هندسة كهربائية

هندسة الكهرباء (بالإنكليزية:
Electrical engineering) أحيانا تسمي هندسة الكهرباء والإكترونيات هي
تخصص هندسي يتعامل مع دراسة وتطبيقات علوم الكهرباء والإلكترونيات
والمجالات
الكهرومغناطيسية. في بادئ الأمر أصبح هذا المجال معروفا في أواخر
القرن التاسع عشر وذلك بعد انتشار التيليغراف
ومحطات امداد الطاقة. والان يغطي
هذا المجال عدد من المواضيع الفرعية والتي تتضمن الطاقة، الالكترونيات
،نظم التحكم، معالجة الإشارات والاتصالات اللاسلكية.
المهندسون الكهربائيون يصمّمون أنظمة كهربائية معقّدة...




ومن الممكن أن نقول أن الهندسة الكهربية تتضمن أيضا
هندسة الالكترونيات ولكن يوجد اختلاف بينهما ،حيث تهتم هندسة الكهرباء
بالامور المتعلقة بنظم الكهرباء عالية الجهد مثل نقل الطاقة والتحكم
في المحركات، بينما تتعامل هندسة الالكترونيات مع دراسة النظم
الالكترونية ذات المقاييس المنخفضة(تيار منخفض -جهد منخفض) ويتضمن ذلك
علوم الحاسبات والدوائر المتكاملة. باختصار يمكن القول أن مهندسي
الكهرباء دائما ما يهتمون باستخدام الكهرباء لنقل الطاقة، بينما يهتم
مهندسو الالكترونيات باستخدام الكهرباء لنقل المعلومات.
... و الدوائر الكهروبية.



محتويات:

1. تخصصات هندسة الكهرباء

2. تاريخ وأعلام الهندسة الكهربائية

3. نظام التعليم

4. المراجع

5. إنظر أيضا

6. وصلات خارجية

1. تخصصات هندسة الكهرباء



التقسيم الكلاسيكي للهندسة الكهربائية كان هندسة تيار
الجهد العالي والتي تعرف اليوم بهندسة
الطاقة وهندسة
المحركات والقسم الآخر هندسة تيار الجهد المنخفض والتي تطورت
لتصبح
هندسة الاتصاﻻت. إضافة إلى ذلك فقد اوجدت مجاﻻت هندسية جديدة في
اطار هندسة الكهرباء ومنها هندسة القياسات،
هندسة التحكم والالكترونيات.
ومع الوقت وازدياد التطور فقد اضيف لكل فرع من هذه الفروع العديد من
المجاﻻت الجديدة، وفي يومنا هذا أصبح من الصعب الاستغناء عن المعدات
الكهربائية في معظم مجاﻻت الحياة. ليس بالضرورة أن تكون الاقسام
التالية فروع من الهندسة الكهربائية نظرا للاختلاف بين نظام الجامعات
في كل من الولايات المتحدة الأمريكية وأوروبا, ولكن لهذه التخصصات
علاقة بشكل أو باخر بالهندسة
الكهربائية.^[١]
1. 1. هندسة الطاقة



مقال تفصيلي
:هندسة
الطاقة
خطوط مد كهربية



تهتم
هندسة الطاقة بإنتاج ونقل وتحويل الطاقة الكهربائية وتقنية الضغط
العالي. في معظم الأحوال تنتج الطاقة الكهربية عن طريق تحويل طاقة
الدوران الميكانيكي عن طريق المولدات إلى طافة
كهربائية. كما تهتم هندسة الطاقة بنطاق استهلاك الطاقة الكهربية.
1. 2. هندسة المحركات



مقال تفصيلي
:هندسة
المحركات

تعمل
هندسة المحركات على تحويل الطاقة الكهربائية بواسطة آلات كهربائية
(محركات
كهربائية) إلى
طاقة ميكانيكية. وتعتبر هندسة المحركات ذات أهمية عالية لتقنيات
الأتمته حيث أن
الكثير من المحركات الميكانيكية
يتم تشغيلها كهربائيا. وتلعب
الهندسة الالكترونية دورا مهما في اطار هندسة المحركات، من ناحية
في مجال التحكم بالمحركات، ومن ناحية أخرى في مجال تخفيض الاستهلاك
إلكترونيا. و المحركات الكهربائية المعروفة تعمل على استخدام قطبين
كهربائين وركيزة مركزية فتبدأ الركيزة بالدوران عند تضاد القطبين مع
بعضهما.
1. 3. هندسة الاتصاﻻت



