Teknik Listrik

Teknik Elektro adalah bidang rekayasa yang umumnya berhubungan dengan studi dan penerapan listrik , elektronik , dan elektromagnetik . Bidang ini pertama kali menjadi suatu pekerjaan yang dapat diidentifikasi pada paruh kedua abad ke-19 setelah komersialisasi listrik telegraf , yang telepon , dan listrik distribusi dan penggunaan. Selanjutnya, penyiaran dan media rekaman membuat elektronik bagian dari kehidupan sehari-hari. Penemuan transistor dan, kemudian, para sirkuit terpadu membawa menurunkan biaya elektronik ke titik di mana mereka dapat digunakan di hampir semua objek rumah tangga.
Rekayasa listrik kini telah dibagi menjadi berbagai subbidang termasuk elektronik , komputer digital , teknik listrik , telekomunikasi , sistem kontrol , teknik RF , pemrosesan sinyal , instrumentasi , dan mikroelektronika . Subjek rekayasa elektronik sering dianggap sebagai subbidang sendiri tetapi memotong dengan semua subbidang lainnya, termasuk elektronika daya teknik listrik.
Insinyur listrik biasanya memegang gelar di bidang teknik listrik atau rekayasa elektronik. Insinyur berlatih mungkin memiliki sertifikasi profesional dan menjadi anggota dari badan profesional . Badan tersebut termasuk Institute of Electrical dan Electronic Engineers (IEEE) dan Lembaga Teknik dan Teknologi (IET).
Insinyur listrik bekerja dalam rentang yang sangat luas dari industri dan keterampilan yang diperlukan juga bervariasi. Ini berkisar dari teori rangkaian dasar keterampilan manajemen yang dibutuhkan dari manajer proyek . Alat dan peralatan yang seorang insinyur individu mungkin perlu sama-sama bervariasi, mulai dari yang sederhana voltmeter ke akhir analisa atas ke desain yang canggih dan perangkat lunak manufaktur.

Sejarah

 Sejarah teknik elektro

Listrik telah menjadi topik yang menarik ilmiah setidaknya sejak awal abad ke-17. Insinyur listrik pertama mungkin William Gilbert yang merancang versorium : perangkat yang mendeteksi keberadaan benda bermuatan statis. Dia juga yang pertama untuk menarik perbedaan yang jelas antara magnet dan listrik statis dan dikreditkan dengan mendirikan listrik jangka. Pada tahun 1775 Alessandro Volta 's eksperimentasi ilmiah merancang electrophorus , sebuah perangkat yang menghasilkan muatan listrik statis, dan dengan 1800 Volta mengembangkan tumpukan volta , pelopor baterai listrik. 

Abad ke-19

Penemuan dari Michael Faraday membentuk dasar teknologi motor listrik.

Namun, itu tidak sampai abad ke-19 yang menjadi subjek penelitian mulai meningkat. Perkembangan Terkemuka di abad ini meliputi karya Georg Ohm , yang pada tahun 1827 dihitung hubungan antara arus listrik dan beda potensial dalam konduktor , Michael Faraday , penemu induksi elektromagnetik pada tahun 1831, dan James Clerk Maxwell , yang pada tahun 1873 menerbitkan terpadu teori listrik dan magnet dalam Listrik risalah dan Magnet. 
Dimulai pada tahun 1830-an, berbagai upaya dilakukan untuk menerapkan listrik untuk penggunaan praktis dalam telegraf . Pada akhir abad ke-19 dunia telah berubah selamanya oleh komunikasi yang cepat dimungkinkan oleh perkembangan teknik tanah-garis, kabel bawah laut , dan, dari sekitar 1890, telegrafi nirkabel .
Aplikasi praktis dan kemajuan dalam bidang-bidang seperti menciptakan kebutuhan yang meningkat untuk unit standar ukuran. Mereka menyebabkan standardisasi internasional unit volt , ampere , Coulomb , ohm , farad , dan henry . Hal ini dicapai pada konferensi internasional di Chicago 1893. Penerbitan standar ini membentuk dasar dari kemajuan masa depan dalam standardisasi di berbagai industri, dan di banyak negara definisi segera diakui dalam undang-undang yang relevan.
Selama tahun ini, studi tentang listrik sebagian besar dianggap sebagai subfield fisika . Itu tidak sampai sekitar 1885 yang universitas dan institut teknologi seperti Massachusetts Institute of Technology (MIT) dan Universitas Cornell mulai menawarkan gelar sarjana di bidang teknik listrik. The Darmstadt University of Technology mendirikan departemen pertama teknik elektro di dunia pada tahun 1882. Pada tahun yang sama, di bawah Profesor Charles Cross at MIT mulai menawarkan opsi pertama teknik elektro dalam nya fisika departemen. Pada tahun 1883, Darmstadt Universitas Teknologi dan Cornell University memperkenalkan program gelar pertama sarjana di dunia penelitian di bidang teknik listrik, dan pada tahun 1885 yang University College London mendirikan kursi pertama teknik elektro di Inggris .  The University of Missouri mendirikan departemen pertama teknik listrik di Amerika Serikat pada tahun 1886. Beberapa sekolah lain segera mengikuti, termasuk Cornell dan Georgia School of Technology di Atlanta, Georgia .

