جزئیات 4 گرایش رشته مهندسی برق/ آشنایی دانشجویان از انتقال انرژی تا پردازش داده‌ها

گرایش‌های مقطع کارشناسی در ایران

رشته مهندسی برق در مقطع کارشناسی دارای 5 گرایش مهندسی قدرت، مهندسی الکترونیک، مهندسی مخابرات، مهندسی کنترل، مهندسی پزشکی (بیوالکتریک) است و در برخی دانشگاه‌ها٬ گرایش‌ دانشجو پس از گذراندن 3 تا 5 ترم مشخص می‌شود.

در دانشگاه های صنعتی شریف٬ تهران و صنعتی امیرکبیر گرایش سیستم‌های دیجیتال (که در تقسیم‌بندی پنج‌گانه٬ زیرمجموعه‌ای از گرایش الکترونیک محسوب می‌شود) به 5 گرایش فوق اضافه شده‌است در دانشگاه صنعت آب و برق٬ علاوه‌بر گرایش قدرت٬ گرایش شبکه‌های انتقال و توزیع ایجاد‌شده‌است که ترکیبی از گرایش قدرت و مباحث مربوط به شبکه سراسری برق و مدیریت توزیع و مصرف است.

مباحث اصلی رشته مهندسی برق

به‌طور کلی، مباحث اصلی مهندسی برق (عمدتا در دوره‌ کارشناسی) شامل معادلات دیفرانسیل، جبر خطی و تحلیل فوریه، پردازش سیگنال (پیوسته و گسسته‌زمان)، مدارها و سیستم‌های الکترونیکی آنالوگ، مدارها و سیستم‌های الکترونیکی دیجیتال، ریزپردازنده‌ها، الکترومغناطیس، امواج الکترومغناطیسی و آنتن‌ها، ماشین‌های الکتریکی (موتورها، ژنراتورها و ترانسفورمرها)، سیستم‌های انتقال انرژی الکتریکی، سیستم‌های مخابراتی و انتقال اطلاعات (آنالوگ و دیجیتال) و سیستم‌های کنترل و رباتیک است.

گرایش قدرت

مهندسین قدرت سیستم‌های انتقال و توزیع برق را طراحی می‌کنند. مهندسی قدرت با تولید، انتقال و توزیع انرژی الکتریکی و ساخت برخی دستگاه‌های مربوط به آن نظیر ترانسفورمرها٬ ژنراتورهای الکتریکی٬ موتورهای الکتریکی و تجهیزات الکترونیکی مورد نیاز سروکار دارد.

این گرایش، به عنوان قدیمی ترین گرایش در رشته مهندسی برق، خود به چندین زیرگرایش تقسیم می‌شود.

در مبحث انتقال و توزیع، روش‌های مختلف انتقال برق اعم از کابل‌های هوایی و زیرزمینی، اصول مهندسی فشار قوی و همچنین مدیریت شبکه توزیع و توزیع بهینه را مطالعه می‌کنند. برای مثال٬ می‌توان با بهینه‌سازی شبکه‌های برق‌رسانی٬ تا حد زیادی از تلفات در شبکه جلوگیری نمود که این‌کار موضوع این گرایش از مهندسی قدرت است.

مبحث حفاظت نیز به بررسی انواع وسایل و تجهیزات حفاظتی‌ای می‌پردازد که در مراحل مختلف تولید، توزیع، انتقال و مصرف انرژی، و تاسیسات الکتریکی و نیز انسان‌ها را در برابر حوادث مختلف محافظت می‌کنند.

گرایش ماشین‌های الکتریکی شامل ژنراتورها، ترانسفورمرها و موتورهای الکتریکی می‌شود که این شاخه از زمینه‌های مهم صنعتی و پژوهشی گرایش قدرت است.

گرایش الکترونیک قدرت به طراحی و بهره‌بردای از تجهیزات الکترونیکی ویژه سیستم‌های قدرت می‌پردازد. این تجهیزات باید با ولتاژ و جریان‌های بالا سازگار باشند. ماشین‌های الکتریکی 3، بررسی سیستم‌های قدرت 2، حفاظت سیستم، رله و حفاظت، اصول مهندسی عایق و فشار قوی، تولید و نیروگاه، طراحی و توسعه شبکه و مدیریت توزیع از اصلی‌ترین دروس این گرایش هستند.

گرایش الکترونیک

الکترونیک علمی است که به بررسی حرکت الکترون در خلاء در مواد رسانا و یا نیمه رسانا و اثرات و کاربردهای آن می‌پردازد. با توجه به این تعریف، مهندس الکترونیک در زمینه ساخت قطعات الکترونیک و کاربرد آن در مدارها، فعالیت می‌کند.

البته متاسفانه به علت عدم توانایی رقابت در بازار با برند‌های مشهور موجود، در ایران در سطح وسیع، تولید قطعات الکترونیکی صورت نمی‌گیرد.

به عبارت دیگر، زمینه فعالیت مهندسی الکترونیک را می‌توان به دو شاخه اصلی «ساخت قطعات و کاربرد مداری قطعه» و «طراحی مدارهای الکتریکی» تقسیم کرد.

تکنیک پالس، الکترونیک 3، میکروپروسسور، معماری کامپیوتر، مدارهای مخابراتی، فیزیک مدرن و فیزیک الکترونیک از جمله دروس اصلی گرایش الکترونیک محسوب می‌شوند.

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 عمده‌ی مخابرات میدان و سیستم‌های مخابراتی تشکیل می‌شود.

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 جنبه‌ی فیزیکی چگونگی انتقال امواج حاوی اطلاعات٬ از نقطه‌ای به نقطه‌ی دیگر روبه‌رو هستند. بدین‌ترتیب مهندسی مخابرات میدان  رابطه زیادی با فیزیک کاربردی (در قسمت الکترومغناطیس) دارد.

