الهندسة الكهربائية

Electrical Engineering هي الهندسة الكهربائية بالإنجليزية وهي فرع من فروف الهندسة المعنية للتطبيق العملي للكهرباء بجميع اشكالها وتتعامل الهندسة الكهربائية مع أنظمة الطاقة الكهربائية والضوئية. ويمكنكم معرفة الكثير في موقع فتكات، تابعوا معنا.

الهندسة الكهربائية وخصائصها

• تقوم الهندسة الكهربائية على تصميم أنظمة التحكم الكهربائية الجديدة ،وتطوير الآلات والأجهزة الكهربائية، كما أيضاً تقوم باختبار المعدات وحل مشاكلها.
• والهدف من الهندسة الكهربائية هو توزيع وإنتاج الطاقة في نطاق كبير في مجالات متعددة مثل الكهرباء في علم الفيزياء والكهرومغناطيسية والرياضيات والإلكترونيات في جميع الأنظمة أياً كانت كبيرة أم صغيرة.
• في الهندسة الكهربائية يوجد أيضاً أنظمة الإضاءة، وشبكات النقل، والتهوية، والتدفئة، وتوليد الطاقة وتوزيعها، وأنظمة الرفع، والتصنيع، والطاقة المتجددة، والبناء .
• ويقوم مهندس الكهرباء بمهمات كثيرة منها وضع خطط للمشاريع، وإدارة عمل الفنين والحرفيين، وتقدير الجداول الزمنية والتكاليف للمشروع، وتحليل البيانات، واختبار التركيبات، والتأكد من سير العمل علي قوانين الصحة والسلامة .

خصائص الهندسة الكهربائية

المجالات التي تشملها هندسة الكهرباء

الاتصالات

• تقوم هندسة الاتصالات (Telecommunication Engineering) بنقل المعلومات عن بعد، وهي مرتبطة بنقل البيانات عن طريق ضغط المعلومات، وترميزها، وتشفيرها.
• تشمل أنظمة الاتصالات الكثير من الأمثلة مثل: التلفزيون، والراديو ، وشبكات الكومبيوتر، والهاتف، وخطوط نقل الموجات الدقيقة، والأقمار الصناعية.
•  العصر الحديث يتطلب نقل المعلومات بسرعه وسهوله وطرق امنه، لذا فقد ازداد الاهتمام بالشبكات الرقمية واللاسلكية المختلفة.
• يطلق علي مهندسي الاتصالات اسم (مهندسو معالجة الإشارات المرسلة)،لانهم يقومون بنقل البيانات عن بعد من المصدر إلي المستقبل، ومهمتهم تقوم علي تصميم أنظمة نقل المعلومات، وجعلها أحسن، وأكثر كفاءة.
•  وقد يقوموا مهندسين الكهرباء المهتمين بمجال الاتصالات العمل في مشاريع البنية التحتية، أو لدي المجموعات الصناعية، أو لدي مقدمي خدمات الاتصالات الرئيسين، أو مقدمي الخدمات المختصين والمتطورين تقنياً.
• يعتمد مهندسي الاتصالات علي دراسة المبادئ المتعلقة بتلك الأنظمة: مثل مخططات التشكيل (AM و FM)، ووسائط النقل المختلفة، وإزالة التشويش، وشبكات الكمبيوتر.

الحاسوب

• قسم الحاسوب هو فرع من فروع الهندسة الكهربائية.
• هندسة الحاسوب هو أكثر التخصصات الهندسية شهرة بسبب كثرة الطلب علي أجهزة الكمبيوتر.
• مجال هندسة الحاسوب لا يقتصر فقط علي أجهزة الكمبيوتر فقط بل يرتبط أيضاً بالعديد من الأجهزة الأخرى كمشغلات الألعاب.
• يقوم المهندس علي بناء أجراء الحاسوب وتصميمهم، وبعد ذلك يقوم مهندس البرمجيات وعلماء الحاسوب ببرمجتها مثل: مزودات الطاقة، والمكونات الإلكترونية، وأجهزة الاستشعار، ومحركات الأقراص، وأجهزة التخزين.

