История электротехники

0
300
История электротехники

В современном мире стремительно развивающихся технологий на инженеров-электриков возложена большая ответственность. Они занимаются проектированием, разработкой и тестированием электрического оборудования и систем в практически каждом устройстве: от смартфонов до суперкомпьютеров. Но что вообще представляет собой их сфера — электротехника?

Определение электротехники будет разниться в зависимости от того, кого вы спросите. Сами инженеры-электрики согласятся, что это отрасль инженерного дела, которая, конечно же, занимается технологиями электричества. Но на самом деле электротехника — это гораздо больше. На фундаментальном уровне инженеры-электрики объединяют физику и математику электричества, электромагнетизм и электронику и применяют их для обработки информации и передачи энергии.

Электротехника молода — ей меньше 200 лет, но за столь короткое время она достигла больших успехов. Разработки происходят так быстро, что многое из того, что казалось делом лет и десятилетий, уже стало реальностью. То, как стремительно эта область превратилась в то, что она представляет собой сегодня, просто поразительно. Но чтобы понять историю электротехники, давайте сначала взглянем на историю электричества.

Майкл Фарадей, отец электротехники

Человечество знало о молниях или об электрических угрях с незапамятных времён, однако то, как именно генерируется электричество, долго оставалось неизвестным. Но, хотя история и полна белых пятен, все согласны с тем, что большую роль в “приручении” электричества и становлении электротехники как самостоятельного направления сыграл британский химик и физик Майкл Фарадей.

Майкл Фарадей, родившийся в 1791 году, не получил традиционного научного образования. Его семья была бедна, так что в 14 лет он ушёл из школы, чтобы работать учеником переплетчика. Читая переплетаемые книги, он узнал о научных дисциплинах, заинтересовался наукой и начал посещать научно-популярные лекции. Особенно его увлекали электричество и механика. Знакомство с Гэмфри Дэви, учёным-химиком, положило начало его научной карьере. В 1813-м Фарадей стал ассистентом Дэви и два года путешествовал с ним по Европе, встречаясь с разными учеными и попутно расширяя свои научные познания.

По возвращении в Великобританию он вместе с Дэви несколько лет работал над химическими экспериментами, а в 1821 году опубликовал собственное исследование, посвященное электромагнитному вращению — принципу, лежащему в основе электродвигателя. Возможно, именно этот момент и можно считать датой рождения электротехнической дисциплины.

До следующей важной вехи прошло десять долгих лет. В 1831 году Фарадей открыл электромагнитную индукцию — принцип, на котором работают электрические трансформаторы и генераторы. В конце того же года он создал первый полноценный генератор постоянного тока, известный сейчас как “Диск Фарадея”, с помощью которого продемонстрировал, как механическая энергия вращения преобразуется в электрическую. При вращении медного диска рядом с магнитом на диске возникает электрический потенциал, который снимается проводом. Это открытие показало, что у электричества есть большое будущее в сфере технологии — оно больше не было ограничено только лабораторными исследованиями.

Фарадей умер в 1867 году, оставив после себя огромный вклад в мир электричества. По сути, электротехника базируется на его работе, поскольку открытые им фундаментальные принципы используются и и по сей день.

Признание электротехники в качестве самостоятельной дисциплины

Хотя изначально изучение электричества считалось частью физики, со временем электротехника превратилась в отдельную дисциплину. В 1883 году при Техническом университете Дармштадта открылась первая в мире школа электротехники. Вскоре её примеру последовали и другие учебные заведения, предоставив возможность будущим инженерам-электрикам получить образование. Электротехника продолжала развиваться как самостоятельная дисциплина.

Электричество занимало всё более важное место в мире, и в 1884 году в США была создана организация, призванная объединить тех, кто занимается электричеством — Американский институт инженеров-электриков. В 1963 году она объединилась с Институтом инженеров радиотехники (образован в 1912 году) — так появился международный Институт инженеров электротехники и электроники. На сегодняшний день это крупнейшая в мире ассоциация технических специалистов, с почти 500 тысячами членов в более чем 160 странах.

Достижения электротехники

С тех пор, как была основана школа электротехники в Дармштадте, не прошло и 150 лет, но за это время были изобретены радары, компьютеры и смартфоны. Многие технологии были значительно улучшены, например, телевидение. Когда в 20-х годах прошлого века появились первые телевизоры, у них были очень маленькие чёрно-белые экраны, да и позволить себе такую диковинку могли только богатые люди. Сейчас же телевизионные экраны огромны. Они могут отображать миллионы цветов, имеют потрясающее разрешение и более доступны по цене, чем когда-либо.

История электротехники

Среди других важных достижений в области электротехники — Wi-Fi, лазеры, микроволновые печи и устройства для умного дома. Фарадей был бы изумлен!

Без инженеров-электриков мир не мог бы функционировать так, как сейчас. Возьмём, например, системы глобального позиционирования. Инженеры-электрики помогли разработать компоненты для этих систем и сделать их достаточно устойчивыми, чтобы выдерживать годы эксплуатации. Без них ваш смартфон не знал бы, где вы находитесь, вы не смогли бы отслеживать местонахождение своих посылок или пользоваться навигатором. Так что в следующий раз, когда будете пользоваться чем-то электронным, мысленно поблагодарите инженеров-электриков.

Инновации в электротехнике и её будущее

Электротехника — это постоянно развивающаяся область, которая неизменно производит невероятно инновационные продукты. Проверить содержимое холодильника, находясь в отпуске? Создать обувь, которая может предупредить об опасных окружающих условиях? Доставить еду с помощью дрона? То, что десять лет назад было мечтой, теперь стало реальностью.

Судя по всему, дисциплина и дальше будет развиваться с головокружительной скоростью. Закон Мура, который гласит, что количество транзисторов, которые можно разместить в микросхеме, удваивается каждые два года, означает, что вычислительные мощности растут в геометрической прогрессии. Микросхемы, в которых в 70-е годы было менее 100 тысяч транзисторов, сегодня могут вместить более более 50 миллиардов. И со временем будут появляться всё более компактные, быстрые и инновационные устройства.

Это означает, что в нашем технологичном мире инженеры-электрики востребованы как никогда ранее. Им предстоит создавать новые инженерные решения для множества различных отраслей, таких как телекоммуникации, автомобилестроение и возобновляемые источники энергии — и они готовы принять этот вызов.