电气工程导论ppt课件
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电气工程及其自动化专业导论PPT第2章
2.4 电器的分类和主要类型
高压电器 低压电器
控制电器 主令电器
保护电器 哈尔滨理工大学
执行电器
手动电器 自动电器
…… …… 配电电器
第2章 电机电器及其系统
2.4 电器的分类和主要类型
2.4.1 电器的主要分类
电器（electric apparatus）泛指所有用电的器具，但是在电气工程领域中，主要指用于对 电路进行接通、分断，对电路参数进行变换，以实现对电路或用电设备的控制、调节、切换、检 测和保护等作用的电工装置、设备和元件。
（四）特种电机 1.永磁无刷电动机 无刷电动机是一种典型的机电一体化产品，主要由电动
机本体、位置传感器、控制器及相关线路组成。转子采用永 磁材料的无刷电动机，称做永磁无刷电动机，其转子结构既 有传统的内转子结构，又有盘式结构、外转子结构和直线结 构等新型结构形式。
哈尔滨理工大学
无刷电机
第2章 电机电器及其系统
主要作用概括为以下三个方面： 1、用于电能的产生、传输、和分配。 2、用于驱动各种生产机械或装备。 3、用以作为各种控制系统或自动化、智能化装置的重要元件。
哈尔滨理工大学
第2章 电机电器及其系统
2.1.1 电机的主要作用
哈尔滨理工大学
第2章 电机电器及其系统
2.1 电机的作用和发展历程
2.1.2 电机的发展历程
高压开关设备的器件主要有断路器、隔离开关、重合器、分段器、接触器、熔断器负荷开 关和接地开关等，以及由上述产品与其他电器产品组合的系统。
哈尔滨理工大学
第2章 电机电器及其系统
主要分类： 1.按工作电压等级分类 （1）高压电器 （2）低压电器
哈尔滨理工大学
第2章 电机电器及其系统
电气工程概论 ppt课件
电压一般为110~220kV。 全所一旦停电，将使该地区中断供电。
4．终端变电所 终端变电所是电网的末端变电所，一般为降压变电所，
由地区变电所供电，高压侧电压为10~110kV。 全所一旦停电，将使用户中断供电。
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3.电力网 电力系统的重要组成部分，用于输送和分配
电能。 ➢ 分类：一般按其供电范围的大小和电压等级的
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一、电力系统的额定电压等级
额定电压就是发电机、变压器和电气设备等 在正常运行时具有最大经济效益时的电压。 有利于：
1.电器制造业的生产标准化和系列化 2.电器的互相连接和更换 3.设计的标准化和选型 4.备件的生产和维修
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1. 电气设备的额定电压 选择电气设备额定电压不低于电网的额定
着变换和分配电能的作用。 ➢ 根据变电所在电力系统中的地位，可分为以下
几种：
1．枢纽变电所 2．中间变电所 3．地区变电所 4．终端变电所
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1．枢纽变电所 联系电力系统各部分的中枢，由大电网供电，电压等
级较高，变压器容量大，进出线回路数多。
其高压侧电压为330~550kV，全所一旦停电，将引 起整个系统解列，甚至使部分系统瘫痪。
电压。
2. 发电机的额定电压 根据电力系统运行中电能质量标准的要求，
正常情况下用户处的电压波动一般不得超过其 额定电压的5%。
电网中各部分的电压分24
图1-2 电力网中的电压分布
（a）沿线ab的电压分布；（b）连接有升压、降压变压器沿线的电压分布
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四、建立大型电力系统的优点
4．终端变电所 终端变电所是电网的末端变电所，一般为降压变电所，
由地区变电所供电，高压侧电压为10~110kV。 全所一旦停电，将使用户中断供电。
