معرفي جامع و كامل رشته ي مهندسي برق - گروه ریاضی-فنی مهندسی

[Borna66]

http://pnu-club.com/imported/mising.jpg

هدف و ماهیت

یكی از بهترین تعریف هایی كه از مهندسی برق شده است، این است كه محور اصلی فعالیت های مهندسی برق، تبدیل یك سیگنال به سیگنال دیگر است. البته این سیگنال ممكن است شكل موج ولتاژ یا شكل موج جریان و یا تركیب دیجیتالی یك بخش از اطلاعات باشد.

برای مثال وقتی ما با تلفن صحبت می کنیم در مرحله اول به دستگاهی به نام میکروفون نیاز داریم که صحبت های ما را تبدیل به سیگنال های الکتریکی کند تا این سیگنال ها به خطوط تلفن منتقل گردد. سپس در طرف دیگر به دستگاهی نیاز داریم که سیگنال های رسیده را به سیگنال?های صوتی تبدیل کند تا فرد مقابل بتواند صدای ما را بشنود و مکالمه تلفنی برقرار گردد .

انرژی اگر بنیادی ترین ركن اقتصاد نباشد، یكی از اركان اصلی آن به شمار می آید و در این میان برق به عنوان عالی ترین نوع انرژی جایگاه ویژه?ای دارد. تا جایی كه در دنیای امروز میزان تولید و مصرف این انرژی در شاخه تولید، شاخص رشد اقتصادی جوامع و در شاخه خانگی و عمومی یكی از معیارهای سنجش رفاه محسوب می شود.

به همین دلیل در بسیاری از كشورها ، صنعت برق به عنوان صنعت مادر یا مادر صنایع به شمار می آید . صنعتی که برای توسعه و پیشرفت نیازمند نیروهای جوان ، کارآمد و دارای تحصیلات عالی است و از همین رو در دانشگاههای معتبر جهان رشته مهندسی برق یکی از رشته های مهم ، علمی و کاربردی می باشد .

دانش آموختگان این رشته می توانند در زمینه های طراحی، ساخت، بهره برداری، نظارت، نگهداری، مدیریت و هدایت عملیات سیستم هاعمل نمایند.

[Borna66]

توانایی های مورد نیاز و قابل توصیه

توانایی علمی :

مهندسی برق نیز مانند مابقیرشته های مهندسی بر مفاهیم فیزیكی و اصول ریاضیات استوار است و هر چه دانشجویانبهتر این مفاهیم را درك كنند، می توانند مهندس بهتری باشند. در این میان گرایش الكترونیك وابستگی شدیدی به فیزیك بخصوص فیزیك الكترونیك و فیزیك نیمه هادی هادارد. در گرایش مخابرات نیز درس فیزیك اهمیت بسیاری دارد زیرا دروس اصلی این رشتهبخصوص در شاخه میدان شامل الكترومغناطیس و امواج می شود. داشتن ضریب هوشی بالا و تسلط كافی بر ریاضیات، فیزیك و زبان خارجی ازضرورتهای ورود به این رشته است.

علاقمندیها:

دانشجوی برق باید ذهنی خلاق و تحلیل گر داشته باشد.همچنین به كار با وسایل برقی علاقه داشته باشد چون گاهی اوقات با دانشجویانی روبرومی شویم كه در ریاضی و فیزیك قوی هستند اما در كارهای عملی ضعیف اند. چنیندانشجویانی برای رشته های مهندسی مناسب نیستند و بهتر است رشته های ذهنی و انتزاعیمثل ریاضی یا فیزیك را انتخاب كنند.

[Borna66]

توانایی های فارغ التحصیلان کارشناسی ارشد ودکتری

در دوره کارشناسی ارشد و دکتری ، که بیش از آموزش، پژوهش و تحقیق در آنها مد نظر قرار می گیرد، عمدتاً جنبه های نظریه ای و محاسباتیآن دانش مطرح می شود . بنابراین تواناییهایی که در این مقطع به دست می آید تواناییهای محاسباتی ، نظریه ای و علمی خواهد بود که اینتوانایی ها در رساله دکتری ، برای اجرای یک طرح تحقیقاتی ، کاربردی کردن یک موضوع ،از میان برداشتن معضلات آن موضوع علمی و یا راه حل صنعتی ، نقش مهمی خواهد داشت .در رشته برق هر یک از چهار گرایش موارد مشخص و برجسته ای وجود دارد که می توان دردوره دکتری و یا کارشناسی ارشد به طور خاص تر روی آنها کار کرد .

در گرایش مخابرات :پردازش تصویر ، مخابرات نوری ، ارتباطات ماهواره ای ، ارتباطات شبکهای ، انتشار امواج و موضوع آنتن ، روشهای کد کردن اطلاعات و ...

در گرایش کنترل :اتوماسیونصنعتی ( خودکار کردن ابزار آلات و به صورت کنترلی کردن و یا هوشمند کردن آنها )،کنترل رباتیک ، کنترل اجسام پرنده، طراحی سیستم هایی با رفتارهای نا مشخص و...

در گرایش قدرت : بهینه کردن کارماشینهای الکتریکی ، نحوه تحریک ماشینهای الکتریکی ، بررسی پدیده های مختلف درماشینهای الکتریکی تولید و بهره برداری انرژی برق و ...

