La ingeniería eléctrica es el campo de la ingeniería que se ocupa del estudio y la aplicación de la electricidad, electromagnetismo, electromecánica y la electrónica a sistemas eléctricos de potencia. Aplica conocimientos de ciencias como la física y las matemáticas, se ocupa de la generación, transmisión, distribución, utilización de energía eléctrica y los aparatos eléctricos conectados a un sistema eléctrico de potencia, un sistema eléctrico de potencia es un conjunto de componentes eléctricos instalados para suministrar, transferir y usar energía eléctrica. Un ejemplo de un sistema eléctrico de potencia es la red eléctrica que proporciona energía a un área extendida. Aunque gran parte del campo se ocupa de los problemas de la alimentación de CA trifásica, el estándar para la transmisión y distribución de energía a gran escala, una fracción significativa del campo se ocupa de la conversión entre alimentación de CA y CC, diseño y desarrollo de aparatos de un sistema eléctrico de potencia como las máquinas eléctricas, disyuntores, condensadores, relés de protección, etc., y al diseño de sistemas eléctricos de potencia especializados como los utilizados en aviones, sistemas ferroviarios eléctricos, transatlánticos, submarinos, automóviles, etc.
Dada su evolución en el tiempo, este campo ahora abarca una serie de disciplinas que incluyen la electrotecnia, la electrónica, los sistemas de control y las telecomunicaciones.
Historia
La electricidad es una especie de "agua" en el campo de la conversión y el uso de energía. La electricidad se puede obtener de muchas formas diferentes: mecánica (músculo, hidro, viento, vapor, generadores ICE, etc., triboelectricidad, piezoelectricidad, efecto Villari, experimento Mandelstam-Papaleksi), Térmica (termopares, RTGs), químico (baterías galvánicas, acumuladores, pilas de combustible, generadores MHD), ligero (células fotovoltaicas, nanoantenas), biológico (mioelectricidad, rayos eléctricos, anguila eléctrica), sonido (micrófonos), inducción (antenas, rectennas), el Dorn efecto. Al mismo tiempo, se pueden realizar procesos inversos: la conversión de electricidad en fuerza mecánica (motores eléctricos, electroimanes, magnetostricción, bombas MHD, experimentos de Galvani, electroestimulación), calor (elementos calefactores, calentamiento por inducción, encendido por chispa, elementos Peltier), luz, radiación UV e IR (lámparas incandescentes, led, tubos de rayos catódicos), procesos químicos (electroquímica, plasmatrones, galvanoplastia), ondas sonoras (cabezales dinámicos, emisores piezoeléctricos), radiación electromagnética (antenas, magnetrones, lámparas de ondas viajeras) , electroforesis. Con los mismos métodos, es posible registrar varios parámetros de dispositivos industriales, domésticos y científicos. Por lo tanto, utilizando un fenómeno físico, es posible satisfacer una gran variedad de necesidades humanas. Esto es lo que proporcionó el uso más amplio de la electricidad en la vida moderna, la industria y la investigación científica.
La electricidad ha sido materia de interés científico desde principios del . El primer ingeniero electricista fue probablemente William Gilbert quien diseñó el "versorium", un aparato que detectaba la presencia de objetos estáticamente cargados. Él también fue el primero en marcar una clara distinción entre electricidad magnética y estática y se le atribuye la creación del término electricidad. En 1775 la experimentación científica de Alessandro Volta resultó en la creación del electróforo, un aparato que producía carga eléctrica estática, y por el 1800 Volta inventó la pila voltáica, el predecesor de la batería eléctrica.
thumb|175px|Thomas Edison construyó la primera red de energía eléctrica del mundo. Sin embargo, no fue hasta el que las investigaciones dentro de la ingeniería eléctrica empezaron a intensificarse. Algunos de los desarrollos notables en este siglo incluyen el trabajo de Georg Ohm, quien en 1827 midió la relación entre corriente eléctrica y la diferencia de potenciales en un conductor, Michael Faraday el que descubrió la inducción electromagnética en 1831, y James Clerk Maxwell, quien en 1873 publicó la teoría unificada de la electricidad y magnetismo en su tratado Electricity and Magnetism.
left|thumb|175px|Nikola Tesla hizo posibles las redes de transmisión de energía eléctrica de larga distancia. Durante estos años, el estudio de la electricidad era ampliamente considerado como una rama de la física. No fue hasta finales del que las universidades empezaron a ofrecer carreras en ingeniería eléctrica. La Universidad Técnica de Darmstadt tuvo la primera cátedra y facultad de ingeniería eléctrica en 1882. En 1883 la Universidad Técnica de Darmstadt y la Universidad Cornell empezaron a dar los primeros cursos de ingeniería eléctrica, y en 1885 el University College de Londres fundó la primera cátedra de ingeniería eléctrica en el Reino Unido. La Universidad de Misuri estableció el primer departamento de ingeniería eléctrica en los Estados Unidos en 1886.
Durante este período, el trabajo relacionado con la ingeniería eléctrica se incrementó rápidamente. En 1882, Thomas Edison encendió la primera red de energía eléctrica de gran escala que proveía 110 voltios de corriente continua a 59 clientes en el bajo Manhattan. En 1887, Nikola Tesla llenó un número de patentes sobre una forma de distribución de energía eléctrica conocida como corriente alterna. En los años siguiente una amarga rivalidad entre Edison y Tesla, conocida como "La guerra de las corrientes", tomó lugar sobre el mejor método de distribución. Finalmente, la corriente alterna remplazó a la corriente continua, mientras se expandía y se mejoraba la eficiencia de las redes de distribución energética.
