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Elektrotechnik

Eine der Eigenschaften von Elektrizität ist, dass Elektrizität für die Energieübertragung als auch als für die Informationsübertragung sehr nützlich ist, weshalb sich die Elektrotechnik zuerst in diesen beiden Bereichen bemerkenswert entwickelte. Die klassische Einteilung der Elektrotechnik war deshalb die Starkstromtechnik, die heute in der elektrischen Energietechnik und der Antriebstechnik ihren Niederschlag findet, und die Schwachstromtechnik, die sich zur Nachrichtentechnik formierte. Als weitere Gebiete kamen die elektrische Messtechnik und die Automatisierungstechnik sowie die Elektronik hinzu. Die Grenzen zwischen den einzelnen Bereichen sind dabei vielfach fließend. Viele Berufstätige im Bereich Elektrotechnik arbeiten und spezialisieren sich ausschließlich in einem dieser Hauptgebiete, jedoch auch viele benötigen Kenntnisse aller Hauptgebiete. Mit zunehmender Verbreitung der Anwendungen ergaben sich zahllose weitere Spezialisierungsgebiete. In unserer heutigen Zivilisation werden fast alle Abläufe und Einrichtungen elektrisch betrieben oder laufen unter wesentlicher Beteiligung elektrischer Geräte und Steuerungen.

Theoretische Elektrotechnik

Die Basis der Theorie und Bindeglied zur Physik der Elektrotechnik sind die Erkenntnisse aus der Elektrizitätslehre. Die Theorie der Schaltungen befasst sich mit den Methoden der Analyse von Schaltungen aus passiven Bauelementen. In der theoretischen Elektrotechnik wird unterschieden zwischen Elektrostatik und Elektrodynamik, letzteres als Beispiel die Theorie der Felder und Wellen, baut auf den Maxwell-Gleichungen und der Lorentzkraft auf. Wer sein theoretisches Grundlagenwissen noch über das Elektrotechnikstudium hinaus vertiefen möchte, kann dies mit der Quantenelektrodynamik und der Elektroschwachen Wechselwirkung tun. Ein Wissen, das zurzeit in der praktischen Elektrotechnik jedoch kaum oder nur sehr selten eine Rolle spielt und eher dem Bereich der Grundlagenforschung zuzuordnen ist.

Elektrische Energietechnik

Übertragungsleitung und Umspannwerk

Die elektrische Energietechnik (früher Starkstromtechnik) befasst sich mit der Gewinnung, Übertragung und Umformung elektrischer Energie mit hoher elektrischer Leistung sowie auch der Hochspannungstechnik. Elektrische Energie wird in den meisten Fällen durch Wandlung aus mechanisch-rotatorischer Energie mittels Generatoren gewonnen. Zur klassischen Starkstromtechnik gehören außerdem der Bereich der Verbraucher elektrischer Energie sowie die Antriebstechnik. Zu dem Bereich der Übertragung elektrischer Energie im Bereich der Niederspannung zählt auch der Themenbereich der Elektroinstallationen, wie sie unter anderem vielfältig im Haushalt zu finden sind.

Klassische Teilgebiete oder Unterrichtsfächer

Elektrische Antriebstechnik

Hauptartikel: Antriebstechnik

Die Antriebstechnik, früher ebenfalls als „Starkstromtechnik“ betrachtet, setzt elektrische Energie mittels elektrischer Maschinen in mechanische Energie um. Klassische elektrische Maschinen sind Synchron-, Asynchron- und Gleichstrommaschinen, wobei vor allem im Bereich der Kleinantriebe viele weitere Typen bestehen. Aktueller ist die Entwicklung der Linearmotoren, die elektrische Energie ohne den „Umweg“ über die Rotation direkt in mechanisch-lineare Bewegung umsetzen. Die Antriebstechnik spielt eine große Rolle in der Automatisierungstechnik, da hier oft eine Vielzahl von Bewegungen mit elektrischen Antrieben zu realisieren sind. Für die Antriebstechnik wiederum spielt Elektronik eine große Rolle, zum einen für die Steuerung und Regelung der Antriebe, zum anderen werden Kinetische Antriebe oft mittels Leistungselektronik mit elektrischer Energie versorgt. Auch hat sich der Bereich der Lastspitzenreduzierung und Energieoptimierung im Bereich der Elektrotechnik erheblich weiterentwickelt.

Klassische Teilgebiete oder Unterrichtsfächer

Nachrichtentechnik

Hauptartikel: Nachrichtentechnik

Mit Hilfe der Nachrichtentechnik, auch Informations- und Kommunikationstechnik oder Telekommunikation (früher Schwachstromtechnik) genannt, werden Signale durch elektrische Leitung oder mit elektromagnetischen Wellen als Informationsträger von einer Informationsquelle (dem Sender) zu einem oder mehreren Empfängern (der Informationssenke) übertragen. Dabei kommt es darauf an, die Informationen so verlustarm zu übertragen, dass sie beim Empfänger erkannt werden können (siehe auch Hochfrequenztechnik, Amateurfunk). Wichtiger Aspekt der Nachrichtentechnik ist die Signalverarbeitung, zum Beispiel mittels Filterung, Kodierung oder Dekodierung.

Klassische Teilgebiete oder Unterrichtsfächer

Elektronik, Mikroelektronik und Nanoelektronik

Die Elektronik befasst sich mit der Entwicklung, Fertigung und Anwendung von elektronischen Bauelementen wie zum Beispiel Spulen oder Halbleiterbauelementen wie Dioden und Transistoren. Die Anwendungen werden im Allgemeinen praktisch auf Leiterplatten mit der Leiterplattenbestückung realisiert.

Die Digitaltechnik lässt sich insoweit der Elektronik zuordnen, als die klassische Logikschaltung aus Transistoren aufgebaut ist. Andererseits ist die Digitaltechnik auch Grundlage vieler Steuerungen und damit für die Automatisierungstechnik bedeutsam. Die Theorie ließe sich auch der theoretischen Elektrotechnik zuordnen.

Die Entwicklung der Leistungshalbleiter (Leistungselektronik) spielt in der Antriebstechnik eine immer größer werdende Rolle, da Frequenzumrichter die elektrische Energie wesentlich flexibler bereitstellen können, als es beispielsweise mit Transformatoren möglich ist.

Die Mikroelektronik beschäftigt sich mit der Entwicklung und Herstellung integrierter Schaltkreise. In einigen Bereichen der Halbleiterindustrie und Halbleitertechnik wurde die 100-Nanometer-Grenze unterschritten, so spricht man hier bereits formal von Nanoelektronik.

Klassische Teilgebiete oder Unterrichtsfächer

Automatisierungstechnik

Hauptartikel: Automatisierungstechnik

In der Automatisierungstechnik werden mittels Methoden der Mess-, Steuerungs- und Regelungstechnik (zusammenfassend MSR-Technik genannt) einzelne Arbeitsschritte eines Prozesses automatisiert bzw. überwacht. Heute wird üblicherweise die MSR-Technik durch Digitaltechnik gestützt. Eines der Kerngebiete der Automatisierungstechnik ist die Regelungstechnik. Regelungen sind in vielen technischen Systemen enthalten. Beispiele sind die Regelung von Industrierobotern, Autopiloten in Flugzeugen und Schiffen, Drehzahlregelungen in Motoren, die Stabilitätskontrolle (ESP) in Automobilen, die Lageregelung von Raketen und die Prozessregelungen für Chemieanlagen. Einfache Beispiele des Alltags sind die Temperaturregelungen zusammen mit Steuerungen in vielen Konsumgütern wie Bügeleisen, Kühlschränken, Waschmaschinen und Kaffeeautomaten (siehe auch Sensortechnik).

Klassische Teilgebiete oder Unterrichtsfächer

Gebäudetechnik

Hauptartikel: Versorgungstechnik

Gebräuchlich sind ebenfalls die Begriffe Technische Gebäudeausrüstung (TGA) oder Versorgungstechnik mit Schwerpunkt Elektrotechnik. In Gebäuden sorgen Elektroinstallationen sowohl für die leitungsgebundene Verteilung elektrischer Energie als auch für die Nutzungsmöglichkeit von Kommunikationsmitteln (Klingeln, Sprechanlagen, Telefone, Fernsehgeräte, Satellitenempfangsanlagen und Netzwerkkomponenten). Neben der leitungsgebundenen Informationsverteilung kommt verstärkt Funkübertragung (DECT, WLAN) zum Einsatz. Die Gebäudeautomation nutzt Komponenten der Mess-, Steuerungs- und Regelungstechnik in Gebäuden, um den Einsatz elektrischer und thermischer Energie zu optimieren, z. B. im Bereich der Beleuchtungs-, Klima- und Belüftungstechnik. Im Rahmen der Gebäudeautomation finden zudem verschiedenste Systeme für Gebäudesicherheit Verwendung.

Medizintechnik

Hauptartikel: Medizintechnik

Elektrotechnik-Medizintechnik Studiengänge werden an immer mehr Hochschulen angeboten. Durch die innovativen technischen Entwicklungen im Bereich der Medizin, werden in Krankenhäusern oder in Medizintechnik -Firmen und -Betrieben immer mehr spezialisierte Elektriker, Elektrotechniker und Ingenieure benötigt.

Bereiche wären beispielsweise Myoelektrik, Elektronik künstlicher Organe, Robotik-Prothesen, Bioprinter, HF-Chirurgie, Laserchirurgie, Roboterchirurgie, Röntgenapparate, Sonografie, Magnetresonanztomographie, Optische Kohärenztomografie, Nuklearmedizin, Herz-Lungen-Maschinen, Dialysegeräte, Spezielle Anforderungen der Krankenhaustechnik.

Computer-, Halbleiter- und Gerätetechnik

Die elektronische Gerätetechnik, auch Elektronische Systeme genannt, entstand aus dem Hauptgebiet Elektronik und befasst sich mit der Entwicklung und Herstellung elektronischer Baugruppen und Geräte. Sie beinhaltet damit den Entwurf und die anschließende konstruktive Gestaltung elektronischer Systeme (Verdrahtungsträger, Baugruppen, Elektrogeräte) und bedient sich dabei der Halbleitertechnik und der Rechnertechnik. Vor allem im Bereich Computerhardware, Haushaltsgeräte, Informationstechnik und Unterhaltungselektronik besteht großer Bedarf.

Altertum

Das Phänomen, dass bestimmte Fischarten (z. B. Zitterrochen oder Zitteraal) elektrische Spannungen erzeugen können (mit Hilfe des Elektroplax), war im alten Ägypten um 2750 v. Chr. bekannt.

Die meteorologische Erscheinung der Gewitterblitze begleitet die Menschheit schon immer. Die Deutung, dass die Trennung elektrischer Ladungen innerhalb der Atmosphäre in Gewittern dieses Phänomen verursacht, erfolgte jedoch erst in der Neuzeit. Elektrostatische Phänomene waren allerdings schon im Altertum bekannt.

Thales von Milet

Die erste Kenntnis über den Effekt der Reibungselektrizität etwa 550 v. Chr. wird dem Naturphilosophen Thales von Milet zugeschrieben. In trockener Umgebung kann Bernstein durch Reiben an textilem Gewebe (Baumwolle, Seide) oder Wolle elektrostatisch aufgeladen werden. Was zu jener Zeit aber noch nicht bekannt war, ist, dass durch Aufnahme von Elektronen Bernstein eine negative Ladung erhält, das Reibmaterial durch Abgabe von Elektronen dagegen eine positive Ladung. Durch die Werke von Plinius dem Älteren wurde das durch diese Experimente beobachtete Wissen bis ins Spätmittelalter überliefert.

17. Jahrhundert

18. Jahrhundert

19. Jahrhundert

  • 1833 entdeckte Michael Faraday dass bestimmte Materialien sich elektrisch anders verhalten als die typischen metallischen Leiter. z. B. bemerkte er, dass der Widerstand von Silbersulfid mit der Temperatur abnimmt, was umgekehrt als die bei Metallen beobachtete Abhängigkeit war. Er gilt somit in vielen Kreisen als der Entdecker der Halbleiter und Begründer der Halbleitertechnik.
  • Im Mai 1834 entwickelte Moritz Jacobi den ersten rotierenden Elektromotor mit Gleichstrom, der tatsächlich eine bemerkenswerte und brauchbare mechanische Leistung abgab. Er war somit in der Lage das weltweit erste Elektroboot (Das Jacobi-Boot) zu bauen, welches er 1838 mit einer Fahrt auf der Newa in Sankt Petersburg demonstrierte (Mit 0,3 kW 7,5 km 2,5 km/h). 1839 konnte er die mechanische Leistung seines Motors auf 1 kW erhöhten und erreichte mit dem Boot dann Geschwindigkeiten von bis zu 4 km/h.
  • 1834 ermittelte Charles Wheatstone experimentell in England noch relativ ungenau die Stromgeschwindigkeit zu 400 000 km/s, und verifizierte somit die Hypothese von Sir Francis Ronalds, dass die Stromgeschwindigkeit endlich ist.
  • Am 25. Juli 1835 präsentierte James Bowman Lindsay in Dundee eine elektrische Glühbirne, d. h. die weltweit erste elektrische Lichtquelle mit einem Glaskolben.
  • 1835 beschrieb Emil Lenz in einer Formel die Temperaturabhängigkeit des elektrischen Widerstands bei Metallen.
  • 1836 entwickelte Nicholas Callan den ersten Funkeninduktor (engl. induction coil).
  • 1837 erhielt Thomas Davenport das weltweit erste Patent auf einen Gleichstrom-Elektromotor. Das Patent hatte er bereits 1835 einreicht und baute im gleichen Jahr, mit dem von ihm entwickelten Elektromotor, ein Mini-Modell eines elektrisch angetriebenen Schienenfahrzeugs auf einem Schienenkreis von vier Fuß Durchmesser. Dies war somit das weltweit erste elektrisch angetriebene Schienenfahrzeug.
  • Michael Faraday leistete einen großen Beitrag auf dem Gebiet der elektrischen und magnetischen Felder, von ihm stammt auch der Begriff der „Feldlinie“. Die Erkenntnisse Faradays waren die Grundlage für James Clerk Maxwells Arbeiten. Er vervollständigte die Theorie des Elektromagnetismus zur Elektrodynamik und deren mathematische Formulierung. Die Quintessenz seiner Arbeit, die 1864 eingereichten und 1865 veröffentlichten Maxwell-Gleichungen, sind eine der grundlegenden Theorien in der Elektrotechnik. 1935 wurde die CGS-Einheit für den magnetischen Fluss wurde nach ihm benannt.
Moderne Edisonsockel-Glühlampe (2004)
  • Im Dezember 1881 patentierte Edison den Lampensockel bzw. Edisonsockel (US251554A Electric lamp socket or holder).
  • Im September 1882 begann Edison in Manhattan erste Kraftwerke zu errichten, die den Strom für seine Gleichspannungsnetze in der Stadt lieferten. Um die Städte zu elektrifizieren und zu beleuchten musste alle 800 m ein Kraftwerk errichtet werden, da Gleichstrom über weite Strecken zu transportieren und zu verteilen sehr unwirtschaftlich ist. So war bereits klar, dass die Elektrifizierung auf dem Land sehr unwirtschaftlich sein wird.
  • Im Juli 1882 reichte Henry W. Seely das weltweit erste Patent eines elektrischen Bügeleisens ein (US259054A Electric flat iron).
  • 1882 erfanden Lucien Gaulard und John Dixon Gibbs einen Transformator, den sie am Anfang noch „Sekundär-Generator“ nannten, und entwickelten damit die weltweit erste Wechselstromübertragung. Mit ihrer Erfindung waren sie 1883 in der Lage einen Wechselstrom mit 2000 Volt über eine Versuchsstrecke von 40 km mit geringen Verlusten und kleinen Kupferleiterleiterquerschnitte zu übertragen, und 1884 eine Versuchsstrecke zwischen Turin und Lanzo von 80 km zu ermöglichen. Dies zeigte, dass der Wechselstrom, zu dieser Zeit, wirtschaftlicher transportiert und verteilt werden kann als der von Edison für das Stromnetz favorisierte Gleichstrom. Lampen für den Wechselstrom gab es bereits. Allerdings gab es noch keine brauchbaren Wechselstrommotoren.
  • Am 1. Februar 1883 führte Edison für seine Stromnetze den weltweit ersten Stromzähler ein. Dieser als Edisonzähler bezeichnete Stromzähler konnte nur Gleichströme erfassen.
  • Am 20. März 1886 demonstrierte William Stanley in Great Barrington Massachusetts die erste U.S. amerikanische Wechselspannungsübertragung und Verteilung mittels Generatoren, Transformatoren und einer Hochspannungsleitung über eine Kurzstrecke von mehreren hundert Metern. Er setzte einen weiterentwickelten Transformator ein (US349611A Induction coil). Dies war der erste für kommerzielle Zwecke produzierte Transformator. Im Sommer 1886 testete der Industrielle George Westinghouse in Pittsburgh das gleiche System mit einer Versuchsstrecke von 3 Meilen. Ab diesem Zeitpunkt begann Edisons Propaganda gegen das Wechselstromsystem, dies sollte in den USA als sogenannter Stromkrieg (AC (alternating current) gegen DC (direct current)) und weltweit als erster Formatkrieg in die Geschichte eingehen.
  • Am 12. Oktober 1887 meldete Nikola Tesla einen zweiphasigen Synchron-Wechselstrommotor zum Patent (US381968A Electro-magnetic motor) an. Nach seinen Angaben hatte er das Prinzip bereits 1882 erfunden. Dies war der erste brauchbare Motor für Wechselstrom. Durch diese Erfindung entstand die Bekanntschaft mit Westinghouse der ebenso bereits die großen Vorteile des Wechselstroms erkannte und bereit war alle Patente von Tesla zu kaufen. 1970 wurde die abgeleitete SI-Einheit für die magnetische Flussdichte nach ihm benannt.
  • Am 11. März 1888 veröffentlicht Galileo Ferraris an der Universität seine Forschungsergebnisse zu seinen erfundenen zwei- und mehrphasigen Asynchron-Wechselstrommotoren (Induktionsmotoren). Drehfeldmaschinen wie diese haben den Vorteil, dass sie ohne Schleifringe und Kommutator auskommen. Allerdings schlussfolgerte er in seiner Arbeit fälschlicherweise anhand eines Denkfehlers, dass diese Motoren energieineffizient seien, so dass er die Forschung auf diesem Gebiet einstellte.
  • Am 1. Mai 1888 meldete Tesla den Induktionsmotor (Zweiphasen-Asynchronmotor) zum Patent (US382279A Electro Magnetic Motor) an. Somit gelten Ferraris und Tesla in vielen Kreisen als die Erfinder des Induktionsmotors (Mehrphasigen-Asynchronmaschine). 1893 wurde bei der Weltausstellung World's Columbian Exposition das Tesla-Kolumbus-Ei (Tesla's Egg of Columbus) vorgeführt welches das Prinzip des Induktionsmotor veranschaulichen sollte. Nach Tesla's Aussagen hatte er es bereits 1887 einem New Yorker Investor vorgeführt um Gelder für seine Wechselstromtechnik zu erhalten.
  • 1896 führte Alexander Popow eine drahtlose Signalübertragung über eine Entfernung von 250 m durch. Im Gegensatz zu Marconi verabsäumte Popow aber die Patentierung seiner Erfindung. Das Verdienst der ersten praktischen Nutzung der Funken-Telegrafie stand somit Guglielmo Marconi zu. Nachdem er im Juni 1896 seinen Funken-Telegrafen in Großbritannien zum Patent angemeldet hatte, übertrug Marconi im Mai 1897 ein Morsezeichen über eine Distanz von 5,3 Kilometer. Am 12. Dezember 1901 feiert Marconi seinen großen Triumph: Zum ersten Mal in der Geschichte schickt ein Mensch eine Radiobotschaft quer über den Atlantik. Er sendet per Morsecode den Buchstaben „S“. 1909 erhalten Marconi und Ferdinand Braun für diese Leistung den Nobelpreis. Tesla soll jedoch bereits 1893 solche Funksysteme vorgeführt und in den darauffolgenden Jahren auch mehrere Patente eingereicht haben. Tesla widmete allerdings seine Zeit der Realisierung drahtloser Übertragung von Energie anstatt der Übertragung von Nachrichten. 1943 wurde vom obersten Gerichtshof von Amerika Nikola Tesla als alleinigen Erfinder des Radios anerkannt, denn Marconi verletzte bei seinen Radiofunksystemen 17 von Tesla's Patenten.
  • Das Elektron wurde 1897 von Joseph John Thomson als Elementarteilchen erstmals nachgewiesen (er nannte es erst corpuscule). Er gab dann der Elementarladung später den Namen Elektron. 1906 erhielt er dafür den Nobelpreis für Physik.
  • 1897 entwickelte Karl Ferdinand Braun die erste Kathodenstrahlröhre. Verbesserte Varianten kamen zunächst in Oszilloskopen und Jahrzehnte später als Bildröhren in vollelektronischen Fernsehgeräten und Computermonitoren zum Einsatz.

