Teknik Elektro adalah bidang ilmu yang sangat luas, yang mencakup segala sesuatu yang berhubungan dengan penggunaan energi listrik. Ini termasuk pengembangan sirkuit, perangkat, peralatan dan komponen, dan studi tentang fenomena elektromagnetik, penggunaan praktisnya. Ruang lingkup teknik elektro adalah semua bidang kehidupan kita.
Bagaimana semuanya dimulai
Sejarah perkembangan teknik elektro erat kaitannya dengan umat manusia sepanjang sejarah perkembangannya. Orang-orang tertarik pada fenomena alam yang tidak dapat mereka jelaskan. Sejarah perkembangan teknik elektro - upaya terus-menerus untuk mengulangi apa yang terjadi di sekitar.
Studi ini berlangsung selama berabad-abad. Tetapi baru pada abad ketujuh belas sejarah perkembangan teknik elektro mulai menghitung mundur dari penggunaan sebenarnya dari pengetahuan dan keterampilan yang diperoleh oleh seseorang.
Teori
Ilmuwan yang telah berjasa dalam perkembangan teknik elektro ada beribu-ribu nama, tidak mungkin mencantumkan semuanya dalam kerangka artikel ini. Tetapiada individu yang penelitiannya membantu menjadikan dunia kita seperti sekarang ini.
Data sejarah mengatakan: salah satu orang pertama yang mengalihkan perhatiannya pada fakta bahwa setelah amber digosokkan ke wol, amber dapat menarik benda, adalah filsuf Yunani Thales dari Miletus. Dia melakukan eksperimennya pada abad ketujuh SM. Sayangnya, dia tidak bisa menarik kesimpulan mendasar. Tapi dia dengan hati-hati mencatat semua pengamatannya dan meneruskannya ke anak cucu.
Nama berikutnya dalam daftar bersyarat "ilmuwan listrik dan penemuan mereka" hanya muncul pada tahun 1663, ketika Otto von Guericke merancang sebuah mesin di kota Magdeburg, yang merupakan bola yang tidak hanya dapat menarik, tetapi juga menolak objek.
Ilmuwan terkenal
Selanjutnya, awal mula teknik elektro diletakkan oleh para ilmuwan terkenal seperti:
- Stephen Gray, yang melakukan eksperimen tentang transmisi listrik dari jarak jauh. Hasil penelitiannya adalah kesimpulan bahwa benda mentransfer muatan berbeda.
- Charles Dufay, yang mengemukakan teori berbagai jenis listrik.
- Peter van Muschenbroek dari Belanda. Ia menjadi terkenal karena menemukan kapasitor.
- Georg Richmann dan Mikhail Lomonosov secara aktif mempelajari fenomena tersebut.
- Benjamin Franklin. Pria ini tercatat dalam sejarah sebagai penemu penangkal petir.
- Luigi Galvani.
- Vasily Petrov.
- Charles Liontin.
- Hans Oersted.
- Alessandro Volta.
- Andre Ampère.
- Michael Faraday dan banyak lainnya.
Energi
Teknik Elektro adalah ilmu yang memuat empat komponen, yang pertama dan mendasar adalah industri tenaga listrik. Ini adalah ilmu tentang pembangkitan, transmisi dan konsumsi energi. Umat manusia berhasil menggunakan teknologi ini untuk kebutuhan mereka hanya pada abad ke-19.
Baterai primitif memungkinkan perangkat bekerja hanya untuk sementara waktu, yang tidak memuaskan ambisi para ilmuwan. Penemu prototipe pertama generator adalah Anosh Jedlik dari Hongaria pada tahun 1827. Sayangnya, ilmuwan itu tidak mematenkan gagasannya, dan namanya hanya ada di buku teks sejarah.
Kemudian dinamo dimodifikasi oleh Hippolyte Pixie. Perangkatnya sederhana: stator yang menciptakan medan magnet konstan, dan satu set belitan.