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3.电力网 电力系统的重要组成部分，用于输送和分配
电能。 ➢ 分类：一般按其供电范围的大小和电压等级的
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一、电力系统的额定电压等级
额定电压就是发电机、变压器和电气设备等 在正常运行时具有最大经济效益时的电压。 有利于：
1.电器制造业的生产标准化和系列化 2.电器的互相连接和更换 3.设计的标准化和选型 4.备件的生产和维修
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1. 电气设备的额定电压 选择电气设备额定电压不低于电网的额定
着变换和分配电能的作用。 ➢ 根据变电所在电力系统中的地位，可分为以下
几种：
1．枢纽变电所 2．中间变电所 3．地区变电所 4．终端变电所
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1．枢纽变电所 联系电力系统各部分的中枢，由大电网供电，电压等
级较高，变压器容量大，进出线回路数多。
其高压侧电压为330~550kV，全所一旦停电，将引 起整个系统解列，甚至使部分系统瘫痪。
电压。
2. 发电机的额定电压 根据电力系统运行中电能质量标准的要求，
正常情况下用户处的电压波动一般不得超过其 额定电压的5%。
电网中各部分的电压分24
图1-2 电力网中的电压分布
（a）沿线ab的电压分布；（b）连接有升压、降压变压器沿线的电压分布
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四、建立大型电力系统的优点
电气工程及其自动化专业导论 ppt课件
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社会对电气工程的人才需求是多方面、 多层次的。
电气工程的人才有理论研究型，应用 研究型，应用型等多种。
对理论研究型人才的需求是极少数。
对大部分人来说，应当立足于实际应 用，再根据需要进行适当应用研究
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7
工程技术型学科基础课
核心课程 电路理论 模拟电子技术 数字电子技术 微机原理与应用 计算机语言与程序设计 信号分析与处理 自动控制原理
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1
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2
电气工程及其自动化专业是 电气信息领域的一门新兴学科， 但由于和人们的日常生活以及工 业生产密切相关，发展非常迅速， 现在也相对比较成熟。已经成为 高新技术产业的重要组成部分， 广泛应用于工业、农业、国防等 领域，在国民经济中发挥着越来 越重要的作用。
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3
电气工程的内涵： 电气工程的内涵主要涉及以下几个方面：
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培养要求： 本专业学生主要学习电工技术、
电子技术、信息控制、计算机技术、 电气工程及自动化技术等方面较宽广 的工程技术基础和一定的专业知识， 使学生受到电工电子、信息控制及计 算机技术方面的基本训练，以及电气 工程及自动化领域的专业训练，具有 解决电气工程技术与控制技术问题的 基本能力。
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就业前景：
随着我国经济的不断发展，现代化工 业的不断发展使电气自动化技术方面的人 才市场有着相当大的潜力。
电力电子技术和微机控制技术是高新 技术产业的重要组成部分，智能控制电器 及电气控制设备、自动控制系统及生产线 广泛应用于工业、农业、国防等领域，在 国民经济中其着举足轻重的作用。