• 

  Thomas Edison lampu listrik dan (DC) jaringan listrik
• 

  Károly Zipernowsky , Ottó Bláthy , Miksa Deri , transformator ZDB
• 

  William Stanley, Jr. , transformer
• 

  Galileo Ferraris , teori listrik, motor induksi
• 

  Nikola Tesla , polyphase Praktis (AC) dan induksi desain motorik
• 

  Mikhail Dolivo-Dobrovolsky mengembangkan standar 3 phase (AC) sistem
• 

  Charles Proteus Steinmetz , AC teori matematika untuk insinyur
• 

  Oliver Heaviside , mengembangkan model teoritis untuk sirkuit listrik

Selama dekade ini penggunaan teknik listrik meningkat secara dramatis. Pada tahun 1882, Thomas Edison diaktifkan jaringan pertama di dunia skala besar tenaga listrik yang disediakan 110 volt - arus searah (DC) - untuk 59 pelanggan di Pulau Manhattan di New York City . Pada tahun 1884, Sir Charles Parsons menemukan turbin uap memungkinkan untuk pembangkit tenaga listrik yang lebih efisien. arus bolak , dengan kemampuannya untuk mengirimkan daya lebih efisien jarak jauh melalui penggunaan transformator daya sistem berkembang pesat di tahun 1880-an dan 1890-an dengan desain transformator dengan Károly Zipernowsky , Ottó Bláthy dan Miksa Deri (kemudian disebut transformer ZBD), Lucien Gaulard , John Dixon Gibbs dan William Stanley, Jr. . Praktis motor AC desain termasuk motor induksi secara independen ditemukan oleh Galileo Ferraris dan Nikola Tesla dan dikembangkan lebih lanjut menjadi praktis tiga fase bentuk oleh Mikhail Dolivo-Dobrovolsky dan Charles Eugene Lancelot Brown .  Charles Steinmetz dan Oliver Heaviside kontribusi terhadap teori dasar bolak rekayasa saat ini.  Penyebaran dalam penggunaan AC berangkat di Amerika Serikat yang telah disebut Perang Arus antara George Westinghouse didukung sistem AC dan Thomas Edison yang didukung sistem daya DC, dengan AC yang diadopsi sebagai standar secara keseluruhan. 

