Elektrotehnika

Elektrotehnika je područje tehnike koje se bavi svim aspektima elektriciteta. Tu spadaju električna proizvodnja energije, prenos energije kao i sve vrste njene upotrebe. Počev sa električnim mašinama, svim vrstama električnih sklopova, tehnike mjerenja i upravljanja, računarske tehnike pa sve do telekomunikacione tehnike. Elektrotehnika nije samo inžinjerska nauka koja tehničke procese proučava i upotrebljava već je i područje rada u mnogim zanimanjima.

Područja elektrotehnike

Klasična podjela elektrotehinke bila je u jaku struju, danas podjeljena u energetsku (energetika) i pogonsku tehniku i slabu struju, koja se u telekomunikacionu tehniku formirala. Ostala područja podjele su tehnika mjerenja, tehnika upravljanja kao i elektronika. Pritome je vrlo teško povući granicu između pojedinih oblasti. Sa praktičnim širenjem svih oblasti te nauke u svakodnevom životu došlo je i do nastanka različitih specijalnih podpodručja elektrotehnike.

U današnjem svijetu se skoro svi procesi i pogoni upravljaju uz pomoč elektrike, električnih mašina i sklopova.

Energetska tehnika (Energetika)

Energetska tehnika (prije jaka struja) se bavi proizvodnjom i prijenosom električne energije i visokonaponskom tehnikom. Električna energija se u većini slučajeva prizvodi sa generatorima i transformacijom mehaničke (rotacione) energije u električnu. U klasično područje visokonaponske tehnike pripadaju i oblasti upotrebe (potrošnje) električne energije kao i pogonska tehnika.

Pogonska tehnika

Pogonska tehnika (prije također u oblasti visoke struje) bavi se transformacijom električne energije u mehaničku energiju uz pomoč električnih mašina. Klasične mašine u pogonskoj tehnici su sinhrone i nesinhrone mašine kao i mašine jednosmjerne struje, pričemu pogotvo u području malih pogona još mnogi drugi tipovi mašina eksistiraju. Noviji je razvoj linearnih motora koji električnu energiju direkto u mehaničku (linearnu) energiju transformiraju, bez zaobilaznog puta preko rotacionog kretanja. Pogonska tehnika igra veliku ulogu u automatici zbog same činjenice da se u njoj veliki broj radnji realizira zu pomoć električnih pogona. Kao prvo za upravljanje i regulisanje pogona i kao drugo zato što se pogoni često preko elektronike sa električnom energijom snabdjevaju.

Telekomunikaciona tehnika

Telekomunikaciona tehnika (prije slaba struja), također poznata kao informaciona i komunikaciona tehnika, bavi se prijenosom informacija putem električnih impulsa ili elektromagnetnih talasa od jednog izvora (predajnika) do jednog ili više prijemnika. Pri tome je važno informaciju sa što manjim gubitkom kvaliteta do prijemnika transportirati. Važan aspekat telekomunikacione tehnike je obrada signala uz pomoć filtera, kodiranja ili dekodiranja.

Elektronika

Integralni krug

Elektronika se bavi razvojem, proizvodnjom i upotrebom elektronskih komponenti (kondezatori i zavojnice) i poluprovodnika (diode i tranzistori). Mikroelektronika se bavi razvojem i proizvodnjom integralnih krugova uz pomoć poluprovodnika, naprimjer procesora. Razvoj efektnih poluprovodnika (efektna elektronika) igra sve veću ulogu u automatici, prije svega zato što su frekvencioni pretvarači mnogo fleksibilniji pri stvaranju električne energije nego transformatori. Digitalna tehnika svrstava se prvenstveno u elektroniku, a razlog tome je što se klasični sklopovi prave uz pomoć tranzistora. S druge strane, digitalna tehnika je osnova procesima upravljanja i s time, također, dio automatike.

