Elektrotechnik

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Elektrotechnik ist eine Ingenieurwissenschaft, die sich mit der Forschung und der Entwicklung sowie der Produktion, dem Zusammenbau und der Instandhaltung von Elektrogeräten und elektrischen Anlagen befasst, die zumindest anteilig auf elektrischer Energie beruhen. Hierzu gehören als Beispiel 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, Elektroinstallation und Energietechnik.

Elektromotor (aufgeschnitten) für Präsentationszwecke

Hauptgebiete[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

In unserer heutigen Zivilisation werden fast alle Abläufe und Einrichtungen elektrisch betrieben oder laufen unter wesentlicher Beteiligung elektrischer Geräte und Steuerungen. Eine der Eigenschaften von Elektrizität ist, dass Elektrizität sowohl für die Energieübertragung als auch für die Informationsübertragung und die Informationsein- und Ausgabe sehr nützlich ist, weshalb sich die Elektrotechnik zuerst in diesen beiden Bereichen bemerkenswert entwickelte. Später im 20. Jahrhundert erwies sich die Elektrizität auch für die Informationsverarbeitung und für die Informationsspeicherung als sehr nützlich. 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.

Theoretische Elektrotechnik[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

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 und den Fachgebieten Theoretische Physik und Experimentalphysik zuzuordnen ist.

Elektrische Energietechnik[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

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[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

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.

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Nachrichtentechnik[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Mobilfunkmasten

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.

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Elektronik, Mikroelektronik und Nanoelektronik[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

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 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[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Speicherprogrammierbare Steuerung

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

Neu entstehende Spezialisierungsgebiete[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Gebäudetechnik[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

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, beispielsweise im Bereich der Beleuchtungs-, Klima- und Belüftungstechnik. Im Rahmen der Gebäudeautomation finden zudem verschiedenste Systeme für Gebäudesicherheit Verwendung.

Medizintechnik[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

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[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

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.

Geschichte, bedeutende Entwicklungen und Personen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Altertum[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Das Phänomen, dass bestimmte Fischarten (wie beispielsweise Zitterrochen oder Zitteraale) 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 Naturalis historia von Plinius dem Älteren wurde das durch diese Experimente beobachtete Wissen bis ins Spätmittelalter überliefert.

17. Jahrhundert[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

William Gilbert
Otto von Guericke

18. Jahrhundert[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Kondensator (1800)
Georges-Louis Le Sage (1780)
Luigi Galvani

