Sähkön ja elektroniikan historia

Tieteen historia

Yleistä

• Teoriat
• Historiankirjoitus

Jako aikakausittain

• Esihistoriallinen aika
• Antiikin tiede
• Keskiajan tiede
• Renessanssin tiede
• Tieteellinen vallankumous
• Valistusajan tiede
• Tiede teollisen vallankumouksen aikana
• 1900-luvun tiede

Jako aloittain

• Matematiikka
• Filosofia
• Luonnontieteet
  • Tähtitiede
  • Biologia
  • Kemia
  • Ekologia
  • Maantiede
  • Geologia
  • Fysiikka
• Yhteiskuntatieteet
  • Taloustiede
  • Kielitiede
  • Valtiotiede
  • Psykologia
  • Sosiologia
• Tekniikka
  • Maataloustiede
  • Sähkö ja elektroniikka
  • Rakennustekniikka
  • Arkkitehtuuri
  • Kartografia
  • Kemiantekniikka
  • Tietokoneteknikka
  • Tietojenkäsittelytiede
  • Materiaalitiede
• Lääketiede

Katso myös: näennäistieteen historia

Sähkön historia on alkanut sähköisten perusilmiöiden havainnoinnista. Tälle perustalle on kehittynyt laaja sähkötekniikka ja elektroniikka.

Sähköisistä ilmiöistä on tehty havaintoja jo paljon aikaisemminkin, mutta varsinaisia tieteellisiä havaintoja sähköstä on tehty 1700-luvun lopulta lähtien. 1800-luvun aikana sähkön käyttäytymisestä tehtiin paljon tieteellisiä havaintoja ja kehitettiin monia sähköisiä laitteita kuten sähkömoottorit. 1900-luvun aikana elektroniikka ja siihen perustuvat tietotekniikka ja tietoliikennetekniikka aiheuttivat varsinaisen teknisen vallankumouksen.

Ennen 1800-lukua

Benjamin Franklin oli merkittävä sähkön tutkija.

Staattinen sähkö, hankaussähkö, tunnettiin jo vanhalla ajalla. Sen mainitsi jo Thales. Tiedettiin, että varsinkin meripihka saa hangattaessa kyvyn vetää puoleensa lähellä olevia kevyitä esineitä ja saattaa lisäksi kipinöidä. Useissa nykyisissäkin kielissä sähköä tarkoittavat sanat johtuvat kreikan meripihkaa tarkoittavasta sanasta ελεκτρον, elektron.

William Gilbert totesi 1500-luvulla, että meripihkan lisäksi monet muutkin aineet kuten lasi, timantti ja eräät muut jalokivet, kovettuneet hartsit, rikki ja sinettilakka saivat hangattaessa samanlaisen vetovoiman. Hän nimitti tällaisia aineita meripihkamaisiksi eli elektrisiksi. Sitä vastoin metallit eivät tulleet hangattaessa sähköisiksi, ei myöskään marmori eikä smaragdi. Tällaisia aineita hän nimitti epäelektrisiksi. Myöhemmin Stephen Gray totesi, että nämä epäelektriset aineet johtavat sähköä eli niiden välityksellä sähkövaraus voitiin siirtää paikasta toiseen.

Sähköoppi alkoi tieteenhaarana kuitenkin kehittyä vasta 1700-luvulla. Silloin Charles François Dufay havaitsi, että on olemassa kaksi vastakkaista sähköistä tilaa, joita alkujaan nimitettiin lasi- ja hartsisähköksi, kunnes Benjamin Franklin otti käyttöön termit positiivinen ja negatiivinen sähkö. Havaittiin, että samanmerkkiset sähköt hylkivät toisiaan, erimerkkiset vetävät toisiaan puoleensa.

Vuonna 1784 Charles Augustin de Coulomb todensi nimeään kantavan lain, jonka mukaan niiden välillä voima on suoraan verrannollinen varausten tuloon ja kääntäen verrannollinen niiden etäisyyden neliöön. Sähköopin huomattavimpiin tutkijoihin kuului myös Benjamin Franklin, joka muun muassa todisti salaman olevan sähköpurkaus.

Havainnot antoivat aihetta erilaisiin, keskenään ristiriitaisiin teorioihin sähkön luonteesta. Symmer esitti dualistisen teorian, jonka mukaan oli olemassa kaksi sähköainetta, jotka voivat virrata kappaleesta toiseen. Sähköttömässä kappaleessa oletettiin olevan molempia yhtä paljon, varautuneessa jompaakumpaa toista enemmän. Sähköopin huomattavimpiin tutkijoihin kuulunut Benjamin Franklin taas esitti vähän myöhemmin unitaarisen teorian, jonka mukaan oli vain yksi sähköaine, joka vastasi toista Symmerin teorian sähköaineista. Teorian mukaan varautumattomassa kappaleessa oli tätä ainetta tiettynä, tavallaan normaalina pitoisuutena, mutta kappaleen sähköainepitoisuus oli sitä suurempi tai pienempi, ilmenee erotus positiivisena tai negatiivisena sähkövarauksena. Kysymystä siitä, kumpi teoria on oikea, pidettiin ratkaisemattomana elektronin löytymiseen saakka 1800-luvun lopulle.

Sähköteknisiä havaintoja 1800-luvulla

Vuonna 1800 Alessandro Volta keksi sähköparin, ensimmäisen laitteen, jolla voitiin tuottaa jatkuvaa sähkövirtaa. Pian sen jälkeen keksittiin myös käänteinen ilmiö, elektrolyysi, jossa sähkövirta saa eräissä aineissa aikaan kemiallisia muutoksia.

