Elektrik mühendisliği tarihi

Elektrik mühendisliği tarihi, elektrik kullanımının günümüze gelirken geçirdiği dönüşümleri, yaşam ve teknolojinin gelişimine etkilerini ve bu gelişime katkıda bulunan bilim insanlarını anlatan tarihtir.

Doğa belli kurallar çerçevesinde işler, ve insanlar doğada yaşarken bu kuralları çözerek yaşamlarını kolaylaştırmaya, doğanın kurallarını keşfederek dünyayı kontrol etmeye çalışırlar. Öyle ki, teknoloji ve bilim zamanla insanların elinde büyük bir güç haline gelmiştir. Dünya yaşamını kolaylaştıran ve onu kontrol eden topluluklar, diğer topluluklar karşısında prestij ve saygınlık kazanmış; onlara hükmetme yöntemi olarak teknolojilerini kullanmışlardır.

Elektrik ve manyetizma (mıknatıslık), eski çağlardan beri bilinen gerçeklikler olmasına rağmen, mekanik ve hidrolikteki bilimsel gelişmelerin tamamlanmaması, malzeme konusunda karşılaşılan zorluklar ve bu konuya ilginin oldukça düşük bir şekilde sadece manyetizmayla kısıtlı kalması sebebiyle elektrik kullanımını gelişimi, 16. yüzyıla kadar gecikmiştir. Gelişmeye başlayan elektrik teknolojisi dünyada köklü değişikliklere yol açmış ve insan yaşamını bütünüyle değiştirecek etkilere yol açmıştır.

Antik Yunancada kehribar anlamına gelen ēlektron sözcüğü, Yeni Latincede kehribar gücü anlamına gelen electrica kelimesi olarak kullanım alanı bulmuştu. 1600'lerde William Gilbert tarafından kullanılan ve kehribar gibi anlamına gelen electricus kelimesi, Sir Thomas Browne (1605 - 1682) adlı İngiliz yazar tarafından 1646 yılında yayımladığı Pseudodoxia Epidemica adlı eserinde elektrik şeklinde ilk defa kullanılmıştır. Sırasıyla İngilizce ve Fransızca'ya geçen kelime dilimize de elektrik olarak kazandırıldı. Elektrik sözcüğü, hemen hemen tüm dünya dillerine aynı şekilde girmiş ve evrensel özellik kazanmıştır.

Eski Yunan toplumunda barışın sağlanıp belli bir refah düzeyine erişilmesiyle birlikte, insanlar bilimle ilgilenmeye başlamıştı. Bilim insanları doğayı inceliyor, onun işleyiş kurallarını çözüp insanların yaşamını kolaylaştırmaya çalışıyorlardı. Eski Yunan döneminde Milet'te (Anadolu, Aydın civarında eski yerleşim yeri) yaşayan Thales (MÖ 624-MÖ 546) de doğayla ilgili araştırmalar yaparken kehribarın yünle ovulduğunda tüy ve saman gibi hafif maddeleri kendine çektiğini, uzun süreli ovmalarda ise insan vücuduna yaklaştırıldığında küçük kıvılcımlar çıkardığını fark edip bazı araştırmalarda bulunmuştu. Deneyleri sonucunda hasır ve buna benzer maddelerin de aynı özelliği gösterdiğini gözlemledi. Tales'in incelediği şey bugünkü statik elektrikti ve insanlık tarihinde statik elektrikten ilk söz edilmesi, Tales'in yaşadığı Eski Yunan dönemine rast gelmektedir.

Eski çağ tarih kayıtlarında elektriğin bundan sonraki ilk anılması Miletli Thales'ten 300 yıl kadar sonrasına (MÖ 4. yüzyıl) rastlamaktadır. Theophrastus, kendi zamanında lyncurium olarak adlandırılan ve günümüzde turmalin olduğu düşünülen kıymetli şeffaf bir taşın küçük kütleleri kendine çektiğini gözlemlemiş ve kayda geçirmişti.

Pliny, torpido adlı temas edildiğinde şok etkisi yapan balıktan söz etmişti, ancak bu etkinin kehribar veya turmalin maddelerinin etkisiyle aynı olduğu fark edilememişti. 5. yüzyıl'da yaşamış olan Eustathius, Tiberius'un azad edilmiş bir kölesinde bulunan gut hastalığının bu balık sayesinde tedavi edildiğinden bahseder. Elektriğin tıbbi amaçlarla ilk kullanımı da bu olaya dayanmaktadır.

