Электр инженерлігінің тарихы: Көне дәуірден бастау
History of electrical engineering
Электр инженерлік тарихы: Ежелгі Египеттен бастау, электр балықтардың сипаттамасы, грек, рим, араб ғалымдарының зерттеулері. Электр туралы білімнің бастауы.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Бұл мақалада электр инженериясының тарихы егжей-тегжейлі сипатталады.
None
This article details the history of electrical engineering.
Бұрынғы дамуы
Электр энергиясы туралы білім пайда болғанға дейін адамдар электрлі балықтардың соққыларын білген. 2750 жылға дейін жазылған ежелгі Мысыр мәтіндерінде бұл балықтар "Нілдің күркіреушісі" деп аталған және олар барлық басқа балықтардың "қорғаушылары" деп сипатталған. Электр балықтары туралы мыңжылдықтар өткен соң, ежелгі грек, рим және араб табиғат зерттеушілері мен дәрігерлері хабарлаған. Плиний және Скрибоний Ларг сияқты бірнеше ежелгі авторлар электрлік соққының жандырмайтын әсерін куәландырды. Сонымен қатар, подагра немесе бас ауруы сияқты аурулары бар науқастарға электрлі балыққа тиіп, күшті соққының оларды емдеуіне үміттене отырып, емделу ұсынылған. Шамамен 15 ғасырға дейін арабтар электр сәулесіне "ra’ad" деген араб сөзін қолданғандықтан, найзағай мен кез келген басқа көзден электр энергиясының табиғатын анықтауға жасалған ең алғашқы және ең жақын әрекеттер арабтарға жатқызылады. Жерорта теңізі маңындағы ежелгі мәдениеттер кейбір заттарды, мысалы, янтарь таяқшаларды мысық жүнімен сүрту арқылы қауырсын сияқты жеңіл заттарды тартуға болатынын білген. Шамамен б.з.д. 600 жылы жазған ежелгі грек философы Талес Милеттік статикалық электрдің бір түрін сипаттап, жүнді түрлі заттарға, мысалы, янтарьға сүргенде, екеуінің арасында ерекше тартылыс туатынын атап өтті. Ол янтарь түймелердің шашты сияқты жеңіл заттарды тартатынын және оларды жеткілікті ұзақ сүргенде тіпті ұшқын секіріп шығуы мүмкін екенін байқаған. Б.з.д. 450 жылы грек философы Демокрит қазіргі атомдық теорияға ұқсас атомдық теорияны жасады. Оның ұстазы Левкипп осы теорияны ұсынған. Левкипп пен Демокриттің болжамында, барлық нәрсе атомдардан тұрады. Бірақ бұл атомдар, "атомос" деп аталған, бөлінбейтін және жойылмайтын. Ол атомдардың арасында бос кеңістік бар екенін және атомдар үнемі қозғалыста екенін болжаған. Оның қателігі тек атомдардың әртүрлі пішінде және әр заттың өзіндік пішін мен мөлшердегі атомы бар екенін айтуында болды. 1938 жылы Иракта табылған және шамамен б.з.д. 250 жылға жатқызылған "Бағдат батареясы" гальваникалық элементке ұқсайды және кейбір адамдар оның Месопотамияда металл жалату үшін қолданылғанын айтады, бірақ мұны растайтын ешқандай дәлел жоқ.
Long before any knowledge of electricity existed, people were aware of shocks from electric fish. Ancient Egyptian texts dating from 2750 BCE referred to these fish as the "Thunderer of the Nile", and described them as the "protectors" of all other fish. Electric fish were again reported millennia later by ancient Greek, Roman and Arabic naturalists and physicians. Several ancient writers, such as Pliny the Elder and Scribonius Largus, attested to the numbing effect of electric shocks delivered by electric catfish and electric rays, and knew that such shocks could travel along conducting objects. Patients with ailments such as gout or headache were directed to touch electric fish in the hope that the powerful jolt might cure them. Possibly the earliest and nearest approach to the discovery of the identity of lightning, and electricity from any other source, is to be attributed to the Arabs, who before the 15th century had the Arabic word for lightning ra‘ad applied to the electric ray. Ancient cultures around the Mediterranean knew that certain objects, such as rods of amber, could be rubbed with cat's fur to attract light objects like feathers. Thales of Miletus, an ancient Greek philosopher, writing at around 600 BCE, described a form of static electricity, noting that rubbing fur on various substances, such as amber, would cause a particular attraction between the two. He noted that the amber buttons could attract light objects such as hair and that if they rubbed the amber for long enough they could even get a spark to jump. At around 450 BCE Democritus, a later Greek philosopher, developed an atomic theory that was similar to modern atomic theory. His mentor, Leucippus, is credited with this same theory. The hypothesis of Leucippus and Democritus held everything to be composed of atoms. But these atoms, called "atomos", were indivisible, and indestructible. He presciently stated that between atoms lies empty space, and that atoms are constantly in motion. He was incorrect only in stating that atoms come in different sizes and shapes, and that each object had its own shaped and sized atom. An object found in Iraq in 1938, dated to about 250 BCE and called the Baghdad Battery, resembles a galvanic cell and is claimed by some to have been used for electroplating in Mesopotamia, although there is no evidence for this.
