توان در منابع تغذیه

توان چیست؟  نتیجه گیری كلی :  در منبع تغذیه دو كمیت دارد ، یكی ولتاژ و دیگری قابلیت جریان دهی (حداكثر جریان مجاز) كه بستگی به مقاومت داخلی اش دارد پس قدرت كلی منبع تغذیه به این دو كمیت وابسته است لذا برای تعیین قدرت یك منبع كمیت سومی نیز بوجود می آید كه توان نام دارد و واحد آن وات (W) است كه از حاصلضرب جریان و ولتاژ بدست می آید یعنی توان یك منبع 12 ولتی 2 آمپر  24=12*2  وات است كه نشان دهنده قدرت آن میباشد هر چه توان یك منبع بیشتر باشد حجم و وزن آن نیز بیشتر میشود . فرق باطری ماشین با 8 عدد باطری 1.5 ولتی سری(باطری قلمی) در این است كه اگر با 8 عدد باطری 1.5 ولتی بتوانیم حداكثر 2 لامپ 12 ولتی را روشن كنیم با باطری ماشین دست كم 50 عدد از همان لامپ را میتوان هم زمان روشن كرد زیرا مقاومت داخلی باطری ماشین خیلی كم است و وقتی جریان زیادی از آن دریافت میكنیم كاهش ولتاژش كم است ولی در باطری قلمی وقتی بیشتر از 2 یا 3 لامپ به آن وصل میكنیم ولتاژش كاهش یافته و نور لامپها كم میشود.برای محاسبه مقدار افت ولتاژ از همان رابطه اهم استفاده میكنیم

V=R*I

 

 

  طبق این رابطه مقدار افت ولتاژ دو سر مقاومت با تغییر جریان تغییر میكند برای هر عنصری كه در یك مدار الكتریكی وجود دارد میتوان توان را محاسبه كرد بطور كلی دو نوع توان در یك مدار وجود دارد   1- توان تولیدی كه توسط منبع تغذیه تولید میشود    2- توان مصرفی كه توسط مصرف كننده ها مصرف میشود ، در یك مدار همیشه توان تولیدی با توان مصرفی برابر است ((در صورت صرفنظر كردن از تلفات سیمهای رابط))توانی كه یك مقاومت مصرف میكند به جریان عبوری از آن بستگی دارد كه طبق رابطه زیر محاسبه میشود W=R*I^2بطور كلی سه فرمول برای توان میتوان نوشت W=V^2/R              W= V*I

W=R*I^2 

توان الکتریکی

توان چیست؟   قسمت اولمنبع تغذیه ای كه جریانش بیشتر باشد میتواند كار بیشتری انجام دهد یا منبع تغذیه ای كه ولتاژش بیشتر باشد ؟گفتیم كه ولتاژ باعث حركت الكترونها میشود كه حركت الكترونها همان جریان میباشد در منابع تغذیه یك مقاومت داخلی وجود دارد كه باعث میشود در هنگام تغذیه نمودن یك مصرف كننده ولتاژ منبع تغذیه كاهش یابد پس قدرت یك منبع تغذیه به دو عامل بستگی دارد یكی ولتاژش و دیگری مقاومت داخلی اش .  حالا میخواهیم ببینیم كه چگونه برای یك منبع تغذیه جریان تعیین می كنند ؟وقتی میگویند مثلاً : یك باطری یا یك آدابتور 12 ولت و 2 آمپر است یعنی اینكه اگر جریان 2 آمپر از این منبع تغذیه دریافت كنیم كاهش ولتاژش در حدود 5 - 10 درصد است كه این مقدار كاهش ولتاژ تاثیر چندانی بر روی مدارات ندارد حالا اگر بیشتر از این مقدار جریان از منبع تغذیه بگیریم (مصرف كننده های بیشتری به آن وصل كنیم ) این كار دو پی آمد دارد یكی اینكه ولتاژ مورد نیاز را به مانمی دهد (ولتاژش كاهش میابد) و دوم اینكه به خود منبع تغذیه آسیب وارد میشود .معمولاً ولتاژ منابع تغذیه را كمی بیشتر انتخاب میكنند كه در حالت كار معمولی كه جریان متوسطی از آن گرفته میشود ولتاژش به ولتاژ اصلی برسد مثلاً یك منبع تغذیه را كه ما به عنوان منبع 12 ولتی خریداری میكنیم در حالتی كه هیچ مصرف كننده ای به آن وصل نیست اگر با ولتمتر ولتاژش را اندازه گیری كنیم حدوداً 14 ولت را نشان میدهد .چرا در حالتی كه منبع به هیچ مصرف كننده ای وصل نیست مقاومت داخلی ولتاژ را افت نمیدهد ؟چون كه مقدار ولتاژی را كه مقاومت داخلی افت میدهد به مقدار جریان عبوری از منبع تغذیه بستگی دارد كه در این حالت چون جریان صفر است افت ولتاژی هم وجود ندارد  

 

منابع ایده ال

منبع ایده آل دیگه چیه ؟    

همونیه که وجود خارجی نداره !