در گرایش الکترونیک :

طراحی مدارهای الکتریکی برای دستگاههای مختلف صنعتی ، پزشکی و ... ،یا کارهای تحقیقاتی میکروپروسسورها ( ومیکروکامپیوترها ) و یا عناصر نیمه هادی و .

[Borna66]

نكات تكمیلی

مانع رشد صنعت الكترونیك و میكروالكترونیك در دنیا نه سرمایه است و نه فنآوری و نه بازار. البته همه اینها محدودیت ایجاد می كند ولی فعلاً محدودیت اصلی كهاجازه نمی دهد كار از حدی جلوتر برود عبارت است از نیروی كار كیفی.

آنچه خواندیدنظر قائم مقام فنی یكی از بزرگترین مجموعه های میكروالكترونیك بلژیك است و بیانگرآن است كه امروزه برای موفقیت در مهندسی برق، گرایش الكترونیك باید از سطح علمی ومهارت فنی خوبی برخوردار بود.

برای مثال در طراحی ic احتیاج به سرمایه گذاری عمده ای نیست، بلكه هوشمندی طراح ودانش فنی خوب، بسیار اهمیت دارد.

لازم به ذکر است دانشكده آب و برق شهید عباسپور وابسته به وزارت نیرو ، دررشته مهندسی علمی - كاربردی برق، شبكه های انتقال و توزیع كه در حقیقت زیر مجموعهای از رشته مهندسی برق می باشد بطور اختصاصی پذیرش دانشجو دارد. این رشته در حقیقت همان گرایش قدرت در مهندسی برق می باشد كه با توجه به عملی تر بودن و كارگاهی تربودن این گرایش در دانشكده شهید عباسپور با عنوان علمی - كابردی ارائه می گردد.

بهعبارت دیگر در این رشته تاكید بر روی فعالیت های عملی بیشتر از مطالب تئوریكاست.این رشته دارای تعهد كار به میزان دو برابر مدت تحصیل است و از هر دو جنس زن ومرد پذیرش دارد.

[Borna66]

آینده شغلی و بازار كار

رشد سالانه اقتصاد دنیا تا سال 2020 حدود 3% پیش بینی شده است . در حالی كه رشد صنعت الكترونیك 7% و رشد صنعت نیمه رسانا 15% است. در كشور ما نیز سال 79 میزان درآمدی كه بابت صادرات و فروش تجهیزات و خدمات فنی مهندسی برق به كشورهای دیگر به دست آمده است، حدود 65 میلیون دلار بوده كه به گفته مسئولان ذیربط این رقم برای سال 80 به میزان 80 میلیون دلار رسیده است.

حال سؤال اینجاست كه چرا با وجود این كه رشته مهندسی برق در جهان از رشته های پر رونق بوده و در كشور ما نیز از بازار كار خوبی برخوردار است ، بعضی از فارغ التحصیلان این رشته حتی با وجود داشتن مدرك كارشناسی ارشد نیز نتوانسته اند كاری در ارتباط با رشته خویش پیدا كنند.

امروزه با توسعه صنایع كوچك و بزرگ در كشور، فرصت های شغلی زیادی برای مهندسین برق فراهم شده است و اگر می بینیم كه با این وجود بعضی از فارغ التحصیلان این رشته بیكار هستند، به دلیل این است كه این افراد یا فقط در تهران دنبال كار می گردند و یا در دوران تحصیل به جای یادگیری عمیق دروس و در نتیجه كسب توانایی های لازم، تنها واحدهای درسی خود را گذرانده اند.

همچنین یك مهندس خوب باید، كارآفرین باشد یعنی به دنبال استخدام در مؤسسه یا وزارتخانه ای نباشد، بلكه به یاری آگاهی های خود، نیازهای فنی و صنعتی كشور را یافته و با طراحی سیستم ها و مدارهای خاصی این نیازها را برطرف سازد. كاری كه بعضی از فارغ التحصیلان ما انجام داده و خوشبختانه موفق نیز بوده اند.

اگر یك فارغ التحصیل برق دارای توانایی های لازم باشد، با مشكل بیكاری روبرو نخواهد شد. در حقیقت امروزه مشكل اصلی این است كه بیشتر فارغ التحصیلان توانمند و با استعداد این رشته به خارج از كشور مهاجرت می كنند و ما اكنون با كمبود نیروهای كارآمد در این رشته روبرو هستیم.

طبق نظر كارشناسان و متخصصان انرژی در كشور، با توجه به نیاز فزاینده به انرژی در جهان كنونی و همچنین نرخ رشد انرژی الكتریكی در كشور، سالانه باید حدود 1500 مگاوات به ظرفیت تولید كشور افزوده شود كه این نیاز به احداث نیروگاههای جدید و همچنین فارغ التحصیلان متخصص برق و قدرت دارد.

فرصت های شغلی یك مهندس كنترل نیز بسیار گسترده است چون در هر جا كه یك مجموعه عظیمی از صنعت مهندسی مثل كارخانه سیمان، خودروسازی، ذوب آهن و ... وجود داشته باشد، حضور یك مهندسی كنترل ضروری است.

و بالاخره یك مهندس مخابرات یا الكترونیك می تواند جذب وزارتخانه های پست و تلگراف و تلفن، صنایع دفاع و سازمانهای مختلف خصوصی و دولتی شود.