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就业方向：
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DVD电动机
自动伸缩天线电动机
前雨刷电动机 风挡清洁泵
启动电动机
热量回收泵 自动水平校正器 自动调速泵 油门控制电动机
散热器风扇电动机 油冷却风扇电动机 空调热风电动机 阻流片控制电动机
自动空调执行器 真空泵
空气净化器 后部空调
前灯雨刷
后雨刷电动机
后灯雨刷电动机
碰撞缓冲器控制电机
减震直线电动机 自动窗电动机
1827年
首次将正、负号用于电学中 Benjamin Franklin 发明能够测量电荷量的扭力天平 Charles Augustin de Coulomb 库伦定律 发明伏特电池将化学能转换成电能 Alessandro Volta 发现电可转化为磁现象 丹麦科学家奥斯特 发现两根通电导线之间会发生吸引或排斥 Andre Marie Ampere 安培定律成为电动力学的基础 用公式描述电压、电流、电阻之间的关系，创立了电学中最基本 的定律：欧姆定律 Georg Simon Ohm
超声波电机ultrasonicmotor电机与电器散热器风扇电动机油冷却风扇电动机空调热风电动机阻流片控制电动机自动空调执行器真空泵前灯雨刷减震直线电动机自动窗电动机后视镜电动机燃油泵自动门锁电动机碰撞缓冲器控制电机后灯雨刷电动机后雨刷电动机空气净化器后部空调自动伸缩天线电动机热量回收泵自动水平校正器自动调速泵油门控制电动机启动电动机前雨刷电动机风挡清洁泵座椅滑动控制电动机座椅升降电动机座椅角度调整电动机空气靠垫泵电动按摩坐垫dvd电动机电机与电器电机应用领域电力工业
1. 积分形式的麦克斯韦方程组
2. 微分形式的麦克斯韦方程组
PPT课件
18
一、电气工程学科的起源
我国早期大学设立电类专业的年份
《电气工程概论》课件
《电气工程概论》ppt课件
目录
• 电气工程简介 • 电路基础 • 电机与变压器 • 电力系统与电网 • 电气工程中的计算机技术 • 新能源与电气工程
01
电气工程简介
电气工程的定义与重要性
定义
电气工程是研究电的科学和工程 应用，涉及电能的生产、传输、 分配、使用和控制等。
重要性
电气工程是现代工业和经济发展 的重要支柱，为人类生产和生活 提供电力支持，推动科技进步和 社会发展。
PLC技术
PLC（可编程逻辑控制器）是一种专 门为工业环境设计的数字电子设备， 能够进行逻辑控制、顺序控制和运动 控制等功能。
人工智能与机器学习在电气工程中的应用
故障预测与诊断
利用人工智能和机器学习算法对 电气设备的运行数据进行学习， 实现对设备故障的预测和诊断。
优化调度
基于人工智能的优化算法可以对 电气系统进行智能调度，实现能 源的高效利用和系统的稳定运行
电力系统的稳定性与可靠性
稳定性定义
电力系统在正常运行过程中，维持各节点电压、频率和功率平衡 的能力。
可靠性评估
通过分析元件的故障概率和影响程度，对整个系统的可靠性进行量 化评估。
提高稳定性和可靠性的措施
采用自动控制系统、加强设备维护和预防性检修、实施需求侧管理 。
05
电气工程中的计算机技术
计算机在电气工程中的应用
运行特性
保持电力供需平衡，确保 电能质量，实现经济和安 全运行。
运行控制
通过调度自动化系统，实 时监控和调整系统运行状 态，确保稳定供电。
电网的规划与设计
规划原则
满足电力需求增长，优化 资源配置，提高电网运行 效率。
设计要点
确保电网结构合理、安全 可靠、经济环保，并具备 可扩展性。
目录
• 电气工程简介 • 电路基础 • 电机与变压器 • 电力系统与电网 • 电气工程中的计算机技术 • 新能源与电气工程
01
电气工程简介
电气工程的定义与重要性
定义
电气工程是研究电的科学和工程 应用，涉及电能的生产、传输、 分配、使用和控制等。
重要性
电气工程是现代工业和经济发展 的重要支柱，为人类生产和生活 提供电力支持，推动科技进步和 社会发展。
