انتقل إلى المحتوى

هندسة كهربا

من ويكيبيديا، الموسوعه الحره
Electrical engineering
 

فرع من هندسه   تعديل قيمة خاصية صنف فرعى من (P279) في ويكي بيانات
لنك عشوائى
تصانيف شوف كمان
مصطلحات | مهن
جهاز| جوايز
كل الليستات
رئيس الشمامسه

هندسة الكهربا هيا واحد من التخصصات الهندسية اللى تهتم بدراسة وتصميم وتطبيق المعدات و الأجهزة و الأنظمة اللى تستخدم الكهرباء و الإلكترونيات والكهرومغناطيسية . ظهرت كمهنة ممكن التعرف عليها فى النصف الأخير من القرن التسعتاشر بعد تسويق التلغراف الكهربائى و التيليفون و توليد الطاقة الكهربائية و توزيعها واستخدامها.

هندسة الكهربا تنقسم مجموعة واسعة من المجالات المختلفة، بما فيها هندسة الكمبيوتر ، وهندسة النظم ، وهندسة الطاقة ، والاتصالات ، وهندسة الترددات الراديوية ، ومعالجة الإشارات ، و الأجهزة ، و الخلايا الكهروضوئية ، و الإلكترونيات ، والبصريات والفوتونيات . تتداخل كتير من دى التخصصات مع فروع هندسية تانيه، وتغطى عدد كبير من التخصصات بما فيها هندسة الأجهزة، و إلكترونيات الطاقة ، والكهرومغناطيسية والموجات، وهندسة الميكروويف ، وتكنولوجيا النانو ، والكيمياء الكهربائية ، والطاقات المتجددة، والميكاترونيات/التحكم، و علوم المواد الكهربائية. [1]

يحمل مهندسين الكهربا فى العاده درجة جامعية فى هندسة الكهربا أو الإلكترونية أو هندسة الكهربا و الإلكترونية. ممكن للمهندسين الممارسين أن يكون عندهم شهادة مهنية ويكونو أعضاء فى هيئة مهنية أو منظمة معايير دولية. وتشمل دى المنظمات اللجنة الكهروتكنولوجيا الدولية (IEC)، والجمعية الوطنية للمهندسين المحترفين (NSPE)، و معهد مهندسين الكهربا و الإلكترونيات (IEEE)، ومؤسسة الهندسة والتكنولوجيا (IET، المعروفة قبل كده باسم IEE).

مهندسين الكهربا بيشتغلو فى صناعات كتير ومجالات واسعة اوى ، و كمان المهارات اللى محتاجينها بتختلف من مكان لمكان. المهارات دى بتتراوح ما بين... نظرية الدايرة لمهارات إدارة مدير المشروع . إن الأدوات والمعدات اللى قد يحتاجها المهندس الفرد متنوعة بشكل مماثل، بدايه من الفولتميتر البسيط لبرامج التصميم والتصنيع المتطورة.

تاريخ

[تعديل]

الكهربا كانت موضوع اهتمام علمى من أوائل القرن السبعتاشر على الأقل. ويليام جيلبرت كان عالم بارز فى مجال الكهرباء فى وقت مبكر، و كان أول من وضع تمييز واضح بين المغناطيسية والكهرباء الساكنة . يرجع ليه الفضل فى وضع مصطلح "الكهرباء". [2] قام كمان بتصميم جهاز يسمى versorium : و هو جهاز يكتشف وجود أجسام مشحونة بشكل ثابت. سنة 1762، اخترع البروفيسور السويدى يوهان ويلك جهاز سماه بعدين اسم الإلكتروفورس اللى أنتج شحنة كهربائية ساكنة.[3] بحلول سنة 1800، كان اليساندرو فولتا قد طور البطارية الفولتية ، هيا السلف للبطارية الكهربائية.

القرن التسعتاشر

[تعديل]
شكلت اكتشافات مايكل فاراداى الأساس لتكنولوجيا المحرك الكهربائى.

