电气工程概论+第一章+绪论
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8
1.2 电气科学与工程的发展简史
9
1.2.1 电气科学的萌芽与理论形成
时间 公元前七世纪 公元前一世纪 1600年
1660年 1745年
典型事件
人物/国家
发现磁石与磁现象 中国、希腊
静电吸引
王充（叙述），中国
《论磁石》论述磁 吉尔伯特，英国 现象
发明摩擦起电机 奥托·冯·库克，德国
发明莱顿瓶
荷兰莱顿大学，克里斯特与 莫什布鲁克
1820年
研究通电导线之间的吸 引或排斥现象，随后建 立安培定律
1826年 1831年
欧姆定律
发现电磁感应现象并建 立电磁感应定律
1864年 麦克斯韦方程
安培，法国
欧姆，德国 法拉第，英国 麦克斯韦，英国
15
伏特与伏打电池
16
安培与他的实验装置
17
欧姆与他的实验装置
18
法拉第与最早的发电机——法拉第盘
23
西门子与他的自激式发电机
24
电弧灯（左）与爱迪生发明的白炽灯
25
1882年，爱迪生在纽约建立发电厂
26
1.2.3 电气科学走进人类日常生活
在众多科学家的不断努力下，最终由爱迪 生完善了白炽灯并成功地推向市场。这一发明 标志着电气科学走进人类日常生活。
27
1.2.4 电力工业的蓬勃发展
1875年，巴黎火车站建成世界最早的火力发电厂。 1882年，爱迪生在纽约建成商业化的电厂和直流电 力网。 1891年，在法兰克福电气技术博览会上，成功进行 了远距离三相交流输电实验， 1896年，尼亚加拉水电站三相5000V交流电用变压 器升至11 000V，输送到40公里外的布法罗市。 1903年，世界最高输电电压达到60kV；第一次世界 大战前夕，输电电压达到150kV。
目前，我国的电气工程及其自动化专业不 包括通信。
7
电气科学与工程的学科分类
1. 电磁学与电路理论 2. 电机电器学 3. 电力系统 4. 电工材料学 5. 高电压与绝缘 6. 电力电子学 7. 脉冲功率技术 8. 放电理论与放电等离子体 9. 超导电工学 10. 生物电磁学 11. 电磁兼容 12. 新能源与新发电技术
39
1. 电路的基本物理量及其正方向； 2. 欧姆定律； 3. 基尔霍夫定律。
I
I
U
R
U
R
RU I
R U I
+
U 6V
R
I -2A
－-
35
1.5 电气工程常用的计算机软件简介
1. MATLAB
MATLAB 是 美 国 Mathwork 公司自1984年开始推出的一种 使用简便的工程计算语言，由 于其强大的数值运算能力和开 放灵活的应用界面而在科学技 术和工程应用的各个领域得到 广泛的应用。其数学计算部分 提供了强大的矩阵处理和绘图 功能。在工程仿真方面， MATLAB提供的软件几乎支持各 个工程领域。
数字化测控 数字信号处理 数字仿真分析 数字电力系统
……
信息化
信息获取与处理 信息传输 信息应用
信息系统安全 ……
网络化
电力网络 信息通信网络 工业控制网络 SCADA/EMS DMS/DSM/GIS
……
29
线 控 汽 车 的 控 制 设 备 分 布
30
全电旅游轮船电气设备布置
31
多 电 飞 机 电 气 设 备 分 布
28
1.3 电气工程的发展前景
生命科学
生物医学电磁技术 磁共振成像技术
……
电工高新技术
磁悬浮技术 磁流体发电技术
……
材料科学
超导材料 半导体材料
永磁材料
……
电气驱动与 控制
“线控”汽车 全电舰船
多(全)电飞机 ……
电气工程
楼宇智能化
智能建筑供配电 智能建筑通讯 智能建筑防盗 综合布线系统
……
数字化
36
2. PSpice
SPICE 是美国加州 大 学 Berkely 分 校 在 20 世 纪 70 年 代 早 期 为 集 成电路仿真开发的， 它是低功率等级电力 电子最广泛应用的仿 真程序。
微机版本的SPICE 称为PSpice。
37
3.EMTP
EMTP (Electro-Magnetic Transient Program) 是用于电力系统电磁暂态分析的仿真软件,是电力 系统中高电压等级的电力网络和电力电子仿真应 用最广泛的程序。
3
1998年国家颁布的大学本科专业目录
•电机电器及其控制
•电力系统及其自动化 •高电压与绝缘技术
电气工程及其 自动化专业
•电气技术
4
