Know-how: Geschiedenis elektrotechniek in honderd jaartallen (2)

(gepubliceerd op 24-04-2025)

Toegegeven, het is mogelijk honderd andere jaartallen te verzamelen die de geschiedenis van de elektrotechniek net zo goed (of beter) in beeld brengen. Dit is mijn persoonlijke keuze, die u hopelijk wat leerzaam leesplezier verschaft, en waarin ik bewust ook wat minder bekende data heb geselecteerd.

(Bij het schrijven van dit artikel werd uitgebreid geciteerd uit de gegevens die op 'Wikipedia' en 'Encyclopedia Britannica' ter beschikking staan en werd gebruik gemaakt van de zo goed mogelijk geverifieerde antwoorden van ChatGPT op mijn vragen.)

Het eerste deel van dit artikel

Het eerste deel van dit artikel kunt u lezen via:

Aanklikbare link ➡ Know-how: Geschiedenis elektrotechniek in honderd jaartallen (1)

[51] 1878: Joseph Wilson Swan laat de eerste bruikbare gloeilamp zien

Joseph Wilson Swan (1828 - 1914) was een Engelse schei- en natuurkundige die bekend werd door de rol die hij speelde in de ontwikkeling van de gloeilamp. Daarnaast leverde hij een belangrijke bijdrage aan de fotografie door de uitvinding van het droge fotopapier. Zijn eerste gloeilamp maakte hij van een strookje verkoold papier tussen twee elektrodes in een vacuüm gezogen glazen bol. Voor praktische toepassingen was dit model echter volledig ongeschikt. Vanwege het niet ideale vacuüm bleef er een beetje zuurstof achter in de bol, waardoor de koolstof in het verkoold strookje papier snel tot as verbrandde en de levensduur van de gloeilamp sterk verkortte. In 1878 maakte hij een veel beter werkende gloeilamp met een gloeidraad van verkoold cellulose, die op 19 december 1878 werd gedemonstreerd tijdens een bijeenkomst van de Chemical Society in Newcastle. Swans huis in Gateshead was het eerste ter wereld dat met gloeilampen werd verlicht.

Een replica van de gloeilamp van Swan.
(© 1908 Science Museum Group Collection)

[52] 1879: Thomas Alva Edison verbetert de gloeilamp van Swan

Aan de andere kust van de Atlantische Oceaan was Thomas Alva Edison (1847 - 1931) met precies hetzelfde bezig: het ontwerpen van een goed werkende gloeilamp. Edison gebruikte echter koolstofvezels als gloeidraad wat een langere levensduur opleverde. Om zijn product bekend te maken bij de bevolking liet hij op oudejaarsavond 1879 rondom zijn laboratorium in Menlo Park tientallen gloeilampen branden als feestversiering. Edison was niet alleen een goed technicus, maar had veel commercieel inzicht. Hij begreep dat zijn gloeilamp alleen een commercieel succes kon worden als er elektriciteit beschikbaar was. Om in ieder huis zijn gloeilamp te laten branden legde Edison dus een complete elektrotechnische infrastructuur aan.

[53] 1880: Pierre en Jacques Curie ontdekken het piëzo-elektrisch effect

De Fransmannen Jacques Curie (1855 - 1941) en zijn broer Pierre (1859 - 1906) ontdekten in 1880 de piëzo-elektriciteit, het genereren van een elektrische spanning als op bepaalde kristallen druk wordt uitgeoefend. Ze toonden het effect aan in toermalijn, kwarts, topaas en kaliumnatriumtartraat. In een piëzo-elektrisch kristal zijn de positieve en negatieve elektrische ladingen gescheiden. Door een vervorming van het kristal wordt de symmetrie van het kristal verbroken en wordt een elektrische spanning gegenereerd. Ook het omgekeerde effect bestaat: wanneer een elektrische spanning in de juiste richting op een piëzo-elektrisch kristal wordt aangelegd, worden de ladingen in verschillend beïnvloed, waardoor een mechanische vervorming in het kristal ontstaat.

Het piëzo-elektrisch effect heeft tal van toepassingen in de elektronica gevonden: microfoons, luidsprekertjes, zoemertjes, pick-up elementen, piëzo-elektrische printkoppen, nevelproducerende transducers, vonkgeneratoren. Afhankelijk van de toegevoerde mechanische energie kan de spanning die hierbij wordt opgewekt variëren van een paar millivolt (geluidstrillingen bij microfoons en pick-up elementen) tot duizenden volt bij gasaanstekers (een hamertje dat tegen het kristal slaat).

Een waternevel producerende piëzo-ceramische transducer.
(© 2024 Jos Verstraten)

[54] 1880: James Wimshurst vindt zijn 'wimshurst-machine' uit

James Wimshurst (1832 - 1903) was een Engelse uitvinder, technicus en scheepsbouwer die bekend is geworden als de vader van de 'wimshurst-machine'. Dit apparaat wekt zeer hoge spanningen op. Kenmerkend zijn twee in tegengestelde richting draaiende schijven, twee kruislings geplaatste staven met metalen borstels en een vonkbrug. De twee schijven zijn gemaakt van glas of eboniet en zijn bekleed met strips van tin- of zilverfolie. Een strip krijgt lading geïnduceerd door de in tegengestelde richting draaiende strips van de andere schijf. Deze lading wordt afgevangen door metalen borstels en getransporteerd naar de leidse flessen op de hoeken van de machine. De leidse flessen verzamelen de lading tot het moment dat de spanning over de vonkbrug zo groot is geworden dat er een vonk overspringt, waarna het proces zich herhaalt.

Een moderne versie (€ 89,00) van de wimshurst-machine. (© Amazon)

[55] 1881: De Internationale Elektriciteitstentoonstelling in Parijs

Het jaar 1881 is een zeer belangrijk jaar voor de elektrotechniek. In dat jaar werd in Parijs de eerste Internationale Elektriciteitstentoonstelling georganiseerd. Onderdeel van de tentoonstelling was de eerste Internationale Bijeenkomst van Elektrotechnici die werd gehouden in de zalen van het Palais du Trocadéro. Daar werden voor het eerst de eenheden ampère, coulomb, farad, ohm en volt ondubbelzinnig gedefinieerd. Dank zij deze definities kon men experimentele resultaten en wiskundige formules op elkaar afstemmen en in de literatuur beschreven experimenten tot in alle details herhalen. 

[56] 1881: Lucien Gaulard en John Dixon Gibbs demonstreren de transformator

Lucien Gaulard (1850 - 1888) was een Frans wetenschapper en uitvinder van toestellen om elektriciteit in de vorm van wisselstroom te transporteren. Later zouden deze apparaten transformatoren worden genoemd. De eerste vermogenstransformator die Gaulard samen met zijn Engelse collega John Dixon Gibbs ontwikkelde werd in 1881 tentoongesteld in Londen, waar het de interesse wekte van de Amerikaan George Westinghouse. Westinghouse importeerde een aantal Gaulard-Gibbs transformatoren en experimenteerde ermee in zijn bedrijf in Pittsburgh. In 1885 bouwt Westinghouse de eerste praktische transformator die gebaseerd was op Gaulards idee en gezien wordt als voorganger van de moderne transformator.

Een replica van de eerste Gaulard-Gibbs transformator.
(© 1985 G. Ferraris)

[57] 1881: Werner von Siemens bouwt de eerste 'dynamo'

Ernst Werner von Siemens (1816 - 1892) was een Duitse uitvinder en industrieel en de mede-oprichter van het Telegraphen Bauanstalt von Siemens & Halske industrieel imperium. De eenheid siemens (S) voor elektrische geleidbaarheid is naar hem vernoemd. Hoewel Siemens een heleboel uitvindingen heeft gedaan is een van de meest bekende de ontwikkeling van het dynamo-principe. Het magneetveld, dat bij iedere generator noodzakelijk is, wordt bij de dynamo opgewekt door een deel van de door de generator opgewekte stroom. Er zijn dus geen permanente magneten of een afzonderlijke batterij meer nodig voor het opwekken van het magneetveld. Werner von Siemens gaf zijn machine de naam 'dynamo' afgeleid van het Griekse woord dunamis (energie). Het vermogen van Siemens eerste dynamo bedroeg 29 watt.

