高低壓節(jié)能控制系統(tǒng)知識(shí)之“電氣工程”專(zhuān)業(yè)中的“氣”該如何理解

高低壓節(jié)能控制系統(tǒng)知識(shí)之“電氣工程”專(zhuān)業(yè)中的“氣”該如何理解

電氣的概念

低壓節(jié)能控制系統(tǒng)告訴大家電氣（electrical，electrical power and equipment）是電能的生產(chǎn)、傳輸、分配、使用和電工裝備制造等學(xué)科或工程領(lǐng)域的統(tǒng)稱(chēng)。是以電能、電氣設(shè)備和電氣技術(shù)為手段來(lái)創(chuàng)造、維持與改善限定空間和環(huán)境的一門(mén)科學(xué)。涵蓋電能的轉(zhuǎn)換、利用和研究三方面，包括基礎(chǔ)理論、應(yīng)用技術(shù)、設(shè)施設(shè)備等。

而經(jīng)常被外行人所混淆的“電器”又是什么呢？

電器（electrical appliance）

泛指所有用電的器具。

專(zhuān)業(yè)的說(shuō)：用于對(duì)電路進(jìn)行接通、分?jǐn)?，?duì)電路參數(shù)進(jìn)行變換，以實(shí)現(xiàn)對(duì)電路或用電設(shè)備的控制、調(diào)節(jié)、切換、檢測(cè)和保護(hù)等作用的電工裝置、設(shè)備和元件。

通俗的說(shuō)：家庭常用的一些為生活提供便利的用電設(shè)備，如電視機(jī)、空調(diào)、冰箱、洗衣機(jī)、各種小家電等等。

接下來(lái)，讓我們一起走進(jìn)“電氣”、認(rèn)識(shí)“電氣”。

電氣的出處

觀點(diǎn)一：

“電氣”一詞應(yīng)是清末外國(guó)傳教士對(duì)electric fluid的翻譯，具體可參見(jiàn)雷銀照《“電氣”詞源考》一文，這里我就簡(jiǎn)單的說(shuō)明一下。

“電氣”最早可能源于美國(guó)傳教士瑪高溫(D. J. Macgowan)所譯《博物通書(shū)》(Philosophical Almanac, 1851)一書(shū)，這本書(shū)也是目前已知最早的中文電磁學(xué)著作。那時(shí)法拉第才剛發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象沒(méi)多久，電子更是要到幾十年后才由湯姆孫發(fā)現(xiàn)，在那時(shí)，科學(xué)界關(guān)于電的主流理論是電流體理論(fluid theory of electricity)[2]，把電現(xiàn)象解釋為電流體的運(yùn)動(dòng)。其中包括杜費(fèi)(Charles du Fay)提出的二流體假說(shuō)與本杰明·富蘭克林(Benjamin Franklin)提出的單流體假說(shuō)（按今天的觀點(diǎn)看，兩者的實(shí)質(zhì)都是正電荷與負(fù)電荷）?！半姎狻北闶乾敻邷卦谧g介當(dāng)時(shí)西方主流電學(xué)知識(shí)時(shí)對(duì)電流體(electric fluid)的翻譯。瑪高溫用“氣”來(lái)翻譯fluid，或許不止考慮到氣的流動(dòng)特性，也考慮到在當(dāng)時(shí)看來(lái)電和中國(guó)古代哲學(xué)中所說(shuō)的“氣”一樣都是萬(wàn)物皆有的神秘現(xiàn)象。

具體怎么解釋還要看大家嚴(yán)謹(jǐn)?shù)挠懻摵脱芯俊?/p>

觀點(diǎn)二：

低壓節(jié)能控制系統(tǒng)告訴你蓋西方工業(yè)之初,動(dòng)力機(jī)械均由蒸汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng),后來(lái)則有了電,故"電氣"者,開(kāi)始泛指工業(yè)動(dòng)力者也,然現(xiàn)在也無(wú)蒸汽輪機(jī)了,故干脆以電氣泛指電了。 “電氣”這個(gè)名詞已經(jīng)用習(xí)慣了，所以沿用下來(lái)！

電氣中的氣，當(dāng)指“壓縮空氣”。工業(yè)自動(dòng)化中，需要?jiǎng)悠饋?lái)的設(shè)備，有電動(dòng)，氣壓傳動(dòng)，液壓傳動(dòng)等三種。電動(dòng)和氣動(dòng)是最廣泛運(yùn)用的動(dòng)力源，兩者結(jié)合使用，完成自動(dòng)化。故稱(chēng)：電氣自動(dòng)化。

