Содержание
-
История развития электротехники
-
Электрические и магнитные явления были известны еще в древности. Но пользы от того, что янтарем можно притягивать легкие предметы, а железной рудой железные было мало. Поэтому изучение этих явлений шло медленно до тех пор, пока они не приобрели практическое значение. Был изобретен компас.
-
Одним из первых электричество привлекло внимание греческого философа Фалеса в VII веке до н. э., который обнаружил, что потёртый о шерстьянтарьприобретает свойства притягивать легкие предметы. Однако долгое время знание об электричестве не шло дальше этого представления. В 1600 году появился сам термин электричество («янтарность»), а в 1650 годумагдебургский бургомистр Отто фон Герике создал электростатическую машину в виде насаженного на металлический стержень серного шара, которая позволила наблюдать не только эффект притягивания, но и эффект отталкивания.
-
-
В 1745 г. голландец Питер ванМушенбрук создает первый электрический конденсатор — Лейденская банка.
-
Первую теорию электричества создает американец Б. Франклин, который рассматривает электричество как «нематериальную жидкость», флюид («Опыты и наблюдения над электричеством», 1747 год). Он также вводит понятие положительного и отрицательного заряда, изобретает громоотвод и с его помощью доказывает электрическую природу молний[6]. Изучение электричества переходит в плоскость точной науки после открытия в 1785 годуЗакона Кулона.
-
Далее, в 1791 году, итальянец Гальвани публикует «Трактат о силах электричества при мышечном движении», в котором описывает наличие электрического тока в мышцах животных. Другой итальянец Вольта в 1800 году изобретает первый источник постоянного тока — гальванический элемент, представляющий собой столб из цинковых и серебряных кружочков, разделенных смоченной в подсоленной воде бумагой
-
История электротехники насчитывает немногим более полутора столетий. Она ведет свое начало от создания первого источника электрического тока - вольтова столба(А. Вольта, 1800 г.)
-
Гальванический элемент
-
В 1802 г.Василий Петров обнаружил вольтову дугу.
-
В 1820 году датский физик Эрстед на опыте обнаружил электромагнитное взаимодействие. Замыкая и размыкая цепь с током, он увидел колебания стрелки компаса, расположенной вблизи проводника.
-
Французский физик Ампер в 1821 году установил, что связь электричества и магнетизма наблюдается только в случае электрического тока и отсутствует в случае статического электричества. Работы Джоуля, Ленца, Ома расширяют понимание электричества. Гаусс формулирует основную теорему теории электростатического поля (1830). Карл Фридрих Гаусс Георг Симон Ом Ампер
-
Опираясь на исследования Эрстеда и Ампера, Фарадей открывает явление электромагнитной индукции в 1831 году и создает на его основе первый в мире генератор электроэнергии, вдвигая в катушку намагниченный сердечник и фиксируя возникновение тока в витках катушки. Фарадей открывает электромагнитную индукцию (1831) и законы электролиза (1834), вводит понятие электрического и магнитного полей.
-
Фарадеевские исследования электролиза сыграли принципиальную роль в становлении электронной теории. Фарадей создал и первый в мире электродвигатель — проволочка с током, вращающаяся вокруг магнита. Венцом исследований электромагнетизма явилась разработка английским физиком Д. К. Максвеллом теории электромагнитных явлений. Он вывел уравнения, связывающие воедино электрические и магнитные характеристики поля в 1873 году.
-
Наряду с электромашинными генераторами продолжали совершенствоваться химические источники тока. Значительным шагом в этом направлении было изобретение свинцового аккумулятора (французский физик Г. Планте, 1859). Усовершенствованная конструкция этого аккумулятора к 80-м гг. уже имела все основные элементы современных аккумуляторов.
-
Железо-никелевый аккумулятор
-
Дальнейшее развитие электротехники связано с возникновением электротехнической промышленности и массовым распространением электрического освещения, которое в 50-70-х гг. XIX в. заменило газовое. Идея применения электрической энергии для освещения была высказана Петровым в 1802 после открытия дуги электрической.
-
Первыми электрическими источниками света были разнообразные дуговые угольные лампы, среди которых наиболее дешёвой и простой была "свеча Яблочкова" (П. Н. Яблочков, 1876).
-
В 1870-75 А. Н. Лодыгин разработал несколько типов ламп накаливания, усовершенствованных позднее Т. А. Эдисоном и получивших преимущественное распространение к 90 м гг. XIX в.
-
Уже в первых осветительных устройствах Яблочкова имелись все основные элементы энергосистем: первичный двигатель, генератор, линия электропередачи, трансформатор, приёмник энергии. Начало применению электроэнергии для технологических целей положили ещё работы Якоби (1838), предложившего использовать электрический ток для получения металлических копий и для нанесения металлических покрытий. Отпечаток полученный гальванопластикой
-
В 1880-81 Д. А. Лачинов и М. Депре независимо друг от друга предложили для уменьшения потерь электроэнергии в линии электропередачи (ЛЭП) использовать постоянный ток высокого напряжения. Первая линия электропередачи на постоянном токе была построена Депре в 1882 между городами Мисбахом и Мюнхеном (длина линии 57 км, напряжение в ней 1.5-2 кв).