Vuonna 1820 Ørsted havaitsi, että sähkö­virta sai lähellä olevan kompassinneulan kääntymään. Tämä osoitti, että sähköllä ja magnetismilla on läheinen yhteys, ja tästä alkoikin sähkömagnetismin tutkimuksen nopea kehitys. Jo samana vuonna Ampère julkaisi sähkö­virran aiheuttamaa magneettikenttää koskevat lait. Myöhemmin Faraday keksi sähkö­magneettisen induktion eli osoitti, että magneetti­kentän avulla voidaan myös saada aikaan sähkö­virtaa. Tähän ilmiöön perustuukin koko nykyinen sähköenergian tuotanto.

1800-luvun aikana sähkön luonnetta opittiin ymmärtämään monipuolisesti ja luotiin sähköisiin ilmiöihin liittyen jo laajasti sähkömagneettinen teoria. Vuosisadan aikana kehitettiin toimivalle tasolla muun muassa sellaisia sähköisiä laitteita kuin generaattori, sähkömoottori, sähkövalaistus, sähkölennätin ja puhelin.

Sähköopin perusteorioiden kehittyminen 1800-luvulla

Skotlantilainen James Clerk Maxwell, kuuluisa 1800-luvulla elänyt fyysikko.

Charles Augustin de Coulomb oli keksinyt 1784 varattujen kappaleiden vuorovaikutusta kuvaavan Coulombin lain. Vuonna 1826 Georg Simon Ohm muotoili Ohmin lain, joka kuvaa sähkövirran, jännitteen ja resistanssin riippuvuuksia vastuksessa. Gustav Robert Kirchhoffin 1845 keksimät Kirchhoffin piirilait kuvaavat jännitteiden käyttäytymistä sähköpiirin silmukassa ja virtojen käyttäytymistä piirin navassa.

Sähkö- ja magneettikenttien perusominaisuudet opittiin ymmärtämään 1800-luvun kuluessa. James Clerk Maxwell yhdisti 1864 erilaiset aiemmin havaitut lainalaisuudet kuvaamaan ilmiöitä sähkö- ja magneettikentissä Maxwellin yhtälöiksi:

• kuinka sähkövaraus tuottaa sähkökentän (Gaussin laki sähkökentille, Carl Friedrich Gauss)
• kuinka magneettisia monopoleja ei ole olemassa (Gaussin laki magneettikentille, Carl Friedrich Gauss)
• kuinka muuttuva magneettikenttä tuottaa sähkökentän (Faradayn induktiolaki, Michael Faraday, 1831) ja
• kuinka sähkövirta ja muuttuva sähkökenttä tuottavat magneettikentän (Ampèren laki, André-Marie Ampère, 1820; Maxwellin lisäys)

Sähkötekniikan alkuajan keksijöitä ja keksintöjä

Edison ja fonografi vuonna 1878.

1800-luvulla sähkötekniikan kehittäminen oli vielä monen keksijän varsin henkilökohtaisten saavutusten varassa. Michael Faraday keksi 1821 ensimmäisen alkeellisen sähkömoottorin sekä kymmenen vuotta myöhemmin sähkömagneettisen induktion. Dynamoja, varhaisia sähkögeneraattoreita, alettiin rakentaa 1830-luvulla. Samuel Morse keksi 1837 sähkölennättimen ja Antonio Meucci vuonna 1849 puhelimen. Sähkömekaaninen rele keksittiin 1840-luvulla ja sitä käytettiin aluksi mm. lennättimissä. Thomas Alva Edison oli tuottelias keksijä, jonka merkittävimpiä saavutuksia olivat fonografi 1877 ja sähkövalaistus vuonna 1879. Emil Berliner keksi 1887 gramofonin ja Guglielmo Marconi radion vuonna 1896. Erilaisia sähkögeneraattoreita kehiteltiin 1800-luvun kuluessa ja sähköä alettiin jo tuottaa kaupallisestikin 1800-luvun lopulla.

Sähkövalaistuksen käyttöönotto ajoittuu 1800-luvun lopulle. Edisonin kehittämä hehkulamppu on pääpiirteittäin samanlaisena käytössä edelleen. Suomessa rakennettiin kortteli- tai talokohtaisia valaistussähkölaitoksia 1880-luvulla ja ensimmäinen kaupunkisähkölaitos otettiin käyttöön Tampereella 1888.

Sähkötekniikan kehitys ja elektroniikan syntyminen 1900-luvulla

1900-luvulla sähkötekniikan käyttö arkipäiväistyi ja sähkötekniikan perustalle kehittyi nopeasti laajentuvaksi tekniikan alaksi elektroniikka. Sähköenergiaa ruvettiin tuottamaan ja jakelemaan yhä laajemmin sekä teollisuuteen että yksityiskoteihin ja moninaiset sähkömoottorikäyttöiset koneet otettiin käyttöön.

Elektroniikan kehitys alkoi vuosisadan alkupuolella perustuen elektroniputkiin (keksitty 1906), mutta 1947 keksitty transistori aloitti puolijohteiden kehityksen. Puolijohteilla pystyttiin tekemään yhä pienempiä, halvempia ja luotettavampia elektroniikkalaitteita. 1960-luvulta lähtien transistoreja ja muita komponentteja pystyttiin valmistamaan useita samaan mikropiiriin ja 1980-luvulla samaan piiriin saatiin valmistettua jo miljoona transistoria.

