معرفی مشاغل:
مهندس برق Electrical engineering
مقدمه:
مهندسی برق (به انگلیسی: Electrical engineering زیرمجموعه ای از علوم مهندسی است که به مطالعه و کاربردهای مرتبط با الکتریسیته، الکترومغناطیس و الکترونیک می پردازد. رشته برق در آغاز با مکانیک همراه بود و الکترو مکانیک خوانده می شد، اما با رشد و پیشرفت چشمگیر این رشته، رشته برق راه خود را از مکانیک جدا کرد و به عنوان یک رشته مستقل مطرح گردید. می توان مهندسی برق را به دو قسمت عمده تقسیم کرد:
بررسی و طراحی سیستم های انتقال و تبدیل انرژی الکتریکی؛
بررسی و طراحی سیستم های الکترونیکی برای پردازش و انتقال اطلاعات، نظیر رایانه ها، سامانه های مخابراتی، مدارهای مجتمع، رادارها و نظایر آن.
به بیان دیگر، مهندسان برق از الکتریسیته یا برای انتقال انرژی یا برای پردازش اطلاعات استفاده می کنند.فراگیرتر شدن استفاده از انرژی الکتریکی و افزایش نیاز به انتقال و نیز پردازش سریع تر اطلاعات، مهندسی برق را به یکی از مهم ترین و پر طرفدارترین زمینه های مهندسی و صنعت تبدیل کرده است.
تاریخچه:
الکتریسیته یکی از موضوعات جذاب علمی از اوایل قرن هفدهم بوده است. یکی از اولین مهندسین برق احتمالاً ویلیام گیلبرت بوده است که اولین وسیله ی اندازه گیری الکتریسیته یا الکتروسکوپ را طراحی کرد و آن را ورسوریوم(versorium)نامید. همچنین او اولین کسی بود که به طور واضح مغناطیس و الکتریسیته ی ساکن را تمیز داد.
تا پیش از حدود دهه ی ۱۸۸۰، مباحث مربوط به الکتریسیته و کاربردهای آن، زیرمجموعه ای از فیزیک تلقی می شد. این رشته اولین بار در نیمه ی دوم قرن نوزده میلادی، بعد از تجاری سازی تلگراف، تلفن و توزیع برق و استفاده های آن به عنوان یک شغلِ شناخته شده مطرح شد. از حدود سال ۱۸۸۵ برخی دانشگاه ها و موسسات فناوری مانند دانشگاه کرنل یا موسسه ی فناوری ماساچوست، رشته ی کارشناسی مهندسی برق را ایجاد نمودند. دانشگاه فنی دارمشتات اولین دانشگاهی بود که در سال ۱۸۸۲ دانشکده ی مهندسی برق را ایجاد کرد و پس از آن دانشگاه کرنل و دیگر دانشگاه ها این رشته را ارائه نمودند
دانشمندان معروف:
توماس ادیسون
مایکل فارادی
نیکولا تسلا
حسن کامل الصباح
هاینریش هرتز
آندره ماری آمپر
گوستاو رابرت کیرشهف
الساندرو جوزپه ولتا
گئورگ زیمون اهم
رشتهٔ مهندسی برق :
داشتن تحصیلات دانشگاهی و آکادمیک از الزامات ورود به شغل مهندسی برق می باشد. در کشور ما گرایش های تخصصی مختلفی برای مهندسی برق تعریف شده است که اگر فارغ التحصیلان مهندسی برق متناسب با گرایش تخصصی خود مشغول به کار شوند، مطمئنا بازدهی بیشتری خواهند داشت. رشته مهندسی برق در مقطع کارشناسی دارای ۵ گرایش زیر است. در برخی دانشگاه ها، گرایش دانشجو پس از گذراندن ۳ تا ۵ ترم مشخص می شود.
