معلومات عن هندسة الكهرباء

هندسة الكهرباء

تُعدّ هندسة الكهرباء تخصصًا شاملًا لكل من العلوم، والرياضيات، والأبحاث؛ لتطوير، وإنشاء، وتحسين، وإصلاح الدوائر الكهربائية، وجميع أنواع الأجهزة الصغيرة والكبيرة، والأدوات، والمعدات الإلكترونية، ومع التطور المستمر في هندسة الكهرباء أصبحت الأمور أسهل على الإنسان، وذلك باختراع مجموعة متنوعة من الأجهزة الكهربائية في مختلف المجالات،[١] وتشمل أيضًا تصميم النظم الإلكترونية التي تتعامل مع قضايا التصميم متعددة التخصصات من النظم الكهربائية والميكانيكية المعقدة، والتي يستخدم فيها مهندسو الكهرباء مختلف الأدوات مثل جهاز التحليل النهائي إلى جهاز قياس الفولتميتر البسيط إلى برامج التصميم والتصنيع المتطورة، وفي التالي سيتم الحديث عن هندسة الكهرباء بشيء من التفصيل.[٢]

تاريخ هندسة الكهرباء

عرفت الثقافات القديمة حول البحر الأبيض المتوسط ​​أنّ بعض الأشياء مثل القضبان الحديدية يمكن فركها بفرو القط لجذب الأشياء الخفيفة مثل الريش، كما أشارت النصوص المصرية القديمة إلى ما عُرف بالأسماك التي تمتلك خصائص كهربائية، ويتضمن تاريخ هندسة الكهرباء الآتي:[٣]

• في حوالي عام 450 قبل الميلاد، طوّر الفيلسوف اليوناني اللاحق ديموقريطوس، ومعلمه ليكبوس نظرية ذرية تشبه إلى حدٍّ ما النظرية الذرية الحديثة، والتي نصت على أنّ كل شيء يتكون من ذرات متحركة، وغير قابلة للتجزئة والتدمير، مع وجود مساحات فارغة فيما بينها.
• في عام 1938 وُجد ما يعرف ببطارية بغداد، والتي وُصفت بأنّها خلية كلفانية تعود إلى حوالي 250 قبل الميلاد، وادُّعي أنّها استخدمت في الطلاء الكهربائي في بلاد ما بين النهرين، رغم عدم وجود دليل صريح على ذلك.
• في عام 1600 قام العالم الإنجليزي وليام جيلبرت بتوسيع دراسة كاردانو عن المغناطيسية والكهرباء التي تحدثت عن الكهرباء الساكنة الناتجة عن فرك جسمين مختلفين.
• في عام 1646 ظهرت لأول مرة في المطبوعات في كتاب توماس براونز المصلحات مثل الكهرباء والكهربائي.
• اكتشف فرانسيس هاوكسبي في عام 1705 أساس مصباح تفريغ الغاز، والّذي أدى فيما بعد إلى تطوير مصابيح بخار الزئبق، وإضاءة النيون.
• وبعد أربع سنوات نشر فرانسيس تجاربهُ الفيزيائية الميكانيكية في مواضيع مختلفة، والتي لخصت الكثير من أعماله العلمية.
• وفي عام 1791 نشر لويجي غالفاني الإيطالي اكتشافه للكهرباء الحيوية، والتي دلت على أنّ الكهرباء كانت الوسيلة التي تنقل بها الخلايا العصبية الإشارات إلى العضلات.
• في عام 1800 استخدم العلماء بطارية أليساندرو المصنوعة من طبقات متناوبة من الزنك والنحاس كمصدر أكثر موثوقية للطاقة الكهربائية من الآلات الكهربائية المستخدمة سابقًا.

تفرعات هندسة الكهرباء

تحتوي هندسة الكهرباء على العديد من التخصصات الفرعية، بعض مهندسي الكهرباء يركزون على أحدها بشكل منفرد مثل الهندسة الإلكترونية وهندسة الكمبيوتر، وفي الكثير من الأحيان يركز البعض الآخر على التعامل مع مجموعة منها، وتتضمن تفرعات هندسة الكهرباء الأكثر شيوعًا الآتي:[٢]