Perkembangan yang lebih modern

Guglielmo Marconi dikenal karena kepeloporannya pada transmisi radio jarak jauh

Selama perkembangan radio , banyak ilmuwan dan penemu berkontribusi teknologi radio dan elektronik. Pekerjaan matematika James Clerk Maxwell pada tahun 1850-an telah menunjukkan hubungan berbagai bentuk radiasi elektromagnetik termasuk kemungkinan gelombang airborn terlihat (kemudian disebut "gelombang radio"). Dalam bukunya percobaan fisika klasik 1888, Heinrich Hertz membuktikan teori Maxwell dengan mengirimkan gelombang radio dengan pemancar percikan-kesenjangan , dan dideteksi mereka dengan menggunakan perangkat listrik sederhana. Fisikawan lain bereksperimen dengan ini gelombang baru dan dalam perangkat proses yang dikembangkan untuk transmisi dan mendeteksi mereka. Pada tahun 1895 Guglielmo Marconi mulai bekerja pada cara untuk menyesuaikan metode yang dikenal transmisi dan mendeteksi ini "gelombang Hertzian" menjadi tujuan dibangun komersial telegraf nirkabel sistem. Awalnya, ia mengirim sinyal nirkabel lebih dari jarak satu setengah mil. Pada Desember 1901, ia mengirim gelombang nirkabel yang tidak terpengaruh oleh kelengkungan bumi. Marconi kemudian ditransmisikan sinyal nirkabel melintasi Atlantik antara Poldhu, Cornwall, dan St John, Newfoundland, jarak 2.100 mil (3.400 km). 
Pada tahun 1897, Karl Ferdinand Braun memperkenalkan tabung sinar katoda sebagai bagian dari osiloskop , sebuah teknologi yang memungkinkan penting untuk televisi elektronik .John Fleming menemukan tabung radio pertama, dioda , pada tahun 1904. Dua tahun kemudian, Robert von Lieben dan Lee De Forest dikembangkan sendiri tabung amplifier, yang disebut triode .
Pada tahun 1920 Albert Hull mengembangkan magnetron yang akhirnya akan mengarah pada pengembangan dari oven microwave pada tahun 1946 oleh Percy Spencer .Pada tahun 1934 militer Inggris mulai membuat langkah untuk radar (yang juga menggunakan magnetron) di bawah arah Dr Wimperis, yang berpuncak pada pengoperasian stasiun radar pertama di Bawdsey di Agustus 1936. 
Pada tahun 1941 Konrad Zuse mempresentasikan Z3 , komputer yang berfungsi penuh dan diprogram pertama di dunia menggunakan bagian elektromekanis. Pada tahun 1943 Tommy Flowers dirancang dan dibangun Colossus , berfungsi penuh, elektronik, digital dan diprogram komputer pertama di dunia.  Pada tahun 1946 ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer) dari John Presper Eckert dan John Mauchly diikuti, mulai era komputasi . Kinerja aritmatika mesin ini memungkinkan para insinyur untuk mengembangkan sepenuhnya teknologi baru dan mencapai tujuan baru, termasuk program Apollo yang memuncak dalam astronot mendarat di Bulan .

Transistor Solid-state

Penemuan transistor pada akhir tahun 1947 oleh William B. Shockley , John Bardeen , dan Walter Brattain dari Bell Telephone Laboratories membuka pintu untuk perangkat yang lebih kompak dan menyebabkan perkembangan sirkuit terpadu pada tahun 1958 oleh Jack Kilby dan mandiri pada tahun 1959 oleh Robert Noyce .  Dimulai pada tahun 1968, Ted Hoff dan tim di Intel Corporation menemukan komersial pertama mikroprosesor , yang meramalkan komputer pribadi . The Intel 4004 adalah prosesor empat-bit yang dirilis pada tahun 1971, tetapi pada tahun 1973 Intel 8080 , prosesor delapan-bit, membuat komputer pribadi pertama, yang Altair 8800 , mungkin. 

Subdisiplin

Rekayasa listrik memiliki banyak subdisiplin, yang paling umum yang tercantum di bawah ini. Meskipun ada insinyur listrik yang fokus secara eksklusif pada salah satu subdisiplin ini, banyak kesepakatan dengan kombinasi dari mereka. Terkadang bidang-bidang tertentu, seperti teknik elektronik dan teknik komputer , dianggap disiplin yang terpisah di kanan mereka sendiri.