[58] 1882: Edison opent de eerste elektriciteitscentrale in New York

In 1882 bouwde Thomas Edison in New York het Pearl Street Station, de eerste speciaal gebouwde elektriciteitscentrale. Deze centrale voorzag de financiers van Wall Street en de krant The New York Times van het eerste elektrisch licht. De centrale brandde in 1890 af, maar stond model voor andere centrales in de stad. Tegenwoordig bestaat de Edison Electric Illuminating Company nog steeds in de vorm van Con Edison.

Edison's Pearl Street Station. (© Science Source)

[59] 1883: Edison ontdekt het 'edison-effect'

In metaalatomen zijn per definitie een of twee elektronen aanwezig die vrij kunnen bewegen. Bij normale temperaturen kunnen deze elektronen hun atoom niet verlaten. Wordt het metaal verhit dan wordt door de warmtetrillingen de band tussen de elektronen en hun atomen losser. Bij een bepaalde temperatuur wordt de kinetische energie van het elektron zo groot dat het zijn atoom kan verlaten en dus wordt uitgestoten. Rond het metaaloppervlak ontstaat een wolk van vrije elektronen. Deze thermische emissie ligt aan de basis van de volledige elektronenbuizen technologie met verhitte kathodes. In iedere buis wordt er immers gebruik van gemaakt!

Het verschijnsel werd voor het eerst beschreven in 1873 door Frederick Guthrie (1833 - 1886) die er echter het belang niet van inzag. Het effect werd in 1883 herontdekt door Thomas Edison toen hij het fenomeen waarnam in zijn gloeilamp, waar na verloop van tijd de binnenkant van het glas zwart begon uit te slaan. Om dit te beperken bevestigde Edison een extra plaatje in zijn gloeilamp. Hij ontdekte dat wanneer het plaatje een positieve spanning had ten opzichte van de gloeidraad er door het vacuüm een stroom ging lopen. Bij een negatieve spanning liep er geen stroom. Vanwege deze zeer belangrijke experimenten die de start betekenden van de ontwikkeling van elektronenbuizen wordt de thermische emissie het 'edison-effect' genoemd.

[60] 1885: Paul Julius Gottlieb Nipkow vindt de 'nipkow-schijf' uit

Paul Julius Gottlieb Nipkow (1860 - 1940) was een Duitse uitvinder. Hij is de grondlegger van de televisie omdat hij de 'nipkow-schijf' uitvond. De nipkow-schijf is een systeem waarmee een beeld lijn na lijn kan worden gescand en omgezet in een video-signaal dat nadien via een tweede identieke schijf weer tot een beeld kan worden getransformeerd.

De zender bestaat uit een roterende metalen schijf met daarop in spiraalvormige banen een serie kleine gaatjes. Elk gaatje is op een andere straal aangebracht, zodat bij één omwenteling elk gaatje één horizontale lijn van het beeld afscant. Achter de schijf staat een lichtgevoelige cel (in die tijd een seleniumcel) die de lichtintensiteit in elke punt van de lijn meet. Door de gemeten lichtsterkte per gaatje om te zetten in een elektrisch signaal ontstaat een reeks spanningen die de helderheidswaarden van alle punten in het beeld beschrijft.

Dit videosignaal wordt via een kabel naar de ontvanger gestuurd. In de ontvanger bevindt zich een identieke nipkow-schijf die exact met dezelfde snelheid (en startpositie) moet draaien als die bij de zender. Deze synchronisatie gebeurt met speciale sync-pulsen in het signaal. In de ontvanger schijnt een heldere lichtbron door de draaiende schijf in de richting van een scherm. De stroomsterkte naar de lamp wordt geregeld door het binnenkomende videosignaal, zodat de intensiteit van het licht overeenkomstig varieert met de originele helderheidswaarden. Terwijl de schijf draait, projecteert elk gaatje weer één beeldlijn op het scherm. Door de traagheid van het oog worden al lijnen geïnterpreteerd als een volledig beeld.

De nipkow-schijf was cruciaal in de vroegste experimentele televisie van de jaren 1920 - 1930, maar werd snel verdrongen door volledig elektronisch werkende scansystemen. De praktische toepassing van deze uitvinding leverde immers veel problemen op, omdat het moeilijk bleek de nipkow-schijven in zender en ontvanger synchroon te laten lopen. In de onderstaande foto ziet u een moderne replica van een TV-systeem met nipkow-schijven met als inset het beeld dat op het scherm werd geprojecteerd.

Een replica van een TV-systeem met schijven van Nipkow.
(© 2022 Alejandro del Mazo Vivar, edit 2025 Jos Verstraten)

[61] 1886: Heinrich Hertz bevestigt experimenteel de theorie van Maxwell

Heinrich Rudolf Hertz (1857 - 1894) was een Duitse natuurkundige die vooral bekend werd door zijn ontdekking van de radiogolven. Naar hem is de SI-eenheid van frequentie, de hertz, genoemd. Hertz bouwde een toestel dat elektrische vonken kon opwekken tussen twee metalen bollen. Deze vonken creëerden, volgens de theorie van Maxwell, elektromagnetische golven die zich door de lucht verspreidden. Een eindje verder plaatste hij een draad in de vorm van een ring met een kleine opening (een zogenaamde 'vonkenbrug'). Op het moment dat de vonken werden gegenereerd, ontstond er ook daar een klein vonkje. Dat was het bewijs dat er onzichtbare golven door de lucht gingen. Bij verdere experimenteren stelde hij vast dat die golven reflecteerden, interfereerden en polariseerden, net zoals licht. Hiermee bewees hij dat radiogolven net als lichtgolven elektromagnetisch van aard zijn en bevestigde hij experimenteel de theorie van Maxwell.

Het experiment van Heinrich Hertz. (© Spark Museum)

[62] 1887: Heinrich Hertz ontdekt het foto-elektrisch effect

Tijdens een van zijn experimenten met elektromagnetische golven ontdekte hij in 1887 bij toeval het foto-elektrisch effect. Door een metaal te bestralen met ultraviolet licht kon een elektrische stroom worden opgewekt. Later zou zijn assistent Philipp Lenard een verband zien tussen de frequentie van de gebruikte straling en de grootte van de opgewekte stroom.

[63] 1887: Emile Berliner vindt de grammofoon uit

Emile Berliner (1851 - 1929) was een Duits-Amerikaanse elektrotechnicus en uitvinder. In Amerika ging hij werken bij de Bell Telephone Company. Hij verbeterde Edisons fonograaf. De onhandige fonograaf cilinder verving hij door een platte met was bedekte zinkschijf met een groef in spiraalvorm. De geluidsgolven werden in het zogenoemde berliner-schrift in die groef gemoduleerd. Later verving hij de wasplaat door de schellakplaat, waarmee muziekopnames massaal geproduceerd konden worden. Berliners grammofoon en de methode voor het dupliceren van platen werden uiteindelijk overgenomen door de Victor Talking Machine Company (later RCA). Berliner richtte ook Deutsche Grammophon en het Britse Gramophone Co., Ltd. op om zijn apparaat in Europa op de markt te kunnen brengen.

De grammofoon van Emile Berliner. (© Teylers Museum)

[64] 1891: Johnstone Stoney gebruikt als eerste de naam 'electron'

George Johnstone Stoney (1826 -1911) was een Ierse natuurkundige. Stoney's belangrijkste wetenschappelijke werk was de voorstelling en de berekening van de grootte van het 'atoom van elektriciteit' ofwel de fundamentele eenheid van elektrische lading. Hoewel hij reeds in 1874 voorstelde hiervoor het begrip 'electron' te gebruiken was het pas in 1891 dat hij het begrip publiekelijk gebruikte in een publicatie van de Royal Dublin Society. Zijn bijdragen op dit gebied van wetenschappelijk onderzoek legden de basis voor de uiteindelijke ontdekking van het elektron door J. J. Thomson in 1897.