التحكم

• مهندس التحكم (Controls Engineer) يختص بتصميم وحدات التحكم التي تجعل الأنظمة تعمل بطريقة معينة.
• يقوم مهندس التحكم باستخدام وحدات التحكم الدقيقة، ووحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة، ومعالجة الدوائر الكهربائية، والاشارات الرقمية.
• أجهزة أو وحدات التحكم المختلفة تعمل بناء علي عامل مادي أو أكثر ويتم تحديده علي الجهاز، الارتفاع والسرعة ودرجة الحرارة.
• ومن أجهزة التحكم: أجهزة التحكم في السرعة والانبعاثات في السيارة، ومنظم الحرارة البسيط في فرن المنزل، والطيار الآلي في الطائرات النفاثة الحديثة والمركبات الفضائية، والتحكم في الأطراف الصناعية في الروبوتات، وفي التطبيقات الطبية الحيوية.
• مبدأ عمل أجهزة التحكم يتلخص بقياس الإشارات الصادرة عن الأجهزة لتحديد الاختلاف عن السلوك المطلوب.
• من ثم يقوم بتعديل أو تغيير مدخلات النظام لتقريب السلوك الصادر من السلوك المطلوب.
• مجال التحكم هو أحد المجالات المهمة لكثير من احتياجات الحياة الحديثة: مثل التشغيل الالي في المصانع، والتحكم في الانبعاثات من أجل بيئة أكثر نظافة، واستكشاف المساحات والأماكن تحت الماء، والتحكم في شبكات الاتصالات.
• مهندس التحكم يقوم باكتشاف الطرق وتحسين الأداء في أجهزة التحكم.
• ليقوم المهندس بذلك يجب أن يكون المهندس علي معرفة ببرامج الكمبيوتر ومكوناته، وأن يقدر علي اكتشاف المشاكل وحلها وهذه المشاكل تندرج تحت مجموعة متنوعة من التخصصات.
• تتعدد هذه التخصصات منها الطيران الي الهندسة الكهربائية، والهندسة الكيميائية، وعلم الكيمياء، وعلم البيولوجيا، وعلم الاقتصاد.

الإلكترونيّات

• هندسة الالكترونيات هي نوع من أنواع الهندسة الكهربائية أيضاً.
• هذا النوع من الهندسة متخصص للتعامل مع المكونات أو الدوائر الإلكترونية.
• وظيفة الهندسة الالكترونية تتلخص في تحسين وتصميم أجزاء الدوائر الالكترونية وتصليحها.
• تستخدم هذه الدوائر بعض المكونات وخصائصها مثل: المكثفات، والمقاومات، وثنائيات المسار، والمحدثات، لتكوين وظائف معينة بعد تجميعها .
•  أمثلة : الدوائر المستخدمة في الراديو، وهذه الدوائر تتيح للمستخدم تصفية جميع القنوات ماعدا واحدة، وتسمي دائرة الموالفة (Tuned Circuit).

مجالات هندسة الكهرباء

الإلكترونيّات الدقيقة

• لتحسين عمل أجهزة الكمبيوتر، وأنظمة السيارات، وأجهزة الليزر، وأجهزة الهواتف المحمولة، والإلكترونيات الشخصية، يتطلب التقدم في التكنولوجية لتطوير أجهزة أصغر وبسرعة أكبر ووظائف أكثر.
• ولذلك يقوم المختص في مجال الإلكترونيات الدقيقة (Microelectronics) بإنشاء مكونات إلكترونية بمقاييس دقيقة مجهرية.
• كما يعمل المختص بهذا المجال بتطوير الأجهزة الالكترونية والفوتونية التي تعمل علي اكتشاف، وتوليد، ونقل، وتعديل، وتوزيع وتضخيم الطاقة والمعلومات الكهربائية.
• يوجد مجالات مهمة في هذا التخصص منها علم المواد، والكيمياء، والبصريات، والفيزياء، والنظرية الكهرومغناطيسية.