به طور کلی، مباحث اصلی مهندسی برق (عمدتاً در دورهٔ کارشناسی) موارد زیر هستند:
معادلات دیفرانسیل، جبر خطی و تحلیل فوریه
پردازش سیگنال (پیوسته و گسسته زمان)
مدارها و سیستم های الکترونیکی آنالوگ
مدارها و سیستم های الکترونیکی دیجیتال، ریزپردازنده ها
الکترومغناطیس، امواج الکترومغناطیسی و آنتن ها
ماشین های الکتریکی (موتورها، ژنراتورها و ترانسفورمرها)
سیستم های انتقال انرژی الکتریکی
سیستم های مخابراتی و انتقال اطلاعات (آنالوگ و دیجیتال)
سیستم های کنترل و رباتیک
مدارهای الکتریکی ۱و۲، سیگنال ها و سیستم ها، الکترونیک ۱و۲، مدارهای منطقی، الکترومغناطیس، معادلات دیفرانسیل، ریاضیات مهندسی، آمار و احتمالات، ماشین های الکتریکی ۱و۲، بررسی سیستم های قدرت ۱ برخی از دروسی است که دانشجویان تمام گرایش های مهندسی برق در مقطع کارشناسی موظف به گذراندن آن هستند.
گرایش قدرت:
مهندسی قدرت Power engineering یکی از زیر شاخه های اصلی مهندسی برق است که با سیستمهای قدرت به ویژه تولید، انتقال، توزیع توان الکتریکی، تبدیل انرژی الکتریکی به شکلهای دیگر انرژی و تجهیزات الکترومکانیکی شامل ترانسفورماتورها، ژنراتورها، موتورهای الکتریکی و تجهیزات الکترونیک قدرت استاین همچنین راه اندازی و تعمیر و نگهداری سیستمهای حرارتی، برودتی و تجهیزات تولید توان الکتریکی مانند ژنراتورها، پست ها و دیگر تجهیزات الکتریکی مورد استفاده در صنایع یا ساختمانهای بزرگ نیز سروکار دارد.. شناسایی دیگر منابع جدید انرژی الکتریکی نیز از زیر شاخه های این رشته است.
در گذشته(حدود ۳۰ سال پیش)، مهندسی برق به دو شاخه برق قوی (قدرت) و برق ضعیف (الکترونیک) تقسیم می شد.
مهندسی قدرت معمولاً به سه زیر شاخه اصلی تقسیم میشود:
گرایش الکترونیک:
الکترونیک علمی است که به بررسی حرکت الکترون در خلاء در مواد رسانا یا نیمه رسانا و اثرات و کاربردهای آن می پردازد. با توجه به این تعریف، مهندس الکترونیک در زمینه ساخت قطعات الکترونیک و کاربرد آن در مدارها، فعالیت می کند. البته متاسفانه به علت عدم توانایی رقابت در بازار با برندهای مشهور موجود، در ایران درسطح وسیع، تولید قطعات الکترونیکی صورت نمی گیرد.
به عبارت دیگر، زمینه فعالیت مهندسی الکترونیک را می توان به دو شاخه اصلی «ساخت قطعات و کاربرد مداری قطعه»سخت افزار و «طراحی مدارهای الکتریکی» ،نرم افزار تقسیم کرد
هدف از مخابرات ارسال و انتقال اطلاعات از نقطه ای به نقطه دیگر است که این اطلاعات می تواند صوت، تصویر یا داده های کامپیوتری باشد.
مخابرات، گرایشی از مهندسی برق است که در حوزه ارسال و دریافت اطلاعات از روش های موجی و مخابراتی فعالیت می کند. مهندسی مخابرات با ممکن ساختن ایجاد ارتباط پرسرعت ٬امن و آسان بین دو یا چند کاربر در مکان های مختلف، زندگی انسان را متحول ساخته است. از آثار گسترش مهندسی مخابرات می توان به رادیو و تلویزیون، اینترنت و ماهواره های ارتباطی یا تحقیقاتی (مخابرات فضایی) اشاره کرد.
گرایش مخابرات:
مهندسی مخابرات معمولاً به سه زیر شاخه اصلی تقسیم میشود:
گرایش کنترل:
اگر بخواهیم یک تعریف کلی از کنترل ارائه دهیم، می توانیم بگوییم که هدف این علم، کنترل متغیرهای اساسی سیستم (که متغیرهای خروجی می تواند تنها بخشی از این متغیرها باشد) بر مبنای برخی ملاکهای مطلوب می باشد. این ملاکها می تواند سرعت یک موشک، دمای یک اتاق، زاویهٔ چرخش بازوی ربات و… باشد.