[65] 1893: Nikola Tesla demonstreert het lange‑afstand transport van wisselspanning

Nikola Tesla (1856 - 1943) was een uitvinder, elektrotechnicus en natuurkundige. Hij wordt gezien als een van de grootste ingenieurs en uitvinders aller tijden. De tesla (T) is de SI-eenheid van magnetische fluxdichtheid. 

In die jaren heerste er in Amerika een verbeten strijd tussen Edison, die van plan was een gelijkspanningsnet aan te leggen en Westinghouse, die geloofde in wisselspanning. Nikola Tesla toonde de haalbaarheid van lange‑afstand transport van wisselspanning op de World’s Columbian Exposition in Chicago. Hij installeerde daar zijn driefasen-systeem. Er werden meer dan 160.000 gloeilampen opgehangen, gevoed door zijn wisselstroom installatie, waarmee hij aan de 27 miljoen bezoekers van deze wereldtentoonstelling overtuigend liet zien dat wisselspanning zich uitstekend leent voor grootschalige spanningsdistributie.

[66] 1896: Guglielmo Marconi gebruikt de golven van Hertz voor telegrafie

Markies Guglielmo Giovanni Maria Marconi (1874 - 1937) was een Italiaanse natuurkundige, uitvinder en ondernemer. Marconi is vooral bekend door zijn uitvinding van de draadloze telegrafie in 1896. Hij begon rond 1890 te experimenteren met de radiogolven die door Hertz waren aangetoond. Hij slaagde er in om met zelfgebouwde toestellen signalen draadloos te versturen over een afstand van 2,5 km. Hij maakte onder andere gebruik van een vonkgenerator, een verbeterde versie van de coherer (een apparaat om radiogolven waar te nemen) van Branly en zijn eigen uitvinding, de antenne.

Hij emigreerde naar Groot-Brittannië waar hij contact opnam met de hoofdingenieur van de British Post Office die zijn experimenten steunde. Er werden diverse draadloze verbindingen in Groot-Brittannië opgezet. Marconi verkreeg op 2 juni 1896 's werelds eerste octrooi voor een draadloze telegrafiesysteem en richtte in 1897 de Marconi Company op. Het bedrijf werd een pionier op het gebied van draadloze communicatie over lange afstanden en groeide uiteindelijk uit tot een van de succesvolste productiebedrijven van het Verenigd Koninkrijk. Beroemd werden de peperdure HF-meetinstrumenten van dit bedrijf.

De eerste zender van Marconi.
(© 1926 Radio Broadcast Magazine)

[67] 1897: Joseph John Thomson ontdekt het elektron

Joseph John Thomson (1856 - 1940) was een Engelse natuurkundige en ontdekker van het elektron, de drager van de elektriciteit. In 1897 voerde Thomson in het Cavendish Laboratory in Cambridge een reeks experimenten uit met zogenoemde kathodestralen, opgewekt in vacuümbuizen. Zo’n buis bevat een kathode en een anode in bijna volledig vacuüm. Als een hoge spanning tussen beide elektroden wordt gezet ontstaan er stralen die van de kathode naar de anode lopen. Deze 'kathodestralen' worden zichtbaar gemaakt op een fluorescerend scherm achter de anode. Thomson bedacht dat deze stralen uit een stroom van deeltjes moesten bestaan en merkte op dat deze kathodestralen afgebogen konden worden met magnetische en elektrische velden. Door de mate van afbuiging in bekende velden te vergelijken, kon Thomson de verhouding van de lading (e) tot de massa (m) van de deeltjes in de kathodestralen berekenen. Thomson leidde hieruit af dat deze 'kathodestraal-deeltjes' extreem lichte, negatief geladen bouwstenen van materie moesten zijn. Hij noemde ze aanvankelijk 'corpuscles', maar later werden ze bekend als elektronen.

Met zijn zeer belangrijke ontdekking toonde hij aan dat atomen wél intern structuur hebben en dus deelbaar zijn.

De kathodestraalbuis die Thomson gebruikte. (© Science Museum London)

[68] 1897: Karl Ferdinand Braun vindt de elektronenstraalbuis uit

Karl Ferdinand Braun (1850 - 1918) was een Duitse natuurkundige. In 1909 won hij de Nobelprijs voor de Natuurkunde voor zijn bijdragen aan de ontwikkelingen van de draadloze telegrafie. Hij deelde de prijs met Guglielmo Marconi. Braun was ook medeoprichter van Telefunken. Zijn elektronenstraalbuis was een verdere ontwikkeling van de vacuümbuizen waarmee Thomson experimenteerde. Hij ontwikkelde in Straatsburg de allereerste elektronenstraalbuis, 'Braunsche Röhre' genoemd. Met deze Braunsche Röhre kon men voor het eerst elektrische signalen zichtbaar maken op een fluorescerend scherm. Dat markeerde de geboorte van de oscilloscoop en de volledig elektronisch werkende televisie. Behalve de kathode en de anode bevat een elektronenstraalbuis vier afbuigelektroden, waarmee men de elektronenstraal naar iedere gewenste plaats op het scherm kan afbuigen. Die vier elektroden kunnen worden vervangen door een stel spoelen, waardoor de elektronenstraal magnetisch wordt afgebogen. Braun plaatste bovendien een cilindervormige elektrode (later Wehnelt-cylinder genoemd) rondom de kathode om de elektronenbundel te kunnen focusseren op het scherm.

Een van de eerste 'Braunsche Röhre' met twee afbuigspoelen. (© 1899 Müller-Uri)

[69] 1900: Reginald Fessenden vindt de amplitude-modulatie uit

Reginald Aubrey Fessenden (1866 - 1932) was een Canadese ingenieur en uitvinder. Hij wordt gezien als de grondlegger van de moderne radiotechnologie vanwege de door hem ontdekte methode van amplitude-modulatie (AM). Fessenden heeft gewerkt in de fabrieken van Edison en Westinghouse. Hij onderzocht of er met de radiogolven van Hertz een draadloze versie was te ontwikkelen van het bestaande bekabelde telegrafiesysteem van Morse. Hij ontdekte dat dit met de bestaande vonkzenders vrijwel onmogelijk was en kwam tot het inzicht dat voor het uitzenden van spraak een continue periodieke radiogolf noodzakelijk was. Met die radiogolf kon hij menselijke spraak verzenden door de amplitude van de radiogolf te variëren in het ritme van de spraak. Het principe van AM, amplitude-modulatie, was geboren!

Op 23 december 1900 lukte het hem om vanuit zijn werkplaats in Cobb Island de menselijke stem te verzenden over een afstand van 1,6 kilometer. 'One, two, three, four. Is it snowing where you are Mr. Thiessen? If so telegraph back and let me know' was het bericht dat Fessenden via de radio uitzond. Thiessen gaf antwoord dat het inderdaad sneeuwde.

In die tijd bestonden er echter nog geen elektronische schakelingen die de noodzakelijke periodieke HF wisselspanning konden genereren. Zijn grootste uitdaging betrof dus de ontwikkeling van een zeer snel draaiende generator die zo'n periodieke hoogfrequente draaggolf kon opwekken met een groot zendvermogen. Samen met de Zweedse technicus Ernst Alexanderson slaagde hij in de bouw van een 50 kHz dynamo die de draaggolf leverde voor zijn AM-uitzendingen.