19. Jahrhundert[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Alessandro Volta
Humphry Davy (1821)
André-Marie Ampère (1825)
Georg S. Ohm
Michael Faraday (1842)
  • 1831 entdeckten, erforschten und veröffentlichten Joseph Henry und Michael Faraday unabhängig voneinander die elektromagnetische Induktion, d. h. die Erzeugung eines elektrischen Stromes aufgrund eines veränderlichen Magnetfeldes (Umkehrung der Entdeckung Oersteds).[15] Nach Henry wurde die SI-Einheit für die Induktivität benannt.
  • 1831 baute Joseph Henry den weltweit ersten elektromagnetischen beispielsweise elektromechanischen Telegraphen. Hierzu benutzte er 1000 Meter Kupferdraht innerhalb eines Hörsaals, ein hufeisenförmigen Elektromagneten, einen Dauermagneten, eine Batterie und einen Polwechsler. Durch Umschalten der Polarität des Elektromagneten brachte Henry den Dauermagneten dazu, eine kleine Büroklingel zu läuten.[16][17] Die war nun eine Telegraphie die nun nicht mehr aus einer fern ausgelösten elektrochemischen Zersetzung einer Flüssigkeit bestand, sondern einer fern ausgelösten elektromagnetisch mechanischen Bewegung.
  • 1832 baute Paul Schilling von Cannstatt mit mechanisch drehenden Magnetnadeln ebenfalls einen elektromagnetischen Telegraphen. Dieser jedoch galt als sehr aufwendig und konnte sich nicht durchsetzen.[18][19][20]
  • 1832 erfand Antoine-Hippolyte Pixii den Wechselstromgenerator, eine Maschine die wenn man sie an einem Hebel dreht eine Wechselspannung an die Klemmen gibt.[15]
  • 1833 veröffentlichte Emil Lenz die Lenzsche Regel, welche in der Elektrizitätslehre von Bedeutung ist.[21]
Wilhelm E. Weber (1856)
  • 1833 verbanden Carl Friedrich Gauß und Wilhelm E. Weber eine Sternwarte und Physikalisches Kabinett in Göttingen (Distanz von 1500 Meter) mit zwei Drähten und bauten eine elektromagnetische Telegraphenanlage. Die verwendeten beweglichen Spulen bewegten ein Lichtsystem mit Spiegeln. Für die Nachrichtenübermittlung verwendeten sie einen Binärcode. Dieser war dem Morsecode bereits sehr ähnlich. 1900 wurde die CGS-Einheit für die magnetische Flussdichte nach Gauß benannt. Die SI-Einheit für den magnetischen Fluss wurde nach Weber benannt.
  • 1833 entdeckte Michael Faraday, dass bestimmte Materialien sich elektrisch anders verhalten als die typischen metallischen Leiter. So bemerkte er, dass der Widerstand von Silbersulfid mit sinkender Temperatur abnimmt. Dies ist umgekehrt zu der bei Metallen beobachtete Abhängigkeit. Er gilt somit in vielen Kreisen als der Entdecker der Halbleiter und Begründer der Halbleitertechnik.[22]
  • Im Mai 1834 entwickelte Moritz Jacobi den ersten rotierenden Elektromotor mit Gleichstrom, der tatsächlich eine bemerkenswerte und brauchbare mechanische Leistung abgab.[15] 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.[23]
  • 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]
Joseph Henry (1874)
Samuel Morse (1840)
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 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,[31] sind eine der grundlegenden Theorien in der Elektrotechnik. 1935 wurde die CGS-Einheit für den magnetischen Fluss nach ihm benannt.
Werner von Siemens
Thomas Edison (1922)
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.[40] 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).[41]
  • 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.
George Westinghouse
  • 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.[33] 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
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 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.
Michail Dolivo-Dobrowolski (1908)
Charles Proteus Steinmetz (1910)
Guglielmo Marconi (1907)
Alexander Popow
  • 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.[45] 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.[46][47]
  • 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[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