1900-luvun kuluessa kehitettiin ja otettiin käyttöön monet elektroniset laitteet: esimerkiksi radio, televisio, tietokoneet ja matkapuhelimet. Elektroniikka sai monia sovellutuksia teollisuudessa, tekniikassa, tieteellisessä tutkimuksessa, lääketieteessä, ajoneuvoissa ja viihde-elektroniikkalaitteissa. 1900-luvun lopulla lähes kaikki tekniikan alat alkoivat käyttää sähkötekniikkaa ja elektroniikkaa avuksi.

Sähkön tuotanto ja jakelu

Pääartikkelit: Sähköntuotanto ja Sähköverkko

Sähkönkäytön ja jakelun edistäjinä Thomas Edison ja Nicola Tesla olivat uranuurtajia. Edison oli kehittänyt hehkulamppua kestäväksi sähkövalon lähteeksi. Edison sai vuonna 1880 patentin sähkön jakelujärjestelmälle, joka oli olennaisen tärkeä, jotta sähkölamppu olisi levinnyt yleiseen käyttöön. Vasta jakeluverkosto teki vähitellen mahdolliseksi muidenkin sähkölaitteiden yleistymisen. Edison perusti 17. joulukuuta 1880 yhtiön nimeltä Edison Illuminating Company. Se oli maailman ensimmäinen yleisölle sähköä myynyt sähkölaitos, ja vuonna 1882 sen ensimmäinen voimalaitos tehtiin New Yorkin Pearl Street Stationille. Syyskuun 4. päivänä 1882 Edison itse kytki sähköverkkoon virran. Laitos jakoi Manhattanin eteläosiin tasavirtaa 110 voltin jännitteellä. Jännite 110 volttia valittiin, koska sitä käytettiin ensimmäisenä paristoilla toimivissa teattereiden valaisimissa, ja tämä jännite jäi sitten yleiseen käyttöön.

Jo saman vuoden tammikuussa Edison oli avannut ensimmäisen höyrykäyttöisen sähkövoimalan Holborn Viaductilla Lontoossa. Tämä tasavirtajärjestelmä tuotti sähköä katulamppuihin sekä muutamiin lähellä voimalaa sijainneisiin yksityisasuntoihin. 19. tammikuuta 1883 ensimmäinen standardoitu, ilmajohtoihin perustuva sähkövalaistusjärjestelmä otettiin käyttöön Rosellessa New Jerseyssä.

Edison oli ehtinyt rakentaa jo kohtuullisen laajan tasasähköverkon, mutta tasasähkö hävisi Teslan kehittämälle vaihtosähkölle. Edison ja Tesla kävivät katkeran taistelun sähköjärjestelmiensä puolesta. Vaihtosähkön etuna on se, että jännitettä voidaan helposti muuttaa muuntajan avulla. Tätä hyödynnetään sähköverkossa sähkön siirrossa, koska siirtohäviöt ovat pienempiä korkeammalla jännitteellä. Myös vaihtosähkömoottorin ja generaattorin rakenne on kestävä ilman tasavirtamoottorissa käytettyä kommutaattoria. Kaikesta tuotetusta sähköstä sähkömoottorit käyttävät suurimman osan.

Kodinkoneiden tullessa markkinoille 1900-luvun alussa oli paikallisia sähköverkkoja Suomessa jo suurimpien kaupunkien ulkopuolellakin. Sähköistystä hidasti väliaikaisesti Suomen sisällissota, mutta sodan jälkeen kehitys oli nopeaa, ja vuonna 1925 jo 40 % talouksista oli sähköverkon piirissä. Kaupungeissa sähkö oli kaikkien saatavilla 1930-luvulta alkaen.

Teollisuuden ja kotien sähköistys

Sähkötekniikka teollisuudessa

• Sähkövalaistus, sähkömoottorit
• Teollisuusautomaatio: ensin sähkömekaniikkaa, tietokoneiden kehityksen myötä yhä pitemmälle ohjelmoituja toimintoja
• Sähkötekniikka pneumatiikan ja hydrauliikan ohjauksessa
• Sähkötyökoneet: sirkkeli, porakone, sorvi, höylät, jyrsimet, hiomakoneet,...

Elektroniikka teollisuudessa

Sovellutuskohteet:

• Prosessien ohjaus
• Teollisuusautomaatio
• Manipulaattorit ja teollisuusrobotit

Ohjaustekniikat:

• Ohjaus relelogiikalla
• Mikroprosessoritekniikka
• Ohjelmoitavat logiikat
• Prosessinohjaus tietokoneilla

Sähkön käyttö kodintekniikassa

Sähkövalaistus otettiin käyttöön jo 1800-luvun lopulla ja se yleistyi voimakkaasti koko 1900-luvun. Ensimmäiset kodinkoneet ilmestyivät markkinoille Suomessa 1900-luvun ensimmäisellä vuosikymmenellä, näistä varhaisimpina sähkölevy ja vedenkeitin. 1910-luvulla markkinoille tuli pesukone, pölynimuri sekä silitysrauta muiden muassa.

Sähköparranajokone keksittiin 1920-luvulla. Se yleistyi hiljalleen ja myöhemmin tuli myös akkukäyttöisiä malleja. Sähköhammasharjoja on ollut 1950-luvulta lähtien. Niistäkin on myöhemmin ollut myös akkukäyttöisiä malleja.