[70] 1901: Peter Cooper Hewitt maakt een kwikdamplamp

Peter Cooper Hewitt (1861 - 1921) was een Amerikaanse elektrotechnicus die in 1901 de kwikdamplamp uitvond, de voorloper van de moderne TL- en spaarlamp. Hij gebruikte een U‑vormige vacuüm gezogen buis met aan één uiteinde twee ingesmolten elektrodes. In de buis zat een kleine hoeveelheid vloeibaar kwik. Om de lamp te starten kantelde hij de buis, waardoor het vloeibaar kwik contact maakte tussen de twee elektrodes en er een elektrische boog ontstond. Deze boog verwarmde en verdampte het kwik snel. Zodra er voldoende kwikdamp was gevormd, ging de ontlading over van de vloeistoffase naar de gasfase. In de kwikdamp vormde zich een plasma, waarin de aangeslagen kwikatomen bij terugval naar de grondtoestand blauwgroen licht uitzonden. Later paste hij fluorescerende materialen toe om wat meer rood in het licht te verkrijgen. Omdat een gasontlading een zeer lage elektrische weerstand kan hebben, moest Hewitt een balast toevoegen om de stroom te begrenzen.

[71] 1901: Guglielmo Marconi verzorgt de eerste trans-atlantische radioverbinding

Op 12 december 1901 slaagde Guglielmo Marconi er voor het eerst in om met een vonkenzender een radiobericht over de Atlantische Oceaan te verzenden. Het morse‑teken 'S' (•••) werd vanaf zijn zender in Cornwall (VK) uitgezonden en ontvangen op Newfoundland (USA). Dit luidde een nieuw tijdperk van internationale communicatie in, waarin telegrafiekabels geleidelijk plaats maakten voor draadloze transmissie over lange afstanden.

[72] 1904: John Ambrose Fleming ontwikkelt de vacuüm-diode

John Ambrose Fleming (1849 - 1945) was een Engelse elektrotechnicus en natuurkundige. Hij werd vooral bekend door de uitvinding van de eerste radiobuis waarmee de elektronica een feit werd. De vacuüm-diode van Fleming bestaat uit een luchtdicht afgesloten glazen buis waaruit alle gassen zijn verwijderd, zodat vrij bewegende elektronen niet botsen met gasmoleculen. De kathode is een dunne, elektrisch verwarmde wolfram gloeidraad die bij verhitting thermionisch elektronen (negatief geladen deeltjes) uitzendt. De anode is een metalen plaat die tegenover de gloeidraad is geplaatst. De anode wordt op een positieve spanning van ongeveer 50 V gezet ten opzichte van de kathode. Fleming ontdekte dat er dan een stroom van een paar tientallen mA door de diode gaat vloeien. Als de polariteit van de spanning wordt omgedraaid, dus de anode negatief ten opzichte van de kathode, vloeit er helemaal geen stroom door de diode. De vacuüm-diode is dus een soort van ventiel, dat in slechts één richting elektrische stroom doorlaat.

Een paar van de door Fleming gebouwde vacuüm-diodes.
(© The Board of Trustees of the Science Museum)

[73] 1906: Lee De Forest vindt de triode uit

Lee De Forest (1873 - 1961) was een Amerikaanse uitvinder op het gebied van de radio- en elektronica-technologie. Hij is het bekendst vanwege zijn uitvinding van de triode. Door een stuurrooster toe te voegen aan de diode-buis ontdekte hij dat zwakke signalen versterkt konden worden. Hij noemde deze buis de 'Audion'. Tot de uitvinding van de transistor in 1947 zou zijn triode-buis het belangrijkste actieve onderdeel zijn in ieder elektronisch apparaat.

De 'Audion' van Lee De Forest. (© Nationalmaglab)

[74] 1908: Ernest Rutherford voert zijn beroemde strooiingsproef uit

Ernest Rutherford (1871 - 1937) was een Nieuw-Zeelandse/Britse natuurkundige die vooral bekend is geworden door zijn pionierswerk op het gebied van radioactiviteit en de structuur van het atoom. In 1896 werd door Becquerel het verschijnsel van de radioactiviteit ontdekt. Sommige atomen zenden straling uit, die in staat is zorgvuldig tegen licht afgeschermde fotografische platen tóch te belichten. Deze geheimzinnige straling dringt dus blijkbaar zonder enig probleem door een papieren afscherming heen! Eén soort straling, die men α-straling (alpha) noemde, kon gemakkelijk worden gedetecteerd. Men vermoedde dat deze straling uit zware deeltjes bestond die een positieve lading hadden. Om de eigenschappen van deze nieuwe straling te onderzoeken schoot Rutherford een bundel van deze α-deeltjes af op een dunne gouden folie. Hij nam aan dat de meeste deeltjes zouden terugkaatsen, net zoals een bal die tegen een muur wordt geschoten. Tot grote verbazing van Rutherford bleek echter dat de meeste α-deeltjes zonder problemen door de goudfolie heen vlogen! Sommige werden weliswaar afgebogen, waarbij bovendien bleek dat de afbuigingshoeken tamelijk klein waren. Slechts heel weinig α-deeltjes werden volledig teruggekaatst (1 op de 8.000). Uit dit experiment concludeerde Rutherford dat er tussen de atomen vrij veel lege ruimte was, waardoor de meeste α-deeltjes ongehinderd door de folie konden vliegen. Bovendien besloot hij dat de kern van het atoom uit een zeer klein maar hard bolletje moest bestaan.

De strooiingsproef van Rutherford. (© 2025 Jos Verstraten)

[75] 1909: Robert Andrews Millikan voert zijn oliedruppel proef uit

Robert Andrews Millikan (1868 - 1953) was een Amerikaanse natuurkundige. Hij won in 1923 de Nobelprijs voor de Natuurkunde. De proef van Millikan staat bekend in de historie van de wetenschap als een klassiek voorbeeld van goede experimentele natuurkunde. De meeste onderzoekers zouden immers onmiddellijk veronderstellen dat het onmogelijk is om zoiets kleins als de fundamentele lading van een elektron te meten en niet eens gaan nadenken over een methode om deze grootheid te meten. Millikan deed dat wél en bedacht een systeem waarmee het, via allerlei omwegen, toch mogelijk bleek het onmeetbare te meten. Aan de hand van onderstaande figuur wordt in het kort uitgelegd hoe Millikan te werk ging. In een vat wordt via een verstuiver olie verstoven tot fijne druppeltjes. Deze druppeltjes vallen uiteraard door hun gewicht naar beneden. Sommige druppeltjes kunnen via een klein gaatje tot het onderste compartiment van het vat doordringen. Dat is opgebouwd uit twee metalen platen, die verbonden worden met de regelbare gelijkspanning van een batterij.

De oliedruppeltjes die tussen de platen komen zullen nog steeds, als gevolg van hun gewicht en de aantrekkingskracht van de aarde, naar de onderste plaat willen vallen. De ruimte tussen de platen wordt bestraald met een sterke bundel röntgenstraling. Deze stralen zullen de luchtatomen tussen de platen in stukken scheuren, waardoor vrije elektronen en positieve ionen ontstaan. De vrije elektronen kunnen zich nu binden aan de oliedruppeltjes. Als een oliedruppeltje een vrij elektron bindt, dan krijgt het een negatieve lading, die uiteraard gelijk is aan de lading van het elektron. Het gevolg is dat het negatief geladen druppeltje wordt aangetrokken door de positieve bovenste plaat.

Er werken nu twee tegengestelde krachten in op het geladen druppeltje. Op de eerste plaats de aantrekkingskracht van de aarde, op de tweede plaats de coulomb-kracht. De spanning tussen de twee platen kan nu zo geregeld worden dat beide krachten even groot zijn en dat de geladen oliedruppeltjes blijven zweven tussen de platen. Dit kan met een microscoop worden waargenomen. Met deze microscoop kan ook de diameter van de druppeltjes worden gemeten. Hieruit kan men het volume berekenen en omdat het soortgelijk gewicht van de olie bekend is, kan men dus het gewicht van een druppeltje bepalen. Uit dit gewicht kan men weer de grootte van de aantrekkingskracht berekenen, die op de druppel wordt uitgeoefend door de aarde. De formule hiervoor werd door Newton opgesteld. Deze kracht is gelijk aan de kracht die door het elektrisch veld tussen de platen wordt uitgeoefend op de geladen druppel. Uit de wet van Coulomb kan men hieruit afleiden hoe groot de lading van de druppel is.