بطور کلی می توان گفت لازمه بازار کار برای فارغ التحصیلان برق ، برقراری ارتباط بین صنعت و دانشگاه است .

طرح ملی پیوند راهی برای برقراری همین ارتباط بوده است . طرحی که مبنای آن بر طراحی مدار مجتمع i.c و وسایل و تجهیزات مورد نیاز در این زمینه قرار دارد و شرایطی ایجاد کرده است تا بخشی از دانشجویان بخصوص دانشجویان مقاطع کارشناسی ارشد و دکتری بتوانند در داخل کشور مشغول بکار شوند با توجه به حجم بازار الكترونیك و بازار صنعت نیمه رسانا در دنیا و نیز كشور ما كه رشد 7% و 15% دارد، آینده روشنی را برای این رشته پیش بینی می كنند.

[Borna66]

درس های تخصصی مهندسی برق
الكترونیك

از درسهای پایه و اصلی موثر در مهندسی الكترونیك می توان به درسهای مدارهای الكتریكی، الكترونیك 2 و 1، مدارهای منطقی و مخابرات اشاره كرد.

بعضی از درسهای تخصصی این گرایش عبارتند از:

الكترونیك 3: مبحث اول این درس مربوط به پاسخ فركانسی است كه به طور اجمال عوامل مربوط به كاهش بهره در فركانسهای بالا و پایین (در واقع بالاتر و پایین تر از پهنای باند میانی) و روشهای به دست آوردن فركانسهای قطع بالا و پایین را در تقویت كننده های ترانزیستوری مورد بررسی قرار می دهد. در مبحث دوم پایداری تقویت كننده های فیدبك مورد توجه قرار می گیرد.

تكنیك پالس:

در درسهای مدار و الكترونیك، دانشجویان با سیگنالهای سینوسی و پاسخ مدارهای خطی و یا غیرخطی به آنها آشنا می شوند. امروزه و با توجه به رشد روزافزون فن آوری دیجیتال، كمتر مدار الكترونیكی یافت می شود كه در آن فقط سیگنالهای سینوسی به كار رفته باشد. پالس در حالت كلی به سیگنالهایی گفته می شود كه تغییرات جهش داشته باشند. از مهمترین این سیگنالها كه در درس تكنیك پالس هم مورد بررسی قرار می گیرد، سیگنالهای پله، مربعی، مورب و نمایی هستند.

میكروپروسسور:

پس از پیدایش الكترونیك دیجیتال و جنبه های جذاب و ساده طراحیهای دیجیتال و كاربردهای فراوان این نوآوری، با تكنولوژیهای ssi , msi ، ادوات الكترونیك دیجیتال، مانند قطعات منطقی به بازار ارائه شد. شركت تگزاس اولین میكروپروسسور 4 بیتی را با فن آوری 2si طراحی و عرضه نمود كه بعنوان بخش اصلی ماشین حساب مورد استفاده قرار گرفت و این گام اول در پیدایش و ظهور میكروپروسسورها بود.

معماری كامپیوتر:

در این درس معماری داخل 8 بیتی ها و نحوه اجرای دستورالعملها در این پردازنده ها، بررسی حافظه ها و روش دستیابی میكروپروسسورها به اطلاعات حافظه، معرفی زبان اسمبلی پردازنده های 8 بیتی و ایجاد توانایی جهت نوشتن برنامه ای برای عملكردی خاص به كمك میكروپروسسورها و معرفی قطعات جانبی مورد استفاده توسط ریزپردازنده ها، مورد مطالعه قرار می گیرد.

مدارهای مخابراتی: درس مدار مخابراتی به بررسی ساختار و یا طراحی مدارهایی می پردازد كه در فركانسهای بالا كار كرده و یا به نوعی در ارسال پیام در گیرنده و فرستنده نقش دارند. در این درس ابتدا با نویزهای حرارتی، ترقه ای و ... آشنا شده و راههایی برای محدود كردن نویز پیشنهاد می شود. سپس مدارهای تشدید و تبدیل امپدانس كه به منظور انتقال حداكثر توان به كار می روند، مورد بحث قرار می گیرد.

فیزیك مدرن:

در فصل اول این درس با پرداختن به نسبیت خاص دانسته های علمی ما كاملاً اشتباه از آب درآمده و با پرداختن به اصولی نظیر اتساع زمان، پدیده دوپلر، انقباض طول، نسبیت جرم، جرم و انرژی و ...، همه دانسته های ما را (حداقل در حیطه دانستن) نابود می كند.

فصلهای دیگر درس به موضوعاتی نظیر خواص ذره ای امواج، پدیده فتوالكتریك، نظریه كوانتومی نور، پرتوایكس، پراش ذره، ساختار اتمی، مكانیك كوانتومی و ... می پردازد.

فیزیك الكترونیك:

شامل مطالعه خواص سیلیكون، بلورشناسی، روشهای ساخت قطعات و مدارهای نیمه هادی، تحلیل و طراحی این مدارها، به دست آوردن مشخصات قطعات و یكی از مهمترین زمینه های كاری و تحقیقاتی در رشته الكترونیك است. پیش نیاز این قسمت تسلط بر درس ریاضی مهندسی و معادلات دیفرانسیل و مختصری در فیزیك كوانتوم و فیزیك مدرن می باشد.