Kodin ruokahuollon laitteet

• Sähkölevy ja sähköhella, vedenkeitin
• Kylmäkoneet, kahvinkeitin, leivänpaahdin, vatkain ja keittiön yleiskone eli monitoimikone ja astianpesukone
• Mikroaaltouuni keksittiin 1945 ja kaupallisia malleja alkoi tulla 1950-luvulla. Mikroaaltouunit yleistyivät kotikäyttöön seuraavien vuosikymmenien aikana.

Kodin vaatehuollon laitteet

• Sähkötoimiset mankelit ja silitysraudat, pesukone vaatteiden pesuun, sähkötoiminen ompelukone

Sähkö liikennevälineissä

Sähkötekniikka autoissa

Pääartikkeli: Sähköautojen historia

Ottomoottori, joka on yleinen bensiinikäyttöinen polttomoottori ja on keksitty 1876, on aina käyttänyt bensiinin sytyttämiseen sähköistä kipinää.

Sähköinen käynnistys ja latausgeneraattori alkoivat yleistyä autoissa 1910-luvulla, vaikka periaatteellisella tasolla sähkömoottori ja sähkögeneraattori oli keksitty 1800-luvun puolella. Autoissa on käytetty sekä tasavirtalatureita että myöhemmin vaihtovirtalatureita tasasuuntaajan kanssa yhdessä.

Autoissa on ollut 1900-luvun alkupäästä lähtien sähköisiä ajovalot ja ja autoihin tuli yhä enemmän erilaisia sähköisiä huomiovaloja (vilkut, jarruvalot jne.). 1900-luvun lopulla autoihin tuli erilaisia sähköisiä lisätoimintoja: esimerkiksi sähköiset ikkunamekanismit ja peilien säätö, sähköinen mittaristo sekä lasien ja istuinten sähköiset lämmittimet.

Sähköautoissa ja hybridiautoissa sähköä käytetään auton liikuttamiseen latauslaitteen, akkujen ja sähkömoottorin avulla.

Elektroniikka autoissa

Moottorin toimintaan liittyen henkilöautoihin on tullut monenlaista elektroniikkaa: elektroninen sytytys 1960-luvulta lähtien ja elektroninen ruiskutus 1970-luvulta lähtien. Elektroninen moottorinohjaus monipuolistui tämän jälkeen liittyen katalysaattoriin.

Autojen sähköisiä vakionopeudensäätimiä on ollut 1950-luvulta lähtien. Elektronisesti ohjattuja automaattivaihteistoja on valmistettu 1970-luvulta lähtien. Luistonestojärjestelmiä on ollut 1970-luvulta alkaen. Ajotietokoneet tulivat autoihin 1980-luvulla, varashälytin ja ajonestolaite 1990-luvulla. Sähköisiä ohjaustehostimia alkoi olla autoissa 1900-luvun loppuvuosilta lähtien.

Elektroniikan kehittyessä autoihin on tullut monenlaisia turvajärjestelmiä. Lukkiutumattomat jarrut (ABS) tulivat autoihin 1980-luvulla ja vakiintuivat autojen vakiovarusteeksi 1990-luvulla. Turvatyynyjä alkoi olla autoissa 1980-luvulta lähtien ja ajovakauden hallintajärjestelmiä alkoi autoihin tulla 1990-luvulla.

Automatkan aikana on pitkään haluttu kuunnella musiikkia: alkeellisia autoradioita on ollut 1930-luvulta lähtien. 1900-luvun loppupuolella autoihin tuli monipuolisia radioita ja musiikintoistolaitteita: ensin radiovastaanottimen rinnalla laitteissa oli C-kasettisoittimia ja myöhemmin CD-soittimia. Matkapuhelimia tuli aluksi 1970-luvulla nimenomaan autopuhelimiksi, jotka olivat kiinteästi asennettu autoon ja jotka ottivat käyttöjännitteen auton sähköjärjestelmästä. Aluksi matkapuhelimet olivat hyvin kalliita ja niitä käytettiinkin lähinnä vain ammattikäytössä. Paikannuslaitteita autoihin alkoi tulla 2000-luvun alussa.

Elektroniikka ja sähkötekniikka laivoissa, junissa ja lentokoneissa

Pääartikkeli: Tutkan historia

Elektroniikkaa ja sähkötekniikkaa on käytetty autojen lisäksi monissa kulkuvälineissä kuten:

• Sähköveturit raideliikenteessä
• Raitiovaunut ja johdinautot
• Dieselsähköinen voimansiirto esim. vetureissa ja laivoissa
• 1900-luvun alussa keksitty ja toisen maailmansodan aikana paljon kehittynyt tutka lentokoneissa ja laivoissa
• Gyroskooppi lentokoneissa
• Lentokoneiden instrumentit ja ohjausjärjestelmät, autopilotti ja fly-by-wire

Tietokone ja tietoliikenne

Tietokonetekniikka

Pääartikkeli: Tietokonetekniikan historia

Ennen nykyisen kaltaisia tietokoneita oli erilaisilla komponenteilla toteutettuja sähköisiä laskimia ja tietokoneita: Ensin 1940-luvulla oli relekoneita ja putkikoneita. Putkikoneista kuuluisa esimerkki on 1945 käyttöön otettu ENIAC. Sitten tuli transistorikoneita.

