Historia de la ingeniería eléctrica
Desde principios del siglo XVII, los fenómenos eléctricos han sido objeto de investigación científica. William Gilbert fue probablemente uno de los primeros ingenieros eléctricos. Fue el primero en diseñar un electroscopio electrostático para detectar la presencia de cargas estáticas. También fue el primero en distinguir y señalar claramente la diferencia entre magnetismo y electricidad, y acuñó el término. "electricidad". En 1775, Alessandro Volta realizó experimentos científicos y mejoró un electróforo que podía usarse para crear cargas electrostáticas. En 1800, desarrolló con éxito una pila voltaica que podía producir continuamente una corriente relativamente estable, que fue la primera batería química. Sin embargo, las investigaciones relevantes no se iniciaron oficialmente hasta el siglo XIX. Michael Faraday descubrió la inducción electromagnética y sentó así las bases de la tecnología de motores eléctricos.
La ley de Ohm propuesta por Georg Ohm en 1827 muestra la relación cuantitativa entre corriente, voltaje y resistencia en un circuito. En 1831, Michael Faraday descubrió la inducción electromagnética. En 1873, James Maxwell integró trabajos anteriores en su libro "La teoría del electromagnetismo" y propuso las ecuaciones de Maxwell, que abrieron la era de la electrodinámica clásica.
Desde la década de 1830, diversos esfuerzos para la aplicación práctica del conocimiento electromagnético finalmente han dado un resultado importante: la tecnología del telégrafo. A finales del siglo XIX, gracias a la aparición de las líneas terrestres, los cables submarinos y la telegrafía inalámbrica alrededor de 1890, finalmente se lograron comunicaciones rápidas y la estructura de comunicaciones del mundo entero cambió por completo.
Para garantizar que no se encuentren dificultades y malentendidos en pesos y medidas al expresar y aplicar la teoría electromagnética, es particularmente necesario formular un conjunto de unidades estándar de pesos y medidas simples y convenientes. La investigación en esta área condujo al establecimiento y adopción de unidades estándar internacionales, como voltios, amperios, culombios, faradios y henrios. Este sistema de normas internacionales se acordó en Chicago en 1893, sentando así las bases para el progreso futuro del sistema de unidades estándar en diversas industrias. Muchos países inmediatamente legislaron para reconocer la validez de estas unidades estándar internacionales.
Durante estas décadas, la ingeniería eléctrica se clasificaba generalmente como un subcampo de la física. En 1882, la Universidad Técnica de Darmstadt, en Alemania, creó la primera cátedra de ingeniería eléctrica del mundo. Ese mismo año, el Departamento de Física del MIT comenzó a ofrecer un programa de licenciatura en ingeniería eléctrica. En 1883, la Universidad Tecnológica de Darmstadt y la Universidad de Cornell establecieron el Departamento de Ingeniería Eléctrica, convirtiéndose en las dos primeras universidades del mundo en establecer departamentos eléctricos. En 1885, el University College de Londres estableció el primer "Departamento de Ingeniería Eléctrica" del Reino Unido. El primer director del departamento fue John Fleming. Unos años más tarde, el nombre del departamento se cambió a Departamento de Ingeniería Eléctrica. En 1886, la Universidad de Missouri también estableció un Departamento de Ingeniería Eléctrica. Según algunos documentos, la Universidad de Missouri fue la primera universidad estadounidense en establecer un Departamento de Ingeniería Eléctrica. Pronto, le siguieron muchas universidades, incluido el Instituto de Tecnología de Georgia. traje y departamentos establecidos de ingeniería eléctrica Departamento de Ingeniería.
Thomas Edison construyó la primera red eléctrica a gran escala del mundo
Después de décadas de desarrollo, los campos de aplicación de la ingeniería eléctrica se han expandido dramáticamente. En 1882, Thomas Edison construyó la primera red eléctrica a gran escala del mundo, capaz de suministrar corriente continua de 110 voltios a 59 clientes en la isla de Manhattan, Nueva York. En 1884, Sir Charles Parsons inventó la máquina de turbina de vapor. Actualmente, la energía mecánica convertida a partir de diversas fuentes de energía térmica mediante motores de turbina puede cubrir aproximadamente el 80% del consumo mundial de energía eléctrica.
Nikola Tesla desarrolló el transformador y el motor de inducción, que son equipos importantes en el sistema de corriente alterna.