Los desarrollos más modernos upright|thumb|Guglielmo Marconi, conocido por su trabajo pionero en la transmisión de radio de larga distancia. Durante el desarrollo de la radio, muchos científicos e inventores contribuyeron a la tecnología de la radio y la electrónica. En sus experimentos de la física clásica de 1888, Heinrich Hertz transmite ondas de radio con un transmisor de chispa, y los detectó mediante el uso de dispositivos eléctricos sencillos. El trabajo matemático de James Clerk Maxwell en 1850 demostró la posibilidad de las ondas de radio, pero Hertz fue el primero en demostrar su existencia. En 1895, Nikola Tesla fue capaz de detectar señales de radio desde el transmisor en su laboratorio en la ciudad de Nueva York a unas 50 millas de distancia, en West Point, Nueva York (unos 80 kilómetros).
En 1897, Karl Ferdinand Braun introdujo el tubo de rayos catódicos como parte de un osciloscopio, una tecnología que sería crucial para el desarrollo de la televisión. John Fleming inventó el primer tubo de radio, el diodo, en 1904. Dos años más tarde, Robert von Lieben y Lee De Forest desarrollaron independientemente el tubo amplificador, denominado triodo. En 1895, Guglielmo Marconi promovieron el arte de métodos inalámbricos hertzianas. Al principio, envió señales inalámbricas a una distancia de una milla y media. En diciembre de 1901, envió ondas inalámbricas que no fueron afectadas por la curvatura de la Tierra. Marconi luego transmite las señales inalámbricas a través del Atlántico entre Poldhu, Cornualles, y San Juan de Terranova, una distancia de 2100 millas (3400 kilómetros).Marconi's biography at Nobelprize.org retrieved 21 June 2008. En 1920 Albert Hull desarrolló el magnetrón que finalmente conduce al desarrollo del horno de microondas en 1946 por Percy Spencer. En 1934, el ejército británico comenzó a dar pasos hacia el radar (que también utiliza el magnetrón) bajo la dirección del Dr. Wimperis, que culminó en la operación de la primera estación de radar en Bawdsey en agosto de 1936.
En 1941 Konrad Zuse presentó el Z3, primera computadora completamente funcional y programable del mundo a través de piezas electromecánicas. En 1943 Tommy Flowers diseñó y construyó el Colossus, primer equipo completamente funcional, electrónico, digital y programable del mundo. En 1946, el ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer) de John Presper Eckert y John Mauchly seguido, del inicio de la era de la computación. El rendimiento de la aritmética de estas máquinas permite a los ingenieros desarrollar completamente nuevas tecnologías y lograr nuevos objetivos, entre ellos el programa Apolo, que culminó con astronautas en la Luna.
Un gran avance en la electrónica completa - transistores de estado sólido La invención del transistor a finales de 1947 por William B. Shockley, John Bardeen y Walter Brattain de los Laboratorios Bell abrió la puerta para los dispositivos más compactos y llevó al desarrollo del circuito integrado en 1958 por Jack Kilby y de forma independiente en 1959 por Robert Noyce. A partir de 1968, Ted Hoff y un equipo de la Intel Corporation inventó el primer comercial de microprocesador, que anunciaba el ordenador personal. El Intel 4004 fue un procesador de cuatro bits lanzado en 1971, pero en 1973, el Intel 8080, un procesador de ocho bits, hizo posible el primer ordenador personal, el Altair 8800.
Áreas de conocimiento de la electricidad La ingeniería eléctrica aplica conocimientos de ciencias como la física y la matemática.
Considerando que esta rama de la ingeniería resulta más abstracta que otras, la formación de un ingeniero electricista requiere una base matemática que permita la abstracción y entendimiento de los fenómenos electromagnéticos.
Tras este tipo de análisis ha sido posible comprender esta rama de la física, mediante un conjunto de ecuaciones y leyes que gobiernan los fenómenos eléctricos y magnéticos. Por ejemplo, el desarrollo de las leyes de Maxwell permite describir los fenómenos electromagnéticos y forman la base de la teoría del electromagnetismo. En el estudio de la corriente eléctrica, la base teórica parte de la ley de Ohm y las leyes de Kirchhoff.
Además se requieren conocimientos generales de mecánica y de ciencia de materiales, para la utilización adecuada de materiales adecuados para cada aplicación.
Un ingeniero electricista debe tener conocimientos básicos de otras áreas afines, pues muchos problemas que se presentan en ingeniería son complejos e interdisciplinares.
Debe comprender y dominar los componentes de los sistemas eléctricos de potencia.
Áreas de desempeño
Generación de energía eléctrica miniaturadeimagen|248x248px|Planta de energía nuclear. La generación de electricidad es el proceso de generar energía eléctrica a partir de fuentes de energía primaria. Para los servicios públicos de la industria de energía eléctrica, es la etapa previa a su entrega (transmisión, distribución, etc.) a los usuarios finales o su almacenamiento (utilizando, por ejemplo, el método de almacenamiento por bombeo). Comprende la selección, diseño y construcción de instalaciones
La electricidad no está disponible gratuitamente en la naturaleza, por lo que debe ser "producida" (es decir, transformando otras formas de energía en electricidad). La producción se lleva a cabo en centrales eléctricas. La electricidad se genera con mayor frecuencia en una central eléctrica mediante generadores electromecánicos, impulsados principalmente por motores térmicos alimentados por combustión o fisión nuclear, pero también por otros medios, como la energía cinética del agua que fluye y el viento. Otras fuentes de energía incluyen energía solar fotovoltaica y energía geotérmica.
Automatización, control, comunicación e instrumentación de centrales eléctricas Una central eléctrica es una instalación industrial para la generación de energía eléctrica. Las centrales eléctricas generalmente están conectadas a una red eléctrica regional o nacional.