Sejarah perkembangan teknik elektro dan energi tak lepas dari menyebut nama Michael Faraday. Dialah yang menemukan generator pertama, yang memungkinkan untuk menghasilkan arus dan tegangan konstan. Selanjutnya, mekanisme diperbaiki oleh Emil Sterer, Henry Wilde, Zenob Gramm.
DC
Pada tahun 1873, di sebuah pameran di Wina, permulaan pompa dari mesin yang jaraknya lebih dari satu kilometer ditunjukkan dengan jelas.
Listrik dengan percaya diri menaklukkan dunia. Umat manusia memiliki akses ke hal-hal baru yang sebelumnya tidak diketahui seperti telegraf, motor listrik pada mobil dan kapal, dan penerangan kota. Dinamo besar semakin banyak digunakan untuk menghasilkan listrik pada skala industri. Trem dan bus troli pertama mulai muncul di kota-kota. Ide arus searah diperkenalkan secara besar-besaran oleh ilmuwan terkenal Thomas Edison. Namun, teknologi ini juga memiliki kekurangan.
Teknik listrik teoretis dalam karya para ilmuwan berarti mencakup sebanyak mungkin pemukiman dan wilayah dengan listrik. Tetapi arus searah memiliki jangkauan yang sangat terbatas - sekitar dua atau tiga kilometer, setelah itu kerugian besar dimulai. Faktor penting dalam transisi ke arus bolak-balik adalah baja dan dimensi mesin pembangkit, ukuran pabrik yang layak.
Nikola Tesla
Ilmuwan Serbia Nikola Tesla dianggap sebagai pendiri teknologi baru. Dia mengabdikan seluruh hidupnya untuk mempelajari kemungkinan arus bolak-balik, mentransmisikannya dari jarak jauh. Teknik elektro (untuk pemula ini akan menjadi fakta yang menarik) dibangun di atas prinsip dasarnya. Hari ini, setiap rumah memiliki salah satu ciptaan ilmuwan hebat.
Penemu memberi dunia generator polifase, motor listrik asinkron, penghitung, dan banyak penemuan lainnya. Selama bertahun-tahun di telegraf, perusahaan telepon, laboratorium Edison dan kemudian di perusahaannya, Tesla memperoleh banyak pengalaman karena banyaknya eksperimen.
Manusia, sayangnya, belum menerima sepersepuluh dari penemuan ilmuwan. Pemilik ladang minyak menentang revolusi listrik dengan segala cara yang mungkin dan mencoba menghentikan kemajuannya dengan cara apa pun yang tersedia bagi mereka.
Menurut rumor, Nikola bisamembuat dan menghentikan badai, mengirimkan listrik tanpa kabel ke mana pun di dunia, memindahkan kapal perang, dan bahkan memprovokasi jatuhnya meteorit di Siberia. Orang ini sangat luar biasa.
Ternyata kemudian, Nikola benar dalam bertaruh pada arus bolak-balik. Teknik elektro (terutama untuk pemula) pertama-tama menyebutkan prinsip-prinsipnya. Dia ternyata benar bahwa listrik dapat disuplai ribuan mil jauhnya hanya dengan menggunakan kabel. Dalam kasus "saudara" permanen, pembangkit listrik harus ditempatkan setiap dua hingga tiga kilometer. Selain itu, mereka harus selalu diservis.
Saat ini, arus searah masih memiliki tempat untuk kendaraan listrik - trem, troli, lokomotif listrik, mesin di perusahaan industri, di baterai, pengisi daya. Namun, mengingat perkembangan teknologi, kemungkinan "permanen" akan segera hanya tinggal di halaman sejarah.
Elektromekanika
Bagian kedua dari teknik elektro, yang menjelaskan prinsip perubahan energi dari mekanik ke listrik dan sebaliknya, disebut elektromekanika.
Ilmuwan pertama yang mengungkapkan karyanya tentang elektromekanika ke dunia adalah ilmuwan Swiss Engelbert Arnold, yang pada tahun 1891 menerbitkan sebuah karya tentang teori dan desain belitan untuk mesin. Selanjutnya, sains dunia diisi ulang dengan hasil penelitian oleh Blondel, Vidmar, Kostenko, Dreyfus, Tolvinsky, Krug, Park.