20. Jahrhundert

  • 1925 experimentierte der Elektroingenieur Kenjiro Takayanagi mit Bairds Art der Bildzerlegung, benutzte aber zur Wiedergabe der Bilder eine Elektronenstrahlröhre. 1926 gelang es ihm die weltweit erste vollelektronische Übertragung von Bildern mit Elektronenstrahlröhren auf Sender- und Empfangsseite, d. h. das weltweit erste voll-elektrische Fernsehen, dies vor Philo Farnsworth der ein ähnliches System erst einige Monate später vorführte. Takayanagi bildete das zuvor aufgenommene Katakana-Schriftzeichen auf einer braunschen Röhre ab.
  • 1926 entwickelte der Physiker Hans Busch die theoretische Basis für die Entwicklung des Elektronenmikroskops.
  • Im Oktober 1926 reicht Julius E. Lilienfeld ein gültiges Patent ein (US1745175AMethod and apparatus for controlling electric currents) seines erfundenen Feldeffekttransistor, diese konnten aber erst ab 1960 gefertigt werden, als mit dem Silizium/Siliziumdioxid ein Materialsystem zur Verfügung stand. Die verschiedenen Varianten der Feldeffekttransistoren zählen heute zu den wichtigsten Halbleiterbauelementen der modernen Elektronik, Mikroelektronik, Nanoelektronik und Leistungselektronik. Die Feldeffekttransistoren ermöglichen heute u. a. effiziente Umrichter, Stromrichter und Schaltnetzteile, und hohe Integrationsdichten moderner Chips.
  • 1927 begann die Entwicklung des FM-Radios im Bereich des Hörfunks, welcher sich für die Ultrakurzwelle bzw. den UKW-Rundfunk in Europa durchsetzen konnte. Bis 1933 reichte der Elektroingenieur Edwin Howard Armstrong vier Patente ein, die sich mit der Technik der Frequenzmodulation beschäftigten. Weltweit erste kommerzielle FM-Radiostationen entstanden in den USA Ende der 40er Jahre.
  • 1928 folgte durch Baird der erste Farbfernseher und im selben Jahr gelang ihm die erste transatlantische Fernsehübertragung (Fernsehtechnik mit mechanischer Bildzerlegung) von London nach New York.
  • Am 24. Dezember 1929 patentierte der Siemens-Oberingenieur Wilhelm Klement die weltweit erste Schutzkontaktsteckdose (Patent DRP 567906). Ein dritter Pol, der Schutzkontakt, soll Fehlerströme ableiten. Heute ist es Standard in fast 40 Ländern der Erde.
  • 1931 bauten die Elektroingenieure Ernst Ruska und Max Knoll das weltweit erste Elektronenmikroskop. Für diese Arbeit erhielt Ruska 1986 den Physik-Nobelpreis.
  • 1941 stellte der Ingenieur Konrad Zuse den weltweit ersten funktionsfähigen Computer, den Z3, fertig, es war der erste elektromechanische Computer. Im Jahr 1946 folgt der ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer) von John Presper Eckert und John Mauchly, der erste vollelektronische und frei programmierbare Computer. Die erste Phase des Computerzeitalters begann. Die seitdem zur Verfügung stehende Rechenleistung ermöglicht es Ingenieuren und der Gesellschaft, völlig neue Technologien und Anwendungen zu entwickeln und Leistungen zu vollbringen, wie beispielsweise 1969 die Mondlandung im Rahmen des Apollo-Programms der NASA.
  • 1945 findet der Ingenieur Percy Spencer durch Zufall heraus, dass man mit Mikrowellen Speisen erwärmen kann, und baut 1946 den weltweit ersten Mikrowellenherd.
Nachbau des ersten Transistors von (1947)
  • Im Juli 1959 meldete Robert Noyce den weltweit ersten echt monolithischen, d. h. aus bzw. in einem einzigen einkristallinen Substrat gefertigten, integrierten Schaltkreis zum Patent an. Das Entscheidende an dem Patent von Noyce war die komplette Fertigung der Bauelemente einschließlich Verdrahtung auf einem Substrat. Seine Arbeit basierte auf den von Jean Hoerni entwickelten Planarprozess. R. Noyce, J. Hoerni, J. Kilby und W. Jacobi gelten somit als Erfinder des Mikrochips. 1987 erhielt Noyce dafür die National Medal of Technology and Innovation. Er wurde bei der Verleihung des Nobelpreises an Jack Kilby nicht mitberücksichtigt, weil er zum Zeitpunkt der Verleihung bereits verstorben war.
  • 1968 erfand der Elektroingenieur Marcian Edward Hoff, bekannt als Ted Hoff, bei der Firma Intel den Mikroprozessor und läutete damit die Ära des Personal Computers (PC) ein. Zugrunde lag Hoffs Erfindung ein Auftrag einer japanischen Firma für einen Desktop-Rechner, den er möglichst preisgünstig realisieren wollte. Die erste kommerzielle Realisierung eines Mikroprozessors entwickelte 1971 Federico Faggin fast im Alleingang, den Intel 4004, ein 4-Bit-Prozessor. Aber erst der Intel 8080, ein 8-Bit-Prozessor aus dem Jahr 1973, ermöglichte den Bau des ersten PCs, des Altair 8800.
  • Im September 1968 wurden von Edward H. Stupp, Pieter G. Cath und Zsolt Szilagyi das erste Patent (US3540011A All solid state radiation imagers) für den ersten realisierbaren Bildsensor beantragt, der optische Bilder durch den Einsatz von Halbleiterbauelementen aufnehmen kann, und damit das erste praktische Konzept der Aufzeichnung von Standbildern durch das Digitalisieren von Signalen eines diskreten Sensorelements darstellte.
  • Am 18. Oktober 1969 wurde von Willard Boyle und George Smith die Basis des CCD-Bildsensors (charge-coupled device) erfunden, und dafür 2009 mit dem Nobelpreis für Physik ausgezeichnet. Diese Basis führte in den 1980er und 1990er zur Entwicklung eines erweiterten sehr erfolgreichen Bildsensortyp, dem CMOS-Bildsensor. Beide Technologien haben ihre Vor- und Nachteile.
  • Das Internet begann am 29. Oktober 1969 als Arpanet. Es wurde zur Vernetzung der Großrechner von Universitäten und Forschungseinrichtungen genutzt. Das Internet wird auf elektrotechnischen Geräten und Leitungen betrieben.
  • Im Mai 1970 präsentierte die amerikanische Uhrenmarke Hamilton die weltweit erste vollelektronische Armbanduhr, die ohne bewegliche Teile auskommt. Im April 1971 ging diese mit dem Namen Pulsar in Serienproduktion.
  • 1970 produzierte und entwickelte Corning Inc. den ersten Lichtwellenleiter, der in der Lage war, Signale auch über eine längere Strecke ohne größere Verluste zu übertragen. Dies war ein revolutionärer Schritt und ermöglichte den wirtschaftlichen Aufbau von Glasfasernetzen.
  • Im Juni 1971 reichten Louis A. Lopes Jr. und Owen F. Thomas das erste Patent für eine Digitalkamera ein. Im Oktober 1971 erfanden und bauten Thomas B. McCord vom MIT und James A. Westphal von CalTech die weltweit erste benutzbare Digitalkamera. Ihre Kamera hatte 256 × 256 Pixel (0,065 Megapixel) welche digitale 8-Bit-Bilddaten in ungefähr 4 Sekunden auf einer 9-spurigen elektronisch-magnetisch Digitalkassette abspeicherte.
  • 1983 brachten zusammen mit dem Chefdesigner Rudy Krolopp und dem Elektroingenieur Martin Cooper die Firma Motorola das weltweit erste in Serie produzierte Mobiltelefon („Taschentelefon“) das DynaTAC 8000X auf den Markt. Schon ein Jahr später (1984) besaßen 300.000 Menschen den Urvater des modernen Mobiltelefons.
  • 1984 veröffentlichte der Elektroingenieur Fujio Masuoka als Erfinder mit der Firma Toshiba den weltweit ersten NAND-Flash-Speicher und 1988 Intel den weltweit ersten kommerziellen NOR-Flash-Speicher. Im Jahr 1985 wurde die erste flash basierte Solid State Disk (kurz SSD) in einen IBM Personal Computer eingebaut.
  • 1986 wurde mit D-1 der weltweit erste Standard für digitale Videoaufzeichnung festgelegt und 1987 brachte der Elektronikkonzern Sony die weltweit erste Kamera (DVR-1000) mit D-1 auf den Markt.
  • 1988 entstand mit TAT-8 das erste transatlantische Glasfasernetz. TAT-8 ermöglichte 280 Mbit/s (40.000 Telefonverbindungen gleichzeitig).
  • 1990 wurde mit GSM („2G“) der weltweit erste Mobilfunkstandard für volldigitale Mobilfunknetze eingeführt.
  • 1990 wurden (in den USA) von der ASTC die weltweit ersten Standards für digitales Fernsehen festgelegt.
  • 1991 erschien der erste Lithium-Ionen-Akku auf dem Markt.
  • Anfang der 1990er erfanden die Elektroingenieure Isamu Akasaki und Hiroshi Amano die superhelle effiziente LED (in Grün, Rot und Gelb) auf der GaN-Basis. 1993 wurden die ersten Prototypen vorgestellt. 1994 erfand der Elektroingenieur Shuji Nakamura die superhelle effiziente blaue LED auf der GaN-Basis welche schnell zur Weiterentwicklung der superhellen weißen LED führte. Von nun an war es möglich mit Leuchtdioden superhelle weiße Lampen zu bauen und ab 2002 die Blu-ray zu entwickeln. Für diese Entwicklung wurden alle drei 2014 mit dem Nobelpreis für Physik geehrt.
  • 1994 wurden von der DVB erste Standards für digitales Fernsehen in Europa festgelegt.
  • 1994 wurde das weltweit erste Digitalfernsehen kommerziell per Satellit unter dem Markennamen DirecTV in den USA angeboten.
  • Am 15. Januar 1996 erschien die Spezifikation der ersten Variante des Universal Serial Bus (USB 1.0).
Honda P2 (2008)
  • Im Dezember 1996 präsentierte die Firma Honda den weltweit ersten funktionsfähigen humanoiden Roboter, den P2. Einen ersten prototypischen humanoiden Roboter, der aber noch nicht voll funktionsfähig war, entwickelte bereits 1976 die japanische Waseda-Universität. Aus dem P2 resultierte der zurzeit aktuelle Android, Hondas etwa 1,20 m großer Asimo. Einer der zurzeit modernsten humanoide Roboter ist Atlas. Neben vielen elektronischen und elektrotechnischen Komponenten bestehen humanoide Roboter auch wesentlich aus mechanischen Komponenten, deren Zusammenspiel man als Mechatronik bezeichnet.
  • 1999 wurden mit dem National Electrical Code in den USA Fehlerlichtbogen-Schutzeinrichtungen (Brandschutzschalter) gefordert oder empfohlen, mit dem Canadian Electrical Code zog Kanada 2002, mit der DIN VDE 0100-420 Deutschland 2016 nach. Der elektronische Schutzschalter wird in Sicherungs- und Verteilerkästen eingebaut. Untersuchungen des IFS zeigten, dass in Deutschland zwischen 2002 und 2019 Elektrizität mit 32 % die häufigste Brandursache war bei erheblichen Schäden an Gebäuden. Erste Patente sind von Siemens Energy & Automation, EU-Patent EP0653073B1 1992, oder Square D, EU-Patent EP0820651B1 1997.

21. Jahrhundert

Entwicklung mobiler Netzwerke (2017)

Ausbildungsberufe

Fortbildung

Eine Fortbildung zum Elektromeister findet an einer Meisterschule statt und dauert 1 Jahr Vollzeit bzw. 2 Jahre berufsbegleitend.

Eine Fortbildung zum Elektrotechniker kann an einer Technikerschule in zwei Jahren Vollzeit bzw. vier Jahren berufsbegleitend absolviert werden. Im Ausland, wie zum Beispiel in Frankreich, kann an einer Technikerschule nach der Fortbildung zum Elektrotechniker ein höherer Technikerabschluss (französischBrevet de technicien supérieur) in zwei weiteren Jahren Vollzeit an einer Technikerschule absolviert werden.

Studienfach

Der Studiengang Elektrotechnik wurde weltweit erstmals im Januar 1883 an der Technischen Hochschule Darmstadt von Erasmus Kittler eingerichtet. Der Studienplan sah ein vierjähriges Studium mit Abschlussprüfung (zum Diplom-Elektrotechnikingenieur) vor.

Elektrotechnik wird mittlerweile an vielen Universitäten, Fachhochschulen und Berufsakademien als Studiengang angeboten. An Universitäten wird während des Studiums die wissenschaftliche Arbeit betont, an Fachhochschulen und Berufsakademien steht die Anwendung physikalischer Kenntnisse im Vordergrund.

Grundlagenstudium

Die ersten Semester eines Elektrotechnik-Studiums sind durch die Lehrveranstaltungen Grundlagen der Elektrotechnik, Physik und Höhere Mathematik geprägt. In den Lehrveranstaltungen Grundlagen der Elektrotechnik werden die physikalischen Grundlagen der Elektrotechnik vermittelt. Diese Elektrizitätslehre umfasst die Themen:

Weitere Grundlagenfächer sind Elektrische Messtechnik, Digitaltechnik, Elektronik sowie Netzwerk- und Systemtheorie. Aufgrund der Interdisziplinarität und der engen Verflechtung mit der Informatik ist auch Programmierung Teil eines Elektrotechnik-Studiums. Belegen die Programmierung und die Informationstechnik einen großen Anteil im Stundenplan wird das Studium sehr oft Elektro- und Informationstechnik genannt.