Henkilökohtainen tietokone (Mikrotietokone Apple II koti- ja yrityskäyttöön tuli markkinoille vuonna 1977. Vuonna 1981 tuli markkinoille IBM PC, jonka mukaisesti rakennetuista tietokoneista tuli myöhemmin henkilökohtaisten tietokoneinen käytännön standardi. Useita kotitietokoneita tuotiin markkinoille 1980-luvulla: muun muassa Commodore-64 ja ZX Spectrum vuonna 1982).

Mikroprosessorit, joissa suoritin on toteutettu yhdelle mikropiirille, tulivat 1970-luvulla. Ensimmäinen mikroprosessori oli Intel 4004 vuonna 1971.

Tietokonetekniikkaan kiinteästi liittyvät myös erilaiset oheislaitteet:

• tiedontallennusvälineet, joilla digitaalista tietoa saadaan talteen
• syöttölaitteet, joilla tietoa saadaan syötettyä tietokoneelle sen ymmärtämään muotoon
• tietokonenäyttölaitteet, joilla erilaisia tietokoneen tuottamia tuloksia (esimerkiksi lukuja, tekstiä ja kuvia) saadaan esitettyä katsottavaksi ja
• tulostimet, joilla tekstistä tai kuvista saadaan paperille tai muulle vastaavalle materiaalille pysyvä tuloste.

Tietoliikennetekniikka

Tietoa siirretään kaapeleissa ja radioteitse

Tietoa alettiin siirtää maan päällä kuparikaapelien kautta ja radiolinkkien avulla. Linkkejä ketjuttamalla muodostettiin verkkoja. Tietoliikennesatelliitteja alettiin käyttää pitkien etäisyyksien ja mannertenväliseenkin tiedonsiirtoon 1960-luvun aikana. Kuparikaapeleita on korvattu nopeimmissa yhteyksissä yhä enemmän valokuiduilla 1970-luvulta lähtien.

Lankaverkkopuhelimet ja matkapuhelimet

Ruotsalainen automaattivalintainen Ericsson-puhelinkone vuodelta 1939.

Puhelin toimi rakennettujen lankaverkkojen avulla käsivälitteisenä 1800-luvun lopulta lähtien. Verkon muuttaminen automaattivalintaiseksi kesti esimerkiksi Suomessa 1920-luvulta 1970-luvulle asti.

Myöhemmin alettiin suunnitella radioteitse toimivia puhelinlaitteita ja puhelinverkkoja. Matkapuhelimet mahdollistivat puhelinyhteydet autoissa ja myöhemmin missä vain liikkuessa. Suomessa avattiin käsivälitteinen autoradiopuhelinverkko (ARP) 1971. Ensimmäiset NMT-matkapuhelimet tulivat käyttöön Pohjoismaissa 1981. GSM-puhelimet tulivat käyttöön 1990-luvulla.

Muu tiedonsiirtotekniikka

Kaukokirjoitin (telex), jolla voitiin tuottaa tekstiä toisella paikkakunnalla olevalle laitteelle, oli käytössä 1800-luvun lopulta pitkälle 1900-luvulle. Telefaksi, jolla voitiin tulostaa kopio dokumentista kaukana olevalle toiselle telefax-laitteelle, keksittiin periaatteessa jo 1800-luvulla, mutta se tuli käyttöön yleisesti 1970-luvulla. Kehittyneemmät tekniikat ja laitteet ovat syrjäyttäneet kummankin näistä.

Tietoverkkoja rakennettiin jo 1960-luvulta lähtien ja maailmanlaajuinen Internet tuli yleiseen käyttöön 1980- ja 1990-luvun taitteessa. Internetin tekniikka (mm. TCP/IP-protokolla) kehitettiin 1970-luvulla, mutta se tuli arkiseen käyttöön vasta 1980-luvun aikana.

Viihde-elektroniikan kehitys

Elokuvat ja niiden ääni

Pääartikkeli: Elokuvan historia

Äänielokuvia tuli ensin optiseen ääniraitaan perustuen 1920-luvun lopulta alkaen. Monikanavainen magneettinen ääni on ollut käytössä elokuvissa 1950-luvulta lähtien.

1990-luvulla digitaalinen ääni yleistyi elokuvissa. Myös elokuvien kuvaus ja editointi digitalisoituivat.

Radio ja TV

Televisio 1950-luvulta.

Pääartikkeli: Yleisradio

1800-luvun lopulla keksitty radio johti yleisradiotoimintaan 1920-luvulta lähtien. Suomen Yleisradio perustettiin vuonna 1926. Radiolähetykset alkoivat AM-modulaatioon perustuen. 1930-luvulla keksitty FM-modulaatio alkoi tulla käyttöön ULA-taajuuksilla 1940-luvulta lähtien ja äänenlaatu parani merkittävästi. Suomessa ULA-lähetykset aloitettiin vuonna 1953. Myöhemmin FM-lähetyksissä otettiin käyttöön stereoääni. Suomessa stereofoniset lähetykset alkoivat vuonna 1967. Radiolähetyksiä ei ole laajemmin digitalisoitu 2000-luvullakaan, koska FM-lähetysten äänenlaatu on moniin tarkoituksiin riittävä.