Pada tahun 1942, seorang Hungaria-AmerikaGabriel Kron akhirnya berhasil merumuskan teori umum untuk semua mesin listrik dan dengan demikian menyatukan upaya banyak peneliti selama abad terakhir.
Elektromekanika menikmati minat yang stabil dari para ilmuwan di seluruh dunia, dan kemudian ilmu-ilmu seperti elektrodinamika (mempelajari hubungan antara fenomena listrik dan magnet), mekanik (mempelajari pergerakan benda dan interaksi di antara mereka), dan juga termal fisika (landasan teori energi, termodinamika, perpindahan panas dan massa) dan lain-lain.
Masalah utama yang dikaji dalam penelitian ini adalah studi dan pengembangan transduser, medan magnet putar, beban arus linier, konstanta Arnold. Topik utama adalah mesin listrik dan asinkron, berbagai jenis transformator.
Postulat elektromekanika
Tiga postulat utama elektromekanika adalah hukum:
- induksi elektromagnetik Faraday;
- arus penuh untuk sirkuit magnetik;
- gaya elektromagnetik (alias Hukum Ampre).
Sebagai hasil penelitian para ilmuwan elektromekanis, terbukti bahwa pergerakan energi tidak mungkin tanpa kerugian, semua mesin dapat beroperasi baik sebagai mesin maupun sebagai generator, dan bahwa medan rotor dan stator adalah selalu stasioner relatif terhadap satu sama lain teman.
Rumus dasar adalah persamaan:
- mesin listrik;
- keseimbangan tegangan belitan mesin listrik;
- torsi elektromagnetik.
Sistem kontrol otomatis
Arah pasti menjadi populer setelah menjadi jelas bahwa mesin dapat berhasil menggantikan tenaga manusia.
Kontrol otomatis - kemampuan untuk memanipulasi pengoperasian perangkat lain atau bahkan seluruh sistem. Kontrol dapat dilakukan dengan suhu, kecepatan, gerakan, sudut dan kecepatan perjalanan. Manipulasi dapat dilakukan baik dalam mode otomatis penuh maupun dengan partisipasi seseorang.
Mesin pertama semacam ini dapat dianggap sebagai unit yang dirancang oleh Charles Babage. Dengan bantuan informasi yang terkandung dalam kartu berlubang, pompa dapat dikendalikan menggunakan mesin uap.
Komputer pertama dijelaskan dalam tulisan ilmuwan Irlandia Percy Ludgate, yang dipresentasikan kepada publik pada tahun 1909.
Perangkat komputasi analog muncul tepat sebelum pecahnya Perang Dunia II. Permusuhan agak memperlambat perkembangan industri yang menjanjikan ini.
Prototipe pertama komputer modern dibuat oleh Konrad Zuse dari Jerman pada tahun 1938.
Saat ini, sistem kontrol otomatis, seperti yang dimaksudkan oleh penemunya, berhasil menggantikan orang dalam produksi, melakukan pekerjaan yang paling monoton dan berbahaya.
Elektronik
Tahap berikutnya dalam pengembangan teknik elektro adalah perangkat elektronik yang miliaran kali lebih akurat daripada rekan analognya.
Penemuan pertama yang paling terkenal adalah mesin sandi Enigma Jerman. Dan kemudian Inggrisdekoder elektronik, yang dengannya mereka mencoba menguraikan kode yang kusut.
Selanjutnya adalah kalkulator dan komputer.
Pada tahap kehidupan saat ini, ponsel dan tablet dikaitkan dengan elektronik. Dan apa yang akan menjadi perkembangan perangkat kami besok, kami hanya bisa menebak. Tetapi para ilmuwan bekerja siang dan malam hanya untuk mengejutkan kita semua dan membuat hidup sedikit lebih menarik dan lebih mudah.