-
Создание промышленного типа однофазного трансформатора ( О. Блати, М. Дери, К. Циперновский, 1885, и др.) по существу решило проблему передачи электроэнергии. Однако широкое распространение однофазного переменного тока в промышленности было невозможно из-за того, что однофазные электродвигатели не удовлетворяли требованиям промышленного электропривода, и поэтому применение однофазного переменного тока ограничивалось лишь установками электрического освещения.
-
В 70-80-е гг. XIXв. электроэнергию начали использовать в технологических процессах: при получении алюминия, меди, цинка, высококачественных сталей: для резки и сварки металлов; упрочнения деталей при термической обработке и т. д. В 1878 Сименс создал промышленную конструкцию электроплавильной печи. Методы дуговой электросварки были предложены Н. Н. Бенардосом (1885) и Н. Г. Славяновым (1891).
-
В 1879 Сименс построил опытную электрическую дорогу в Берлине. В 80-е гг. трамвайные линии были открыты во многих городах Западной Европы, а затем в Америке (США). В России первый трамвай был пущен в Киеве в 1892. В 90-е гг. электрическая тяга была применена и на подземных железных дорогах (в 1890 в Лондонском метрополитене, в 1896 - в Будапештском), а затем на магистральных железных дорогах.
-
В конце XIX в. промышленное использование электроэнергии превратилось в важнейшую комплексную технико-экономическую проблему - наряду с экономичной электропередачей необходимо было иметь электродвигатель, удовлетворяющий требованиям электропривода. Решение этой проблемы стало возможным после создания многофазных, в частности трёхфазных, систем переменного тока. Над этой проблемой работали многие инженеры и учёные , но комплексное решение предложил в конце 80-х гг. М. О. Доливо-Добровольский, который разработал ряд промышленных конструкций трёхфазных асинхронных двигателей, трёхфазных трансформаторов, и в 1891 построил трёхфазную линию электропередачи Лауфен - Франкфурт (длина линии 170 км).
-
Никола Тесла в 1883 году демонстрировал работу модели первого асинхронного электродвигателя, двигателя в мэрии г. Страсбурга. Изобрёл первые образцы электромеханических генераторов ВЧ. В 1891 году на публичной лекции Тесла описал и продемонстрировал принципы радиосвязи. В 1893 году вплотную занялся вопросами беспроволочной связи и изобрёл мачтовую антенну. В 1893 году Тесла построил первый волновой радиопередатчик, опередив Маркони на несколько лет.
-
Клетка Теслы
-
19 августа 1894: Британский физик Оливер Лодж продемонстрировал прием сигнала азбуки Морзе с помощью радиоволн. 1895: Российский физик Александр Степанович Попов продемонстрировал аппарат для приёма электромагнитных волн. Этот аппарат мог принимать радиосигналы, несущие информацию — азбуку Морзе. С этого приёмника началась эра создания средств радиотехники, пригодных для практических целей. Передатчик с икровым разрядником для генерации электромагнитных волн. Такие устройства использовались в большинстве ранних беспроводных систем связи.
-
Новый этап развития электроники начался с 1904 г. когда английский ученый Флеминг сконструировал электровакуумный диод. Основными частями диода являются два электрода находящиеся в вакууме. Металлический анод и металлический катод нагреваемый электрическим током до температуры при которой возникает термоэлектронная эмиссия.
-
В 1907 г. американский инженер Ли де Форест установил, что поместив между катодом и анодом металлическую сетку и подавая на нее напряжение Vc можно управлять анодным током Ia практически без инерционно и с малой затратой энергии. Так появилась первая электронная усилительная лампа – триод.
-
В 1921 году А. А. Чернышёвымпредложена конструкция цилиндрического подогревного катода (катода косвенного накала)
-
Совершенствование ламп привело к созданию ЭВМ на их основе, которые были размером с дом, обладали низкой производительностью, часто ломались. Компьютер «Эниак»
-
Первый патент на используемое сейчас электронное телевидение получил профессор Петербургского технологического института Борис Розинг, который подал заявку на патентование «Способа электрической передачи изображения» 25 июля 1907 года
-
В 1931 г. Зворыкин создал первый иконоскоп – передающую трубку, которая сделала возможным развитие электронных телевизионных систем. В 1933 г. Шмаков и Тимофеев предложили более чувствительные передающие трубки – супериконоскоп. Позволивший вести телевизионные передачи без сильного искусственного освещения. Изображение иконоскопа из патентной заявки Зворыкина, 1931.