1920-luvulla keksittiin televisio ja laajempaa julkista tv-lähetystoimintaa on ollut 1950-luvulta lähtien. Suomessa kokeilulähetykset aloitettiin vuonna 1955. Alkuaikoina televisiokuva oli mustavalkoinen ja väritelevisiota kehitettiin 1940-luvulta lähtien. Värillisen TV-kuvan lähettämiseksi USA:ssa kehitettiin 1950-luvulla NTSC-järjestelmä ja Euroopassa 1960-luvulla PAL-järjestelmä. Vuonna 1969 Yleisradio aloitti tv-ohjelmien lähettämisen Suomessa värillisinä. Stereoääni tuli televisioon 1980-luvulla.

Laajemmilla alueilla lähetystoiminta aloitettiin maanpäällisillä antenniverkoilla, mutta jo varhaisessa vaiheessa käytettiin tiheään rakennetuissa kaupungeissa kaapelitelevisiota tv-signaalin etenemisongelmien takia rakennusten välissä. Satelliitteja on käytetty 1960-luvulta lähtien tv-ohjelmien välittämiseen ympäri maailmaa, mutta suoraan koteihin tv-signaalia lähettäviä satelliitteja alkoi tulla käyttöön 1980-luvulla.

Radio ja TV-toiminta aloitetaan 1900-luvun alussa kehitettyyn elektroniputkeen perustuen. Myöhemmin laitteisiin tulivat käyttöön transistorit ja mikropiirit. 2000-luvun alussa televisio digitalisoituu: tuli digitaalitelevisio, jonka katsomiseen käytetään digisovitinta tai digitaalista TV-vastaanotinta. Suomessa digitaalinen maanpäällinen lähetystoiminta alkoi vuonna 2007.

Musiikin tallennus

Katso myös: Äänen tallennus

Vinyylilevyjä toistava levysoitin on kehitetty 1930-luvulla täysin mekaanisesta gramofonilevyjä soittavasta gramofonista. Stereo-äänilevyt keksittiin jo 1930-luvulla mutta ne yleistyivät vasta 1960-luvulla. Levysoittimella ei pystynyt itse tallentamaan ääntä, vaan levyt piti aina ostaa.

Äänen tallentamiseen ja toistamiseen kehitettiin magnetofoni. Avokelanauhureita on ollut 1930-luvulta lähtien ja 1963 julkaistiin C-kasetti. C-kasettinauhurit olivat aluksi usein monofonisia, mutta myöhemmin niistä tuli yleisesti stereofonisia.

Musiikin toisto digitalisoitui 1980-luvulla CD-levyjen ja -soitinten tullessa markkinoille ja nopeasti yleiseen käyttöön. Aikaisemminkin oli ollut digitaalisia nauhureita, mutta ne olivat harvinaisia. Erilaiset mediasoittimet - yleisenä tyyppinä MP3-soitin - tulivat käyttöön 1990-luvulta lähtien musiikin toistossa.

Videon tallennus

Kömpelöitä, kalliita ja harvinaisia avokelanauhureita on ollut 1960-luvulta lähtien videon tallennukseen. Ne eivät kuitenkaan koskaan tulleet kotikäyttöön. Kasetteja käyttävät videonauhurit tulivat 1970-luvulla: Betamax julkaistiin 1975, VHS 1976 ja Video 2000 1979. Näistä VHS vakiintui kotikäyttöön 1980-luvulle tultaessa ja sitä käytettiin 2000-luvun alkuun asti, jolloin uudet digitaaliset videon tallennustavat syrjäyttivät muutamassa vuodessa videonauhurit.

Myöhemmin videon tallennus digitalisoituu: harvinainen Laserdisc-tekniikka suunniteltiin 1970-luvulla, 1990-luvulla video-CD tuli videon tallennukseen (pakattu video) ja DVD-video yleistyi 1990-luvun lopussa (formaatti julkistettiin 1995). Mediasoitin sekä tallentava digisovitin ovat tulleet käyttöön 2000-luvullä digitaalisen videon tallennuslaitteiksi.

Elektroniikka kuvaamisessa

1960-luvulta lähtien elektroniset toiminnot alkoivat tulla filmikameroihin. Elektroniikan avulla toteutettiin mm. valotusmittari ja valotusautomatiikka sekä elektroninen salamalaite. Digitaalikameroita perustuen CCD-kennoon ja CMOS-kennoon on ollut 1990-luvulta lähtien.

TV-kamerat toimivat aluksi vidicon-putkilla ja myöhemmin CCD-kennoilla. Kotikäyttöiset videokamerat tulivat 1970-luvulla perustuen aluksi lähinnä VHS-nauhoitukseen. Myöhemmin tulivat digitaaliset videokamerat, jotka tallensivat nauhoille, levyille tai muistikorteille.

Elektroniset pelit

TV-pelejä ja pelikonsoleita on ollut 1970-luvulta lähtien. Ensin niitä oli kolikkoautomaatteina ja sitten myös kotikoneina. Tietokonepelit yleistyivät kotitietokoneiden käytön alkaessa 1980-luvulla, esim. yleiselle Commodore 64 -tietokoneelle oli paljon pelejä.

Tieteelliset käyttökohteet ja erikoissovellukset

Elektroniikka lääketieteellisessä tekniikassa

Elektroniikkaa on käytetty lääketieteellisissä analyysilaitteissa ja hoitomenetelmissä kuten:

• Elektroninen verenpainemittari ja elektroninen kuumemittari
• Sydänsähkökäyrän eli EKG:n ja aivosähkökäyrän eli EEG:n mittaus
• Röntgen-kuvaus, tietokonekerroskuvaus ja magneettikuvaus, ultraäänikuvaus
• Defibrillaattori - 1940-luvulla periaate, kannettavia tasajännitetoimisia versioita 1960-luvulta lähtien
• Kuulolaite
• sähköšokkihoito
• sädehoitolaitteet

Elektroniikka avaruustekniikassa

Avaruustekniikassa kuten satelliiteissa, avaruusluotaimissa, avaruusasemissa ja kuuraketeissa ohjaus ja kommunikaatio on perustunut elektroniikkaan.

