Historia de la Ingeniería Eléctrica

Los fenómenos eléctricos han sido un tema de exploración científica desde principios del siglo XVII. William Gilbert fue probablemente uno de los primeros ingenieros eléctricos. Primero diseñó un electroscopio electrostático para detectar la presencia de cargas electrostáticas. También distinguió y señaló claramente la diferencia entre magnetismo y electricidad, y nombró el término "electricidad". En 1775, Alessandro Volta realizó experimentos científicos y mejoró y perfeccionó un aparato de electroforesis que podía usarse para crear cargas electrostáticas. En 1800, desarrolló con éxito un reactor voltaico 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 las bases de la tecnología de las máquinas eléctricas.

1827. Ley de Georg Ohm La Ley de Ohm explica la relación cuantitativa entre corriente, voltaje y resistencia en un circuito. En 1831, Michael Faraday descubrió la inducción electromagnética. En 1873, James Maxwell integró el trabajo anterior en su libro "Teoría general del electromagnetismo" y propuso las ecuaciones de Maxwell, marcando el comienzo de la era de la electrodinámica clásica.

Desde la década de 1830, todos los esfuerzos realizados en la aplicación práctica del conocimiento electromagnético han logrado finalmente un resultado importante: la tecnología del telégrafo. A finales del siglo XIX, debido a la aparición de líneas terrestres, cables submarinos y telegrafía inalámbrica alrededor de 1890, finalmente se logró la comunicación rápida y cambió por completo la estructura de comunicación del mundo entero.

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 voltio, amperio, culombio, faradio y henry. Este sistema estándar internacional se alcanzó en Chicago en 1893, sentando las bases para el progreso futuro de los sistemas unitarios 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 una rama de la física. En 1882, se creó la primera cátedra de ingeniería eléctrica del mundo en la Universidad Técnica de Darmstadt, Alemania. 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 departamentos de ingeniería eléctrica, convirtiéndose en las dos primeras universidades del mundo en establecer departamentos de ingeniería eléctrica. En 1885, el University College London estableció el primer "Departamento de Ingeniería Eléctrica" ​​del Reino Unido. El primer jefe de departamento fue John Fleming y, unos años más tarde, el departamento pasó a llamarse 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 crear un departamento de ingeniería eléctrica. Pronto, varias universidades, incluida Georgia Tech, hicieron lo mismo y establecieron departamentos de ingeniería eléctrica.

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 ampliado drásticamente. En 1882, Thomas Edison construyó la primera red eléctrica a gran escala del mundo, que podía proporcionar 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. En la actualidad, la energía mecánica convertida por los motores de turbina a partir de diversas fuentes de energía térmica puede proporcionar aproximadamente el 80% del consumo mundial de electricidad.

Nikola Tesla desarrolló transformadores y motores de inducción, que son dispositivos importantes en los sistemas de CA.

A finales de la década de 1880 se produjo un enfrentamiento entre civilizaciones con dos formas claramente diferentes de transmitir el poder. El modo CC original utilizaba corriente continua para transmitir energía eléctrica, y el modo CA recién surgido utilizaba corriente alterna para transmitir energía eléctrica, lo que desencadenó la llamada "guerra actual". La tecnología de generación de CA es superior a la tecnología de transmisión de energía, especialmente porque la CA permite utilizar transformadores para aumentar o reducir el voltaje (un gran inconveniente del modelo de CC). Además, el uso de corriente alterna de alto voltaje ha ampliado enormemente el rango de transmisión de energía y el uso de transformadores ha mejorado la seguridad y eficiencia de la transmisión de energía. Debido a estas ventajas, 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 contribuyeron a la radio y la electrónica, respectivamente. En un experimento clásico realizado en 1888, Heinrich Hertz confirmó la existencia de ondas de radio utilizando equipos eléctricos para transmitir y recibir ondas de radio en la banda inalámbrica.

En 1895, las señales de radio enviadas por Nikola Tesla desde su laboratorio en Nueva York podían recibirse en lugares tan lejanos como West Point, Nueva York, a unos 50 kilómetros de distancia.

En 1897, Karl Braun comenzó a ensamblar tubos de rayos catódicos en osciloscopios, que más tarde se convirtieron 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 Forrest inventaron de forma independiente un tubo de vacío que podía amplificar la corriente: el triodo (también conocido como "tubo amplificador").

En 1895, Guillermo Marconi mejoró aún más el método de transmisión de radio de Hertz, ampliando la distancia de transmisión de señales de radio a 1,5 millas (2,4 kilómetros). En febrero de 19011, para demostrar que dominaba una tecnología más avanzada para transmitir ondas de radio que no podían verse afectadas por la curvatura de la Tierra, envió una señal de radio a través del Océano Atlántico desde una estación transmisora ​​en Cornwall, Inglaterra. Al otro lado del Atlántico, la señal se recibió en St. John's, Terranova, Canadá. La distancia entre ambos lugares es 2108. En 1920, Albert Hull inventó el magnetrón, un tubo de vacío que podía generar microondas. Percy Spencer desarrolló el horno microondas en 1946. En 1934, bajo la dirección de Harry Perliser, el ejército británico comenzó a desarrollar radares utilizando tecnología de microondas y estableció la primera estación de radar en Baldsey, que 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. Desde 65438 hasta 0943, Tommy Flowers diseñó y construyó la computadora Colossus, una computadora digital programable y de programa fijo sin precedentes hecha enteramente de componentes electrónicos. El 5 de febrero de 1946 nació en la Universidad de Pensilvania, bajo la dirección de los pioneros John Moakley y John Eckert, la Calculadora Electrónica Numérica Integral (ENIAC), invertida y desarrollada por el ejército de los Estados Unidos durante la Segunda Guerra Mundial. ENIAC es generalmente considerada como 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 la producción en masa, la miniaturización y el bajo costo. Casi todos los productos electrónicos modernos requieren transistores. Shockley, Bardeen y Brattain ganaron conjuntamente el Premio Nobel de Física de 1956 por "la investigación sobre semiconductores y el descubrimiento del efecto transistor".

En 1958, Jack Kilby y en 1959, Robert Noyce inventaron de forma independiente el circuito integrado. Con la aplicación de 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 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, Altair 8800, estaba equipada con un Intel 8080. Actualmente, un único chip VLSI puede integrar más de 1.000.000 de transistores.