در این بخش می خوانید:
- آشنایی با شاخه مهندسی برق
- تفاوت مهندسان برق و الکترونیک چیست؟
- انواع مشاغل مهندسی برق
- مهندسان برق چه می کنند؟
آشنایی با شاخه مهندسی برق
یکی از شاخه های جدید مهندسی، مهندسی برق است که به طراحی، مطالعه و کاربرد دستگاه ها، تجهیزات و سیستم هایی می پردازد که از برق، الکترونیک و الکترومغناطیس استفاده می کنند. مهندسی برق در اواخر قرن نوزدهم به دنبال تجاری سازی تلگراف الکتریکی، تلفن و تولید و توزیع برق به عنوان یک شغل پدیدار شد. این پیشرفت ها در نتیجه آزمایش های اولیه با باتری های اولیه و بارهای ساکن به وجود آمد، که به نوبه خود منجر به قانون القایی مایکل فارادی شد که بیان می‌کرد ولتاژ در یک مدار با نرخ تغییر میدان مغناطیسی در مدار متناسب است. قانون القاء اصول اولیه مورد استفاده برای موتورهای الکتریکی، ژنراتورهای الکتریکی و ترانسفورماتورها را بیان می کند.
پس مهندسی برق نسبتاً یکی از شاخه های جدید مهندسی است و قدمت آن به اواخر قرن 19 باز می گردد. برق شاخه ای از مهندسی است که با فناوری الکتریسیته، قطعات الکترونیکی و الکترومغناطیس سر و کار دارد. مهندسان برق روی طیف وسیعی از قطعات، دستگاه‌ها و سیستم‌ها، از ریزتراشه‌های کوچک گرفته تا ژنراتورهای نیروگاه‌های عظیم کار می‌کنند.
آزمایش‌های اولیه با الکتریسیته شامل باتری‌های اولیه و بارهای ساکن بود. با این حال، طراحی، ساخت و ایجاد واقعی دستگاه‌ها و سیستم‌های مفید با اجرای قانون القایی مایکل فارادی آغاز شد، که اساسا بیان می‌کند که ولتاژ در مدار متناسب با نرخ تغییر میدان مغناطیسی در مدار است.
برخی از مشهورترین شخصیت های مهندسی برق عبارتند از: توماس ادیسون که به خاطر اختراع لامپ برق، جورج وستینگهاوس معروف به خاطر اختراع جریان متناوب، نیکولا تسلا معروف به خاطر اختراع موتور القایی ساده، گوگلیلمو مارکونی کوون برای اختراع. از رادیو و فیلو تی فارنسورث که به خاطر اختراع تلویزیون معروف است. این وسایل که در استفاده روزمره انسان بسیار رایج هستند در ابتدا با خود یکی ساخته شدند.
با ادغام با مفاهیم زیبای فیزیک، ریاضیات و تئوری الکترونیک، یک مهندس برق معمولاً کسی است که وسایل و مدارهای الکترونیکی ساده را توسعه، طراحی و مدیریت می کند.
مهندسان الکترونیک تجهیزات الکترونیکی مانند سیستم های پخش و ارتباطات را طراحی و توسعه می دهند - از پخش کننده های موسیقی قابل حمل گرفته تا سیستم های موقعیت یابی جهانی (GPS).
مهندسی برق در حال حاضر به رشته های مختلفی مانند مهندسی کامپیوتر، الکترونیک، ابزار دقیق، اپتیک، فوتونیک، فتوولتائیک، مهندسی قدرت، مهندسی فرکانس رادیویی، پردازش سیگنال، مهندسی سیستم ها و مخابرات تقسیم می شود. رشته های مختلف مرتبط با مهندسی برق نیز ممکن است با سایر حوزه های مهندسی همپوشانی داشته باشند. مهندسان برق معمولاً دارای مدرک مهندسی برق یا مهندسی الکترونیک هستند و بسیاری از مهندسان شاغل نیز عضو یک بدنه حرفه ای یا سازمان استاندارد بین المللی و همچنین دارای گواهینامه حرفه ای خواهند بود. سازمان‌های استاندارد مرتبط با مهندسی برق عبارتند از: موسسه مهندسین برق و الکترونیک (IEEE)، کمیسیون بین‌المللی الکتروتکنیکی (IEC) و موسسه مهندسی و فناوری (IET) (که قبلا IEE نامیده می‌شد).