Vertiefungsrichtung bzw. Spezialisierung

In den höheren Semestern des Bachelor- und Masterstudiums können Schwerpunkte gesetzt werden. In manchen Studiengängen sind Vertiefungsfächer aus einem breiten Katalog frei wählbar oder die Vertiefungsrichtung ist wählbar oder bereits festgelegt. Als Vertiefungsfächer bzw. Vertiefungsrichtung finden sich klassisch beispielsweise die Elektrische Energietechnik, Nachrichtentechnik, Elektronik, Automatisierungstechnik und Mess-, Steuerungs- und Regelungstechnik (MSR), Antriebstechnik. Neuartige Spezialisierungen sind beispielsweise Elektronische Systeme und Mikroelektronik, Erneuerbare Energien, Technische Gebäudeausrüstung (TGA), Medizintechnik.

Studiengänge die in einer Kombination zweier in der Praxis sehr nahestehenden Vertiefungsrichtungen spezialisieren werden ebenfalls angeboten, wie beispielsweise Energie- und Automatisierungstechnik, Energie- und Antriebstechnik, Nachrichtentechnik und Elektronische Systeme, Medizintechnik und Elektronische Systeme, Energietechnik und Erneuerbare Energien.

Interdisziplinäre Pflicht- und Wahlpflichtfächer

Da der Beruf des Elektroingenieurs sehr oft auch interdisziplinäre Kenntnisse erfordert, so müssen, je nach Hochschule, auch Pflicht- und Wahlpflichtfächer wie beispielsweise Werkstoffkunde, Betriebswirtschaftslehre, Englisch, Technische Mechanik, Technisches Zeichnen, Patentrecht, Arbeitsschutz, Arbeitsrecht, Kommunikation bestanden werden.

Akademische Titel

Der jahrzehntelang von den Hochschulen verliehene akademische Grad Diplom-Ingenieur (Dipl.-Ing. bzw. Dipl.-Ing. (FH)) wurde aufgrund des Bologna-Prozesses durch ein zweistufiges System berufsqualifizierender Studienabschlüsse (typischerweise in der Form von Bachelor und Master) größtenteils ersetzt. Der Bachelor (Bachelor of Engineering oder Bachelor of Science) ist ein erster berufsqualifizierender akademischer Grad, der je nach Prüfungsordnung des jeweiligen Fachbereichs nach einer Studienzeit von 6 bzw. 7 Semestern erworben werden kann. Dieser erste akademische Grad befähigt den rechtlich geschützten Titel „Ingenieur“ oder „Elektroingenieur“ tragen zu dürfen. Nach einer weiteren Studienzeit von 4 bzw. 3 Semestern kann der Master als zweiter akademischer Grad (Master of Engineering oder Master of Science) erlangt werden.

Der Doktoringenieur (Dr.-Ing.) ist der höchste akademische Grad, der im Anschluss an ein abgeschlossenes Masterstudium im Rahmen einer Assistenzpromotion oder in einer Graduate School erreicht werden kann. Die Ingenieur-Ehrendoktorwürde (Dr.-Ing. E. h.) kann von Universitäten für besondere akademische oder wissenschaftliche Verdienste an Akademiker oder Nichtakademiker verliehen werden, beispielsweise 1911 von der Technischen Universität Darmstadt an Michail Ossipowitsch Doliwo-Dobrowolski.

Weitere im Ausland anerkannte akademische Titel

Neben den Hochschulabschlüssen Bachelor, Master und Ph.D, sind in den USA, Kanada, Australien, Hongkong und Niederlande noch das Hochschulstudium Associate Degree mit einer Regelstudienzeit von zwei Jahren anerkannt, wie zum Beispiel im Bereich Elektrotechnik das AET oder der erworbene Titel Electrical Engineering technician (franz. Ingénieur-technicien en électrotechnique). Das Associate-Degree gilt in den gelisteten Ländern als akademischer Grad, ist aber in anderen Ländern, besonders in Europa, meistens nicht als Hochschulabschluss bzw. akademischer Grad anerkannt.

Lehramt

An einigen Hochschulen kann der Bachelor-Studiengang Elektro- und Informationstechnik in sieben Semestern mit anschließendem dreisemestrigem Master-Studiengang Master für Berufliche Bildung studiert werden. Mit diesem Master-Abschluss und nach weiteren 1,5 Jahren Referendariatszeit besteht die Möglichkeit, eine berufliche Tätigkeit als Gewerbelehrer (höherer Dienst) an einer Berufsschule zu finden.

Interdisziplinäres Studium

Studien die Elektrotechnik mit einer oder mehreren Fachdisziplinen kombinieren gibt es. Die Studien Maschinenbau-Elektrotechnik, Mechatronik, Robotik, Versorgungstechnik und Wirtschaftsingenieurwesen-Elektrotechnik können hier als klassische Beispiele genannt werden.

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Deutschland

International

  • Der größte Berufsverband für Elektrotechnik weltweit ist das Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE). Er zählt über 420.000 Mitglieder und publiziert Zeitschriften auf allen relevanten Fachgebieten in Englisch. Seit 2008 gab es den IEEE Global History Network (IEEE GHN), wobei in verschiedenen Kategorien wichtige Meilensteine (beurteilt durch ein Fachgremium) und persönliche Erinnerungen von Ingenieuren (IEEE First-Hand History) festgehalten werden können. Solche Erinnerungsberichte von Schweizer Elektroingenieuren können als Beispiele eingesehen werden. Seit Anfang 2015 hat sich der IEEE GHN einer erweiterten Organisation Engineering and Technology History Wiki angeschlossen, welche weitere Fachbereiche des Ingenieurwesens umfasst.

Deutschland

  • Der Zentralverband der Deutschen Elektro- und Informationstechnischen Handwerke (ZVEH) vertritt die Interessen von Unternehmen aus den drei Handwerken Elektrotechnik, Informationstechnik und Elektromaschinenbau. ZVEH-Mitglied waren im Jahr 2014 55.579 Unternehmen, die 473.304 Arbeitnehmer, davon rund 38.800 Auszubildende, beschäftigten. Dem ZVEH als Bundesinnungsverband gehören zwölf Fach- und Landesinnungsverbände mit insgesamt etwa 330 Innungen an.
  • Der Zentralverband Elektrotechnik- und Elektronikindustrie e. V. (ZVEI) setzt sich für die Interessen der Elektroindustrie in Deutschland und auf internationaler Ebene ein. ZVEI-Mitglied sind mehr als 1.600 Unternehmen, in denen im Jahr 2014 etwa 844.000 Beschäftigte in Deutschland tätig waren. Als ZVEI-Untergliederungen finden sich derzeit 22 Fachverbände.

Österreich

Schweiz

International

  • Die IEEE Medal of Honor ist die höchste Auszeichnung des IEEE, welche im Bereich Informations- und Elektrotechnik für außergewöhnliche Arbeiten und Karrieren seit 1917 jährlich vergeben wird.
  • Der Kyoto-Preis ist eine jährlich verliehene Auszeichnung für überragende Leistungen in Wissenschaft und Kunst. Neben dem Nobelpreis handelt es sich um eine der höchsten Auszeichnungen in Wissenschaft und Kultur. Eine der Disziplinen innerhalb der Kategorie Hochtechnologie ist die Elektrotechnik und Elektronik.

Deutschland

  • Der VDE-Ehrenring ist die höchste Auszeichnung des VDE, für hervorragende wissenschaftliche oder technische Leistungen auf dem Gebiet der Elektrotechnik.
Portal: Elektrotechnik – Übersicht zu Wikipedia-Inhalten zum Thema Elektrotechnik
Portal: Mikroelektronik – Übersicht zu Wikipedia-Inhalten zum Thema Mikroelektronik
  • Winfield Hill, Paul Horowitz: Die hohe Schule der Elektronik, Tl.2, Digitaltechnik. Elektor-Verlag, 1996, ISBN 3-89576-025-0.
  • Eugen Philippow, Karl Walter Bonfig (Bearb.): Grundlagen der Elektrotechnik. 10. Auflage . Verlag Technik, Berlin 2000, ISBN 3-341-01241-9.
  • Winfield Hill, Paul Horowitz: Die hohe Schule der Elektronik, Tl.1, Analogtechnik. Elektor-Verlag, 2002, ISBN 3-89576-024-2.
  • Manfred Albach: Grundlagen der Elektrotechnik 1. Erfahrungssätze, Bauelemente, Gleichstromschaltungen. Pearson Studium, München 2004, ISBN 3-8273-7106-6.
  • Manfred Albach: Grundlagen der Elektrotechnik 2. Periodische und nicht periodische Signalformen. Pearson Studium, München 2005, ISBN 3-8273-7108-2.
  • Gert Hagmann: Grundlagen der Elektrotechnik. 11. Auflage. Wiebelsheim 2005, ISBN 3-89104-687-1.
  • Helmut Lindner, Harry Brauer, Constanz Lehmann: Taschenbuch der Elektrotechnik und Elektronik. 9. Auflage. Fachbuchverlag im Carl Hanser Verlag, Leipzig/München 2008, ISBN 978-3-446-41458-7.
  • Siegfried Altmann, Detlef Schlayer: Lehr- und Übungsbuch Elektrotechnik. 4. Auflage. Fachbuchverlag im Carl Hanser Verlag, Leipzig/München 2008, ISBN 978-3-446-41426-6.
  • Wolfgang König: Technikwissenschaften. Die Entstehung der Elektrotechnik aus Industrie und Wissenschaft zwischen 1880 und 1914. G + B Verlag Fakultas, Chur 1995, ISBN 3-7186-5755-4 (Softcover).
  • Henning Boëtius: Geschichte der Elektrizität erzählt von Henning Boëtius. 1. Auflage, Beltz & Gelberg, ISBN 978-3-407-75326-7.
  • Siegfried Buchhaupt: Technik und Wissenschaft: Das Beispiel der Elektrotechnik. In: Technikgeschichte. Band 65, H. 3, 1998, S. 179–206.
Wiktionary: Elektrotechnik – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen
Wikibooks: Formelsammlung Elektrotechnik – Lern- und Lehrmaterialien
Wikibooks: Formelsammlung Elektrizitätslehre – Lern- und Lehrmaterialien
Wikibooks: Regal:Elektrotechnik – Lern- und Lehrmaterialien
Wikisource: Elektrotechnik (1914) – Quellen und Volltexte

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Normdaten (Sachbegriff): GND:4014390-9(OGND, AKS)

