رشته مهندسی برق یکی از پرطرفدارترین رشتههای مهندسی در دنیا است که به مطالعه، طراحی، و اجرای سیستمها و تجهیزات برق و الکترونیک میپردازد. این رشته با اصول پایهای فیزیک، مخابرات، الکترومغناطیس، و مهندسی کامپیوتر در ترکیب استوار شده است. از تولید و انتقال انرژی برق تا طراحی مدارهای الکترونیکی پیچیده، مهندسان برق نقش کلیدی در توسعه فناوری ایفا میکنند.سومین رشته ای که سامانه صنعتی شمستا در راستای سری مقالات مرتبط با مهندسی به معرفی آن خواهد پرداخت مهندسی برق است که امروزه با توجه به پیشرفت روزافزون تکنولوژی بیش از پیش به آن نیازمندیم.ما در این مقاله سعی کردیم در مورد رشته مهندسی برق، گرایش ها و آینده شغلی آن ها مباحثی را بیان کنیم تا انتهای مقاله با ما همراه باشید.در ویدئو زیر شما می توانید فیلم وبینار برگزار شده سامانه صنعتی شمستا با اساتید دانشگاه رشته برق و فعالان در این صنعت را مشاهده بفرمایید که به معرفی این رشته و بازار کار آن پرداخته اند.
آنچه در مورد مهندسی برق در این مقاله بیان شده است:
1- تعریف رشته مهندسی برق
2- تاریخچه مهندسی برق در جهان
3- مهندسی برق در سطح کارشناسی شامل چه گرایش هایی می باشد؟
4- مهندسی برق در کجا کاربرد دارد؟
5- بازار کار و آینده شغلی مهندسی برق
6- درآمد رشته مهندسی برق
7- مهندسی برق با چه رشته های دیگری ارتباط دارد؟
8- نرمافزارهای کاربردی مهندسی برق
9- موانع رشد صنعت الکترونیک چیست؟
مهندسی برق زیرمجموعهای از مهندسی است که به مطالعه و بررسی کاربردهای مرتبط با الکتریسیته، الکترومغناطیس و الکترونیک میپردازد. این رشته دانش مطالعه و تحلیل پدیده های فیزیکی مانند بار الکتریکی و آثار آن ها است و می توان آن را به دو بخش عمده تقسیم کرد:
الف) بررسی و طراحی سیستم های انتقال و تبدیل انرژی الکتریکی
ب) بررسی و طراحی سیستم های الکترونیکی برای پردازش و انتقال اطلاعات نظیر رایانه ها، سامانه های مخابراتی و ......
به بیان دیگر، مهندسان برق از الکتریسیته یا برای انتقال انرژی یا برای پردازش اطلاعات استفاده میکنند. یکی از تعریف های خوبی که در این زمینه آمده اینست که محور اصلی فعالیت های مهندسی برق، تبدیل یک سیگنال به سیگنال دیگر است. البته این سیگنال ممکن است شکل موج ولتاژ یا شکل موج جریان و یا ترکیب دیجیتالی یک بخش از اطلاعات باشد.امروزه فراگیرتر شدن استفاده از انرژی الکتریکی و افزایش نیاز به انتقال و نیز پردازش سریعتر اطلاعات، مهندسی برق را به یکی از مهمترین و پرطرفدارترین زمینههای مهندسی و صنعت تبدیل کردهاست.
تاریخچه مهندسی برق در جهان به عنوان یکی از مهمترین حوزههای مهندسی، از اوایل قرن نوزدهم تا به امروز پیشرفت چشمگیری داشته است. در زیر به خلاصهای از این تاریخچه پرداخته میشود:
- قرن نوزدهم: تاریخچه مهندسی برق با کشف پدر مخابرات، سموئل مورس، در سال ۱۸۳۷ از نخستین اختراعات ارتباطات الکتریکی آغاز میشود. این اختراع در آغاز تکامل طراحی سیستمهای ارتباطی تأثیر گذاشت.