فى القرن التسعتاشر، ابتدت الأبحاث فى ده الموضوع تتكثف. تتضمن التطورات البارزة فى ده القرن عمل هانز كريستيان أورستد ، اللى اكتشف سنة 1820 أن التيار الكهربائى ينتج مجال مغناطيسى من شأنه أن يحرف إبرة البوصلة؛ و عمل ويليام ستيرجن ، اللى اخترع المغناطيس الكهربائى سنة 1825؛ و عمل جوزيف هنرى و إدوارد ديفى ، اللى اخترعا مرحل الكهرباء سنة 1835؛ و عمل جورج أوم ، اللى قام سنة 1827 بقياس العلاقة بين التيار الكهربائى و فرق الجهد فى موصل ؛ و عمل مايكل فاراداى ، مكتشف الحث الكهرومغناطيسى سنة 1831؛ و عمل جيمس كليرك ماكسويل ، اللى نشر سنة 1873 نظرية موحدة للكهرباء و المغناطيسية فى أطروحته الكهرباء و المغناطيسية . [4]

تخصصات ليها علاقة بالمجال

[تعديل]
جهاز التنفس الاصطناعى للأطفال بيرد فى آى بى

الميكاترونيات هيا واحد من التخصصات الهندسية اللى تتعامل مع تقارب الأنظمة الكهربائية والميكانيكية . ومعروفه دى الأنظمة المدمجة بالأنظمة الكهروميكانيكية وتاخد باعتماد واسع النطاق. بتشمل الأمثلة أنظمة التصنيع الآلية ، [5] و أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء ، [6] و كتير من الأنظمة الفرعية للطيارات والعربيات . [7] تصميم الأنظمة الإلكترونية هو الموضوع ضمن الهندسة الكهربائية اللى يتعامل مع قضايا التصميم متعددة التخصصات للأنظمة الكهربائية والميكانيكية المعقدة.[8]

يستخدم مصطلح الميكاترونيات فى العاده للإشارة للأنظمة العيانية ، لكن علما المستقبل توقعوا ظهور أجهزة كهروميكانيكية صغيرة اوى. بالفعل، يتم استخدام زى دى الأجهزة الصغيرة، المعروفة باسم الأنظمة الكهروميكانيكية الدقيقة (MEMS)، فى العربيات لإخبار الوسائد الهوائية بموعد نشرها، [9] و فى أجهزة العرض الرقمية لإنشاء صور اكتر وضوح ، و فى الطابعات النافثة للحبر لإنشاء فوهات للطباعة عالية الدقة. فى المستقبل، من المأمول أن تساعد دى الأجهزة فى بناء أجهزة طبية صغيرة قابلة للزرع وتحسين الاتصالات البصرية . [10]

فى هندسة الطيران والروبوتات ، الدفع الكهربائى والدفع الأيونى الأحدث مثال على ذلك.

تعليم

[تعديل]
راسم الذبذبات

فى العاده يمتلك مهندسين الكهربا درجة أكاديمية مع تخصص رئيسى فى الهندسة الكهربائية، أو هندسة الإلكترونيات ، أو هندسة الإلكترونيات والكمبيوتر ، أو تكنولوجيا الهندسة الكهربائية ، [11] أو الهندسة الكهربائية و الإلكترونية. [12] [13] يتم تدريس نفس المبادئ الأساسية فى كل البرامج، رغم ان التركيز ممكن يختلف حسب للعنوان. مدة الدراسة للحصول على دى الدرجة فى العاده أربع أو خمس سنين ، و يتم تسمية الدرجة المكتملة بالبكالوريوس فى العلوم فى تكنولوجيا الهندسة الكهربائية/الإلكترونية، أو بكالوريوس الهندسة ، أو بكالوريوس العلوم، أو بكالوريوس التكنولوجيا ، أو بكالوريوس العلوم التطبيقية ، و ده حسب الجامعة. تتضمن درجة البكالوريوس عموم وحدات تغطى الفيزياء والرياضيات وعلوم الكمبيوتر و إدارة المشاريع ومجموعة متنوعة من المواضيع فى الهندسة الكهربائية .[14] فى البداية، تغطى دى المواضيع معظم التخصصات الفرعية للهندسة الكهربائية، إن ماكانش كلها.