مخابرات

از درسهای پایه و اصلی موثر در مهندسی مخابرات می توان به درسهای ریاضی مهندسی، تجزیه و تحلیل سیستمها، مدارهای الكتریكی، الكترونیك و الكترومغناطیس اشاره كرد.

بعضی از درسهای تخصصی عبارتند از:

مخابرات 2: شامل تجزیه و تحلیل و طراحی شبكه های مخابراتی دیجیتالی است. مطالب درسی با مروری بر تجزیه و تحلیل سیگنالها و سپس فرآیندهای تصادفی شروع شده و به دنبال آن به بررسی اجزای یك سیستم (مجموعه) مخابراتی دیجیتال در حالت كلی می پردازد و چگونگی بهینه سازی سیستم برای انتقال پیام با حداقل خطای ممكن را بررسی می كند.

میدان و امواج: درس میدان و امواج به بررسی رفتار امواج الكترومغناطیس در محیط های مختلف طبیعت می پردازد. محیط ها به قسمت های هادی و نیمه هادی و عایق تقسیم بندی شده و عوامل رفتاری امواج در این محیط ها از قبیل اتلاف نیرو، انعكاس كلی یا شكست بررسی می شود.

الكترونیك 3:

در گرایش الكترونیك توضیح داده شد.

مدارهای مخابراتی:

در گرایش الكترونیك توضیح داده شد.

آنتن ها و انتشار امواج: این درس به بحث در مورد نحوه انتشار امواج الكترومغناطیسی می پردازد. مباحث مطرح شده در این درس به صورت نظری و عملی است. به عبارتی از نحوه تشعشع یك منبع الكترومغناطیسی ساده شروع كرده و با توسعه آن به مطالعه ساده ترین آنتن عملی می پردازد.

مایكروویو: این درس در ابتدا پس از تعریف محدوده مایكروویو از نظر فركانس 1 و تقسیم بندی امواج مایكروویو به بررسی انتقال امواج با فركانس بالا با حداقل تلفات در محیطهای مختلف می پردازد. سپس عناصر غیرفعال مایكروویو شامل تضعیف كننده ها، تغییر فازدهنده ها و كوپلرهای جهت دار معرفی می شود.

اصول میكروكامپیوتر:

این درس را به جرأت می توان از جذابترین و پركاربرد ترین درسهای برق دانست زیرا در دنیای امروز كه تمامی وسایل مكانیكی آنالوگ جای خود را به وسایل دیجیتالی می دهند، داشتن اطلاعات كافی در مورد نحوه كار پروسسورها از اولین نیازهای یك مهندس برق می باشد. با تركیب مطالب این درس با هر كدام از درسهای دیگر می توان طرحهای بسیار جالب و پركاربردی را طرح ریزی كرد.

[Borna66]

قدرت

از درسهای پایه و اصلی موثر در مهندسی قدرت می توان به دروس مدار، الكترومغناطیس، الكترونیك، ماشین و بررسی اشاره كرد.

بعضی از درسهای تخصصی این گرایش عبارتند از:

ماشینهای الكتریكی 3:

این درس از جمله درسهایی است كه دیدی صنعتی به دانشجو می دهد. مبحث این درس را می توان به دو فصل مهم ترانفسورمرهای سه فاز و ماشینهای سنكرون تقسیم بندی نمود.

ترانسفورمرهای سه فاز و ماشینهای سنكرون، وسایلی الكتریكی هستند كه بیشتر جنبه صنعتی دارند و كاربردهای بسیار زیاد ترانسهای سه فاز در انتقال و توزیع انرژی الكتریكی، تبدیل ولتاژ در ابتدای همه كارخانه ها و كارگاههای بزرگ صنعتی و ... بر هیچ كس پوشیده نیست.
در این درس در مورد انواع آرایشهای این ترانسها، كلیه گروههای موجود و كاربرد هر نوع، بحث جامعی می شود.

ماشینهای مخصوص(ویژه):
به تعبیری می توان این درس را نقطه عطف درسهای تخصصی این گرایش دانست. زیرا این درس به بررسی در مورد ماشینهای ویژه می پردازد كه این ماشینها در وسایل خانگی كاربرد فراوان دارند.

الكترونیك قدرت:
الكترونیك قدرت در عمل بین الكترونیك و قدرت، آشتی برقرار كرده است. به طور مثال می توان با فرمان یك ریزپردازنده كه حدود 5 ولت و 200 میلی آمپر است یك كارخانه را راه اندازی كنیم. در زمینه الكترونیك قدرت المانهایی نظیر تریستور، ترانزیستور و ... كاربردهای فوق العاده زیادی دارند. از مزایای این قطعات تحمل توانهای بالا می باشد.

بررسی سیستمهای قدرت 2:

این درس بیشتر در مورد انتقال انرژی و مشكلات موجود در این راه صحبت می كند. از جمله مطالب ارائه شده در این درس می توان به پخش بار اقتصادی در شبكه های قدرت، اتصال كوتاههای متقارن و نامتقارن روی شبكه قدرت و پایداری سیستمهای قدرت اشاره نمود.
تولید و نیروگاه: این درس یكی از درسهای بسیار جذاب این گرایش است. زیرا برخلاف دیگر درسها، زیاد به مسائل نظری نمی پردازد و جنبه بسیار عملی دارد. آشنایی با انواع نیروگاهها (آبی، اتمی، بادی، بخار، ...) و همچنین بحث كلی در مورد این نیروگاهها و روشهای كاری آنها از مباحث این درس است.