مقال تفصيلي
:هندسة
إتصالات

بمساعدة
هندسة الاتصالات يتم نقل المعلومات عن طريق النبضات الكهربية أو
الموجات
الكهرومغناطيسية من المرسل إلى مستقبل واحد أو عدة مستقبلين. ومن
اهتمامات هندسة الاتصاﻻت ايصال المعلومة مع اقل قدر من الخسائر في
البيانات، وكذلك أيضا نظم
معالجة الإشارات كالتشفير، فك التشفير والتنقية وتعتبر إحدى
الدراسات المتوقع تأثيرها على مستقبل الطاقة في العالم.
1. 4. هندسة الإلكترونيات



مقال تفصيلي :

هندسة الإلكترونيات

تهتم
الهندسة الإلكترونية بتطوير وتصنيع واستخدامات
المكونات الالكترونية مثل مكثف، مستحث وعناصر
اشباه الموصلات كالصمام
الثنائي والترانزيستور.


المايكرو إلكترونيك، أحد فروع الهندسة الإلكترونية التي تهتم
بتطوير
الدوائر المتكاملة (IC) من المواد
أشباه الموصلات. مثال على
الدوائر المتكاملة: المعالجات.

لا يعتبر المكثف والملف قطع إلكترونية وانما قطع
كهربائية ومع ذلك فهي جزء هام في تكوين الدوائر الالكترونية مثل دوائر
الرنين المستخدمة في الإرسال والاستقبال, ودوائر الموائمة والشبكات
التحليلية.
1. 5. هندسة الحاسوب



مقال تفصيلي :

هندسة الحاسوب

ما زالت هندسة الحاسوب في بعض الأنظمة الجامعية تعد
أحدى شعب الهندسة الكهربائية إلا أنها لم تعد تأخذ المفهوم التقليدي
المتعارف في الأربعينيات حين كانت أغلب مكونات الحاسوب موصلات
كهربائية ذات أعداد هائلة. أصبح مفهوم هندسة الحاسوب متشعبا في عدة
مجالات منها التصميم والصيانة, البرمجة, الأنظمة والشبكات.
1. 6. هندسة التحكم الآلي
(الميكاترونيك)



تقوم الأتمتة أو ما نطلق عليه
(التحكم الآلي) على توضيف تقنيات التحكم والقياس والتقنية الرقمية
لتحويل خطوات العمل اليدوية إلى ذاتية التحكم. وتعتبر هندسة التنظيم
أحد أهم فروع الأتمتة حيث تستخدم على سبيل المثال في تثبيت عدد دورات
المحركات الكهربية، أو في أنظمة الطيار الالي وأيضا في أنظمة الثبات
في السيارة مثل ESP لمنع الانزﻻق، وكذلك التحكم بحرارة الثلاجات
المنزلية، ومراقبة العمليات الصناعية. وقد تجعل الأتمتة من خواص نظام
القدرة الكهربائية حيث يتم التحكم بجميع عناصر شبكة القدرة من محولات
ومولّدات وأجهزة حماية وأنظمة قياس عن بعد وبطريقة آلية.
1. 7. الهندسة الكهربائية النظرية



تقوم
الكهربائية النظرية بايصال القواعد النظرية والاوصاف والشروحات
الفيزيائية المستفادة من علم الكهرباء. وتنقسم إلى عدة أقسام منها

نظرية الفيض لنقاش
معادﻻت ماكسويل ونظرية
الدوائر لتحليل الدوائر
2. تاريخ وأعلام الهندسة الكهربائية


توماس أديسون




ابتدأ فصل الهندسة الكهربائية عن الفيزياء في زمن

توماس اديسون وفيرنر
فون سيمنس وفي بادئ الأمر كانت كل الاكتشافات والاختراعات تتعلق
بالشحنة. في عام 1752 اخترع
بينيامين فرانكلين موصلة الصواعق ونشر بين 1751 و1753 نتائج تجاربه تحت
عنوان "تجارب ومشاهدات عن الكهرباء" (Experiments and
Observations on Electricity). في العام 1800
قام
الكساندر فولتا ببناء بطاريته الأولى المسماة "عمود
فولتا" بعد اعجابه بتجربة اجراها
لويجي جالفاني عام 1792. في العام
1820 قام
هانز كريستيان اورستد بعمل تجارب عن انحناء ابرة البوصلة بتاثير
التيار الكهربي. وفي نفس العام كرر
اندريه ماري امبير تلك التجربة واثبت ان سلكين يمر فيهما التيار
يؤثران بقوى على بعضهما البعض وعرف خلالها الجهد الكهربي والتيار
الكهربي.
مايكل فاراداي





مايكل فاراداي (ينطق أيضا ميشيل فاراداي) قدم أعمال كبيرة في مجال
الفيضين الكهربي والمغناطيسي، وعرف أيضا خطوط المجال. وبناء على أعمال
فاراداي قدم
جيمس كليرك ماكسويل اعماﻻ في إكمال نظرية
الكهرومغناطيسية والكهروديناميكيةـ وقدم عام 1864
معادﻻت ماكسويل والتي تعتبر أحد أهم أسس الهندسة
الكهربية.^[٢]

فيليب
رايس اخترع عام 1860 الهاتف في معهد
جارنيير في فريدريكسدورف اﻻ ان اختراعه لم ينل القدر الكافي من
الاهتمام، إلى أن "اخترع"
الكساندر جراهام بيل عام 1867 أول هاتف
قابل للتسويق ونجح بالفعل في تسويقه.

