150410 (История электроэнергетики)

Наука в каждый рассматриваемый момент времени представляет собой итог – совокупность знаний о природе, обществе, мышлении, накопленных в ходе общественно-исторической жизни людей.

Цель науки – вскрывать объективные законы явлений, давать им объяснение.

Задачи науки – за случайным, хаотичным найти и исследовать объективные законы, скрытые от поверхностного взгляда, и вооружить знанием этих законов людей для их практической деятельности.

В истории человечества наблюдаются четыре стадии познания природы. Первая стадия начинается с древнейших времен (Архимед, Фалес Милетский и др.) и заканчивается примерно XV в. В ней формируется синкретическое, то есть недетализированное представление об окружающем мире; но уже в XIII-XIV веках зарождаются идеи и догадки, ставшие началом становления естественных наук.

Вторая стадия – XV-XVI в.в. – называется аналитической, поскольку в этот период мышление начинает ориентироваться на расчленение понятий и выделение частностей, что привело к возникновению и развитию наук: астрономии, физики, химии, биологии, и других.

Третья стадия – XVII-XX в.в.; ее называют синтетической. В это время происходит постепенное воссоздание целостной картины природы на основе ранее накопленного опыта.

Четвертая стадия – конец XX в., начало XXI в. Здесь начинает формироваться интегрально-дифференциальный подход к познанию природы, то есть рассматривается единая наука о природе. Вселенная, Жизнь, Разум – трактуются как единый, но очень многогранный объект естествознания.

Прогноз дальнейшего – ведущая роль в дальнейшем познании природы принадлежит синтезу знаний, интеграции наук, в центре которых будет находиться человек.

Наука – многоаспектный, многогранный и сложно устроенный феномен. Наука – это и экспериментальные средства, необходимые для изучения явлений – в их число входят приборы и установки, с помощью которых эти явления фиксируются и воспроизводятся; это и методы, посредством которых выделяются и познаются предметы исследования; это и люди, занятые научными исследованиями; это и системы знаний, зафиксированные с помощью текстов и т. п.

Общей основой перечисленных явлений служит технология человеческой деятельности по производству знаний, то есть наука – это определенная человеческая деятельность, которая направлена на получение знаний.

Развитие науки и техники всегда происходит в конкретных исторических и культурных условиях, определяемых прежде всего производительными силами общества, способом производства. Достижения науки и технический прогресс одновременно с этим способствуют эволюции общества, генерируя и определяя уровень производительных сил.

Сначала наука многое взяла у мастеров – инженеров эпохи Возрождения, затем, в XIX-XX в.в. инженерная деятельность стала строиться уже в соответствии с наукой. Специализация и профессионализация науки и техники привели к технизации науки и гуманизации техники.

Вся история человечества показывает, что наука развивается под влиянием практических потребностей и, в первую очередь, потребностей производства. Однако потребности производства не определяют всей сложной динамики формирования знаний, создания новых идей, теорий, выводов. Здесь действуют свои собственные законы. Например, история развития естественных наук дает много примеров научных открытий, которые не порождались непосредственно запросами жизни:

• открытие электричества,

• дифракции,

• магнетизма,

• поляризации,

• периодической системы элементов и многое другое.

Научные фантасты, художники, писатели иногда способны вторгнуться в неведомое будущее и разглядеть контуры грядущих веков. Приведем этому несколько примеров.

Англичанин Роджер Бэкон в XIII в. (примерно 1240-е гг.) занимался языками, математикой, астрономией, физикой, химией и сделал многочисленные важные открытия. Он писал о колесницах, двигающихся с невероятной быстротой без помощи животных, о летающих машинах, о свойствах вогнутых и выпуклых стекол для глаз (очки), создал теорию телескопа и многое другое. Один из величайших умов человечества!

В XVI веке (1560-е гг.) Френсис Бэкон (однофамилец Роджера) – создал одно из блестящих творений человеческого разума – произведение «Новая Атлантида», в котором он изложил проект государственной организации науки, описал основы логики обновления науки, указал на возможность полезного применения наблюдаемых в природе явлений, предсказал создание подводных лодок, самолетов, кино, радио, телевидения, бионики, термоядерного реактора и многое другое.

В романе русского фантаста Н. Шелонского «В мире будущего» (1892 г.) идет речь о превращениях элементов, о синтетических материалах, о передаче мыслей на расстоянии, об антигравитации и многом другом.

А. Толстой в произведении «Гиперболоид инженера Гарина» подробно описал проект лазера.