مثال على رسم تخطيطى للدايرة ، و هو مفيد فى تصميم الدايرة واستكشاف الأخطاء و تعديلها

فى كتير من المدارس، بيتم تضمين الهندسة الإلكترونية كجزء من شهادة فى الهندسة الكهربائية، و ساعات بيكون ده بشكل واضح، زى زى بكالوريوس هندسة (كهربائية و إلكترونية). لكن فى مدارس تانية، الهندسة الكهربائية و الإلكترونية بتكون واسعة ومعقدة لدرجة إنهم بيقدموا درجات منفصلة لكل تخصص.[15]

بعض مهندسين الكهرباء بيختاروا يكملوا دراسات عليا زى ماچستير الهندسة أو العلوم (MEng / MSc)، أو ماچستير فى إدارة الهندسة، أو دكتوراه فى الفلسفة (PhD) فى الهندسة، أو دكتوراه فى الهندسة (Eng.D.)، أو درجة مهندس.

درجة الماجستير أو الهندسة ممكن تكون مبنية على البحث، أو الدراسة، أو مزيج من الاتنين. أما درجات الدكتوراه فى الفلسفة أو الهندسة، فبيبقى فيها عنصر بحثى كبير، و فى الغالب بتعتبر بوابة الدخول للوظايف الأكاديمية.

فى بريطانيا و بعض دول اوروبا التانية، ماچستير الهندسة بيتشاف فى الغالب كدرجة جامعية مدتها أطول شوية من البكالوريوس، مش كدرجة دراسات عليا مستقلة.[16]

الممارسة المهنية

[تعديل]
مهندسو الكهرباء البلجيكيون يتفقدون دوار توربين بقوة 40 ألف كيلووات لشركة جنرال إلكتريك فى مدينة نيو يورك

درجة البكالوريوس فى الهندسة فى معظم البلاد، بتمثل الخطوة الأولى نحو الحصول على شهادة مهنية ، ويتم اعتماد برنامج الدرجة نفسه من قبل هيئة مهنية .[17] بعد الانتهاء من برنامج الحصول على درجة معتمدة، لازم على المهندس استيفاء مجموعة من المتطلبات (بما فيها متطلبات الخبرة العملية) قبل الحصول على الشهادة. بمجرد حصول المهندس على الشهادة يتم تعيينه بلقب مهندس محترف (فى امريكا و كندا و جنوب افريقيا)، أو مهندس معتمد أو مهندس مدمج (فى الهند وباكستان والمملكة المتحدة و أيرلندا وزيمبابوى )، أو مهندس محترف معتمد (فى اوستراليا ونيوزيلندا) أو مهندس أوروبى (فى معظم دول الاتحاد الاوروبى ).

يقع المكتب الرئيسى لمعهد مهندسى الكهرباء و الإلكترونيات (IEEE) فى الدور السبعتاشر من 3 بارك أفينيو فى مدينة نيو يورك.

مزايا الترخيص تختلف حسب الموقع. زى ، فى امريكا و كندا "ما يحقش إلا للمهندس المرخص له إتمام أعمال هندسية للعملاء من القطاعين العام والخاص".[18] يتم تنفيذ الشرط ده بالتشريعات الحكومية و الإقليمية زى قانون المهندسين فى كيبيك .[19] و فى بلاد تانيه، مافيش زى ده التشريع. تحافظ كل هيئات التصديق بالتقريب على مدونة أخلاقية تتوقع من كل الأعضاء الالتزام بيها أو المخاطرة بالطرد.[20] وبالطريقه دى تلعب دى المنظمات دور مهم فى الحفاظ على المعايير الأخلاقية للمهنة. لحد فى الولايات القضائية حيث لا يكون للشهادة أى تأثير قانونى على العمل، المهندسين يخضعون لقانون العقود . فى الحالات اللى يفشل فيها المهندس فى أداء عمله، فقد يتعرض لتهمة الإهمال الجسيم ، و فى الحالات القصوى، قد يتعرض لتهمة الإهمال الجنائى . لازم يتوافق عمل المهندس كمان مع كتير من القواعد واللوائح التانيه، زى قوانين البناء والتشريعات المتعلقة بالقانون البيئى .

