Elektronika w XIX w - linia czasu

Historia elektroniki w XIX wieku - zestawienie najważniejszych odkryć i wynalazków, które doprowadziły do powstania elektroniki.

Do 1830

1820	Duński fizyk Hans Christian Ørsted ogłasza swoje odkrycie, że przepływ prądu elektrycznego powoduje powstanie pola magnetycznego.
1825	André Marie Ampère ogłasza drukiem swoją teorię elektromagnetyzmu wraz z prawem Ampera.
1830	William Ritchie, fizyk brytyjski demonstruje telegraf elektryczny, urządzenie umożliwiające przesyłanie sygnałów elektrycznych na odległość (20 do 30 m). Joseph Henry odkrywa zjawisko samoindukcji.

1831 - 1840

1831	Michael Faraday stwierdził, że zmienny prąd elektryczny w jednym obwodzie wywołuje prąd w drugim obwodzie i wyjaśnił to zjawisko formułując prawo indukcji elektromagnetycznej. Henry wynalazł telegraf elektromagnetyczny, uruchamiał dzwonek elektryczny z odległości jednej mili.
1832	Carl Friedrich Gauss sformułował swoje prawa dla elektryczności i magnetyzmu.
1834	Samuel Finley Breese Morse wynalazł swój alfabet telegraficzny.
1835	Niemiec Munk A. Rosenshold odkrył zjawisko prostowania na złączach półprzewodnikowych. Odkrycie zostało zapomniane i dokonane powtórnie w 39 lat później przez Karla Ferdinanda Brauna. Henry skonstruował pierwszy przekaźnik. Morse zademonstrował telegraf samopiszący.
1838	Carl August von Steinheil zastąpił jeden z przewodów telegrafu uziemieniem. Wcześniej Steinhel wynalazł własny telegraf i kod telegraficzny.

1841 - 1850

1842	Henry na uniwersytecie w Princeton rozładowywał butelkę lejdejską przez uziemiony przewód powodując wychylenie igły magnetycznej odległej o kilkaset stóp. To pierwszy udokumentowany bezprzewodowy przekaz sygnału elektrycznego na odległość.
1843	Szkot Alexander Bain zaproponował przesyłanie obrazów na drodze elektrochemicznej przez linie telegraficzne.
1844	Słowami "What hath God wrought?" została otwarta pierwsza długodystansowa linia telegraficzna pomiędzy Waszyngtonem i Baltimore. Morse przeprowadził pierwsze eksperymenty z bezprzewodowym telegrafem wykorzystującym przewodnictwo wody. Przewodnictwo wody i gruntu było wykorzystywane do celów telegraficznych jeszcze przez prawie 50 lat, głównie w Wielkiej Brytanii.
1848	Niemiecki fizyk Gustav Robert Kirchhoff uogólnił prace Ohma na trzy wymiary, stwierdził, że potencjał powodujący przepływ prądu przez rezystory i potencjał elektrostatyczny to ta sama wielkość, sformułował swoje prawa (opublikował je w 1850).
1849	Antonio Meucci zademonstrował w Hawanie telefon działający pomiędzy piętrami jego domu. Nie stać go było na pełen patent, złożył więc dokumenty na ochronę częściową, które zaginęły w urzędzie patentowym w nieznanych okolicznościach (1871). 1.06.2002 Izba Reprezentantów Stanów Zjednoczonych uchwaliła rezolucję HR269, uznającą jego pierwszeństwo przed Alexandrem Grahamem Bellem. W odpowiedzi parlament Kanady wydał oświadczenie, że wynalazcą telefonu jest jednak Bell.

1851 - 1860

1851	Niemiec Heinrich Daniel Ruhmkorff zastosował zasadę indukcji do wytwarzania wysokich napięć. Jego cewka z dwoma odizolowanymi uzwojeniami stanie się podstawą wielu późniejszych eksperymentów z falami radiowymi.
1858	Pierwszy podmorski kabel telegraficzny położony w Indiach pomiędzy stałym lądem a Cejlonem (obecnie Sri Lanka). Pierwszy transatlantycki kabel telegraficzny pomiędzy USA i Wielką Brytanią. Został zainaugurowany liczącym 90 słów telegramem od królowej Wiktorii do prezydenta USA Jamesa Buchanana. Zepsuł się po kilku miesiącach.