Ortaçağ'da Avrupa'da bilim büyük bir sekteye uğramıştı. Uzun süren savaşlar, yönetimde din etkisinin aşırı derecede artması, bilimin dine karşı çıkmak olarak algılanacağı korkusu gibi nedenlerden dolayı bilim tarihi karanlık çağa girmişti. Bu çağda bilimin her dalında görülen durgunluk elektrik dalında da görülür. Bu çağda gerçekleşen tek yenilik elektrik ile manyetizmanın arasındaki benzerlik ve farkların açıklanmasıydı. Manyetizma, elektrikten daha uzun bir geçmişe sahiptir. MÖ 900'lü yıllarda efsaneye göre bir çoban, farklı bir taş türünün demiri kendisine çektiği keşfetti. Bugünkü ismiyle mıknatısın gücü tamamen kehribarın çekme gücüne benzediğinden, eski çağlarda elektrik ile manyetizma sık sık birbirine karıştırılıyordu.

2. yüzyılda Çinliler tarafından mıknatısın şerit haline getirilip serbest bir şekilde dönmeye bırakıldığında kuzey - güney yönünde sabit kaldığı keşfedildi. Mıknatısiyetin bu yön bulma kabiliyeti sayesinde Çinliler manyetik pusulayı icat etmişlerdi. Manyetizma ve bu pusulalardan Avrupa'da ise ilk defa 1180 yılında Alexander Neckam (1157 - 1217) bahsetmişti. Bu gelişmenin ardından denizciliğin önündeki en büyük engellerden biri olan yön bulma sorunu tarihe karışmış oldu.

Manyetik pusulanın Avrupa'ya gelmesiyle birlikte bu konudaki araştırmalarda bir kıpırdanma oldu. Fransız bir bilgin ve askeri mühendis olan Peter Peregrinus (Petrus Peregrinus de Maricourt veya Hacı Petrus) Sicilya Ordusuna mensuptu ve bir kuşatma sırasında arkadaşına mıknatıslarla ilgili, adı Maricourt'lu Hacı Petrus'un Foucaucourt'lu Asker Syergus'a Mıknatıs Hakkında Yazdığı Mektup olan 1269 tarihli bir mektup yazdı. Peregrinus bu mektubunda, manyetik kutuplardan (manyetik kuvvetin en yüksek olduğu bölge), aynı kutupların birbirini itip farklı kutupların birbirini çektiğinden, mıknatısın kuzey - güney kutuplarının nasıl belirlenebileceğinden bahsetti. Manyetik kutup tanımının ilk defa yapıldığı mektupta ayrıca mıknatısların bölünmesiyle yeni kutup ve iki ayrı mıknatıs oluşması da açıklanmıştı. Ayrıca manyetik devre kullanılarak sürekli hareket elde edilmesi hakkında çalışmalar da mevcuttu.

Bu çalışmalar elektrik ve manyetizma için bir kıvılcım çaksa da bu konular hakkında Rönesans'a kadar hiçbir çalışma yapılmadı ve hiçbir şey yazılmadı. Ancak bu çalışmalarla birlikte elektrikle manyetizma arasındaki benzerlikler ve farklılıklar hakkında bir görüş oluşmuştu. Manyetik devrelerle sürekli hareket etme çalışmaları Yakın Çağda gerçekleşen elektrik makineleri devrimine mantık olarak oldukça benzemekteydi. 300 yıl kadar yeni bir durgunluk çağına giren elektrik çalışmaları, Rönesans'la birlikte büyük bir ivme kazandı ve tüm dünyayı derinden etkileyecek gelişmelerin önü açılmış oldu.

Avrupa'da matbaanın icat edilmesiyle birlikte basılı yayınlar yaygınlaşmış, bilgiye daha çok kişi kolayca ulaşmış, insanlar ve bilim üzerinde kilise baskısı giderek azalmıştır. Bu gelişmelerin ardından rönesans ve reform hareketleri başlamış, dünyanın kaderini değiştirecek teknolojik gelişmeler büyük ivme kazanmıştır. Günümüzdeki elektrik - elektronik bilimlerinin gelişmişliği yeni çağdaki çalışmaların bir ürünüdür.

Rönesans manyetizma alanında yazılmış en kapsamlı kitaptı. Gilbert bu eserinde yerküreden esinlenerek büyük bir mıknatıs parçasını küre haline getirdi ve Dünya'nın büyük bir mıknatıs olduğunu ortaya attı. Bu deneyi sayesinde kürenin manyetik kutuplarını buldu, pusulaların neden kuzeye yöneldiğini açıkladı ve pusula iğnesinin manyetik eğilmesine bilimsel açıklama getirdi. William Gilbert, tam olarak isimlendirmese de kehribarın çekim gücü elektrostatik çekim ile manyetik çekim arasında bir ayrım olduğuna hükmetti. Her bir mıknatısın görünmez bir etki alanı içinde bulunduğunu ve demir parçalarını nasıl çektiğini söyledi. Mıknatıslar hakkında yaptığı çalışmalar, statik elektrik konusunun önemsiz bir konu olduğu sonucuna varmasına neden oldu ancak eski çağlarda karıştırılan elektrik ve manyetizma arasındaki farklar, Gilbert'in manyetizmayı açıklamasıyla birlikte belirginleşmeye başlamıştır.