Рассказ И. Ефремова «Тени минувшего» (1945 г.) натолкнул ученого Ю. Денисюка на открытие объемной голографии.

Из 86 предсказаний писателя-фантаста Г. Уэллса сбылось более 30-ти, а у фантастов Жюля Верна и А. Беляева сбылось 90 % прогнозов.

Далее рассмотрим некоторые законы развития науки. Первый закон. Он называется законом относительной самостоятельности развития науки.

Такая относительная самостоятельность включает в себя внутреннюю логику развития, потребность в систематизации знаний, борьбу мнений, взаимное влияние наук, взаимодействие с разными формами общественного сознания, преемственность идей и т. п. – то есть все те факторы, от которых, если не считать потребности производства (или бытовые), зависит развитие науки.

Второй закон. Следующий закон отражает такие явления, как критика и борьба мнений в науке. То есть развитие науки происходит на основе борьбы новых и старых идей. Без учета эмоциональных дискуссий нового знания со старым, без правильного понимания традиций в науке невозможно понять прогресс науки в целом. История науки есть история смены различных теорий и их борьбы. Неполнота, несовершенство знаний неизбежно приводит к тому, что один и тот же ряд наблюдаемых фактов получает разное объяснение у разных ученых, они видят эти факты как бы с различных ракурсов. Это зависит от различия взглядов, склада мышления, дарования и т. п. Однако с течением времени наука неизбежно приходит к единому взгляду на них.

Третий закон. Этот закон выражает взаимодействие наук и имеет сейчас особенно важное значение для понимания происходящих процессов научно-технического прогресса. Наука представляет собой единое целое. Существующее разделение науки на отдельные области обусловлено различием природы вещей и закономерностей, которым эти вещи подчиняются в процессе движения и развития. Различные области науки развиваются, взаимодействуя друг с другом разными путями:

• через использование знаний, полученных другими науками;

• посредством использования методов изучения других наук;

• через технику и производство;

• через изучение общих свойств различных видов материи.

Четвертый закон характеризует процесс математизации практически всех научных дисциплин. Математика проникает сейчас даже в такие области знания как история, лингвистика, биология и др. С помощью ЭВМ расшифровываются древние рукописи Майя и т. п. Во многих разделах физики, астрономии – математика является незаменимым аппаратом.

Пятый закон относится к дифференциации и интеграции наук, которые неизменно присутствуют в развитии современного естествознания. Процесс дифференциации – перерождение различных ветвей науки в самостоятельные научные дисциплины. Вместе с тем этот процесс сопряжен с процессом интеграции, связывающим разные отрасли естествознания, так как наблюдается бурное развитие пограничных наук: генная инженерия, молекулярная геология, биогеохимия, инженерная психология и др.

Шестой закон – преемственность в науке. Наука представляет собой продукт деятельности многих поколений. Ее объективное содержание не ликвидируется вместе с ликвидацией общественного строя, а развивается и накапливается на протяжении всей истории человечества. Использование и развитие знаний, накопленных предыдущими поколениями, то есть преемственность, представляет собой объективный закон развития науки. Без него просто невозможно никакое развитие!

Седьмой закон, открытый Ф. Энгельсом, – ускоренное развитие науки – действует и сейчас. Достижения XIX века во много раз превосходят достижения XVIII века, а достижения XX века (даже второй его половины) превосходят достижения предыдущих времен.

Восьмой закон свидетельствует о неизбежности научных революций. Анализ истории развития естествознания показывает, что оно развивалось очень неравномерно. Периоды относительной стабильности, постепенного накопления знаний неизбежно с течением времени сменялись более кратковременными периодами революций, когда происходит коренная ломка теоретических представлений, считавшихся ранее незыблемыми.

Девятый закон описывает усиление связи науки с производством, что в итоге привело к пониманию науки как одного из важнейших элементов производительных сил. В результате возникла техногеная цивилизация, на смену которой идет антропогенная цивилизация или постиндустриальное общество.

Наука есть создание жизни. Из окружающей жизни научная мысль человека берет приводимый в форме научной истины материал. Наука есть проявление действия в человеческом обществе совокупной человеческой мысли.

Энергия, энергетика, электроэнергетика

Материальная жизнь человечества связана с двумя основными началами – веществом и энергией. Поэтому все техническое творчеcтво человека на всех этапах развития общества сводилось, по существу, к видоизменениям и превращениям как вещества, так и энергии.

