معرفی رشته مهندسی برق

رشته مهندسی برق شامل طراحی، تحلیل و ساخت مدارهای الکتریکی، سیستم های کنترل هوشمند و سیستم های مخابراتی است. ابعاد این مدار ها از چند نانومتر ( چیپست های الکترونیکی ) تا چند هزار کیلومتر مانند شبکه برق رسانی یک کشور متغیر است. پایه و اساس این رشته مباحث فیزیک مانند الکترومغناطیس و جریان‌های الکتریکی و الکتریسیته ساکن است.

مهندسی برق یک رشته مهندسی است که به طراحی و بکارگیری تجهیزات، دستگاه‌ها و سیستم‌هایی که از برق، الکترونیک و الکترومغناطیس استفاده می‌کنند، می‌پردازد . مهندسی برق امروزه با بسیاری از رشته‌های مهندسی همپوشانی دارد و تعداد بسیار زیادی از تخصص‌ها شامل مهندسی سخت افزار، الکترونیک قدرت، الکترومغناطیس و امواج، مهندسی مایکروویو، نانوتکنولوژی، الکتروشیمی، انرژی‌های تجدید پذیر، مکاترونیک و علم مواد الکتریکی را در بر می‌گیرند. درواقع با این تعرف می‌توان گفت این رشته ترکیبی از رشته‌های مهندسی است.

مهندس برق کسی است که سیستم های الکتریکی جدیدی را طراحی و توسعه می دهد. مشکلات را حل می کند و تجهیزات آزمایش را می‌کند. آنها فیزیک و ریاضیات برق، الکترومغناطیس و الکترونیک را در هر دو سیستم در مقیاس بزرگ و کوچک برای پردازش اطلاعات و انتقال انرژی مطالعه و استفاده می‌کنند.

توانایی‌های لازم برای دانشجویان رشته مهندسی برق

افرادی که دارای توانایی تحلیل چند معیاره و درک نسبتا عمیقی از مباحث فیزیکی الکترومغناطیس و جریان های الکتریکی و الکتریسیته ساکن هستند و بتوانند با استفاده از ابزار هایی که علم ریاضیات در اختیارشان می‌گذارد مسائل فیزیکی را بررسی و تحلیل کنند.

دانشجویان این رشته می‌بایست درک و علاقه کافی به تفکر الگوریتمیک و زبان‌های برنامه نویسی داشته باشند. همچنین توانایی حل مسأله فاکتور تعیین کننده است، مسائلی چون مشکلاتی که ممکن است در شبکه برق رسانی یک شهر بوجود بیاید یا نقص در عملکرد یک ربات کنترلی در خط تولید یک کارخانه که ممکن است ناشی از اختلال عملکرد یکی از مدار های آن باشد؛ لذا لازم است که یک مهندس برق بتواند با توانایی تحلیل مسأله پیش آمده و ارائه راهکار های ممکن برای رفع آن وارد عمل شود.

یک دانشجوی مهندسی برق باید روحیه کار کردن با هر نوع تجهیزات از یک ولت متر تا تجهیزات آنالانیز کننده را برای طراحی‌های پیشرفته و نرم افزاری داشته باشد.

علاوه بر داشتن پایه قوی در ریاضیات و مفاهیم فیزیک مانند دیگر رشته‌های مهندسی و علاقه به کار با وسایل برقی، یک مهندس برق باید دارای روحیه تحلیل گری و ذهنی خلاق باشد؛ تا از پس مسئولیت های کاری بر بیاید.

اگر دانشجویان رشته برق فقط روی مباحث تئوری و ریاضیات اکتفا کنند مطمئن باشند بعد از فارغ التحصیلی به دلیل نداشتن مهارت کافی در کار عملی جذب بازار کار نمی‌شوند.

طول دوره رشته برق

4 سال است. رشته مهندسی برق شامل حدود 142 واحد درسی در طول دوره کارشناسی است. رشته‌ مهندسی‌ برق‌ قبلاً در مقطع‌ کارشناسی‌ دارای‌ 4 گرایش‌ الکترونیک‌، مخابرات‌، کنترل‌ و قدرت‌ بود. ولی در دفترچه راهنمای انتخاب رشته آزمون سراسری 1398 ، در مقطع کارشناسی ، گرایش نداشت و صرفاً عنوان مهندسی برق درج شده است.

