رشته مهندسی برق

معرفی رشته مهندسی برق

مقدمه

یکی از بهترین تعریف‌هایی که از مهندسی برق شده است،‌ این است که محور اصلی فعالیت‌های مهندسی برق، تبدیل یک سیگنال به سیگنال دیگر است.

که البته این سیگنال ممکن است شکل موج ولتاژ یا شکل موج جریان و یا ترکیب دیجیتالی یک بخش از اطلاعات باشد.برای مثال وقتی ما با تلفن صحبت می‌کنیم در مرحله اول به دستگاهی به نام میکروفون نیاز داریم که صحبت‌های ما را تبدیل به سیگنال‌های الکتریکی کند تا این سیگنال در خطوط تلفن منتقل گردد.

سپس در طرف دیگر به دستگاهی نیاز داریم که سیگنال‌های رسیده را به سیگنال‌های صوتی تبدیل کند تا فرد مقابل بتواند صدای ما را بشنود و مکالمه تلفنی برقرار گردد.رشته‌ مهندسی‌ برق‌ در مقطع‌ کارشناسی‌ دارای‌ ۴ گرایش‌ الکترونیک‌، مخابرات‌، کنترل‌ و قدرت‌ است‌.
 
 
گرایش‌ الکترونیک‌:
گرایش‌ الکترونیک‌ به‌ دو زیربخش‌ عمده‌ تقسیم‌ می‌شود. بخش‌ اول‌ میکروالکترونیک‌ است‌ که‌ شامل‌ علم‌ مواد، فیزیک‌ الکترونیک‌، طراحی‌ و ساخت‌ قطعات‌ از ساده‌ترین‌ تا پیچیده‌ترین‌ آنها است‌ و بخش‌ دوم‌ نیز مدار و سیستم‌ نامیده‌ می‌شود و هدف‌ آن‌ طراحی‌ و ساخت‌ سیستم‌ها و تجهیزات‌ الکترونیکی‌ با استفاده‌ از قطعات‌ ساخته‌ شده‌ توسط‌ متخصصان‌ میکروالکترونیک‌ می‌باشد.

برای مثال یک سیستم گیرنده رادیو نمونه‌ای از کنار هم قرار دادن قطعات مختلف الکترونیکی برای دریافت موج ارسال شده از سوی فرستنده به گیرنده است؛

یعنی یک سیستم فرستنده و گیرنده برای کار، هم به قطعات الکترونیکی و هم به سیستم‌های متشکل از قطعات الکترونیکی نیاز دارد. و این شامل بسیاری از دستگاه‌های الکتریکی از جمله سیستم پمپ مصنوعی تأمین کننده ضربان قلب، سیستم رله و حفاظت در یک نیروگاه برق و یا سیستم هدایت اتوماتیک یک هواپیما می‌شود.
 
 
درس‌های‌ این‌ رشته‌ در طول‌ تحصیل‌:
دروس‌ مشترک‌ در‌ گرایش‌های‌ مختلف‌ مهندسی‌ برق‌:
ریاضی‌، معادلات‌ دیفرانسیل‌، برنامه‌سازی‌ کامپیوتر، محاسبات‌ عددی‌، فیزیک‌، کارگاه‌ عمومی‌، کارگاه‌ برق‌، زبان‌ تخصصی‌، نقشه‌کشی‌ صنعتی‌، ریاضی‌ مهندسی‌، مدارهای‌ الکتریکی‌، اندازه‌گیری‌ الکتریکی‌، الکترومغناطیس‌، الکترونیک‌،

ماشین‌های‌ الکتریکی‌، مدارهای‌ منطقی‌، تجزیه‌ و تحلیل‌ سیستم‌ها، سیستم‌های‌ کنترل‌ خطی‌، بررسی‌ سیستم‌های‌ قدرت‌، مخابرات‌، پروژه‌ کارشناسی‌، کارآموزی‌.
 