منبع ایده آل به منبعی میگن که هر چقدر جریان بخواهیم بتونیم ازش بگیریم بدون اینکه ولتاژ خروجیش کم شه

پس :

 یک منبع معمولی (غیر ایده آل ) رو میتوان مانند یک منبع ایده آل درنظر گرفت که یک مقاومت با آن سری شده و باعث محدود شدن جریان دهی منبع میشه (گفتیم که مقاومت باعث محدود کردن جریان میشه یادتونه ) که به این مقاومت مقاومت داخلی منبع گویند در واقع این مقاومت داخلی درون هر منبعی وجود داره اما نه به شکلی که ما فرض میکنیم (سری) بلکه در ذات هر مولد وجود داره .

نتیجه گیری : هر گاه از یک منبع جریان بگیریم ولتاژ آن منبع مقداری افت میکند (کم میشود) و این افت ولتاژ به علت وجود مقاومت داخلی آن است .

پس بین دو منبع که ولتاژ آنها با هم برابر است اون منبعی که مقاومت داخلیش کمتره میتونه انرژی بیشتری به ما بده

چگونه مقاومت باعث افت ولتاژ میشود ؟

گفتیم که که هر گاه مقاومتی بر سر راه یک مدار قرار بگیرد باعث محدود کردن (کاهش دادن ) جریان عبوری از آن مدار میشود .

خوب این را هم قبول داریم که قانون اهم یک قانون اثبات شده است و هیچگاه عوض نمیشود .

  

 

 

در مدار بالا جریان عبوری از مقاومت 6 آمپر است

 

  

 

 

 بعد یک مقاومت ۲ اهم دیگر نیز به مدار اضافه میکنیم

 

 

 

 

طبق قانون اهم چون مقاومت دوبرابر شد جریان نصف میشود (مقاومت/ولتاژ=جریان) 

مقاومت الکتریکی

مقاومت الكتریكی چیسترسانای الكتریكی (هادی)به هر ماده ای كه بتواند جریان الكتریكی را از خود عبور دهد رسانای الكتریكی یا هادی الكتریك (هدایت كننده جریان الكتریكی ) گویند مانند فلزات و به هر ماده كه نتواند جریان الكتریكی را از خود عبور دهد نارسانا یا غیرهادی گویند مانند پلاستیك ، چرم ، كاغذ وغیره

مقاومت چیست ؟
هر هادی الكتریكی در برابر عبور جریان مقداری مقاومت از خود نشان میدهد این مقاومت باعث میشود كه جریان عبوری از هادی محدود شود، مثال دو لیوان آب را به یاد بیارید وقتی بین دولیوان كه مقدار آبشان با هم برابر نبود لوله ای وصل كردیم آب از طرف لیوان پرتر به طرف لیوانه نصفه در درون لوله به حركت در آمد حالا اگر یك شیر سر راه این لوله قرار دهیم چنانچه شیر را به سمت بسته شدن بچرخانیم لوله ارتباطی تنگ تر میشود در نتیجه جریان آب كاهش پیدا میكند یعنی مقاومت سر راه لوله را افزایش داده ایم پس مقدار مقاومت سر راه لوله تعیین كننده مقدار جریان آب عبوری از لوله است در واقع شیر یك وسیله برای كنترل جریان آب است به همین صورت با كم و زیاد كردن مقاومت موجود در مسیر یك مدار میتوان جریان كل مدار را كنترل كرد . مقدار مقاومت بستگی به جنس هادی و طول آن دارد كه آن را بر حسب اهم می سنجند
یك اهم عبارتست از مقدار مقاومتی كه اگر به دو سریك منبع ولتاژ یك ولتی وصل شود جریان یك آمپر از آن عبور كند .
هنگام در گیری سربازهای سیم و سربازهای الكترونی ، الكترونها با سلاح های گرم به جون سیم می افتند و در اثر این جنگ و آتش سوزی مقداری از انرژی سربازهای الكترونی بصورت گرما هدر میرود (میدونم كه بی مزه بود شما زحمت انتقاد كردن رو نكشید البته اگر خواننده ای باشه كه از این خبرها نیست) پس یكی از كارهایی كه مقاومت انجام داد این بود كه مقداری از جریان را تبدیل به گرما كرد در بعضی جاها ما عمداً برای تولید گرما از مقاومت استفاده میكنیم مثل مقاومت تنگستن لامپ یا سیم مقاومت داری كه در سماورهای برقی یا بخاری برقی ها استفاده میكنیم كه بهش المنت هم میگن
در این جور مواقع كه گرما كار مورد نیاز ما را انجام میده میگیم سیم یا دستگاه انرژی الكتریكی رو مصرف كرده اما هر وقت كه این گرما رو لازم نداشته باشیم و بیخودی تولید بشه میگیم مقاومت سیم مقداری انرژی الكتریكی رو تلف كرده (آخ آخ چه كار بدی ) مثل گرمایی كه در سیمهای انتقال انرژی (سیمهای رابط ) تولید میشه .