Uiteraard heeft Millikan (en zijn assistenten) dit niet voor één druppeltje gemeten en berekend, maar voor duizenden. Aan de hand van statistische berekeningen kan men dan een gemiddelde waarde berekenen voor de lading van het elektron. De lading van het deeltje was 1,60218 • 10^-19 C, de massa werd vastgesteld op het onvoorstelbare 9,10939 • 10^-31 kg! Millikan heeft voor dit zeer ingenieus bedachte experiment in 1923 de Nobelprijs voor natuurkunde gekregen.

Een schets van de opstelling van Millikan.
(© Akron Physics Club)

[76] 1911: Het atoommodel van Rutherford

Uit de waarnemingen die voortvloeiden uit zijn strooiingsproef ontwierp Rutherford een model van het atoom. Hij besloot dat een atoom moest bestaan uit een kleine positief geladen 'pit' waar, als een soort planeten, zeer kleine negatief geladen deeltjes omheen moesten vliegen. De pit werd de 'kern' genoemd, de negatief geladen deeltjes de 'elektronen'. Het aantal elektronen was niet constant, maar afhankelijk van de stof. Dat aantal bepaalde de eigenschappen van de stof, dus waarom bijvoorbeeld ijzer er heel anders uitziet dan koper. De lading van een elektron werd 'de elementaire lading e' genoemd. Ook dat zou later blijken een van de natuurconstanten te zijn. De kern had een positieve lading die gelijk was aan de totale negatieve lading van alle elektronen. De elektronen bleven in hun baan rond de kern vliegen vanwege de aantrekkingskracht tussen de tegengestelde ladingen van kern en elektronen.

Toch was het, onder bepaalde omstandigheden, mogelijk elektronen van de kern te scheiden. Die elektronen werden 'vrije elektronen' genoemd, het achterblijvende atoom een 'ion'. Uiteraard was dit laatste positief geladen. 

Het atoommodel van Rutherford was een heel mooi bedenksel, omdat het nogal wat overeenkomsten vertoonde met de samenstelling van het zonnestelsel. Vandaar dat het atoommodel van Rutherford 'planetair' werd genoemd en vrijwel onmiddellijk door de meeste wetenschappers werd overgenomen. 

Het atoommodel van Rutherford. (© examenoverzicht.nl)

[77] 1911: Heike Kamerlingh Onnes ontdekt supergeleiding

Heike Kamerlingh Onnes (1853 - 1926) was een Nederlandse natuurkundige, winnaar van de Nobelprijs voor Natuurkunde en hoogleraar aan de Universiteit van Leiden. Zijn onderzoeksgebied was dat van de fysica van de gecondenseerde materie, waarin hij in 1911 het verschijnsel van de supergeleiding ontdekte. Onnes richtte in 1908 ’s werelds eerste laboratorium voor koude technologie op. Hij slaagde er datzelfde jaar in om helium vloeibaar te maken bij een temperatuur van ‑269 °C ofwel 4,2 °K. Met zijn vloeibare helium koelde hij kwik stapsgewijs af. Hij gebruikte een nauwkeurige weerstandsmeter (Wheatstonebrug met gevoelige galvanometer) om de elektrische weerstand van de proefstukken te meten. Terwijl hij kwik afkoelde van 4,2 °K naar nog lagere temperaturen, zag hij plotseling de weerstand dalen. Onder de kritische temperatuur van 4,15 °K viel de weerstand van het kwik terug naar praktisch nul ohm. Hij noemde de nieuwe toestand 'supergeleiding' en besprak in latere studies deze kritische temperatuur en het onderscheid met de gewone geleiding.

[78] 1913: Niels Bohr ontwikkelt het bohr-model van het atoom

Niels Henrik David Bohr (1885 - 1962) was een Deense theoretisch natuurkundige en scheikundige. In 1922 ontving hij de Nobelprijs voor Natuurkunde. Bohr had in zijn studietijd samengewerkt met Thomson en met Rutherford en kende de bestaande atoommodellen dus als de inhoud van zijn broekzak. Maar hij was ook goed op de hoogte van de problemen rond deze modellen. Bohr stelde nu een nieuw atoommodel samen, dat in feite mooi aansloot op het planetair model van Rutherford, maar een verklaring gaf voor de stationaire banen van de elektronen. Bohr stelde:

• Elektronen kunnen alleen op welbepaalde banen (schillen) rond de kern draaien. Door gebruik te maken van bepaalde stellingen van de quantummechanica van Max Planck kon Bohr zelfs de stralen van deze banen berekenen. En dat was wél nieuw, want daarmee was de vraag naar het waarom van de waargenomen elektronenschillen opgelost.
• In strijd met alles wat de elektromagnetische theorie van Maxwell beweert zenden de elektronen op deze banen géén energie uit. Bohr loste deze tegenstelling op door te beweren dat de traditionele elektromagnetische theorie niet van toepassing is in de kleine-schaal structuur van een atoom. De elektronen kunnen dus tot in de eeuwigheid rustig doorgaan met op deze banen te draaien, omdat dit stationaire toestanden voor het atoom zijn. Deze stationaire schillen noemt men de 'bohr-banen' van de elektronen. Elektronen zullen dus bij voorkeur een plekje op een van de bohr-banen opzoeken, omdat dit de meest stabiele toestand van het atoom is.
• Iedere baan of schil komt overeen met een welbepaalde rustenergie van de elektronen. Deze energie hangt af van de afstand tussen de kern en de schil. Als er extra energie aan het atoom wordt toegevoegd, bijvoorbeeld door het op te warmen of aan een sterk elektrisch veld bloot te stellen, kunnen elektronen deze energie absorberen. Zij zijn dan in staat naar een baan of schil te springen die een hogere rustenergie heeft. Voorwaarde is dan wel dat er voldoende energie aan het atoom is aangeboden om het verschil in rustenergie tussen beide schillen te overwinnen. Een elektron dat door toevoeging van extra energie zijn stationaire bohr-baan verlaten heeft noemt men een 'aangeslagen' elektron.
• Op dat moment verkeert het atoom in een instabiele toestand. Het aangeslagen elektron zal zo snel mogelijk terug vallen naar zijn stationaire bohr-baan. Hierbij zendt het elektron echter weer een hoeveelheid energie uit onder de vorm van elektromagnetische straling. De uitgezonden hoeveelheid energie is gelijk aan het verschil in rustenergie tussen beide schillen. De overgang van een elektron van aangeslagen toestand naar stationaire bohr-toestand noemt men een 'quantumsprong'.

Dit atoommodel staat aan de basis van een heleboel elektronica ontwikkelingen, zoals de LED en de LASER.

Het atoommodel van Bohr. (© examenoverzicht.nl)

[79] 1926: John Logie Baird laat het publiek de 'Televisor' zien

John Logie Baird (1888 - 1946) was een Schotse ingenieur. Zijn belangrijkste uitvinding was een van de eerste werkende televisie-ontvangers voor het grote publiek. Voor zijn televisie maakte hij uiteraard gebruik van een nipkow-schijf. Zijn apparaat, dat hij 'Televisor' noemde, was gemaakt van alledaagse voorwerpen en dus gemakkelijk na te bouwen. In januari 1926 hield hij de eerste publieke demonstratie van zijn televisie voor de Royal Institution en in het warenhuis Selfridge's in Oxford Street, Londen. Hij verzond een goed herkenbaar beeld van een pop. Na deze demonstratie kreeg hij geldelijke steun voor zijn onderzoek, waarna hij de 'Baird Televisor Development Company' oprichtte. In 1927 bracht hij een beeld over van Londen naar Glasgow, en in 1928 trans-atlantisch van Londen naar New York. Zijn televisie brak echter niet écht door naar het grote publiek, omdat de nipkow-schijf in de praktijk vrij onbetrouwbaar werkte.