PLC技术
PLC（可编程逻辑控制器）是一种专 门为工业环境设计的数字电子设备， 能够进行逻辑控制、顺序控制和运动 控制等功能。
人工智能与机器学习在电气工程中的应用
故障预测与诊断
利用人工智能和机器学习算法对 电气设备的运行数据进行学习， 实现对设备故障的预测和诊断。
优化调度
基于人工智能的优化算法可以对 电气系统进行智能调度，实现能 源的高效利用和系统的稳定运行
电力系统的稳定性与可靠性
稳定性定义
电力系统在正常运行过程中，维持各节点电压、频率和功率平衡 的能力。
可靠性评估
通过分析元件的故障概率和影响程度，对整个系统的可靠性进行量 化评估。
提高稳定性和可靠性的措施
采用自动控制系统、加强设备维护和预防性检修、实施需求侧管理 。
05
电气工程中的计算机技术
计算机在电气工程中的应用
运行特性
保持电力供需平衡，确保 电能质量，实现经济和安 全运行。
运行控制
通过调度自动化系统，实 时监控和调整系统运行状 态，确保稳定供电。
电网的规划与设计
规划原则
满足电力需求增长，优化 资源配置，提高电网运行 效率。
设计要点
确保电网结构合理、安全 可靠、经济环保，并具备 可扩展性。
电气工程导论专题-PPT课件
电磁场理论的建立
电、磁现象是大自然最重要的往来现象，是最早被 科学家们关心和研究的物理现象。 19世纪以前，电、磁现象作为两个独立的物理现象， 没有发现电与磁的联系。但这些研究，为电磁学理 论的建立奠定了基础。
电气工程导论
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电磁场理论的应用和发展
无线电报 1895年，（意）马可尼成功地进行了2.5公里距离的无线电 报传送实验。1896年，波波夫进行了约250米距离的类似 试验, 1899年，无线电报跨越英吉利海峡的试验成功； 1901年，跨越大西洋的3200公里距离的试验成功。 马可尼以其在无线电报等领域的成就，获得了1909年的诺贝 尔奖金物理学奖。无线电报的发明，开始了利用电磁波时期。 有线电话 1876年，（美）A.G.贝尔在美国建国100周年博览会上展 示了他所发明 的有线电话。此后，有线电话便迅速普及开来。 广播、电视、雷达、GPS……
空间电荷区， 也称耗尽层。
扩散的结果是使空间电 荷区逐渐加宽，空间电 扩散运动 荷区越宽。
电气工程导论
30
半导体器件
PN结
P
二极管
N
S
G
D
场效应管
N
光电二极管
电气工程导论
P
N
（五）0 1的世界——数字电路
31
数字量：本班学生的人数、某学生的性别、年龄、性别、 籍贯都具有共同的特点--仅可能取若干个特定的值或形 态。 数字系统：把表述个离散信息的数字量加于某系统（或 电路）的输入端，并有系统进行处理。具有一定功能， 且输入输出均为数字量的系统（或电路）即为数字系统 （或电路）。 数字元件
与物理科学的相互交叉面拓宽——三极管的发明和大规 模集成电路制造技术的发展。
电气工程及其自动化专业导论PPT第5章[67页]
![电气工程及其自动化专业导论PPT第5章[67页]](https://img.taocdn.com/s3/m/5410eaa54431b90d6c85c7ba.png)
哈尔滨理工大学
5 5
第5章 高电压与绝缘技术 5.1 高电压与绝缘技术的主要内容
交流输电对比 哈尔滨理工大学
直流输电对比
6 6
第5章 高电压与绝缘技术 5.1 高电压与绝缘技术的主要内容
1986
1998
电气绝缘与电缆（0803） 高电压技术及设备（0806）
电气工程及其自动化（080601） 博士&硕士：高电压与绝缘技术
机械强度大，介电性能良好，化学稳定性、耐老化性和耐热性较好。
广泛应用于干式配电电力变压器中。
哈尔滨理工大学
14 14
第5章 高电压与绝缘技术
5.2 绝缘材料
5.2.2 有机绝缘材料
图5-9 聚酰亚胺薄膜
聚酰亚胺电热膜
耐220℃聚酰亚胺漆包线
聚酰亚胺薄膜 耐热性好，可长期工作在250℃环境下，H级耐温等级。
哈尔滨理工大学
9 9
第5章 高电压与绝缘技术
5.2 绝缘材料
5.2.1 无机绝缘材料
二、基准值的选取