کاربردهای رشته مهندسی برق ‌

• رایانه ، تبلت یا تلفن هوشمندی که اخیراً خریداری کرده اید شاهکار طراحی مهندسی برق است.
• ربات‌ها از سنسورها ، محرک‌ها ، ریزپردازنده ها و سیستم‌های پیچیده کنترل بازخورد تشکیل شده اند که توسط مهندسین برق طراحی شده اند!
• پروژه‌های فضایی – ارتباطات فضایی عمیق ، سیستم‌های کنترل قوی ، GPS زمینی فوق العاده برای ناوبری و موقعیت یابی ، تولید برق و شبکه های ذخیره سازی ، سیستم های تصویربرداری – توسط مهندسین برق امکان پذیر است.
• فناوری پزشکی پیشرفته ای که در یک بیمارستان مدرن با آن روبرو می شوید از جمله دستگاههای تصویربرداری CT ، MRI و PET ، مانیتورهای نوار قلب و فشار خون ، همه بر اساس اصول مهندسی برق است.

برای آشنایی بیشتر شما با این رشته، گرایش‌های برق به طور مفصل معرفی شدند :

گرایش‌ الکترونیک ‌مهندسی برق

هدف این گرایش شناخت نحوه عملکرد، نگهداری، بهره برداری، تجزیه و تحلیل و طراحی سیستم های الکترونیکی در واحد های مختلف صنعتی و خدماتی کشور است. برای این منظور در این گرایش دانشجویان با فیزیک ادوات نیمه هادی، ساختمان و طرز کار عناصر الکترونیکی مانند ترانزیستور ها، ماسفت ها و نیز آنالیز مدار ها و سیستم های الکترونیکی آشنا می شوند. جهت تجزیه و تحلیل این سیستم ها از روش های کلاسیک و روش های مبتنی بر محاسبات کامپیوتری و برنامه نویسی استفاده می شود.

مهندسی الکترونیک شامل طراحی و آزمایش مدارهای الکترونیکی است که از خواص مؤلفه هایی مانند مقاومت ، خازن ، سلف ، دیودها و ترانزیستورها برای دستیابی به عملکرد خاص استفاده می کند. مدار تنظیم شده، که به کاربر یک رادیو اجازه می دهد تا همه از یک ایستگاه واحد را فیلتر کند، تنها نمونه ای از چنین مدار است. مثال دیگر برای تحقیق ، تهویه سیگنال پنوماتیک است.

قبل از اختراع مدار مجتمع در سال 1959 ، مدارهای الکترونیکی از اجزای گسسته ساخته شده بودند که توسط انسان‌ها قابل دستکاری بودند. این مدارهای مجزا از فضای و انرژی زیادی استفاده می‌کردند و از نظر سرعت محدود بودند ، اگرچه هنوز هم در بعضی از برنامه‌ها رایج هستند. در مقابل، مدارهای مجتمع تعداد زیادی از اجزای الکتریکی ریز، عمدتا ترانزیستورها، تعداد زیادی از قطعات – معمولاً ترانزیستورها – را در یک تراشه کوچک به اندازه یک سکه بسته بندی کردند. این امر به رایانه‌های قدرتمند و سایر دستگاه‌های الکترونیکی که امروزه می‌بینیم، اجازه می‌دهد.

گرایش‌ مخابرات‌

هدف این گرایش شناخت نحوه عملکرد، نگهداری، بهره برداری، تجزیه و تحلیل و طراحی سیستم‌های مخابراتی است. مسائل انتقال اطلاعات در سیستم‌های رادیویی، کابل ها و فضا تحت عناوینی نظیر میدان‌ها و امواج سیستم های تلویزیون، رادار و مخابرات ماهواره ای و آنتن مورد مطالعه قرار می گیرد. همچنین در این گرایش به قطعات، مدارها و سیستم‌های مختلفی که در مخابرات به کار برده می‌شود، پرداخته می‌شود.

امروزه ارسال و انتقال اطلاعات از نقطه به نقطه ای دیگر به صورت صوت، تصویر یک امر بسیار کابردی و حیاتی است. مهندسان برق-گرایش مخابرات سعی در بهینه سازی فرآیند های ارسال  و دریافت دارند. درس ریاضیات دراین گرایش بسیار مهم است. گرایش مخابرات دارای دو گرایش میدان و سیستم است. گرایش میدان در واقع با امواج، میدان های مغناطیسی، ماکروویو، آنتن در ارتباط است و گرایش سیستم به مطالعه درباره چگونگی تبدیل سیگنال از شکلی به شکل دیگرمی پردازند.

گرایش‌ کنترل‌ مهندسی برق

سیستم‌های کنترل نقش مهمی در جریان برق دارند. مهندسی کنترل بر مدل سازی طیف متنوعی از سیستم‌های پویا و طراحی کنترل کننده تمرکز دارد که باعث می‌شود این سیستم ها به روشی مطلوب رفتار کنند.