觀點(diǎn)三：

關(guān)于電氣名稱(chēng)的起源，我聽(tīng)說(shuō)過(guò)的比較可靠的解釋有兩種：

解釋1：中國(guó)古代認(rèn)識(shí)

電是自然現(xiàn)象，在古代人們是通過(guò)閃電發(fā)現(xiàn)它的存在的。在古代中國(guó),古人認(rèn)為電的現(xiàn)象是陰氣與陽(yáng)氣相激而生成的,《說(shuō)文解字》有“電，陰陽(yáng)激耀也，從雨從申”?！蹲謪R》有“雷從回，電從申。陰陽(yáng)以回薄而成雷，以申泄而為電”。古人對(duì)電的解釋?zhuān)ɑ蛘叻Q(chēng)為學(xué)說(shuō)）是通過(guò)“氣”來(lái)解釋的，是為電氣。

中國(guó)最早用氣學(xué)說(shuō)來(lái)解釋電的吸引現(xiàn)象，出現(xiàn)在東漢王充撰寫(xiě)的《論衡》。

解釋2：現(xiàn)代科學(xué)認(rèn)識(shí)

現(xiàn)代科學(xué)認(rèn)為：物質(zhì)是由原子組成，原子由原子核和核外電子組成。原子核帶正電，電子帶負(fù)電，原子顯電中性。但在一些物理作用下（主要有3類(lèi)途徑：摩擦起電、接觸帶電，感應(yīng)帶電），部分原子會(huì)失掉一些核外電子，從而顯正電性；部分原子會(huì)得到一些電子，從而顯負(fù)電性。

電子是帶有最小電荷的粒子，物理學(xué)家把最小電荷叫做元電荷，用符號(hào)e表示（e=1.6x10?19）。任何帶電體所帶電荷量都是e的整數(shù)倍。電荷的流動(dòng)就產(chǎn)生了電流。這幾乎是現(xiàn)代物理學(xué)對(duì)電的最準(zhǔn)確的認(rèn)識(shí)了。

基于這一邏輯，我們知道，電的本質(zhì)是電子的運(yùn)動(dòng)，而電子是一種微觀粒子，在原子如此小的空間（直徑約10?1?m）內(nèi)作高速（接近光速3×10?m·s?1）運(yùn)動(dòng)，核外電子的運(yùn)動(dòng)與宏觀物體運(yùn)動(dòng)不同，沒(méi)有確定的方向和軌跡，只能用電子云描述它在原子核外空間某處出現(xiàn)機(jī)會(huì)（幾率）的大小。根據(jù)量子力學(xué)中的測(cè)不準(zhǔn)原理，我們不可能同時(shí)準(zhǔn)確地測(cè)定出電子在某一時(shí)刻所處的位置和運(yùn)動(dòng)速度，也不能描畫(huà)出它的運(yùn)動(dòng)軌跡。因此，人們常用一種能夠表示電子在一定時(shí)間內(nèi)在核外空間各處出現(xiàn)機(jī)會(huì)的模型來(lái)描述電子在核外的的運(yùn)動(dòng)。這種模型的三維圖像結(jié)果看上去，就像是在原子核周?chē)目臻g，由于電子的運(yùn)動(dòng)而形成了陰電氣氛。描述電子在原子核周?chē)鲄^(qū)域出現(xiàn)的幾率?？梢栽趫D像中用電子云密度(陰電氣氛的濃厚程度)來(lái)表示，以不同的濃淡點(diǎn)代表幾率的大小，其結(jié)果像電子在原子核周?chē)纬傻撵F氣，所以也叫作電子氣體，即電氣。

由此可知，電氣是囊落了所有電子運(yùn)動(dòng)相關(guān)的物理現(xiàn)象，既包括強(qiáng)電、也包括弱電，電氣泛指一切電，因此在國(guó)外的大學(xué)電氣工程electrical engineering涵蓋了power engineering（強(qiáng)電）、electronic engineering（弱電）、information engineering（弱電）。但在中國(guó)，電氣就特指強(qiáng)電了（power engineering）。

高低壓節(jié)能控制系統(tǒng)告訴大家因?yàn)殡姎獾钠鹪淳褪茄芯块W電等強(qiáng)電現(xiàn)象開(kāi)始的，以功率為主，到后來(lái)才開(kāi)始利用電來(lái)表示信號(hào)，從而產(chǎn)生了信息學(xué)、電子學(xué)、計(jì)算機(jī)等等這些以信號(hào)為主的技術(shù)門(mén)類(lèi)，即電氣應(yīng)該包括功率、信號(hào)兩個(gè)層面。我想這是電氣最科學(xué)靠譜的解釋了吧。