Automatika

U automatici se pomoću tehnike upravljanja i reguliranja kao i digitalne tehnike jedan ili više manuelnih radnih koraka automatizira odnosno kontrolira. Jedna od osnovnih oblasti automatike je tehnika reguliranja. Ta je tehnika prisutna u mnogim sistemima. Neki od primjera upotrebe su upravljanje industrijskih robota, auto piloti u avionima i brodovima, regulisanje obrtaja u motorima, ESP u automobilima, reguliranje procesa u hemijskim pogonima, itd. I u svakodnevnom životu susrećemo se sa tom vrstom tehnike, naprimjer reguliranje temperature u frižiderima i peglama.

Teoretska elektrotehnika

Osnova teorije i veza sa fizikom elektrotehnike su saznanja iz nauke o elektricitetu. Teorija električnih sklopova se bavi metodom i analizom sklopova od pasivnih elemenata. Teoretska elektrotehnika je teorija polja i talasa stvorena na bazi Maksvelovih jednačina.

Historija, razvoj i važne ličnosti elektrotehnike

Werner von Siemens

Thomas Alva Edison

Početci elektrotehnike mogu se sa sigurnošću tražiti u fizici, iz koje se najkasnije za vrijeme Thomas Alva Edisona i Werner von Siemensa razvila u samostalnu disciplinu.

Početak su činila sva otkića vezana za elektricitet. 1752. godine Benjamin Franklin pronalazi gromobran i objavljuje svoje djelo Experiments and Observations on Electricity (1751-53).

1792. godine Luigi Galvani izvodi svoj eksperiment sa žabljim batakom. Potaknut tim eksperimentom, Alessandro Volta pravi 1800. godine takozvani voltni električni stup (prva baterija). 1820te Hans Christian Ørsted vrši pokušaje pomjeranja magnetne igle uz pomoć električne struje. André Marie Ampère je ovaj eksperiment proširio i 1820. godine dokazao djelovanje jednog sprovodnika na drugi ako njime teće struja. Ampère definiše pojmove električni napon i električna struja kao i pravac strujnog toka.

James Clerk Maxwell

Michael Faraday ima veliki doprinos na području električnih i magnetskih polja. Faraday-evo saznanje bilo je osnova za rad Jamesa Clerk Maxwella. On je upotpunio teoriju elektromagnetizma (elektrodinamike) i matematički je formulirao.

Luigi Galvani

Vrhunac njegovog rada bio je 1864. godine kada je objavio Maksvelovu jednačinu – osnovu elektrotehničke teorije. Ta jednačina je predvidjela eksisteciju elektromagnetskih talasa koje je poslije Heinrich Rudolf Hertz eksperimentalno i dokazao. Time je udaren temelj radio prenosa.

Philipp Reis pronalazi 1860te na institutu Garnier (Friedrichsdorf, Njemačka) telefon i time električni prenos govora na daljinu. Međutim njegov pronalazak ne nailazi na veliki interes tako da tek 1876. godine Alexander Graham Bell (SAD) uspjeva da konstruiše prvi privredno i komercijalno uspjšan telefonski uređaj.

Početci u oblasti "jake struje" pripadaju Werner von Siemens koji 1866. godine otkriva dinamo-električni princip i konstruiše prvi električni generator. Od tada je po prvi put moguče producirati velike količine električne enrgije.

Nikola Tesla

Thomas Alva Edison pronalazi 1879. godine prvu sijalicu i time električno svjetlo. Upotreba elektriciteta ulazi u svakodnevni život i širi se velikom brzinom.

U isto vrijeme Nikola Tesla i Michail von Dolivo-Dobrowolsky (pioniri "dvosmjerne struje") svojim pronalascima stvaraju osnove današnje elektrodistribucije.

Erasmums Kittler osniva 1883. godine prvi fakultet elektrotehnike na tehničkom univezitetu u Darmstadtu. Fakultet je trajao četiri godine i bivao zavšen sa titulom "inžinjer elektrotehnike". Drugi univerziteti slijede 1885. i 1886. godine i to University College London (Engleska) i University of Missouri (SAD).