- قرن بیستم: در دهههای اولیه قرن بیستم، توسعهٔ رادیو و تلفن به عنوان دو نخستین فناوری ارتباطات عظیم ایفای نقش کرد. این دوره مبانی اصولی مهندسی برق را مشخص نمود.
- دوره میانه قرن بیستم: توسعه ترانزیستورها و مدارهای مجتمع الکترونیکی در دهههای ۱۹۴۰ و ۱۹۵۰ میلادی مهمترین پیشرفت در حوزه الکترونیک بود. این اختراعات اساسی برای انقلاب دیجیتالی بودند.
- دراگان-کین: در دهه ۱۹۶۰، قوانین دراگان-کین کشف شدند که اصول مهمی را در مهندسی الکترونیک و نیمهرساناها برای تولید ترانزیستورهای با سرعت بالا فراهم کرد.
- دوره حدود دهه ۱۹۷۰: با ظهور رایانههای شخصی و توسعهٔ اینترنت، دنیای مهندسی برق به شکل گستردهتری به این دو زمینه متصل شد.
- در دهه ۲۰۰۰: پیشرفتهای چشمگیر در زمینههای انرژی تجدیدپذیر، شبکههای الکتریکی هوشمند، اینترنت اشیاء و پردازش موازی باعث تغییرات عمدهای در رشته مهندسی برق شد.
در کل، تاریخچهٔ مهندسی برق از اختراعات ابتدایی تا تکامل فناوریهای پیشرفته به عنوان یکی از اساسیترین حوزههای مهندسی در تاریخ انسانها قابل مشاهده است که به ایجاد تحولات چشمگیری در زندگی ما انجامیده است.
گرایش الکترونیک یکی از حوزههای پرطرفدار و مهم در رشته مهندسی برق است که به مطالعه، طراحی، و بهینهسازی سیستمها و دستگاههای الکترونیکی میپردازد.در گرایش الکترونیک، زیرگرایش هایی از جمله طراحی آنالوگ، مدارهای دیجیتال، ادوات میکرو و نانو الکترونیک وجود دارد. در حوزه طراحی آنالوگ، مهندس الکترونیک در طراحی مدارهای آنالوگ برای استفاده در وسایل خانگی، سیستمهای ارتباطی و پروژههای عمدتا تجاری تخصص دارد. البته با توجه به کاهش اهمیت و کاربرد سیستم های انالوگ، نیاز به مهندسان الکترونیک در حوزه طراحی آنالوگ بسیار کاهش یافته است. مهندس برق با تخصص مدارهای دیجیتال در طراحی بردهای FPGA، طراحی بردهای کنترلی با استفاده از میکرو کنترلرهای عمومی یا خاص تسلط کامل داشته و در بسیاری از پروژه ها و طرح های مخابراتی در کنار مهندس مخابرات کار می کند. زمینه ادوات میکرو و نانوالکترونیک از حوزه های جدید در کشور بوده که هدف آن انجام تحقیقات و فعالیت در حوزه تکنولوژی نانو در بخش الکترونیک است. این بخش در کشور ما فعلا تنها جنبه تحقیقاتی دارد و خیلی کاربردی نشده است. به همین دلیل فرصت های شغلی مربوط به آن نیز فقط به کار در تعداد کمی آزمایشگاه مجهز موجود در کشور محدود می شود.
زمینههای کاربردی گرایش الکترونیک : مهندسان الکترونیک در زمینههای متنوعی کار میکنند. از طراحی مدارهای مخابراتی و الکترونیکی تا توسعه تکنولوژیهای پیشرفتهای مانند رباتیک و سیستمهای کنترل، همه از دامنه کار این گرایش بهره میبرند.
در دوره تحصیلی گرایش الکترونیک، دانشجویان با مفاهیم مهمی در زمینههای زیر آشنا میشوند:
- الکترونیک تجزیه و تحلیلی: آشنایی با مفاهیم اساسی الکترونیک، تجزیه و تحلیل مدارات و اجزای الکترونیکی.
- مدارهای مخابراتی: طراحی مدارات جهت انتقال و دریافت اطلاعات از طریق امواج الکترومغناطیسی.
- الکترونیک دیجیتال: طراحی و تحلیل مدارات منطقی و سیستمهای دیجیتال با استفاده از منطق بولی.