-
В 1948 г. по предложению И. В. Курчатова и в соответствии с заданием партии и правительства начались первые работы по практическому применению энергии атома для получения электроэнергии. В мае 1950 года близ посёлка Обнинское Калужской области начались работы по строительству первой в мире АЭС. Первая в мире промышленная атомная электростанция мощностью 5 МВт была запущена 27 июня 1954 года в СССР, в городе Обнинск, расположенном в Калужской области. В 1958 году была введена в эксплуатацию 1-я очередь Сибирской АЭС мощностью 100 МВт
-
-
Транзистор
23 декабря 1947 г. сотрудниками лаборатории "Белл Телефон"– Бардиным и Браттейном, под руководством Шокли, в результате многочисленных вариантов получен работающий полупроводниковый прибор. Информация об этом изобретении появилась в журнале "The Physical Review" в июле 1948 года. Устройство изобретенное Бардиным и Браттейном было названо точечным транзистором типа А. Усиление сигнала осуществлялось за счет большого различия в величинах сопротивления, низкоомного входного и высокоомного выходного. Поэтому создатели нового прибора назвали его сокращенно – транзистором (в пер. с английского – "преобразователь сопротивления»).
-
Уильям БрэдфордШокли
-
В настоящее время применяются более совершенные конструкции транзисторов в разнообразном исполнении.
Изобретение транзисторов явилось знаменательной вехой в истории развития электроники и поэтому его авторы Джон Бардин, УолтерБраттейн и Уильям Шокли были удостоины нобелевской премии по физике за 1956 г. Первый полевой транзистор был запатентован в США в 1926/30гг., 1928/32гг. и 1928/33гг. Лилиенфельд – автор этих потентов. В период с 1952 по 1970 гг. полевые транзисторы оставались на лабораторной стадии развития.
-
-
1960 год: 16 мая Т. Мейман продемонстрировал работу первого оптического квантового генератора — лазера. В качестве активной среды использовался кристалл искусственного рубина (оксид алюминия Al2O3 с небольшой примесью хромаCr), а вместо объёмного резонатора служил резонатор Фабри-Перо, образованный серебряными зеркальными покрытиями, нанесенными на торцы кристалла. Этот лазер работал в импульсном режиме на длине волны в 694,3 нм. В 1963 г. Ж. Алфёров и Г. Кремер (Нобелевская премия по физике 2000 г.) разработали теорию полупроводниковых гетероструктур, на основе которых были созданы многие лазеры.
-
-
-
На схеме обозначены: 1 — активная среда; 2 — энергия накачки лазера; 3 — непрозрачное зеркало; 4 — полупрозрачное зеркало; 5 — лазерный луч.
-
Разработчики предполагали новые перспективные схемы, а изготовители не могли запустить эти схемы сразу после сборки т.к. при монтаже не удавалось избежать ошибок, обрывов в цепи за счет непропаев, и коротких замыканий. Требовалась длинная и кропотливая наладка. Проблема качества монтажно-сборочных работ стало основной проблемой изготовителей при обеспечении работоспособности и надежности радиоэлектронных устройств. Первыми были разработаны в конце 40-х годов толстопленочные гибридные схемы, в основу их изготовления была положена уже отработанная технология изготовления керамических конденсаторов, использующая метод нанесения на керамическую подложку через трафареты паст, содержащих порошок серебра и стекла.
-
В 1960 году Роберт Нойс из фирмы Fairchild предложил и запатентовал идею монолитной интегральной схемы (Патент США 2981877) и применив планарную технологию изготовил первые кремниевые монолитные интегральные схемы.
-
В июле 1968 г. Гордон Мур и Роберт Нойс уходят из отделения полупроводников фирмы Fairchild и 28 июня 1968 года организуют крохотную фирму Intel из двенадцати человек, которые арендуют комнатку в Калифорнийском городе Маунтин Вью. Задача, которую поставили перед собой Мур, Нойс и примкнувший к ним специалист по химической технологии – Эндрю Гроув, использовать огромный потенциал интеграции большого числа электронных компонентов на одном полупроводниковом кристалле для создания новых видов электронных приборов. Гордон Мур
-
В начале 1970-х годов, стало создание, благодаря прорыву в технологии создания БИС и СБИС (больших и сверхбольших интегральных схем, соответственно), микропроцессора — микросхемы, на кристалле которой физически были расположены все основные элементы и блоки процессора. Фирма Intel в 1971 году создала первый в мире 4-разрядный микропроцессор 4004, предназначенный для использования в микрокалькуляторах.
-
Большая часть современных процессоров реализована в виде одного полупроводникового кристалла, содержащего миллионы, а с недавнего времени даже миллиарды транзисторов.
-
Появление микропроцессоров привело к созданию программируемых управляемых систем, более сложных автоматов, роботов которые автоматизировали производство электроники, повысив качество монтажа.
-
Наиболее важные направления квантовой электроники — создание лазеров и мазеров. На основе приборов квантовой электроники строятся оптические и квантовые процессоры, которые могут обрабатывать информацию в тысячи и миллионы раз быстрее чем современные. квантовый компьютер D-Wave
-
Нет комментариев для данной презентации
Помогите другим пользователям — будьте первым, кто поделится своим мнением об этой презентации.