XVII ғасырдағы өзгерістер
Электр энергиясы мыңжылдықтар бойы тек зиялилық қызығушылықтан артық болмайтын еді. 1600 жылы ағылшын ғалымы Уильям Гилберт Карданоның электр және магнетизм туралы зерттеулерін кеңейтіп, магниттің тартымды күшін, құрғақ кеңірдегі майды сүрту арқылы туындайтын статикалық электрден ажыратты. Осы байланыс ағылшын тіліндегі "электр" және "электр қуаты" сөздерінің пайда болуына себеп болды, бұл сөздер 1646 жылы Томас Браунның "Pseudodoxia Epidemica" еңбегінде алғаш рет жарияланды. Отто фон Герике электростатикалық итергіш күшті көрсетті. Роберт Бойль да зерттеу жұмыстарын жариялады.
Electricity would remain little more than an intellectual curiosity for millennia. In 1600, the English scientist, William Gilbert extended the study of Cardano on electricity and magnetism, distinguishing the lodestone effect from static electricity produced by rubbing amber. This association gave rise to the English words "electric" and "electricity", which made their first appearance in print in Thomas Browne's Pseudodoxia Epidemica of 1646. Further work was conducted by Otto von Guericke who showed electrostatic repulsion. Robert Boyle also published work.
18 ғасырдағы өзгерістер
Электр құбылыстары ғасырлар бойы белгілі болғанмен, 18 ғасырда электр энергиясын жүйелі түрде зерттеу «ғылымдардың ең жас түрі» ретінде танымал болды, ал көпшілік осы саладағы жаңа жаңалықтарға қызығушылық танытты. 1705 жылы Фрэнсис Хауксби өзінің Отто фон Герикке генераторының өңделген нұсқасының шынысына аздаған мөлшерде сынап құйып, одан ауаны шығарып, жұмсақ вакуум жасады және зарядты жинақтау үшін шарды сүртті. Егер ол қолын шардың сыртына тигізсе, жарқырау байқалады. Бұл жарқыраумен оқуға болатын. Ол Сент-Эльмо отына ұқсас болды. Бұл эффект кейін газды шығару шамдарының негізіне айналды, осыдан неондық жарықтандыру мен сынап бу шамдары пайда болды. 1706 жылы ол осы эффектті жасау үшін «Әсер ету машинасы» құрастырды. Сол жылы ол Корольдік қоғамның мүшесі болып сайланды. Хауксби электрмен тәжірибелер жасауды жалғастырды, көптеген байқаулар жасады және әртүрлі электр құбылыстарын жасау және көрсету үшін машиналар ойлап тапты. 1709 жылы ол өзінің ғылыми еңбектерінің көп бөлігін жинақтаған «Физико-механикалық тәжірибелер» атты еңбегін жариялады. Стивен Грей оқшаулағыштар мен өткізгіштердің маңыздылығын анықтады. С. Ф. ду Фей оның жұмысын көріп, электрдің «екі сұйықтық» теориясын жасады. Кілттен оның қолының артқы жағына секіріп жатқан ұшқындар найзағайдың шынымен электрлік табиғаты бар екенін көрсетті. Ол сондай-ақ Лейден банкасының парадоксалды мінез-құлқын электр зарядының үлкен мөлшерін сақтау құрылғысы ретінде түсіндірді, бір сұйықтық, екі күй электр теориясын ұсынды. 1791 жылы итальяндық Луиджи Гальвани биоэлектрлік энергияны ашқанын жариялап, электр энергиясының жүйке жасушаларының бұлшық еттерге сигнал беру құралы екенін көрсетті. 1800 жылы Алессандро Вольта цинк пен мыс қабаттарын кезектестіріп құраған аккумуляторды немесе вольттік батареяны пайдаланып, ғалымдарға электростатикалық машиналарға қарағанда электр энергиясының сенімді көзін ұсынды. Уильям Стерджен 1825 жылы электромагнитті ойлап тапты. Электромагниттерді содан кейін Уильям Фотэргилл Кук пен Чарльз Уитстоун электр энергиясын алғашқы тәжірибелік инженерлік қолдануда қолданды, олар әріптерге сілтеме жасау үшін тақтада бірнеше инелерді қолданған телеграф жүйесін бірлесіп жасады. Бастапқыда бес инелі жүйе қолданылды, бірақ ол тым қымбат болғандықтан бас тартты. 1838 жылы инелер санын екіге дейін азайтылды, ал Кук пен Уитстоун осы нұсқаға патент алды. Кук бұл өнертабысты Лондон және Блэкволл темір жолы, Лондон және Бирмингем темір жолы және Ұлы Батыс темір жолы компанияларымен сынап көрді, олар тәжірибе үшін өз желілерін пайдалануға рұқсат берді. Кейіннен темір жолдар бір соққылы қоңыраулар мен үш позициялық инелі телеграф аспаптарының телеграфтық дыбысталуы арқылы көршілес посттармен байланыс орнату үшін желі бойымен сигнал қораптары бар жүйелерді құрды. Мұндай жүйелер сигнализация блоктарын іске асыру 21-ғасырда да ауылдық желілерде қолданылып келді. Электр инженерлігі 19 ғасырдың аяғында мамандыққа айналды. Мамандар әлемдік электр телеграф желісін құрды және жаңа пәнді қолдауға арналған алғашқы электр инженерлік институттар Ұлыбритания мен АҚШ-та құрылды. Бірінші электр инженерін нақты анықтау мүмкін болмаса да, 1816 жылы жұмыс істейтін электр телеграф жүйесін жасаған және әлемді электрмен қалай өзгертуге болатынын жазған Фрэнсис Рональдс осы саланың алдында тұрды. 