- تراشهسازی: مباحث مرتبط با طراحی و تولید تراشههای الکترونیکی.
مخابرات، گرایشی از مهندسی برق است که در حوزه ارسال و دریافت اطلاعات فعالیت می کند. مهندسی مخابرات با ارائه نظریه ها و مبانی لازم جهت ایجاد ارتباط بین دو یا چند کاربر، انجام عملی فرآیندها را به طور بهینه ممکن می سازد. پس هدف از مهندسی مخابرات، پرورش متخصصان در چهار زمینه اصلی این گرایش است که شامل فرستنده، مرحله میانی، گیرنده و گسترش شبکه است.گرایش مخابرات یکی از مهمترین و پرطرفدارترین حوزههای رشته مهندسی برق است که به مطالعه، طراحی، و بهینهسازی سیستمهای انتقال و ارتباط اطلاعات میپردازد. در این گرایش، مهندسان برق با اصول انتقال دادهها از طریق امواج الکترومغناطیسی و انواع مدولاسیون آشنا میشوند.گرایش مخابرات تاثیر چشمگیری در زندگی روزمره دارد. از ارتباطات تلفن همراه و اینترنت تا تلویزیونهای ماهوارهای و اتصالات بیسیم، تکنولوژیهای مخابراتی بخشی اساسی از زندگی امروزی را شکل میدهند.
زمینههای کاربردی مهندسی مخابرات : مهندسان مخابرات در زمینههای متنوعی فعالیت میکنند. از ایجاد شبکههای ارتباطی تا طراحی تجهیزات مخابراتی، همه در دامنه کار این گرایش قرار دارند. طراحی سیستمهای موبایل، ایجاد اتصالات ماهوارهای، توسعه تکنولوژیهای اینترنت اشیاء و همچنین شبکههای ارتباطی بزرگمقیاس، از مثالهای کاربردی این گرایش هستند.
در دوره تحصیلی گرایش مخابرات، دانشجویان با مفاهیم مهمی در زمینههای زیر آشنا میشوند:
- مدولاسیون و دموداسیون: یادگیری درباره نحوه تبدیل اطلاعات به امواج الکترومغناطیسی برای انتقال و دریافت اطلاعات.
- شبکههای ارتباطی: مطالعه طراحی، بهینهسازی و مدیریت شبکههای ارتباطی از جمله اینترنت و تلفن همراه.
- مدارهای مخابراتی: تحلیل و طراحی مدارهای الکترونیکی و الکتریکی جهت تقویت و انتقال سیگنالهای مخابراتی.
- تئوری اطلاعات: مفاهیم تئوریک درباره انتقال و کدگذاری اطلاعات با حداکثر بهرهوری.
مهندس برق با گرایش کنترل به کنترل فرآیندها و خروجی هایش با توجه به ورودی های آن می پردازد. حیطه فعالیت فارغ التحصیلان گرایش کنترل مختص به حوزه برق و الکترونیک نمی باشد و شاید بتوان گفت که در صنایع مختلف مانند سیمان، خودرو سازی، ذوب آهن، صنایع نظامی، صنایع هسته ای و ... حضور مهندس برق با گرایش کنترل لازم است.
گرایش قدرت یکی از حوزههای مهم و حیاتی در رشته مهندسی برق است که به مطالعه، طراحی، و بهینهسازی سیستمهای تولید، انتقال، و توزیع انرژی برق میپردازد. مهندسان قدرت با تکنولوژیها و روشهایی برای تامین انرژی برق به جامعه، صنعت و خانگی آشنا میشوند.هدف اصلی مهندسین این گرایش، تولید برق در نیروگاهها، انتقال برق از طریق خطوط انتقال و توزیع آن در شبکههای شهری و در نهایت توزیع آن برای مصارف خانگی و کارخانجات است. بنابراین یک مهندس قدرت باید به روشهای مختلف تولید برق، خطوط انتقال نیرو و سیستمهای توزیع آشنا باشد.گرایش قدرت تاثیر بسیاری در زندگی روزمره ما دارد. از امکانات روشنایی در منازل تا تأمین انرژی برای صنایع، این حوزه به طور مستقیم با زندگی ما در تماس است.توسعه تکنولوژیهای تجدیدپذیر و افزایش بهرهوری انرژی از پیشرفتهای مهم در گرایش قدرت به شمار میروند. از استفاده از سلولهای خورشیدی تا بهینهسازی فناوریهای تولید برق، این حوزه در حال تغییر و بهبود مداوم است.
