Elektrotechnik

Elektrotechnik ist eine Ingenieurwissenschaft, die sich mit der Forschung und der Entwicklung sowie der Produktionstechnik von Elektrogeräten befasst, die zumindest anteilig auf elektrischer Energie beruhen. Hierzu gehören der Bereich der Wandler, die elektrischen Maschinen und Bauelemente sowie Schaltungen für die Steuer-, Mess-, Regelungs-, Nachrichten-, Geräte- und Rechnertechnik bis hin zur technischen Informatik und Energietechnik.

Elektronische Schaltung

Hauptgebiete

Die klassische Einteilung der Elektrotechnik war die Starkstromtechnik, die heute in der 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. 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 auf.

Elektrische Energietechnik

Übertragungsleitung und Umspannwerk

Die elektrische Energietechnik (früher Starkstromtechnik) befasst sich mit der Gewinnung, Übertragung und Umformung elektrischer Energie und 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 der Energietechnik oder Unterrichtsfächer an Fachschulen und Hochschulen sind unter anderem die Elektrische Energieverteilung, Netzleittechnik, Kraftwerkstechnologien, Produktion elektrischer Energie, Elektrische Maschinen, Energiespeichertechnologien, Leistungselektronik, Installationstechnik, Schutztechnik in Energienetzen, Energiewirtschaft, Smart Grids, Erneuerbare Energien.

Elektrische 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.

Nachrichtentechnik

Mit Hilfe der Nachrichtentechnik, auch Informations- und Kommunikationstechnik (früher Schwachstromtechnik) genannt, werden Signale 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 der Nachrichtentechnik oder Unterrichtsfächer an Fachschulen und Hochschulen sind unter anderem die Kommunikationstheorie, Signaltheorie, Digitale Signalverarbeitung und Signalwandlung, Antennentechnik, Funktechnik, Mobilfunk, Hochfrequenztechnik & Mikrowellentechnik, Elektromagnetische Verträglichkeit, Satellitentechnik, Kodierungstheorie.

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

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 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.

Klassische Teilgebiete der Elektronik oder Unterrichtsfächer an Fachschulen und Hochschulen sind unter anderem die Analogtechnik, Digitaltechnik, PCB-Design, Chipentwurf, Mikroprozessortechnik, Mikrocontroller, Assembler und C-Programmierung, Eingebettete Systeme.

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 der Automatisierungstechnik oder Unterrichtsfächer an Fachschulen und Hochschulen sind unter anderem die Systemtheorie, Technische Kybernetik, Steuerungstechnik, Regelungstechnik, Messtechnik, Sensorik, Automatisierungstheorie, Speicherprogrammierbare Steuerung, Digitaltechnik, Bildverarbeitung, Robotik.

Neu entstehende Spezialisierungsgebiete

Gebäudetechnik

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

Elektrotechnik-Medizintechnik Studiengänge werden an immer mehr Hochschulen angeboten. Durch die innovative technische Entwicklungen im Bereich der Medizin, wie z. B. der Myoelektrik, künstliche Organe und Robotik-Prothesen, Bioprinter, HF-Chirurgie, Laserchirurgie, Roboterchirurgie, Röntgenapparate, Sonografie, Magnetresonanztomographie, Optische Kohärenztomografie, Nuklearmedizin, Herz-Lungen-Maschinen, Dialysegeräte, spezielle Anforderungen der Krankenhaustechnik, werden in Krankenhäusern oder in Medizintechnik -Firmen und -Betrieben immer mehr Elektriker, Elektrotechniker und Ingenieure benötigt.

Halbleiter-, Computer-, und Gerätetechnik

Die elektronische Gerätetechnik 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 Haushaltsgeräte, Informationstechnik und Unterhaltungselektronik besteht großer Bedarf.

Geschichte, Entwicklungen und Personen

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.

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. Durch Aufnahme von Elektronen erhält Bernstein eine negative Ladung, das Reibmaterial durch Abgabe von Elektronen dagegen eine positive Ladung. Durch die Werke von Plinius dem Älteren wurde dieses Wissen bis ins Spätmittelalter überliefert.