Satelliitteja on ollut 1950-luvun lopusta alkaen. Myöhemmin niitä on ollut avaruudessa toiminnassa yhtä aikaa satoja ja niitä on käytetty esim. tietoliikenteeseen, sään tarkkailuun ja paikannusjärjestelmiin. Satelliitteja alettiin käyttää paikannukseen: GPS tuli siviilikäyttöön 1984.

Avaruusluotaimia on lähetetty 1960-luvulta lähtien eri puolille aurinkokuntaamme ja sen ulkopuolellekin.

Avaruudessa maata kiertäviä miehitettyjä avaruusasemia on ollut 1970-luvulta lähtien.

USA teki miehitettyjä kuulentoja vuosina 1969–1972 (Apollo-avaruusohjelma).

Elektroniikka sotatekniikassa

• tutka
• elektroninen sodankäynti
• viestijärjestelmät
• ohjusjärjestelmät

Avaruustekniikka - tietoliikenne, paikannus ja rakettitekniikka - on liittynyt läheisesti sotatekniikkaan.

Elektroniikka tieteellisissä tutkimusvälineissä

Elektroniikka on ollut keskeisenä osana viime vuosikymmenien tieteellisissä mittaus- ja analyysilaitteissa. Tällaisia elektroniikkaa sisältäviä laitteita ovat esim.:

• Uudemmat mikroskooppi-tyypit: elektronimikroskooppi, tunnelointimikroskooppi, atomivoimamikroskooppi
• Säätutka
• Radioteleskooppi ja uudemmat tähtikaukoputket
• DNA-sekvensseri
• Hiukkaskiihdytin

Lähes kaikki tarkat perussuureidenkin mittalaitteet - esim. vaa'at ja kellot - sisältävät nykyään elektroniikkaa.