تفاوت مهندسان برق و الکترونیک چیست؟
مهندسی برق شاخه ای از مهندسی است که یک نمای کلی کامل از هر چیزی که مفهوم برق را در بر می گیرد ارائه می دهد. این شاخه در موضوعاتی مانند
- ولتاژ و جریان
- مدارهای فرکانس بالا
- مدارهای دیجیتال و آنالوگ
- تکنولوژی دارویی
- اندازه گیری و کنترل
- سیستم های برق و انرژی
- میکروکنترلرها
- ژنراتورها
- مدیریت باتری
- سیستم های کنترل و بسیاری دیگر….
مهندسی الکترونیک شاخه ای است که کار این مدارها را مفهوم سازی می کند. به زبان ساده می توان گفت الکترونیک زیرمجموعه ای از بخش برق است.
الکترونیک اساساً کم و بیش مربوط به ترانزیستورها، دیودها و اجزای مشابه است که در مدارهای مجتمع کوچک و به طور مشابه مرتب شده یا نگهداری می شوند. الکترونیک تا زمانی که دستگاه‌های ساده روی برد مدار کاربرد داشته باشد، بسته می‌شود. هر چیزی که در یک کامپیوتر پیدا می کنید، برخی از اجزای ماشین و حتی یک گوشی هوشمند!
انواع مشاغل مهندسی برق
مشاغل مهندسی برق طیف گسترده ای از صنایع مختلف را پوشش می دهد و بسته به نیازهای نقش دقیق از مهارت های مختلفی استفاده می کند. به همین ترتیب، ابزارها و تجهیزاتی که یک مهندس برق ممکن است استفاده کند نیز متفاوت است.
مشاغل مهندسی برق شامل مشاور آکوستیک، مهندس هوافضا، مهندس پخش، تکنسین CAD، مهندس کنترل و ابزار دقیق، مهندس طراح، مهندس برق، مهندس الکترونیک، مهندس هسته ای، مهندس صدا و یک تکنسین جلوه های ویژه می باشد.
مهندسان برق را می توان به عنوان تکنسین بالینی، مهندسان زمینی، مهندسان یادگیری ماشین، مشاوران مدیریت، مدیران پروژه، مهندس نرم افزار، نویسندگان فنی، و مهندسان فروش فنی، در میان سایر نقش ها یافت.
مهندسان برق چه می کنند؟
با چنین طیف گسترده ای از انواع مشاغل، زمان آن رسیده است که دقیقاً آنچه مهندسان برق انجام می دهند بررسی شود.
مهندسین برق، طراحی، توسعه، آزمایش و نظارت بر ساخت تجهیزات الکتریکی، مانند موتورهای الکتریکی، سیستم‌های رادار و ناوبری، سیستم‌های ارتباطی و تجهیزات تولید برق را بر عهده دارند.
مهندسان برق در طراحی های خود از قطعاتی مانند باتری ها، خازن ها، هادی ها، سیم پیچ ها، دیودها، سلف ها، آهنرباها، مقاومت ها، سوئیچ ها و ترانزیستورها استفاده می کنند. این کار به درک عمیقی از تئوری الکترونیکی و الکتریکی و همچنین مواد و ریاضیات نیاز دارد تا مدارهایی را برای انجام عملکردها و در عین حال رعایت الزامات ایمنی، قابلیت اطمینان و بهره وری انرژی طراحی کند.
مهندسان برق به طور فزآینده ای از سیستم های طراحی به کمک کامپیوتر (CAD) برای طراحی شماتیک ها و طرح های مدار استفاده می کنند. از شبیه سازی های رایانه ای نیز برای اجرای آزمایش های مجازی در مورد نحوه عملکرد دستگاه ها و سیستم ها استفاده می شود و فناوری های رایانه ای نیز برای مدل سازی مدارها، پردازنده ها یا کل شبکه ها، بهبود زمان های پیش نویس، طرح بندی مدار چاپی و طرح های اولیه دستگاه، و همچنین اجازه دادن به طرح ها استفاده می شوند. نمونه سازی اصلاح شده و سریع انجام شود.
