電氣工程與電子學有何不同?
當我們談論電氣工程時,通常指的是電能的產生、轉換、傳輸或使用。在這種情況下,我們指的是用於解決這些問題的傳統設備。這一段技術不僅涉及操作,還涉及設備的開發和改進,涉及其零件、電路和電子元件的優化。
總的來說,電氣工程是一門研究並最終為電磁現像在各種過程中的實際應用開闢機會的一門科學。
一百多年前,電氣工程從物理學中分離出來成為一門相當廣泛的獨立科學,今天電氣工程本身可以有條件地分為五個部分:
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照明設備,
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電力電子,
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電力行業,
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機電,
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理論電氣工程 (TOE)。
在這種情況下,坦率地說,應該指出的是,電力行業本身長期以來一直是一門獨立的科學。
與組件尺寸小的低電流(無功率)電子產品不同,電氣工程涵蓋相對較大的對象,例如:電力驅動、電力線、發電廠、變電站等。
另一方面,電子學研究集成微電路和其他無線電電子元件,其中更多關注的不是電本身,而是信息和某些設備、電路、用戶與電、與信號,具有電場和磁場。在這種情況下,計算機也屬於電子產品。
現代電氣工程形成的一個重要階段是20世紀初的廣泛引入。 三相電動機 和多相交流輸電系統。
今天,伏打柱的發明已經過去了 200 多年,我們了解了許多電磁定律,不僅使用直流和低頻交流電,還使用交流高頻和脈動電流,因此,最廣泛的可能性被打開並實現,不僅可以在沒有電線的情況下遠距離傳輸電力,還可以傳輸信息,甚至可以在宇宙範圍內傳輸。
現在,電氣工程和電子學幾乎在任何地方都不可避免地緊密交織在一起,儘管人們普遍認為電氣工程和電子學是完全不同的規模。
電子學本身作為一門獨立的科學,研究帶電粒子(尤其是電子)與電磁場的相互作用。例如,電線中的電流是電子在電場影響下的運動,電氣工程很少涉及此類細節。
同時,電子技術使製造精確的電力電子轉換器、傳輸、接收、存儲和處理信息的設備,以及用於許多現代工業的各種用途的設備成為可能。
多虧了電子學,無線電工程中的調製和解調首先出現了,一般來說,如果沒有電子學,就不會有無線電,也不會有電視和無線電廣播,也不會有互聯網。電子學的基本基礎誕生於真空管,而在這裡僅靠電氣工程是遠遠不夠的。
20世紀下半葉興起的半導體(固態)微電子學,成為以微電路為基礎的計算機系統發展的一個尖銳突破點,最終在20世紀70年代初微處理器的出現,開啟了計算機的發展。摩爾定律指出,晶體集成電路上的晶體管數量每 24 個月翻一番。
今天,得益於固態電子,蜂窩通信得以存在和發展,各種無線設備、GPS 導航器、平板電腦等應運而生。而半導體微電子本身已經完全包括:無線電電子、消費電子、電力電子、光電子、 數字電子、音像設備、磁物理等。
同時,在 21 世紀初,半導體電子的進化微型化停止了,現在幾乎停止了。這是因為在晶體上實現了盡可能小的晶體管和其他電子元件尺寸,它們仍然能夠消除焦耳熱。
但是,儘管尺寸已經達到幾納米並且微型化已經接近加熱極限,但原則上,電子學發展的下一階段仍然有可能是光電子學,其中載體元素將是光子,移動性更強,比現代電子產品的半導體的電子和“空穴”慣性小......