تشمل الهيئات المهنية المهمه للمهندسين الكهربائيين معهد مهندسى الكهرباء و الإلكترونيات (IEEE) ومؤسسة الهندسة والتكنولوجيا (IET). تقال منظمة IEEE أنها تنتج 30% من الأدبيات العالمية فى الهندسة الكهربائية، ولديها اكتر من 360 ألف عضو حول العالم وتعقد اكتر من 3000 مؤتمر كل سنه.[21] ينشر معهد الهندسة والتكنولوجيا 21 مجلة، و عدد أعضائه فى كل اماكن العالم اكتر من 150 ألف عضو، ويقال أنه اكبر جمعية هندسية مهنية فى اوروبا.[22][23] يعد تقادم المهارات التكنولوجيا مصدر قلق خطير بالنسبة للمهندسين الكهربائيين. ومن بعدين العضوية والمشاركة فى الجمعيات التقنية، والمراجعة المنتظمة للدوريات فى المجال ده ، وعادة التعلم المستمر، كلها أمور أساسية للحفاظ على الكفاءة. يتم الاعتراف بـ MIET (عضو مؤسسة الهندسة والتكنولوجيا) فى اوروبا كمهندس كهرباء و مهندس كمبيوتر (تكنولوجيا).

فى اوستراليا و كندا و امريكا، يشكل مهندسين الكهربا حوالى 0.25% من القوة العاملة. [27]

ادوات و عمل

[تعديل]

من نظام تحديد المواقع العالمى لتوليد الطاقة الكهربائية ، مهندسين الكهربا ساهمو فى تطوير تكنولوجيات كتير ومجالات واسعة. هم اللى بيصممو و بيطوّرو و يجربو و كمان يشرفو على تركيب وتشغيل الأنظمة الكهربائية و الأجهزة الإلكترونية.. زى ، قد يشتغلو على تصميم أنظمة الاتصالات، وتشغيل محطات الطاقة الكهربائية ، و إضاءة المبانى و توصيلاتها ، وتصميم الأجهزة المنزلية ، أو التحكم الكهربائى فى الآلات الصناعية.[28]

الاتصالات عبر الأقمار الصناعية من الأمور النموذجية اللى يعمل عليها مهندسو الكهرباء.

العلوم الفيزيائية والرياضية تشكل الأساس لده التخصص لأنها تساعد فى الحصول على وصف نوعى وكمى لكيفية عمل زى دى الأنظمة. تتضمن معظم الأعمال الهندسية اليوم استخدام أجهزة الكمبيوتر ، ومن الشائع استخدام برامج التصميم بمساعدة الكمبيوتر عند تصميم الأنظمة الكهربائية. بس، القدرة على رسم الأفكار لسه ذات قيمة لا تقدر بثمن للتواصل السريع مع التانيين.

نظام يد الروبوت الظل
رغم ان معظم مهندسين الكهربا فهمو نظرية الدايرة الأساسية (أى تفاعلات العناصر زى المقاومات والمكثفات والثنائيات و الترانزستورات والمحاثات فى الدايرة)، النظريات اللى يستخدمها المهندسين تعتمد بشكل عام على العمل اللى يقومون به. زى ، ممكن تكون ميكانيكا الكم وفيزياء الحالة الصلبة متصله بالمهندس اللى يعمل فى مجال VLSI (تصميم الدوائر المتكاملة)، لكن غير متصله لحد كبير بالمهندسين اللى  يشتغلو مع الأنظمة الكهربائية العيانية. لحد نظرية الدايرة قد لا تكون متصله بشخص يقوم بتصميم أنظمة الاتصالات اللى تستخدم مكونات جاهزة . ولعل أهم المهارات التكنولوجيا للمهندسين الكهربائيين تنعكس فى برامج الجامعة، اللى تؤكد على المهارات العددية القوية ، ومعرفة الكمبيوتر ، والقدرة على فهم اللغة والمفاهيم التكنولوجيا اللى تتعلق بهندسة الكهربا. [29]
شعاع ليزر يرتد على قضيب أكريليك ، يوضح الانعكاس الداخلى الكلى للنور فى الألياف الضوئية متعددة الأوضاع

المهندسين الكهربائيين بيستخدموا أجهزة كتير ومختلفة. فى دوائر التحكم و أجهزة الإنذار البسيطة، ممكن يكون الملتيميتر (جهاز بيقيس الجهد والتيار والمقاومة) كفاية. لكن لو محتاجين يدرسوا إشارات بتتغير مع الوقت، بيستخدموا الأوسيلوسكوب، وده جهاز منتشر اوى. فى مجالات زى ترددات الراديو والاتصالات عالية التردد، بيستخدموا أجهزة زى محللات الطيف ومحللات الشبكات.