50 жылдан кейін ол жаңа Телеграф инженерлері қоғамына (жақын арада Электр инженерлері институты деп аталатын) қосылды, онда басқа мүшелер оны өздерінің біріншісі деп санады. Оның үлкен электр кітапханасын тартуы жаңадан құрылған қоғам үшін айтарлықтай игілік болды. Электр техникасының ғылыми негізін зерттеу әдістерін қолдану арқылы дамыту 19 ғасырда күшейді. Осы ғасырдың басындағы елеулі жетістіктерге 1827 жылы электр тогы мен өткізгіштегі потенциалдық айырмашылық арасындағы байланысты өлшеген Георг Омның жұмысы, 1831 жылы электромагниттік индукцияны ашқан Майкл Фарадей жатады. 1830 жылдары Георг Ом алғашқы электростатикалық машинаны да жасады. Гомополярлы генераторды алғаш Майкл Фарадей өзінің есте қаларлық тәжірибелері барысында 1831 жылы жасады. Бұл қазіргі заманғы динамоның бастауы болды, яғни магнит өрісін пайдаланатын электр генераторлары. 1866 жылы Вернер фон Сименстің сыртқы магниттік қуатты қажет етпейтін өндірістік генераторды ойлап тапқаны басқа да көптеген өнертабыстарға жол ашты. 1873 жылы Джеймс Клерк Максвелл «Электр және магнетизм туралы трактат» еңбегінде электр және магнетизмді біріктіретін тұжырымдама жариялады, бұл бірнеше теоретиктерді Максвелл теңдеулерімен сипатталған өрістер тұрғысынан ойлауға ынталандырды. 1878 жылы британдық өнертапқыш Джеймс Уимшёрст екі шыны дискісі екі білікке орнатылған аппаратты жасады. Уимшёрст машинасы 1883 жылға дейін ғылыми қауымдастыққа толыққанды түрде хабарланбады. 1800-жылдардың соңында электрді зерттеу көбінесе физиканың кіші саласы ретінде қарастырылды. 19 ғасырдың соңына дейін университеттер электр инженерлігі бойынша дипломдарды ұсына бастамады. 1882 жылы Дармштадт Технологиялық университеті әлемдегі алғашқы электр инженерлігі кафедрасын және факультетін құрды. Сол жылы Массачусетс Технологиялық институты профессор Чарльз Кросс басшылығымен физика факультетінің ішінде Электр инженерлігі бойынша алғашқы опцияны ұсынды. 1883 жылы Дармштадт Технологиялық университеті мен Корнелл университеті әлемдегі алғашқы электр инженерлігі курстарын енгізді, ал 1885 жылы Лондон Университет колледжі Ұлыбританияда алғашқы электр инженерлігі кафедрасын құрды. Миссури университеті кейіннен 1886 жылы АҚШ-та алғашқы электр инженерлігі факультетін құрды. Осы кезеңде электр энергиясын коммерциялық пайдалану күрт өсті. 1870-жылдардың соңынан бастап қалалар көшелерді жарықтандыру үшін доғалық шамдарға негіделген ірі масштабты электрлік жарықтандыру жүйелерін орната бастады. Ыңғайлы жарықтандыруға арналған практикалық шамды жасағаннан кейін Томас Эдисон 1882 жылы әлемдегі алғашқы қоғамдық электрмен жабдықтау желісін іске қосты, клиенттерге қуат беру үшін салыстырмалы түрде қауіпсіз деп есептелген 110 вольт тікелей ток жүйесін пайдаланды. 1880-жылдардағы инженерлік жетістіктер, соның ішінде трансформатордың ойлап табылуы, электрлік желілердің ауыспалы токты қабылдауына әкелді, бұл бұрын көбінесе доғалық жарықтандыру жүйелерінде қолданылған, сыртқы және ішкі жарықтандыру үшін тарату стандарты ретінде (ақырында мұндай мақсаттар үшін тікелей токты ығыстырды). АҚШ-та Вестингауздың айнымалы тогы мен Эдисонның тұрақты тогы арасындағы «тоқтар соғысы» деп аталатын бәсекелестік болды. «1890-жылдардың ортасына қарай төрт «Максвелл теңдеуі» физиканың ең күшті және сәтті теорияларының бірінің негізі ретінде танылды; олар Ньютонның механика заңдарымен қатар тұрды, тіпті олармен бәсекелестікке түсті. Сол кезде теңдеулер радио байланысының жаңа технологиясында, сондай-ақ телеграф, телефон және электр қуат өнеркәсібінде де қолданылып келе жатты». 19 ғасырдың соңына қарай электр инженерлігінің дамуына үлес қосушы тұлғалар көріне бастады. Чарльз Протеус Штайнмец АҚШ-та электр қуат өнеркәсібінің кеңеюіне мүмкіндік берген айнымалы ток дамуына көмектесті, инженерлерге арналған математикалық теорияларды жасады.