17. und 18. Jahrhundert

19. Jahrhundert

  • 1879 erfand Thomas Alva Edison die Kohlefadenglühlampe und brachte damit das elektrische Licht zu den Menschen. In der Folge hielt Elektrizität Einzug in immer größere Bereiche des Lebens. Zur gleichen Zeit wirkten Nikola Tesla und Michail von Dolivo-Dobrowolsky, die Pioniere des Wechselstroms waren und durch ihre bahnbrechenden Erfindungen etwa 8-10 Jahre später die Grundlagen der heutigen Energieversorgungssysteme schufen.
  • 1880 Erster elektrischer Personenaufzug.[20]
  • 1881 fand in Paris die erste Internationale Elektrizitätsausstellung und erster internationaler Elektrizitätskongress statt.
  • Edison begann ab im September 1882 in Manhattan seine ersten Kraftwerke zu errichten, die den Strom für seine Gleichspannungsnetze lieferten.[21] Um die Städte zu elektrifizieren musste er alle 800 Meter ein Kraftwerk errichten, da Gleichstrom über weite Strecken zu transportieren und zu verteilen sehr unwirtschaftlich ist. So war bereits klar, dass die Elektrifizierung auf dem Land unwirtschaftlich sein wird.
  • 1882 erfinden Lucien Gaulard und John Dixon Gibbs den Transformator, den sie am Anfang noch „Sekundär-Generator“ nannten". Mit dieser neuen Erfindung waren sie 1883 in der Lage eine Übertragung des Wechselstroms mit 2000 Volt über eine Strecke von 40 km, und 1884 eine Strecke zwischen Turin und Lanzo von 80 km zu ermöglichen. Dies zeigte, dass der Wechselstrom wirtschaftlicher transportiert und verteilt werden kann als der von Thomas Edison für das Stromnetz favorisierte Gleichstrom.
  • Am 1. Februar 1883 führte Edison für seine Stromnetze den weltweit ersten Stromzähler ein. Dieser als Edisonzähler bezeichnete Stromzähler konnte allerdings nur Gleichströme erfassen.
  • Erasmus Kittler begründete 1883 an der TH Darmstadt (heute TU Darmstadt) den weltweit ersten Studiengang für Elektrotechnik. Der Studiengang dauerte vier Jahre und schloss mit einer Prüfung zum Elektrotechnikingenieur ab. 1885 und 1886 folgten das University College London (GB) und die University of Missouri (USA), die weitere eigenständige Lehrstühle für Elektrotechnik einrichteten. Die so ausgebildeten Ingenieure waren erforderlich, um eine großflächige Elektrifizierung zu ermöglichen.
  • Am 6. Januar 1884 patentiert Paul Nipkow die Nipkow-Scheibe, welche er als „Elektrisches Teleskops“ bezeichnet. Dies schuf die Grundlage für das elektromechanische Fernsehen.
  • Am 20. März 1886 demonstriert William Stanley in Great Barrington Massachusetts die erste U.S. amerikanische Wechselspannungübertragung und Verteilung mittels Generatoren, Transformatoren und einer Hochspannungsleitung über eine Kurzstrecke von mehreren hundert Metern. Im Sommer 1886 testet George Westinghouse in Pittsburgh das gleiche System mit einer Versuchsstrecke von 3 Meilen. Ab dann begann Edisons Propaganda gegen das Wechselstromsystem, dies sollte in den USA als sogenannter Stromkrieg (AC alternating current gegen DC) in die Geschichte eingehen.

