تاريخ وأعلام الهندسة الكهربائية
توماس أديسون
ظهر الاهتمام العلمى بالكهرباء منذ بدايات
القرن السابع عشر على الأقل. فيعتقد أن أول مهندس كهرباء هو وليام جلبرت الذي صمم آلة لاكتشاف الأجسام ذات الشحنات
الكهربية الساكنة. ويعتبر هو من فرَّق بين المغناطيسية والكهربية الساكنة، كما
يعتقد بأنه أول من أنشأ مصطلح الكهرباء. وفي بادئ الأمر كانت كل الاكتشافات
والاختراعات تتعلق بالشحنة. وبدأ فصل الهندسة الكهربائية عن الفيزياء في زمن توماس اديسون وفيرنر فون سيمنس. وفي عام 1752 اخترع بينيامين فرانكلين موصلة الصواعق ونشر بين 1751 و1753 نتائج تجاربه تحت
عنوان "تجارب ومشاهدات عن الكهرباء" (Experiments and Observations on Electricity).
في العام 1800 قام الكساندر فولتا ببناء بطاريته الأولى المسماة
"عمود فولتا" بعد اعجابه بتجربة اجراها لويجي جالفاني عام 1792. في العام 1820 قام هانز كريستيان اورستد بعمل تجارب عن انحناء ابرة
البوصلة بتاثير التيار الكهربي. وفي نفس العام كرر اندريه ماري امبير تلك التجربة واثبت ان سلكين يمر
فيهما التيار يؤثران بقوى على بعضهما البعض وعرف خلالها الجهد الكهربي والتيار
الكهربي.
مايكل فاراداي (ينطق أيضا ميشيل فاراداي) قدم أعمال
كبيرة في مجال الفيضين الكهربي والمغناطيسي، وعرف أيضا خطوط المجال. وبناء على
أعمال فاراداي قدم جيمس كليرك ماكسويل اعمالا في إكمال نظرية الكهرومغناطيسية والكهروديناميكيةـ وقدم عام 1864 معادلات ماكسويل والتي تعتبر أحد أهم أسس الهندسة
الكهربية.[1]
فيليب رايس اخترع عام 1860 الهاتف في معهد
جارنيير في فريدريكسدورف إلا أن اختراعه لم ينل القدر الكافي من الاهتمام، إلى أن
"اخترع" الكساندر جراهام بيل عام 1867 أول هاتف قابل
للتسويق ونجح بالفعل في تسويقه.
في اطار هندسة التيار العالي يعتبر فيرنر فون سيمنس أحد أهم الاعلام حيث اكتشف عام 1866 مبدأ الدينامو وبنى
به أول مولد كهربي وبذلك أصبحت الكهرباء وللمرة الأولى متاحة للاستخدام وبكميات
كبيرة. وفي العام 1876
اخترع توماس إديسون مصباح خيط الكربون مما اعطى الكهرباء دفعة
كبيرة إلى داخل المجتمع المدني. في نفس الوقت عمل نيكولا تسلا وميكايل فون
دوليفو-دوبروولسكي على تطوير التيار المتردد والذي يعتبر أساس الطاقة إلى
يومنا هذا.
نيكولا تسلا
في العام 1883 أسس ايراسموس كيتلر تخصص الهندسة
الكهربائية في جامعة دارمشتات التقنية في ألمانيا (TU-Darmstadt) لتصبح أول مرة تدرس
فيها في العالم. واستمرت الدراسة لمدة أربع سنوات ليتخرج الطالب بلقب مهندس
كهربائي.
استطاع هاينريش رودولف هيرتز في العام 1884 اثبات معادلات
ماكسويل عمليا، واثبت وجود الموجات الكهرومغناطيسية ليصبح بذلك مؤسس علم النقل
اللاسلكي للإشارات ومؤسس هندسة الاتصالات.
في العام 1896 شغل غوغليلمو ماركوني أو محطة إرسال لاسلكية على مسافة 3
كم، وبناء على أعماله أصبحت في العام 1900 أولى محطات الارسال والاستقبال الراديوي متوفرة تجاريا. عام 1905 اخترع جون فليمينغ أول صمام ثنائي، ليتبعه عام 1906 روبرت فون ليبن ولي دو فوريس بالصمام الثلاثي. والتي
اعطت مهندسي الاتصالات زخما جديدا كعنصر لتقوية الإشارة.