Elektrotechnik
elektrotechnik, technikwissenschaft, sich, forschung, geräten, oder, verfahren, befasst, zumindest, anteilig, elektrischer, energie, beruhen, sprache, beobachten, bearbeiten, technik, eine, weiterleitung, diesen, artikel, für, physiotherapeutische, methode, si. Elektrotechnik Technikwissenschaft die sich mit der Forschung zu Geraten oder Verfahren befasst die zumindest anteilig auf elektrischer Energie beruhen Sprache Beobachten Bearbeiten E Technik ist eine Weiterleitung auf diesen Artikel Fur die physiotherapeutische Methode siehe E Technik Physiotherapie Elektrotechnik ist eine Ingenieurwissenschaft die sich mit der Forschung und der Entwicklung sowie der Produktion von Elektrogeraten befasst die zumindest anteilig auf elektrischer Energie beruhen Hierzu gehoren der Bereich der Wandler die elektrischen Maschinen und Bauelemente sowie Schaltungen fur die Steuer Mess Regelungs Nachrichten Gerate und Rechnertechnik bis hin zur technischen Informatik und Energietechnik Elektromotor aufgeschnitten fur Prasentationszwecke Inhaltsverzeichnis 1 Hauptgebiete 1 1 Theoretische Elektrotechnik 1 2 Elektrische Energietechnik 1 3 Elektrische Antriebstechnik 1 4 Nachrichtentechnik 1 5 Elektronik Mikroelektronik und Nanoelektronik 1 6 Automatisierungstechnik 2 Neu entstehende Spezialisierungsgebiete 2 1 Gebaudetechnik 2 2 Medizintechnik 2 3 Computer Halbleiter und Geratetechnik 3 Geschichte Bedeutende Entwicklungen und Personen 3 1 Altertum 3 2 17 Jahrhundert 3 3 18 Jahrhundert 3 4 19 Jahrhundert 3 5 20 Jahrhundert 3 6 21 Jahrhundert 4 Ausbildung Fortbildung und Studium 4 1 Ausbildungsberufe 4 2 Fortbildung 4 3 Studienfach 4 3 1 Grundlagenstudium 4 3 2 Vertiefungsrichtung bzw Spezialisierung 4 3 3 Interdisziplinare Pflicht und Wahlpflichtfacher 4 3 4 Akademische Titel 4 3 5 Weitere im Ausland anerkannte akademische Titel 4 3 6 Lehramt 4 4 Interdisziplinares Studium 5 Organisationen 5 1 International 5 2 Europaisch 5 3 Deutschland 6 Verbande 6 1 International 6 2 Deutschland 6 3 Osterreich 6 4 Schweiz 7 Auszeichnungen Preise und Ehrungen 7 1 International 7 2 Deutschland 8 Siehe auch 9 Literatur 10 Weblinks 10 1 Videos 11 EinzelnachweiseHauptgebiete BearbeitenEine der Eigenschaften von Elektrizitat ist dass Elektrizitat fur die Energieubertragung als auch als fur die Informationsubertragung sehr nutzlich ist weshalb sich die Elektrotechnik zuerst in diesen beiden Bereichen bemerkenswert entwickelte Die klassische Einteilung der Elektrotechnik war deshalb die Starkstromtechnik die heute in der elektrischen Energietechnik und der Antriebstechnik ihren Niederschlag findet und die Schwachstromtechnik die sich zur Nachrichtentechnik formierte Als weitere Gebiete kamen die elektrische Messtechnik und die Automatisierungstechnik sowie die Elektronik hinzu Die Grenzen zwischen den einzelnen Bereichen sind dabei vielfach fliessend Viele Berufstatige im Bereich Elektrotechnik arbeiten und spezialisieren sich ausschliesslich in einem dieser Hauptgebiete jedoch auch viele benotigen Kenntnisse aller Hauptgebiete Mit zunehmender Verbreitung der Anwendungen ergaben sich zahllose weitere Spezialisierungsgebiete In unserer heutigen Zivilisation werden fast alle Ablaufe und Einrichtungen elektrisch betrieben oder laufen unter wesentlicher Beteiligung elektrischer Gerate und Steuerungen Theoretische Elektrotechnik Bearbeiten Die Basis der Theorie und Bindeglied zur Physik der Elektrotechnik sind die Erkenntnisse aus der Elektrizitatslehre Die Theorie der Schaltungen befasst sich mit den Methoden der Analyse von Schaltungen aus passiven Bauelementen In der theoretischen Elektrotechnik wird unterschieden zwischen Elektrostatik und Elektrodynamik letzteres als Beispiel die Theorie der Felder und Wellen baut auf den Maxwell Gleichungen und der Lorentzkraft auf Wer sein theoretisches Grundlagenwissen noch uber das Elektrotechnikstudium hinaus vertiefen mochte kann dies mit der Quantenelektrodynamik und der Elektroschwachen Wechselwirkung tun Ein Wissen das zurzeit in der praktischen Elektrotechnik jedoch kaum oder nur sehr selten eine Rolle spielt und eher dem Bereich der Grundlagenforschung zuzuordnen ist Elektrische Energietechnik Bearbeiten Hauptartikel Elektrische Energietechnik Ubertragungsleitung und Umspannwerk Die elektrische Energietechnik fruher Starkstromtechnik befasst sich mit der Gewinnung Ubertragung und Umformung elektrischer Energie mit hoher elektrischer Leistung sowie auch der Hochspannungstechnik Elektrische Energie wird in den meisten Fallen durch Wandlung aus mechanisch rotatorischer Energie mittels Generatoren gewonnen Zur klassischen Starkstromtechnik gehoren ausserdem der Bereich der Verbraucher elektrischer Energie sowie die Antriebstechnik Zu dem Bereich der Ubertragung elektrischer Energie im Bereich der Niederspannung zahlt auch der Themenbereich der Elektroinstallationen wie sie unter anderem vielfaltig im Haushalt zu finden sind Klassische Teilgebiete oder Unterrichtsfacher Elektrische Energieverteilung Hochspannungstechnik Leitungstheorie amp Installationstechnik Kraftwerkstechnologien amp Produktion elektrischer Energie Elektrische Maschinen Leistungselektronik Umformer und Frequenzumformer Stromrichter und Umrichtertechnik Netzschutz und Trenntechnik in Energienetzen Energiewirtschaft insbesondere Elektrizitatswirtschaft Netzleittechnik amp Smart Grids Erneuerbare Energie amp EnergiespeichertechnologienElektrische Antriebstechnik Bearbeiten Hauptartikel Antriebstechnik Die Antriebstechnik fruher ebenfalls als Starkstromtechnik betrachtet setzt elektrische Energie mittels elektrischer Maschinen in mechanische Energie um Klassische elektrische Maschinen sind Synchron Asynchron und Gleichstrommaschinen wobei vor allem im Bereich der Kleinantriebe viele weitere Typen bestehen Aktueller ist die Entwicklung der Linearmotoren die elektrische Energie ohne den Umweg uber die Rotation direkt in mechanisch lineare Bewegung umsetzen Die Antriebstechnik spielt eine grosse Rolle in der Automatisierungstechnik da hier oft eine Vielzahl von Bewegungen mit elektrischen Antrieben zu realisieren sind Fur die Antriebstechnik wiederum spielt Elektronik eine grosse Rolle zum einen fur die Steuerung und Regelung der Antriebe zum anderen werden Kinetische Antriebe oft mittels Leistungselektronik mit elektrischer Energie versorgt Auch hat sich der Bereich der Lastspitzenreduzierung und Energieoptimierung im Bereich der Elektrotechnik erheblich weiterentwickelt Klassische Teilgebiete oder Unterrichtsfacher Elektrische Maschinen Gleichstrommaschinen amp Drehfeldmaschinen Reluktanzmotoren Schrittmotoren Automatisierte Antriebstechnik Leistungselektronik Umformer und Frequenzumformer Stromrichter und UmrichtertechnikNachrichtentechnik Bearbeiten Hauptartikel Nachrichtentechnik Mobilfunkmasten Mit Hilfe der Nachrichtentechnik auch Informations und Kommunikationstechnik oder Telekommunikation fruher Schwachstromtechnik genannt werden Signale durch elektrische Leitung oder mit elektromagnetischen Wellen als Informationstrager von einer Informationsquelle dem Sender zu einem oder mehreren Empfangern der Informationssenke ubertragen Dabei kommt es darauf an die Informationen so verlustarm zu ubertragen dass sie beim Empfanger erkannt werden konnen siehe auch Hochfrequenztechnik Amateurfunk Wichtiger Aspekt der Nachrichtentechnik ist die Signalverarbeitung zum Beispiel mittels Filterung Kodierung oder Dekodierung Klassische Teilgebiete oder Unterrichtsfacher Kommunikation Informationstheorie amp Kommunikationstechnik Kodierungstheorie amp Datenkompression Systemtheorie Signaltheorie Digitale Signalverarbeitung und Signalwandlung Hochfrequenztechnik Mikrowellentechnik Antennentechnik Funktechnik Mobilfunktechnik Satellitentechnik Radartechnik Rechnernetze Elektromagnetische Vertraglichkeit EMV amp LeitungstheorieElektronik Mikroelektronik und Nanoelektronik Bearbeiten Hauptartikel Elektronik Mikroelektronik und Nanoelektronik Integrierter Schaltkreis Die Elektronik befasst sich mit der Entwicklung Fertigung und Anwendung von elektronischen Bauelementen wie zum Beispiel Spulen oder Halbleiterbauelementen wie Dioden und Transistoren Die Anwendungen werden im Allgemeinen praktisch auf Leiterplatten mit der Leiterplattenbestuckung realisiert Die Digitaltechnik lasst sich insoweit der Elektronik zuordnen als die klassische Logikschaltung aus Transistoren aufgebaut ist Andererseits ist die Digitaltechnik auch Grundlage vieler Steuerungen und damit fur die Automatisierungstechnik bedeutsam Die Theorie liesse sich auch der theoretischen Elektrotechnik zuordnen Die Entwicklung der Leistungshalbleiter Leistungselektronik spielt in der Antriebstechnik eine immer grosser werdende Rolle da Frequenzumrichter die elektrische Energie wesentlich flexibler bereitstellen konnen als es beispielsweise mit Transformatoren moglich ist Die Mikroelektronik beschaftigt sich mit der Entwicklung und Herstellung integrierter Schaltkreise In einigen Bereichen der Halbleiterindustrie und Halbleitertechnik wurde die 100 Nanometer Grenze unterschritten so spricht man hier bereits formal von Nanoelektronik Klassische Teilgebiete oder Unterrichtsfacher Analogtechnik Digitaltechnik Hardwarebeschreibungssprachen amp Schaltungssimulation Signaltheorie Digitale Signalverarbeitung amp Signalwandlung Mikroprozessortechnik Mikrocontroller Assembler amp C Programmierung Eingebettete Systeme Layoutentwurf amp Leiterplattenentflechtung PCB Design Hochfrequenzelektronik Elektromagnetische Vertraglichkeit EMV amp Leitungstheorie Chipentwurf amp Halbleitertechnik LeistungselektronikAutomatisierungstechnik Bearbeiten Hauptartikel Automatisierungstechnik Speicherprogrammierbare Steuerung In der Automatisierungstechnik werden mittels Methoden der Mess Steuerungs und Regelungstechnik zusammenfassend MSR Technik genannt einzelne Arbeitsschritte eines Prozesses automatisiert bzw uberwacht Heute wird ublicherweise die MSR Technik durch Digitaltechnik gestutzt Eines der Kerngebiete der Automatisierungstechnik ist die Regelungstechnik Regelungen sind in vielen technischen Systemen enthalten Beispiele sind die Regelung von Industrierobotern Autopiloten in Flugzeugen und Schiffen Drehzahlregelungen in Motoren die Stabilitatskontrolle ESP in Automobilen die Lageregelung von Raketen und die Prozessregelungen fur Chemieanlagen Einfache Beispiele des Alltags sind die Temperaturregelungen zusammen mit Steuerungen in vielen Konsumgutern wie Bugeleisen Kuhlschranken Waschmaschinen und Kaffeeautomaten siehe auch Sensortechnik Klassische Teilgebiete oder Unterrichtsfacher Systemtheorie amp Technische Kybernetik Steuerungstechnik amp Regelungstechnik Prozessautomatisierung wie z B die Prozessleittechnik und Automatisierungspyramiden Speicherprogrammierbare Steuerung amp Funktionsbausteinsprache Messtechnik Sensorik amp Feldbussysteme Robotik Maschinelles Sehen amp BildverarbeitungNeu entstehende Spezialisierungsgebiete BearbeitenGebaudetechnik Bearbeiten Hauptartikel Versorgungstechnik Gebrauchlich sind ebenfalls die Begriffe Technische Gebaudeausrustung TGA oder Versorgungstechnik mit Schwerpunkt Elektrotechnik In Gebauden sorgen Elektroinstallationen sowohl fur die leitungsgebundene Verteilung elektrischer Energie als auch fur die Nutzungsmoglichkeit von Kommunikationsmitteln Klingeln Sprechanlagen Telefone Fernsehgerate Satellitenempfangsanlagen und Netzwerkkomponenten Neben der leitungsgebundenen Informationsverteilung kommt verstarkt Funkubertragung DECT WLAN zum Einsatz Die Gebaudeautomation nutzt Komponenten der Mess Steuerungs und Regelungstechnik in Gebauden um den Einsatz elektrischer und thermischer Energie zu optimieren z B im Bereich der Beleuchtungs Klima und Beluftungstechnik Im Rahmen der Gebaudeautomation finden zudem verschiedenste Systeme fur Gebaudesicherheit Verwendung Medizintechnik Bearbeiten Hauptartikel Medizintechnik Elektrotechnik Medizintechnik Studiengange werden an immer mehr Hochschulen angeboten Durch die innovativen technischen Entwicklungen im Bereich der Medizin werden in Krankenhausern oder in Medizintechnik Firmen und Betrieben immer mehr spezialisierte Elektriker Elektrotechniker und Ingenieure benotigt Bereiche waren beispielsweise Myoelektrik Elektronik kunstlicher Organe Robotik Prothesen Bioprinter HF Chirurgie Laserchirurgie Roboterchirurgie Rontgenapparate Sonografie Magnetresonanztomographie Optische Koharenztomografie Nuklearmedizin Herz Lungen Maschinen Dialysegerate Spezielle Anforderungen der Krankenhaustechnik Computer Halbleiter und Geratetechnik Bearbeiten Die elektronische Geratetechnik auch Elektronische Systeme genannt entstand aus dem Hauptgebiet Elektronik und befasst sich mit der Entwicklung und Herstellung elektronischer Baugruppen und Gerate Sie beinhaltet damit den Entwurf und die anschliessende konstruktive Gestaltung elektronischer Systeme Verdrahtungstrager Baugruppen Elektrogerate und bedient sich dabei der Halbleitertechnik und der Rechnertechnik Vor allem im Bereich Computerhardware Haushaltsgerate Informationstechnik und Unterhaltungselektronik besteht grosser Bedarf Geschichte Bedeutende Entwicklungen und Personen BearbeitenSiehe auch Elektrizitat Geschichte der Erforschung Geschichte der Ingenieurwissenschaften und Liste von Personlichkeiten der Elektrotechnik Altertum Bearbeiten Das Phanomen dass bestimmte Fischarten z B Zitterrochen oder Zitteraal elektrische Spannungen erzeugen konnen mit Hilfe des Elektroplax war im alten Agypten um 2750 v Chr bekannt Die meteorologische Erscheinung der Gewitterblitze begleitet die Menschheit schon immer Die Deutung dass die Trennung elektrischer Ladungen innerhalb der Atmosphare in Gewittern dieses Phanomen verursacht erfolgte jedoch erst in der Neuzeit Elektrostatische Phanomene waren allerdings schon im Altertum bekannt Thales von Milet Die erste Kenntnis uber den Effekt der Reibungselektrizitat etwa 550 v Chr wird dem Naturphilosophen Thales von Milet zugeschrieben In trockener Umgebung kann Bernstein durch Reiben an textilem Gewebe Baumwolle Seide oder Wolle elektrostatisch aufgeladen werden Was zu jener Zeit aber noch nicht bekannt war ist dass durch Aufnahme von Elektronen Bernstein eine negative Ladung erhalt das Reibmaterial durch Abgabe von Elektronen dagegen eine positive Ladung Durch die Werke von Plinius dem Alteren wurde das durch diese Experimente beobachtete Wissen bis ins Spatmittelalter uberliefert 17 Jahrhundert Bearbeiten William Gilbert 1600 erfand der Naturforscher William Gilbert mit dem elektrischen Pfeil das Versorium die erste Version eines Elektroskops mit dessen Hilfe er die Anziehungskraft des Bernsteins mass und unterschied im zweiten Kapitel des zweiten Buchs seines erschienenen Werks uber den Magneten 1 zwischen dem Magnetismus und der Reibungselektrizitat Differentia inter magnerica amp electrica Gilbert verwendete somit als Erster den Begriff Elektrizitat den er aus dem altgriechischen Wort fur Bernstein ἤlektron transkribiert ḗlektron ubersetzt Hellgold abgeleitet hatte 1629 entdeckte Niccolo Cabeo in Ferrara anhand weiterer Experimente die durch Reibungselektrizitat verursachte mechanische Abstossung und Anziehung verschiedenster Materialien und beschreibt als Erster Magnetfeldlinien in Philosophia magnetica 2 Otto von Guericke 1663 erfand Otto von Guericke die erste Elektrisiermaschine eine Schwefelkugel mit einer Drehachse die Elektrizitat durch von Hand bewirkte Reibung erzeugte Diese Maschine erzeugt hohe Spannungen 1671 produzierte Gottfried Wilhelm von Leibniz elektrische Funkenentladungen mit dem Otto von Guericke Generator und einer Funkenstrecke Publiziert wurde die Erfindung allerdings erst 1673 18 Jahrhundert Bearbeiten 1706 entwickelte Francis Hauksbee eine Reibungselektrisiermaschine deren Kugel oder Zylinder nicht mehr aus Schwefel sondern aus Glas gebaut war Durch das Glas waren die durch die Maschine erzeugten Leuchterscheinungen der Koronaentladung wie Kriechstrome und Spitzenentladung besser sichtbar 1729 teilte Stephen Gray als Erster mehrere Stoffe in elektrische Leiter und Nichtleiter ein 1732 schaffte Gray die Leitung elektrischer Ladung uber ungefahr 150 Meter durch ein Hanfseil das mit Seidenfaden umwickelt war in einem