Elektrotechnik

Einleitung

Zweig der Technik, der sich mit den physikalischen Grundlagen, den Erkenntnissen und den technischen Anwendungen der Elektrizität und der Elektrizitätslehre befasst. Es werden in der Elektrotechnik somit die Erscheinungsformen und Wirkungen elektrischer Ladungen und Ströme, die von ihnen erzeugten elektrischen und magnetischen Felder sowie ihre wechselseitigen elektromagnetischen Beeinflussungen untersucht und angewandt.

Die Einzelgebiete der Elektrotechnik lassen sich vier Hauptrichtungen zuordnen: elektrische Energietechnik, Informations- und Nachrichtentechnik, Mess-, Regel und Automatisierungstechnik sowie Mikroelektronik.

elektrische Energietechnik

Die elektrische Energietechnik (auch als Leistungselektrik oder Starkstromtechnik bezeichnet) beinhaltet die Erzeugung, Übertragung und Verteilung elektrischer Energie sowie ihre Anwendung. Zum Gebiet elektrische Energietechnik gehören ferner die Anlagen und Geräte wie z.B. Generatoren, Schalter, elektrische Netze, Kabel, Freileitungen, Elektromotoren und Transformatoren.

Die Umwandlung von Primärenergie in Elektroenergie erfolgt im wesentlichen in Kraftwerken. Solaranlagen, Windkraftwerke und Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen (Heizkraftwerke) gewinnen bei der Elektroenergieerzeugung an Bedeutung.

Die Gebiete Hochspannungstechnik, Leistungselektronik, Maschinenbau, Automatisierungstechnik (Automation) und Lichttechnik sind stark mit der elektrischen Energietechnik verknüpft.

Informations- und Nachrichtentechnik

Die Informations- und Nachrichtentechnik (früher auch als Informationselektrik, Kleinspannungstechnik oder Schwachstromtechnik bezeichnet) umfasst die Erzeugung, Übertragung, Verarbeitung und Speicherung von Informationen. Diese als elektrische Signale existierenden Informationen können entweder in analoger oder in digitaler Form vorliegen. Die digitale Informationsverarbeitung verdrängt immer mehr die klassischen Analogverfahren.

Zum Gebiet der Informations- und Nachrichtentechnik gehören auch die Übertragungstechnik und die Vermittlungstechnik, die optische Nachrichtentechnik, die Systemtheorie, das Gebiet der Kommunikationsendeinrichtungen, die Hochfrequenztechnik für Funksendung und -empfang und die Elektroakustik. Die sich mit der Herstellung von Rechner-Hard- und -Software befassende technische Informatik besitzt zentrale Bedeutung. Die Grenzen zu weiteren elektrotechnischen und anderen Gebieten (z.B. Biomedizin, Maschinenbau und Verfahrentechnik) sind fließend.

Mess-, Regel- und Automatisierungstechnik

In der Mess-, Regel- und Automatisierungstechnik steht neben der Erfassung physikalischer Größen (elektrische und nichtelektrische Größen) die Steuerung technischer Vorgänge im Vordergrund. Diese Technik bildet als prozessnahe Basistechnik die Grundlage für die funktionsorientierte Automatisierungs- und Leittechnik.

Themen der Arbeiten innerhalb des Gebietes Mess-, Regel- und Automatisierungstechnik sind die mathematische Beschreibung der relevanten Prozesse, die Methoden der Regelungstechnik und die Messverfahren einschließlich der dazu erforderlichen Mess-, Steuer- und Regelgeräte. Weitere Arbeitsgebiete sind die Kommunikationstechnik für das Bereitstellen der erforderlichen Daten und Simulationsuntersuchungen (Simulation) mithilfe von Rechnern.

Mikroelektronik

Die Mikroelektronik im engeren Sinne ist die Technik zur Herstellung von Geräten und Systemen auf der Basis von integrierten Schaltungen. Mikroelektronik ist aber nicht nur Produkt, sondern auch Methode.

Geschichte

Die Anfänge der Elektrotechnik sind mit der Stromerzeugung verbunden: Die Entdeckung der elektrischen Induktion 1832 durch M. Faraday ermöglichte den Bau von Elektromotoren (J. Ph. Wagner seit 1836).

1866 konstruierte W. von Siemens eine Dynamomaschine, den ersten Stromerzeuger - der Anfang der Starkstromtechnik war gemacht. 1879 fuhr die erste elektrische Lokomotive, 1882 entstand das erste elektrische Kraftwerk von Th. A. Edison in New York. Die ersten Motoren für Industrie und Gewerbe wurden ab 1885 mit Gleichstromanlagen betrieben. Die Entwicklung des Drehstromprinzips ab 1891 ermöglichte den Transport von Strom über große Strecken und den Bau großer Maschinen für die Industrie. Die leichte Transformierbarkeit des Drehstromes und der einfache Bau des Drehstrommotors führten in den folgenden Jahren zur vorrangigen Nutzung von Drehstrom gegenüber Gleichstrom.

Die moderne Nachrichtentechnik baute auf der Erfindung des Telefons auf. Ihre Entwicklung beschleunigte sich in der 2. Hälfte des 20. Jh.s mit dem Einsatz von Transistoren und der Entwicklung der Mikroelektronik.