 
دروس‌ تخصصی‌ گرایش‌ الکترونیک‌:
فیزیک‌ مدرن‌، فیزیک‌ الکترونیک‌، الکترونیک‌ صنعتی‌، تکنیک‌ پالس‌، معماری‌ کامپیوتر، میکروپروسسور، مدارهای‌ مخابراتی‌، پروژه‌ آزمایشگاه‌ الکترونیک‌.(بسیاری‌ از درس‌های‌ این‌ رشته‌ همراه با آزمایشگاه‌ است‌.)


گرایش مخابرات
هدف از مخابرات ارسال و انتقال اطلاعات از نقطه‌ای به نقطه دیگر است که این اطلاعات می‌تواند صوت، تصویر یا داده‌های کامپیوتری باشد.

مخابرات، گرایشی از مهندسی برق است که در حوزه ارسال و دریافت اطلاعات از روش‌های موجی و مخابراتی فعالیت می‌کند. مهندسی مخابرات با ممکن ساختن ایجاد ارتباط پرسرعت ٬امن و آسان بین دو یا چند کاربر در مکان‌های مختلف، زندگی انسان را متحول ساخته است. از آثار گسترش مهندسی مخابرات می‌توان به رادیو و تلویزیون، اینترنت و ماهواره‌های ارتباطی و یا تحقیقاتی (مخابرات فضایی) اشاره کرد.

مهندسی مخابرات از دو قسمت عمدهٔ مخابرات میدان و سیستم‌های مخابراتی تشکیل می‌شود. البته با توجه به گستردگی گرایش سیستم امروزه در برخی از دانشگاه‌ها مانند دانشگاه صنعتی شریف، دانشگاه تهران و دانشگاه صنعتی اصفهان گرایش‌های رمز و شبکه از گرایش سیستم در مقطع کارشناسی ارشد جدا شده است.

دروس اصلی گرایش مخابرات در مقطع کارشناسی عبارت است از: میدان و امواج، مایکروویو و آنتن، فیلتر و سنتز مدار (مرتبط یا مخابرات میدان) مخابرات دیجیتال و اصول پردازش سیگنال‌های گسسته در زمان (مرتبط با گرایش سیستم‌های مخابراتی).


گرایش مخابرات میدان
در مبحث میدان، مهندسان با ارسال ٬انتشار و دریافت امواج الکترومغناطیسی از طریق یک کانال مخابراتی (که می‌تواند فضای آزاد در مخابرات بی‌سیم و یا یک فیبر نوری در مخابرات فیبر نوری باشد) و فرستنده و گیرنده (که می‌تواند یک آنتن ماهواره در مخابرات ماهواره‌ای و یا یک مدار الکترونیکی در مخابرات فیبر نوری باشد) سروکار دارند.

به عبارت دیگر، می‌توان گفت مهندسین میدان به‌طور عمده با جنبهٔ فیزیکی چگونگی انتقال امواج حاوی اطلاعات، از نقطه‌ای به نقطهٔ دیگر روبه‌رو هستند. بدین‌ترتیب مهندسی مخابرات میدان، رابطه زیادی با فیزیک کاربردی (در قسمت الکترومغناطیس) دارد..

برخی از دروس گرایش مخابرات میدان در مقطع کارشناسی ارشد عبارت است از الکترومغناطیس پیشرفته، ریاضیات مهندسی پیشرفته، اجزاء نیمه هادی مایکروویو، طراحی مدارات فعال مایکروویو، فیبر نوری، تئوری پراکندگی امواج و روش‌های عددی در الکترومغناطیس.


گرایش سیستم‌های مخابراتی
حوزه فعالیت در گرایش سیستم بسیار گسترده است و شامل مباحث متنوعی همچون پردازش سیگنال، مخابرات بی‌سیم، شبکه‌های مخابراتی و موبایل، شبکه‌های کامپیوتری، تئوری اطلاعات، مخابرات نوری و امنیت است.