图5-3（b晕性和耐热性。
哈尔滨理工大学
图5-3（a）瓷绝缘子
10 10
第5章 高电压与绝缘技术
5.2 绝缘材料
5.2.1 无机绝缘材料
电性能好，主要用于电线电缆绝缘材料。
哈尔滨理工大学
16 16
第5章 高电压与绝缘技术
5.2 绝缘材料
5.2.2 有机绝缘材料
硅橡胶有机外套避雷器
图5-14 硅橡胶绝缘子表面憎水性
图5-13 硅橡胶绝缘子
硅橡胶 分子主链是化学性质稳定的Si-O键结构，良好耐热和耐大气老化性、耐臭氧
老化性等类似于无机物材料的特性。
电气工程及其自动化专业导论
电气工程导论章 (1)
第1章 绪 论
由于交流输电的发展和成功，美国当时正在准备建设的尼亚 加拉水电站最终决定采用三相交流输电系统。威斯汀豪斯为其公 司争得了这座水电站的承建合同，从1891年开始建设，1895年建 成，1896年投入运行。这座发电站的总容量近100 kW。它将发 出的5000 V电压的电用变压器升至11 000 V，输送到距离40 km 的布法罗市。电力的作用已不仅仅是用于照明，而开始成为新兴 工业的动力和能源。电力的应用和输电技术的发展，促使一大批 新的工业部门相继产生。首先是与电力生产有关的行业，如电机、 变压器、绝缘材料、线路器材等电力设备的制造、安装、维修和 运行等生产部门；其次是以电作为动力和能源的行业，如照明、 电镀、电解、电车、电梯等工业交通部门；另外还有各种与生产、 生活有关的新的电器生产部门也相继出现了。这种发展的结果， 又反过来促进了发电和高压输电技术的提高。到1903年输电电压 达到60 kV；第一次世界大战前夕，输电电压达到150 kV。
和重要的信息载体。其显著特点在于易于变换、传输和控制。
第1章 绪 论
1820年，安培(A.M.Ampere)发现了电磁效应。1831年， 法拉第(M.Faraday)发现一块磁铁穿过一个闭合线路时，线 路内就会有电流产生，这个效应就是电磁感应。法拉第的 电磁感应定律是他最伟大的贡献，揭示了电磁感应原理， 奠定了电磁学基础。正像法拉第用他发明的第一台发电机 (法拉第盘，见图1-1)所演示的那样，电磁感应可以用来产 生连续电流。虽然给城镇和工厂供电的现代发电机比法拉 第发明的发电机要复杂得多，但是它们同样都是根据电磁 感应原理设计的。
第1章 绪 论
变压器靠这一工作原理，把发电机输出的电压升高， 而在用户那里又把电压降低。有了变压器可以说就具备了 高压交流输电的基本条件。1884年，英国人埃德瓦德、霍 普金生(1859—1922年)又发明了具有封闭磁路的变压器。 1885年，威斯汀豪斯(1846—1914年)对高兰德和吉布斯变 压器的结构又进行了改进，使之成为一台具有现代性能的 变压器。1891年，布洛在瑞士制造出高压油浸变压器，后 又研制出巨型高压变压器。由于变压器的不断改进，因此 远距离高压交流输电取得了长足的进步。
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1. 积分形式的麦克斯韦方程组
2. 微分形式的麦克斯韦方程组
一、电气工程学科的起源
我国早期大学设立电类专业的年份
大学
邮传部上海高等实业学堂 同济医工学堂 求实学院 东南大学 清华大学 北洋大学 后来的天津大学
备注
年份
专业名称
电机专科 机电科 电机科 电机工程系 电机系 电机工程系
后来的上海交通大学 1908年 后来的同济大学 后来的浙江大学 后并入中央大学 1912年 1920年 1923年 1932年 1933年
/
/ / / /
/majors
三、电气工程学科的发展趋势
一、电气工程学科的起源
“电气工程”英文为：Electrical Engineering 这个词早期的翻译是：“电机工程” Electrical Engineering 目前仍被翻译成“电机工程”有3个地方： 中国电机工程学会： CHINESE SOCIETY FOR ELECTRICAL
电气工程导论
序
资料来源：/
序
周克定，男，1921年6月1日生，
湖南湘阴人，中国首批国家学位委员
会评选的博士生导师，湖北工业大学
和华中理工大学（现华中科技大学）