برای پیاده سازی چنین کنترل کننده‌هایی ، مهندسان برق ممکن است از مدارهای الکترونیکی ، پردازنده‌های سیگنال دیجیتال ، میکروکنترلرها و کنترل کننده‌های منطق قابل برنامه ریزی (PLC) استفاده کنند. هندسی کنترل دارای طیف گسترده‌ای از برنامه‌های پرواز و پیشران‌های هواپیماهای تجاری تا کنترل کروز موجود در بسیاری از خودروهای مدرن است. همچنین در اتوماسیون صنعتی نقش مهمی ایفا می‌کند.

مهندسان کنترل معمولاً هنگام طراحی سیستم‌های کنترل از بازخورد استفاده می‌کنند. به عنوان مثال، در اتومبیل با کروز کنترل سرعت وسیله نقلیه به طور مداوم کنترل می‌شود و به سیستم تغذیه می‌شود که توان موتور را مطابق با آن تنظیم می‌کند. در جایی که بازخورد منظم وجود دارد، می‌توان از تئوری کنترل برای تعیین نحوه واکنش سیستم به چنین بازخورد استفاده کرد.

هدف این گرایش آشنایی با نحوه تحلیل و مدلسازی سیستم های پویا و معرفی اصول طراحی و نحوه استفاده از سیستم های کنترل خودکار برای بهبود رفتار این گونه سیستم ها می باشد. کاربرد سیستم های مختلف کنترل در کارخانه ها و مراکز صنعتی، نیروگاه ها، سیستم های هوافضایی و … است.

گرایش‌ قدرت‌

یک مهندس گرایش برق قدرت با تولید، انتقال و توزیع برق و همچنین طراحی طیف وسیعی از دستگاه‌های مرتبط سرو کار دارد. اینها شامل ترانسفورماتورها ، ژنراتورهای برقی ، موتورهای برقی ، مهندسی ولتاژ بالا و الکترونیک قدرت است.

در بسیاری از مناطق جهان ، دولت‌ها دارای یک شبکه الکتریکی به نام شبکه برق هستند که انواع ژنراتورها را با کاربران انرژی خود متصل می‌کند. کاربران انرژی الکتریکی را از شبکه خریداری می کنند؛ از انجام هزینه‌های پرهیز از تولید نیازهای خود اجتناب می‌کنند.

مهندسان برق ممکن است روی طراحی و نگهداری شبکه برق و همچنین سیستم‌های برق که به آن وصل می‌شوند کار کنند. این سیستم‌ها را سیستم‌های قدرت شبکه نام گذاری کرده اند و ممکن است شبکه را با انرژی اضافی تأمین کنند ، برق را از شبکه قطع کنند یا هر دو را انجام دهند.

مهندسان برق نیز ممکن است روی سیستم هایی کار کنند که به شبکه وصل نشوند ، به نام سیستم های برق خارج از شبکه ، که در بعضی موارد برای سیستم های درون شبکه ارجعیت دارد. دولت در حال حاظر به همچین مهندس هایی برای تولید برق، انتقال و توزیع در شبکه های شهری برای برق خانگی نیازمند است.

در این گرایش به کلیه مسائل مربوط به تولید، انتقال و توزیع انرژی الکتریکی و همچنین طراحی، ساخت و بهره برداری از ماشین های الکتریکی می پردازد. در بخش تولید انرژی، با توجه به اتمام سوخت های فسیلی و آلودگی آن ها جهت گیری آینده به سمت استفاده از منابع تولید انرژی تجدید پذیر نظیر سلول های خورشیدی و توربین بادی است. در بخش انتقال، جهت گیری آینده به سمت استفاده از خطوط ولتاژ بالا است. در بخش توزیع نیز جهت گیری آینده به سمت هوشمند سازی شبکه توزیع می‌باشد.

وظایف مهندس برق 

• مخابرات و ارتباطات –  موبایل، رادیو، تلویزیون و ارتباطات ماهواره ای
• ارتباطات داده ای – کامپیوتر خانگی، لب تاپ، کامپیوترهای جیبی و ماشین‌های خودپرداز بانک‌ها
• پژوهش های علمی – آکوستیک، اپتیک، فیزیک و فناوری نانو
• وسایل پزشکی – دستگاه‌های پزشکی و آزمایشگاهی
• نظامی – ارتباطات، ناوبری و سیستم‌های تسلیحاتی
• هوا و فضا – رادار، سیستم‌های هوانوردی و ارتباطی
• حمل و نقل – سیستم های الکترونیکی خودرو، سیستم های رد یابی و مسافت سنج
• لوازم خانگی – اعم از وسایل آشپزخانه تا اتاق پذیرایی
• ساخت و تولید – ماشین آلات صنعتی و کنترل کننده‌های منطقی قابل برنامه ریزی