به طور کلی محققان گرایش سیستم، سعی در مقاوم‌سازی سیستم در برابر نویز، انتقال مؤثر سیگنال و در نهایت آشکارسازی یک سیگنال مخابراتی دارند.

اما در این فرایند معمولاً محققین گرایش سیستم به ساختار فیزیکی سیستم توجه چندانی ندارند و یک سیستم مخابراتی را همچون یک جعبه سیاه در نظر می‌گیرند و تمرکز اصلی را بر بهبود پارامتریک سیگنال از دیدگاه ریاضیاتی می گدارند. این گرایش نزدیکی بسیار زیادی با مباحث ریاضیات کاربردی به خصوص آنالیز ریاضی و فرآیندهای تصادفی دارد.

دروس گرایش سیستم‌های مخابراتی در مقطع کارشناسی ارشد بسیار متنوع است. برخی از این دروس عبارتند از: فرایند تصادفی، مخابرات پیشرفته، تئوری اطلاعات، تئوری کدینگ، تئوری تخمین و آشکارسازی، تئوری صف، اصول سیستم‌های رادار، مخابرات ماهواره‌ای، پردازش گفتار، پردازش تصویر و ویدئو، پردازش زمان – فرکانس، مخابرات نوری، فیبر نوری ، انتقال داده و شبکه‌های کامپیوتری، شبکه مخابرات داده.


گرایش مخابرات رمز
با توجه به گسترش حوزه فعالیت محققین گرایش مخابرات سیستم و به منظور تمرکز بر مباحث امنیت گرایش رمز برای اولین بار در ایران در سال ۱۳۷۸ در پژوهشکدهٔ الکترونیک دانشگاه شریف وابسته به دانشکدهٔ برق این دانشگاه، پذیرش دانشجو در مقطع کارشناسی ارشد را آغاز کرد.

از این رو این گرایش نزدیکی بسیاری با گرایش مخابرات سیستم دارد. در حال حاضر علاوه بر دانشگاه صنعتی شریف، دانشگاه تهران و دانشگاه صنعتی اصفهان و دانشگاه صنعتی مالک اشتر نیز این گرایش را در مقطع کارشناسی ارشد مخابرات اضافه کرده‌اند.

البته گرایش مخابرات رمز در ایران دارای مقطع دکترا نیست و دانشجویان علاقه‌مند فعالیت‌های پژوهشی خود را در این مقطع در زمینه‌های مرتبط تحت عنوان گرایش مخابرات سیستم انجام خواهند داد.

عمده فعالیت محققین مخابرات رمز در حوزه ارسال و دریافت امن اطلاعات می‌باشد که به طور کلی شامل امنیت در پردازش سیگنال، امنیت در شبکه‌های کامپیوتری، امنیت در الگوریتم‌های رمزنگاری و امنیت در انتقال اطلاعات می‌باشد.

مباحثی که در حوزه رمزشناسی و الگوریتم‌ها قرار می‌گیرند، عمدتاً نیازمند دانش قوی ریاضیاتی در نظریه اعداد و جبر مجرد می‌باشد و معمولاً دروس ریاضیات رمزنگاری و اصول رمز نگاری به منظور آشنایی دانشجویان با مفاهیم مرتبط در نظریه اعداد و جبر مجرد تدریس می‌شوند.

برخی از این مفاهیم عبارت اند از: نظریه هم نهشتی‌ها، مسئله تجزیه اعداد، مسئله لگاریتم گسسته، معادلات هم نهشتی، نظریه گروه حلقه و میدان، میدان‌های برداری و خم‌های بیضوی. مباحثی که مرتبط با امنیت اطلاعات هستند به دلیل استفاده از تئوری اطلاعات، عمدتاً نیازمند دیدگاهی قوی در حوزهٔ آمار و فرایندهای تصادفی است.