1672: Otto von Guericke (1602 – 1686), Kükürt bir küreyi döndüren bir aygıt yaptı. Yün parçasını dönen küreye tutarak bir kıvılcım üretti. Bu aygıt, sürtünme yoluyla elektrik üreten ilk üreteçtir.

1745: Hollandalı Peter Van Musschenbroek elektrik depo edebilen, su dolu cam kavanoza batırılmış metal çubuktan ibaret Leyden Şişesi'ni yaptı ki bu tarihin ilk sığacıdır. (kondansatör).

1752: Benjamin Franklin gök gürültülü havada bir uçurtma uçurarak ipek bir ip ile yüklü buluttan Leyden şişesini doldurmayı başardı. Böylece şimşek ile elektrik arasında bağıntı kurdu. Bu deney yıldırımsavarın (paratoner) bulunmasına yol gösterdi.

1770'ler: Henry Cavendish (1731-1810) Potansiyel fark, sıfır referans nokta, toprak gibi kuramları ortaya atarak, kendisinden sonra Coulomb ve Ohm'un çalışmalarına ışık tuttu.

1785: Coulomb bulduğu tartı aygıtını kullanarak iki yük arasındaki itme veya çekme kuvvetinin, yüklerin çarpımı ile doğru, aradaki uzaklığın karesi ile ters orantılı olduğunu deneysel olarak gösterdi. Coulomb yasası, Newton'un kütleçekimi yasasının elektrikteki karşılığıdır (Kütleçekimyasasından farklı olarak elektrikte iki yük arasında itme kuvvetinin varlığı da söz konusudur).

1794: İtalyan fizikçi Alessandro Volta (1745–1827), çinko ve gümüş plakalar arasına tuz karışımlı sıvı koyarak elektrik akımı elde etmiş oldu. Burada çinko ve gümüş elektrotlar, tuzlu su elektrolittir ve aralarındaki kimyasal tepkime sonucu elektrik üretiliyordu. Bundan önceki insan yapımı tüm elektrik kaynakları statik idi.

1807: Humphry Davy (1778 – 1829) Özel olarak yapılmış güçlü bir Volta pilini kullanarak bileşikler içinden elektrik akımını geçirmek suretiyle potasyum ve sodyumu bileşiklerinden ayırmayı başardı.Yeni metaller keşfetti.

1819: Danimarkalı Hans Christian Oersted (1775 - 1851), bir telin içinden akım geçirildiğinde elektrik akımının telin çevresinde bir manyetik alan oluşturduğu sonucuna vardı. Elektrik akımıyla manyetik alan yaratarak elektrik ile manyetizma arasındaki ilişkiyi kanıtladı.

1819: Fransız matematikçi ve fizikçi André Marie Ampére (1775 - 1836), Oersted in olgusunu betimleyen ve Ampère Yasası olarak adlandırılan magnetik alan ile bu alanı doğuran elektrik akımı arasındaki bağıntıyı formüle etti. Elektrodinamiğin de kurucusu olan Ampére aynı zamanda elektrik ölçme tekniklerini de geliştirerek elektrik akımını ölçen bir aygıt yaptı. Anısına elektrik akımı birimi amperdir.

1827: Alman fizikçi Georg Simon Ohm (1789 - 1854), İletkenlerden geçen elektrik akımına ilişkin çalışmalar yaparak Ohm yasası olarak bilinen, bir iletkenden geçen akımın iletkenin uçları arasındaki gerilim ile doğru, iletkenin direnciyle ters orantılı olduğunu formüle etti, Anısına elektrikte direnç birimi ohm dur.

1829 :İskoç asıllı bir Amerikalı olan Joseph Henry (1797 –1878) Demir çekirdek etrafında tel sarımı suretiyle yaptığı bobin ile güçlü manyetik alan yaratarak bir tondan fazla metali kaldırmayı başardı.

1831: İngiliz fizikçi ve kimyager Michael Faraday, (1791 – 1867) Bir buhar makinesi ile bakır bir plakayı bir mıknatısın yarattığı manyetik alan içinde döndürerek elektrik üretti. Bu ilk generatördür.