به عنوان یک مثال ساده می توان کنترل زمان اوج گیری یک هواپیمای جنگنده را در نظر گرفت. در این مثال، زاویه پره های هواپیما، میزان سوخت تزریقی و سایر متغیرهای تاثیرگذار بایستی با روش های ریاضی محاسبه و سیستم کنترل کننده به دقت طراحی شود تا بتوان زمان عکس العمل سیستم را کاهش داد و آن را در برابر اثرات نویز محیط (مانند وزش باد یا …) مقاوم کرد.
مهندسی پزشکیBiomedical engineering به دنبال ایجاد ارتباط منطقی بین علوم مهندسی و دانش پزشکی می باشد البته این رشته در ایران در مقطع کارشناسی ارائه نمی شود و در مقاطع ارشد و دکترا جهت ادامه تحصیل ارائه می گردد.
حوزه فعالیت آن مطالعه ساختار بدن انسان به صورت سیستمیک، کشف قوانین فیزیکی و معادلات ریاضی حاکم بر اجزاء سیستم، فهم اندرکنش بین آنها، مدلسازی این فرایندها و بررسی تاثیر بیماری بر روی این ساختار منظم و به تبع آن ارائه روشهای تشخیصی و درمانی مفیدتر برای بهبود بیماریها بود.
در مهندسی پزشکی با تلفیقی از علوم مهندسی برطرف کردن نیازهای پزشکی در زمینه ساخت و نگهداری تجهیزات و نیز ساخت ابزارهای پزشکی برای کاربردهای پیشگیری، تشخیص و درمان بیماریها مد نظر می باشد.
گرایش مهندسی پزشکی!:
مهندسی پزشکی رشته ای متشکل از گرایش های متعدد مهندسی و علوم پزشکی است. در نتیجه پیدایش گرایشهای جدید این رشته دور از انتظار نخواهد بود. هم اکنون در ایران در مقاطع مختلف آموزش عالی گرایش های زیر تدریس می گردند:
مهندسی پزشکی بالینی
بیوالکتریک
بیومکانیک
بیومواد
مهندسی بافت
پردازش تصاویر پزشکی
مهندسی توانبخشی
مهندسی ورزش
مدل سازی سیستم های فیزیولوژیکی
ابزار دقیق در مهندسی پزشکی
یک سیستم شنوایی مصنوعی جاسازی شده
بازار کار و آینده شغلی مهندسی برق:
گر چه رشته برق به گرایش هایی تقسیم شده که دانشجو حداکثر در یک زمینه تخصص می یابد اما برنامه های آموزشی طوری تدوین شده که دانشجو را برای کار در هر چهار گرایش آماده می کند و دانشجویان می توانند با قدری مطالعه بیشتر در گرایش های دیگر نیز به کار بپردازند
مهندس برق با توجه به گرایش های تحصیلی خود می توانند در نیروگاه ها، انواع کارخانجات (سیمان، خودروسازی، ذوب آهن و…)، سازمان های حوزه مخابراتی، پزشکی، تولید،انتقال،صنایع نظامی و دفاعی و …در بخش دولتی یا خصوصی مشغول به کار شود.
البته بنا به گفته متخصصان زمینه های زیادی برای کارآفرینی در شغل مهندسی برق و راه اندازی کسب و کار مستقل وجود دارد که یک مهندس برق توانمند و ماهر می تواند با بررسی و شناخت نیازهای کشور در حوزه صنعت برق و مخابرات، در جهت رفع آنها اقدام کند.