رله و حفاظت:

یك شبكه قدرت را باید در مقابل خطرات احتمالی (اتصال كوتاهها) محافظت كرد. از وسائلی كه در این مورد استفاده می شود می توان به رله ها اشاره كرد كه بسته به نوع رله به محض ایجاد یك حالت خطا و یا خرابی در شبكه وارد عمل شده، قسمتی از شبكه را جدا كرد.

عایق و فشار قوی:

با توجه به تفاوتهای ولتاژهای فشار قوی با ولتاژهای فشار ضعیف، به طور حتم تولید، اندازه گیری و بهره برداری از این ولتاژها تفاوتهای عمده ای با ولتاژهای فشار ضعیف دارد و برای عایق بندی شبكه فشار قوی باید از عایقهای مخصوصی استفاده كرد. فصل نخست این درس به بررسی این مقوله می پردازد.

در بخش دوم این درس انواع تخلیه الكتریكی، مراحل مختلف آن در عایقها و اثرات مختلف شكست بر عایق مورد بررسی قرار می گیرد.

ترمودینامیك:

شاید اولین سوالی كه در مرحله اول به ذهن برسد ارتباط این درس با درسهای برق باشد. كاربرد اصلی مطالب این درس مبحث تولید نیروگاه است. زیرا هنگام آشنایی با انواع نیروگاهها (نیروگاه بخار، گازی، اتمی و ...) باید اطلاعاتی در مورد سیكل كاری آنها داشته باشیم، پس داشتن اطلاعاتی در مورد ترمودینامیك ضروری است.
اصول میكروكامپیوتر:

[Borna66]

درگرایش مخابرات توضیح داده شد.

كنترل

از درسهای پایه و اصلی موثر در مهندسی كنترل می توان به درسهای مدار، الكترونیك، ریاضی مهندسی، تجزیه و تحلیل سیستم و كنترل خطی اشاره كرد.

بعضی از درسهای تخصصی این گرایش عبارتند از:

كنترل دیجیتال و غیرخطی: كنترل دیجیتال از سال 1960 در پیشرفتهای مربوط به قابلیت تولید و كیفیت محصولات و صرفه جویی در ?هزینه ها، نقش مهمی داشته است. به خصوص با پیشرفتهایی كه در زمینه میكروپروسسور صورت گرفته، این رشته توانسته است در بعضی موارد از كنترل آنالوگ پیشی گرفته، دقت كار را بالا ببرد.

كنترل مدرن:

این درس برخلاف سایر درسها (مانند كنترل صنعتی و ...) تا حدی جنبه نظری دارد و دیدی تقریبا ریاضی به یك مهندس كنترل می دهد. آشنایی كلی با مفاهیم كنترل پذیری و مشاهده پذیری سیستمهای كنترل و مطالعه فیدبكهای حالت از مباحث این درس است.

كنترل صنعتی:

این درس از درسهای تخصصی و مهم گرایش كنترل می باشد كه به بررسی نحوه به كارگیری روابط ریاضی و فرمولهایی كه در هر نوع پروسه ای وجود دارد می پردازد و شامل آشنایی با سیستمهای كنترل غلظت، سطح، ارتفاع و یا دبی ورودی، خروجی مخازن حاوی مایعات صنعتی و شیمیایی (مانند مخازن موجود در صنایع، پالایشگاهها و ...)، مطالعه سیستمهای كنترل دما و رطوبت یك محفظه و یا اتاق، آشنایی با انواع كنترل كننده های صنعتی، مطالعه انواع سیستمهای نورد موجود در كارخانه ها(مانند نورد فولاد، كاغذ و...) و دیگر سیستمهای موجود در صنعت است.

ابزار دقیق: اصطلاح ابزار دقیق به ابزاری اطلاق می شود كه سیگنالها را ثبت و نشان داده و یا باعث انتقال سیگنالی بین اجزای مختلف سیستم می شوند. این درس به معرفی سیستمهای كنترل و ابزار دقیق و همچنین معرفی اجزای این سیستمها می پردازد.

اصول میكروكامپیوتر:

در گرایش مخابرات توضیح داده شد.

ترمودینامیك:

در گرایش قدرت توضیح داده شد.

مبانی تحقیق در عملیات:

این درس به طور كلی برای تمام دانشجویان مهندسی مفید است. چون مهندسی ارتباط مستقیم با هزینه و سود اقتصادی دارد. آگاهی به برنامه ریزی خطی كه بحث اصلی این درس است برای هر مهندسی جنبه های مثبت زیادی دارد. با این درس می توان هزینه?ها را به حداقل و سود و صرفه اقتصادی را با كمترین امكانات به حداكثر رساند. بنابراین آگاهی به این درس برای تمام كسانی كه می خواهند یك طرح صنعتی انجام دهند، مزایای زیادی دارد. دروس اصلی کارشناسی مهندسی برق مشترک در همه گرایش ها (54 واحد):

کارگاه برق
زبان تخصصی
نقشه کشی صنعتی
ریاضی مهندسی
مدارهای الکتریکی 1و2
اندازه گیری الکتریکی
آزمایشگاه اندازه گیری و مدار
الکترومغناطیس
الکترونیک 1و2
آزمایشگاه الکترونیک 1
ماشینهای الکتریکی 1و2
آزمایشگاه ماشین های الکتریکی 1
مدارهای منطقی
آزمایشگاه مدارهای منطقی
تجزیه و تحلیل سیستم ها
سیستم های کنترل خطی
آزمایشگاه سیستم های کنترل خطی
بررسی سیستم های قدرت 1
مخابرات 1
پروژه کارشناسی
کار آموزی ( 2 ماه تمام وقت )
گرایش ها

[Borna66]

گرایش ها
مهندسی برق دارای چهار گرایش است كه در زیر به طور اجمالی به بررسی آنها می پردازیم و در قسمت معرفی گرایش ها به تفصیل در مورد هر كدام صحبت خواهیم كرد.