Heinrich Hertz

Heinrich Rudolf Hertz uspjeva 1884te eksperimentalno da dokaže Maksvelovu jednačinu. On otkriva postojanje elektromagnetskih talasa i od tada važi kao osnivač telekomunikacije.

Guglielmo Marconi je prvi kojem uspjeva radio prenos na daljini od 3 kilometra (1896. godine). Osnovano na njegovom radu, 1900te počinje komercijalni rad prvih radio stanica i prodaja prvih radio prijemnika.

Guglielmo Marconi

1905te John A. Fleming pronalazi prvu diodu a 1906te Robert von Lieben i Lee De Forest (nezavisno jedan od drugog) pronalaze prvu triodu. Time daju veliki impuls razvoju radio tehnike.

John Logie Baird pravi 1926. godine sa jednostavnim sredstvima i na osnovi Nipkowe ploče prvi mehanički televizijski prijemnik. Prvi televizor u boji dolazi 1928me godine. Iste godine uspjeva i prvi transatlantski televizijski prenos između Londona i New Yorka. 1931. godine je to otkriće već zastarjelo. Razlog je prvi električni televizor koji konstruiše Manfred von Ardenne uz pomoć katodne cijevi.

Konrad Zuse predstavlja 1942. godine prvi računar pod imenom Z3. 1946te slijedi ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer) konstruiran od John Presper Eckert i John Mauchly. Time počinje prva faza računarskog doba. Prvi računari omogučavaju inžinjerima i naučnicima razvitak sasvim novih tehnologija. Rani primjeri tog razvoja su sigurno projekat Apollo i let na mjesec (NASA).

William B. Shockley, John Bardeen i Walter Brattain (Bell Laboratories, SAD) pronalaze 1947. godine prvi tranzistor i time otvaraju nove mogučnosti u elektrotehnici. Pronalazak tranzistora i poluprovodnika je omogučilo konstrukciju kompaktnih uređaja. Sljedeći značajan korak u pravcu mikrointegracije je bio pronalazak integralnih krugova i s time konstrukcija prvih procesora.

1958. godine G.C. Devol i J. Engelberger pronalaze i grade prvi industrijski robot. Takva robot se prvi put počinje koristiti 1960. godine u firmi General Motors. Industrijski roboti su danas u različitim industrijskim granama važne komponente automatike.

Marcian Edward Hoff (poznat kao Ted Hoff) konstruiše 1968. u firmi Intel prvi mikroprocesor. To je i početak ličnih računara. Prvi mikroprocesor (Intel 4004, 4 bit) ide u produkciju 1969te. Ali tek Intel 8080 (8 bit) iz 1973. godine omogučava proizvodnju prvog ličnog računara (Altair 8800).

Firma Philips pronalazi 1978te prvi CD (Compact Disc) za memorisanje digitalnih informacija. Kao rezultat kooperacije između firmi Sony i Philips 1982. godine nastaje prvi audio CD a 1985 prvi CD-ROM.

1996te godine firma Honda prezentuje prvi humanoidni robot (P2). Prvi prototip humanoidnog robota potiče još iz 1976. godine od japanskog univerziteta Waseda. Od P2 robota potiče aktuelni hondin android Asimo. Pored mnogih električnih i elektrotehničkih komponenti, humanoidni roboti sadrže i veliki broj mehaničkih dijelova. Takva kombinacija između elektrotehnike i mehanike naziva se mehatronika.

Također pogledajte

• EESTEC
• Električar

Vanjski linkovi

• Elektrotehnički fakultet Sarajevo
• Fakultet elektrotehnike Tuzla^{[mrtav link]}
• Elektrotehnički fakultet Banjaluka
• Elektrotehnički fakultet Istočno Sarajevo