دروس اصلی این گرایش در دانشگاه صنعتی شریف شامل ریاضیات رمزنگاری، اصول رمزنگاری، رمزنگاری پیشرفته، تئوری اطلاعات و کدینگ، مخابرات پیشرفته و فرایندهای تصادفی است.

ضمناً دانشجویان می‌توانند دروسی مانند نهان سازی اطلاعات، تئوری اطلاعات شبکه، امنیت در شبکه‌های کامپیوتری و… را به عنوان دروس اختیاری اخذ کنند.
 
 
دروس‌ تخصصی‌ گرایش‌ مخابرات‌:
الکترونیک‌ (تخصصی‌)، مدارهای‌ مخابراتی‌، مخابرات‌ ، فیلترها و سنتز مدارها، میدان‌ها و امواج‌، آنتن‌، مایکروویو، سیستم‌های‌ انتقال‌ ، اصول‌ میکروکامپیوتر. (بسیاری‌ از درس‌های‌ این‌ رشته‌ همراه با آزمایشگاه‌ است‌.)


گرایش‌ کنترل‌:
هدف‌ این‌ علم‌، کنترل‌ خروجی‌های‌ یک‌ سیستم‌ بر مبنای‌ ورودی‌های‌ آن‌ و با توجه‌ به‌ شرایط‌ ویژه‌ و نکات‌ مورد نظر طراحی‌ آن‌ سیستم‌ است. علم‌ کنترل‌ فقط‌ در مهندسی‌ برق‌ مورد استفاده‌ قرار نمی‌گیرد بلکه‌ در شاخه‌های‌ دیگری‌ از علوم‌ مهندسی‌ و حتی‌ علوم‌ انسانی‌ کاربرد دارد.

برای مثال در یک کارخانه نورد برای آنکه بتوان قطعات آهنی را به شکل مورد نظر درآورد، لازم است که دو قطعه اصلی نورد که توسط موتورهای الکتریکی چرخانده می‌شوند، دارای چرخش یکسانی باشند واین یکسانی در چرخش نیاز به سیستم کنترل بسیار دقیقی دارد که یک مهندس برق گرایش کنترل می‌تواند این کار را با طراحی یک مدار الکتریکی انجام دهد.

در کل‌ هدف‌ مهندسی‌ کنترل‌، طراحی‌ سیستمی‌ است‌ که‌ بتواند عملکرد یک‌ دستگاه‌ را در حد مطلوب‌ حفظ‌ کند. خودکار کردن‌ یا اتوماتیک‌ کردن‌ خط‌ تولید، یکی‌ دیگر از فعالیت‌های‌ مهندسی‌ کنترل‌ است‌.
 
 
دروس‌ تخصصی‌ گرایش‌ کنترل‌:
الکترونیک‌ صنعتی‌، اصول‌ میکروکامپیوترها، ترمودینامیک‌، سیستم‌های‌ کنترل‌ دیجیتال‌ و غیرخطی‌، جبر خطی‌، سیستم‌های‌ کنترل‌ پیشرفته‌، مبانی‌ تحقیق‌ در عملیات‌، مکانیک‌ سیالات‌، ابزار دقیق‌. (بسیاری‌ از درس‌های‌ این‌ رشته‌ همراه با آزمایشگاه‌ است‌).


گرایش‌ قدرت‌:
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. دانشجویان‌ این‌ رشته‌ در شاخه‌ تولید با انواع‌ نیروگاه‌های‌ آبی‌، گازی‌، سیکل‌ ترکیبی‌ و … آشنا می‌شوند.

در بخش‌ انتقال‌ و توزیع‌ نیز روش‌های‌ مختلف‌ انتقال‌ برق‌ اعم‌ از کابل‌های‌ هوایی‌ و زیرزمینی‌ را مطالعه‌ می‌کنند. یکی‌ دیگر از شاخه‌های‌ قدرت‌، ماشین‌های‌ الکتریکی‌ است.
 