شكل ظاهری مقاومتها
مقاومت ممكن است چندین حلقه سیم مسی نازك كه به دور هسته ای پیچیده شده است باشد ، و یا از مواد نیمه رسانا مانند كربن ساخته شده باشد. مواد نیمه رسانا نسبت به رساناها مقاومت بیشتری در برابر عبور جریان از خود نشان میدهند. مقاومتها به اشكال و اندازه های مختلفی ساخته میشوند كه رایجترین آنها ، مقاومتهای رنگی هستند كه از آنها در جریانهای پایین استفاده میشود و در جریانهای بالا معمولا از مقاومتهای سرامیكی یا آجری استفاده میشود كه نسبت به مقاومتهای رنگی حجم بیشتری دارند .

سمبل مداری مقاومت به این شكلها است

 این شکل امروزه خیلی نمایش داده می شود

 این سمبل و سمبل پایین در زمانهای قدیم استفاده می شود  

و در کتابهای قدیمی می توانید

 

 

مشاهده کنید حالا میخواهیم یك رابطه بین این سه كمیت پیدا كنیم
 مقاومت ، جریان ، ولتاژ
 بازم مثال لیوان آب (راست میگن كه آب مایه حیاته ؟)
 گفتیم اگه یه شیر سر راه لوله رابط دو لیوان قرار دهیم میتونیم جریان آب رو كنترل كنیم حالا فرض كنید شیر آب رو به اندازه ای تنظیم كردیم كه در هر ثانیه یك سی سی آب وارد لیوان نصفه میشه حالا میایم به جای لیوان پر آب یه گالن پر آب وصل میكنیم آیا بازم همون مقدار آب وارد لیوان نصفه میشه ؟
 مسلماً اینجور نیست چون فشار آب زیاد شده . به ازای یك ثانیه آب بیشتری از لوله عبور میكنه پس هرچه فشار آب رو زیاد كنیم (اختلاف سطح آبها) جریان آب بیشتر میشه به همین صورت هم در مدار الكتریكی هر چه فشار الكتریكی (ولتاژ) رو افزایش دهیم در صورت ثابت بودن مقاومت مدار جریان نیز بیشتر میشود
 آقای اهم این قانون رو كشف كرده كه به این صورته
 مقاومت / ولتاژ= جریان عبوری از سیم
 خوب این یك معادله است و به این صورت ها هم میشه نوشتش
 جریان / ولتاژ = مقاومت
  جریان × مقاومت = ولتاژ
 
 مثال (
 فرض میكنیم كه یك مقاومت 5 اهمی داریم دوسرش رو به یك منبع ولتاژ 10 ولتی وصل كرده ایم میخواهیم ببینینم كه چه جریانی از مقاومت عبور میكند (جریان را با I ولتاژ را با V و مقاومت را R نشان میدهند)
 I=10/5 = 2 A پس جریان دو آمپر از مقاومت عبور میكند حالا اگر به جای مقاومت 5 اهمی مقاومت 4 اهمی قرار بدیم جریانی كه مقاومت از منبع تغذیه دریافت میكند 5/2 آمپر میشود     
     پس نتیجه میگیریم كه هر مقاومت یا هر مصرف كننده فقط به اندازه مورد نیاز خود از منبع تغذیه، جریان میكشد.
 توجه داشته باشید وقتی یك منبع به مقاومتی جریان میدهد این جریان از خود منبع تغذیه هم عبور میكند
  بازم كه لیوان آب (بابا این لیوانها آبشون بخار نشد) بله لیوان آب خیلی كاربردها داره دست كم نگیریدش
 گفتیم كه چون سطح آب درون لیوانها متفاوت است جریان آب برقرار میشود اما پس از اینكه آب هر دوتا یه اندازه شد دیگه جریان آبی وجود ندارد ( بله درسته چون دیگر اختلافی وجود ندارد) ولی در منبع تغذیه اینجوری نیست چون الكترونها دائما توسط نیروی خارجی به یك سمت كشیده میشوند .
 پس برای لیوان هم می میتوان فرض كرد كه یك پمپ آب بالای سر لیوانها وجود دارد كه توسط یك شیلنگ به هراندازه كه آب وارد لیوان نصفه میشود به همان اندازه آب را برمیدارد و به لیوان پر میریزد و هیچ گاه نمیگذارد كه سطح آب درون لیوانها تغییر كند همان كاری را كه نیروی خارجی بر روی یك سیم انجام میداد (آهنربا) پس چون همیشه اختلاف ثابت است در نتیجه همیشه جریان ثابت و پایدار است .

