问题

想要成为一名电气工程师,高中时期要做什么准备?

回答
好,咱们聊聊怎么在高中阶段为成为一名电气工程师打下坚实基础,而且是那种能让你在大学里如鱼得水,甚至比那些光知道死读书的同学走得更远的路子。忘掉那些冷冰冰的、一点人味儿都没有的“AI建议”,咱们就当作是过来人跟你掏心窝子说几句。

一、 夯实基础:这玩意儿没法偷懒,越早越好!

数学,数学,还是数学! 别觉得物理才是重头戏,没有好的数学功底,你连物理的门都摸不到。
代数: 绝对要玩转!解方程、不等式、函数、多项式,这些是电学里最基本的计算语言。尤其是函数,什么指数函数、对数函数、三角函数,它们在描述电流、电压随时间变化时,简直是神来之笔。
几何/解析几何: 知道怎么表示点、线、面的关系,在处理电路布局、电磁场分布时很有用。
三角函数: 这个尤其重要!很多电信号(比如交流电)都是用正弦、余弦函数来描述的。你得理解它们的性质,知道怎么求导、积分,这些在分析电路的动态特性时是必需的。
微积分(导数和积分): 别怕,高中阶段会涉及到一些基础。导数能帮你理解变化率(比如电流的变化),积分能帮你计算累积量(比如电荷的累积)。大学里你会深入学习,但高中基础打好了,接受起来会轻松很多。
怎么学? 不光是背公式,一定要理解公式背后的物理意义。多做题,不是题海战术,而是精选典型题,搞懂每一步的逻辑。找那种讲解得清楚、有图示的教材。如果学校老师讲得不够透,可以考虑找一些网上的优质课程(比如可汗学院,虽然是国外的,但讲解非常直观),或者买本讲解清晰的课外辅导书。

物理,尤其是电学和力学! 这才是电气工程师的“灵魂”。
力学基础: 能量守恒、牛顿定律这些,虽然不是直接的电学,但它们是物理世界的底层逻辑,很多电学原理(比如能量转换)都跟它息息相关。
电磁学: 这是重中之重!
静电学: 电荷、电场、电势,库仑定律,这些是理解一切电现象的起点。
直流电学: 欧姆定律、基尔霍夫定律、串并联电路分析,这是最基础的电路分析方法。你要能熟练运用它们解决问题。
磁学: 磁场、磁感应强度、磁力线,了解磁场和电流的关系(安培定律)。
电磁感应: 法拉第定律,这是发电机、变压器等很多重要设备的核心原理。
交流电: 虽然高中阶段可能不会深入讲,但了解交流电的基本概念(频率、电压、电流)会让你对未来的学习有个初步认识。
怎么学? 物理要讲究“悟”。多做实验(学校里的,或者自己动手做些简单的),亲身体验才能更好地理解。看那些解释物理原理的科普视频(比如B站上有很多优秀的up主,他们会用很形象的方式解释复杂的概念),结合课本,去理解“为什么”。

二、 动手实践:让你的大脑和双手都动起来!

电子制作小项目: 千万不要只是在纸上谈兵!
从简单入手: 比如用LED灯、电阻、电池、开关搭个简单的电路,让LED灯亮起来。
购买入门级套件: 很多电子商店都有卖几十块钱的电子制作套件,比如收音机套件、闪烁灯套件等等。按照说明书一步一步做,你会学到很多。
学习基本的焊接: 焊接是电子制作中最基本也是最重要的技能之一。买把便宜的电烙铁,买点焊锡和电子元件,在废旧电路板上练练手。一开始可能会很丑,但熟能生巧。
理解元件: 知道电阻、电容、电感、二极管、三极管这些基本电子元件的作用和基本电路符号。
去哪里找灵感和资料? 网上有很多电子制作爱好者的论坛、博客,还有很多DIY网站。搜索“Arduino项目”、“树莓派项目”等等,你会发现无数有趣的创意。