جون لوجي بيرد اخترع عام 1926 أول جهاز تلفاز
ميكانيكي بسيط، وعام 1928
التلفاز الملون. وفي نفس العام تمت أول عملية بث للتلفاز عبر المحيط من لندن إلى
نيويورك. وفي العام 1931
قدم مانفريد فون اردينه أو تلفاز
كهربائي على أساس اسطوانة أشعة الكاثود.
عام 1942 قدم الألماني كونراد تسوزه أو حاسوب كامل الوضائف تحت مسمى Z3، ليلحقه في العام 1946 جون ايكرت وجون ماوكلي بجهازهما ENIAC اختصارا لـ"
الحاسوب والمكامل العددي الإلكتروني" (Electronic Numerical Integrator and Computer)
ليعلن رسميا عن زمن الحاسوب، الأمر الذي قدم خدمات كبيرة للمؤسسات العلمية مثل
ناسا التي اعتمدت الحواسيب لدعم برنامجها أبولو.
اختراع الترانزيستور على ايدي وليام شوكلي، جون باردين ووالتر براتاين عام 1947 في معامل بيل فتح
امام الجميع افاق جديدة في تقنية اشباه الموصلات والدوائر المتكاملة وسمح للمصنعين
بتصغير حجم الأجهزة بشكل دراماتيكي.
في العام 1958 اخترع جي سي ديفول وجاي انغلبرجر أول روبوت صناعي
ليستخدم عام 1960
لاول مرة في مصانع جينرال موتورز.
وفي معامل شركة انتل الأمريكية اخترع مارشيان هوف في العام 1968 أول معالج دقيق
بطلب من شركة يابانية لتصميم جهاز حاسب صغير الحجم ليتم في العام 1969 تصنيع أول معالج
دقيق تحت اسم (intel
4004).
قامت شركة فيليبس عام 1978 بتصنيع أول قرص
مدمج CD لتخزين البيانات رقميا، وبعد تعاون مع شركة سوني نتج عام 1982 القرص المدمج
الصوتي Audio-
·
·
قبل
معرفة الكهرباء بفترة طويلة، كان الناس على دراية بالصدمات التي يحدثها سمك الرعاش، وقد أشارت النصوص التي تركها قدماء المصريين، والتي يرجع تاريخها إلى سنة 2750 قبل الميلاد، إلى هذه
الأسماك باسم "صاعقة النيل"، كما وصفوها بأنها حامية جميع الأسماك الأخرى. وبعد حوالي ألف
عام، أشار إليها أيضًا الإغريق والرومان وعلماء الطبيعة
والأطباء المسلمون.ولقد أكد
الكتّأب القدامى، مثل بليني الأكبر وسكريبونيس
لارجوس على الإحساس بالتنميل الناتج عن الصدمات الكهربائية التي يحدثها سمك السلّور الصاعق وأنقليس الرعاد الكهربائي. كما اكتشف
هؤلاء الكتّأب أن هذه الصدمات يمكن أن تنتقل عبر الأجسام الموصلة.وبجميع الأحوال،
ينسب أقدم وأقرب أسلوب لاكتشاف ماهية البرق والكهرباء الصادرة عن أي مصدر
آخر إلى العرب الذين أطلقوا كلمة "برق" العربية على الشعاع الكهربائي قبل القرن الخامس عشر. وقد كان معروفًا في الثقافات القديمة للدول المطلة
على البحر الأبيض المتوسط أن هناك أجسامًا معينة مثل قضبان الكهرمان، يمكن حَكِّها بفرو قطة فتجذب الأجسام الخفيفة مثل الريش. وقد قام العالم
والفيلسوف الإغريقي، طاليس الملطي، حوالي عام
600 قبل الميلاد بتسجيل مجموعة من الملاحظات تتعلق بالكهرباء الساكنة. وبعد هذه الملاحظات، توصل إلى أن الاحتكاك يحول الكهرمان إلى مادة مغناطيسية. وعلى عكس ذلك، لا
تحتاج المعادن، مثل الماغنتيت المعروف باسم أكسيد الحديد الأسود، إلى عملية الاحتكاك حتى تكتسب صفة المغناطيسية.إلا أن طاليس
كان مخطئًا في اعتقاده بأن سبب الانجذاب هو التأثير المغناطيسي، فقد أثبتت الأبحاث
العلمية فيما بعد وجود علاقة بين المغناطيسية والكهرباء. ووفقًا لإحدى النظريات
المثيرة للجدل، فقد عرف البارثيون، إحدى شعوب بلاد فارس، عرفوا الطلاء الكهربائي، وفقًا لما أفادت المعلومات التي تحصلت من اكتشاف بطارية بغداد عام 1936. وعلى الرغم من أن هذه البطارية تشبه الخلية الجلفانية، فإنه من غير المؤكد ما إذا كانت ذات طبيعة كهربية أم لا.