الكترونیك :

الكترونیك علمی است كه به بررسی حركت الكترون در درون گاز، خلاء و یا نیمه رسانا و اثرات و كاربردهای آن می پردازد. با توجه به این تعریف، مهندس الكترونیك در زمینه ساخت قطعات الكترونیك و كاربرد آن در مدارها، فعالیت می كند. به عبارت دیگر، زمینه فعالیت مهندسی الكترونیك را می توان به دو شاخه اصلی ساخت قطعه و كاربرد مداری قطعه و طراحی مدار تقسیم كرد.

[Borna66]

مخابرات :

مخابرات، گرایشی از مهندسی برق است كه در حوزه ارسال و دریافت اطلاعات فعالیت می كند. مهندسی مخابرات با ارائه نظریه ها و مبانی لازم جهت ایجاد ارتباط بین دو یا چند كاربر، انجام عملی فرآیندها را به طور بهینه ممكن می سازد. پس هدف از مهندسی مخابرات، پرورش متخصصان در چهار زمینه اصلی این گرایش است که شامل فرستنده، مرحله میانی، گیرنده و گسترش شبكه است كه گستره هر كدام عبارتند از:

- فرستنده: شامل آنتن، نحوه ارسال و ...

- مرحله میانی: شامل خط انتقال و محاسبات مربوط و ...

- گیرنده: شامل آنتن، نحوه دریافت، تشخیص و ...

- گسترش شبكه: مشتمل بر تعمیم خط ارتباطی ساده، ادوات سویچینگ ، ارتباط بین مجموعه كاربرها و ...

قدرت : مهندسی قدرت را می توان تولید نیروی الكتریكی به روشهای گوناگون و انتقال و توزیع این نیرو با بازده و قابلیت اطمینان بالا، تعریف كرد.

پس هدف از مهندسی قدرت، پرورش افرادی كارا در بخشهای تولید، انتقال و توزیع است كه گستره این بخش عبارت است از:
- تولید: طراحی شبكه های تولید با كمترین هزینه و بیشترین بازده.

- انتقال: طراحی شبكه های انتقال، خطوط انتقال، پخش بار بر روی شبكه، قابلیت اطمینان و پایداری شبكه قدرت، طراحی رله ها و حفاظت شبكه، پخش بار اقتصادی (dispatch economic).

- توزیع: طراحی شبكه های توزیع حفاظت و مدیریت آن.

كنترل : كنترل، در پیشرفت علم نقش ارزنده ای را ایفا می كند و علاوه بر نقش كلیدی در فضاپیماها و هدایت موشكها و هواپیماها، به صورت بخش اصلی و مهمی از فرآیندهای صنعتی و تولیدی نیز درآمده است. به كمك این علم می توان به عملكرد بهینه سیستمهای پویا، بهبود كیفیت و ارزانتر شدن فرآورده ها، گسترش میزان تولید، ماشینی كردن بسیاری از عملیات تكراری و خسته كننده دستی و نظایر آن دست یافت. هدف سیستم كنترل عبارت است از كنترل خروجی ها به روش معین، به كمك ورودیها، از طریق اجزای سیستم كنترل كه می تواند شامل اجزای الكتریكی، مكانیك و شیمیایی به تناسب نوع سیستم كنترل باشد.

[Borna66]

معرفی گرایش های مقطع کارشناسی
رشته مهندسی برق در مقطع كارشناسی دارای چهار گرایش الكترونیك، مخابرات، كنترل و قدرت است. البته گرایش های فوق در مقطع کارشناسی تفاوت چندانی با یكدیگر ندارند و هر گرایش با گرایش دیگر تنها در 30 واحد یا كمتر متفاوت است. و حتی تعدادی از فارغ التحصیلان مهندسی برق در بازار كار جذب گرایشهای دیگر این رشته می شوند.

با این وجود ما برای آشنایی هر چه بیشتر شما گرایشهای فوق را در زیر معرفی می كنیم:

الكترونیك

اگر امروز شاهد ساده ترین وسایل الكتریكی مثل ماشین لباسشویی یا یخچال هستیم و اگر امروز از پیچیده ترین تجهیزات مخابراتی، پزشكی ، صنایع دفاعی و سیستم های ناوبری استفاده می كنیم ، به یاری پیشرفت و گسترش علم الكترونیك است . علمی كه به بررسی نحوه عملكرد و چگونگی نگهداری و بهره برداری و تجزیه و تحلیل سیستم های الكترونیكی ، طرح و پیاده كردن شبكه های الكترونیكی و طرح و ساخت تجهیزات و مدارهای ?الكترونیكی می پردازد.