Though electrical phenomena had been known for centuries, in the 18th century, the systematic study of electricity became known as "the youngest of the sciences", and the public became electrified by the newest discoveries in the field. By 1705, Francis Hauksbee had discovered that if he placed a small amount of mercury in the glass of his modified version of Otto von Guericke's generator, evacuated the air from it to create a mild vacuum and rubbed the ball to build up a charge, a glow was visible if he placed his hand on the outside of the ball. This glow was bright enough to read by. It seemed to be similar to St. Elmo's Fire. This effect later became the basis of the gas discharge lamp, which led to neon lighting and mercury vapor lamps. In 1706 he produced an 'Influence machine' to generate this effect. He was elected a Fellow of the Royal Society the same year. Hauksbee continued to experiment with electricity, making numerous observations and developing machines to generate and demonstrate various electrical phenomena. In 1709 he published Physico Mechanical Experiments on Various Subjects which summarized much of his scientific work. Stephen Gray discovered the importance of insulators and conductors. C. F. du Fay seeing his work, developed a "two fluid" theory of electricity. A succession of sparks jumping from the key to the back of his hand showed that lightning was indeed electrical in nature. He also explained the apparently paradoxical behavior of the Leyden jar as a device for storing large amounts of electrical charge, by coming up with the single fluid, two states theory of electricity. In 1791, Italian Luigi Galvani published his discovery of bioelectricity, demonstrating that electricity was the medium by which nerve cells passed signals to the muscles. Alessandro Volta's battery, or voltaic pile, of 1800, made from alternating layers of zinc and copper, provided scientists with a more reliable source of electrical energy than the electrostatic machines previously used. William Sturgeon invented the electromagnet in 1825. Electromagnets were then used in the first practical engineering application of electricity by William Fothergill Cooke and Charles Wheatstone who co developed a telegraph system that used a number of needles on a board which were moved to point to letters of the alphabet. A five needle system was used initially, but was given up as too expensive. In 1838 an improvement reduced the number of needles to two, and a patent for this version was taken out by Cooke and Wheatstone. Cooke tested the invention, with the London & Blackwall Railway, the London & Birmingham Railway, and the Great Western Railway companies, successively allowing the use of their lines for the experiment. Subsequently, railways developed systems with signal boxes along the line communicating with their neighbouring boxes by telegraphic sounding of single stroke bells and three position needle telegraph instruments. Such systems implementing signalling block systems remained in use on rural lines well into the 21st century. Electrical engineering became a profession in the late 19th century. Practitioners had created a global electric telegraph network and the first electrical engineering institutions to support the new discipline were founded in the UK and US. Although it is impossible to precisely pinpoint a first electrical engineer, Francis Ronalds stands ahead of the field, who created a working electric telegraph system in 1816 and documented his vision of how the world could be transformed by electricity. Over 50 years later, he joined the new Society of Telegraph Engineers (soon to be renamed the Institution of Electrical Engineers) where he was regarded by other members as the first of their cohort. The donation of his extensive electrical library was a considerable boon for the fledgling Society. Development of the scientific basis for electrical engineering, using research techniques, intensified during the 19th century. Notable developments early in this century include the work of Georg Ohm, who in 1827 quantified the relationship between the electric current and potential difference in a conductor, Michael Faraday, the discoverer of electromagnetic induction in 1831. In the 1830s, Georg Ohm also constructed