1861 - 1870

1861	Niemiecki samouk Johann Phillip Reis zbudował aparat zmieniający dźwięk na przebiegi elektryczne i na odwrót. Nie udało mu się jednak osiągnąć parametrów umożliwiających praktyczne zastosowanie. Pierwsza amerykańska transkontynentalna linia telegraficzna.
1862	Włoski fizyk Giovanni Caselli zbudował maszynę do przekazywania obrazów za pomocą linii telegraficznych opartą na pomyśle Baina (pierwszy telefaks).
1864	Szkocki fizyk i matematyk James Maxwell podsumował swoją teorię elektrodynamiki, stwierdzającą również, że zmienne pole elektryczne wytwarza pole magnetyczne. Jego równania opisują rozchodzenie się fali elektromagnetycznej. W oryginalnej postaci było to dwadzieścia równań z dwudziestoma parametrami, w zupełnie innej postaci niż znana dzisiaj. Amerykański dentysta Mahlon Loomis opatentował swój system łączności bezprzewodowej nazwany "telegrafem powietrznym". To pierwszy patent na urządzenie tego typu.
1865	Amerykański profesor fizyki i astronomii Emerson Dolbear zbudował pierwszą słuchawkę z magnesem stałym.
1866	Loomis zademonstrował swój telegraf powietrzny przekazując sygnały na odległość 22 kilometrów pomiędzy górami Coshocton i Beorse Deer w paśmie Blue Ridge. Używał anten (o długości około 180m) podwieszonych pod latawcami. Uziemianie jednej z anten wywoływało wychylenia galwanometru połączonego z drugą. Obecnie uważa się, że oddziaływanie anten było elektrostatyczne.

1871 - 1880

1874	Alexander Graham Bell opracował w Brantford (Ontario, Kanada) swój pierwszy telefon (Magneto Telephone). Opatentował go w 1876. Był on jeszcze dosyć prymitywny i umożliwiał rozmowy tylko na niewielką odległość. W następnych latach następowały stopniowe poprawy jego konstrukcji. Amerykański fizyk Elisha Gray zbudował słuchawkę elektromagnetyczną ze stalową membraną i oparty na podobnej konstrukcji prosty głośnik. Odkrył, że membrany można wzbudzać do drgań rezonansowych. Później w oparciu o to zjawisko zbudował swój muzyczny telegraf. Skonstruował również telefon, wniosek patentowy złożył tego samego dnia co Bell, ale o dwie godziny później. Karl Ferdinand Braun zaobserwował właściwości prostujące złącz metali i niektórych siarczków. Zjawisko to zostanie wykorzystane później do konstrukcji detektorów kryształkowych.
1876	Bell skonstruował mikrofon elektromagnetyczny. Elihu Thomson i Edwin James Houston udowodnili, że iskry powodują drgania elektryczne wysokiej częstotliwości. Dolbear opatentował słuchawkę magnetoelektryczną.
1878	Bell zademonstrował przesyłanie głosu na odległość (około 500 m) za pomocą modulowanego strumienia światła.
1879	Dolbear opatentował słuchawkę elektrostatyczną. Brytyjczyk David Edward Hughes zaobserwował, że iskry elektryczne powodują trzaski w słuchawce telefonicznej odległej nawet o kilkaset metrów. Była to pierwsza obserwacja fal radiowych. Demonstrację obejrzało kilku członków Royal Society, ale została ona zinterpretowana jako wynik jedynie indukcji elektromagnetycznej Faradaya.
1880	Amerykański profesor John Trowbridge jako pierwszy zastosował słuchawkę telefoniczną jako czuły odbiornik sygnałów telegraficznych. Wykorzystując przewodnictwo wody osiągał połączenia pomiędzy statkami i stacjami brzegowymi.

1881 - 1890

1882	Dolbear otrzymuje patent na "bezprzewodowy indukcyjny system nadawania i odbioru" wykorzystujący cewkę indukcyjną i słuchawkę. Nathan B. Stubblefield, hodowca melonów z Kentucky, demonstrował bezprzewodowy przekaz głosu na odległość kilometra wykorzystując przewodnictwo gruntu (w 1907 otrzymał patent USA 887,357). To pierwszy znany przypadek bezprzewodowego przekazu głosu.
1884	Niemiecki fizyk Heinrich Hertz wyeliminował z równań Maxwella koncepcję eteru i zapisał je w postaci dwunastu równań skalarnych.
1885	Thomas Alva Edison opatentował system łączności poprzez indukcję elektrostatyczną pomiędzy dwiema stacjami zawierającymi anteny umieszczone na masztach. Patent wraz z zastrzeżeniami dotyczącymi anten został wykupiony przez Marconiego w 1903.
1886	Dolbear otrzymał patent USA numer 350,299 dotyczący systemu łączności bezprzewodowej. Był na tyle ogólny i podobny do późniejszych patentów Marconiego, że uniemożliwiał jego działanie na terenie USA. W rezultacie przedsiębiorstwo Marconiego patent ten wykupiło.
1888	Hertz wytworzył, przesłał na odległość i wykrył fale radiowe o długości około 5 i 50 cm. Stwierdził, że odbijają się od różnych przedmiotów i ogniskował je za pomocą reflektorów. Angielski fizyk Oliver Heaviside zapisał równania Maxwella w używanej obecnie postaci czterech równań wektorowych.
1889	Hertz rozwiązał równania Maxwella opisując powstawanie fali elektromagnetycznej w przypadku swojego iskrownika. Pytany o możliwość zastosowania transmisji fali elektromagnetycznej na potrzeby telefonii odpowiedział, że z przyczyn technicznych nie widzi takich możliwości.
1890	Angielski inżynier John Ambrose Fleming opublikował artykuł opisujący działanie lampy elektronowej – diody. Nikola Tesla opatentował swój transformator (patent USA 433702), który stanie się podstawą wielu wczesnych radiowych urządzeń nadawczych.