20. Jahrhundert

  • 1903 erfindet und patentiert die Firma Schuckert (DRP Patent Nr. 160.069) den Fehlerstromschutzschalter (auch RCD) unter der Bezeichnung Summenstromschaltung zur Erdschlusserfassung, ein technischer Apparat der in der heutigen Zeit bei allen modernen Sicherungskästen und in Stromnetzen zur Anwendung kommt.
  • Christian Hülsmeyer gilt als Erfinder des Radars. Im Jahr 1904 erhielt er ein Patent (Reichspatent Nr. 1655461) für ein Gerät, welches er „Telemobiloskop“ nannte.[27][28]
  • John Ambrose Fleming erfand 1905 die erste Radioröhre, die Diode. 1906 entwickelten Robert von Lieben und Lee De Forest unabhängig voneinander die Verstärkerröhre, Triode genannt, die der Funktechnik einen wesentlichen Impuls gab.
  • Am 8. Juni 1906 bewiesen Max Dieckmann und sein Mitarbeiter Gustav Glage mit einem "Zweischlittenapparat" – gegen den Willen Brauns, der solche Anwendungen für unwissenschaftliche Spielerei hielt. Dies bewies die Eignung der Kathodenstrahlröhre als Bildschreiber (für die Übertragung von Schriftzeichen). Im gleichen Jahr nutzte er eine Braunsche Röhre zur Wiedergabe von 20-zeiligen schemenhaften Schattenbildern im Format 3 × 3 cm. Dies war vermutlich das weltweit erste voll-elektrische Fernsehmonitor.
  • 26. Juni 1906 Gründung der International Electrotechnical Commission (IEC), eine internationale Normungsorganisation für Normen im Bereich der Elektrotechnik und Elektronik.
  • Reginald Fessenden gelang im Dezember 1906 mit einem Maschinensender, ebenso wie 1904 (veröffentlicht 1906) Valdemar Poulsen mit seinem Lichtbogensender, die weltweit erste drahtlose Übertragung von Tönen.
  • Die ersten elektrisch angetriebene kommerzielle Waschmaschine kam ab etwa 1907 beziehungsweise 1908 auf den Markt, von der “1900” Washer Company aus Binghamton (New York) und der Hurley Machine Co. aus Chicago.
  • Die elektrische Ladung wurde 1907 durch Robert Millikan bestimmt. Die Elektronenladung, als kleinstes frei auftretendes Ladungsquantum auch Elementarladung genannt, beträgt 1,602 · 10−19 C (Coulomb). Er erhielt für diese Entdeckung den Nobelpreis.
  • 1907 entdeckte Henry Joseph Round den Round-Effekt, auch Elektrolumineszenz genannt, den er im selben Jahr in der Fachzeitschrift Electrical World veröffentlichte, 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).
  • 1911 führen J. G. Königsberger und J. Weiss den Begriff "Halbleiter" und "Halbleitertechnik" in der Elektrophysik und Elektrotechnik ein.[2]
  • 1924 erfand Hugo Stotz den Sicherungsautomat (auch Leitungsschutzschalter), der in der heutigen Zeit bei allen modernen Sicherungs- und Verteilerkästen zur Anwendung kommt.
  • John Logie Baird baute 1925 mit einfachsten Mitteln den ersten mechanischen Fernseher auf Grundlage der Nipkow-Scheibe.[29]
    Takayanagi Kenjiro (1953)
  • 1925 experimentierte Kenjiro Takayanagi mit Bairds Art der Bildzerlegung, benutzte aber zur Wiedergabe der Bilder eine Elektronenstrahlröhre. 1926 gelang Takayanagidie 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.[29]
  • 1928 folgte durch Baird der erste Farb-Fernseher und im selben Jahr gelang ihm die erste transatlantische Fernsehübertragung (Fernsehtechnik mit mechanischer Bildzerlegung) von London nach New York.