an early electrostatic machine. The homopolar generator was developed first by Michael Faraday during his memorable experiments in 1831. It was the beginning of modern dynamos – that is, electrical generators which operate using a magnetic field. The invention of the industrial generator in 1866 by Werner von Siemens – which did not need external magnetic power – made a large series of other inventions possible. In 1873, James Clerk Maxwell published a unified treatment of electricity and magnetism in A Treatise on Electricity and Magnetism which stimulated several theorists to think in terms of fields described by Maxwell's equations. In 1878, the British inventor James Wimshurst developed an apparatus that had two glass disks mounted on two shafts. It was not until 1883 that the Wimshurst machine was more fully reported to the scientific community. During the latter part of the 1800s, the study of electricity was largely considered to be a subfield of physics. It was not until the late 19th century that universities started to offer degrees in electrical engineering. In 1882, Darmstadt University of Technology founded the first chair and the first faculty of electrical engineering worldwide. In the same year, under Professor Charles Cross, the Massachusetts Institute of Technology began offering the first option of Electrical Engineering within a physics department. In 1883, Darmstadt University of Technology and Cornell University introduced the world's first courses of study in electrical engineering and in 1885 the University College London founded the first chair of electrical engineering in the United Kingdom. The University of Missouri subsequently established the first department of electrical engineering in the United States in 1886. During this period commercial use of electricity increased dramatically. Starting in the late 1870s cities started installing large scale electric street lighting systems based on arc lamps. After the development of a practical incandescent lamp for indoor lighting, Thomas Edison switched on the world's first public electric supply utility in 1882, using what was considered a relatively safe 110 volts direct current system to supply customers. Engineering advances in the 1880s, including the invention of the transformer, led to electric utilities starting to adopting alternating current, up until then used primarily in arc lighting systems, as a distribution standard for outdoor and indoor lighting (eventually replacing direct current for such purposes). In the US there was a rivalry, primarily between a Westinghouse AC and the Edison DC system known as the "war of the currents". "By the mid 1890s the four "Maxwell equations" were recognized as the foundation of one of the strongest and most successful theories in all of physics; they had taken their place as companions, even rivals, to Newton's laws of mechanics. The equations were by then also being put to practical use, most dramatically in the emerging new technology of radio communications, but also in the telegraph, telephone, and electric power industries." By the end of the 19th century, figures in the progress of electrical engineering were beginning to emerge. Charles Proteus Steinmetz helped foster the development of alternating current that made possible the expansion of the electric power industry in the United States, formulating mathematical theories for engineers.
Радио мен электрониканың пайда болуы
Радионың даму кезеңінде көптеген ғалымдар мен өнертапқыштар радио технологиясы мен электроникаға үлес қосты. 1888 жылғы классикалық ЖЖТ (Ultra High Frequency) эксперименттерінде Генрих Герц электромагниттік толқындардың (радио толқындардың) бар екенін көрсетті, бұл көптеген өнертапқыштар мен ғалымдарды оларды коммерциялық қолдануға бейімдеуге ұсыныс жасады, мысалы Гульельмо Маркони (1895) және Александр Попов (1896). Миллиметрлік толқынмен алғаш рет 1894-1896 жылдары Жағадиш Чандра Бос айналысты, ол өзінің тәжірибелерінде 60 ГГц-ға дейін жоғары жиілікке қол жеткізді. Ол сондай-ақ радио толқындарын анықтау үшін жартылай өткізгіштердің тораптарын пайдалануды енгізді, және 1901 жылы радио кристалдық детекторын патенттеді.