فى بعض التخصصات، السلامة بتكون مهمة اوى، خصوص لما ييجوا يشتغلوا بالأجهزة. مثل، مهندسين الإلكترونيات الطبية لازم ياخدوا بالهم إن لحد جهد كهربى بسيط اوى ممكن يبقى خطر لو الأقطاب متصلة مباشرة بسوائل جوه جسم الإنسان.[30]

كمان هندسة نقل الطاقة فيها مخاوف كبيرة بخصوص السلامة بسبب الجهد العالى اللى بيتم استخدامه. رغم إن الفولتميتر ممكن يكون شبه اللى بيقيس الجهود المنخفضة فى الأساس، إلا إن عوامل السلامة والمعايرة بتخليه مختلف تمام.[31]

كتير من تخصصات الهندسة الكهربائية بيستخدمو اختبارات خاصة بمجالهم. مثل، مهندسين إلكترونيات الصوت بيستخدمو مجموعات اختبار الصوت، اللى بتتكوّن من مولد إشارة و جهاز قياس، وده عشان يقيسوا المستوى، و كمان حاجات تانية زى التشوه التوافقى والضوضاء.

بنفس الطريقة، تكنولوجيا المعلومات ليها مجموعات اختبار خاصة بيها، و فى الغالب بتكون مصممة لتنسيق بيانات معين، ونفس الكلام بينطبق على البث التلفزيونى.

قبة الرادار فى قاعدة ميساوا الجوية، مركز عمليات الأمن فى ميساوا، ميساوا، اليابان

لكتير من المهندسين، الشغل الفنى بيكون جزء صغير بس من شغلهم. ساعات كتير كمان بتروح فى حاجات زى مناقشة المقترحات مع العملاء، وتجهيز الميزانيات، و تحديد مواعيد المشروع.[32] كتير من المهندسين الكبار بيديروا فرق من الفنيين أو مهندسين تانيين، وعشان كده مهارات إدارة المشاريع بتبقى مهمة. أغلب المشاريع الهندسية بيكون فيها نوع من التوثيق، وعشان كده كمان مهارات الكتابة والتواصل الكتابى القوى بتبقى مهمة اوى .

تتنوع أماكن عمل المهندسين بقدر تنوع أنواع العمل اللى يقومون به. ممكن العثور على مهندسين الكهربا فى بيئة المختبر النقية فى مصنع التصنيع ، أو على سفينة بحرية ، أو فى مكاتب شركة استشارية ، أو فى موقع منجم. وقت حياتهم العملية، قد يجد مهندسين الكهربا نفسهم يشرفون على مجموعة واسعة من الأفراد بما فيها العلما والكهربائيين ومبرمجى الكمبيوتر و المهندسين التانيين. [33] هندسة الكهربا بترتبط بالعلوم الفيزيائية. زى ، لعب الفيزيائى اللورد كلفن دور رئيسى فى هندسة أول كابل تلغراف عبر الاطلنطى . و عكس كده، أنتج المهندس أوليفر هيفسايد عمل رئيسى فى مجال الرياضيات المتعلقة بنقل البيانات عبر كابلات التلغراف. فى الغالب يكون هناك حاجة لمهندسين الكهربا فى المشاريع العلمية الكبرى. زى ، تحتاج مسرعات الجسيمات الكبيرة زى سيرن لمهندسين كهربائيين للتعامل مع كتير من جوانب المشروع بما فيها توزيع الطاقة، و الأجهزة، وتصنيع و تركيب المغناطيسات الكهربائية الفائقة التوصيل .