زمینههای کاربردی گرایش قدرت: مهندسان قدرت در زمینههای گوناگونی مشغول به کار میشوند. طراحی و بهینهسازی نیروگاههای برق، توسعه تکنولوژیهای تولید انرژی تجدیدپذیر، طراحی سیستمهای توزیع برق، و تحقیقات در زمینه افزایش بهرهوری انرژی، از مثالهای کاربردی این گرایش هستند.
در دوره تحصیلی گرایش قدرت، دانشجویان با مفاهیم مهمی در زمینههای زیر آشنا میشوند:
- ماشینهای الکتریکی: مطالعه انواع ماشینهای الکتریکی از جمله موتورها و ژنراتورها، روشهای کنترل آنها و بهینهسازی عملکرد.
- سیستمهای توزیع برق: طراحی و مدیریت شبکههای توزیع برق به منظور انتقال انرژی به صورت امن و پایدار.
- انرژی تجدیدپذیر: مطالعه و توسعه تکنولوژیهای مبتنی بر منابع تجدیدپذیر مانند باد، خورشید و هیدروپاور.
- کنترل و بهرهوری: بهینهسازی عملکرد سیستمهای قدرت با استفاده از روشها و الگوریتمهای کنترل.
آینده شغلی: با افزایش نیاز به انرژی در جهان و توجه بیشتر به حفظ محیط زیست، آینده شغلی مهندسان قدرت بسیار مهم و پررونق است. توسعه فناوریهای تجدیدپذیر و بهینهسازی استفاده از منابع انرژی، از مسائل کلیدی این حوزه میباشد.
مهندسی برق با رشتههای دیگر بسیاری ارتباط دارد و در تلاش برای تکامل و پیشرفت تکنولوژیهای مختلف به همکاری با این رشتهها میپردازد. به گونهای که تعامل بین این رشتهها برای توسعهی پروژههای چندتخصصی ضروری است. به عنوان مثال:
1. مهندسی کامپیوتر و علوم کامپیوتر: ارتباط نزدیکی بین این دو رشته وجود دارد، زیرا مهندسان برق ممکن است به طراحی و بهینهسازی سختافزارها، سیستمهای تعبیهشده و نرمافزارهای مرتبط با این تجهیزات بپردازند.
2. مهندسی مکانیک: در زمینه طراحی و تولید ماشینآلات، رباتها، دستگاههای اتوماسیون و سیستمهای کنترل صنعتی، این دو رشته با همکاری هماهنگی دارند.
3. مهندسی مواد: در تحقیقات و توسعه مواد نیمهرساناها، ترانزیستورها و دستگاههای الکترونیکی، ارتباط وجود دارد.
4. فیزیک و ریاضیات: اصول فیزیک و ریاضیات در تحلیل و مدلسازی سیستمها و مدارهای الکتریکی بسیار مهم هستند.
5. مهندسی نرمافزار: در توسعه نرمافزارهای کنترل، سیستمهای هوش مصنوعی و اینترنت اشیاء، همکاری این دو رشته برای ایجاد سیستمهای چندتخصصی ضروری است.
6. مهندسی محیطزیست: در ایجاد تکنولوژیهای مدیریت مصرف انرژی، انتقال انرژی تجدیدپذیر و کاهش اثرات زیستمحیطی، این دو رشته با یکدیگر همکاری دارند.
7. مهندسی هوافضا: در طراحی و ساخت ابزارها و تجهیزات الکترونیکی و کنترلی برای سیستمهای هوافضایی و ماهوارهها، ارتباط وجود دارد.