2012年，教育部发布《普通高等学校本 科专业目录（2012年）》，其中，原专业目 录中电气信息类的一个引导性专业和4个目录 外专业全部纳入电气工程及其自动化专业， 并以单一专业独立成为新的专业类别——电 气类。
EMTP侧重的是系统级的运行工况而不是个别 元件的细节。它包含电机、变压器、传输线、二 极管、晶闸管和开关等元件的模型。
EMTP是一个不断发展的软件，拥有推动其发 展的大量资源，成为美国电力系统和电力电子仿 真方面的工业标准。
以EMTP算法为内核的电力系统仿真软件有： ATP、PSCAD等。
38
电气工程常用的软件还有混合信号及混合 技 术 仿 真 软 件 Saber 、 电 磁 场 分 析 计 算 软 件 Ansoft等。
19
麦克斯韦与他所著的《电磁通论》
20
1.2.2 电气科学进入实用阶段
时间
典型事件及意义
代表人物
1832年
第一台实用的直流发电机 皮克斯，法国
1834年
第一台实用的电动机
பைடு நூலகம்
雅可比，德籍俄国人
1866年
第一台自激式发电机
西门子，德国
21
皮 克 斯 发 明 的 直 流 发 电 机
22
雅可比发明的世界上第一台电动机模型与实用电动机
10
吉尔伯特和他的著作《论磁石》
11
带有莱顿瓶的起电机
12
时间 1747年
典型事件 发明避雷针
人物/国家 富兰克林 ，美国
1785年 发现库仑定律
库仑，法国
1800年 发明伏打电池
伏打，意大利
13
库仑和他发明的扭力天平
14
时间
典型事件及意义
人物/国家
1820年 发现电流的磁效应
奥斯特，丹麦
5
在研究生学科专业目录中，电气工程是工学 门类中的一个一级学科，包含五个二级学科: 电机与电器 电力系统及其自动化 高电压与绝缘技术 电力电子与电力传动 电工理论与新技术
6
“电气工程” 的英文定义： The branch of engineering science that
studies the uses of electricity and the equipment for power generation and distribution and the control of machines and communication。（工程科学的一个分支，研 究电气的应用和发配电设备与机械的控制以 及通信）。
其观察和测量技术； ⑥ 电能质量的理论及其测量、控制； ⑦ 可再生能源发电、电能存储和电力变换技术； ⑧ 现代测量原理及传感技术； ⑨ 脉冲功率技术与低温等离子体应用基础； ⑩ 电力电磁兼容问题以及复杂电力系统的经济安全运行、
控制及规划的理论及其应用。
34
1.4 电气工程的理论基础
一、电路理论的基本概念与基本定律
电气工程概论
（第二版） 多媒体教学课件
范瑜 主编
高等教育出版社 高等教育电子音像出版社
第1章 绪论
2
1.1 电气工程在国民经济中的地位 电气工程是与电能生产和应用相关的技术，
同时它也是工程教育体系中的一个学科。 在我国高等学校的本科专业目录中，电气工
程对应的专业是电气工程及其自动化或电气工程 与自动化。
32
智 能 楼 宇 示 意 图
33
近年来的研究热点：
① 电力大系统、电力传动系统及电力电子变流系统中的各 类问题；
② 生物、医学与健康领域中的电磁方法与新技术； ③ 气体放电及多相混合体放电问题； ④ 基于新材料、新原理或为开拓新应用领域的电机、电器； ⑤ 反映各类电气设备电气或绝缘性能演变的多因子规律及
1.2 电气科学与工程的发展简史
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1.2.1 电气科学的萌芽与理论形成
时间 公元前七世纪 公元前一世纪 1600年
1660年 1745年
典型事件
人物/国家
发现磁石与磁现象 中国、希腊
静电吸引
王充（叙述），中国
《论磁石》论述磁 吉尔伯特，英国 现象
发明摩擦起电机 奥托·冯·库克，德国
发明莱顿瓶
荷兰莱顿大学，克里斯特与 莫什布鲁克
1820年
研究通电导线之间的吸 引或排斥现象，随后建 立安培定律
1826年 1831年
欧姆定律
发现电磁感应现象并建 立电磁感应定律
1864年 麦克斯韦方程
安培，法国
欧姆，德国 法拉第，英国 麦克斯韦，英国
15
伏特与伏打电池
16
安培与他的实验装置
17
欧姆与他的实验装置
18
法拉第与最早的发电机——法拉第盘
23
西门子与他的自激式发电机
24
电弧灯（左）与爱迪生发明的白炽灯