De 'Televisor' van Baird. (© Science Photo Lib)

[80] 1929: Van de Graaff vindt zijn 'vandegraaff-generator' uit

Robert Jemison Van de Graaff (1901 - 1967) was een Amerikaanse natuurkundige, instrumentmaker en hoogleraar in de natuurkunde aan de Princeton-universiteit. Hij is vooral bekend door zijn uitvinding van een elektrostatische deeltjesversneller, de 'vandegraaff-generator'. Die werkte in principe op precies dezelfde manier als de allereerste elektriseermachines, maar er konden spanningen tot meer dan een miljoen volt mee worden opgewekt. Het apparaat bestaat uit een eindeloze band uit katoen, die aan de boven- en onderzijde wordt afgeschraapt met metalen kammen. De wrijving tussen de band en de metalen kammen zorgt voor een oplading van de band. De negatieve lading wordt afgevoerd naar de aarde via de onderste metalen kam. De positieve lading wordt overgebracht naar een grote metalen bol aan de bovenzijde van de generator.

De bol aan de bovenzijde kan opgevat worden als een hele grote leidse fles, waarin heel wat lading verzameld kan worden. Met de allereerste vandegraaff-generatoren was men in staat miniatuur bliksems te maken. 

Vandegraaff-generatoren worden in het moderne wetenschappelijke onderzoek nog steeds gebruikt. Men is nu in staat spanningen van tientallen miljoenen volt op te wekken, spanningen die gebruikt worden om ionenstromen uit atomen te genereren en deze (zware) ionen te laten botsen met atomen. Ondanks alle moderne snufjes werken deze apparaten nog steeds dankzij een eindeloze band, die door een elektromotor wordt rondgedraaid.

Werkingsprincipe en commercieel model (€ 200,00) van de vandegraaff-generator.
(© 2025 Jos Verstraten)

[81] 1939: Russell Ohl ontdekt bij toeval de PN-overgang in silicium

Russell Shoemaker Ohl (1898 - 1987) was een Amerikaanse natuurkundige. Hij was de eerste wetenschapper die gedegen onderzoek deed naar halfgeleiders, onderzoek dat uiteindelijk zou leiden tot de uitvinding van de transistor. Hij werkte bij de Bell Laboratories en deed onderzoek naar hoogfrequente radio-ontvangst. Hij wilde de grote vacuümbuizen, die toen gangbaar waren in radio's, vervangen door halfgeleider materialen. Tijdens zijn onderzoek ontdekt hij in 1939 bij toeval de PN-overgang in een siliciumkristal. Hij ontdekte dat in een silicium kristal spontaan een klein stroompje werd opgewekt als hij het silicium met een gloeilamp bescheen. De oorzaak van dit fenomeen bleek een barst in het siliciumkristal te zijn. De elektronen bewogen bij de barst niet kriskras door elkaar, zoals in de rest van het materiaal, maar allemaal in dezelfde richting. Er was dus spontaan een PN-overgang ontstaan in dit kristal. Deze ontdekking zou leiden tot de ontwikkeling van de transistor in 1947.

[82] 1941: Konrad Zuse bouwt de eerste elektronische computer

Konrad Zuse (1910 - 1995) was een Duitse computerpionier die de eerste computer ter wereld bouwde. Zijn Z3 computer bevatte 2.600 elektromechanische relais waarvan 1.400 voor het geheugen en circa 600 voor de rekenunit. Elk bit werd door een relais gerepresenteerd. De kloksnelheid bedroeg tussen 5 en 10 Hz, wat betekende dat een optelling ongeveer 0,8 seconde en een vermenigvuldiging ongeveer 3 seconde duurden. Het apparaat kon optellen, aftrekken, vermenigvuldigen, delen en vierkantsworteltrekken. Daarnaast kon het operaties voor input/output en geheugen laden/opslaan/uitlezen uitvoeren. De Z3 werd geprogrammeerd met geponste celluloidfilm.

De originele Z3 computer werd op 21 december 1943 door een geallieerd bombardement vernietigd. Omdat dit apparaat werd gebouwd tijdens het nazi-regime in Duitsland werd deze uitvinding na de oorlog lang doodgezwegen en werd ontkend dat de eerste computer een Duitse vinding was.

Een replica van de Z3 computer van Konrad Zuse. (© Deutsches Museum Munchen)

[83] 1947: John Bardeen, William Shockley en Walter Brattain ontwerpen de transistor

Voor deze prestatie ontvingen zij in 1956 de Nobelprijs voor Natuurkunde. De uitvinding van de transistor wordt vaak gezien als een van de belangrijkste technologische doorbraken van de 20e eeuw, die leidde tot de opkomst van Silicon Valley en de hedendaagse informatietechnologie.

De allereerste werkende transistor was een puntcontact transistor, ontwikkeld door Bardeen en Brattain onder leiding van Shockley bij Bell Telephone Laboratories in New Jersey. Het experiment vond plaats op 16 december 1947. De eerste transistor was gemaakt van een blokje germanium met twee zeer dicht bij elkaar geplaatste gouden contactpunten die door een veer tegen het oppervlak werden aangedrukt. Men injecteerde een kleine stroom via één goudcontact (de emitter), waardoor gaten in het germanium ontstonden. Deze beïnvloedden de stroom tussen het tweede contact (de collector) en de basisplaat, waardoor een kleine wijziging in de emitterstroom resulteert in een grotere verandering in de collectorstroom. Zo werd versterking bereikt, hoewel de versterkingfactor β van deze transistor maar ongeveer 2 tot 3 bedroeg.

Replica van de eerste transistor. (© 2004 Stahlkocher)

De allereerste transistoren die op de markt verschenen werden 'crystal  triodes' genoemd. In de onderstaande foto ziet u type LS737 die door STC (Standard Telephones and Cables Ltd.) werd ontwikkeld en reeds in 1952 ook in Nederland verkrijgbaar was (met dank aan Ruud J. voor deze informatie). De stroomversterking tussen emitter en collector bedroeg 1,5 tot 2,0!

De 'crystal triode' LS737 van STC. (© www.wylie.org.uk)

[84] 1954: Calvin Fuller en Gerald Pearson maken de eerste zonnecel

Deze wetenschappers, werkzaam bij Bell Telephone, ontdekten hoe door gecontroleerde toevoeging van elementen in silicium een PN‑overgang wordt gecreëerd die een elektrisch veld genereert. Dit veld scheidt de door invallende fotonen gecreëerde elektronen en gaten, zodat er een stroom kan lopen. Om te voorkomen dat veel licht wordt weerkaatst, brachten ze een dunne, fosforhoudende laag op het silicium aan. Deze anti-reflectielaag zorgde ervoor dat méér zonlicht in de cel kon doordringen. Door heel fijne metalen kontaktbruggetjes op het siliciumoppervlak aan te brengen, wisten ze de opgewekte stroom uit de cel te halen zonder het lichtoppervlak nodeloos te bedekken. De eerste zonnecel had een oppervlak van enkele vierkante centimeter en leverde genoeg stroom om een elektrische klok te laten werken.

[85] 1954: De OCxx transistoren worden door Philips op de markt gebracht

De allereerste transistoren die voor de hobbyist beschikbaar kwamen waren de OC50 en OC51 van Mullard-Valvo-Philips. De codering gaat nog terug tot de codering die men van buizen was gewend. De 'O' verwees naar de term koude kathode, de 'C' stond voor triode. Nadien werden de OC70, OC71 en OC72 geïntroduceerd als de eerste audio‑frequente transistoren in glasbehuizing die in massa werden geproduceerd en in ontelbare nabouwbeschrijvingen in de hobby-tijdschriften werden toegepast.

Deze transistoren zijn nu verzamelaarsobjecten geworden. Voor de onderstaande set moet u op Ebay $ 39,00 neertellen!