  • 1941 stellte Konrad Zuse den weltweit ersten funktionsfähigen Computer, den Z3, fertig, zudem der erste elektromechanische Computer. Im Jahr 1946 folgt der ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer) von John Presper Eckert und John Mauchly. Die erste Phase des Computerzeitalters begann. Die so zur Verfügung stehende Rechenleistung ermöglichte es den Ingenieuren und der Gesellschaft, völlig neue Technologien zu entwickeln und Leistungen zu vollbringen. Ein frühes Beispiel ist die Mondlandung im Rahmen des Apollo-Programms der NASA.
  • 1945 findet der US-amerikanische 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 Jahr 1968 erfand der US-amerikanische 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.
  • Der US-amerikanische Elektroingenieur Martin Cooper gilt mit seinem 1973 eingereichten U. S. Patent (US3906166A) als Erfinder des portablen Mobiltelefons („Taschentelefons“), d. h. das weltweit erste für den Menschen zum Mittragen konzipierte kompakte Mobiltelefon. Es gibt zu dieser Zeit bereits Vorläufer des Mobiltelefons welche z. B. in Zügen und in PKW fest installiert waren und das A-Netz nutzten.
  • 1973 P. Ch. Lauterbur entwickelt in USA die bildgebende magnetische Kernspinresonanz, die Magnetresonanztomographie MRT.[2] 2009 erhielten in Deutschland rund 5,89 Millionen Menschen mindestens eine Magnetresonanztomographie.
  • 1974 erscheint der erste Mikrocontroller auf dem Markt, der Texas Instruments TMS1000.
  • 1976 H. Shirakawa entwickelt leitende Polymere und damit die Grundlage für organische Leuchtdioden.[2] Diese Technik fand u. a. Anwendung bei OLED-Bildschirmen.[2] Die Halbleiter auf Polymerbasis werden dem 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 für Physik „für ihre Beiträge an der Theorie der vereinigten schwachen und elektromagnetischen Wechselwirkung zwischen Elementarteilchen, einschließlich u. a. die Voraussage der schwachen neutralen Ströme“ (Elektroschwache Wechselwirkung).
  • In den 1970er Jahren beginnen die ersten Versuche zur Digitalisierung der Telefonnetze, aber erst 1980 erscheint ISDN als internationaler Standard für das digitale Telekommunikationsnetz.
  • 1982 haben Stanford R. Ovshinsky und Masahiko Oshitani zwischen 1962 und 1982 den Nickel-Metallhydrid-Akkumulator zur marktreifen Zelle entwickelt.
    Martin Cooper (2007)
  • 1983 Zusammen mit dem Chefdesigner Rudy Krolopp brachten Martin Cooper und 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.
  • 1990 wird mit GSM („2G“) der weltweit erste Mobilfunkstandard für volldigitale Mobilfunknetze eingeführt.
  • 1991 erscheint der erste Lithium-Ionen-Akku auf dem Markt.
  • Das weltweit erste Digitalfernsehen wurde kommerziell erstmals im Frühjahr 1994 per Satellit unter dem Markennamen DirecTV in den USA angeboten.
    Honda P2 (2008)
  • Im Jahr 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. Neben vielen elektronischen und elektrotechnischen Komponenten bestehen humanoide Roboter auch wesentlich aus mechanischen Komponenten, deren Zusammenspiel man als Mechatronik bezeichnet.
  • 1999 wurden in den USA, mit dem National Electrical Code, Fehlerlichtbogen-Schutzeinrichtungen (Brandschutzschalter) für bestimmte Nutzräume gefordert oder empfohlen, mit dem Canadian Electrical Code in 2002 zogen Kanada und mit der DIN VDE 0100-420 in 2016 auch Deutschland nach. Dieser moderne Schutzschalter soll bei allen Sicherungs- und Verteilerkästen zur Anwendung kommen. Unternehmen halten Patente wie u. a. Siemens Energy and Automation Inc mit dem E. U. Patent EP0653073B1 aus 1992 oder Schneider Electric USA Inc mit dem E. U. Patent EP0820651B1 aus 1990 und gelten somit als Erfinder.