ahnlichen Versuch spater schickte er Elektrizitat durch Metalldrahte 3 1733 entdeckte Charles du Fay in Paris zwei Arten der Elektrizitat die positive und negative Reibungselektrizitat Durch weitere Versuche erkannte er dass sich die beiden Arten der Reibungselektrizitat gegenseitig neutralisieren konnen 2 1745 also um die Mitte des 18 Jahrhunderts wurde von Ewald Georg von Kleist und Pieter van Musschenbroek die Leidener Flasche erfunden die alteste Bauform des Kondensators ein Bauteil das elektrische Ladungen speichert 1746 publizierte Johann Heinrich Winkler seine Ansicht dass die elektrische Wolkenladung die Ursache eines Gewitters sei und sich durch Blitze zur Erde entlade 4 1752 erfand Benjamin Franklin den Blitzableiter und veroffentlichte 1751 bis 1753 die Resultate seiner Experiments and Observations on Electricity Er forderte und empfahl Blitzableiter als Blitzschutz an jedem hohe Gebaude zu installieren 1874 wurden die CGS Einheit fur die elektrische Ladung und den elektrischen Fluss nach ihm benannt 1756 entdeckte Franz Ulrich Theodor Aepinus bei Turmalin die Pyroelektrizitat 2 1762 erfand Johan Carl Wilcke den Elektrophor eine Influenzmaschine eine Methode um elektrische Ladungen zu trennen bzw um sehr hohe elektrische Spannungen zu erzeugen 1763 baute der Physiker Andrew Gordon ein durch eine Leidener Flasche elektrisch geladenen horizontal drehenden Metallstern welcher sich bei Entladung dreht 5 Er gilt somit in einigen Kreisen allgemein als Erfinder des elektrischen Motors Georges Louis Le Sage 1780 1774 entwickelte und prasentierte Georges Louis Le Sage in Berlin die weltweit erste Form der elektrischen Telegraphie wobei er 24 verschiedene Drahte benutzte einen fur jeden Buchstaben des Alphabets Dieser Telegraph verband in einem Gebaude zwei Raume miteinander Dies war ein elektrostatischer Telegraph der durch elektrische Leitung elektrischer Ladungen und den Effekten der Elektrostatik Goldblattchen bewegte 6 1775 verbesserte Alessandro Volta den Elektrophor 1777 entdeckte Georg Christoph Lichtenberg die Lichtenbergsche Figuren und anhand dieser die Bipolaritat der elektrischen Ladung 7 Er war es der fur elektrische Ladungen und Pole die Zeichen plus und minus einfuhrte Mit diesen Arbeiten half er den Streit zwischen Unitaristen und Dualisten zu beenden 8 1782 wurde die Piezoelektrizitat von R J Hauy entdeckt dieser Effekt erlangte aber erst 1880 grosse Aufmerksamkeit als die Bruder Jacques und Pierre Curie ihn als eigene Entdeckung offentlich vorfuhrten 2 1785 entdeckte Charles Augustin de Coulomb das coulombsche Gesetz 1889 wurde die abgeleitete SI Einheit fur die elektrische Ladung nach ihm benannt Luigi Galvani 1792 unternahm Luigi Galvani sein legendares Froschschenkel Experiment in dem eine elektrochemische Galvanische Zelle als Spannungsquelle diente 1795 berichtete Francesc Salva i Campillo an der Akademie in Barcelona uber seine ersten Versuche zur elektrischen Telegraphie und uber die Hypothese einer moglichen elektrisch drahtlosen Telegraphie 19 Jahrhundert Bearbeiten Alessandro Volta Von den Experimenten Galvanis angeregt baute Alessandro Volta um 1800 die so genannte Voltasche Saule die erste funktionierende Batterie mit der zum ersten Mal eine kontinuierliche Spannungsquelle fur die elektrotechnische Forschung zur Verfugung stand 1893 wurde die abgeleitete Si Einheit fur die elektrische Spannung nach ihm benannt Am 2 Mai 1800 gelang es William Nicholson und Anthony Carlisle erstmals mit einer Gleichspannung einen elektrischen Strom durch Wasser zu leiten und somit in seine chemischen Grundbestandteile Wasserstoff und Sauerstoff zu zerlegen Damit sind beide die Entdecker der Elektrolyse 9 1802 befasste sich Humphry Davy mit dem elektrischen Leuchten Er leitete Strom durch Platinfaden und brachte diese zum Gluhen 1804 baute Francesc Salva i Campillo in Spanien einen Elektrolyt Telegrafen mit 26 Leitungen an deren Enden sich Glasrohrchen befinden in denen sich Flussigkeit bei einem Stromstoss zersetzt Humphry Davy 1821 1809 entwickelte Davy die weltweit erste Bogenlampe Die erste Lampe die uber langere Zeitraume sehr helles Licht abgeben konnte 1809 baute Samuel Thomas von Soemmerring in Deutschland ein ahnlichen Elektrolyt Telegraphen wie der von Campillo Heute ist das Original im Deutschen Museum in Munchen ausgestellt ein Modell befindet sich im Museum fur Kommunikation Frankfurt Quellen beschreiben Leitungslangen bis zu 3 5 km 10 11 12 1816 demonstrierte Sir Francis Ronalds in London einen Telegraphen mit an beiden Enden sich synchronisierende alphanumerische Uhrenwerke Die Leitungslange betrug 13 km 13 Er stellte die Hypothese auf dass die Leitung elektrischer Signale eine endliche Geschwindigkeit hat Ein logischer Gedanke da zu dieser Zeit die Licht und Schallgeschwindigkeit bereits nachgewiesen war Andre Marie Ampere 1825 1820 machte Hans Christian Orsted Versuche zur Ablenkung einer Magnetnadel durch elektrischen Strom und entdeckte somit die magnetische Wirkung des elektrischen Stromes 1933 wurde die CGS Einheit fur die magnetische Feldstarke nach ihm benannt Andre Marie Ampere fuhrte diese Experimente weiter und wies 1820 nach dass zwei stromdurchflossene Leiter eine Kraft aufeinander ausuben Ampere erklarte den Begriff der elektrischen Spannung und des elektrischen Stromes und legte die Stromrichtung fest Nach ihm wurde 1893 die Si Basiseinheit der elektrischen Stromstarke und zugleich die abgeleitete SI Einheit der magnetischen Durchflutung benannt 1820 beobachtete D F Arago dass Eisen durch Einwirkung von elektr Strom magnetische Eigenschaften annimmt 2 1822 baute Peter Barlow das Barlow Rad 14 ein Homopolarmotor also ein ohne Kommutator mit Gleichstrom permanent in Drehbewegung versetztes Gerat Erste Apparaturen Experimente und Beschreibungen einer solchen Maschine Ein in flussigem Blei permanent drehender Draht mit Description of an Electro magnetic Apparatus for the Exhibition of Rotatory Motion werden allerdings bereits 1821 Michael Faraday zugeschrieben der somit in einigen Kreisen allgemein als Erfinder des Gleichstrommotors gilt 1881 wurde vom internationalen Elektrizitatskongress die abgeleitete SI Einheit fur die elektrische Kapazitat nach ihm benannt 1825 erfand und veroffentlichte William Sturgeon als Erster das elektrische Bauelement Elektromagnet also eine Spule mit Klemmen und mit Eisenkern zur Feldverstarkung 14 Georg S Ohm 1826 konnte Georg Simon Ohm nachweisen dass in einem stromdurchflossenen metallischen Leiter die sich einstellende elektrische Stromstarke I dem Quotienten aus angelegter elektrischer Spannung U und dem jeweiligen elektrischen Widerstand R entspricht Zu Ehren Ohms wird dieser physikalische Zusammenhang als ohmsches Gesetz bezeichnet 1881 wurde die abgeleitete Si Einheit fur den elektrischen Widerstand nach ihm benannt 1828 baute Anyos Istvan Jedlik eine neue Version des Gleichstrommotors Allerdings hatte Jedlik erst Jahrzehnte spater offentlich uber seine Maschine berichtet und der wirkliche Erfindungszeitpunkt ist somit nicht gesichert 14 Joseph Henry 1874 1831 entdeckten erforschten und veroffentlichten Joseph Henry und Michael Faraday unabhangig voneinander die elektromagnetische Induktion d h die Erzeugung eines elektrischen Stromes aufgrund eines veranderlichen Magnetfeldes Umkehrung der Entdeckung Oersteds 14 Nach Henry wurde die abgeleitete SI Einheit fur die Induktivitat benannt 1832 baute Paul Schilling von Cannstatt mit drehenden Magnetnadeln den weltweit ersten elektromagnetischen Telegraphen 15 16 17 1832 erfand Antoine Hippolyte Pixii den Wechselstromgenerator eine Maschine die wenn man sie an einem Hebel dreht eine Wechselspannung an die Klemmen gibt 14 1833 veroffentlichte Emil Lenz die Lenzsche Regel welche in der heutigen Zeit u a in der Elektrizitatslehre einen hohen Stellenwert hat 18 1833 erfand Carl Friedrich Gauss und Wilhelm Eduard Weber zusammen das Relais zum Bau eines verbesserten elektromagnetischen beispielsweise elektromechanischen Telegrafen Eine Telegraphie die nun nicht mehr aus einer fern ausgelosten elektrochemischen Zersetzung einer Flussigkeit bestand sondern einer fern ausgelosten elektromagnetisch mechanischen Bewegung Offnen Schliessen eines Relais 1900 wurde die CGS Einheit fur die magnetische Flussdichte nach Gauss benannt Die abgeleitete SI Einheit fur den magnetischen Fluss wurde nach Weber benannt Michael Faraday 1842 1833 entdeckte Michael Faraday dass bestimmte Materialien sich elektrisch anders verhalten als die typischen metallischen Leiter z B bemerkte er dass der Widerstand von Silbersulfid mit der Temperatur abnimmt was umgekehrt als die bei Metallen beobachtete Abhangigkeit war Er gilt somit in vielen Kreisen als der Entdecker der Halbleiter und Begrunder der Halbleitertechnik 19 Im Mai 1834 entwickelte Moritz Jacobi den ersten rotierenden Elektromotor mit Gleichstrom der tatsachlich eine bemerkenswerte und brauchbare mechanische Leistung abgab 14 Er war somit in der Lage das weltweit erste Elektroboot Das Jacobi Boot zu bauen welches er 1838 mit einer Fahrt auf der Newa in Sankt Petersburg demonstrierte Mit 0 3 kW 7 5 km 2 5 km h 1839 konnte er die mechanische Leistung seines Motors auf 1 kW erhohten und erreichte mit dem Boot dann Geschwindigkeiten von bis zu 4 km h 20 1834 ermittelte Charles Wheatstone experimentell in England noch relativ ungenau die Stromgeschwindigkeit zu 400 000 km s und verifizierte somit die Hypothese von Sir Francis Ronalds dass die Stromgeschwindigkeit endlich ist 2 Am 25 Juli 1835 prasentierte James Bowman Lindsay in Dundee eine elektrische Gluhbirne d h die weltweit erste elektrische Lichtquelle mit einem Glaskolben 1835 beschrieb Emil Lenz in einer Formel die Temperaturabhangigkeit des elektrischen Widerstands bei Metallen 18 1836 entwickelte Nicholas Callan den ersten Funkeninduktor engl induction coil 21 22 1837 erhielt Thomas Davenport das weltweit erste Patent auf einen Gleichstrom Elektromotor 23 Das Patent hatte er bereits 1835 einreicht und baute im gleichen Jahr mit dem von ihm entwickelten Elektromotor ein Mini Modell eines elektrisch angetriebenen Schienenfahrzeugs auf einem Schienenkreis von vier Fuss Durchmesser Dies war somit das weltweit erste elektrisch angetriebene Schienenfahrzeug 24 Samuel Morse 1840 1840 baute Samuel F B Morse und seine Mitarbeiter einen deutlich verbesserten elektrischen Telegraph mit seinem erfundenen Morsecode dies revolutionierte die telegrafische Ubermittlung 1845 formulierte Gustav Robert Kirchhoff die Kirchhoffsche Regeln grundlegende Gesetze der Elektrotechnik 1847 veroffentlichte Louis Clement Francois Breguet die Idee der Schmelzsicherung um Gerate und Leitungen vor einschlagenden Blitzen zu schutzen Patentiert US438305A Fuse Block wurde sie allerdings erst am 14 Oktober 1890 von Thomas Edison der ebenso ihre Wichtigkeit als Schutzelement fur zukunftige Stromnetze vor Blitzen oder zu hohen Stromen erkannte 1854 erfand Wilhelm Josef Sinsteden den Bleiakkumulator 1857 erfand Heinrich Geissler die Leuchtstofflampe 1858 entstand die erste transatlantische Telegrafenverbindung Verlegt wurde ein uber 4500 Kilometer langes Seekabel zwischen Irland und Neufundland 1858 entdeckt Julius Plucker die Kathodenstrahlen 25 1859 meldete George B Simpson das Patent US25532A electrical heating apparatus und erfand somit den Elektroherd In die Platte eines Kohleherdes integrierte er einen Draht und die Spannungsquelle war damals noch eine Batterie 1860 erfanden Antonio Meucci und Philipp Reis das elektrische Telefon Philipp Reis erfand 1860 am Institut Garnier in Friedrichsdorf das Telefon und damit die elektrische Sprachubermittlung Allerdings wurde seiner Erfindung keine grosse Beachtung geschenkt so dass erst 1876 Alexander Graham Bell in den USA das erste wirtschaftlich verwendbare Telefon konstruierte und auch erfolgreich vermarktete 1861 erfand Anyos Istvan Jedlik den Gleichstromgenerator assoziiert mit Begriff Dynamo Falls dies stimmt waren das 5 Jahre vor Werner von Siemens der in vielen Kreisen als Erfinder des Dynamo angesehen wird Es soll Aufzeichnungen geben die sogar besagen dass Soren Hjorth bereits im Jahr 1854 das erste Patent auf eine selbsterregte Dynamomaschine erhielt James Clerk Maxwell Michael Faraday leistete einen grossen Beitrag auf dem Gebiet der elektrischen und magnetischen Felder von ihm stammt auch der Begriff der Feldlinie Die Erkenntnisse Faradays waren die Grundlage fur James Clerk Maxwells Arbeiten Er vervollstandigte die Theorie des Elektromagnetismus zur Elektrodynamik und deren mathematische Formulierung Die Quintessenz seiner Arbeit die 1864 eingereichten und 1865 veroffentlichten Maxwell Gleichungen 26 sind eine der grundlegenden Theorien in der Elektrotechnik 1935 wurde die CGS Einheit fur den magnetischen Fluss wurde nach ihm benannt Werner von Siemens Zu den Wegbereitern der Starkstromtechnik gehorte Werner Siemens ab 1888 von Siemens der 1866 mittels des dynamoelektrischen Prinzips die ersten leistungsstarken elektrische Gleichstromgeneratoren fur industrielle Zwecke entwickelte und industriell herstellen liess Elektrische Energie war somit erstmals in nennenswert nutzbarer Menge verfugbar Nach ihm wurde die abgeleitete SI Einheit fur den elektrischen Leitwert benannt 1868 entdeckte Johann Wilhelm Hittorf die magnetische Ablenkung der Kathodenstrahlen 1871 zeigte Zenobe Gramme eine neuartige Version der Gleichstrommaschine die Gramme Maschine bzw Grammescher Ring 1873 fand dann Hippolyte Fontaine heraus dass ohne Modifikation die Gramme Maschine ein Gleichstrommotor auch als Gleichstromgenerator genutzt werden kann Somit entdeckte er die Energie Reversibilitat elektromagnetischer Maschinen 1873 entdeckte Frederick Guthrie dass ein positiv geladenes Elektroskop entladen wird wenn man ein geerdetes gluhendes Metallstuck in die Nahe brachte Bei negativ geladenem Elektroskop passiert nichts woraus er folgte dass der elektrische Strom in diesem Metallstuck nur in eine Richtung fliessen konnte 1874 entdeckte Karl Ferdinand Braun an der Universitat die richtungsabhangige elektrische Leitung in bestimmten Kristallen Somit entdeckten beide den Gleichrichteffekt von Halbleitern und erfanden die Halbleiterdiode ein Bauteil das zu den wichtigsten Halbleiterbauteilen der Elektronik gehort 27 1876 entwickelte Pawel Nikolajewitsch Jablotschkow eine verbesserte Form der Kohlebogenlampe die Jablotschkowsche Kerze und verwendete fur deren Betrieb Induktionsspulen einige Quellen sehen darin dass dies prinzipiell den weltweit ersten praktischen Transformator darstellt 21 28 Zwischen 1877 und 1888 wurden die ersten Klinkenstecker engl phone jack audio jack entwickelt Patente US293198A telephone switch US305021A multiple switch board US385528A spring jack switch 29 welche auch heute noch u a der 3 5 mm Klinkenstecker fur Kopfhorer verwendet werden Thomas Edison 1922 1879 erfand Thomas Alva Edison mit der Kohlefadengluhlampe eine deutlich verbesserte Version bisheriger Gluhlampen und brachte somit das elektrische Licht zu den Menschen In der Folge hielt Elektrizitat Einzug in immer grossere Bereiche des Lebens Zur gleichen Zeit wirkten Nikola Tesla und Michail von Dolivo Dobrowolsky die Pioniere des Wechselstroms waren und ein Jahrzehnt spater durch ihre bahnbrechenden Erfindungen die Grundlagen der heutigen Energieversorgungssysteme schufen 1879 entdeckte William Crookes dass Kathodenstrahlen aus Teilchen bestehen 1879 wurde von Siemens amp Halske die erste offentliche elektrische Bahn der Welt in Betrieb genommen 3 PS 150 VDC 6 5 km Std auf der Berliner Gewerbeausstellung 30 1879 pragte Siemens das Wort Elektrotechnik als er Heinrich von Stephan die Grundung eines Elektrotechnischen Vereins vorschlug Als dessen erster Prasident setzte er sich fur die Errichtung von Lehrstuhlen der Elektrotechnik an technischen Hochschulen in ganz Deutschland ein 1880 ging der weltweit erste elektrische Personenaufzug in Betrieb 31 Am 12 Mai 1881 wurde von Siemens amp Halske die erste offentliche elektrische Strassenbahn der Welt in Betrieb genommen 2 5 km 30 km h in Berlin Lichterfelde 32 30 Bereits 13 Jahre spater um 1894 waren in Europa 300 km und in den USA 12 000 km elektrische Bahnstrecken in Betrieb 10 Im