During the development of radio, many scientists and inventors contributed to radio technology and electronics. In his classic UHF experiments of 1888, Heinrich Hertz demonstrated the existence of electromagnetic waves (radio waves) leading many inventors and scientists to try to adapt them to commercial applications, such as Guglielmo Marconi (1895) and Alexander Popov (1896). Millimetre wave communication was first investigated by Jagadish Chandra Bose during 18941896, when he reached an extremely high frequency of up to 60GHz in his experiments. He also introduced the use of semiconductor junctions to detect radio waves, when he patented the radio crystal detector in 1901.
ХХ ғасырдағы өзгерістер
1904 жылы Джон Флеминг алғашқы радио түтігін, диодты ойлап тапты. Реджинальд Фессенден үн жеткізу үшін үздіксіз толқынның қажет екенін түсінді, ал 1906 жылдың соңына қарай ол алғашқы дауысты радио хабарды жіберді. 1906 жылы Роберт фон Либен мен Ли Де Форест дербес түрде үш электроды бар күшейткіш түтікті, триодты жасады. Эдвин Говард Армстронг 1931 жылы электрондық теледидар технологиясын дамытуға мүмкіндік берді. 1920 жылдардың басында электр энергиясын тұрмыстық мақсаттарда қолдануға қызығушылық күшейді. Халықтың ықыласы "болашақтың үйлері" сияқты көрмелерге әкелді, ал Ұлыбританияда 1924 жылы Каролина Хаслетт директоры болған Әйелдердің Электр қауымдастығы құрылды, ол әйелдерді электр инженерлігіне қатысуға ынталандырды.
John Fleming invented the first radio tube, the diode, in 1904. Reginald Fessenden recognized that a continuous wave needed to be generated to make speech transmission possible, and by the end of 1906 he sent the first radio broadcast of voice. Also in 1906, Robert von Lieben and Lee De Forest independently developed the amplifier tube, called the triode. Edwin Howard Armstrong enabling technology for electronic television, in 1931. In the early 1920s, there was a growing interest in the development of domestic applications for electricity. Public interest led to exhibitions such featuring "homes of the future" and in the UK, the Electrical Association for Women was established with Caroline Haslett as its director in 1924 to encourage women to become involved in electrical engineering.
Екінші дүниежүзілік соғыс жылдары
Екінші дүниежүзілік соғыс электроника саласында үлкен жетістіктерге куә болды; әсіресе радар және 1940 жылы Бермингем университетінде Рэндалл мен Буттың магнетронды ойлап табуы осының нәтижесі болды. Осы кезеңде радиоарнау, радиобайланыс және ұшақтарды радиоарнау арқылы басқару дамыды. Алғашқы электрондық есептеу құрылғысы Colossus Германияның Лоренц шифрінің кодталған хабарларын жасыру үшін GPO-ның Томми Флауэрс жасады. Сондай-ақ, осы уақытта құпия агенттер пайдалануы үшін жасырын радио хабар таратушылар мен қабылдағыштар да құрылды. Сол кездегі американдық өнертабыс – Уинстон Черчилль мен Франклин Рузвельт арасындағы телефон әңгімелерін құпиялау құрылғысы. Бұл жүйе "Жасыл бұғы" деп аталды және сигналға шу қосу арқылы жұмыс істеді. Ал шу қабылдаушы жағынан сүзіліп алынды. Немістер бұл жүйені ешқашан бұза алмады. АҚШ-та соғыс оқу бағдарламасы аясында радио бағытын табу, импульстік сызықтық желілер, жиілік модуляциясы, вакуумдық түтіктер тізбегі, тарату желісі теориясы және электромагниттік инженерия негіздері салаларында көп жұмыс атқарылды. Бұл зерттеулер соғыстан кейін жақын арада МакГроу Хилл баспасынан 1946 жылы шыққан "Радио байланыс сериясы" атты кітапта жарияланды. 1941 жылы Конрад Цузе Z3 компьютерін таныстырды, ол әлемдегі алғашқы толыққанды жұмыс істейтін және бағдарламаланатын компьютер еді.
