Od výboje k počítači
Ačkoli elektrické jevy, jak jsme si už řekli, jsou známy po staletí, systematické studium elektřiny se stalo známým jako nejmladší z věd v 18. století. A veřejnost se stala elektrizovanou nejnovějšími objevy v oboru.
V roce 1705 Francis Hauksbee zjistil, že když do sklenice své upravené verze generátoru Otto von Guerickeho vloží malé množství rtuti a odsaje vzduch, aby vytvořil mírné vakuum, a tře kouli, aby se nabil náboj, vznikne viditelná záře. Efekt se později stal základem plynové výbojky. Hauksbee pokračoval v experimentech s elektřinou, prováděl četná pozorování a vyvíjel stroje, které generovaly a demonstrovaly různé elektrické jevy.
V 18. století prováděl rozsáhlý výzkum elektřiny Benjamin Franklin, který dokonce prodával svůj majetek, aby svou práci mohl financovat. V červnu 1752 prý připevnil kovový klíč ke spodní části navlhčeného provázku draka, s nímž létal při bouři. Sled jisker přeskakujících z klíče na hřbet jeho ruky ukázal, že blesk byl skutečně elektrické povahy.
V roce 1791 publikoval Ital Luigi Galvani svůj objev bioelektřiny, když demonstroval, že elektřina byla médiem, kterým nervové buňky předávaly signály do svalů. Baterie, neboli galvanický článek Alessandra Volty z roku 1800, vyrobená ze střídajících se vrstev zinku a mědi, poskytla vědcům spolehlivější zdroj elektrické energie než dříve používané elektrostatické stroje. Obdivoval ji i císař Napoleon Bonaparte.
V 19. století už se objevuje jednoduchý elektromagnet, sestávající z izolovaného drátu navinutého kolem železného jádra. Elektrický proud procházející drátem vytváří magnetické pole se severním pólem na jednom konci a jižním pólem na druhém. První aplikací elektřiny, která byla uvedena do praktického využití, byl právě elektromagnetismus, který využil William Sturgeon a v roce 1825 vytvořil elektromagnet.
Elektřina dobývá svět
První praktickou inženýrskou aplikaci elektřiny mají na svědomí William Fothergill Cook a Charles Wheatston, kteří společně vyvinuli telegrafní systém.
Elektrotechnika se stala profesí koncem 19. století. Praktici vytvořili globální síť elektrického telegrafu a první elektrotechnické instituce na podporu nové disciplíny byly založeny ve Spojeném království a USA.
Rozvoj vědecké základny pro elektrotechniku s využitím výzkumných technik zesílil – k vývoji přispěli George Ohm, který v roce 1827 kvantifikoval vztah mezi elektrickým proudem a rozdílem potenciálu ve vodiči, a Michael Faraday, objevitel elektromagnetické indukce v roce 1831. Již ve 30. letech 19. století Georg Ohm zkonstruoval první elektrostatický stroj. Homopolární generátor vyvinul Michael Faraday v roce 1831. Byl to počátek moderních dynam – tedy elektrických generátorů, které pracují na základě magnetického pole. Vynález průmyslového generátoru v roce 1866 Wernerem von Siemensem umožnil celou řadu dalších vynálezů – nepotřeboval totiž žádnou vnější magnetickou energii.
A přicházejí další velká jména elektrotechniky, James Clerk Maxwell a konečně i Thomas Alva Edison, který vybudoval první rozsáhlou elektrickou napájecí síť na světě. Během druhé části 19. století bylo studium elektřiny z velké části považováno za podobor fyziky. Teprve koncem 19. století začaly univerzity nabízet samostatné tituly v elektrotechnice. V roce 1882 založila Darmstadtská technická univerzita první katedru a první fakultu elektrotechniky na světě. Ve stejném roce, začal pod vedením profesora Charlese Crosse nabízet první možnost studia elektrotechniky v rámci katedry fyziky i věhlasný Massachusetts Institute of Technology. O rok později pak zavedly první světové kurzy elektrotechniky Darmstadt University of Technology a Cornell University a v roce 1885 University College London založila první katedru elektrotechniky ve Spojeném království. University of Missouri následně v roce 1886 založila první katedru elektrotechniky ve Spojených státech.
Komerční využití elektřiny dramaticky vzrostlo. Počínaje koncem 70. let 19. století začala města instalovat velké elektrické systémy pouličního osvětlení založené na obloukových lampách. Po vývoji praktické žárovky pro vnitřní osvětlení zapnul Thomas Edison v roce 1882 první veřejnou elektrárnu na světě. Technický pokrok v 80. letech 19. století, včetně vynálezu transformátoru, vedl k tomu, že elektrické společnosti začaly používat střídavý proud, do té doby používaný především v systémech obloukového osvětlení, jako distribuční standard pro venkovní a vnitřní osvětlení. V USA se dokonce rozvinula rivalita mezi střídavým proudem Westinghouse a systémem Edison DC, známým jako Válka proudů.
Od elektrotechniky k elektronice
Dvacáté století, to už je bouře elektrotechniky – vzniká dioda i trioda, první rozhlasové vysílání a v roce 1931 přichází Edwin Howard Armstrong s technologií elektronické televize. Vše směřuje k jedinému – masovému využití domácích aplikací elektřiny.
Druhá světová válka zaznamenala obrovský pokrok v oblasti elektroniky – objevují se radary, magnetrony a rádiové navádění letadel. Zrodilo se také elektronické výpočetní zařízení Colossus, které sestrojil Tommy Flowers, aby rozluštil kódované zprávy německého šifrovacího stroje Lorenz. V této době byly také vyvinuty pokročilé tajné rádiové vysílače a přijímače pro použití tajnými agenty.
Americkým vynálezem bylo zařízení pro šifrování telefonních hovorů mezi Winstonem Churchillem a Franklinem D. Rooseveltem. Nazývalo se Green Hornet a fungovalo na jednoduchém principu – do signálu se vkládal šum, který byl poté na přijímací straně extrahován. Tento systém Němci nikdy nezlomili.
Velké množství inovací vzniká ve Spojených státech v rámci War Training Programu, především v oblastech rádiového zaměřování, pulzních lineárních sítí, frekvenční modulace, elektronkových obvodů, teorie přenosových linek a základů elektromagnetického inženýrství. Z elektrotechniky se vyděluje elektronika – to když v roce 1941 Konrad Zuse představil Z3, první plně funkční a programovatelný počítač na světě.
(Text: Petr Karban)