در ابتدا، الکتریسیته عمدتاً برای انتقال اطلاعات و انرژی استفاده می شد و در حالی که این بخش ها هنوز بخش های مهم مهندسی برق هستند، این حرفه به زیر رشته‌های تخصصی تقسیم شده است. مهندسان برق ممکن است بر روی یک منطقه متمرکز شوند یا در رشته های مختلف کار کنند.
زیرشاخه های متداول مهندسی برق عبارتند از:
1. مهندسی کنترل:
این رشته بر روی کنترل کننده هایی تمرکز می کند که طراحی شده اند تا سیستم ها را به شیوه ای مطلوب رفتار کنند. این سیستم ها شامل همه چیز از پرواز هوافضا و سیستم های پیشرانه تا اتوماسیون صنعتی و روباتیک می شود. سیستم های کنترل اغلب برای ارائه بازخورد در مورد عملکرد طراحی می شوند که می تواند برای نظارت بر مشکلات احتمالی یا اطلاع رسانی پاسخ های خودکار از هواپیماهای بدون سرنشین، وسایل نقلیه و سایر سیستم های مستقل مورد استفاده قرار گیرد.
2. مهندسی کامپیوتر:
مهندسان کامپیوتر بر طراحی کامپیوترها و سیستم های کامپیوتری برای دستگاه های سخت افزاری مانند کامپیوترهای رومیزی و لپ تاپ، کنسول های بازی ویدئویی، تلفن های همراه، ربات ها و غیره تمرکز می کنند. در حالی که مهندسی نرم افزار اغلب یک رشته جداگانه در نظر گرفته می شود، مهندسان کامپیوتر ممکن است روی نرم افزار یک سیستم نیز کار کنند.
3. مهندسی الکترونیک:
این شکل از مهندسی که در ابتدا با نام مهندسی رادیو شناخته می شد، شامل طراحی و آزمایش مدارهای الکترونیکی برای رادیو، سیستم های ارتباطات و رادار و تلویزیون اولیه بود. این زمینه گسترش یافت و شامل تلویزیون و سیستم های صوتی مدرن، رایانه ها و ریزپردازنده ها شد.
4. مهندسی ابزار دقیق:
این حوزه از مهندسی با طراحی دستگاه هایی برای اندازه گیری کمیت های فیزیکی مانند جریان، فشار و دما سروکار دارد. این امر مستلزم دانش فیزیک برای ایجاد ابزارهایی از جمله وسایل مورد استفاده در هوانوردی، خودروسازی یا سایر مصارف صنعتی است، مانند ترموکوپل هایی که به اطمینان از دمای ثابت در کوره کمک می کنند.
5. مهندسی میکرو و نانوالکترونیک:
این رشته ها هر دو با الکترونیک در مقیاس کوچک سروکار دارند. میکروالکترونیک شامل طراحی و ساخت اجزای مدار الکترونیکی در مقیاس میکروسکوپی است در حالی که نانوالکترونیک این کار را به نانومتر کاهش می دهد.
6. مهندسی فوتونیک و اپتیک:
این حوزه با تولید، تحلیل، تقویت، مدولاسیون، تشخیص و انتقال تابش الکترومغناطیسی سروکار دارد. اپتیک از این برای طراحی ابزارهای نوری مانند تلسکوپ، میکروسکوپ، لنز و حسگر استفاده می کند. این ناحیه همچنین در لیزرها، ارتباطات فیبر نوری و فرامواد جدید دخیل است.
7. مهندسی برق و انرژی:
این رشته مهندسی شامل تولید و توزیع برق و طراحی دستگاه های مرتبط مانند ژنراتورهای الکتریکی، موتورها، ترانسفورماتورها و سایر سیستم های قدرت از جمله شبکه های برق می باشد. این مهندسان در راه حل های سنتی، هسته ای و انرژی های تجدید پذیر مشارکت دارند.
8. مهندسی فرآیند سیگنال:
پردازش سیگنال شامل تجزیه و تحلیل و دستکاری سیگنال های آنالوگ و دیجیتال است. این سیگنال ها ممکن است به تقویت یا مدولاسیون برای اهداف مخابراتی یا فشرده سازی و تشخیص خطا در صورت نمونه برداری دیجیتال نیاز داشته باشند. این مهندسان که در زمینه هایی مانند ارتباطات، پخش، زیست پزشکی و کنترل کار می کنند، با همه چیز از کنترل خودرو و سیستم های صوتی گرفته تا تلفن های همراه و هدایت موشک کار می کنند!