August 1881 fand in Paris die erste Internationale Elektrizitatsausstellung und erster internationaler Elektrizitatskongress statt Moderne Edisonsockel Gluhlampe 2004 Im Dezember 1881 patentierte Edison den Lampensockel bzw Edisonsockel US251554A Electric lamp socket or holder Im September 1882 begann Edison in Manhattan erste Kraftwerke zu errichten die den Strom fur seine Gleichspannungsnetze in der Stadt lieferten 33 Um die Stadte zu elektrifizieren und zu beleuchten musste alle 800 m ein Kraftwerk errichtet werden da Gleichstrom uber weite Strecken zu transportieren und zu verteilen sehr unwirtschaftlich ist So war bereits klar dass die Elektrifizierung auf dem Land sehr unwirtschaftlich sein wird Im Juli 1882 reichte Henry W Seely das weltweit erste Patent eines elektrischen Bugeleisens ein US259054A Electric flat iron 34 1882 erfanden Lucien Gaulard und John Dixon Gibbs einen Transformator den sie am Anfang noch Sekundar Generator nannten und entwickelten damit die weltweit erste Wechselstromubertragung Mit ihrer Erfindung waren sie 1883 in der Lage einen Wechselstrom mit 2000 Volt uber eine Versuchsstrecke von 40 km mit geringen Verlusten und kleinen Kupferleiterleiterquerschnitte zu ubertragen und 1884 eine Versuchsstrecke zwischen Turin und Lanzo von 80 km zu ermoglichen Dies zeigte dass der Wechselstrom zu dieser Zeit wirtschaftlicher transportiert und verteilt werden kann als der von Edison fur das Stromnetz favorisierte Gleichstrom Lampen fur den Wechselstrom gab es bereits Allerdings gab es noch keine brauchbaren Wechselstrommotoren Am 1 Februar 1883 fuhrte Edison fur seine Stromnetze den weltweit ersten Stromzahler ein Dieser als Edisonzahler bezeichnete Stromzahler konnte nur Gleichstrome erfassen 1883 begrundete Erasmus Kittler an der TH Darmstadt heute TU Darmstadt den weltweit ersten Studiengang fur Elektrotechnik Der Studiengang dauerte vier Jahre und schloss mit einer Prufung zum Elektrotechnikingenieur ab 1885 und 1886 folgten das University College London GB und die University of Missouri USA die weitere eigenstandige Lehrstuhle fur Elektrotechnik einrichteten Die so ausgebildeten Ingenieure waren erforderlich um eine grossflachige Elektrifizierung zu ermoglichen 1884 patentierte Paul Nipkow die Nipkow Scheibe welche er als Elektrisches Teleskops bezeichnete Dies schuf die Grundlage fur das elektromechanische Fernsehen George Westinghouse Am 20 Marz 1886 demonstrierte William Stanley in Great Barrington Massachusetts die erste U S amerikanische Wechselspannungsubertragung und Verteilung mittels Generatoren Transformatoren und einer Hochspannungsleitung uber eine Kurzstrecke von mehreren hundert Metern Er setzte einen weiterentwickelten Transformator ein US349611A Induction coil Dies war der erste fur kommerzielle Zwecke produzierte Transformator 28 Im Sommer 1886 testete der Industrielle George Westinghouse in Pittsburgh das gleiche System mit einer Versuchsstrecke von 3 Meilen Ab diesem Zeitpunkt begann Edisons Propaganda gegen das Wechselstromsystem dies sollte in den USA als sogenannter Stromkrieg AC alternating current gegen DC direct current und weltweit als erster Formatkrieg in die Geschichte eingehen Heinrich Hertz Am 13 November 1886 gelang Heinrich Hertz der experimentelle Nachweis der Maxwell Gleichungen 35 Die Berliner Akademie der Wissenschaften unterrichtete er am 13 Dezember 1888 in seinem Forschungsbericht Uber Strahlen elektrischer Kraft uber die elektromagnetischen Wellen Durch den Nachweis der Existenz elektromagnetischer Wellen wurde er zum Begrunder der drahtlosen Nachrichtentechnik 1930 wurde die abgeleitete SI Einheit der Frequenz nach ihm benannt Nikola Tesla 1890 Am 12 Oktober 1887 meldete Nikola Tesla einen zweiphasigen Synchron Wechselstrommotor zum Patent US381968A Electro magnetic motor an Nach seinen Angaben hatte er das Prinzip bereits 1882 erfunden Dies war der erste brauchbare Motor fur Wechselstrom Durch diese Erfindung entstand die Bekanntschaft mit Westinghouse der ebenso bereits die grossen Vorteile des Wechselstroms erkannte und bereit war alle Patente von Tesla zu kaufen 1970 wurde die abgeleitete SI Einheit fur die magnetische Flussdichte nach ihm benannt Am 11 Marz 1888 veroffentlicht Galileo Ferraris an der Universitat seine Forschungsergebnisse zu seinen erfundenen zwei und mehrphasigen Asynchron Wechselstrommotoren Induktionsmotoren Drehfeldmaschinen wie diese haben den Vorteil dass sie ohne Schleifringe und Kommutator auskommen Allerdings schlussfolgerte er in seiner Arbeit falschlicherweise anhand eines Denkfehlers dass diese Motoren energieineffizient seien so dass er die Forschung auf diesem Gebiet einstellte Am 1 Mai 1888 meldete Tesla den Induktionsmotor Zweiphasen Asynchronmotor zum Patent US382279A Electro Magnetic Motor an Somit gelten Ferraris und Tesla in vielen Kreisen als die Erfinder des Induktionsmotors Mehrphasigen Asynchronmaschine 1893 wurde bei der Weltausstellung World s Columbian Exposition das Tesla Kolumbus Ei Tesla s Egg of Columbus vorgefuhrt welches das Prinzip des Induktionsmotor veranschaulichen sollte Nach Tesla s Aussagen hatte er es bereits 1887 einem New Yorker Investor vorgefuhrt um Gelder fur seine Wechselstromtechnik zu erhalten Michail Dolivo Dobrowolski 1908 Inspiriert von den Forschungsergebnissen von Ferraris erfand Michail von Dolivo Dobrowolsky 1888 die Drehstrom Asynchronmaschine Dreiphasen Asynchronmotor und Drehstrom Synchronmaschine und experimentierte als Erster mit Stern Dreieck Anlaufschaltungen und Drehstrom Schleifringlaufermotoren Er entwickelte daraufhin auch Generatoren mit Dreiphasenwechselstrom das Wechselstromsystem das sich bis heute in den elektrischen Energieverteilungs und Transportnetzen als Standard durchgesetzt hat In den USA hielt George Westinghouse allerdings noch einige Jahre an dem von Nikola Tesla erfundenen Zweiphasenwechselstrom Vierleitersystem fest Im August 1889 erhielt Michail von Dolivo Dobrowolsky das Patent fur einen dreischenkeligen Drehstromtransformator Damit begann der Siegeszug des dreiphasigen Wechselstroms 36 1889 leiteten Oliver Heaviside und 1895 Hendrik Antoon Lorentz die korrekte mathematische Formulierung der Lorentzkraft ab 1890 hatte Alexandre Ferdinand Godefroy den Vorlaufer eines Haartrockners erfunden und nutzte ihn in Paris in seinem Haarsalon 1890 J Joubert fuhrte in Frankreich den Begriff Impedanz in die Elektrotechnik Wechselstromtechnik ein 2 1891 leiteten und bauten der Ingenieur Oskar von Miller und Michail von Dolivo Dobrowolsky die Drehstromubertragung Lauffen Frankfurt die erste Ubertragung elektrischer Energie mit hochgespanntem Drehstrom 175 km mit 25 kV 36 1891 fuhrte Silvanus Phillips Thomson den Begriff Wirkfaktor cosf in die Elektrotechnik Wechselstromtechnik ein 2 Januar 1893 die Grundung des Verband Deutscher Elektrotechniker VDE heute Verband der Elektrotechnik Elektronik und Informationstechnik VDE Charles Proteus Steinmetz 1910 1893 legte der Elektroingenieur Charles Proteus Steinmetz mit seiner Dissertation die Grundlagen der komplexen Wechselstromrechnung Im gleichen Jahr veroffentlichte Oliver Heaviside sein Buch Electromagnetic theory in der er die Operatorenrechnung nach Heaviside beschreibt Beide waren somit die ersten die eine Operatorenrechnung fur die Wechselstromtechnik anwendeten und entwickelten 1894 fuhrte C P Steinmetz den Begriff Blindwiderstand Reaktanz und G Kapp in England den Begriff Leistungsfaktor in die Elektrotechnik Wechselstromtechnik ein 2 Ende 1896 wird die erste US amerikanische elektrische Energieubertragung mittels Hochspannungsfernleitung eingeweiht Gebaut von Tesla und Westinghouse fuhrt sie von den Niagarafallen zur Stadt Buffalo im Staate New York uber eine Distanz von 22 Meilen 35 km mit 11 kV Diese Leitung ein dreiphasiges Drehstromsystem allerdings mit drei einphasigen Transformatoren da der dreischenkelige Drehstromtransformator von Dobrowolsky patentiert ist 36 Ziel war es die Wasserkraft der Niagarafalle in die Grossstadte zu bekommen Dieser Erfolg beendete den Stromkrieg zugunsten des Wechselstroms Guglielmo Marconi 1907 Alexander Popow 1896 fuhrte Alexander Popow eine drahtlose Signalubertragung uber eine Entfernung von 250 m durch Im Gegensatz zu Marconi verabsaumte Popow aber die Patentierung seiner Erfindung Das Verdienst der ersten praktischen Nutzung der Funken Telegrafie stand somit Guglielmo Marconi zu Nachdem er im Juni 1896 seinen Funken Telegrafen in Grossbritannien zum Patent angemeldet hatte ubertrug Marconi im Mai 1897 ein Morsezeichen uber eine Distanz von 5 3 Kilometer 37 Am 12 Dezember 1901 feiert Marconi seinen grossen Triumph Zum ersten Mal in der Geschichte schickt ein Mensch eine Radiobotschaft quer uber den Atlantik Er sendet per Morsecode den Buchstaben S 1909 erhalten Marconi und Ferdinand Braun fur diese Leistung den Nobelpreis Tesla soll jedoch bereits 1893 solche Funksysteme vorgefuhrt und in den darauffolgenden Jahren auch mehrere Patente eingereicht haben Tesla widmete allerdings seine Zeit der Realisierung drahtloser Ubertragung von Energie anstatt der Ubertragung von Nachrichten 1943 wurde vom obersten Gerichtshof von Amerika Nikola Tesla als alleinigen Erfinder des Radios anerkannt denn Marconi verletzte bei seinen Radiofunksystemen 17 von Tesla s Patenten 38 39 Das Elektron wurde 1897 von Joseph John Thomson als Elementarteilchen erstmals nachgewiesen er nannte es erst corpuscule Er gab dann der Elementarladung spater den Namen Elektron 1906 erhielt er dafur den Nobelpreis fur Physik 1897 entwickelte Karl Ferdinand Braun die erste Kathodenstrahlrohre Verbesserte Varianten kamen zunachst in Oszilloskopen und Jahrzehnte spater als Bildrohren in vollelektronischen Fernsehgeraten und Computermonitoren zum Einsatz 20 Jahrhundert Bearbeiten 1903 erfindet und patentiert die Firma Schuckert den Fehlerstromschutzschalter auch RCD unter der Bezeichnung Summenstromschaltung zur Erdschlusserfassung DRP Patent Nr 160 069 40 Ein technischer Apparat der in der heutigen Zeit bei allen modernen Sicherungskasten und in Stromnetzen zur Anwendung kommt Christian Hulsmeyer gilt als Erfinder des Radars Im Jahr 1904 erhielt er ein Patent Reichspatent Nr 1655461 fur ein Gerat welches er Telemobiloskop nannte 41 42 1905 erfand der Elektroingenieur John Ambrose Fleming die erste Radiorohre die Diode 1906 1907 entwickelten Robert von Lieben und Lee De Forest mit der Audionschaltung unabhangig voneinander eine weiterentwickelte Verstarkerrohre Triode genannt die der Funktechnik einen wesentlichen Impuls gab 10 Ferdinand Braun 1909 Am 8 Juni 1906 bewiesen der Elektroingenieur Max Dieckmann und sein Mitarbeiter Gustav Glage mit einem Zweischlittenapparat gegen den Willen Brauns der solche Anwendungen fur unwissenschaftliche Spielerei hielt Dies bewies die Eignung der Kathodenstrahlrohre als Bildschreiber fur die Ubertragung von Schriftzeichen Im gleichen Jahr nutzte er eine braunsche Rohre zur Wiedergabe von 20 zeiligen schemenhaften Schattenbildern im Format 3 3 cm Dies war vermutlich das weltweit erste voll elektrische Fernsehmonitor 26 Juni 1906 Grundung der International Electrotechnical Commission IEC eine internationale Normungsorganisation fur Normen im Bereich der Elektrotechnik und Elektronik Im Dezember 1906 gelang es dem Elektriker Reginald Fessenden mit einem Maschinensender ebenso wie 1904 veroffentlicht 1906 Valdemar Poulsen mit seinem Lichtbogensender die weltweit erste drahtlose Ubertragung von einfachen Tonen 1907 kam die erste elektrisch angetriebene kommerzielle Waschmaschine auf den Markt von der 1900 Washer Company aus Binghamton New York und der Hurley Machine Co aus Chicago 1907 wurde die elektrische Ladung durch Robert Millikan bestimmt Die Elektronenladung als kleinstes frei auftretendes Ladungsquantum auch Elementarladung genannt betragt 1 602 10 19 C Coulomb Millikan erhielt fur diese Entdeckung 1923 den Nobelpreis fur Physik 1907 entdeckte Henry Joseph Round den Round Effekt auch Elektrolumineszenz genannt den er im selben Jahr in der Fachzeitschrift Electrical World veroffentlichte der Effekt dass anorganische Stoffe beim Anlegen einer elektrischen Gleichspannung Licht aussenden eine Entdeckung die dann 1927 Oleg Wladimirowitsch Lossew zur Entwicklung einer praktischen Anwendung antrieb der Leuchtdiode LED Die ersten LED konnten jedoch nur Infrarotstrahlung abgeben und leuchteten somit nicht im sichtbaren elektromagnetischen Spektrum 1911 fuhren Johann Koenigsberger und sein Student Josef Weiss den Begriff Halbleiter und Halbleitertechnik in der Elektrophysik und Elektrotechnik ein 2 1911 entwickelte Elmer Sperry den weltweit ersten praktischen PID Regler 1922 leitete dann der Elektroingenieur Nicolas Minorsky die korrekte mathematische Formulierung des PID Reglers her 43 Dies war ein bedeutender Fortschritt fur die Regelungstechnik 1912 Henry Ford Automobilhersteller rustet als weltweit Erster seine Automobile mit elektrischen Anlassern aus 44 1913 patentiert der Ingenieur Alexander Meissner die Meissner Schaltung Bis 1913 konnten Sender nur ein und ausgeschaltet werden was man bestenfalls als sehr rudimentare Modulation bezeichnen kann Eine Modulation mit vielfaltigsten Signalen deren feine Nuancen auch ubertragen werden mussen z B Sprachtone und Musik setzt eine Oszillatorschaltung voraus die zunachst ein konstantes Signal erzeugt das wurde erst nach der Erfindung der Meissner Schaltung moglich Das war der Beginn des Rundfunks 1914 wurde die weltweit erste elektrisch betriebene Verkehrsampel errichtet in Cleveland US Bundesstaat Ohio 45 1924 erfand Hugo Stotz den Sicherungsautomat auch Leitungsschutzschalter der in der heutigen Zeit bei allen modernen Sicherungs und Verteilerkasten zur Anwendung kommt 1925 baute der Elektroingenieur John Logie Baird mit einfachsten Mitteln den ersten mechanischen Fernseher auf Grundlage der Nipkow Scheibe 46 Takayanagi Kenjiro 1953 1925 experimentierte der Elektroingenieur Kenjiro Takayanagi mit Bairds Art der Bildzerlegung benutzte aber zur Wiedergabe der Bilder eine Elektronenstrahlrohre 1926 gelang es ihm die weltweit erste vollelektronische Ubertragung von Bildern mit Elektronenstrahlrohren auf Sender und Empfangsseite d h das weltweit erste voll elektrische Fernsehen dies vor Philo Farnsworth der ein ahnliches System erst einige Monate spater vorfuhrte Takayanagi bildete das zuvor aufgenommene Katakana Schriftzeichen イ auf einer braunschen Rohre ab 46 1926 entwickelte der Physiker Hans Busch die theoretische Basis fur die Entwicklung des Elektronenmikroskops Im Oktober 1926 reicht Julius E Lilienfeld ein gultiges Patent ein US1745175A Method and apparatus for controlling electric currents 47 seines erfundenen Feldeffekttransistor diese konnten aber erst ab 1960 gefertigt werden als mit dem Silizium Siliziumdioxid ein Materialsystem zur Verfugung stand Die verschiedenen Varianten der Feldeffekttransistoren zahlen heute zu den wichtigsten Halbleiterbauelementen der modernen Elektronik Mikroelektronik Nanoelektronik und Leistungselektronik Die Feldeffekttransistoren ermoglichen heute u a effiziente Umrichter Stromrichter und Schaltnetzteile und hohe Integrationsdichten moderner Chips 1927 begann die Entwicklung des FM Radios im Bereich des Horfunks welcher sich fur die Ultrakurzwelle bzw den UKW Rundfunk in Europa durchsetzen konnte Bis 1933 reichte der Elektroingenieur Edwin Howard Armstrong vier Patente ein die sich mit der Technik der Frequenzmodulation beschaftigten Weltweit erste kommerzielle FM Radiostationen entstanden in den USA Ende der 40er Jahre 1928 folgte durch Baird der erste Farbfernseher und im selben Jahr gelang ihm die erste transatlantische Fernsehubertragung Fernsehtechnik mit mechanischer Bildzerlegung von London nach New York Am 24 Dezember 1929 patentierte der Siemens Oberingenieur Wilhelm Klement die weltweit erste Schutzkontaktsteckdose Patent DRP 567906 Ein dritter Pol der Schutzkontakt soll Fehlerstrome ableiten Heute ist es Standard in fast 40 Landern der Erde 48 1931 bauten die Elektroingenieure Ernst Ruska und Max Knoll das weltweit erste Elektronenmikroskop Fur diese Arbeit erhielt Ruska 1986 den Physik Nobelpreis Konrad Zuse 1992 1941 stellte der Ingenieur Konrad Zuse den weltweit