25
1882年，爱迪生在纽约建立发电厂
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1.2.3 电气科学走进人类日常生活
在众多科学家的不断努力下，最终由爱迪 生完善了白炽灯并成功地推向市场。这一发明 标志着电气科学走进人类日常生活。
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1.2.4 电力工业的蓬勃发展
1875年，巴黎火车站建成世界最早的火力发电厂。 1882年，爱迪生在纽约建成商业化的电厂和直流电 力网。 1891年，在法兰克福电气技术博览会上，成功进行 了远距离三相交流输电实验， 1896年，尼亚加拉水电站三相5000V交流电用变压 器升至11 000V，输送到40公里外的布法罗市。 1903年，世界最高输电电压达到60kV；第一次世界 大战前夕，输电电压达到150kV。
目前，我国的电气工程及其自动化专业不 包括通信。
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电气科学与工程的学科分类
1. 电磁学与电路理论 2. 电机电器学 3. 电力系统 4. 电工材料学 5. 高电压与绝缘 6. 电力电子学 7. 脉冲功率技术 8. 放电理论与放电等离子体 9. 超导电工学 10. 生物电磁学 11. 电磁兼容 12. 新能源与新发电技术
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1. 电路的基本物理量及其正方向； 2. 欧姆定律； 3. 基尔霍夫定律。
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U 6V
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I -2A
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1.5 电气工程常用的计算机软件简介
1. MATLAB
MATLAB 是 美 国 Mathwork 公司自1984年开始推出的一种 使用简便的工程计算语言，由 于其强大的数值运算能力和开 放灵活的应用界面而在科学技 术和工程应用的各个领域得到 广泛的应用。其数学计算部分 提供了强大的矩阵处理和绘图 功能。在工程仿真方面， MATLAB提供的软件几乎支持各 个工程领域。
数字化测控 数字信号处理 数字仿真分析 数字电力系统
……
信息化
信息获取与处理 信息传输 信息应用
信息系统安全 ……
网络化
电力网络 信息通信网络 工业控制网络 SCADA/EMS DMS/DSM/GIS
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线 控 汽 车 的 控 制 设 备 分 布
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全电旅游轮船电气设备布置
31
多 电 飞 机 电 气 设 备 分 布
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1.3 电气工程的发展前景
生命科学
生物医学电磁技术 磁共振成像技术
……
电工高新技术
磁悬浮技术 磁流体发电技术
……
材料科学
超导材料 半导体材料
永磁材料
……
电气驱动与 控制
“线控”汽车 全电舰船
多(全)电飞机 ……
电气工程
楼宇智能化
智能建筑供配电 智能建筑通讯 智能建筑防盗 综合布线系统
……
数字化
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2. PSpice
SPICE 是美国加州 大 学 Berkely 分 校 在 20 世 纪 70 年 代 早 期 为 集 成电路仿真开发的， 它是低功率等级电力 电子最广泛应用的仿 真程序。
微机版本的SPICE 称为PSpice。
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3.EMTP
EMTP (Electro-Magnetic Transient Program) 是用于电力系统电磁暂态分析的仿真软件,是电力 系统中高电压等级的电力网络和电力电子仿真应 用最广泛的程序。