گرایش سیستم‌های مخابراتی

مساله پردازش و بهینه‌سازی سیگنال اطلاعات موضوع مهندسی سیستم‌های مخابراتی است. در گرایش مخابرات سیستم٬ به طور عمده با سیگنال اطلاعات به صورت یک تابع ریاضی برخورد می‌کنند.

در این مبحث، مهندسان با ریاضیات مربوط به نظریه اطلاعات و نیز پردازش سیگنال برای آماده‌سازی آن جهت ارسال از طریق مورد نظر (آنتن٬ فیبر نوری٬ موج‌بر ) و در کل٬ طراحی و بهبود سامانه‌های مخابراتی جهت دستیابی به سرعت و امنیت و قابلیت اطمینان بیشتر سروکار دارند. برای مثال می‌توان به بهینه‌سازی و مقاوم سازی سیگنال دربرابر نویز و رمزگذاری اطلاعات جهت امنیت ارسال و بهینه‌سازی آن اشاره کرد. بدین‌ترتیب مهندسی سیستم‌های مخابراتی، رابطه زیادی با ریاضیات کاربردی دارد.

گرایش کنترل

هدف از گرایش کنترل، کنترل متغیرهای اساسی سیستم بر مبنای برخی ملاکهای مطلوب است که این ملاک‌ها می‌تواند سرعت یک موشک، دمای یک اتاق و یا زاویه‌ی چرخش بازوی ربات باشد.

مهندسی کنترل حلقه اتصال میان مهندسی برق و رشته‌های دیگر است و امروزه این علم به صورت بخش اصلی و مهمی از فرآیندهای صنعتی و تولیدی در آمده‌ است.

به کمک این علم می‌توان به عملکرد بهینه سیستم‌های پویا، بهبود کیفیت و ارزان‌تر شدن فرآورده‌های تولیدی، گسترش میزان تولید، ماشینی کردن بسیاری از عملیات تکراری و خسته‌کننده دستی و نظایر آن دست یافت.

گفتنی است که گرایش کنترل دارای زیر بخش‌های متنوعی مانند کنترل خطی، کنترل غیرخطی،کنترل مقاوم،کنترل تطبیقی،کنترل دیجیتال و کنترل فازی است.

از دروس اصلی این گرایش مهندسی برق می‌توان به کنترل دیجیتال و کنترل غیرخطی، کنترل مدرن، کنترل صنعتی، ابزار دقیق، اصول میکروکامپیوتر، ترمودینامیک، مبانی تحقیق در عملیات و سیستم‌های کنترل خطی اشاره کرد.

وضعیت تحصیل در مقاطع بالاتر از کارشناسی

فارغ التحصیل در مقطع کارشناسی برق که مدرک خود را در یکی از چهار گرایش الکترونیک، مخابرات، قدرت و کنترل می‌گیرد، می‌تواند در یکی از این گرایش‌ها (اختیاری) یا رشته‌ای که برق زیر مجموعه‌ای برای آن تعریف شده، ادامه تحصیل دهد.

این رشته به صورت مهندسی برق- الکترونیک (سه گرایش طراحی آنالوگ، مدارهای دیجیتال، ادوات میکرو و نانو الکترونیک)، برق- قدرت، برق- مخابرات (شامل گرایش‌های: میدان، سیستم، موج، رمز، مایکرونوری) برق- کنترل، مهندسی پزشکی (گرایش بیوالکتریک)، مهندسی هسته‌ای (دو گرایش مهندسی راکتور و مهندسی پرتو پزشکی، مهندسی کامپیوتر (معماری کامپیوتر، هوش مصنوعی و رباتیک) است.

بازار کار  رشته مهندسی برق

گر چه رشته برق به گرایش هایی تقسیم شده که دانشجو حداکثر در یک زمینه تخصص می‌دهد اما برنامه‌های آموزشی طوری تدوین شده که دانشجو را برای کار در هر چهار گرایش آماده می‌کند و دانشجویان می‌توانند با قدری مطالعه بیشتر در گرایش های دیگر نیز به کار بپردازند.

شناخت، نحوه عملکرد و چگونگی نگهداری و بهره برداری، تجزیه و تحلیل و طراحی سیستم های مخابراتی، مکانیزم بلندگوها، ارتباطات تلفنی بین شهرها و سراسر کشور، فیبرنوری، ارتباطات موبایل، ارتباطات رادیویی، ارتباطات بی سیم، محاسبه مکان های مناسب برای نصب تقویت کننده، خطوط انتقالی، امواج مایکروویو، آنتن، دستگاه های فرستنده و گیرنده، چگونگی پردازش و بازیابی امواج و سیگنال های دریافتی، اینترنت انتقال داده ها، ارتباطات ماهواره ای و ساخت رادارها، اصول رادار و ردیابی، ارتباطات مخابراتی بین یگان های نظامی درگرایش کنترل، کنترل دمای کوره، کنترل دور الکترو موتور، کنترل موشک، هواپیما، سفینه، ارتفاع آب و کنترل جریان و ولتاژ یک سیستم در گرایش قدرت کلیه امور مربوط به خطوط انتقال برق، عایق کاری، فشار ولتاژ، فاصله کابل ها، جنس دکل، ارتفاع دکل، ترازیستورها، آشنایی با روش های توزیع و پخش جریان در یک کارخانه، ساختمان یا یک شهر در گرایش الکترونیک، بردهای کنترل آسانسور، بردهای کنترل فرایندهای شیمیایی، بردهای کنترل، دستگاه های صنعتی، طراحی مدارهای الکترونیکی جزو بازار کار رشته برق است.