مهندس برق معمولا با گروهی از مهندسان و تکنسین‌های مختلف روی پروژه کار می‌کند. بنابراین وظایف یک مهندس برق در یک پروژه را می‌توان به شرح زیر بیان کرد :

• بررسی کاربردی بودن و قابل استفاده بودن جدیدترین تکنولوژی‌ها و نوآوری‌های حوزه برق و الکترونیک برای به کارگیری در روند پروژه
• طراحی اجزا، نرم افزار، محصولات و سیستم‌های الکترونیکی برای کاربردهای تجاری، صنعتی، پزشکی، نظامی و علمی
• تست نمونه‌های آزمایشگاهی و تجزیه و تحلیل داده‌ها
• تهیه برنامه‌های فنی و عملی با استفاده از نرم افزارهای طراحی و مهندسی کامپیوتری
• تخمین هزینه‌ها و نیروی انسانی مورد نیاز و انجام زمانبندی پروژه
• هماهنگی فعالیت‌های تکنسین‌ها و کارگران
• اطمینان از رعایت شدن مقررات مربوطه در پروژه‌ها
• برنامه ریزی و نظارت بر برنامه‌های بازرسی، تعمیر و نگهداری

بازار کار مهندسی برق برای خانم‌ها 

این روز ها صنایع رشد چشمگیری داشته است. برای فارغ التحصیلات رشته مهندسی برق بازار کار متفاوتی وجود دارد. مثلا گرایش برق قدرت برای خانم هابسیار مناسب نیست اما گرایش برق کنترل میتواند برای خانم ها شغل مناسبی باشد زیرا کارهای عملی کمتری داشته و به صورت تئوری میباشد.مهندس برق با گرایش کنترل به کنترل فرآیندها و خروجی هایش با توجه به ورودی های آن می پردازد. حیطه فعالیت فارغ التحصیلان گرایش کنترل مختص به حوزه برق و الکترونیک نمی باشد و شاید بتوان گفت که در صنایع مختلف مانند سیمان، خودرو سازی، ذوب آهن، صنایع نظامی، صنایع هسته ای و … حضور مهندس برق با گرایش کنترل لازم است.

یک مهندس مخابرات یا الکترونیک میتواند جذب وزارتخانه های ارتباطات و فناوری اطلاعات صنایع ،دفاع و سازمان های مختلف خصوصی و دولتی شود. شاید برای شما نیز این سوال پیش بیاید که چرا بسیاری از فارغ التحصیلان مهندسی برق بیکار هستند. باید بگوییم دلیل این امر این است که در شهر های بزرگ به دنبال کار میگردید. یا از دانشگاه خوب با یک معدل خوب فارغ التحصیل نشده اید. اما در ادامه بگوییم بازار کار یک مهندس کنترل بسیار گسترده است؛ چون در هرجا که یک مجموعه عظیمی از صنعت مهندسی مثل کارخانه سیمان ،خودرو سازی ،ذوب آهن و…وجود داشته باشد ،حضور یک مهندس کنترل الزامی است.

موقعیت شغلی و بازار کار ‌ رشته مهندسی برق

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.

در تمامی صنایع و کارخانه ها و کارگاه‌ها تولیدی و حتی معادن و نیروگاه‌ها و شرکت‌های مختلف و … فضای کار برای مهندسین برق وجود دارد . از دیگر فرصت‌های شغلی برای این رشته می‌توان به کارهای نظارتی و کارشناسی ارگان‌های مختلف و نظارت بر تاسیسات برقی ساختمان‌های مسکونی و مدار های فشار قوی کارخانه‌ها و … اشاره کرد.

با توجه به اینکه امروزه مباحث بهینه سازی مصرف انرژی و تولید انرژی پاک (مانند : خودروهای هیبریدی و الکتریکی،انرژی خورشیدی، انرژی امواج و انرژی باد و … ) ، یکی از بروزترین موضوعات جامعه مهندسی و علمی دنیاست. هر روزه ما شاهد افزایش نقش ربات‌ها و ماشین‌ها در زندگی مردم و افزایش سرعت و پهنای باند اینترنت و کوچک شدن IC ها و تلفن‌های همراه هوشمند هستیم. در حال حاضر شرکت‌های دانش بنیان متعددی در زمینه‌های مختلف مهندسی برق در کشورمان در حال فعالیت هستند. هسته اصلی آن‌ها را دانشجویان مهندسی برق تشکیل می‌دهند.