電工理論在實(shí)踐中的應(yīng)用

摘 要：從開始被發(fā)現(xiàn)到走進(jìn)千家萬戶，電逐步發(fā)展成人們?nèi)粘Ｉ畹谋匦杵罚P(guān)于電的知識與原理也漸漸形成一套電工理論體系。從電氣時代到現(xiàn)在的信息時代，電工理論被進(jìn)一步的豐富和完善。電工理論新技術(shù)也快速發(fā)展并成為研究熱點(diǎn)，尤其電工理論與其他學(xué)科之間的交叉更是促進(jìn)了不同科學(xué)技術(shù)的進(jìn)展。本研究對電工理論的研究現(xiàn)狀，目前的主要應(yīng)用進(jìn)行了分析，并對其未來的發(fā)展前景進(jìn)行了可靠預(yù)測。

關(guān)鍵詞：電工理論；新技術(shù)；交叉；發(fā)展應(yīng)用

引言

隨著時代的不斷進(jìn)步和人們對自然認(rèn)識的探索不斷深入，我們認(rèn)識和利用自然規(guī)律的能力越來越強(qiáng)大，在對電加以應(yīng)用的過程中不斷衍生出更多實(shí)用新科學(xué)技術(shù)，其中電工理論新技術(shù)包括數(shù)字電子、微機(jī)、工程電磁場、網(wǎng)絡(luò)理論與分析、計(jì)算機(jī)相關(guān)技術(shù)以及數(shù)值分析等。

1 電工理論

電工是一個電氣工程學(xué)名詞，是指有關(guān)電力、電氣工程專業(yè)的簡稱，也是一門創(chuàng)造產(chǎn)生電氣與電子系統(tǒng)的學(xué)科。電工理論是指一切與電氣有關(guān)的專業(yè)知識，包括電氣相關(guān)的基本概念、儀器設(shè)備的安全使用等方面。1753年，美國的本杰明·富蘭克林用著名的風(fēng)箏實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電流的存在；1831年，英國人法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)定律，并創(chuàng)造了世界上最早的第一臺發(fā)電機(jī)，使人類進(jìn)入了開始使用電的電氣時代，后來在斯旺、愛迪生的苦心鉆研下，發(fā)明了電燈，從此人類進(jìn)入了光明時代。電的發(fā)現(xiàn)與利用對于人類的重大意義已然超越了詞匯的表達(dá)能力，尤其在當(dāng)今社會，人類的正常生活完全不能沒有電：照明、網(wǎng)絡(luò)、通信、交通等生活的各個方面。隨著電不斷的被應(yīng)用于社會的生產(chǎn)發(fā)展和日常生活，關(guān)于電的研究和發(fā)現(xiàn)也不斷得到補(bǔ)充，形成一套內(nèi)容充實(shí)完善的電工理論。

2 電工理論的研究現(xiàn)狀

在電氣時代的基礎(chǔ)上，人類進(jìn)入了以互聯(lián)網(wǎng)為依托的信息時代。新時代，信息行業(yè)快速發(fā)展，引領(lǐng)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，更大程度的數(shù)字化信息化成為時代發(fā)展的必然趨勢；生物科學(xué)作為未來的前沿學(xué)科，研究進(jìn)展快速、有望在不遠(yuǎn)的將來成為主流學(xué)科，國外的研究水平遠(yuǎn)高于國內(nèi)，但是總體來說，生物科學(xué)、生物醫(yī)學(xué)目前均處于快速發(fā)展的階段，在人們?nèi)粘Ｉ钪械牡匚蛔兊迷絹碓街匾?；?shù)學(xué)、化學(xué)等其他基礎(chǔ)學(xué)科也在適應(yīng)著新時代的需求，快速發(fā)展著。在社會發(fā)展的方方面面，無論是信息器件新技術(shù)、生物科學(xué)、生物醫(yī)學(xué)還是其他基礎(chǔ)學(xué)科，都在一定程度上需要電工理論或者電氣的輔助作用，同時，學(xué)科之間的交叉為科學(xué)的更好發(fā)展指明了方向，電工理論與信息通訊技術(shù)、生物科學(xué)以及其他學(xué)科之間的交叉是目前研究的一個大方向，并形成了很多引人矚目的研究成果。

電工理論與新技術(shù)是一個新興研究方向，有著廣闊的應(yīng)用前景，但是也始終存在著困擾的難題。電磁兼容與環(huán)境電磁干擾影響機(jī)理是科學(xué)界研究熱點(diǎn)與難點(diǎn)之一，電磁干擾自從十九世紀(jì)的單線電報間出現(xiàn)串?dāng)_問題至今仍有大量的難題沒能被解決，我國開始電磁兼容研究比國外要晚，陸續(xù)有一些進(jìn)展，但是隨著電子技術(shù)的快速發(fā)展，和系統(tǒng)越來越復(fù)雜，電磁干擾問題變得越來棘手，制約著電工理論新技術(shù)的發(fā)展。