Kekuatan

rekayasa Daya

Tiang listrik

Penawaran teknik listrik dengan pembangkit , transmisi dan distribusi dari listrik serta desain berbagai perangkat terkait. Ini termasuk transformer , generator listrik , motor listrik , teknik tegangan tinggi, dan elektronika daya . Di banyak daerah di dunia, pemerintah memelihara jaringan listrik disebut jaringan listrik yang menghubungkan berbagai generator bersama-sama dengan pengguna energi mereka. Pengguna membeli energi listrik dari grid, menghindari latihan mahal karena harus menghasilkan sendiri. Insinyur listrik dapat bekerja pada desain dan pemeliharaan jaringan listrik serta sistem kekuasaan yang terhubung ke dalamnya. Sistem seperti ini disebut sistem tenaga on-grid dan dapat menyediakan jaringan dengan tambahan daya, menarik daya dari grid atau melakukan keduanya. Insinyur listrik juga dapat bekerja pada sistem yang tidak terhubung ke grid, yang disebut sistem tenaga off-grid, yang dalam beberapa kasus yang lebih baik untuk on-grid sistem. Masa depan meliputi sistem tenaga satelit yang dikendalikan, dengan umpan balik secara real time untuk mencegah lonjakan listrik dan mencegah pemadaman.

Kontrol

Kontrol engineering

Sistem kontrol memainkan peran penting dalam penerbangan ruang angkasa .

Teknik kontrol berfokus pada pemodelan dari beragam sistem dinamis dan desain kontroler yang akan menyebabkan sistem ini untuk berperilaku dengan cara yang diinginkan. Untuk melaksanakan pengendali seperti insinyur listrik dapat menggunakan sirkuit listrik , prosesor sinyal digital , mikrokontroler dan PLC (Programmable Logic Controller). rekayasa Kontrol memiliki berbagai aplikasi dari penerbangan dan propulsi sistem pesawat komersial dengan cruise control hadir dalam banyak modern mobil .Ini juga memainkan peran penting dalam otomasi industri .
Insinyur kontrol sering memanfaatkan umpan balik ketika merancang sistem kontrol . Sebagai contoh, dalam sebuah mobil dengan cruise control kendaraan kecepatan secara terus-menerus dipantau dan makan kembali ke sistem yang menyesuaikan motor listrik keluaran sesuai. Dimana ada umpan balik reguler, teori kontrol dapat digunakan untuk menentukan bagaimana sistem merespon umpan balik tersebut. 

Elektronik

rekayasa Elektronik

Komponen elektronik

Rekayasa elektronik melibatkan desain dan pengujian sirkuit elektronik yang menggunakan sifat-sifat komponen seperti resistor , kapasitor , induktor , dioda dan transistor untuk mencapai fungsi tertentu. The sirkuit disetel , yang memungkinkan pengguna dari radio untuk menyaring keluar semua tapi satu stasiun, adalah salah satu contoh dari sirkuit tersebut. Contoh lain (dari pengkondisi sinyal pneumatik) ditampilkan dalam foto yang berdekatan.
Sebelum Perang Dunia Kedua, subjek secara umum dikenal sebagai teknik radio dan pada dasarnya dibatasi untuk aspek komunikasi dan radar , radio komersial dan televisi awal .Kemudian, pasca perang tahun, sebagai perangkat konsumen mulai dikembangkan, lapangan tumbuh dengan menyertakan televisi modern, sistem audio, komputer dan mikroprosesor . Pada pertengahan-ke-akhir 1950-an, rekayasa radio jangka bertahap memberi jalan untuk nama rekayasa elektronik.
Sebelum penemuan sirkuit terpadu pada tahun 1959, sirkuit elektronik yang dibangun dari komponen diskrit yang dapat dimanipulasi oleh manusia. Ini sirkuit diskrit dikonsumsi banyak ruang dan kekuasaan dan terbatas dalam kecepatan, meskipun mereka masih umum di beberapa aplikasi. Sebaliknya, sirkuit terpadu dikemas besar nomor sering jutaan-komponen kecil listrik, terutama transistor , ke dalam sebuah chip kecil di sekitar ukuran koin . Hal ini memungkinkan untuk kuat komputer dan perangkat elektronik lainnya yang kita lihat sekarang.