The second world war saw tremendous advances in the field of electronics; especially in radar and with the invention of the magnetron by Randall and Boot at the University of Birmingham in 1940. Radio location, radio communication and radio guidance of aircraft were all developed at this time. An early electronic computing device, Colossus was built by Tommy Flowers of the GPO to decipher the coded messages of the German Lorenz cipher machine. Also developed at this time were advanced clandestine radio transmitters and receivers for use by secret agents. An American invention at the time was a device to scramble the telephone calls between Winston Churchill and Franklin D. Roosevelt. This was called the Green Hornet system and worked by inserting noise into the signal. The noise was then extracted at the receiving end. This system was never broken by the Germans. A great amount of work was undertaken in the United States as part of the War Training Program in the areas of radio direction finding, pulsed linear networks, frequency modulation, vacuum tube circuits, transmission line theory and fundamentals of electromagnetic engineering. These studies were published shortly after the war in what became known as the 'Radio Communication Series' published by McGraw Hill in 1946. In 1941 Konrad Zuse presented the Z3, the world's first fully functional and programmable computer.
Соғыстан кейінгі жылдар
Екінші дүниежүзілік соғысқа дейін бұл пән «радиоинженерлік» деп белгілі болды және көбінесе байланыс, радар, коммерциялық радио және алғашқы теледидар салаларымен шектелді. Осы кезеңде университеттерде радиоинженерлік физика мамандығының бір бөлігі ретінде оқытылды. Соғыстан кейінгі жылдары тұтыну тауарлары дамыған сайын, бұл сала заманауи теледидар, аудиожүйелер, Hi-Fi және кейінірек компьютерлер мен микропроцессорларды қамтыды. 1946 жылы Джон Преспер Эккерт және Джон Мокли жасаған ENIAC (Электрондық сандық интегратор және компьютер) пайда болды, осымен есептеу дәуірі басталды. Бұл машиналардың есептеу мүмкіндіктері инженерлерге жаңа технологиялар жасауға және жаңа мақсаттарға қол жеткізуге мүмкіндік берді, соның ішінде «Аполлон» ғарыш миссиясы мен NASA-ның Айға қонуы. 1950 жылдардың ортасы мен соңында «радиоинженерлік» термині біртіндеп «электроника инженериясы» терминіне ұступи орын берді, ол өз алдына жеке мамандық ретінде танылды және көбінесе электр инженериясымен бірге оқытылды, себебі олардың арасында белгілі бір ортақ қасиеттер бар еді.
Prior to the Second World War, the subject was commonly known as 'radio engineering' and was primarily restricted to aspects of communications and radar, commercial radio and early television. At this time, the study of radio engineering at universities could only be undertaken as part of a physics degree. Later, in post war years, as consumer devices began to be developed, the field broadened to include modern TV, audio systems, Hi Fi and latterly computers and microprocessors. In 1946 the ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer) of John Presper Eckert and John Mauchly followed, beginning the computing era. The arithmetic performance of these machines allowed engineers to develop completely new technologies and achieve new objectives, including the Apollo missions and the NASA Moon landing. In the mid to late 1950s, the term radio engineering gradually gave way to the name electronics engineering, which then became a stand alone university degree subject, usually taught alongside electrical engineering with which it had become associated due to some similarities.