·
بنيامين فرانكلين، أبرز العلماء والباحثين في مجال الكهرباء، حيث أجرى أبحاثًا شاملة حول هذا الموضوع في القرن الثامن عشر.
بنيامين فرانكلين، أبرز العلماء والباحثين في مجال الكهرباء، حيث أجرى أبحاثًا شاملة حول هذا الموضوع في القرن الثامن عشر.
·
ظلت
الكهرباء لا تعني أكثر من مجرد فضول فكري لآلاف السنين حتى عام 1600. ففي ذلك العام، أجرى الطبيب الإنجليزي ويليام جيلبرت دراسة دقيقة حول الكهرباء والمغناطيسية، وفرّق فيها بين تأثير حجر المغناطيس والكهرباء الساكنة التي تنتج عن احتكاك مادة الكهرمانوابتكر كلمة "electricus" وهي باللغة اللاتينية الجديدة ("من الكهرمان" أو "شبيه
الكهرمان"، ومأخوذة من "ήλεκτρον" أي
"إلكترون"، وهي المرادف اليوناني لكلمة "كهرمان") للإشارة إلى خاصية جذب
الأجسام الصغيرة بعد حكها. أدى هذا
الارتباط إلى إبراز الكلمتين "Electric" و"Electricity" اللتين ظهرتا لأول مرة في كتاب توماس براون "الأخطاء الشائعة" (باللاتينية: Pseudodoxia Epidemica) الذي صدر عام 1646.
·
·
·
وقد
قدم أوتو فون جيريك وروبرت بويل وستيفن
جراي وسي إف ديو فاي المزيد من
الأعمال. وأجرى بنيامين فرانكلين في القرن الثامن عشر أبحاثًا شاملة بشأن الكهرباء، حتى أنه اضطر إلى بيع
ممتلكاته لتمويل أبحاثه. وقيل أنه في شهر حزيران/يونيو من سنة 1752، قام بربط مفتاح
معدني أسفل خيط طائرة ورقية رطب وأطلق الطائرة في سماء تنذر بهبوب عاصفة. ثم لاحظ
مجموعة متلاحقة من الشرارات تخرج من المفتاح إلى ظهر يده، الأمر الذي برهن على أن البرق ذو طبيعة كهربائية بالفعل نشر لودجي جالفاني عام 1791 اكتشافه الخاص بالكهرباء الحيوية الذي أظهر أن الكهرباء هي الوسيط الذي تقوم من خلاله الخلايا العصبية بنقل الإشارات إلى العضلات.[10]
·
وفي
عام 1800، اخترع أليساندرو فولتا أول بطارية كهربائية وأطلق عليها اسم "البطارية الفولتية". وكانت مصنوعة من طبقات متوالية من الزنك والنحاس. ولقد مَدّت هذه البطارية
العلماء بمصدر للطاقة الكهربائية يمكن الاعتماد عليه أكثر من الماكينات
الإلكتروستاتية التي كانت
تُستخدم من قبل. ويرجع الفضل في التعرّف على الكهرومغناطيسية، أي وحدة الظواهر الكهربية والمغناطيسية، إلى هانز كريستيان أورستد وأندريه-ماري أمبير في الفترة
الممتدة بين عامي 1819 و1820، ثم اخترع مايكل فاراداي المحرك الكهربائي عام 1821. كما قام جورج أوم بتحليل الدائرة
الكهربائية حسابيًا عام 1827.]
·
وعلى
الرغم من أن أوائل القرن التاسع عشر شهدت تقدمًا سريعًا في علم الكهرباء، فإن
أواخر القرن نفسه شهدت أعظم تقدم في مجال الهندسة الكهربائية. وتحولت الكهرباء من مجرد فضول علمي مُحير إلى أداة رئيسية لا غنى عنها في
الحياة العصرية وأصبحت القوة الدافعة للثورة
الصناعية الثانية. وكل ذلك تحقق بفضل بعض الأشخاص
مثل نيقولا تسلا وتوماس إديسون وأوتو بلاثي وجورج ويستنغهاوس وإرنست ويرنر فون سيمنز وألكسندر جراهام بيل واللورد ويليام تومسون، بارون كلفن
الأول.