شرح وظایف:
مهندس برق معمولا با گروهی از مهندسان و تکنسین های مختلف روی پروژه کار می کند. بنابراین وظایف یک مهندس برق در یک پروژه را می توان به شرح زیر بیان کرد :
• بررسی کاربردی بودن و قابل استفاده بودن جدیدترین تکنولوژی ها و نوآوری های حوزه برق و الکترونیک برای بکارگیری در روند پروژه
• طراحی اجزا، نرم افزار، محصولات و سیستم های الکترونیکی برای کاربردهای تجاری، صنعتی، پزشکی، نظامی و علمی
• تست نمونه های آزمایشگاهی و تجزیه و تحلیل داده ها
• تهیه برنامه های فنی و عملی با استفاده از نرم افزارهای طراحی و مهندسی کامپیوتری
• تخمین هزینه ها و نیروی انسانی مورد نیاز و انجام زمانبندی پروژه
• هماهنگی فعالیت های تکنسین ها و کارگران
• اطمینان از رعایت شدن مقررات مربوطه در پروژه ها
• برنامه ریزی و نظارت بر برنامه های بازرسی، تعمیر و نگهداری
میزان درآمد مهندس برق:
بر اساس آخرین آمار حقوق مهندس برق که به عنوان کارشناس در حوزه های مختلف مشغول بکار است، در شرکتهای کوچک به طور متوسط بین 900000 تومان تا 3800000 تومان می باشد . البته لازم به ذکر است حقوق مهندس برق در شرکتها و شهرهای مختلف متفاوت است .
درآمد مهندس برق در برخی کشورهای جهان عبارتند از :
آمریکا – متوسط درآمد سالیانه مهندس برق 87.180 دلار (متوسط درآمد سالانه مهندسان83.340 دلار و برای همه مشاغل33.840 دلار) در سال2010 و مطابق با آخرین آمارها در سال 2013، 91,800دلار بوده است.
استرالیا – متوسط درآمد سالیانه مهندس برق 78.000 دلار( قبل از کسر مالیات) می باشد.
انگلستان – متوسط درآمد سالیانه مهندس برق تازه کار 27.000 تا 37.500 دلار، مهندس برق باتجربه حدود 60.000 دلار و مهندسان برق ارشد از 60.000 تا 83.000 دلار می باشد
البته این میزان درامد بر اساس حقوق مشاغل اداری در این زمینه می باشد که در این رشته امکان مشاوره،طراحی، نظارت،محاسبه واجرا نیز بصورت همزمان با مشاغل اداری می باشد که به میزان درامد بر حسب تجربه و پروژه می افزاید.
ادامه تحصیل:
فارغ التحصیل در مقطع کارشناسی برق که مدرک خود را در یکی از چهار گرایش الکترونیک، مخابرات، قدرت و کنترل می گیرد، می تواند در یکی از این گرایشها (اختیاری) یا رشته ای که برق زیر مجموعه ای برای آن تعریف شده، ادامه تحصیل نماید.
این رشته ها به صورت: مهندسی برق- الکترونیک، برق- قدرت، برق- مخابرات (شامل گرایش های: میدان، سیستم، موج، رمز، مایکرونوری) برق- کنترل، مهندسی پزشکی (گرایش بیوالکتریک)، مهندسی هسته ای (دو گرایش مهندسی راکتور و مهندسی پرتو پزشکی، مهندسی کامپیوتر (معماری کامپیوتر، هوش مصنوعی و رباتیک) است.
برای تحصیل در مقطع دکترای تخصصی، می توان، در هر یک از زیرشاخه های تخصصی تر گرایشهای یاد شده میزان مورد نیاز واحدها را اخذ کرد و رساله دکتری را در همان موضوع خاص ارائه داد. مسلم است این زیر شاخه ها، گرایشهای تخصصی تر این چهار گرایش است. امکان ادامه تحصیل در کلیه گرایشهای یاد شده در مقطعهای کارشناسی ارشد و تا حد زیادی در دوره دکتری، در داخل کشور وجود خواهد داشت. رشته برق به دلیل کاربردی بودن آن در بسیاری از علوم مهندسی دیگر، برای فارغ التحصیلان امکان تحصیل در بسیاری گرایشها و دانشها را فراهم می کند.
یکی از مشکلاتی که در حال حاضر کشور در بخش مهندسی برق با آن روبرو است، مهاجرت بسیاری از مهندسان برق توانمند به سایر کشورها و کم بودن متخصصان کارآمد در این بخش می باشد. امید است با بهبود کیفیت علمی همه دانشگاه ها و انگیزه و تلاش بیشتر دانشجویان متعهد، صنعت برق و مخابرات کشور با وجود مهندسان برق توانمند، ماهر و متخصص هر روز به سمت پیشرفت و توسعه بیشترحرکت کند.