Қатты күйдегі электроника
Ең алғашқы жұмыс істейтін транзистор 1947 жылы Джон Бардин мен Уолтер Хаузер Браттейн Уильям Шоклидің басшылығымен Белл телефон зертханаларында (BTL) ойлап тапқан нүктелік контактілі транзистор болды. Одан кейін 1948 жылы олар екіполюсті транзисторды ойлап тапты. Алғашқы қосылымды транзисторлар салыстырмалы түрде үлкен құрылғылар болғандықтан, оларды жаппай өндіру қиын болды, бірақ олар ықшам құрылғылар жасауға мүмкіндік берді. Алғашқы интегралды схемалар – 1958 жылы Джек Килби Техас Инструментс компаниясында ойлап тапқан гибридтік интегралды схема және 1959 жылы Роберт Нойс Фэрчайлд Семикондукторде (Fairchild Semiconductor) ойлап тапқан монолиттік интегралды схема чипі болды. MOSFET (металл-оксид-жартылайөткізгіштік өрістік эффектілі транзистор немесе МОП-транзистор) 1959 жылы BTL-де Мохамед Атала мен Давон Канг ойлап тапты. Бұл – кең ауқымда қолданылатын, шағыннандырылып, жаппай өндірілетін алғашқы ықшам транзистор. Ол әлемдегі ең көп таралған электрондық құрылғыға айналды. МОП-транзисторлар жоғары тығыздық интегралды схемаларын жасауға мүмкіндік берді. МОП-технологиясы 1965 жылы Гордон Мур болжағандай, интегралды схема чипіндегі транзисторлардың екі еселенуін қамтамасыз ететін Мур заңының пайда болуына жағдай жасады. Кремнийлі қақпалы МОП-технологиясын 1968 жылы Федерико Фаггин Фэрчайлдта (Fairchild) әзірледі. Содан бері МОП-транзистор қазіргі заманғы электрониканың негізгі құрауыш бөлігі болып табылады. Кремнийлі МОП-транзисторлар мен МОП-интегралды схема чиптерін жаппай өндіру, сондай-ақ Мур заңымен болжанғандай, МОП-транзисторлардың үнемі шағыннануы технология, экономика, мәдениет және ойлау салаларында революциялық өзгерістерге әкелді. 1969 жылы Аполлон 11 бағдарламасының сәтті аяқталуымен, астронавттардың Айға қондырылуы, NASA-ның жартылайөткізгіштік электрондық технологиядағы жетістіктерін қабылдауының нәтижесінде мүмкін болды, оның ішінде Планетааралық мониторинг платформасындағы (IMP) МОП-транзисторлар және Аполлон басқару компьютеріндегі (AGC) кремнийлі интегралды схема чиптері қолданылды. 1960 жылдардағы МОП-интегралды схема технологиясының дамуы 1970 жылдардың басында микропроцессордың пайда болуына әкелді. Алғашқы бір чипті микропроцессор – 1971 жылы шығарылған Intel 4004 болды. Intel 4004-ті Федерико Фаггин Intel-де өзінің кремнийлі қақпалы МОП-технологиясын қолдана отырып жобалап және жасады. Бұл жеке компьютердің дамуына серпіліс берді. 4004 – 4 биттік процессордан кейін 1973 жылы Intel 8080 – 8 биттік процессор пайда болды, ол алғашқы жеке компьютер, Altair 8800 құрастыруға мүмкіндік берді.
The first working transistor was a point contact transistor invented by John Bardeen and Walter Houser Brattain while working under William Shockley at the Bell Telephone Laboratories (BTL) in 1947. They then invented the bipolar junction transistor in 1948. While early junction transistors were relatively bulky devices that were difficult to manufacture on a mass production basis, they opened the door for more compact devices. The first integrated circuits were the hybrid integrated circuit invented by Jack Kilby at Texas Instruments in 1958 and the monolithic integrated circuit chip invented by Robert Noyce at Fairchild Semiconductor in 1959. The MOSFET (metal–oxide–semiconductor field effect transistor, or MOS transistor) was invented by Mohamed Atalla and Dawon Kahng at BTL in 1959. It was the first truly compact transistor that could be miniaturised and mass produced for a wide range of uses. becoming the most widely used electronic device in the world. The MOSFET made it possible to build high density integrated circuit chips. MOS technology enabled Moore's law, the doubling of transistors on an IC chip every two years, predicted by Gordon Moore in 1965. Silicon gate MOS technology was developed by Federico Faggin at Fairchild in 1968. Since then, the MOSFET has been the basic building block of modern electronics. The mass production of silicon MOSFETs and MOS integrated circuit chips, along with continuous MOSFET scaling miniaturization at an exponential pace (as predicted by Moore's law), has since led to revolutionary changes in technology, economy, culture and thinking. The Apollo program which culminated in landing astronauts on the Moon with Apollo 11 in 1969 was enabled by NASA's adoption of advances in semiconductor electronic technology, including MOSFETs in the Interplanetary Monitoring Platform (IMP) and silicon integrated circuit chips in the Apollo Guidance Computer (AGC). The development of MOS integrated circuit technology in the 1960s led to the invention of the microprocessor in the early 1970s. The first single chip microprocessor was the Intel 4004, released in 1971. The Intel 4004 was designed and realized by Federico Faggin at Intel with his silicon gate MOS technology, This ignited the development of the personal computer. The 4004, a 4 bit processor, was followed in 1973 by the Intel 8080, an 8 bit processor, which made possible the building of the first personal computer, the Altair 8800.