学习编程入门: 别觉得编程跟电气工程没关系,现在“软硬结合”是趋势!
Python: 对于初学者来说,Python是最好的入门语言。它语法简单,应用广泛,可以用来做数据分析,甚至控制一些微控制器。
C/C++: 这两种语言在嵌入式系统(比如很多智能家电、汽车的控制单元)中非常常用,学好它们能让你在未来有更多选择。
怎么学? 找一些在线的免费编程课程(比如Codecademy、freeCodeCamp),或者大学的公开课。多动手写代码,解决实际问题。

三、 拓展视野:不仅仅是课本上的知识

关注科技新闻和行业动态:
了解电气工程的应用领域: 能源(发电、输电、用电)、通信(手机、网络)、交通(电动汽车、高铁)、工业自动化、人工智能等等,这些都离不开电气工程师。
多看相关的科普文章和纪录片: 了解电力系统是如何工作的,智能家居是如何实现的,新能源技术有哪些突破。
订阅一些科技类的杂志或公众号: 保持对行业前沿的敏感度。

培养解决问题的能力和逻辑思维:
遇到问题不要轻易放弃: 尝试分析问题的根源,一步步排除可能性,直到找到解决办法。这正是工程师需要具备的核心素质。
多思考“为什么”: 对周围的电子产品、电力系统,多问问它们是如何工作的,背后有哪些原理。

培养团队合作精神:
参与学校的科技社团或比赛: 很多项目需要团队合作才能完成,这能锻炼你的沟通、协作能力。
学会清晰地表达自己的想法: 即使你的想法不成熟,也要敢于说出来,并听取别人的意见。

四、 心理准备:这是一场马拉松

保持好奇心: 对未知事物充满探索欲,这是驱动你不断学习的强大动力。
要有耐心和毅力: 学习电气工程会遇到很多挑战,有些概念可能需要反复钻研才能理解。不要因为一两次的失败就灰心。
学会管理时间: 平衡好学习、实践和休息,避免过度劳累。

总结一下:

高中时期为电气工程打基础,核心是 “数学+物理” 的硬知识,“动手实践+编程入门” 的软技能,以及 “科技视野+解决问题能力” 的软实力。

别把自己逼得太紧,但也要有方向。享受学习的过程,当你看到一个电路在你手中被点亮,或者理解了一个复杂的电磁现象时,那种成就感是无与伦比的。这不仅仅是为了考上好大学,更是为了让你在未来的电气工程领域,能够真正地创造价值,做出自己热爱的事情。加油!

网友意见

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立志将来当电气工程师,不错的选择。那么高中时期应当做哪些准备呢?

首先,我们来看看电气工程师有哪些:

有建筑电气业的电气工程师,有在企业中从事于工业配电和控制的电气工程师,有配电设备制造业的电气工程师,等等。

我们来看第一个例子,高层建筑

建设中的高楼,电气工程师在本工程中要做什么?

电气工程师要根据设计方案,配套各种配电设施,例如高压配电柜、电力变压器和低压配电柜,还有各种配电箱。并且,要根据用电设备用电情况,例如各种电梯、扶梯和中央空调等等,设计输配电的电缆和控制电缆,当然还有各种控制装置,以及控制方案;此外,还需要设计高楼的照明系统和相应的缆线;根据网络配置情况,设计弱电电缆,以及各种网管系统;对于消防系统,要设计消防专用设施及相应的应急控制装置,以及消防管线。

电气工程师要协助并参与设计一项重要的控制系统,叫做楼宇自控系统BAS。

我们来很粗浅地了解一下BAS系统,如下:

楼宇自动化系统BAS的英文名称是:building automation system,缩写为BAS。

一座现代化建筑内有许多设备,例如供配电设备、空调设备、电梯设备等等。

随着建筑物的规模增大,标准提高,这些设备的种类、数量急剧增加,要求的监测控制点可多达几千点至上万点。这些设备和测量控制点一般分散到建筑物的各层和各个角落,因此采用分散管理,就地监测和操作将占用大量人力资源,有时几乎难以实现。