8. مهندسی صنایع: در بهینهسازی فرآیندهای تولید، مدیریت زنجیره تامین و اجرای سیستمهای اتوماسیون صنعتی همکاری دو رشته مهم است.
این تعاملات و همکاریها نشاندهنده اهمیت ترکیب تخصصهای مختلف در توسعه فناوریها و بهبود صنایع و خدمات مختلف است.
رد پای مهندسی برق را می توان در تک تک جنبه های زندگی روزمره افراد جامعه و همچنین اغلب صنایع و کسب و کار ها و ... مشاهده کرد. هر روزه ما شاهد افزایش نقش ربات ها و ماشین ها در زندگی مردم و افزایش سرعت و پهنای باند اینترنت و کوچک شدن IC ها و تلفن های همراه هوشمند و... هستیم، که این خود تاکیدی بر لزوم حضور سامانه ای همچون سامانه جامع صنعتی شمستا در بین ارکان مختلف صنعت و مهندسان و متخصصان میباشد.
مهندسی برق در طیف گستردهای از صنایع و حوزهها کاربرد دارد. در زیر به برخی از این حوزهها اشاره شده است:
1. صنایع برق و الکترونیک: در تولید و طراحی تجهیزات الکتریکی و الکترونیکی مانند مدارهای یکپارچه، میکروکنترلرها، تراشهها، تجهیزات ارتباطی، لامپها و دستگاههای خانگی.
2. اتوماسیون و کنترل: طراحی و اجرای سیستمهای کنترل و اتوماسیون در صنایع مختلف مانند خطوط تولید، رباتیک صنعتی و کنترل فرآیندها.
3. تولید انرژی: در بخش تولید انرژی الکتریکی از منابع مختلف مانند نیروگاههای حرارتی، هستهای، بادی و خورشیدی.
4. شبکههای برق و توزیع: طراحی، بهرهبرداری و نگهداری از شبکههای انتقال و توزیع برق، همچنین بهینهسازی مصرف انرژی و ایجاد شبکههای هوشمند.
5. اتصالات و ارتباطات: طراحی و بهرهبرداری از شبکههای ارتباطی مخابراتی، تلفن همراه، اینترنت، مخابرات ماهوارهای و امور مرتبط.
6. پزشکی و بهداشت: تجهیزات پزشکی مانند تجهیزات تصویربرداری پزشکی، ابزارهای تشخیصی ، تجهیزات مانیتورینگ پزشکی و تجهیزات تولید شده توسط مهندسی پزشکی
7. خودروسازی: طراحی سیستمهای الکترونیکی خودروها مانند مدارهای کنترل موتور، سیستمهای ایمنی و ناوبری.
8. فضا و هوانوردی: طراحی و ساخت تجهیزات الکترونیکی و انرژی مورد نیاز در صنعت هوانوردی و فضایی.
9. صنایع نظامی و دفاعی: تجهیزات الکترونیکی، سیستمهای رادار، ارتباطات رزمی و تکنولوژیهای پیشرفته در این حوزه.
10. تحقیقات علمی: در زمینههای پژوهشی مانند اپتیک، نانوتکنولوژی، مخابرات کوانتومی و سیستمهای پیچیده.
11. توسعه نرمافزار: در طراحی و توسعه نرمافزارهای مختلف از جمله نرمافزارهای کنترل، اتوماسیون و سیستمهای تخصصی.
در کل، مهندسان برق در تمام جوانب زندگی ما حضور دارند و نقش بسیار مهمی در توسعه فناوریهای پیشرفته و ارتقاء کیفیت زندگی انسانها ایفا میکنند.
اولین شرط ورود به رشته مهندسی برق مثل هر رشته دیگری علاقه است. علاوه بر آن دانشجویان رشته مهندسی برق باید به زبان انگلیسی مسلط بوده و از پایه ریاضی قوی برخوردار باشند، دارای توانایی تحلیل چند معیاره و درک نسبتا عمیقی از مباحث فیزیکی بوده و بتوانند با استفاده از ابزار هایی که علم ریاضیات در اختیارشان میگذارد مسائل فیزیکی را بررسی و تجزیه و تحلیل کنند.