 
 همان جریانی كه از لوله پایینی لیوانها میگذرد همان جریان هم از شیلنگ و پمپ بالا میگذرد.
 این مجموعه را میتوان به دو قسمت كلی تقسیم كرد 1- منبع تغذیه (شامل دو لیوان و پمپ و شیلنگ) 2- مصرف كننده (لوله پایینی و شیر)
 پس نتیجه میگیریم كه در یك مدار بسته جریان بصورت حلقه ای از كل عناصر مدار عبور میكند (حتی از خود منبع تغذیه ) كه مقدارش در تمام نقاط برابر است
 حالا اگر شیر آب را كمی زیاد كنیم كل جریانی كه در حال گردش است زیاد میشود این بدان معناست كه اگر در یك مدار كه بصورت حلقه بسته است چنانچه یكی از عناصر آن را تغییر دهیم جریان در كل مدار تغییر میكند .
 حالا داریم كم كم به جواب بعضی سوال هامون نزدیك میشیم
 میشه وقتی با ماشین میریم مسافرت 8 تا دونه باطریه قلمی 5/1 ولتی با خودمون برداریم كه اگه باطری ماشین خالی شد یا خراب شد به جاش از اون 8 تا باطری قلمی كه روی هم میشن 12 ولت استفاده كنیم؟
 یا مثلا چرا یك لامپ گازی رو میشه با باطری ماشین روشن كرد ولی با یه آدابتور 12 ولتی نمیشه ؟
 یك باطری كه ولتاژش بیشتره بیشتر برق تولید میكنه یا اونكه جریانش بیشتره ؟ 

انرزی الکتریکی

انرژی الكتریكی چیستانرژی الكتریكی چیست ؟
 میدانیم كه هر ماده از تعداد بسیار اتم تشكیل شده است كه هر اتم نیز از سه قسمت 1-نوترون 2- پروتن 3-الكترون تشكلیل شده است تعداد الكترونها با تعداد پروتنها در حالت عادی (خنثی) برابر است الكترون دارای بار منفی و پروتن دارای بار مثبت میباشند كه الكترونها به دور(( پروتن و نوترون )) (هسته اتم) با سرعت بسیار زیادی میچرخند در اثر این چرخش نیروی گریز از مركزی بوجود می آید كه مقدار این نیرو با مقدار نیروی جاذبه بین الكترونها و هسته برابر است پس این برابری نیرو الكترونها را در حالت تعادل نگه میدارد و نمیگذارد كه از هسته دور شوند .
 یك سیم مسی هم دارای تعداد زیادی اتم و در نتیجه الكترون است هر گاه ما بتوانیم توسط یك نیرویی الكترونهای در حال چرخش به دور هسته را از مدار خود خارج كنیم و در یك جهت معین به حركت در آوریم جریان الكتریكی برقرار میشود.
 پس این نكته را دریافتیم كه جریان برق چیزی جز حركت الكترونها نیست البته این حركت بصورت انتقالی انجام میشود یعنی یك اتم تعدادی الكترون به اتم كناری خود میدهد و اتم كناری نیز به همین ترتیب تعدادی الكترون به اتم بعدی میدهد و بدین صورت جریان برقرار میشود.
 پس هر گاه كه میگوئیم جریان برق كم یا زیاد است یعنی تعداد الكترونهایی كه در مسیر سیم در حال حركت هستند كم یا زیاد است .
 
 نیروهایی كه باعث جدا شدن الكترون از هسته میشوند:
 1- نیروی مغناطیسی خارجی
 هرگاه یك سیم را در یك میدان مغناطیسی حركت دهیم نیروی این میدان باعث حركت الكترونهای سیم میشود
 
 2- ضربه
 فرض كنید یك اتوبوس كنار خیابان ایستاده و تمام مسافران آن محكم روی صندلیها نشستند بعد یك اتومبیل دیگر با سرعت زیاد به جلوی این اتوبوس برخورد میكند حال اتوبوس با سرعت به عقب پرتاب میشود و مسافران كه در آنها اینرسی سكون ذخیره شده تمایل دارند كه به همان حالت سكون باقی بمانند در نتیجه اتوبوس به عقب رفته ولی مسافران در همان نقطه مكانی باقی میمانند در نتیجه مسافران از صندلیهای خود جدا شده و از شیشه اتوبوس به بیرون پرتاب میشوند پس این نیروی ضربه بود كه مسافران را از اتوبوس جدا كرد به همین صورت نیز ضربه میتواند الكترونها را از مدار خود خارج كند. نمونه این تولید برق در فندكها
 
 3- انرژی خورشیدی
 انرژی خورشیدی نیز دارای نیرویی است كه قادر است الكترونها را از مدار خود جدا كند
 4-حرارت و ...
 میدانیم كه حرارت باعث میشود كه جنبش ملكولی اجسام زیاد شود در اثر این جنبش تعداد زیادی ملكول به شدت با هم برخورد میكنند كه همان نیروی ضربه را بوجود می آوردند و باعث جدا شدن الكترون از اتم میشوند
 