في اطار هندسة التيار العالي يعتبر
فيرنر فون سيمنس أحد أهم الاعلام حيث اكتشف عام 1866 مبدأ الدينامو وبنى به أول مولد كهربي وبذلك
أصبحت الكهرباء وللمرة الأولى متاحة للاستخدام وبكميات كبيرة. وفي
العام 1876 اخترع
توماس إديسون مصباح خيط الكربون مما اعطى الكهرباء دفعة كبيرة إلى
داخل المجتمع المدني. في نفس الوقت عمل نيكوﻻ
تسلا وميكايل
فون دوليفو-دوبروولسكي على تطوير التيار المتردد والذي يعتبر أساس
الطاقة إلى يومنا هذا.
نيكولا تسلا




في العام 1883 أسس
ايراسموس كيتلر تخصص الهندسة الكهربائية في جامعة دارمشتات
التقنية في ألمانيا (TU-Darmstadt) لتصبح أول مرة تدرس فيها في
العالم. واستمرت الدراسة لمدة أربع سنوات ليتخرج الطالب بلقب مهندس
كهربائي.

استطاع
هاينريش رودولف هيرتز في العام 1884 اثبات
معادﻻت ماكسويل عمليا، واثبت وجود الموجات الكهرومغناطيسية ليصبح بذلك
مؤسس علم النقل اللاسلكي للإشارات ومؤسس هندسة الاتصاﻻت.

في العام 1896 شغل
غوغليلمو ماركوني أو محطة إرسال ﻻسلكية على مسافة 3 كم، وبناء على
أعماله أصبحت في العام 1900 أولى محطات
الارسال والاستقبال الراديوي متوفرة تجاريا. عام 1905 اخترع
جون فليمينغ أول صمام ثنائي، ليتبعه عام 1906
روبرت فون ليبن ولي
دو فوريس بالصمام الثلاثي. والتي اعطت مهندسي الاتصاﻻت زخما جديدا
كعنصر لتقوية الإشارة.


جون لوجي بيرد اخترع عام 1926 أول جهاز
تلفاز ميكانيكي بسيط، وعام 1928 التلفاز
الملون. وفي نفس العام تمت أول عملية بث للتلفاز عبر المحيط من لندن
إلى نيويورك. وفي العام 1931 قدم
مانفريد فون اردينه أو تلفاز كهربائي على أساس اسطوانة أشعة
الكاثود.

عام 1942 قدم الألماني

كونراد تسوزه أو حاسوب كامل الوضائف تحت مسمى Z3، ليلحقه في العام
1946 جون
ايكرت وجون
ماوكلي بجهازهما ENIAC اختصارا لـ" الحاسوب والمكامل العددي
الإلكتروني" (Electronic Numerical Integrator and Computer)
ليعلن رسميا عن زمن الحاسوب، الأمر الذي قدم خدمات كبيرة للمؤسسات
العلمية مثل ناسا التي اعتمدت الحواسيب لدعم برنامجها أبولو.

اختراع الترانزيستور على ايدي
وليام شوكلي، جون
باردين ووالتر
براتاين عام 1947 في معامل بيل فتح امام
الجميع افاق جديدة في تقنية اشباه الموصلات والدوائر المتكاملة وسمح
للمصنعين بتصغير حجم الأجهزة بشكل دراماتيكي.

في العام 1958 اخترع جي
سي ديفول وجاي
انغلبرجر أول روبوت صناعي ليستخدم عام 1960 ﻻول مرة في مصانع جينرال موتورز.

وفي معامل شركة انتل اخترع
مارشيان هوف في العام 1968 أول
مايكروبروسيسور بطلب من شركة يابانيه لتصميم جهاز حاسب صغير الحجم
ليتم في العام 1969 تصنيع أول مايكروبروسيسور
(intel 4004).

قامت فيليبس عام 1978 بتصنيع
أول قرص مدمج CD لتخزين البيانات رقميا، وبعد تعاون مع شركة سوني نتج
عام 1982 القرص المدمج الصوتي Audio-CD لينتج
في النهاية نسق الـ CD-ROM في العام 1985.


المصدر :