1831: Joseph Henry, Faraday'ın buluşunu tersine çevirerek, manyetik alandan elektrik akımı geçirmek suretiyle bir bakır çemberi döndürmeyi başardı. Bu bir elektrik motorudur ve tarihte ilk kez, elektrik enerjisi makinelere güç vererek iş yapılmasını sağlıyordu.

1834: Alman fizikçi Heinrich Lenz (1804-1865) Akan bir elektrik akımına ters yönde bir direnç vardır. Kuramı onundur ki Lenz yasası olarak bilinir.

1841: İngiliz fizikçi James Prescott Joule (1818-1889), Isının mekanik iş ile olan ilişkisini keşfetti. Bu keşif, enerjinin korunumu teorisine ve oradan da termodinamiğin birinci kanunu'nun eldesini sağladı. iş birimi joule, onun anısına verilmiştir. Lord Kelvin ile mutlak sıcaklık skalasını geliştirmiştir. Joule yasası olarak bilinen Bir direnç üzerinden geçen elektrik akımının ısı yaydığı buluşu onundur.

1844: Amerikalı bulucu Samuel Morse (1791 - 1872) kısa ve uzun sinyalleri bir hat ile göndermekle ilk elektrikli telgrafı yaptı. Kısa ve uzun sinyallerin harflerdeki kodlamasına, Samuel Morse anısına Mors alfabesi denir.

1845: Alman fizikçi Gustav Robert Kirchhoff (1824-1887) Devre analizi olan “Bir noktaya giren ve çıkan akımların toplamı sıfırdır. Kirchhoff I”, “kapalı bir devrede harcanan gerilimlerin toplamı, sağlanan gerilimlerin toplamına eşittir. Kirchhoff II” yasalarını yayınladı.

1864: İskoçyalı matematikçi ve fizikçi James Clerk Maxwell (1831-79) Kuantum fiziği öncesi bilinen bütün elektrik ve manyetik kuramları açıkladı. Maxwell denklemleri olarak bilinen dört temel denklem onun tarafından ortaya atılmıştır.

1879: Edison karbon flamanlı akkor lamba için patent başvurusu yaptı. Üç yıl sonra New York sokaklarında bu lambalar ışıyordu. Edison yaşamı boyunca gerçekleştirdiği hareketli resim kamerası, teyp, projektör gibi çeşitli buluşları için 1093 patent almıştır.

1882: Dünyanın ilk merkezi güç üretim tesisi doğru akım(DC) güç sistemli The Pearl Street Station New York'ta Thomas Edison tarafından açıldı.

1883: Nikola Tesla, Tesla bobinini buldu. Bu, elektriğin gerilimini dönüştürebilecek ve uzak mesafelere iletmeyi kolaylaştıracak bir transformatör olup Tesla’nın alternatif akım projesinin önemli bir ayağıdır.

1887: Sırp asıllı bulucu, fizikçi, elektrik ve makine mühendisi Nikola Tesla (1856- 1943 Alternatif akım generatörü buldu. Böylece elktrik enerjisi uzun mesafelere kolaylıkla iletilebilecekti.

1897 : Nicola Tesla, iki patent başvurusunda bulundu; 'Elektriksel Enerjinin İletimi İçin Bir Sistem' ve 'Elektriksel Enerjinin İletimi İçin Bir Cihaz' Böylece resmen "Radyo" doğmuş oldu. Birkaç yıl önce Hertz tarafından bulunan ve de ölçümlenebilen radyo dalgaları, Tesla ile hayat buldu ve insanlığın hizmetine girdi.

1923: Rus asıllı Amerikalı elektrik mühendisi Vladimir Kosma Zworykin' ilk kez resim tarama yöntemini tümüyle elektronik olarak yapan ikonoskopu buldu. Ertesi yıl da kineskop olarak adlandırılan resim tüpünün patentlerini aldı. Bu iki buluş, ilk televizyon sisteminin oluşturulmasına temel oluşturdu. 1950'li yıllarda televizyon artık izlenilmeye başlanmıştı.

1947: John Bardeen, Walter Houser Brittain ve William Bradford Shockley ABD'deki Bell Laboratuvarları'nda transistörü buldular. Elektrik sinyallerinin yükseltilmesini, denetlenmesini ya da üretilmesini sağlayan bu yarı iletken aygıt nedeniyle Bulucular 1956 Nobel Fizik Ödülü'nü paylaşmışlardır. Elektron lambalarının bütün işlevlerini çok daha küçük boyutlu ve hafif, mekanik etkilere karşı daha dayanıklı, ömrü daha uzun, verimi daha yüksek, ısı kayıpları daha düşük ve harcadığı güç de çok daha az olarak yerine getirebilen transistörler elektronik alanında bir devrim olarak kabul edilir.