 نكته : یك سیم مانند دالانی میماند كه در یك دوره زمانی مشخص تعداد معینی از افراد میتوانند از آن عبور كنند یعنی برای اینكه در دوره زمانی مشخص مثلا در 1 دقیقه افراد بیشتری بتوانند از این دالان عبور كنند باید سرعت حركت آنها بیشتر شود در نتیجه در اثر برخورد با هم و با دیواره دالان باعث ایجاد اصطكاك و گرما میشوند برای سیم نیز چنین اتفاقی می افتد یعنی اگر بخواهیم تعداد الكترونهای در حال حركت را افزایش دهیم (جریان را افزایش دهیم ) سرعت حركت الكترونها و نیز تعداد الكترونهایی كه همراه با هم از مقطع سیم عبور میكنند افزایش می یابد در نتیجه اصطكاك افزایش یافته و تولید گرما میكند كه اگر جریان بیش از حد مجاز خود از سیم عبور كند گرمای تولید شده باعث ذوب شدن سیم میشود (سیم میسوزد)
 
 برداشت كلی از این قسمت : حركت الكترونها در یك هادی (سیم) را جریان الكتریكی گویند  تا اینجا معنی جریان را فهمیدیم اما در مورد ولتاژ چه باید گفت ؟
 آیا یك منبع كه ولتاژش بیشتر باشد برق بیشتری تولید میكند یا منبعی كه جریانش بیشتر باشد ؟
 هر گاه یك اتم الكترنهایش را از دست دهد بار منفی آن كم میشود و اصطلاحاً میگوئیم بار دار مثبت شده است میدانیم كه بین بار مثبت و منفی نیروی جاذبه وجود دارد و نیروی جاذبه یك عدد الكترون با نیروی جاذبه یك عدد پروتن برابر است به همین جهت است كه در اتم هر پروتن برای خود یك الكترون اختیار میكند تا اینكه بار الكتریكی اتم خنثی شود در حالت عادی تمام اتمهای یك سیم از نظر بار الكتریكی خنثی هستند وقتی ما توسط نیروی خارجی الكترونهای اتمهای سیم را جدا میكنیم و آنها را به یك سمت هدایت میكنیم آن طرف سیم كه الكترونها به آنجا هدایت شده اند دارای زیادی الكترون است پس بارش منفی میشود و طرف دیگر كه كمبود الكترون دارد بارش مثبت میشود در نتیجه بین دوسر سیم یك اختلاف بوجود می آید این اختلاف بصورت انرژی پتانسیل در دو سر سیم ذخیره میشود تا زمانیكه راهی برای خنثی شدنش پیدا كند پس در این حالت هیچ گونه جریانی در سیم و جود ندارد و فقط یك انرژی پتانسیل دو سر سیم ذخیره شده است كه به این نیروی پتانسیل ولتاژ الكتریكی گوییم حال چنانچه نیروی خارجی را قطع كنیم الكترونها به سرعت به جای قبلی خود برمیگردند و در یك لحظه چریان برقرار میشود پس متوجه شدیم تا زمانیكه نیروی خارجی وجود دارد نمیگذارد كه الكترونها از مسیر همان سیم به جای خود برگردند پس باید راه دیگری پیدا كنند برای همین اگر توسط یك سیم دیگر كه میدان خارجی آن را تحت تاثیر خود قرار نداده باشد دو سر سیم قبلی را به هم وصل كنیم الكترونها راهی برای حركت به سمت مكان كمبود الكترون پیدا میكنند در نتیجه جریان در سیم برقرار میشود .
 
 پس نتیجه گرفتیم كه در یك مدار الكتریكی كار اصلی را جریان انجام میدهد و ولتاژ فقط یك نیروی ذخیره شده است كه باعث به حركت در آوردن الكترونها میشود .
 
 حال برای اینكه بهتر متوجه شوید كه ولتاژ چگونه باعث به حركت در آوردن الكترونها (برقراری جریان ) میشود یك مثال میزنیم .
 
 فرض كنید دو لیوان داریم كه یكی پر و دیگری نصفه است لیوانها را در كنار هم قرار میدهیم میدانیم كه بین این دولیوان اختلاف مقدار آب وجود دارد همانگونه كه بین دو سر سیم اختلاف مقدار الكترون وجود داشت اگر این لیوانها چندین ساعت هم در كنار هم قرار بگیرند هیچ اتفاقی نمی افتد اما چنانچه توسط یك لوله ته دو لیوان را به هم وصل كنیم آب از طرف لیوان پر تر به سمت لیوان نصفه حركت میكند تا زمانیكه سطح آب درون دو لیوان به یك اندازه شود .
 پس در اینجا اختلاف آب است كه باعث حركت میشود و در آنجا اختلاف الكترون (اختلاف پتانسیل) كه این اختلاف پتانسیل خود دارای مقدار است كه به آن مقدار ولتاژ میگوئیم

 

 

 

  

 

مهندسی برق/الکترونیک

معرفی رشته مهندسی برق

معرفی رشته مهندسی برق

هدف
یکی از بهترین تعریف هایی که از مهندسی برق شده است، این است که محور اصلی فعالیت های مهندسی برق، تبدیل یک سیگنال به سیگنال دیگر است. که البته این سیگنال ممکن است شکل موج ولتاژ یا شکل موج جریان و یا ترکیب دیجیتالی یک بخش از اطلاعات باشد.