گرایش الكترونیك به دو زیر بخش عمده تقسیم می شود. بخش اول میكروالكترونیك است كه شامل علم مواد، فیزیك الكترونیك، طراحی و ساخت قطعات از ساده ترین آنها تا پیچیده ترین آنها است و بخش دوم نیز مدار و سیستم نامیده می شود و هدف آن طراحی و ساخت سیستم ها و تجهیزات الكترونیكی با استفاده از قطعات ساخته شده توسط متخصصان میكروالكترونیك است.

برای مثال یک سیستم گیرنده رادیو نمونه ای از کنار هم قرار دادن قطعات مختلف الکترونیکی برای دریافت موج ارسال شده از سوی فرستنده به گیرنده است . یعنی یك سیستم فرستنده و گیرنده برای کار ، به قطعات الکترونیکی نیاز دارد . و این شامل بسیاری از دستگاههای الکتریکی از جمله سیستم پمپ مصنوعی تامین کننده ضربان قلب، سیستم رله و حفاظت در یک نیروگاه برق و یا سیستم هدایت اتوماتیک یک هواپیما می شود .

گرایش الكترونیك یكی از گرایشهای جالب مهندسی برق است كه محور اصلی آن آشنایی با قطعات نیمه هادی، توصیف فیزیكی این قطعات، عملكرد آنها و در نهایت استفاده از این قطعات، برای طراحی و ساخت مدارها و دستگاههایی است كه كاربردهای فنی و روزمره زیادی دارند.

[Borna66]

مخابرات

هدف از مخابرات، ارسال و انتقال اطلاعات از نقطه ای به نقطه دیگر است كه این اطلاعات می تواند صوت، تصویر یا داده های كامپیوتری باشد. مخابرات از دو گرایش میدان و سیستم تشكیل می شود. كه در گرایش میدان، دانشجویان با مفاهیم میدان های مغناطیسی، امواج، ماكروویو، آنتن و ... آشنا می شوند تا بتوانند مناسبترین وسیله را برای انتقال موجی از نقطه ای به نقطه دیگر پیدا كنند.

برای مثال اگر بخواهیم سیگنالی را از یك ایستگاه تلویزیونی به گیرندگان تلویزیونی منتقل كنیم، ابتدا باید این سیگنال را از طریق آنتن های خاص به صورت امواج منتشر ساخته و سپس در طرف گیرنده نیز آنتن های خانگی باید بتوانند این امواج را از فضا دریافت كنند تا از طریق دستگاه تلویزیون این امواج به امواج صوت و تصویر تبدیل شود. قابل ذكر است كه تمامی این ارسال و انتقال امواج ، در حوزه گرایش میدان قرار می گیرد.

در گرایش سیستم نیز دانشجویان فرا می?گیرند كه چگونه سیگنال ها را از شكلی به شكل دیگر تبدیل كنند . برای مثال همان سیستم تلویزیونی برای انتقال سیگنالی از اتاق تولید به آنتن ، احتیاج به دستگاه فرستنده است كه این دستگاه تركیبی از قطعات الكترونیكی بوده و به شیوه ای طراحی شده كه می?تواند سیگنال تولید شده در آن محیط را به صورتی درآورد كه قابل ارسال به وسیله آنتن های فرستنده باشد. از سوی دیگر در منازل نیز دستگاه تلویزیون یا رادیو شامل انواع سیستم های مخابراتی است كه این سیستم سیگنال های دریافتی از آنتن?را تبدیل به سیگنال صوت و تصویر می كند.

همچنین یكی از فعالیت های عمده مهندسی مخابرات گرایش سیستم، طراحی فلیترهای مختلفی است كه می توانند امواج مزاحم شامل صوت یا پارازیت را از امواج اصلی تشخیص و آنها را حذف كرده و تنها امواج اصلی را از آنتن دریافت كنند.

گفتنی است كه امروزه با توسعه مخابرات بی سیم، ارتباط نزدیكتری بین دو گرایش میدان و سیستم ایجاد شده است. برای نمونه در گوشی تلفن همراه ما هم تجهیزات مربوط به مدارهای مخابراتی و هم تجهیزات مربوط به فرستنده و هم آنتن گیرنده را داریم. از همین رو یك مهندس مخابرات امروزه باید از هر دو گرایش بخوبی اطلاع داشته باشد تا بتواند یك دستگاه بی سیم را طراحی كند.

[Borna66]

كنترل

اگر بخواهیم یك تعریف كلی از كنترل ارائه دهیم، می توانیم بگوییم كه هدف این علم، كنترل خروجی های یك سیستم بر مبنای ورودی های آن و با توجه به شرایط ویژه و نكات مورد نظر طراحی آن سیستم می باشد.

علم كنترل فقط در مهندسی برق مورد استفاده قرار نمی گیرد. بلكه در شاخه های دیگری از علوم مهندسی و حتی علوم انسانی كاربرد دارد. به عنوان نمونه، كنترل فرآیند تصفیه نفت در یك پالایشگاه، كنترل عملكرد یك نیروگاه برق، سیستم كنترل ناوبری یك كشتی و یا كنترل تحولات و تغییرات جمعیتی نمونه های متنوعی از كاربرد علم كنترل می باشد.