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1998年国家颁布的大学本科专业目录
•电机电器及其控制
•电力系统及其自动化 •高电压与绝缘技术
电气工程及其 自动化专业
•电气技术
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2012年，教育部发布《普通高等学校本 科专业目录（2012年）》，其中，原专业目 录中电气信息类的一个引导性专业和4个目录 外专业全部纳入电气工程及其自动化专业， 并以单一专业独立成为新的专业类别——电 气类。
EMTP侧重的是系统级的运行工况而不是个别 元件的细节。它包含电机、变压器、传输线、二 极管、晶闸管和开关等元件的模型。
EMTP是一个不断发展的软件，拥有推动其发 展的大量资源，成为美国电力系统和电力电子仿 真方面的工业标准。
以EMTP算法为内核的电力系统仿真软件有： ATP、PSCAD等。
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电气工程常用的软件还有混合信号及混合 技 术 仿 真 软 件 Saber 、 电 磁 场 分 析 计 算 软 件 Ansoft等。
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麦克斯韦与他所著的《电磁通论》
20
1.2.2 电气科学进入实用阶段
时间
典型事件及意义
代表人物
1832年
第一台实用的直流发电机 皮克斯，法国
1834年
第一台实用的电动机
பைடு நூலகம்
雅可比，德籍俄国人
1866年
第一台自激式发电机
西门子，德国
21
皮 克 斯 发 明 的 直 流 发 电 机
22
雅可比发明的世界上第一台电动机模型与实用电动机
10
吉尔伯特和他的著作《论磁石》
11
带有莱顿瓶的起电机
12
时间 1747年
典型事件 发明避雷针
人物/国家 富兰克林 ，美国
1785年 发现库仑定律
库仑，法国
1800年 发明伏打电池
伏打，意大利
13
库仑和他发明的扭力天平
14
时间
典型事件及意义
人物/国家
1820年 发现电流的磁效应
奥斯特，丹麦
5
在研究生学科专业目录中，电气工程是工学 门类中的一个一级学科，包含五个二级学科: 电机与电器 电力系统及其自动化 高电压与绝缘技术 电力电子与电力传动 电工理论与新技术
6
“电气工程” 的英文定义： The branch of engineering science that
studies the uses of electricity and the equipment for power generation and distribution and the control of machines and communication。（工程科学的一个分支，研 究电气的应用和发配电设备与机械的控制以 及通信）。
其观察和测量技术； ⑥ 电能质量的理论及其测量、控制； ⑦ 可再生能源发电、电能存储和电力变换技术； ⑧ 现代测量原理及传感技术； ⑨ 脉冲功率技术与低温等离子体应用基础； ⑩ 电力电磁兼容问题以及复杂电力系统的经济安全运行、
控制及规划的理论及其应用。
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1.4 电气工程的理论基础
一、电路理论的基本概念与基本定律
电气工程概论
（第二版） 多媒体教学课件
范瑜 主编
高等教育出版社 高等教育电子音像出版社
第1章 绪论
2
1.1 电气工程在国民经济中的地位 电气工程是与电能生产和应用相关的技术，
同时它也是工程教育体系中的一个学科。 在我国高等学校的本科专业目录中，电气工
程对应的专业是电气工程及其自动化或电气工程 与自动化。
32
智 能 楼 宇 示 意 图
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近年来的研究热点：
① 电力大系统、电力传动系统及电力电子变流系统中的各 类问题；
② 生物、医学与健康领域中的电磁方法与新技术； ③ 气体放电及多相混合体放电问题； ④ 基于新材料、新原理或为开拓新应用领域的电机、电器； ⑤ 反映各类电气设备电气或绝缘性能演变的多因子规律及