3 電工理論在實(shí)踐中的應(yīng)用

電工理論可以作為一門基礎(chǔ)理論，其技術(shù)應(yīng)用在很多方面都有涉及，由于技術(shù)發(fā)展的需求，很多學(xué)科的發(fā)展不再僅限于原有的領(lǐng)域，而是逐漸邊緣化向交叉學(xué)科發(fā)展。一些新興的技術(shù)手段都與電工理論緊密聯(lián)系，尤其是近年來生物學(xué)迅速發(fā)展，與電工理論新技術(shù)緊密相關(guān)，成果顯著。此外，電工理論與其他基礎(chǔ)學(xué)科的交叉也獲得了較為突出的研究進(jìn)展。

（1）電工理論作為一種技術(shù)性指導(dǎo)知識與生物醫(yī)學(xué)交叉，為生物醫(yī)學(xué)研究提供了必要的技術(shù)支持。首先在生物醫(yī)學(xué)的信號方面，由于該信號具有信號弱、頻率范圍低的特點(diǎn)，加上噪聲強(qiáng)、外界干擾大、隨機(jī)性強(qiáng)的影響因素，生物醫(yī)學(xué)信號的采集很難做到，但是借助于電子、傳感等電工理論與技術(shù)，可以精確的采集生物信號，并加以處理，可以形成特定的電磁信號，例如心電圖、肌電信號、磁信號等；還有一些生物醫(yī)學(xué)影像，例如磁共振、血管造影等。此外在醫(yī)學(xué)儀器方面，電工理論也做出了巨大的貢獻(xiàn)，比如不需要手術(shù)就可以體外治療結(jié)石體外碎石機(jī)，各種激光治療儀等。

（2）數(shù)學(xué)理論與方法與電工理論的交叉在電路理論研究中有著重要的作用，一個很著名的例子是憶阻器的發(fā)現(xiàn)。憶阻器又叫記憶電阻，是一種具有記憶功能的非線性電阻，是一種新型電工原件。向其施加不同電壓時阻值可變，如果利用其不同阻值代表數(shù)字信號，將在數(shù)據(jù)儲存中大有前途。在發(fā)現(xiàn)存在這一原件之前，一直忽略了電路變量之間的一個關(guān)系，因此一直以為電工理論中只存在電阻、電容、電感三個基本元件。后來科學(xué)家蔡少棠在進(jìn)行數(shù)學(xué)分析時注意到這一被忽略的關(guān)系并將其揭示，補(bǔ)充完善了電工理論，由此可以看出數(shù)學(xué)分析對電工理論的重要性，以及電工理論與一些基礎(chǔ)學(xué)科交叉時將產(chǎn)生良好的應(yīng)用前景。

4 前景展望

作者認(rèn)為，電工理論最為重要的一個應(yīng)用方向是在醫(yī)療器械方面將會有更好的前景，無創(chuàng)和微創(chuàng)技術(shù)是目前的醫(yī)療器械的發(fā)展方向，因此提高生物某些體征信號的識別能力，即開發(fā)體外識別能力更高的生物信號無創(chuàng)檢測儀器與成像技術(shù)將成為未來的研發(fā)方向。其中電磁輻射就是這種生物體征信號的一種，經(jīng)過進(jìn)一步的研究和探索，就能夠準(zhǔn)確地收集生物發(fā)出的電磁信號，并行程影響信息。此外，其他科學(xué)與電工理論的交叉也將有很好的發(fā)展前景、電工理論新技術(shù)研究與實(shí)驗(yàn)室建設(shè)將會成為一個大趨勢。

5 結(jié)束語

電工理論作為一門較為基礎(chǔ)的科學(xué)理論，在經(jīng)歷了電氣時代有過輝煌的發(fā)展之后，在信息通訊越來越發(fā)達(dá)、生物醫(yī)學(xué)發(fā)展迅速的當(dāng)今時代，電工理論新技術(shù)應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)將會促進(jìn)醫(yī)療儀器的進(jìn)化，提高檢測分辨能力和疾病檢測能力，而將數(shù)學(xué)等其他學(xué)科應(yīng)用于電工理論也能擦出智慧的火花，這些都說明了電工理論與其他學(xué)科的交叉將促進(jìn)自身和相關(guān)學(xué)科的發(fā)展和完善。

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作者簡介：李海軍（1977，07-），男，新疆庫爾勒，本科，單位：新疆巴州紅旗技工學(xué)校。