ersten funktionsfahigen Computer den Z3 fertig es war der erste elektromechanische Computer Im Jahr 1946 folgt der ENIAC Electronic Numerical Integrator and Computer von John Presper Eckert und John Mauchly der erste vollelektronische und frei programmierbare Computer Die erste Phase des Computerzeitalters begann Die seitdem zur Verfugung stehende Rechenleistung ermoglicht es Ingenieuren und der Gesellschaft vollig neue Technologien und Anwendungen zu entwickeln und Leistungen zu vollbringen wie beispielsweise 1969 die Mondlandung im Rahmen des Apollo Programms der NASA 1945 findet der Ingenieur Percy Spencer durch Zufall heraus dass man mit Mikrowellen Speisen erwarmen kann und baut 1946 den weltweit ersten Mikrowellenherd Nachbau des ersten Transistors von 1947 Die Erfindung des Bipolartransistors 1947 in den Bell Laboratories USA durch William B Shockley Elektroingenieur John Bardeen und Walter Brattain erschloss der Elektrotechnik und der gesamten Halbleitertechnologie sehr weite Anwendungsgebiete da nun viele Gerate sehr kompakt gebaut werden konnten 1947 Elektrische Defibrillation an Menschen durch Sweet und Claude Beck 49 50 1951 Weltweit erste Massenproduktion von Transistoren bei der Allentown Works 51 1953 einigten sich die Mitglieder vom National Television System Committee NTSC einstimmig uber die weltweit erste internationale Normung bzw Standardisierung fur das Ubertragen Empfangen und Bearbeiten elektrisch analoger Farbfernsehsignale Allerdings konnte sich der Standard in vielen Industriestaaten nicht durchsetzen so dass je nach Weltregion verschiedenste Standards sich durchgesetzt haben wie z B PAL und SECAM 1954 entstand in Schweden Gotland die weltweit erste kommerzielle HGU Verbindung 52 16 Am 4 September 1956 stellte IBM das weltweit erste kommerzielle elektromagnetische Festplattenlaufwerk vor die IBM 350 Lochkarten waren als Datenspeicher bis dahin noch Stand der Technik Am 25 September 1956 entstand mit TAT 1 dt Transatlantisches Telefonkabel Nr 1 das erste transatlantische Telefonnetz 16 1957 prasentierte General Electric GE den Thyristor silicon controlled rectifier und als zweite Variante den Triac wichtige Bauteile der Leistungselektronik 16 Ein wesentlicher Schritt nach der Erfindung des Bipolartransistors war die Entwicklung der Mikroelektronik in 1957 Jack Kilby realisierte und patentierte erstmals eine elektrische Schaltung aus einem Transistor und mehren Widerstanden und Kondensatoren auf einem Germanium Kristall einem hybriden integrierten Schaltkreis IC Sein Ansatz hatte noch einige Schwachen dennoch machte dieser Schritt weg von aus diskreten Bauelementen zusammengesetzten hinzu integrierten Schaltkreisen die heutigen Prozessorchips und damit die Entwicklung moderner Computer erst moglich Im Jahre 2000 erhielt Kilby dafur den Nobelpreis fur Physik Es gibt allerdings Quellen die beschreiben dass der vom Siemens Physiker Werner Jacobi am 15 April 1949 zum Patent Patent Nummer 833 366 gewahrt 1952 angemeldete Halbleiterverstarker als theoretisches Konzept bereits einen integrierten Schaltkreis darstellt Jacobi beschrieb dass in einem Trager jedoch ohne ein praktisches Beispiel zu nennen 5 Transistoren und elektrische Verbindungen eingesetzt werden und so ein integrierter Schaltkreis geschaffen wird 53 1958 erfanden und bauten George Devol und der Elektroingenieur Joseph Engelberger den weltweit ersten Industrieroboter Ein solcher Roboter wurde 1960 bei General Motors erstmals in der industriellen Produktion eingesetzt Industrieroboter sind heute in verschiedensten Industrien wie z B der Automobilindustrie ein wichtiger Baustein der Automatisierungstechnik und Robotik 1958 wurde das analoge handvermittelte A Netz von der Deutschen Bundespost unter der Bezeichnung Offentlicher beweglicher Landfunkdienst ObL eingefuhrt Das A Netz war das erste Mobilfunksystem fur Telefonie in der Bundesrepublik Deutschland und geriet bereits 1971 an seine technischen Grenzen Der Nachfolger wurde 1972 das B Netz Robert Noyce 1959 Im Juli 1959 meldete Robert Noyce den weltweit ersten echt monolithischen d h aus bzw in einem einzigen einkristallinen Substrat gefertigten integrierten Schaltkreis zum Patent an Das Entscheidende an dem Patent von Noyce war die komplette Fertigung der Bauelemente einschliesslich Verdrahtung auf einem Substrat Seine Arbeit basierte auf den von Jean Hoerni entwickelten Planarprozess R Noyce J Hoerni J Kilby und W Jacobi gelten somit als Erfinder des Mikrochips 1987 erhielt Noyce dafur die National Medal of Technology and Innovation Er wurde bei der Verleihung des Nobelpreises an Jack Kilby nicht mitberucksichtigt weil er zum Zeitpunkt der Verleihung bereits verstorben war Karl Kordesch 2003 1960 patentierte Karl Kordesch die Alkali Mangan Zelle welche bis heute noch zu den wichtigsten elektrochemischen Energiespeichern zahlt Im Mai 1960 entwickelte der Physiker Theodore Maiman Sohn eines Elektrotechnikers mit seinem Assistenten Charles Asawa den weltweit ersten funktionstuchtigen Laser den Rubinlaser 16 Im Februar 1961 schlug Eugene F Lally die Idee der digitalen Fotografie beispielsweise der Digitalkamera vor mit einer mosaischen Anordnung von Fotodetektoren das analog optische Abbild der Brennebene der Kamera in den Digitalbereich umzuwandeln allerdings war sein Konzept seiner Zeit weit voraus und technisch noch nicht realisierbar 54 Im August 1961 reichten Gerhard Sessler und James E West das Patent US3118979A Electrostatic transducer 55 des Elektretmikrofon ein und gelten somit als Erfinder Es ist das damals bis heute am haufigsten produzierte Mikrofon weltweit Es ist z B Bestandteil von Handys und Kassettenrekordern Im September 1961 erfindet der Elektroingenieur James L Buie bei TRW die TTL Technik US3283170A Coupling transistor logic and other circuits welche in den 1970er und 1980er die dominante Digitaltechnik war 56 und auch heute noch ein Standard ist Am 10 Juli 1962 brachten die USA Telstar 1 den weltweit ersten zivilen Kommunikationssatelliten in den Weltraum Nick Holonyak Jr 2002 Im Oktober 1962 erfand der Elektroingenieur Nick Holonyak die weltweit erste LED die im sichtbaren elektromagnetischen Spektrum leuchtet anstatt in Infrarot Seine LED leuchtete in der Farbe Rot 57 58 Dafur erhielt er mehrere Ehrungen unter anderem 2003 die IEEE Medal of Honor und die National Medal of Technology and Innovation 59 Januar 1963 Grundung des Institute of Electrical and Electronics Engineers IEEE 1963 prasentierte David Paul Gregg die erste elektronische Kamera eine Kamera die Bilder analog elektronisch abspeichert Er gilt auch als Erfinder der optischen Datentrager 54 1963 entwickelten beide Elektroingenieure Chih Tang Sah und Frank Wanlass zusammen beim Halbleiterhersteller Fairchild Semiconductor die CMOS Technik Die Technik fuhrte zu erheblich geringerem Stromverbrauch im Vergleich zu bipolaren Transistoren die z B in der TTL Technik verwendet werden Die CMOS Technik ist heute die am meisten angewendete Digitaltechnik der modernen Elektronik Mikroelektronik und Nanoelektronik Im Marz 1963 erfand der Elektroingenieur Robert H Norman den ersten Halbleiterspeicher RAM indem er im Marz das Patent US3562721A Solid state switching and memory apparatus 60 fur den SRAM einreichte 1965 formuliert Gordon Moore das mooresches Gesetz eine Faustregel die auf eine empirische Beobachtung zuruckgeht Einige behaupten dass diese vorhersagt dass allgemein die technische Entwicklung exponentiell sein konnte 1965 erhielten Shin ichirō Tomonaga Julian Schwinger und Richard Feynman den Nobelpreis fur Physik fur ihre fundamentale Leistung in der Quantenelektrodynamik mit tiefgehenden Konsequenzen fur die Elementarteilchenphysik Die Quantenelektrodynamik QED ist im Rahmen der Quantenphysik die quantenfeldtheoretische Beschreibung des Elektromagnetismus 1967 entwickelt der Elektroingenieur George Heilmeier die weltweit erste Flussigkristallanzeige engl Liquid Crystal Display LCD 61 Robert Dennard 2009 Im Juli 1967 reichte der Elektroingenieur Robert H Dennard sein Patent US3387286A Field effect transistor memory 62 uber das DRAM ein und gilt somit als Erfinder Der DRAM wird bis heute in praktisch allen Computern eingesetzt Dafur erhielt er 1988 die National Medal of Technology and Innovation 63 und 2009 die IEEE Medal of Honor 59 Marcian Ted Hoff 2009 1968 erfand der Elektroingenieur Marcian Edward Hoff bekannt als Ted Hoff bei der Firma Intel den Mikroprozessor und lautete damit die Ara des Personal Computers PC ein Zugrunde lag Hoffs Erfindung ein Auftrag einer japanischen Firma fur einen Desktop Rechner den er moglichst preisgunstig realisieren wollte Die erste kommerzielle Realisierung eines Mikroprozessors entwickelte 1971 Federico Faggin fast im Alleingang den Intel 4004 ein 4 Bit Prozessor Aber erst der Intel 8080 ein 8 Bit Prozessor aus dem Jahr 1973 ermoglichte den Bau des ersten PCs des Altair 8800 Im September 1968 wurden von Edward H Stupp Pieter G Cath und Zsolt Szilagyi das erste Patent US3540011A All solid state radiation imagers fur den ersten realisierbaren Bildsensor beantragt der optische Bilder durch den Einsatz von Halbleiterbauelementen aufnehmen kann und damit das erste praktische Konzept der Aufzeichnung von Standbildern durch das Digitalisieren von Signalen eines diskreten Sensorelements darstellte 54 Am 18 Oktober 1969 wurde von Willard Boyle und George Smith die Basis des CCD Bildsensors charge coupled device erfunden und dafur 2009 mit dem Nobelpreis fur Physik ausgezeichnet 54 Diese Basis fuhrte in den 1980er und 1990er zur Entwicklung eines erweiterten sehr erfolgreichen Bildsensortyp dem CMOS Bildsensor Beide Technologien haben ihre Vor und Nachteile Das Internet begann am 29 Oktober 1969 als Arpanet Es wurde zur Vernetzung der Grossrechner von Universitaten und Forschungseinrichtungen genutzt Das Internet wird auf elektrotechnischen Geraten und Leitungen betrieben Im Mai 1970 prasentierte die amerikanische Uhrenmarke Hamilton die weltweit erste vollelektronische Armbanduhr die ohne bewegliche Teile auskommt Im April 1971 ging diese mit dem Namen Pulsar in Serienproduktion 64 1970 produzierte und entwickelte Corning Inc den ersten Lichtwellenleiter der in der Lage war Signale auch uber eine langere Strecke ohne grossere Verluste zu ubertragen Dies war ein revolutionarer Schritt und ermoglichte den wirtschaftlichen Aufbau von Glasfasernetzen 16 Im Juni 1971 reichten Louis A Lopes Jr und Owen F Thomas das erste Patent fur eine Digitalkamera ein Im Oktober 1971 erfanden und bauten Thomas B McCord vom MIT und James A Westphal von CalTech die weltweit erste benutzbare Digitalkamera Ihre Kamera hatte 256 256 Pixel 0 065 Megapixel welche digitale 8 Bit Bilddaten in ungefahr 4 Sekunden auf einer 9 spurigen elektronisch magnetisch Digitalkassette abspeicherte 54 Robert Metcalfe 2005 Am 22 Mai 1973 prasentierte der Elektroingenieur Robert M Metcalfe seinen Vorgesetzten die Idee des Ethernet 65 2003 erhielt er dafur die National Medal of Technology Der Elektroingenieur Martin Cooper gilt mit seinem im Oktober 1973 eingereichten Patent US3906166A Radio telephone system als Erfinder des portablen Mobiltelefons Taschentelefons d h das weltweit erste fur den Menschen zum Mittragen konzipierte kompakte Mobiltelefon Es gab zu dieser Zeit bereits Vorlaufer des Mobiltelefons welche z B in Zugen und in PKW fest installiert waren und das A Netz nutzten 1973 entwickelte Paul C Lauterbur die bildgebende magnetische Kernspinresonanz die Magnetresonanztomographie MRT 2 Im Jahre 2009 erhielten in Deutschland rund 5 89 Millionen Menschen mindestens eine Magnetresonanztomographie 1974 erschien der erste Mikrocontroller auf dem Markt der Texas Instruments TMS1000 1976 entwickelte H Shirakawa leitende Polymere und damit die Grundlage fur organische Leuchtdioden 2 Diese Technik findet u a Anwendung bei OLED Bildschirmen 2 Die Halbleiter auf Polymerbasis werden dem neuen Bereich organische Elektronik zugeordnet Die Firma Philips erfand 1978 die Compact Disc CD zur Speicherung digitaler Informationen 1982 resultierte dann aus einer Kooperation zwischen Philips und Sony die Audio CD 1985 folgte die CD ROM 1979 erhielten Sheldon Glashow Steven Weinberg und Abdus Salam den Nobelpreis fur Physik fur ihre Beitrage an der Theorie der vereinigten schwachen und elektromagnetischen Wechselwirkung zwischen Elementarteilchen einschliesslich u a die Voraussage der schwachen neutralen Strome Elektroschwache Wechselwirkung In den 1970er Jahren beginnen die ersten Versuche zur Digitalisierung der Telefonnetze aber erst 1980 erscheint ISDN als internationaler Standard fur das digitale Telekommunikationsnetz 1978 wurde mit SCART ein europaischer Standard fur Steckverbindungen von Audio und Video Geraten wie etwa Fernseher und Videorecorder veroffentlicht 66 Dieser Standard wurde ausserhalb von Japan und den USA uber 25 Jahre lang zur gebrauchlichsten Kabelverbindung im privaten Fernseh und Videobereich Im Januar 1980 wurde die weltweit erste digitale Foto Farbkamera mit CCD Sensor gebaut die XC 1 54 Im Dezember 1980 hat der Elektroingenieur Jayant Baliga sein Patent US4969028A Gate enhanced rectifier 67 uber den IGBT eingereicht 68 und gilt somit als Erfinder Neben den Varianten der Bipolartransistoren und Feldeffekttransistoren ist dieser eine neue Art von Halbleiterbauelement und gilt bis heute als eine der bedeutendsten Neuerung im Bereich der elektrischen Energietechnik und Leistungselektronik 69 2010 erhielt er dafur die National Medal of Technology and Innovation und 2014 die IEEE Medal of Honor 1982 haben Stanford R Ovshinsky und Masahiko Oshitani zwischen 1962 und 1982 den Nickel Metallhydrid Akkumulator zur marktreifen Zelle entwickelt Martin Cooper 2007 1983 brachten zusammen mit dem Chefdesigner Rudy Krolopp und dem Elektroingenieur Martin Cooper die Firma Motorola das weltweit erste in Serie produzierte Mobiltelefon Taschentelefon das DynaTAC 8000X auf den Markt Schon ein Jahr spater 1984 besassen 300 000 Menschen den Urvater des modernen Mobiltelefons 1984 veroffentlichte der Elektroingenieur Fujio Masuoka als Erfinder 70 mit der Firma Toshiba den weltweit ersten NAND Flash Speicher und 1988 Intel den weltweit ersten kommerziellen NOR Flash Speicher 71 72 Im Jahr 1985 wurde die erste flash basierte Solid State Disk kurz SSD in einen IBM Personal Computer eingebaut 1986 wurde mit D 1 der weltweit erste Standard fur digitale Videoaufzeichnung festgelegt und 1987 brachte der Elektronikkonzern Sony die weltweit erste Kamera DVR 1000 mit D 1 auf den Markt 73 1988 entstand mit TAT 8 das erste transatlantische Glasfasernetz 16 TAT 8 ermoglichte 280 Mbit s 40 000 Telefonverbindungen gleichzeitig 1990 wurde mit GSM 2G der weltweit erste Mobilfunkstandard fur volldigitale Mobilfunknetze eingefuhrt 1990 wurden in den USA von der ASTC die weltweit ersten Standards fur digitales Fernsehen festgelegt 1991 erschien der erste Lithium Ionen Akku auf dem Markt Anfang der 1990er erfanden die Elektroingenieure Isamu Akasaki und Hiroshi Amano die superhelle effiziente LED in Grun Rot und Gelb auf der GaN Basis 74 1993 wurden die ersten Prototypen vorgestellt 1994 erfand der Elektroingenieur Shuji Nakamura die superhelle effiziente blaue LED auf der GaN Basis welche schnell zur Weiterentwicklung der superhellen weissen LED fuhrte 75 Von nun an war es moglich mit Leuchtdioden superhelle weisse Lampen zu bauen und ab 2002 die Blu ray zu entwickeln Fur diese Entwicklung wurden alle drei 2014 mit dem Nobelpreis fur Physik geehrt 76 1994 wurden von der DVB erste Standards fur digitales Fernsehen in Europa festgelegt 1994 wurde das weltweit erste Digitalfernsehen kommerziell per Satellit unter dem Markennamen DirecTV in den USA angeboten Am 15 Januar 1996 erschien die Spezifikation der ersten Variante des Universal Serial Bus USB 1 0 77 Honda P2 2008 Im Dezember 1996 prasentierte die Firma Honda den weltweit ersten funktionsfahigen humanoiden Roboter den P2 Einen ersten prototypischen humanoiden Roboter der aber noch nicht voll funktionsfahig war entwickelte bereits 1976 die japanische Waseda Universitat Aus dem P2 resultierte der zurzeit aktuelle Android Hondas etwa 1 20 m grosser Asimo Einer der zurzeit modernsten