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 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.
International Electrotechnical Commission
Alexander Meißner Gedenkplatte
  • Im April 1913 patentierte der Ingenieur Alexander Meißner die Meißner-Schaltung. Daraufhin im Oktober 1913 patentierte Edwin H. Armstrong das Audion mit Oszillatorschaltung. Bis 1913 konnten Sender nur ein- und ausgeschaltet werden, was man bestenfalls als sehr rudimentäre Modulation bezeichnen kann. Eine Modulation mit vielfältigsten Signalen, deren feine Nuancen auch übertragen werden müssen (zum Beispiel Sprachtöne und Musik), setzt eine Oszillatorschaltung voraus, die zunächst ein konstantes Signal erzeugt – das wurde erst nach der Erfindung der Meißner-Schaltung und einer späteren Version des Audion möglich. Dies war der Beginn des Rundfunks.
  • 1914 wurde die weltweit erste elektrisch betriebene Verkehrsampel errichtet, in Cleveland (US-Bundesstaat Ohio).[53]
  • 1924 erfand Hugo Stotz den Sicherungsautomat (auch Leitungsschutzschalter), der in der heutigen Zeit bei allen modernen Sicherungs- und Verteilerkästen zur Anwendung kommt.
  • 1925 baute der Elektroingenieur John Logie Baird mit einfachsten Mitteln den ersten (mechanischen) Fernseher auf Grundlage der Nipkow-Scheibe.[54]
Takayanagi Kenjiro (1953)
  • 1925 experimentierte der Elektroingenieur Kenjiro Takayanagi mit Bairds Art der Bildzerlegung, benutzte aber zur Wiedergabe der Bilder eine Elektronenstrahlröhre. Im Dezember 1926 gelang ihm öffentlich die weltweit erste vollelektronische Übertragung von Bildern mit Elektronenstrahlröhren auf Sender- und Empfangsseite, d. h. das weltweit erste voll-elektronische Fernsehen, dies vor Philo Farnsworth der ein ähnliches System erst einige Monate später öffentlich vorführte. Takayanagi bildete das zuvor aufgenommene Katakana-Schriftzeichen auf einer braunschen Röhre ab.[54] Einige Kreise bestreiten, wer nun als der Erfinder gilt, da Kálmán Tihanyi bereits im März 1926 ein Patent unter dem Namen „Radioskop“ eingereichte, dies zudem von der UNESCO als Welterbe eingestuft wurde[55], aber auch Rudolf Hell und Max Dieckmann sollen laut einigen Kreisen bereits 1925 auf der Verkehrsausstellung in München ein solches System aufbaut und ein Patent eingereicht haben.[56]
  • 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 (US1745175A Method and apparatus for controlling electric currents[57]) 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.[58]
  • 1931 bauten die Elektroingenieure Ernst Ruska und Max Knoll das weltweit erste Elektronenmikroskop. Für diese Arbeit erhielt Ruska 1986 den Physik-Nobelpreis.
Konrad Zuse (1992)
  • 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 (1947)
Jack Kilby
  • Ein wesentlicher Schritt nach der Erfindung des Bipolartransistors war die Entwicklung der Mikroelektronik in 1957. Der Elektroingenieur Jack Kilby realisierte und patentierte erstmals eine elektrische Schaltung aus einem Transistor und mehren Widerständen und Kondensatoren auf einem Germanium-Kristall, einem (hybriden) integrierten Schaltkreis (IC). Sein Ansatz hatte noch einige Schwächen, dennoch machte dieser Schritt weg von aus diskreten Bauelementen zusammengesetzten hinzu integrierten Schaltkreisen die heutigen Prozessorchips und damit die Entwicklung moderner Computer erst möglich. Im Jahre 2000 erhielt Kilby dafür den Nobelpreis für Physik. Es gibt allerdings Quellen die beschreiben, dass der vom Siemens-Physiker Werner Jacobi am 15. April 1949 zum Patent (Patent Nummer 833.366, gewährt 1952) angemeldete Halbleiterverstärker (als theoretisches Konzept) bereits einen integrierten Schaltkreis darstellt. Jacobi beschrieb, dass in einem Träger (jedoch ohne ein praktisches Beispiel zu nennen) 5 Transistoren und elektrische Verbindungen eingesetzt werden und so ein integrierter Schaltkreis geschaffen wird.[65]
  • 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 der Automobilindustrie, ein wichtiger Baustein der Automatisierungstechnik und Robotik.
  • 1958 wurde das analoge handvermittelte A-Netz von der Deutschen Bundespost unter der Bezeichnung Öffentlicher beweglicher Landfunkdienst (ÖbL) eingeführt. Das A-Netz war das erste Mobilfunksystem für 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 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.
Karl Kordesch (2003)
Nick Holonyak Jr. (2002)
Robert Dennard (2009)
Marcian Ted Hoff (2009)
  • 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.[66]
  • 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.[66] 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.[76]
  • 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.[19]
  • 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.[66]
Robert Metcalfe (2005)
  • Am 22. Mai 1973 präsentierte der Elektroingenieur Robert M. Metcalfe seinen Vorgesetzten die Idee des Ethernet.[77] 2003 erhielt er dafür 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 für den Menschen zum Mittragen konzipierte kompakte Mobiltelefon. Es gab zu dieser Zeit bereits Vorläufer des Mobiltelefons die beispielsweise in Zügen und in PKWs 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.
Mikrocontroller TMS1000 (1979)
Martin Cooper (2007)
  • Im September 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[84] mit der Firma Toshiba den weltweit ersten NAND-Flash-Speicher und 1988 Intel den weltweit ersten kommerziellen NOR-Flash-Speicher.[85][86] Im Jahr 1985 wurde die erste flash basierte Solid State Disk (kurz SSD) in einen IBM Personal Computer eingebaut.
  • 1986 wurde D-1 der weltweit erste Standard für digitale Videoaufzeichnung und 1987 brachte der Elektronikkonzern Sony die weltweit erste D-1-Kamera (DVR-1000) auf den Markt.[87]
  • 1988 entstand mit TAT-8 das weltweit erste transatlantische Glasfasernetz.[19] TAT-8 ermöglichte 280 Mbit/s (40.000 Telefonverbindungen gleichzeitig).
  • 1990 wurde GSM („2G“) der weltweit erste Mobilfunkstandard für volldigitale Mobilfunknetze.
  • 1990 wurden (in den USA) von der ASTC die weltweit ersten Standards für digitales Fernsehen festgelegt.
  • 1991 erschien der erste Lithium-Ionen-Akku am Markt.
  • Anfang der 1990er erfanden die Elektroingenieure Isamu Akasaki und Hiroshi Amano die superhelle effiziente LED (in Grün, Rot und Gelb) auf GaN-Basis.[88] 1993 wurden erste Prototypen vorgestellt. 1994 erfand der Elektroingenieur Shuji Nakamura die superhelle effiziente blaue LED auf GaN-Basis, welche schnell zur Weiterentwicklung der superhellen weißen LED führte.[89] Nun war es möglich mit LEDs superhelle weiße Lampen herzustellen und seit 2002 Blu-ray zu entwickeln. Dafür wurden alle drei 2014 mit dem Nobelpreis für Physik geehrt.[90]
Humanoider Roboter ASIMO P2 (2008)
  • 1993 präsentierte die Firma Honda den weltweit ersten funktionsfähigen humanoiden Roboter, den ASIMO P1. Einen ersten prototypischen humanoiden Roboter, der aber noch nicht voll funktionsfähig war, entwickelte bereits 1976 die japanische Waseda-Universität. Einer der zurzeit modernsten humanoiden Roboter, der 2013 vorgestellt wurde, ist Atlas. Neben elektrotechnischen Komponenten bestehen sie auch wesentlich aus mechanischen Komponenten, deren Zusammenspiel man Heute als Mechatronik bezeichnet.
  • 1994 wurde DVB der erste Standard für digitales Fernsehen in Europa.
  • 1994 wurde das weltweit erste Digitalfernsehen kommerziell per Satellit unter dem Markennamen DirecTV in den USA angeboten.
  • 1996 erschien die Spezifikation der ersten Variante des Universal Serial Bus (USB 1.0).[91]
WLAN-Router (2011)