• هندسة الطاقة: تختص بهندسة الجهد العالي، وإلكترونيات الطاقة، وتوليد ونقل وتوزيع الكهرباء، وتصميم الأجهزة، والمحولات، والمولدات، والمحركات الكهربائية، بالإضافة إلى صيانة الشبكات وأنظمة الطاقة التي تتصل بها، كما يعمل مهندسو الطاقة أيضًا على الأنظمة التي لا تتصل بالشبكة، والتي تسمى أنظمة الطاقة خارج الشبكة، و يهدف مهندسو الطاقة في المستقبل إلى العمل على أنظمة الطاقة التي يتم التحكم فيها بواسطة الأقمار الصناعية.
• هندسة التحكم: تختص بتصميم وحدات التحكم التي تهدف إلى جعل الأنظمة تعمل بطريقة معينة، ونمذجة مجموعة متنوعة من الأنظمة الديناميكية، والتي يُستخدم خلالها وحدات التحكم المنطقي القابلة للبرمجة، والدوائر الإلكترونية، ومعالجات الإشارات الرقمية، وأجهزة التحكم الدقيقة، ومن التطبيقات العملية عليها نظام التحكم المستخدم في العديد من السيارات الحديثة إلى أنظمة الطيران والدفع المستخدمة في الطائرات التجارية.
• هندسة الإلكترونيات: تختص باختبار وتصميم الدوائر الإلكترونية التي تستخدم خصائص المكونات مثل المقاومات، والمحاثات، والثنائيات، والمكثفات، والترانزستورات لتحقيق وظيفة معينة، واقتصر هذا التخصص قبل الحرب العالمية الثانية على جوانب الاتصالات، والإذاعة التجارية، والرادار، والتلفزيون المبكر، وفي سنوات ما بعد الحرب شَمل التلفزيون الحديث، وأجهزة الكمبيوتر، والمعالجات الصغيرة، وأنظمة الصوت.
• هندسة الكمبيوتر: تختص بتصميم أنظمة وأجهزة المساعد الرقمي الشخصي، والأجهزة اللوحية، وأجهزة الكمبيوتر العملاقة، ويتضمن تصميم أنظمة البرمجيات المعقدة.
• هندسة الاتصالات: تختص بنقل المعلومات عبر قناة اتصال مثل الألياف البصرية أو الكابل المحوري أو المساحات الفارغة، ويشمل تصميم أجهزة الإرسال والاستقبال اللازمة لأنظمة معينة، و الجدير بالذكر أنّ قوة الإشارة المرسلة يرتبط ارتباطًا وثيقًا بكمية الطاقة المستهلكة.
• هندسة الأجهزة: تختص بتصميم أجهزة قياس الكميات الفيزيائية مثل الضغط، ودرجة الحرارة، والتدفق، وتتطلب هندسة الأجهزة فهمًا جيدًا للفيزياء يمتد في كثير من الأحيان إلى ما وراء النظرية الكهرومغناطيسية.

تعلم هندسة الكهرباء

توفر الكثير من الجامعات دراسىة تخصص هندسة الكهرباء بجميع أفرعهِ، ولكن تختلف هذه التخصصات عن غيرها بأنّها تحتاج لجهد مضاعف؛ لذلك يجدر بمن يدرس هذا التخصص أو أحد أفرعهُ أنّ يلجأ لمراجع إضافية إلى جانب الدراسة الجامعية، خصيصًا عند وجود نقاط ضعف، وسوء فهم أو أي لبس أو شك، وذلك من خلال الدقة في الدراسة، وقراءة جميع المواد المطلوبة من الغلاف إلى الغلاف، وتدوين ملاحظات وفيرة في الفصل، ومراجعة المواد يوميًا، وطرح الأسئلة، وإجراء البحوث، كما أنّ أفضل طريقة لتعزيز المفاهيم، وزيادة التعلم هي من خلال التكرار والمناقشة، مع ضرورة التحضير جيدًا للاختبارات، واستخدام الآلة الحاسبة التي تسهل الكثير.[٤]

التطبيقات العملية على هندسة الكهرباء

استخدمت هندسة الكهرباء في اختراع الهاتف ثم الهاتف الخلوي لاحقًا، حيث اختصر هذا الاختراع الكثير من الوقت والجهد خصيصًا في حالات الطواريء لطلب المساعدة، وأيضًا اكتشاف كيفية إيصال الكهرباء إلى المنازل لتزويدها بالكهرباء الضرورية؛ لطهو الطعام، والحصول على الإضاءة، والدفء اللازم في أيام الشتاء الباردة، كما تم ابتكار المعدات الطبية المختلفة التي ساعدت الأطباء على أداء وظائفهم مثل أجهزة الأشعة السينية،[١] وتشغيل محطات الطاقة الكهربائية، والتحكم الكهربائي في الآلات الصناعية، وأجهزة الإنذار البسيطة، وتصنيع وتركيب المغناطيسات الكهربائية فائقة التوصيل.[٢]

المراجع[+]

1. ^ أ ب “Electrical Engineering: Lesson for Kids”, www.study.com, Retrieved 02-11-2019. Edited.
2. ^ أ ب ت “Electrical engineering “, www.wikiwand.com, Retrieved 02-11-2019. Edited.
3. ↑ “History of electrical engineering “, www.wikiwand.com, Retrieved 02-11-2019. Edited.
4. ↑ “How can I study electrical engineering efficiently?”, www.quora.com, Retrieved 02-11-2019. Edited.