Энергия (гр. energeia – деятельность) – способность тел (существ) совершать работу. Это действие, общая количественная мера различных форм движения материи. Энергия связывает воедино все явления природы.

Энергетика, энергетическая наука – это наука о закономерностях процессов и явлений, прямо или косвенно связанных с получением, преобразованием, передачей, распределением и использованием различных видов энергии.

Электроэнергетика в целом рассматривается как сложное техническое образование, тесно взаимодействующее с топливным хозяйством и основными отраслями добывающей и перерабатывающей промышленности, транспортом, сельским хозяйством и т. п.

Электрическая энергия является вторичной энергией и не заменяет первичную, например, тепловую, гидравлическую, ветровую, термоядерную, солнечную, приливную, ядерную, но в то же время стимулирует их развитие.

Электроэнергетика – это ведущая отрасль энергетики. Применение электричества, использование электрической энергии – одно из величайших открытий и достижений XIX века. Этому предшествовали усилия многих и многих людей. Сейчас электрическая энергия является самым удобным видом энергии.

Энергетической системой электроэнергетики называют совокупность электрических станций, электрических и тепловых сетей, соединённых между собой и связанных общностью режима в непре

рывном процессе производства, преобразования и распределения электрической энергии и теплоты при общем управлении этим режимом.

Энергетика является определяющим фактором и для экономики, и для экологии. От нее зависит экономический потенциал государства и благосостояние людей. Она же оказывает наиболее сильное воздействие на окружающую среду, экосистемы и биосферу в целом.

Наша планета наполнена энергиями, которые взаимодействуют с ней, с человеком на ее поверхности, с Космосом. Все – энергия! Дух – энергия, материя – энергия, мельчайший атом – энергия.

История открытия электричества

Каждое поколение застает технику на том уровне, до которого она была доведена в предыдущий период, дополняет ее своими открытиями, изобретениями, устройствами, а затем передает следующему поколению.

Применение электричества и использование электроэнергии было великим открытием XIX века. Следует заметить, что электрическая энергия является вторичной энергией и не заменяет первичную (тепловую, гидравлическую, водяную и др.), но стимулирует развитие первичной энергии, а для ее передачи и распределения – самой удобной признана именно электрическая энергия. Электричество является очень концентрированной энергией:

1 кВт.ч = 1000 Дж/с ? 3600 с = 3600000 Дж;

1 кВт.ч = 102 кг.м/с ? 3600 с = 367000 кг.м – это эквивалентно

поднятию 367 т груза на высоту 1 метр.

Развитие электроэнергетики носит интернациональный характер. В этом мы убеждаемся на протяжении всей истории ее развития. В создании энергетики и ее внедрении принимали и принимают посильное участие люди самых разных национальностей, разных стран, разных классов.

Например, первые открытия, научные и практические разработки, законы в электроэнергетике являлись вкладом итальянцев, англичан, русских, французов, американцев, венгров, бельгийцев, югославов, датчан и др. В этом можно убедиться, рассматривая историю развития электроэнергетики.

Широкое и разнообразное применение электроэнергии во всех областях народного хозяйства и быта объясняется рядом весьма существенных преимуществ ее по сравнению с другими формами энергии, а именно: 1) возможностью экономичной передачи на значительные расстояния; 2) простотой преобразования в другие формы энергии (тепловую, механическую, световую, химическую и др.); 3) простотой распределения любой мощности (от многих киловатт до микроватт) между любым числом потребителей.

Большое значение имеет возможность использования для производства электроэнергии местных видов топлива (угля, торфа, сланца), энергии рек, водопадов, приливов, солнечной энергии и энергии ветра, геотермальной, атомной и др.

Однако, и раньше, и в настоящее время существуют многочисленные проблемы электроэнергетики:

создание экономичных конструктивных источников электричества – генераторов, электродвигателей, трансформаторов, фабрик электричества (электростанций), электрических линий передач (ЛЭП), подстанций, распределительных устройств;

прокладка проводников, кабелей, их защита;

изоляция токоведущих проводов, частей устройств;

методы расчета электросетей, их защита от коротких замыканий;

другие вопросы, которые решались и решаются учеными, инженерами, практиками, изобретателями.

История открытий в электроэнергетике

Открытие и применение электричества было одним из величайших достижений человечества. Этому предшествовали усилия многих и многих людей разных профессий в разные эпохи. Попробуем перечислить в исторической последовательности некоторые наиболее

известные открытия, изобретения, примеры применения электричества и вспомнить их создателей.