Elektroniikan valmistustekniikan kehitys

• Piirilevy
• Pintaliitostekniikka
• BGA-kotelot

Kronologinen taulukko

Sähköisten ilmiöiden tutkimuksen ja sähköisten laitteiden historiaa

Vuosi	Tutkija(t)	Saavutus
noin 600 eaa.	Thales	Tiesi, että meripihka (kreik. ελεκτρον, elektron) saa hankaamalla kyvyn kipinöidä ja vetää puoleensa lähellä olevia keveitä esineitä (hankaussähkö)
1600-luvun alussa	William Gilbert	Teki havaintoja siitä, mitkä aineet tulivat hangattaessa sähköisiksi, mitkä eivät. Erotti toisistaan "elektriset" ja "epäelektriset" aineet. Otti käyttöön latinalaisen nimityksen electricus.
1700-luvun alussa	Stephen Gray	Totesi, että metallit ja muut Gilbertin epäelektrisiksi nimittävät aineet johtavat sähköä, muut aineet eivät. Tämän perusteella aineet voitiin jakaa johteisiin ja eristeisiin.
1734	Charles François Dufay	Havaitsi, että on olemassa kahdenlaista sähköä, "lasisähköä" ja "hartsisähköä" (nimitetään nykyisin positiiviseksi ja negatiiviseksi sähköksi), ja että samanlaiset sähkövaraukset työntävät toisiaan luotaan, erilaiset vetävät toisiaan puoleensa.
1752	Benjamin Franklin	Todisti, että salama on sähköpurkaus. Keksi ukkosenjohdattimen.
1784	Charles Augustin de Coulomb	Coulombin laki, jonka mukaan sähkövarausten välinen voima on suoraan verrannollinen varausten tuloon ja kääntäen verrannollinen niiden etäisyyden neliöön
1800	Alessandro Volta	Voltan sähköpari, ensimmäinen laite, jolla saatiin aikaan jatkuva sähkövirta. Sitä ennen oli tunnettu vain staattinen sähkö ja sähköpurkaukset sekä niiden yhteydessä esiintyvä hetkellinen virta.
1800	William Nicholson ja Sir Anthony Carlisle	Havaitsivat, että joissakin aineissa sähkövirralla voidaan saada aikaan kemiallisia muutoksia, elektrolyysi
1820	Hans Christian Ørsted	Sähköjohtimen aiheuttama magneettikenttä
1820	André-Marie Ampère	Virrallisten johtimien vuorovaikutus, Amperen laki
1821	Michael Faraday	Ensimmäinen alkeellinen sähkömoottori
1826	Georg Simon Ohm	Ohmin laki, joka kuvaa jännitteen, virran ja resistanssin suhdetta toisiinsa
1830-luku	Robert Anderson, Stratingh	Varhaiset sähköautot
1831	Michael Faraday	Sähkömagneettinen induktio, Faradayn induktiolaki, johon kaikki nykyiset sähkögeneraattorit perustuvat
1835	Carl Friedrich Gauss	Gaussin laki
1830-luvulla	Carl Friedrich Gauss	Laati ensimmäisen huomattavan ehdotuksen sähkösuureiden mittajärjestelmäksi; hänen ehdotukseensa pohjautui cgs-järjestelmä sähköyksiköiden osalta.
1837	Samuel Morse	Sähkölennätin
1839	William Grove	Polttokenno
1841	James Joule	Mittasi sähkövirran aikaansaaman lämpömäärän ja määritti, mikä määrä sähköenergiaa vastaa tiettyä lämpömäärää.
1845	Gustav Robert Kirchhoff	Sähkövirran haarautuminen ja jännitteen jakautuminen
1845	Samuel Roos	Suomenkielinen sana "sähkö" kipinän sähähtämisen vuoksi keksitään
1849	Antonio Meucci	Puhelin
1859	Gaston Planté	Ladattava lyijyakku. Edisti etenkin sähköautojen kehitystä.
1864	James Clerk Maxwell	Maxwellin yhtälöt, jotka kuvaavat kattavasti sähkö- ja magneettikenttäilmiöt
1870-luku		Sähkökoneiden kehittely (moottorit, generaattorit yms.)
1877	Thomas Alva Edison	Fonografi
1877	Emile Berliner	Mikrofoni
1879	Thomas Alva Edison	Sähkövalaistus, hiililankalampun sarjatuotanto. Perusti muutamaa vuotta myöhemmin New Yorkiin ensimmäisen sähkölaitoksen.
1881	Yleinen mitta- ja painokonferenssi	Vahvisti sähkösuureiden kansainvälisen yksikköjärjestelmän ja tärkeimpien yksiköiden nimet, jotka nykyisinkin ovat käytössä SI-järjestelmässä.
1881		Suomen ensimmäinen puhelinkeskus Turkuun
1887	Emil Berliner	Gramofoni, joka soittaa gramofonilevyjä
1896	Guglielmo Marconi	Keksi radion
1896	Wilhelm Röntgen	Keksi röntgenputken ja loi pohjan röntgentutkimukselle lääketieteessä
1897	Joseph John Thomson	Elektroni löydettiin
1898	Valdemar Poulsen	Ensimmäinen magneettitallennin, telegrafon-rautalankakelalaite
1899		Sähköauto Le Jamais Contente rikkoo 100 km/h nopeusrajan
1906	Lee De Forest	Elektroniputki
1920-luku		Radiolähetystoiminta alkaa
1925		Televisio keksitään
1926		Suomen Yleisradio perustetaan
1930-luku		Magnetofoni (avokelanauhuri)
1940-luku		TV-lähetystoiminta alkaa
1946		Ensimmäinen radioputkilla toimiva tietokone "ENIAC"
1947	John Bardeen, Walter Houser Brattain ja William Bradford Shockley	Transistori
1950-luku		Digitaalielektroniikkaa aletaan kehittää
1955		Suomen ensimmäinen tv-antennilähetys Helsingissä
1960-luku		Vinyylilevy (LP-levy)
1963		C-kasetti-formaatti julkaistaan musiikin toistamiseen
1960-luvun loppu		Mikropiirien kehittäminen alkaa
1970-luku		Mikroprosessoritekniikka alkaa kehittyä
1970-luku		Matkapuhelimet ARP, NMT
1970-luku		Telefaksit tulevat yleiseen käyttöön
1976		Videonauhurit alkavat yleistyä, kun VHS-formaatti julkaistaan
1977		Mikrotietokone Apple II koti- ja yrityskäyttöön tulee markkinoille
1980-luku		Tietokone tulee koteihin
1981		NMT-matkapuhelin käyttöön Pohjoismaissa
1981		Käytännön standardiksi muodostuva henkilökohtainen tietokone IBM PC julkaistaan
1982		CD-levy-formaatti käyttöön musiikin ja datan tallentamiseen
1987		DAT-nauha julkaistaan musiikin ja datan tallentamiseen
1984		GPS (satelliittipaikannusjärjestelmä) tuli siviilikäyttöön
1990-luku		Kehittyneemmät matkapuhelimet GSM
1995		DVD-levy-formaatti käyttöön videoiden, musiikin, datan tallentamiseen

Aktiiviset elektroniikkakomponentit vuosikymmenittäin

Aktiiviset komponentit

Vuosikymmen	Komponentit - niiden koko ja toimintanopeus	Piirejä ja komponenteista rakennettuja laitteita
1900	Elektroniputki keksittiin vuonna 1906
1910
1920		Putkiradiolähetin ja putkiradiovastaanotin
1930
1940	Transistori keksittiin 1947
1950
1960	Samaan koteloon laitettiin monia transistoreja ja muita komponentteja: mikropiirit alkoivat kehittyä	Monoliittiset operaatiovahvistimet μA702 1963 ja μA741 1968.
1970	Mikroprosessorit alkoivat kehittyä	Intel 4004-mikroprosessori 1971. EPROM 1971.
1980	Prosessoreissa satoja tuhansia transistoreja yhdellä piirillä ja toimintataajuus kymmeniä megahertsejä.	Flash-muistit. IBM PC 1981, kotitietokoneita.
1990	Prosessoreissa miljoonia transistoreja ja toimintataajuus satoja megahertsejä.
2000	Prosessoreissa kymmeniä miljoonia transistoreja ja toimintataajuus useita gigahertsejä.

Kirjallisuutta

• Lindell, Ismo: Sähkön pitkä historia. Gaudemus, 2009. ISBN 978-951-67235-80.

Aiheesta muualla

• Birth of electricity and electrostatics Istituto e Museo di Storia della Scienza:n sivusto.