De originele OC70, OC71 en OC72 transistoren. (© Ebay)

[86] 1958: Jack Kilby ontwikkelt een methode om IC's te maken

Jack St. Clair Kilby (1923 - 2005) was een Amerikaanse natuurkundige, uitvinder van de geïntegreerde schakeling en Nobelprijswinnaar. Kilby werkte bij Texas Instruments en kreeg een opdracht van het Amerikaanse leger. Hij moest een kleine module ontwikkelen waarin zo min mogelijk gesoldeerd moest worden. Kilby bekeek of hij dit met een zes jaar oud idee van de Brit Geoffrey Dummer, waar nog nooit iets mee gedaan was, kon realiseren. Op een plak germanium wist hij alle elektronische componenten te creëren. Op 12 september 1958 presenteerde Kilby zijn vinding intern en in het voorjaar van 1959 aan het publiek.

De eerste geïntegreerde schakeling van Kilby.
(© Computer History Museum)

[87] 1960: Theodore Harold Maiman ontwerpt de eerste laser

Theodore Harold Maiman (1927 - 2007) was een Amerikaanse natuurkundige en elektrotechnicus. In 1960 construeerde hij de allereerste robijnlaser. Deze bestond uit een synthetisch robijnkristal Al₂O₃, gedoteerd met Cr³⁺-ionen, in de vorm van een gepolijste cilinder. In dit kristal vond de lasergeneratie plaats bij een karakteristieke golflengte van 694,3 nm, waardoor de robijnlaser felrood licht uitzond. Om de Cr³⁺-ionen in het robijnkristal in een hogere energietoestand te brengen, omringde Maiman de cilinder met een xenon flitslamp. Deze genereerde intense, korte flitsen die een groot aantal elektronen van de grondtoestand naar een hoger energieniveau verplaatsten. Die geëxiteerde elektronen vervielen in een aantal stadia weer terug naar de bohr-toestand, waarbij een foton werd uitgezonden. Dit foton kon vervolgens een ander geëxiteerd elektron laten vervallen. Hierbij ontstonden twee fotonen die volledig in fase en dezelfde richting en golflengte hadden. Dit leidde tot een lawine-effect binnen het kristal. 

Beide uiteinden van de robijncilinder waren voorzien van verzilvering. Één uiteinde was bijna volledig reflecterend, het andere uiteinde was gedeeltelijk reflecterend, zodat er een bundel licht van hoge intensiteit uit kon treden. Door het herhaaldelijk heen en weer kaatsen van steeds meer fotonen tussen deze spiegels nam de intensiteit exponentieel toe, waarna een deel door het gedeeltelijk reflecterende uiteinde ontsnapte als een korte, krachtige laserpuls.

De eerste laser van Theodore Harold Maiman.
(© Jeff Hecht)

[88] 1963: Fairchild Semiconductor brengt de eerste op-amp μA702 uit

De μA702 geldt als de allereerste commercieel verkrijgbare monolithische operationele versterker. Met dit ontwerp legde Fairchild de basis voor de massaproductie van analoge geïntegreerde schakelingen en luidde het een nieuw tijdperk in de elektronica in. De μA702 was een monolithische DC-versterker, vervaardigd met het planar-epitaxiale proces. Hij werd geleverd in een metalen TO‑99 behuizing en was bedoeld voor toepassingen in analoge computers en precisie-instrumentatie. De μA702 bevatte negen bipolaire transistoren, verdeeld over een differentiële versterker aan de ingang en een klasse‑A uitgangsversterker. De bandbreedte werd gespecificeerd als 20 MHz, een externe compensatiecapaciteit voor stabiliteit bij hogere frequenties was wél noodzakelijk. Al in 1965 volgde zijn opvolger, de μA709, die hogere versterking, betere input/output‑spanningsbereiken en lagere biasstromen bood. In 1968 kwam de μA741, met interne frequentiecompensatie, die uitgroeide tot de meest gebruikte op-amp in de elektronica.

Het intern schema van de μA702. (© Fairchild Semiconductor)

[89] 1966: Texas Instruments introduceert de 7400 TTL-serie

Met de introductie van de TTL-logica veroorzaakte Texas Instruments een nieuwe revolutie. TTL staat voor 'Transistor Transistor Logic', een systeem dat gebruikmaakt van bipolaire transistoren om logische schakelingen samen te stellen, zoals AND, OR, NOT, NAND, NOR, enz. Voor het eerst werd het voor iedere elektronicus mogelijk ingewikkelde digitale schakelingen te ontwerpen zonder de noodzaak honderden losse transistoren in een print te solderen. Poorten, flip-flop's, tellers, schuifregisters: alles stond ter beschikking in 14- of 16-polige goedkope IC'tjes die zonder problemen de meest ingewikkelde binaire bewerkingen uitvoerden. De oorspronkelijke TTL-familie werkte op een voedingsspanning van slechts 5,0 V. De chip's zaten in een goedkope plastic in plaats van in een keramische behuizing, zoals de vorige series IC's.

Dank zij deze IC's kon iedere hobby-elektronicus zijn/haar vriendenkring overbluffen met het showen van een zélf in elkaar gesoldeerde digitale klok! De oorspronkelijke serie wordt vandaag de dag nog nauwelijks gebruikt. De vroege thuis- en personal computers van de jaren 1970 en 1980 bevatten echter een groot aantal van deze chips.

De basisschakeling van de TTL-logica.
(© Texas Instruments)

[90] 1969: Marcian Edward Hoff vindt de microprocessor uit

Marcian Edward (Ted) Hoff (1937 - ....) is een Amerikaanse elektrotechnicus en een van de uitvinders van de microprocessor. Hij werkte bij het net opgerichte Intel als elektrotechnisch ingenieur. In 1968 kreeg hij de taak om een geïntegreerde schakeling te ontwerpen voor Busicom, een Japanese fabrikant van zakrekenmachines. De oplossing die Hoff verzon was voor die tijd revolutionair. In plaats van een chip te maken met een vast ingebakken structuur, uniek voor een bepaalde toepassing, bedacht hij een universele microchip die achteraf te programmeren was: de microprocessor.

[91] 1971: Intel introduceert de 4004 als eerste microprocessor

De door Hoff geïntroduceerde schakeling werd verder ontwikkeld, mede door zijn collega's Federico Faggin, Stanley Mazor en Masatoshi Shima. In 1971 kwam Intel met de eerste commercieel beschikbare miicroprocessor op de markt: de 4004. Deze microprocessor had de volgende eigenschappen:

       - Architectuur: 4 bit

       - Kloksnelheid: 740 kHz

       - Aantal transistoren: 2.300

       - Instructieset: 46 instructies

       - Databus breedte: 4 bit

       - Adresbus breedte: 12 bit

       - Registers: 16 algemene registers van elk 4 bit

       - Productietechnologie: 10 µm silicon-gate PMOS

       - Verwerkingscapaciteit: ongeveer 92.000 instructies per seconde

[92] 1973: Motorola introduceert de eerste mobiele telefoon

Begin jaren zeventig werd Martin Cooper door Motorola aan het hoofd gezet van de autotelefoon divisie. Cooper voorzag een toekomst waarin mobiele telefoons niet alleen in auto's toepasbaar waren, maar zo klein en licht werden dat ze door iedereen op straat gebruikt konden worden. Na veel onderzoek en ontwikkeling kon Cooper in 1973 de eerste draagbare mobiele telefoon bouwen en testen. Deze DynaTAC-telefoon kostte toen wel een fortuin, ongeveer net zoveel als een kleine auto.

[93] 1977: De Apple II komt op de markt

De Apple II was de eerste succesvolle personal computer en werd ontwikkeld door Steve Wozniak en Steve Jobs. De Apple II speelde een grote rol in het populair maken van de computer voor thuis- en kantoorgebruik. Enkele kenmerken van de Apple II:

       - Processor: MOS Technology 6502 op 1 MHz

       - RAM: 4 kB uitbreidbaar tot 48 kB

       - Opslag: cassettebandjes, later diskettes met de Disk II drive

       - Beeldscherm: tekst en kleurengrafiek, voor die tijd uniek!