شوف كمان

[تعديل]

ملحوظات

[تعديل]

مصادر

[تعديل]
  1. For more see glossary of electrical and electronics engineering.
  2. Martinsen & Grimnes 2011.
  3. "The Voltaic Pile | Distinctive Collections Spotlights". libraries.mit.edu (بالإنجليزية الأمريكية). Retrieved 2022-12-16.
  4. Lambourne 2010.
  5. Mahalik 2003.
  6. Leondes 2000.
  7. Shetty & Kolk 2010.
  8. J. Lienig؛ H. Bruemmer (2017). Fundamentals of Electronic Systems Design. Springer International Publishing. ص. 1. DOI:10.1007/978-3-319-55840-0. ISBN:978-3-319-55839-4.
  9. Maluf & Williams 2004.
  10. Iga & Kokubun 2010.
  11. "Electrical and Electronic Engineer". Occupational Outlook Handbook. 2012–13 Edition. Bureau of Labor Statistics, U.S. Department of Labor. اطلع عليه بتاريخ 2014-11-15.
  12. Chaturvedi 1997.
  13. "What is the difference between electrical and electronic engineering?". FAQs – Studying Electrical Engineering. مؤرشف من الأصل في 2005-11-10. اطلع عليه بتاريخ 2012-03-20.
  14. Computerworld. IDG Enterprise. 25 أغسطس 1986. ص. 97.
  15. "Electrical and Electronic Engineering". مؤرشف من الأصل في 2011-11-28. اطلع عليه بتاريخ 2011-12-08.
  16. Various including graduate degree requirements at MIT Archived 16 يناير 2006 at the Wayback Machine, study guide at UWA Archived 2012-12-03 at the Wayback Machine, the curriculum at Queen's Archived 4 اغسطس 2012 at the Wayback Machine and unit tables at Aberdeen Archived 22 اغسطس 2006 at the Wayback Machine
  17. Occupational Outlook Handbook, 2008–2009. U S Department of Labor, Jist Works. 1 مارس 2008. ص. 148. ISBN:978-1-59357-513-7.
  18. "Why Should You Get Licensed?". National Society of Professional Engineers. مؤرشف من الأصل في 2005-06-04. اطلع عليه بتاريخ 2005-07-11.
  19. "Engineers Act". Quebec Statutes and Regulations (CanLII). مؤرشف من الأصل في 2021-05-17. اطلع عليه بتاريخ 2005-07-24.
  20. "Codes of Ethics and Conduct". Online Ethics Center. مؤرشف من الأصل في 2016-02-02. اطلع عليه بتاريخ 2005-07-24.
  21. "About the IEEE". IEEE. اطلع عليه بتاريخ 2005-07-11.
  22. "About the IET". The IET. اطلع عليه بتاريخ 2005-07-11.
  23. "Journal and Magazines". The IET. مؤرشف من الأصل في 2007-08-24. اطلع عليه بتاريخ 2005-07-11.
  24. "Electrical Engineers". www.bls.gov. اطلع عليه بتاريخ 2015-11-30.
  25. "Electrical Engineer Career Information for Migrants | Victoria, Australia". www.liveinvictoria.vic.gov.au. مؤرشف من الأصل في 2015-12-08. اطلع عليه بتاريخ 2015-11-30.
  26. "Electrical Engineers". Bureau of Labor Statistics. مؤرشف من الأصل في 2006-02-19. اطلع عليه بتاريخ 2009-03-13. شوف كمان : "Work Experience of the Population in 2006". Bureau of Labor Statistics. اطلع عليه بتاريخ 2008-06-20. and "Electrical and Electronics Engineers". Australian Careers. مؤرشف من الأصل في 2009-10-23. اطلع عليه بتاريخ 2009-03-13. and "Electrical and Electronics Engineers". Canadian jobs service. مؤرشف من الأصل في 2009-03-06. اطلع عليه بتاريخ 2009-03-13.
  27. In May 2014 there were around 175,000 people working as electrical engineers in the US.[24] In 2012, Australia had around 19,000[25] while in Canada, there were around 37,000 (اعتبار من 2007), constituting about 0.2% of the labour force in each of the three countries. Australia and Canada reported that 96% and 88% of their electrical engineers respectively are male.[26]
  28. "Electrical and Electronics Engineers, except Computer". Occupational Outlook Handbook. مؤرشف من الأصل في 2005-07-13. اطلع عليه بتاريخ 2005-07-16. (see )
  29. Taylor 2008.
  30. Leitgeb 2010.
  31. Naidu & Kamaraju 2009، صفحة 210
  32. Trevelyan، James (2005). "What Do Engineers Really Do?" (PDF). University of Western Australia.
  33. McDavid & Echaore-McDavid 2009.

لينكات برانيه

[تعديل]