humanoide Roboter ist Atlas Neben vielen elektronischen und elektrotechnischen Komponenten bestehen humanoide Roboter auch wesentlich aus mechanischen Komponenten deren Zusammenspiel man als Mechatronik bezeichnet 1999 wurden mit dem National Electrical Code in den USA Fehlerlichtbogen Schutzeinrichtungen Brandschutzschalter gefordert oder empfohlen 78 mit dem Canadian Electrical Code zog Kanada 2002 79 mit der DIN VDE 0100 420 Deutschland 2016 nach 80 Der elektronische Schutzschalter wird in Sicherungs und Verteilerkasten eingebaut Untersuchungen des IFS zeigten dass in Deutschland zwischen 2002 und 2019 Elektrizitat mit 32 die haufigste Brandursache war bei erheblichen Schaden an Gebauden 81 Erste Patente sind von Siemens Energy amp Automation EU Patent EP0653073B1 82 1992 oder Square D EU Patent EP0820651B1 83 1997 21 Jahrhundert Bearbeiten 2000 wurden von der Digital Audio Broadcasting DAB erste Standards fur Digitalradio in Europa gesetzt Im August 2000 wurden in Deutschland Lizenzen fur den Mobilfunkstandard der dritten Generation 3G Universal Mobile Telecommunications System UMTS erteilt welcher hohere Datenubertragungsraten fur das mobile Mobilfunknetz und mobile Internet ermoglicht bis zu 384 kbit s ab 2011 mit HSPA inkl Abwartskompatibilitat bis zu 42 Mbit s 2002 wurden die ersten weissen Leuchtdioden als LED Birnen fur den Haushaltsgebrauch kommerziell angeboten ab 2008 in LED Fernseher Notebooks Smartphones und PC Monitore verbaut und seit 2019 gelten LED als das meist verwendete Beleuchtungsmittel 75 Im Oktober 2002 wurden die 100 Nanometer Strukturbreiten fur kommerziell in Massenproduktion hergestellte integrierte Schaltkreise unterschritten 90 nm DRAM von Toshiba 84 Die Halbleitertechnik und industrie unterhalb dieser Grenze wird dem nun entstandenen Bereich der Nanoelektronik und der Nanotechnologie zugeordnet Im Dezember 2002 erschien von einem Elektronikindustrie Konsortium die Spezifikation der ersten Variante des High Definition Multimedia Interface 85 HDMI ist zurzeit die gebrauchlichste Kabelverbindung im privaten Fernseh und Videobereich Entwicklung mobiler Netzwerke 2017 2009 wurden die weltweit ersten kommerzielle LTE Netzwerke in Betrieb genommen LTE gilt als Mobilfunkstandard der vierten Generation 4G und ermoglicht bis zu 300 Mbit s und niedrigere Latenzen ab 2014 mit LTE A 4G inkl Abwartskompatibilitat bis zu 1 Gbit s 2018 ging in China die weltweit erste kommerzielle Hochspannungs Gleichstrom Ubertragung mit uber 1 Megavolt in Betrieb Eine 1100 kV HGU Verbindung zwischen Changji und Guquan mit einer Lange von 3 284 km und einer Ubertragungsleistung von bis zu 12 Gigawatt 86 87 Die Distanz entspricht etwa 8 2 des Erdumfangs und die Leistung etwa der von 13 Kernreaktoren 88 2019 gingen in Sudkorea die weltweit ersten flachendeckende und kommerzielle 5G Netze und Dienste in Betrieb 89 Dieser Mobilfunkstandard der funften Generation ermoglicht bis zu 20 Gbit s und Latenzen von 0 5 bis 4 ms Ausbildung Fortbildung und Studium BearbeitenAusbildungsberufe Bearbeiten Hauptartikel Liste der Ausbildungsberufe in der Elektrotechnik Fortbildung Bearbeiten Eine Fortbildung zum Elektromeister findet an einer Meisterschule statt und dauert 1 Jahr Vollzeit bzw 2 Jahre berufsbegleitend Eine Fortbildung zum Elektrotechniker kann an einer Technikerschule in zwei Jahren Vollzeit bzw vier Jahren berufsbegleitend absolviert werden Im Ausland wie zum Beispiel in Frankreich kann an einer Technikerschule nach der Fortbildung zum Elektrotechniker ein hoherer Technikerabschluss franzosisch Brevet de technicien superieur in zwei weiteren Jahren Vollzeit an einer Technikerschule absolviert werden Studienfach Bearbeiten Der Studiengang Elektrotechnik wurde weltweit erstmals im Januar 1883 an der Technischen Hochschule Darmstadt von Erasmus Kittler eingerichtet Der Studienplan sah ein vierjahriges Studium mit Abschlussprufung zum Diplom Elektrotechnikingenieur vor 90 91 Elektrotechnik wird mittlerweile an vielen Universitaten Fachhochschulen und Berufsakademien als Studiengang angeboten An Universitaten wird wahrend des Studiums die wissenschaftliche Arbeit betont an Fachhochschulen und Berufsakademien steht die Anwendung physikalischer Kenntnisse im Vordergrund Grundlagenstudium Bearbeiten Die ersten Semester eines Elektrotechnik Studiums sind durch die Lehrveranstaltungen Grundlagen der Elektrotechnik Physik und Hohere Mathematik gepragt In den Lehrveranstaltungen Grundlagen der Elektrotechnik werden die physikalischen Grundlagen der Elektrotechnik vermittelt Diese Elektrizitatslehre umfasst die Themen Gleichstromtechnik Elektrisches Potential elektrische Spannung elektrischer Strom ohmscher Widerstand Kirchhoffsche Satze zusammengesetzte Schaltungen elektrische Arbeit und Leistung Leistungsanpassung Wechselstromtechnik Komplexe Wechselstromrechnung Blindwiderstand Wirk und Blindleistung passiver und aktiver Zweipol Schwingkreis Ortskurve Mehrphasenwechselstrom symmetrisches und unsymmetrisches Dreiphasensystem Schaltvorgange periodische Schwingungen mit nichtsinusformiger Kurvenform Fourierreihe Elektrostatik statisches elektrisches Feld Influenz Coulombsches Gesetz elektrische Ladung elektrische Kapazitat Elektrodynamik zeitlich veranderliches magnetisches und elektrisches Feld elektromagnetische Induktion Maxwell Gleichungen Weitere Grundlagenfacher sind Elektrische Messtechnik Digitaltechnik Elektronik sowie Netzwerk und Systemtheorie Aufgrund der Interdisziplinaritat und der engen Verflechtung mit der Informatik ist auch Programmierung Teil eines Elektrotechnik Studiums Belegen die Programmierung und die Informationstechnik einen grossen Anteil im Stundenplan wird das Studium sehr oft Elektro und Informationstechnik genannt Vertiefungsrichtung bzw Spezialisierung Bearbeiten In den hoheren Semestern des Bachelor und Masterstudiums konnen Schwerpunkte gesetzt werden In manchen Studiengangen sind Vertiefungsfacher aus einem breiten Katalog frei wahlbar oder die Vertiefungsrichtung ist wahlbar oder bereits festgelegt Als Vertiefungsfacher bzw Vertiefungsrichtung finden sich klassisch beispielsweise die Elektrische Energietechnik Nachrichtentechnik Elektronik Automatisierungstechnik und Mess Steuerungs und Regelungstechnik MSR Antriebstechnik Neuartige Spezialisierungen sind beispielsweise Elektronische Systeme und Mikroelektronik Erneuerbare Energien Technische Gebaudeausrustung TGA Medizintechnik Studiengange die in einer Kombination zweier in der Praxis sehr nahestehenden Vertiefungsrichtungen spezialisieren werden ebenfalls angeboten wie beispielsweise Energie und Automatisierungstechnik Energie und Antriebstechnik Nachrichtentechnik und Elektronische Systeme Medizintechnik und Elektronische Systeme Energietechnik und Erneuerbare Energien Interdisziplinare Pflicht und Wahlpflichtfacher Bearbeiten Da der Beruf des Elektroingenieurs sehr oft auch interdisziplinare Kenntnisse erfordert so mussen je nach Hochschule auch Pflicht und Wahlpflichtfacher wie beispielsweise Werkstoffkunde Betriebswirtschaftslehre Englisch Technische Mechanik Technisches Zeichnen Patentrecht Arbeitsschutz Arbeitsrecht Kommunikation bestanden werden Akademische Titel Bearbeiten Der jahrzehntelang von den Hochschulen verliehene akademische Grad Diplom Ingenieur Dipl Ing bzw Dipl Ing FH wurde aufgrund des Bologna Prozesses durch ein zweistufiges System berufsqualifizierender Studienabschlusse typischerweise in der Form von Bachelor und Master grosstenteils ersetzt Der Bachelor Bachelor of Engineering oder Bachelor of Science ist ein erster berufsqualifizierender akademischer Grad der je nach Prufungsordnung des jeweiligen Fachbereichs nach einer Studienzeit von 6 bzw 7 Semestern erworben werden kann Dieser erste akademische Grad befahigt den rechtlich geschutzten Titel Ingenieur oder Elektroingenieur tragen zu durfen 92 93 Nach einer weiteren Studienzeit von 4 bzw 3 Semestern kann der Master als zweiter akademischer Grad Master of Engineering oder Master of Science erlangt werden Der Doktoringenieur Dr Ing ist der hochste akademische Grad der im Anschluss an ein abgeschlossenes Masterstudium im Rahmen einer Assistenzpromotion oder in einer Graduate School erreicht werden kann Die Ingenieur Ehrendoktorwurde Dr Ing E h kann von Universitaten fur besondere akademische oder wissenschaftliche Verdienste an Akademiker oder Nichtakademiker verliehen werden beispielsweise 1911 von der Technischen Universitat Darmstadt an Michail Ossipowitsch Doliwo Dobrowolski Weitere im Ausland anerkannte akademische Titel Bearbeiten Neben den Hochschulabschlussen Bachelor Master und Ph D sind in den USA Kanada Australien Hongkong und Niederlande noch das Hochschulstudium Associate Degree mit einer Regelstudienzeit von zwei Jahren anerkannt wie zum Beispiel im Bereich Elektrotechnik das AET oder der erworbene Titel Electrical Engineering technician franz Ingenieur technicien en electrotechnique Das Associate Degree gilt in den gelisteten Landern als akademischer Grad ist aber in anderen Landern besonders in Europa meistens nicht als Hochschulabschluss bzw akademischer Grad anerkannt Lehramt Bearbeiten An einigen Hochschulen kann der Bachelor Studiengang Elektro und Informationstechnik in sieben Semestern mit anschliessendem dreisemestrigem Master Studiengang Master fur Berufliche Bildung studiert werden Mit diesem Master Abschluss und nach weiteren 1 5 Jahren Referendariatszeit besteht die Moglichkeit eine berufliche Tatigkeit als Gewerbelehrer hoherer Dienst an einer Berufsschule zu finden Interdisziplinares Studium Bearbeiten Studien die Elektrotechnik mit einer oder mehreren Fachdisziplinen kombinieren gibt es Die Studien Maschinenbau Elektrotechnik Mechatronik Robotik Versorgungstechnik und Wirtschaftsingenieurwesen Elektrotechnik konnen hier als klassische Beispiele genannt werden Organisationen BearbeitenInternational Bearbeiten IEC International Electrotechnical CommissionEuropaisch Bearbeiten European Committee for Electrotechnical Standardization European Telecommunications Standards InstituteDeutschland Bearbeiten DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik InformationstechnikVerbande BearbeitenInternational Bearbeiten Der grosste Berufsverband fur Elektrotechnik weltweit ist das Institute of Electrical and Electronics Engineers IEEE Er zahlt uber 420 000 Mitglieder und publiziert Zeitschriften auf allen relevanten Fachgebieten in Englisch Seit 2008 gab es den IEEE Global History Network IEEE GHN wobei in verschiedenen Kategorien wichtige Meilensteine beurteilt durch ein Fachgremium und personliche Erinnerungen von Ingenieuren IEEE First Hand History festgehalten werden konnen Solche Erinnerungsberichte von Schweizer Elektroingenieuren konnen als Beispiele eingesehen werden 94 95 Seit Anfang 2015 hat sich der IEEE GHN einer erweiterten Organisation Engineering and Technology History Wiki angeschlossen welche weitere Fachbereiche des Ingenieurwesens umfasst Deutschland Bearbeiten Der VDE Verband der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik e V ist ein technisch wissenschaftlicher Verband in Deutschland Mit ca 35 000 Mitgliedern engagiert sich der VDE fur ein besseres Innovationsklima Sicherheitsstandards fur eine moderne Ingenieurausbildung und eine hohe Technikakzeptanz in der Bevolkerung Der Zentralverband der Deutschen Elektro und Informationstechnischen Handwerke ZVEH vertritt die Interessen von Unternehmen aus den drei Handwerken Elektrotechnik Informationstechnik und Elektromaschinenbau ZVEH Mitglied waren im Jahr 2014 55 579 Unternehmen die 473 304 Arbeitnehmer davon rund 38 800 Auszubildende beschaftigten Dem ZVEH als Bundesinnungsverband gehoren zwolf Fach und Landesinnungsverbande mit insgesamt etwa 330 Innungen an Der Zentralverband Elektrotechnik und Elektronikindustrie e V ZVEI setzt sich fur die Interessen der Elektroindustrie in Deutschland und auf internationaler Ebene ein ZVEI Mitglied sind mehr als 1 600 Unternehmen in denen im Jahr 2014 etwa 844 000 Beschaftigte in Deutschland tatig waren Als ZVEI Untergliederungen finden sich derzeit 22 Fachverbande Osterreich Bearbeiten Der OVE Osterreichischer Verband fur Elektrotechnik ist eine Branchenplattform im Bereich Elektrotechnik und Informationstechnik Schweiz Bearbeiten Der Electrosuisse Verband fur Elektro Energie und Informationstechnik Auszeichnungen Preise und Ehrungen BearbeitenInternational Bearbeiten Die IEEE Medal of Honor ist die hochste Auszeichnung des IEEE welche im Bereich Informations und Elektrotechnik fur aussergewohnliche Arbeiten und Karrieren seit 1917 jahrlich vergeben wird Der Kyoto Preis ist eine jahrlich verliehene Auszeichnung fur uberragende Leistungen in Wissenschaft und Kunst Neben dem Nobelpreis handelt es sich um eine der hochsten Auszeichnungen in Wissenschaft und Kultur Eine der Disziplinen innerhalb der Kategorie Hochtechnologie ist die Elektrotechnik und Elektronik Deutschland Bearbeiten Der VDE Ehrenring ist die hochste Auszeichnung des VDE fur hervorragende wissenschaftliche oder technische Leistungen auf dem Gebiet der Elektrotechnik 96 97 Siehe auch Bearbeiten Portal Elektrotechnik Ubersicht zu Wikipedia Inhalten zum Thema Elektrotechnik Portal Mikroelektronik Ubersicht zu Wikipedia Inhalten zum Thema Mikroelektronik Elektroindustrie MessgeratLiteratur BearbeitenWinfield Hill Paul Horowitz Die hohe Schule der Elektronik Tl 2 Digitaltechnik Elektor Verlag 1996 ISBN 3 89576 025 0 Eugen Philippow Karl Walter Bonfig Bearb Grundlagen der Elektrotechnik 10 Auflage Verlag Technik Berlin 2000 ISBN 3 341 01241 9 Winfield Hill Paul Horowitz Die hohe Schule der Elektronik Tl 1 Analogtechnik Elektor Verlag 2002 ISBN 3 89576 024 2 Manfred Albach Grundlagen der Elektrotechnik 1 Erfahrungssatze Bauelemente Gleichstromschaltungen Pearson Studium Munchen 2004 ISBN 3 8273 7106 6 Manfred Albach Grundlagen der Elektrotechnik 2 Periodische und nicht periodische Signalformen Pearson Studium Munchen 2005 ISBN 3 8273 7108 2 Gert Hagmann Grundlagen der Elektrotechnik 11 Auflage Wiebelsheim 2005 ISBN 3 89104 687 1 Helmut Lindner Harry Brauer Constanz Lehmann Taschenbuch der Elektrotechnik und Elektronik 9 Auflage Fachbuchverlag im Carl Hanser Verlag Leipzig Munchen 2008 ISBN 978 3 446 41458 7 Siegfried Altmann Detlef Schlayer Lehr und Ubungsbuch Elektrotechnik 4 Auflage Fachbuchverlag im Carl Hanser Verlag Leipzig Munchen 2008 ISBN 978 3 446 41426 6 Wolfgang Konig Technikwissenschaften Die Entstehung der Elektrotechnik aus Industrie und Wissenschaft zwischen 1880 und 1914 G B Verlag Fakultas Chur 1995 ISBN 3 7186 5755 4 Softcover Henning Boetius Geschichte der Elektrizitat erzahlt von Henning Boetius 1 Auflage Beltz amp Gelberg ISBN 978 3 407 75326 7 Siegfried Buchhaupt Technik und Wissenschaft Das Beispiel der Elektrotechnik In Technikgeschichte Band 65 H 3 1998 S 179 206 Weblinks Bearbeiten Wiktionary Elektrotechnik Bedeutungserklarungen Wortherkunft Synonyme Ubersetzungen Wikibooks Formelsammlung Elektrotechnik Lern und Lehrmaterialien Wikibooks Formelsammlung Elektrizitatslehre Lern und Lehrmaterialien Wikibooks Regal Elektrotechnik Lern und Lehrmaterialien Wikisource Elektrotechnik 1914 Quellen und Volltexte Elektrotechnik Fachwissen Verband der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik e V Zentralverband der Deutschen Elektro und Informationstechnischen Handwerke Zentralverband Elektrotechnik und Elektronikindustrie e V Videos Bearbeiten Elektrotechnik Berufsbild eMarkeAustria 2011 auf YouTube Was studieren Drei Grunde fur Elektrotechnik faz 2018 auf YouTubeEinzelnachweise Bearbeiten William Gilbert Tractatvs Siue Physiologia Nova De Magnete Magneticisqve Corporibvs Et Magno Magnete tellure Sex libris comprehensus Online Angebot der Herzog August Bibliothek Wolfenbuttel http diglib hab de drucke nc 4f 46 start htm a b c d e f g h i j k l m u a Runde Andreas Physikalische Grundlagen In Chronik der Elektrotechnik vom VDE Verlag VDE 3 April 2017 abgerufen am 8 Mai 2020 Elektrische Leitfahigkeit Universitat Ulm abgerufen am 29 Marz 2019 u a Runde Andreas Kapitel Blitze In Chronik der Elektrotechnik VDE Verlag 3 April 2017 abgerufen am 10 Mai 2020 Konrad Reichert 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