رشته مهندسی برق از بازار کار نسبتا خوبی در ایران و سایر کشور ها برخوردار است؛ چراکه این صنعت رو به رشد بوده و با توجه به گرایش های مختلف آن می توانند در حوزه های گوناگون مشغول به کار شوند. هرچه مهارت و تجربه کاری فارغ التحصیلان رشته مهندسی برق بیشتر باشد، آینده شغلی و درآمد بیشتری در انتظار آن هاست.
فارغ التحصیلان مهندسی برق می توانند در شرکت ها و سازمان های دولتی و خصوصی مثل نیروگاه ها، کارخانه ها (خودروسازی، ذوب آهن، تولید محصولات الکتریکی و ...)، سازمان های مرتبط با مخابرات و زیرساخت های مخابراتی، صنایع نظامی و دفاعی کشور و غیره استخدام شوند.
به نوعی می توان گفت در تمامی صنایع و کارخانه ها و کارگاه ها تولیدی و حتی معادن و نیروگاه ها و شرکت های مختلف و ... فضای کار برای مهندسین برق وجود دارد و جزء حیاتی ترین و موثرترین مشاغل در هر فضای صنعتی محسوب می شود. از دیگر فرصت های شغلی برای این رشته می توان به کارهای نظارتی و کارشناسی ارگان های مختلف و نظارت بر تاسیسات برقی ساختمان های مسکونی و مدار های فشار قوی کارخانه ها و ... اشاره کرد.
درآمد مهندسان برق معمولاً بالاست و متغیر بر اساس تخصص و سابقه کار آنها میباشد. مهندسان برق در صنایع مختلف از جمله فناوری اطلاعات، انرژی، مخابرات و خودرو مشغول به کار میشوند و میتوانند از مزایای مالی قابل توجهی بهرهبرداری کنند.
در دنیای امروز، استفاده از نرمافزارهای کاربردی برای تسهیل و بهبود فرآیندهای مهندسی برق بسیار اساسی است. برخی از این نرمافزارها عبارتاند از:
- MATLAB: ابزاری کارآمد برای محاسبات عددی، تجزیه و تحلیل دادهها و طراحی الگوریتمهای پیچیده.
- AutoCAD Electrical:ابزاری برای طراحی و نقشهکشی مدارهای الکتریکی با امکانات خاص خود.
PSPICE: نرمافزار شبیهسازی مدارهای الکتریکی و الکترونیکی با قابلیتهای گسترده.
مانع رشد صنعت الکترونیک و میکروالکترونیک در دنیا نه سرمایه است و نه فنآوری و نه بازار. البته همه اینها محدودیت ایجاد می کند ولی فعلاً محدودیت اصلی که اجازه نمی دهد کار از حدی جلوتر برود عبارت است از نیروی کار کیفی و همچین عدم شناخت نیروهای متخصص در سطح جا معه و مراکز صنعتی که خود مانع بزرگی برای صاحبان صنعت و پیشرفت کشور میباشد لذا سامانه صنعتی شمستا با شناخت این معظل تلاش کرده تا محلی مناسب را برای معرفی این متخصصان فراهم سازد بطوری که با طراحی بخش متخصصان در این سامانه صنعتی شما میتوانید با متخصصان در گرایش ها و صنایع مختلف با توجه به پراکندگی آنها در کل کشور آشنا شوید.
از طرفی دیگر دانشجویان و متخصصان در این سامانه میتوانند در بخش بومی سازی قطعات با نیازهای مراکز صنعتی آشنا شده و در جهت انجام آن ها اقدام نمایند. در کنار آن میتوانند در نمایشگاه مجازی صنعتگران و مراکز صنعتی با مراکز صنعتی مرتبط با رشته خود آشنا شده و درخواست کاریابی، کارآموزی و همکاری یا ... بدهند.
لازم به ذکر است عضویت و بازدید در سامانه جامع صنعتی شمستا برای متخصصان کاملا رایگان بوده و بدون شک میتواند بستری مستعد و مناسب برای معرفی مهندسان و متخصصان به بخش های مختلف صنعتی کشور باشد. www.shamsta.com