, c 8]:

 в 1707 году французский физик дю Фей обнаружил различие между электричеством, получаемым от трения стеклянного шара и получаемым от трения бруска из древесной смолы;

 в 1729 году англичане Грей и Уилер обнаружили способность некоторых тел проводить электричество и впервые указали на то, что все тела можно разделить на проводящие и непроводящие электричество.

Но значительно более важное открытие было описано в 1729 году Мушенбруком - профессором математики и философии в городе Лейдене. Он обнаружил, что стеклянная банка, оклеенная с обеих сторон оловянной фольгой (листьями станиоля), способна накапливать электрический заряд (открытый позже Кулоном). Заряженное до определенного потенциала (понятие о котором появилось значительно позднее), это устройство могло быть разряжено со значительным эффектом - большой искрой, производившей сильный треск, подобный разряду молнии, и оказывавшей поражающее действие при прикосновении рук к обкладкам банки. От названия города, где производились опыты, прибор, созданный Мушенбруком, был назван лейденской банкой [3, c 6].

Исследования свойств лейденской банки производились в различных странах и вызвали появление множества различных теорий, объяснявших обнаруженное явление конденсации заряда. Одна из теорий этого явления была дана, выдающимся американским ученым и общественным деятелем Бенджамином Франклином, который указал на существование положительного и отрицательного "электричества" (понятие "заряд" будет открыто позже). С точки зрения этой теории Франклин объяснил процесс заряда и разряда лейденской банки и доказал, что ее обкладки можно произвольно электризовать разными по знаку электрическими зарядами.

Им были произведены (1747-1752 гг.) многочисленные опыты по улавливанию и изучению атмосферного электричества, усовершенствован молниеотвод, разработана так называемая "унитарная" теория электричества (1747 г.). [4, с 10]

Постепенно электрические эксперименты перестают быть модными развлечениями и все более превращаются в мощное средство познания неизведанных тайн природы.

---

Мировую известность приобрел трактат Франца Эпинуса "Опыты теории электричества и магнетизма", изданный в Петербурге в 1759 г. Эпинус впервые указал на связь между электрическими и магнитными явлениями. К этому выводу он пришел в результате многочисленных экспериментов с электризацией кристаллов тур малина при их нагревании и охлаждении (1752 г.) Исследуя электрические явления, Эпинус близко подошел к понятиям потенциала и емкости. Ему также принадлежит открытие явления электростатической индукции. Он впервые отверг утверждение Франклина об особой роли стекла в лейденской банке и применил плоский конденсатор с воздушной прослойкой. Он правильно утверждал, что чем меньше расстояние между обкладками банки и чем больше их поверхность, тем выше "степень электричества". [4, с 3]

Стоит отметить большой вклад выдающегося итальянского физика Алессандро Вольта (1745 - 1827 гг.) Его по праву можно назвать основателем электрической метрологии. В своих работах (1778-1782 гг.) он четко формулирует количественные зависимости между электрическим зарядом, емкостью и напряжением:". когда емкость больше, то данное количество электричества вызывает меньшее напряжение. емкость и электрическое действие, или напряжение, находятся в обратном отношении". Причем под термином "напряжение" он понимает интенсивность или "усилие, производимое каждой точкой наэлектризованного тела".А. Вольт создал более совершенные электрофоры и электроскопы, в частности, конденсаторный электроскоп. [4, с 3]

В 1785 году Ш. Кулоном открыт основной закон электростатики. На основании многочисленных опытов Кулон установил следующий закон:

"Сила взаимодействия неподвижных зарядов, находящихся в вакууме, прямо пропорциональна произведению модулей зарядов и обратно пропорциональны квадрату расстояния между ними". [4, с 5]
,
где - коэффициент пропорциональности, зависящий от среды,

- заряды двух участвующих тел,

- квадрат расстояния между телами.

Исследования Кулона способствовали применению математического анализа в теории электричества и магнетизма, распространению математического понятия потенциала (ранее введенного в механику) на электрическое и магнитное поля.

---