Электротехника
Электроте́хника, область науки и техники, охватывающая вопросы применения электрических и магнитных явлений для преобразования энергии, изменения физико-химических свойств вещества, передачи информации, а также создания и использования электротехнических устройств для генерации, передачи, распределения и преобразования электрической энергии.
Электротехнические устройства широко применяются в быту (осветительные, холодильные и нагревательные приборы, устройства для приготовления пищи и другие), на производстве (приводы станков, печи для плавки и обработки металлов, конвейеры, транспортёры и так далее), в медицине (диагностические аппараты – УЗИ, рентгеновские, томографы и другие), военном деле (электроснабжение командных пунктов и узлов связи, стартовых сооружений для пуска ракет, электрооборудование танков и другой подвижной техники, средства локации, электромагнитное оружие и тому подобные), на транспорте (электрическая тяга трамваев, троллейбусов, подвижного железнодорожного состава), для связи (телефон, телеграф, радиосвязь), в сельском хозяйстве (электроснабжение хранилищ и техники, устройства для сушки и обеззараживания семян, для автоматизированной дойки и другие), а также для геологоразведки, добычи и транспорта топливных ресурсов, производства, передачи и распределения электроэнергии.
Историческая справка
Практическое использование электромагнетизма берёт начало с изобретения в Китае в 3 в. до н. э. первого электротехнического прибора – компаса. Впоследствии человечество постоянно проявляло интерес к электромагнитным явлениям и их возможному практическому применению. Однако прогресс в этой области был достигнут только в 17–18 в. и связан с публикацией научного труда У. Гильберта, в котором объяснены различные магнитные и электрические явления (в частности, поведение магнитной стрелки компаса). Затем Ш. Кулоном была установлена зависимость силы взаимодействия двух неподвижных электрических зарядов от расстояния между ними (закон Кулона); созданы первые источники электрической энергии – так называемая лейденская банка (голландский физик П. ван Мушенбрук, 1745) и вольтов столб (А. Вольта, 1800), благодаря которым стали возможны масштабные экспериментальные исследования в области электромагнетизма и создания электротехнических устройств. В 19 в. благодаря работам В. В. Петрова, М. Фарадея, А.-М. Ампера, Г. С. Ома, Х. К. Эрстеда, Дж. Максвелла, Г. Р. Герца, Н. Тесла, А. Г. Столетова и других возникло учение об электромагнетизме; тогда же разработаны первые электротехнические устройства и системы на их основе: электромагнитный телеграф (П. Л. Шиллинг, 1832), электрогенератор (братья Пикси, Франция; 1832), гальваноударные морские мины (Б. С. Якоби, 1840), электрический трансформатор (Г. Румкорф, Франция; 1848), электрифицированный станок – швейная машина с приводом (В. Н. Чикалев, Россия; 1872), телефон (А. Г. Белл, 1876), электроплавильная печь (В. Сименс, 1878), электрифицированная железная дорога (Сименс, 1879), линия электропередачи между городами (М. Депре, 1882), дуговая электросварка (Н. Н. Бенардос, 1885), трёхфазный электродвигатель (М. О. Доливо-Добровольский, 1889) и др.
20 в. называют веком электротехники, она стала проникать практически во все сферы деятельности человека. Одним из главных достижений электротехники в 1920–1930-х гг. явилась реализация крупных проектов электроснабжения городов, промышленных производств, сельскохозяйственных предприятий (см., например, план ГОЭЛРО). Важный показатель хозяйственной жизни страны и её регионов – доля электропотребления в общем потреблении энергии. Например, в США эта доля в 1940-х гг. составляла 10 %, в 1970-х гг. – 25 %, а в 2000-х гг. – 40 %. К числу основных показателей качества жизни современного общества относится доля бытового электропотребления в общем электропотреблении, а также уровень оснащённости жилища электрическими устройствами. Так, если к началу Второй мировой войны по общей выработке электроэнергии СССР вышел на 3-е место в мире, то по производству электрической бытовой техники сильно отставал от стран-лидеров (например, по выпуску стиральных машин – в 50 и более раз). К началу 2000-х гг. разница в электропотреблении на душу населения и оснащённости жилищ электрическими устройствами в России и развитых странах заметно сократилась. Дальнейшее развитие электротехники было связано главным образом с широким использованием новых физических явлений (в том числе сверхпроводимости) и освоением новых диапазонов частот электромагнитных колебаний – ВЧ и СВЧ.
Основные направления развития
Современное состояние и развитие электротехники определяется прежде всего уровнем развития общества и его требованиями к экологичности, экономичности и безопасности электрического оборудования. Поэтому наиболее актуальными становятся направления, связанные с совершенствованием возобновляемых нетрадиционных источников электроэнергии (солнечных, ветровых, приливных электростанций и так далее), с разработкой новых типов электродвигателей для таких транспортных средств, как автомобили и самолёты, с широким внедрением сверхпроводящих и высокотехнологичных приборов и устройств.