A finales de la década de 1880 se produjo el enfrentamiento entre civilizaciones entre dos métodos significativamente diferentes de transmisión de energía eléctrica. Originalmente, el método de corriente continua utilizaba corriente continua para transmitir energía eléctrica. El nuevo método de corriente alterna utilizaba corriente alterna para transmitir energía eléctrica. Esto desencadenó la llamada "guerra de corrientes". La tecnología de generación de energía y la tecnología de transmisión de energía del método de corriente alterna son relativamente buenas, especialmente el hecho de que la corriente alterna permite el uso de transformadores para aumentar o disminuir el voltaje (este es un defecto importante del método de corriente continua). Además, el uso de corriente alterna de alto voltaje amplía enormemente el alcance de la transmisión de energía y el uso de transformadores mejora la seguridad y la eficiencia de la transmisión de energía. Debido a las ventajas anteriores, la fuente de alimentación de CA reemplaza gradualmente a la fuente de alimentación de CC.
Durante el desarrollo de la tecnología de la radio, muchos científicos e inventores hicieron contribuciones a la radio y la electrónica, respectivamente. En un experimento clásico realizado en 1888, Heinrich Hertz confirmó la existencia de ondas de radio utilizando maquinaria eléctrica para transmitir y recibir ondas de radio en la banda inalámbrica. En 1895, Nikola Tesla transmitió señales de radio desde su laboratorio en Nueva York que podían recibirse hasta en lugares tan lejanos como West Point, Nueva York, a unos 50 kilómetros de distancia.
En 1897, Karl Braun comenzó a ensamblar un tubo de rayos catódicos en un osciloscopio, y más tarde el tubo de rayos catódicos se convirtió en un componente clave de los televisores. En 1904, John Fleming inventó por primera vez el diodo. Dos años más tarde, Robert von Lieben y Lee De Forest también inventaron de forma independiente un tubo de vacío que podía amplificar la corriente: el triodo (también conocido como "tubo amplificador").
En 1895, Guglielmo Marconi mejoró aún más el método de transmisión de radio de Hertz, ampliando la distancia de transmisión de la señal de radio a 1,5 millas (2,4 kilómetros). En diciembre de 1901, para demostrar que dominaba una tecnología más avanzada para transmitir ondas de radio que no se veía afectada en absoluto por la curvatura de la Tierra, lanzó una señal de radio desde una estación transmisora en Cornwall, Inglaterra, al otro lado del Océano Atlántico. y sobre el Océano Atlántico, al otro lado, St. John's, Terranova, Canadá, en realidad recibió la señal. ¡La distancia entre los dos lugares es de 2,100 millas (3,400 kilómetros)! En 1920, Albert Hull inventó el magnetrón, un tubo de vacío que podía generar microondas. En 1946, Percy Spencer desarrolló con éxito el horno microondas. En 1934, bajo la dirección de Harry Wimperis, el ejército británico comenzó a utilizar tecnología de microondas para desarrollar radares. La primera estación de radar se estableció en Bawdsey y comenzó a funcionar en agosto de 1936.
En 1941, el científico alemán Konrad Zuse demostró la primera computadora programable completamente funcional del mundo hecha de componentes electromecánicos, el sistema Z3. En 1943, Tommy Flowers diseñó y construyó Colossus Computer, una computadora digital programable y de programa fijo sin precedentes hecha enteramente de componentes electrónicos. El 15 de febrero de 1946, los pioneros John Mauchly y John Eckert dieron a conocer la Calculadora Electrónica Numérica Integral (ENIAC), invertida y desarrollada por el ejército de los Estados Unidos en la Segunda Guerra Mundial, bajo la supervisión de la Universidad de Pensilvania. ENIAC generalmente se considera la primera computadora electrónica de "propósito general" del mundo y su invención es un hito importante en la historia del desarrollo informático moderno. En 1947, William Shockley, John Bardeen y Walter Bratton, que trabajaban en los Laboratorios Bell, inventaron el transistor de estado sólido. Este es uno de los inventos más importantes del siglo XX. Los transistores tienen las ventajas de producción en masa, miniaturización, bajo costo, etc. Los transistores son necesarios en casi todos los productos electrónicos modernos. Shockley, Bardeen y Bratton ganaron el Premio Nobel de Física en 1956 por su "investigación sobre semiconductores y el descubrimiento del efecto transistor".
Jack Kilby en 1958 y Robert Noyce en 1959 inventaron de forma independiente el circuito integrado. Utilizando la tecnología de circuitos integrados, se puede integrar una gran cantidad de microtransistores en un pequeño chip, lo que brinda la posibilidad de que surjan microprocesadores. El microprocesador Intel 4004 lanzado por Intel en 1971 fue el primer microprocesador del mundo. Fue diseñado e implementado conjuntamente por Marcian Hoff y su equipo y podía ejecutar operaciones de 4 bits. En 1973, Intel diseñó con éxito el microprocesador Intel 8080 de ocho bits. La primera computadora personal, el Altair 8800, estaba equipada con un Intel 8080. Actualmente, un único chip VLSI puede integrar más de 1.000.000 de transistores.