گفتنی است كه گرایش كنترل دارای زیر بخش های متنوعی مانند كنترل خطی، غیرخطی، مقاوم، تطبیقی، دیجیتالی، فازی و غیره است.
در رشته های مهندسی مكانیك، مهندسی شیمی، مهندسی هوافضا، مهندسی سازه و مهندسی های دیگر نیز ما شاهد علم كنترل هستیم اما نوع سیستم كنترلی در هر رشته مهندسی متفاوت است. برای مثال در مهندسی مكانیك نوع كنترل، مكانیكی و در مهندسی شیمی براساس فرآیندهای شیمیایی است.

اما در كل هدف مهندسی كنترل، طراحی سیستمی است كه بتواند عملكرد یك دستگاه را در حد مطلوب حفظ نماید. برای مثال در یك كارخانه نورد برای آن كه بتوان قطعات آهنی را به شكل مورد نظر در آورد ، لازم است كه دو قطعه اصلی نورد كه توسط موتورهای الكتریكی چرخانده می شود ، دارای چرخش یكسانی باشند و این یكسانی در چرخش نیاز به سیستم كنترل بسیار دقیقی دارد . مهندس برق گرایش كنترل می?تواند این كار را با طراحی یك مدار الكتریكی انجام دهد.

خودكار كردن یا اتوماتیك كردن خط تولید، یكی دیگر از فعالیت های مهندسی كنترل است. یعنی مهندس كنترل می تواند به گونه ای خط تولید را هماهنگ و كنترل كند كه محصول تولید شده طبق برنامه تعیین شده و با بهترین كیفیت به دست آید.

[Borna66]

قدرت

هدف اصلی مهندسین این گرایش، تولید برق در نیروگاهها، انتقال برق از طریق خطوط انتقال و توزیع آن در شبكه های شهری و در نهایت توزیع آن برای مصارف خانگی و كارخانجات است. بنابراین یك مهندس قدرت باید به روشهای مختلف تولید برق، خطوط انتقال نیرو و سیستم های توزیع آشنا باشد.

گرایش قدرت به آموزش و پژوهش در زمینه طراحی و ساخت سیستم های مورد استفاده در تولید، توزیع، مصرف و حفاظت از برق می پردازد.

به عبارت دیگر دانشجویان این رشته در شاخه تولید با انواع نیروگاههای آبی، گازی، سیكل تركیبی و ... آشنا می شوند. و در بخش انتقال و توزیع، روشهای مختلف انتقال برق اعم از كابلهای هوایی و زیرزمینی را مطالعه می كنند و در شاخه حفاظت نیز انواع وسایل و تجهیزات حفاظتی كه در مراحل مختلف تولید، توزیع، انتقال و مصرف انرژی، انسانها و تاسیسات را در برابر حوادث مختلف محافظت می كنند، مورد بررسی قرار می دهند كه از آن میان می توان به انواع رله ها، فیوزها، كلیدها و در نهایت سیستم های كنترل اشاره كرد.

یكی دیگر از شاخه های قدرت نیز ماشین های الكتریكی است كه شامل ژنراتورها، ترانسفورماتورها و موتورهای الكتریكی می شود كه این شاخه از زمینه های مهم صنعتی و پژوهشی گرایش قدرت است.

[Borna66]

وضعیت ادامه تحصیل در مقاطع بالاتر

فارغ التحصیل در مقطع كارشناسی برق كه مدرك خود را در یكی از چهار گرایش الكترونیك، مخابرات، قدرت و كنترل می گیرد، می تواند در یكی از این گرایشها (اختیاری) یا رشته ای كه برق زیر مجموعه ای برای آن تعریف شده، ادامه تحصیل نماید. این رشته به صورت: مهندسی برق- الكترونیك، برق- قدرت، برق- مخابرات (شامل گرایش های: میدان، سیستم، موج، رمز، مایكرونوری) برق- كنترل، مهندسی پزشكی (گرایش بیوالكتریك)، مهندسی هسته ای (دو گرایش مهندسی راكتور و مهندسی پرتو پزشكی، مهندسی كامپیوتر (معماری كامپیوتر، هوش مصنوعی و رباتیك) است.

برای تحصیل در مقطع دكترای تخصصی، می توان، در هر یك از زیرشاخه های تخصصی‌تر گرایشهای یاد شده میزان مورد نیاز واحدها را اخذ كرد و رساله دكتری را در همان موضوع خاص ارائه داد. مسلم است این زیر شاخه ها، گرایشهای تخصصی تر این چهار گرایش است. امكان ادامه تحصیل در كلیه گرایشهای یاد شده در مقطعهای كارشناسی ارشد و تا حد زیادی در دوره دكتری، در داخل كشور وجود خواهد داشت. رشته برق به دلیل كاربردی بودن آن در بسیاری از علوم مهندسی دیگر، برای فارغ التحصیلان امكان تحصیل در بسیاری گرایشها و دانشها را فراهم می كند.

[Borna66]

رشته های مشابه و نزدیك به این رشته

در برخی از دانشگاهها رشته مهندسی پزشكی را یكی از گرایش های مهندسی برق به شمار می آورند. رشته هایی از قبیل مهندسی علمی كاربردی برق، كاردان فنی برق، دبیر فنی برق قدرت و ... . پیوند عمیقی بین این رشته و دانش كامپیوتر وجود دارد که غیر قابل انکار است .