1891 - 1900

1891	Francuski fizyk Édouard Branly skonstruował koherer urządzenie umożliwiające wykrywanie fal radiowych. Tesla rozpoczyna w USA serię wykładów o prądach wielkiej częstotliwości, w trakcie których proponuje wykorzystanie ich do przekazywania sygnałów i wykonuje praktyczne demonstracje.
1893	Tesla konstruuje swój "bezprzewodowy system do przekazywania inteligencji" (jak wtedy nazywano informację). Nie podał informacji na jaką odległość działa jego system, ale musiała być to odległość znaczna (nawet około 50 km), bo był on używany do zdalnego sterowania z laboratorium łodzią pływającą po rzece Hudson. Niektórzy obserwatorzy sugerowali nawet znacznie większe odległości.
1894	Oliver Lodge w trakcie publicznych wykładów kilkukrotnie demonstruje układ do radiowej transmisji informacji z odbiornikiem opartym o koherer. W trakcie prezentacji używał również alfabetu Morse'a. Jak później przyznał, Lodge nie opatentował swojego układu, gdyż uważał że jego wykorzystanie będzie technicznie nieopłacalne, a fale radiowe poruszają się po liniach prostych (podobnie jak światło) co uniemożliwia łączność na większe odległości.
1895	W maju Aleksandr Popow demonstruje na zjeździe Rosyjskiego Towarzystwa Fizyko-Chemicznego w Petersburgu konstrukcję "wykrywacza burz" z kohererem. Popow wykrywał burze z odległości 30 km. Poinformował też o możliwości odbioru sygnału z iskrowników, ale udało mu się osiągnąć jedynie niewielkie odległości. Guglielmo Marconi prowadzi na strychu rodzinnej posiadłości doświadczenia z łącznością bezprzewodową. Pod koniec roku przesyła sygnały na odległość ponad 3 km. Indyjski fizyk Jagadis Chandra Bose wygenerował i poddał detekcji fale radiowe o długości około 6 mm. Zbudował przy tym imponujący zestaw urządzeń: falowody, anteny, soczewki dielektryczne, oraz kohererowy detektor fal radiowych.
1896	Marconi składa w Londynie pierwszy swój wniosek patentowy dotyczący telegrafii bezprzewodowej. Po Tamizie pływa zdalnie sterowana radiowo łódź zbudowana przez Wilsona i Evansa.
1897	Marconi otrzymuje brytyjski (numer 12039) patent na swój system telegraficzny. Zakłada przedsiębiorstwo Wireless Telegraph and Signal Company, znane później pod nazwą Marconi Company. Po raz pierwszy demonstruje publicznie swoje urządzenia. Na Kanale Bristolskim uzyskuje łączność na odległość około 36 kilometrów. Uzyskuje poparcie ważnych brytyjskich instytucji: poczty i marynarki. Lodge patentuje zasady dostrajania nadajnika i odbiornika do tej samej częstotliwości. To fundamentalna podstawa transmisji radiowej. Patenty Lodge'a zostają wykupione przez Marconiego wraz z całym założonym przez niego przedsiębiorstwem w 1911.
1898	Tesla patentuje zdalne sterowanie za pomocą fal radiowych (patent USA 613809). Lodge patentuje kilka rodzajów anten dipolowych. Braun w znaczący sposób poprawia parametry urządzeń radiowych przez transformatorowe dopasowanie układów antenowych do odbiornika i nadajnika.
1899	Braun konstruuje antenę pętlową. Sidney George Brown proponuje układ dwóch anten dla osiągnięcia ich kierunkowości oraz zwierciadła paraboliczne z antenami umieszczonymi w ich ogniskach.
1900	Reginald Aubrey Fessenden przeprowadza pierwszą transmisję dźwięku za pomocą fal radiowych. Użył nadajnika iskrowego. Tesla opatentował system zdalnego sterowania z jednoczesnym użyciem wielu sygnałów i funkcji logicznych dla zapewnienia bezpieczeństwa. Tesla zaproponował system wykrywania ruchomych obiektów za pomocą fal radiowych (radar). Marconi złożył pierwszy swój amerykański wniosek patentowy, który został odrzucony. Sytuacja ta powtarzała się wielokrotnie aż do 1903. Urząd patentowy stwierdzał, że podania Marconiego naruszają patenty innych wynalazców, a niektóre z jego zastrzeżeń nazwał "bliskimi absurdu" w świetle wcześniejszych wniosków Tesli.