21. Jahrhundert[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

LED-Straßenlaterne (2014)
Entwicklung der Mobilfunknetze (2017)

Ausbildung, Fortbildung und Studium[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Ausbildungsberufe[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Fortbildung[Bearbeiten | Quelltext 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 höherer Technikerabschluss (französisch Brevet de technicien supérieur) in zwei weiteren Jahren Vollzeit an einer Technikerschule absolviert werden.

Studienfach[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

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.[107][108] 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.

Anzahl der Studierenden in Deutschland[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Das Studienfach Elektrotechnik war im Jahre 2020 sehr beliebt, denn es lag bei der Anzahl der Studierenden auf Platz 12. Laut dem statistischem Bundesamt waren zum Wintersemester 2020/2021 an deutschen Hochschulen insgesamt 66.255 Studierende im Studienfach Elektrotechnik/Elektronik eingeschrieben. Als Vergleich mit den höchst belegten Studienfächer mit über 25.000 Studierenden: Englisch 48.766. Architektur 40.219. Bauingenieurwesen 57.611. Betriebswirtschaftslehre 243.000. Biologie 54.957. Chemie 43.826. Erziehungswissenschaft 61.853. Germanistik 69.256. Geschichte 34.523. Gesundheitsmanagement 39.823. Informatik 133.765. Internationales Management 50.959. Maschinenbau 100.256. Mathematik 58.593. Medizin 101.712. Physik 50.147. Politikwissenschaft 32.602. Psychologie 100.775. Rechtswissenschaft 119.285. Soziale Arbeit 72.597. Sozialwesen 26.258. Wirtschaftsinformatik 66.722. Wirtschaftsingenieurwesen 103.950. Wirtschaftswissenschaften 89.476.[109]

Grundlagenstudium[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

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[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

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[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

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[Bearbeiten | Quelltext 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 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.[110][111] 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[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

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[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

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[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

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.