 
دروس‌ تخصصی‌ گرایش‌ قدرت‌:
ماشین‌های‌ الکتریکی‌ تخصصی‌، حفاظت‌ و رله‌، تأسیسات‌، تولید و نیروگاه‌، عایق‌ و فشار قوی‌، ماشین‌های‌ مخصوص‌.


توانایی‌های‌ لازم‌ :
مهندسی‌ برق‌ نیز مانند مابقی‌ رشته‌های‌ مهندسی‌ بر مفاهیم‌ فیزیکی‌ و اصول‌ ریاضیات‌ استوار است‌ و هرچه‌ دانشجویان‌ بهتر این‌ مفاهیم‌ را درک‌ کنند، می‌توانند مهندس‌ بهتری‌ باشند.

دانشجوی‌ برق‌ باید ذهنی‌ خلاق‌ و تحلیل‌گر داشته‌ باشد. همچنین‌ به‌ کار با وسایل‌ برقی‌ علاقه‌ داشته‌ باشد چون‌ گاهی‌ اوقات‌ دانشجویانی‌ وارد این‌ رشته‌ می‌شوند که‌ در ریاضی‌ و فیزیک‌ قوی‌ هستند اما در کارهای‌ عملی‌ ضعیف‌اند.
 
 
موقعیت‌ شغلی‌ در ایران‌ :
امروزه‌ با توسعه‌ صنایع‌ کوچک‌ و بزرگ‌ در کشور، فرصت‌های‌ شغلی‌ زیادی‌ برای‌ مهندسین‌ برق‌ فراهم‌ شده‌ است‌ و اگر می‌بینیم‌ که‌ با این‌ وجود بعضی‌ از فارغ‌التحصیلان‌ این‌ رشته‌ بیکار هستند،

به‌ دلیل‌ این‌ است‌ که‌ این‌ افراد یا فقط‌ در تهران‌ دنبال‌ کار می‌گردند یا در دوران‌ تحصیل‌ به‌ جای‌ یادگیری‌ عمیق‌ دروس‌ و کسب‌ توانایی‌های‌ لازم‌، تنها واحدهای‌ درسی‌ خود را گذرانده‌اند.

برای‌ مثال‌ کارشناسان‌ و متخصصان‌ انرژی‌ در کشور معتقدند که با توجه‌ به‌ نیاز فزاینده‌ به‌ انرژی‌ در جهان‌ کنونی‌ و همچنین‌ نرخ‌ رشد انرژی‌ الکتریکی‌ در کشور، سالانه‌ باید حدود ۱۵۰۰ مگاوات‌ به‌ ظرفیت‌ تولید کشور افزوده‌ شود بی‌شک‌ چنین‌ کاری‌ نیاز به‌ احداث‌ نیروگاه‌های‌ جدید و در نتیجه جذب‌ فارغ‌التحصیلان‌ متخصص‌ برق‌ و قدرت‌ دارد.

فرصت‌های‌ شغلی‌ یک‌ مهندس‌ کنترل‌ نیز بسیار گسترده‌ است‌ چون‌ در هر جا که‌ یک‌ مجموعه‌ عظیمی‌ از صنعت‌ مهندسی‌ مثل‌ کارخانه‌ سیمان‌، خودروسازی‌، ذوب‌ آهن‌ و … وجود داشته‌ باشد،

حضور یک‌ مهندس‌ کنترل‌ ضروری‌ است‌. و بالاخره‌ یک‌ مهندس‌ مخابرات‌ یا الکترونیک‌ می‌تواند جذب‌ وزارتخانه‌های‌ ارتباطات و فناوری اطلاعات ‌، صنایع‌، دفاع‌ و سازمان‌های‌ مختلف‌ خصوصی‌ و دولتی‌ شود.

ارسال یک پاسخ

لطفا دیدگاه خود را وارد کنید!
لطفا نام خود را در اینجا وارد کنید