أنظمة الطاقة (Power Systems)

• هذا المجال مختص بتوليد الطاقة الكهربائية، والتحكم بها وتوزيعها .
• تتضمن أنظمة الطاقة: المحولات الكهرو ميكانيكية، والمولدات، والمحركات، والمحولات.
• نظام الطاقة يواجه تحديات تقنية منها، الحفاظ علي مصادر الطاقة الجديدة والمحتملة، والحفاظ علي استقرار أنظمة الطاقة، والتقنيات الناشئة مثل: المواصلات الفائقة السرعة ذات الحرارة العالية في الكهرباء، والقطارات المرفوعة مغناطيسياً.

معالجة الإشارات (Signal processing)

• هذا المجال يختص بمعالجة الإشارات وتحليلها، وتحليل وتصميم الأجهزة لتنفيذ المعالجات .
• وهذا التخصص مهم لعدة مجالات منها: الاتصالات، ومعالجة الصور والفيديوهات، والتحكم، والرادار، والاستكشاف، والسونار، والالكترونيات الاستهلاكية.
• يوجد نوعين من الإشارات وهم نوعين رئيسيين : الإشارات التناظريّة: (Analog Signals) وهذه الإشارات مختلفة بشكل مستمر وتعتمد علي المعلومات المنقولة، وتتم معالجتها عن طريق ترشيح الإشارات الصوتية للمعدات السمعية وتضخيمها، أو العمل علي إزالة وتعديل الإشارات الخاصة بالاتصالات.
• الإشارات الرقميّة: (Digital Signals) يتم معالجتها عن طريق اكتشاف الأخطاء، وتصحيحها، وهذه الإشارات تختلف علي حسب القيم المنفصلة للمعلومات .

هندسة الأجهزة (Instrumentation Engineering)

• مهندس الأجهزة يتلخص عمله في تصميم الأجهزة المختصة بقياس الكميات الفزيائية: مثل أجهزة الضغط، ودرجة الحرارة، والتدفق.
• عمل مهندس الأجهزة يتطلب معرفة شاملة بالنظرية الكهرومغناطيسية، وعلم الفيزياء.
• تعمل هذه الأجهزة كمستشعرات لأنظمة كهربائية أكبر للتحكم في عامل معين.
• يشبه هذا التخصص تخصص هندسة التحكم.

الفيزياء الكهربية (Electrophysics)

• يقوم مهندس الفيزياء الكهربية بتصميم الأجهزة المعقدة المستخدمة في جميع الالكترونيات الحديثة .
• تعتمد الفيزياء الكهربية علي مبادئ الفيزياء الأساسية، فهو يجمع ما بين الفيزياء والهندسة الكهربائية وهندسة الكمبيوتر .
• يعتمد المختص في هندسة الفيزياء الكهربية على الكثير من المجالات مثل: الليزر والبصريات، والموجات الدقيقة، والكاشفات والجسيمات، وتكنولوجيا النانو، والظواهر الكهرومغناطيسية لكل الأطوال الموجية من الأشعة السينية الي الموجات الراديوية.

طبيعة عمل مُهندسي الكهرباء

• عمل مهندس الكهرباء يتميز بأنه متنوع بدرجة كبيرة
• يشمل عمل مهندس الكهرباء العمل في مشاريع مختلفة مثل أجهزة الكمبيوتر، والهواتف، والروبوتات، والبطاقات، والأسلاك، وأنظمة الملاحة، والإضاءة في المباني .
• يوجد أنواع أخري من الأنظمة الكهربائية: فيعمل مهندسو الكهرباء علي صيانة الأنظمة وتطويرها باستخدام  أنظمة التصميم باستخدام CAD لرسم الدوائر الكهربائية.
• بالإضافة الي استخدام الكمبيوتر لمعرفة عمل الأجهزة الكهربائية.
• إنشاء المنتجات وفقاً لرغبة المستهلكين.
• وظيفة مهندسي الكهرباء متعددة المجالات مثل: الفضاء، والكيماويات، والسيارات، والدفاع، والبناء، والسلع الاستهلاكية، والبحرية، والغاز، والنفط، والأدوية، والسكك الحديدية، والاتصالات.
• يمكن لمهندس الكهرباء أن يتقلد المناصب الإدارية، أو العمل كأستاذ متخصص .