مهندسی برق دارای چهار گرایش است که در زیر بطور اجمالی به بررسی آنها می پردازیم و در قسمت معرفی گرایشها به تفصیل در مورد هر کدام صحبت خواهم کرد

مهندسی برق - الکترونیک: الکترونیک علمی است که به بررسی حرکت الکترون در دوره گاز، خلاء و 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. به عبارت دیگر، زمینه فعالیت مهندسی الکترونیک را می توان به دو شاخه اصلی "ساخت قطعه و کاربرد مداری قطعه" و "طراحی مدار" تقسیم کرد.

مهندسی برق- مخابرات: مخابرات، گرایشی از مهندسی برق است که در حوزه ارسال و دریافت اطلاعات فعالیت می کند. مهندسی مخابرات با ارائه نظریه ها و مبانی لازم جهت ایجاد ارتباط بین دو یا چند کاربر، انجام عملی فرایندها را به طور بهینه ممکن می سازد. پس هدف از مهندسی مخابرات، پرورش متخصصان در چهار زمینه اصلی این گرایش است شامل فرستنده، مرحله میانی، گیرنده و گسترش شبکه که گستره هر کدام عبارتند از:

فرستنده: شامل آنتن، نحوه ارسال و ...

مرحله میانی: شامل خط انتقال و محاسبات مربوط و ...

گیرنده: شامل آنتن، نحوه دریافت، تشخیص و ...

گسترش شبکه: مشتمل بر تعمیم خط ارتباطی ساده، ادوات سویچینگ ، ارتباط بین مجموعه کاربرها و ...

مهندسی برق- کنترل: کنترل، در پیشرفت علم نقش ارزنده ای را ایفا می کند و علاوه بر نقش کلیدی در فضاپیماها و هدایت موشکها و هواپیما، به صورت بخش اصلی و مهمی از فرایندهای صنعتی و تولیدی نیز درآمده است. به کمک این علم می توان به عملکرد بهینه سیستمهای پویا، بهبود کیفیت و ارزانتر شدن فرآورده ها، گسترش میزان تولید، ماشینی کردن بسیاری از عملیات تکراری و خسته کننده دستی و نظایر آن دست یافت. هدف سیستم کنترل عبارت است از کنترل خروجیها به روش معین به کمک ورودیها از طریق اجزای سیستم کنترل که می تواند شامل اجزای الکتریکی، مکانیک و شیمیایی به تناسب نوع سیستم کنترل باشد.

ماهیت

انرژی اگر بنیادی ترین رکن اقتصاد نباشد، یکی از ارکان اصلی آن به شمار می آید و در این میان برق به عنوان عالی ترین نوع انرژی جایگاه ویژه ای دارد. تا جایی که در دنیای امروز میزان تولید و مصرف این انرژی در شاخه تولید، شاخص رشد اقتصادی جوامع و در شاخه خانگی و عمومی یکی از معیارهای سنجش رفاه محسوب می شود.دانش آموختگان این رشته می توانند در زمینه های طراحی، ساخت، بهره برداری، نظارت، نگهداری، مدیریت و هدایت عملیات سیستم ها عمل نمایند.

گرایش های مقطع لیسانس

رشته مهندسی برق در مقطع کارشناسی دارای 4 گرایش الکترونیک، مخابرات، کنترل و قدرت(1) است. البته گرایش های فوق در مقطع لیسانس تفاوت چندانی با یکدیگر ندارند و هر گرایش با گرایش دیگر تنها در 30 واحد یا کمتر متفاوت است. و حتی تعدادی از فارغ التحصیلان مهندسی برق در بازار کار جذب گرایشهای دیگر این رشته می شوند. با این وجود ما برای آشنایی هر چه بیشتر شما گرایشهای فوق را به اجمال معرفی می کنیم.

گرایش الکترونیک

دکتر کمره ای استاد مهندسی برق دانشگاه تهران در معرفی این گرایش می گوید:

"گرایش الکترونیک به دو زیر بخش عمده تقسیم می شود. بخش اول میکروالکترونیک است که شامل علم مواد، فیزیک الکترونیک، طراحی و ساخت قطعات از ساده ترین آنها تا پیچیده ترین آنها است و بخش دوم نیز مدار و سیستم نامیده می شود و هدف آن طراحی و ساخت سیستم ها و تجهیزات الکترونیکی با استفاده از قطعات ساخته شده توسط متخصصان میکروالکترونیک است.