Organisationen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

International[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Europäisch[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Deutschland[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Verbände[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

International[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  • 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.[112][113] 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 | Quelltext bearbeiten]

  • 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[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Schweiz[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Auszeichnungen, Preise und Ehrungen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

International[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  • Die IEEE Medal of Honor ist die höchste Auszeichnung des IEEE, welche im Fachbereich 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[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  • Der VDE-Ehrenring ist die höchste Auszeichnung des VDE, für hervorragende wissenschaftliche oder technische Leistungen auf dem Fachgebiet der Elektrotechnik.[114][115]

Unfälle[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Bei der Nutzung von der Elektrotechnik kommt es immer wieder zu Stromunfällen sowohl bei der Nutzung als auch als Arbeitsunfall. 1746 wurde der weltweit erste nicht-tödliche Arbeitsunfall dokumentiert. 1879 der weltweit erste tödliche Arbeitsunfall. Akademische Fachkräfte im Bereich der Elektrotechnik sind von Arbeitsunfällen ebenfalls betroffen, sofern diese sich auf Baustellen oder Industrieanlagen aufhalten, an Schaltvorgängen im Mittel- und Hochspannungsbereich beteiligt sind, einen Dienstwagen nutzen, oder in Laboren oder Versuchsanlagen mit praktischen Anwendungen der Niederspannung oder höheren Spannungen arbeiten. Und das trifft in der Regel bei über 95 % der Arbeitsstellen zu.

Berufe, bei der die Gefahr eines Arbeitsunfalls statistisch sehr niedrig ist: Bürokaufmann, Buchhalter, Sekretärin, Fachwirt im Marketing, Fachleute in der Softwareentwicklung, Anwälte, Ärzte, Krankenschwester, Pfleger, Lehrer, Erzieher, Sozialarbeiter, Kellner, Friseure. Hierbei ist zu beachten, dass bereits ein kleiner Schnitt durch Papier am Finger als Arbeitsunfall bewertet wird.[116] Im Gegensatz zur Elektrotechnik sind dies Berufe, in denen kein Dienstwagen gefahren wird, oder in der Nähe von gefährlichen Gerätschaften, Maschinen, Baustellen oder Industrieanlagen gearbeitet wird.

Statistisches Bundesamt[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Im Jahr 2018 gab es in Deutschland 1.163 tödliche Arbeitsunfälle. Elektriker waren hierbei die dritthäufigste Berufsgruppe mit tödlichen Arbeitsunfällen und rangieren sich zwischen Kraftfahrer und Dachdecker:

  • Bauarbeiter (221)
  • Kraftfahrer (131)
  • Elektriker (102)
  • Dachdecker (96)
  • Industriearbeiter (93)
  • Zimmerer (88)
  • Maler und Lackierer (86)
  • Schlosser (84)
  • Maurer (83)
  • Monteure (83)

Die meisten tödlichen Arbeitsunfälle ereigneten sich im Baugewerbe (31,6 %), gefolgt von der Industrie (26,6 %) und dem Handel (15,7 %). Die häufigsten Unfallursachen waren Stürze (33,9 %), Verkehrsunfälle (22,2 %) und Quetschungen/Pressungen (12,7 %). Die meisten tödlichen Arbeitsunfälle ereigneten sich bei Männern (96,3 %). In absoluten Zahlen machten Frauen nur 3,7 % aller tödlichen Arbeitsunfälle aus, dies liegt allerdings auch daran, dass deutlich weniger Frauen in diesen Berufen arbeiten.[117][118] Der Anteil von Frauen im Elektrohandwerk ist in Deutschland sehr gering und laut einer Studie des statistischen Bundesamtes lag der Anteil im Jahr 2018 bei 2,2 % und im Jahr 2022 bei 4,3 %.[119]

DGUV[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

DGUV ist eine gesetzliche Unfallversicherungsträgerin, die für die Sicherheit und Gesundheit der Beschäftigten in Deutschland zuständig ist. 2022 hat die DGUV berichtet, dass zwischen 3.500 und 4.000 Stromunfälle laut Berufsgenossenschaft Energie Textil Elektro Medienerzeugnisse (BG ETEM) jedes Jahr gemeldet werden, bis zu zehn enden tödlich. Die beruflichen Unfälle passieren zu rund 88 Prozent im Niederspannungsbereich. „Meist ist die Ursache, dass die Beteiligten die Gefahr falsch einschätzen oder gar nicht erst erkennen“, sagt Martin Schmidt, seit 28 Jahren Aufsichtsperson bei der BG ETEM. Und dies unabhängig davon, wie viel berufliche Erfahrung sie im Umgang mit Strom haben. 48,2 % der Opfer von Stromunfällen bringen Berufserfahrung als Elektrofachkraft mit, zum teil mehr als 20 Jahre. 25,9 % der Unfälle von Elektrofachkräften geschahen, weil sie gegen die 5 Sicherheitsregeln verstoßen haben.[120]