21. Jahrhundert

Ausbildung, Fortbildung und Studium

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 4 Semestern Vollzeit bzw. 8 Semestern berufsbegleitend absolviert werden.

Studienfach

Elektrotechnik wird 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.

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:

Aufgrund der Interdisziplinarität und der engen Verflechtung mit der Informatik ist auch Programmierung Teil eines Elektrotechnik-Studiums. Weitere Grundlagenfächer sind Elektrische Messtechnik, Digitaltechnik, Elektronik sowie Netzwerk- und Systemtheorie. Als Vertiefungsfächer finden sich beispielsweise Nachrichtentechnik, Regelungstechnik, Automatisierungstechnik, Elektrische Maschinen, Elektrische Energietechnik oder Modellbildung/Simulation.

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. 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.

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.

Verbände

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.[36][37] Seit Anfang 2015 hat sich der IEEE GHN einer erweiterten Organisation Engineering and Technology History Wiki angeschlossen, welche weitere Fachbereiche des Ingenieurwesens umfasst.

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 für ein besseres Innovationsklima, Sicherheitsstandards, für eine moderne Ingenieurausbildung und eine hohe Technikakzeptanz in der Bevölkerung.

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.

Siehe auch

Literatur

  • 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. Verlag Technik, Berlin, 10. Auflage 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. Fachbuchverlag im Carl Hanser Verlag, Leipzig; München, 9. Auflage 2008, ISBN 978-3-446-41458-7.
  • Siegfried Altmann, Detlef Schlayer: Lehr- und Übungsbuch Elektrotechnik. Fachbuchverlag, Leipzig; Köln 1995, 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. Chur: G + B Verlag Fakultas, 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, Bd. 65 (1998), H. 3, S. 179–206.

Weblinks

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

Einzelnachweise

  1. William Gilbert: Tractatvs Siue Physiologia Nova De Magnete, Magneticisqve Corporibvs Et Magno Magnete tellure. Sex libris comprehensus. Online-Angebot der Herzog August Bibliothek Wolfenbüttel (http://diglib.hab.de/drucke/nc-4f-46/start.htm).
  2. 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 (deutsch).
  3. Elektrische Leitfähigkeit. In: uni-ulm.de. Universität Uulm, abgerufen am 29. März 2019.
  4. u. a. Runde Andreas: Kapitel Blitze. In: Chronik der Elektrotechnik. VDE-Verlag, 3. April 2017, abgerufen am 10. Mai 2020.
  5. Konrad Reichert und u. a.: Elektromotor und elektrische Antriebe. In: Chronik der Elektrotechnik. VDE, 2016, abgerufen am 10. Mai 2020.
  6. Elektrostatische Anwendung: Telegrafie. In: uni-ulm.de. Universität Uulm, abgerufen am 29. März 2019.
  7. Georg Christoph Lichtenberg (1742 bis 1799). In: uni-goettingen.de. Georg-August-Universität Göttingen, abgerufen am 29. März 2019.
  8. Er wußte plus und minus zu vereinen. In: rhetorik-netz.de/bio_lich/. Abgerufen am 29. März 2019.
  9. 2. Mai 1800. In: funkzentrum.de. Abgerufen am 25. März 2019.
  10. Henning Boëtius: Geschichte der Elektrizität. 1. Auflage. Beltz & Gelberg, Germany 2006, ISBN 978-3-407-75326-7.
  11. Early Wired Telegraphy. Harvard, 18. September 1999, abgerufen am 25. März 2019 (englisch).
  12. Samuel Thomas von Sömmerring : Biography. The Engineering and Technology History Wiki (ETHW), 26. Februar 2016, abgerufen am 25. März 2019 (englisch).
  13. Francis Ronalds 1816. madeupinbritain.uk, 5. Juli 2017, abgerufen am 25. März 2019 (englisch).
  14. a b c d e f Martin Doppelbauer: Die Erfindung des Elektromotors 1800–1854 : Eine kleine Historie der elektrischen Motorentechnik - Teil 1. In: eti.kit.edu. KIT, 24. September 2014, abgerufen am 13. März 2019.
  15. a b Lenz, Heinrich Friedrich Emil. In: personenlexikon.net. Abgerufen am 23. April 2019.
  16. Martin Doppelbauer (KIT): The invention of the electric motor 1800–1854 : The first real electric motor of 1834. Teil 3. In: eti.kit.edu. KIT : Karlsruher Institut für Technologie, 8. Januar 2018, abgerufen am 14. März 2019 (englisch).
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