دکتر جبه دار نیز در معرفی این گرایش می گوید: گرایش الکترونیک یکی از گرایشهای جالب مهندسی برق است که محور اصلی آن آشنایی با قطعات نیمه هادی، توصیف فیزیکی این قطعات، عملکرد آنها و در نهایت استفاده از این قطعات، برای طراحی و ساخت مدارها و دستگاههای است که کاربردهای فنی و روزمره زیادی دارند."

گرایش مخابرات

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.

دکتر جبه دار در مورد شاخه های مختلف این گرایش می گوید: "مخابرات از دو گرایش میدان و سیستم تشکیل می شود. که در گرایش میدان، دانشجویان با مفاهیم میدان های مغناطیسی، امواج، ماکروویو، آنتن و ... آشنا می شوند تا بتوانند مناسبترین وسیله را برای انتقال موجی از نقطه ای به نقطه دیگر پیدا کنند.

همچنین یکی از فعالیت های عمده مهندسی مخابرات گرایش سیستم، طراحی فلیترهای مختلفی است که می توانند امواج مزاحم شامل صوت یا پارازیت را از امواج اصلی تشخیص و آنها را حذف کرده و تنها امواج اصلی را از آنتن دریافت کنند.گفتنی است که امروزه با توسعه مخابرات بی سیم، ارتباط نزدیکتری بین دو گرایش میدان و سیستم ایجاد شده است. برای نمونه در گوشی تلفن همراه ما هم تجهیزات مربوط به مدارهای مخابراتی و هم تجهیزات مربوط به فرستنده و هم آنتن گیرنده را داریم. از همین رو یک مهندس مخابرات امروزه باید از هر دو گرایش بخوبی اطلاع داشته باشد تا بتواند یک دستگاه بی سیم را طراحی کند."

گرایش کنترل

"اگر بخواهیم یک تعریف کلی از کنترل ارائه دهیم، می توانیم بگوییم که هدف این علم، کنترل خروجی های یک سیستم بر مبنای ورودی های آن و با توجه به شرایط ویژه و نکات مورد نظر طراحی آن سیستم می باشد."

دکتر کمره ای در ادامه معرفی علم کنترل می گوید: "علم کنترل فقط در مهندسی برق مورد استفاده قرار نمی گیرد. بلکه در شاخه های دیگری از علوم مهندسی و حتی علوم انسانی کاربرد دارد. به عنوان نمونه کنترل فرآیند تصفیه نفت در یک پالایشگاه، کنترل عملکرد یک نیروگاه برق، سیستم کنترل ناوبری یک کشتی و یا کنترل تحولات و تغییرات جمعیتی نمونه های متنوعی از کاربرد علم کنترل می باشد.گفتنی است که گرایش کنترل دارای زیر بخش های متنوعی مانند کنترل خطی، غیرخطی، مقاوم، تطبیقی، دیجیتالی، فازی و غیره است."

دکتر جبه دار نیز با اشاره به اینکه گرایش کنترل منحصر به مهندسی برق نمی شود، می گوید:

"در رشته های مهندسی مکانیک، مهندسی شیمی، مهندسی هوافضا، مهندسی سازه و مهندسی های دیگر نیز ما شاهد علم کنترل هستیم اما نوع سیستم کنترلی در هر رشته مهندسی متفاوت است. برای مثال در مهندسی مکانیک نوع کنترل، مکانیکی و در مهندسی شیمی براساس فرآیندهای شیمیایی است. اما در کل هدف مهندسی کنترل، طراحی سیستمی است که بتواند عملکرد یک دستگاه را در حد مطلوب حفظ کند.

دکتر جبه دار در ادامه درباره فعالیت های دیگر مهندسی کنترل می گوید: "خودکار کردن یا اتوماتیک کردن خط تولید، یکی دیگر از فعالیت های مهندسی کنترل است. یعنی مهندس کنترل می تواند به گونه ای خط تولید را هماهنگ و کنترل کند که محصول تولید شده طبق برنامه تعیین شده و با بهترین کیفیت به دست آید."

گرایش قدرت

دکتر جبه دار در معرفی این گرایش می گوید: "هدف اصلی مهندسین این گرایش، تولید برق در نیروگاهها، انتقال برق از طریق خطوط انتقال و توزیع آن در شبکه های شهری و در نهایت توزیع آن برای مصارف خانگی و کارخانجات است. بنابراین یک مهندس قدرت باید به روشهای مختلف تولید برق، خطوط انتقال نیرو و سیستم های توزیع آشنا باشد."

دکتر کمره ای نیز در معرفی این گرایش می گوید: "گرایش قدرت به آموزش و پژوهش در زمینه طراحی و ساخت سیستم های مورد استفاده در تولید، توزیع، مصرف و حفاظت از برق می پردازد.