利用计算机和网络技术,对这些设备进行集中管理和自动监测,对节省运行人力,保持设备正常,具有极大的意义。同时通过计算机系统及时启停各有关设备,避免设备不必要的运行,又可以节省系统运行能耗。这中智能化的检测和管理系统就是BAS。

BAS包括若干子系统,这些子系统有:

1 电力供应系统、2 照明系统管理系统、3 空调系统、4 给排水系统、5 消防系统、6 保安系统、7 交通系统等等。

BAS系统当然很复杂,但最低层仍是探测各物理量的各种传感器、执行控制动作的各种执行器以及直接连接这些传感器、执行器的现场计算机(又称DCU,RTU,DDC分站等)。这些现场计算机接收相应的传感受器信息,并将其转换为数字信号,随时向上一级管理计算机发送,再根据上一级的管理计算机命令及传感器测出的系统状态,驱动执行器完成所要求的控制调节任务。

BAS系统涉及的监控对象不同,传感器、执行器会很不相同。例如空调的冷热源及水系统的传感器、执行器与电力、照明、给排水系统的传感器和执行器截然不同。不过,从层次的结构看,除传感器、执行器不同外,都是采用多个探测测头共用总线的方式。将总线连入区域控制器,在区域控制器解码,确定出每个探测器的输出状态。这样,区域控制器也类似于一台现场控制机,由此,在现场控制机这一层次以上,各分系统就无大区别。

所以,BAS所研究的问题就成为如何将分布于建筑物各处的现场控制机连接,以实现它们之间的数据交换。如何设置各分系统的管理级计算机及BAS总的管理中央计算机,什么样的管理组态软件适宜系统管理控制等。

以上这些系统都与建筑电气工程师的设计密切相关,尤其是建筑设计院的电气工程师们,更是他们的主要工作内容。

第二个例子:发电和供配电

供配电当然指的就是发电、供配电和用电的配电网了。

这里面的技术是不言而喻的。这里既有发电机(水电、风电、核电和火力发电等等),有高压输配电,有各类变电站,还有低压供配电。所涉及到的行业和工业门类极其丰富,也与我们的生活密切相关。

下图是北京的某条街区。看到这些夜景,能想到它与供配电有何种关系?

在这里,除了国家电网外,世界电气业界的三巨头:ABB、西门子和施耐德是世界公认的行业领头羊,而这里所涉及到的技术领域和知识,已经不是这个帖子能够表达出来的。

第三个例子:企业的自控技术

工业自控技术,是一门很大的技术范畴。它即涉及到电气技术本身,也与生产的工艺过程密切相关。电气工程师和工艺工程师,就是保障系统正常运行的责任人。

==============

从以上例子中我们看到,电气工程师的知识面相当宽广,若只知道中学那一点电气知识就想知晓这一切,显然是不可能的。

我们需要读许多知识。这些知识有:电路分析、供配电知识、模拟电子技术和数字电子技术、单片机技术、电力电子技术、电机学及电机与拖动、电器学、工厂供电、高压电器和低压电器,还有工程检测技术和电气及机械制图等等。

而这里所需要的数学工具包括:高等数学、线性代数、复变函数、概率统计和泛函分析等等。

为什么要读复变函数?是因为电气参量往往既有幅值变化,也有时间变化或者频率变化。描述幅值和

频域最好的工具就是复数,而复数域的数学分析工具就是复变函数。

至于计算机测控技术,也是我们的最主要课程之一。

对于高中生而言,这些知识太过庞大,也太过遥远。我的看法是:认真地念好自己的应读课程,课余时看一些有关电气的科普知识。同时,积极参与学校安排的各种实验课,提高自己的动手能力。

总之,事在人为。只要我们采取积极向上的态度面对未来,心想事成也是极有可能的。

最后,祝福这位题主,期望他的愿望能实现!

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