教授，著名工程电磁场专家，中国民
主同盟盟员。
序
把供电单元输出的功率10kW电力以微波无线传输，用接收到的部分 电力点亮了500m远处受电单元侧设置的LED灯。500m的无线供电是日本
根据希腊文字（ƞλɛκτρον）和
拉丁文字electrum创造了 Electricity这个词。
一、电气工程学科的起源
1600年 1729年 1745年 19世纪 摩擦起电机 发现导体 发现电可储存并制成莱顿瓶 制造带有莱顿瓶的摩擦起电机
一、电气工程学科的起源
1827年 用公式描述电压、电流、电阻之间的关系，创立了电学中最基本
的定律：欧姆定律 Georg Simon Ohm
一、电气工程学科的起源
库伦定律：真空中两个静止 的点电荷之间的相互作用力，
与它们的电荷量的乘积成正
比，与它们的距离的二次方 成反比，作用力的方向在它
们的连线上，同名电荷相斥，
异名电荷相吸。
最长的距离，10kW的输出功率在日本也是最大的。
序
两个问题：
1.这门课有什么用？
2.这门课怎么考试？
序 这门课有什么用？
1.了解电气工程的概貌
2.调查电气工程教育的国内外慨况
3.整理电气工程学科研究的现状和未来方向
4.对就业领域及未来工作环境作准备
序
这门课怎么考试？
1.27位同学分为5个小组（每5人一组ห้องสมุดไป่ตู้ 2.对小组工作的贡献30% 3.小组总体表现30% 4.出勤10% 5.课程测验30%
/majors_details.php?MjrCd=ELECENG
#4伊利诺伊大学香槟分校 /academics/
序
项目工作初步计划：
1.分组工作及推选组长（含推选各组发言人）及评估；
2.美国电气工程专业调查报告（详细课程说明及研究
内容说明）；
3.各类发电系统的原理及评估；
4.典型电力装备的原理及评估；
5.电气工程学科前沿问题描述及讨论。
导论分为三个部分：
一、电气工程学科的起源 二、电气工程的主要研究内容及应用领域
ENGINEERING
中国电机工程学报： Proceedings of the CSEE 清华大学电机工程与应用电子技术系：Tsinghua University
Department of ELECTRICAL ENGINEERING
一、电气工程学科的起源
关于Electricity“电”,英国 科学家W .吉尔伯特（William Gilbert）1600年发表了《论磁》 On the Magnet 一书，该书系 统地讨论了地球的磁性，认为 地球是个大磁石。可以利用磁 倾角判断地球各处的纬度。并
资料来源：《百年回眸----中国电气工程高等教育100周年》
一、电气工程学科的起源
关注美国11所大学的电气工程专业
/
/academics
/undergraduate-programs/electricalengineering-computer-sciences / /academics/
一、电气工程学科的起源
安培
一、电气工程学科的起源
欧姆
一、电气工程学科的起源
1831年 1864年 “电磁感应”实验 建立麦克斯韦方程 Michael Faraday James Ludwig Maxwell
迈克尔· 法拉第
詹姆斯· 克拉克· 麦克斯韦
一、电气工程学科的起源
麦克斯韦方程组（Maxwell‘s equations），是一组描述电场、磁场与电荷密度、电流密度之间关系的 偏微分方程。它由四个方程组成：描述电荷如何产生电场的高斯定律、论述磁单极子不存在的高斯磁 定律、描述电流和时变电场怎样产生磁场的麦克斯韦-安培定律、描述时变磁场如何产生电场的法拉 第感应定律。
1752年 1777年 1785年 1800年 1820年 1820年 首次将正、负号用于电学中 库伦定律 发明伏特电池将化学能转换成电能 Alessandro Volta 发现电可转化为磁现象 丹麦科学家奥斯特 发现两根通电导线之间会发生吸引或排斥 Andre Marie Ampere 安培定律成为电动力学的基础 Benjamin Franklin 发明能够测量电荷量的扭力天平 Charles Augustin de Coulomb