به عبارت دیگر دانشجویان این رشته در شاخه تولید با انواع نیروگاههای آبی، گازی، سیکل ترکیبی و ... آشنا می شوند. و در بخش انتقال و توزیع، روشهای مختلف انتقال برق اعم از کابلهای هوایی و زیرزمینی را مطالعه می کنند و در شاخه حفاظت نیز انواع وسایل و تجهیزات حفاظتی که در مراحل مختلف تولید، توزیع، انتقال و مصرف انرژی، انسانها و تاسیسات را در برابر حوادث مختلف محافظت می کنند، مورد بررسی قرار می دهند که از آن میان می توان به انواع رله ها، فیوزها، کلیدها و در نهایت سیستم های کنترل اشاره کرد.یکی دیگر از شاخه های قدرت نیز ماشین های الکتریکی است که شامل ژنراتورها، ترانسفورماتورها و موتورهای الکتریکی می شود که این شاخه از زمینه های مهم صنعتی و پژوهشی گرایش قدرت است."

آینده شغلی، بازار کار، درآمد

"امروزه با توسعه صنایع کوچک و بزرگ در کشور، فرصت های شغلی زیادی برای مهندسین برق فراهم شده است و اگر می بینیم که با این وجود بعضی از فارغ التحصیلان این رشته بیکار هستند، به دلیل این است که این افراد یا فقط در تهران دنبال کار می گردند و یا در دوران تحصیل به جای یادگیری عمیق دروس و در نتیجه کسب توانایی های لازم، تنها واحدهای درسی خود را گذرانده اند.

همچنین یک مهندس خوب باید، کارآفرین باشد یعنی به دنبال استخدام در موسسه یا وزارتخانه ای نباشد بلکه به یاری آگاهی های خود، نیازهای فنی و صنعتی کشور را یافته و با طراحی سیستم ها و مدارهای خاصی این نیازها را برطرف سازد. کاری که بعضی از فارغ التحصیلان ما انجام داده و خوشبختانه موفق نیز بوده اند."

دکتر کمره ای نیز در این زمینه می گوید: "اگر یک فارغ التحصیل برق دارای توانایی های لازم باشد، با مشکل بیکاری روبرو نخواهد شد. در حقیقت امروزه مشکل اصلی این است که بیشتر فارغ التحصیلان توانمند و با استعداد این رشته به خارج از کشور مهاجرت می کنند و ما اکنون با کمبود نیروهای کارآمد در این رشته روبرو هستیم."

یکی از اساتید مهندسی برق دانشگاه علم و صنعت ایران نیز در مورد فرصت های شغلی فارغ التحصیلان این رشته می گوید: "طبق نظر کارشناسان و متخصصان انرژی در کشور، با توجه به نیاز فزاینده به انرژی در جهان کنونی و همچنین نرخ رشد انرژی الکتریکی در کشور، سالانه باید حدود 1500 مگاوات به ظرفیت تولید کشور افزوده شود که این نیاز به احداث نیروگاههای جدید و همچنین فارغ التحصیلان متخصص برق و قدرت دارد.

فرصت های شغلی یک مهندس کنترل نیز بسیار گسترده است چون در هر جا که یک مجموعه عظیمی از صنعت مهندسی مثل کارخانه سیمان، خودروسازی، ذوب آهن و ... وجود داشته باشد، حضور یک مهندسی کنترل ضروری است. و بالاخره یک مهندس مخابرات یا الکترونیک می تواند جذب وزارتخانه های پست و تلگراف و تلفن، صنایع، دفاع و سازمانهای مختلف خصوصی و دولتی شود."

توانایی های مورد نیاز و قابل توصیه

توانایی علمی: "مهندسی برق نیز مانند مابقی رشته های مهندسی بر مفاهیم فیزیکی و اصول ریاضیات استوار است و هر چه دانشجویان بهتر این مفاهیم را درک کنند، می توانند مهندس بهتری باشند. در این میان گرایش الکترونیک وابستگی شدیدی به فیزیک بخصوص فیزیک الکترونیک و فیزیک نیمه هادی ها دارد. در گرایش مخابرات نیز درس فیزیک اهمیت بسیاری دارد زیرا دروس اصلی این رشته بخصوص در شاخه میدان شامل الکترومغناطیس و امواج می شود."

داشتن ضریب هوشی بالا و تسلط کافی بر ریاضیات، فیزیک و زبان خارجی از ضرورتهای ورود به این رشته است.

علاقمندیها: دانشجوی برق باید ذهنی خلاق و تحلیل گر داشته باشد. همچنین به کار با وسایل برقی علاقه داشته باشد چون گاهی اوقات با دانشجویانی روبرو می شویم که در ریاضی و فیزیک قوی هستند اما در کارهای عملی ضعیف اند. چنین دانشجویانی برای رشته های مهندسی مناسب نیستند و بهتر است رشته های ذهنی و انتزاعی مثل ریاضی یا فیزیک را انتخاب کنند.

وضعیت ادامه تحصیل در مقاطع بالاتر: (کارشناسی ارشد و ...)

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 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 تخصصی‌تر 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.