VDE[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

In der 2022 erschienenen Statistik vom VDE der Stromunfälle mit Todesfolge in Deutschland kommt diese zu dem Schluss, dass Sicherheit kontinuierlich zugenommen hat, trotz steigender Anwendung in Industrie, Gewerbe und Haushalt. Die VDE unterscheidet hierbei zwischen drei Kategorien: Unfälle im Gewerbe und Industrie, Haushalt und Sonstige. Zu sehen ist ein Rückgang der Stromunfälle in den letzten 45 Jahren von etwa 256 Stromunfälle mit Todesfolge in 1970 auf 36 Stromunfälle mit Todesfolge pro Jahr 2015, dabei nennt die VDE die Stromunfälle mit Todesfolge der letzten Jahre eine Stagnation auf niedriges Niveau. In der Studie zeigt sich der Durchschnitt der letzten 5 Jahre 2011 bis 2015 mit 44,4 Stromunfällen mit Todesfolge pro Jahr in Deutschland.[121][122]

In dieser Studie nicht berücksichtigt sind nicht tödliche Stromunfälle mit leichter oder schwerer Verletzung.

Siehe auch[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Portal: Elektrotechnik – Übersicht zu Wikipedia-Inhalten zum Thema Elektrotechnik
Portal: Mikroelektronik – Übersicht zu Wikipedia-Inhalten zum Thema Mikroelektronik

Literatur[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  • 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.
  • Fritz Schulz-Linkholt: Grundlagen der Elektrotechnik. 1952; 3. Auflage 1964.

Weblinks[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

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

Videos:

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  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.
  3. Elektrische Leitfähigkeit. Universität Ulm, abgerufen am 29. März 2019.
  4. THE LEYDEN JAR. In: awesomestories.com. Abgerufen am 7. März 2022 (englisch).
  5. u. a. Runde Andreas: Kapitel Blitze. In: Chronik der Elektrotechnik. VDE-Verlag, 3. April 2017, abgerufen am 10. Mai 2020.
  6. Konrad Reichert und u. a.: Elektromotor und elektrische Antriebe. In: Chronik der Elektrotechnik. VDE, 2016, abgerufen am 10. Mai 2020.
  7. Elektrostatische Anwendung: Telegrafie. Universität Ulm, abgerufen am 29. März 2019.
  8. Georg Christoph Lichtenberg (1742 bis 1799). Georg-August-Universität Göttingen, abgerufen am 29. März 2019.
  9. Er wußte plus und minus zu vereinen. In: rhetorik-netz.de. Abgerufen am 29. März 2019.
  10. 2. Mai 1800. In: funkzentrum.de. Archiviert vom Original (nicht mehr online verfügbar) am 25. März 2019; abgerufen am 25. März 2019.
  11. a b c d Henning Boëtius: Geschichte der Elektrizität. 1. Auflage. Beltz & Gelberg, Germany 2006, ISBN 978-3-407-75326-7.
  12. Early Wired Telegraphy. Harvard, 18. September 1999, archiviert vom Original (nicht mehr online verfügbar) am 14. März 2019; abgerufen am 25. März 2019 (englisch).
  13. Samuel Thomas von Sömmerring : Biography. The Engineering and Technology History Wiki (ETHW), 26. Februar 2016, abgerufen am 25. März 2019 (englisch).
  14. Francis Ronalds 1816. madeupinbritain.uk, 5. Juli 2017, abgerufen am 25. März 2019 (englisch).
  15. a b c d e f Martin Doppelbauer: Die Erfindung des Elektromotors 1800–1854 : Eine kleine Historie der elektrischen Motorentechnik – Teil 1. Karlsruher Institut für Technologie, 24. September 2014, abgerufen am 13. März 2019.
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  21. a b Lenz, Heinrich Friedrich Emil. In: personenlexikon.net. Abgerufen am 23. April 2019.
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  23. Martin Doppelbauer (KIT): The invention of the electric motor 1800–1854 : The first real electric motor of 1834. Teil 3. Karlsruher Institut für Technologie, 8. Januar 2018, abgerufen am 14. März 2019 (englisch).
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  45. Joachim Beckh: eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche
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