       - Besturingssysteem: Apple DOS (vanaf 1978)

       - Prijs bij lancering: rond de $ 1,298 (met 4 KB RAM)

De Apple II basisset. (© 2019 FozzTexx)

[94] 1981: IBM brengt de eerste PC op de markt

De trend naar persoonlijke computers was in gang gezet met de Altair 8800 en uiteraard met de Apple II. De naam 'Personal Computer' werd echter eerst écht gangbaar toen IBM in 1981 zijn eerste kleine goedkope computer voor persoonlijk gebruik, Model 5150, op de markt zette. Het succes van de PC was vooral te danken aan zijn modulaire opbouw en de openbaar gemaakte ISA-bus. Die bestond uit een reeks connectoren op het moederbord van de PC waarin uitbreidingskaarten konden worden geprikt. Op die manier werd het voor andere bedrijven mogelijk speciale onderdelen voor de IBM-PC aan te bieden en later zelfs zogenaamde complete klonen. Er ontstond een ware stortvloed aan uitbreidingen voor de PC: betere grafische kaarten, geluidskaarten, geheugenuitbreidingen, allerlei soorten meetkaarten, communicatie-interfaces, etc. Het duurde maar een paar jaar voordat vrijwel niemand in de zakelijke wereld zonder een PC, MS-DOS, WordPerfect en Lotus 1-2-3 kon.

Model 5150 had de onderstaande specificaties:

       - Processor: Intel 8088

       - Kloksnelheid: 4,77 MHz

       - Geheugen: 16 kB standaard, uitbreidbaar tot 640 kB

       - Opslag: één of twee 5.25" floppy drives

       - Besturingssysteem: PC-DOS 1.0

       - Video: Monochrome Display Adapter of Color Graphics Adapter

       - Geluid: enkel interne speaker met pieptoon

       - Prijs: ongeveer $ 1,565, zonder monitor

       - Uitbreidingssloten: 5 ISA-slots

[95] 1982: Philips en Sony introduceren de audio-CD

Eind jaren ’70 begonnen Philips en Sony onafhankelijk van elkaar aan de ontwikkeling van een optische schijf waarop muziek kon worden opgeslagen. In 1979 besloten ze hun krachten te bundelen om tot een wereldwijde standaard te komen. Uit de combinatie van Sony’s ervaring met digitale audio en Philips’ ervaring met optische opslag (Laserdisc) ontstond een nieuwe, wereldwijd erkende standaard voor de digitale opslag van audio op een optische schijf: de audio Compact Disk.

De audio-CD had een diameter van 12 cm en kon ongeveer 74 minuten audio bevatten. Die 74 minuten kwamen deels door het streven om Beethoven's 9e symfonie in z’n geheel op één CD te krijgen. Het geluid werd digitaal opgeslagen in stereo met een samplingfrequentie van 44,1 kHz en met 2x16 bit resolutie. De audio-CD werd al snel populair dankzij de betere geluidskwaliteit, de duurzaamheid en het gebruiksgemak en werd in de jaren ’90 het dominante formaat voor muziek.

Op 1 oktober 1982 maakte de wereld voor het eerst kennis met de CD-speler. Sony had met de CDP-101 de primeur, Philips volgde ongeveer een maand later met de lancering van de CD100.

De eerste audio-CD speler van Sony. (© 2012 Alessandro Nassiri)

[96] 1984: Apple introduceert de Macintosh 128k 

Onder de leiding van Jef Raskin startte Apple in 1981 met een project voor het ontwikkelen van een betaalbare, gebruiksvriendelijke personal computer. Steve Jobs sloot zich hierbij later aan en wilde absoluut dat deze computer over een grafische gebruikers­interface (GUI) zou beschikken, te bedienen met een muis. Een gouden ingeving! Op 24 januari 1984 werd de originele Macintosh 128K geïntroduceerd. Hij had een ingebouwd negen inch beeldscherm, werd bediend met een muis en had 128 kB RAM-geheugen. De grafische gebruikersinterface deed de IBM PC met zijn MS-DOS opeens middeleeuws lijken. Deze PC werkte met een 7,8336 MHz Motorola 68000 processor en een speciale grafische chip. Het opstarten gebeurde vanaf een 64 kB ROM-chip, deze bevatte de opstartprocedure en wat extra systeemroutines. De Macintosh 128k had een enkelzijdig 3,5 inch diskettestation met ondersteuning voor 400 kB diskettes. Om de PC op te starten was het nodig de 'Startup Disk' te laden. Deze kon na het opstarten verwijderd worden, zodat er een data-diskette geplaatst kon worden.

De Macintosh 128k van Apple. (© 1984 Apple Inc.)

[97] 1995: De DVD standaard wordt opgesteld

Begin jaren '90 zochten de grote elektronica-concerns naar een opvolger voor de VHS-videoband op een optische schijf. Om een format-oorlog te vermijden besloten Sony, Philips, Toshiba en Panasonic om samen te werken en een gezamenlijk standaardformaat te ontwikkelen. Dit leidde in 1995 tot de introductie van de DVD, de 'Digital Versatile Disk'. Dit nieuwe medium had een opslagcapaciteit van 4,7 GB (single-layer) en 8,5 GB (dual-layer). De beeldkwaliteit was veel beter dan die van VHS dankzij digitale opslag en een zeer ingenieuze en ingewikkelde compressie-techniek, die MPEG werd genoemd.

[98] 2001: Apple introduceert de eerste iPod

Op 23 oktober 2001 introduceerde Apple de eerste iPod met als slogan '1,000 songs in your pocket'. Het apparaat had een harde schijf van 5 GB, een mechanisch scrollwiel, een FireWire-aansluiting en had de grootte van een pakje sigaretten. Dankzij het stijlvolle ontwerp werd de iPod een begrip in de muziekwereld. Bij de iPod werden oordopjes geleverd die in bijpassend wit uitgevoerd waren. Volgens marketing-experts was dit een van de 'subtielste marketing-trucs ooit'. De witte oordopjes vielen erg op en droegen bij aan een hype in de jetset en iedereen die daarbij wilde horen. Met de introductie van de iPod Mini in 2004 werd een jonger publiek aangesproken. In een snel tempo lanceerde Apple steeds nieuwe versies: 

       - iPod photo (2004)

       - iPod shuffle (2005)

       - iPod nano (2005) 

       - iPod video (2005)

       - iPod nano 2e gen (2006)

       - iPod touch (2007)

In mei 2022 is Apple officieel gestopt met de iPod touch en daarmee kwam er ook een einde aan de iPod als productcategorie.

[99] 2007: Apple introduceert de eerste iPhone

Hoewel de eerste smartphone al in 1992 onder de naam 'Simon Personal Communicator' door IBM op de markt werd gebracht kan niet worden ontkend dat Apple in 2007 alweer een revolutie veroorzaakte door het op de markt brengen van de eerste iPhone. Dit apparaat was een combinatie van een draagbare telefoon, een personal assistant, een internet-browser (Safari), een fototoestel en een iPad. Het had een display van 8,9 cm met een resolutie van 480 bij 320 pixels. De camera had een resolutie van 2 megapixel. Als besturingssysteem werd een aangepaste versie van Mac OS X gebruikt en er stond 4, 8 of 16 GB intern geheugen ter beschikking.

[100] 2011: D-Wave Systems lanceert de eerste kwantumcomputer

De eerste commercieel beschikbare kwantumcomputer, de D-Wave One met 128 qubits, werd door D-Wave Systems gelanceerd op 11 mei 2011. De zogenaamde 'Rainier'-processor was opgebouwd uit superconducting flux-qubits, geëtst in een 'Chimera'-topologie en gefabriceerd in het JPL-lab van de NASA. De qubits werden gekoeld tot enkele millikelvin via een dilution refrigerator om kwantumdecoherentie te minimaliseren.

Er zijn echter onderzoekers die beweren dat er weliswaar kwantumeffecten aanwezig zijn in dit apparaat, maar dat de D-Wave One voor de onderzochte test­problemen geen meetbare snelheids­winst liet zien tegenover geoptimaliseerde klassieke algoritmen.

De D-Wave One van D-Wave Systems. (© 2017 Oleg Alexandrov)

(Amazon sponsor advertentie)
Bestel uw behuizingen bij Amazon