معلومات عن الهندسة الكهربائية، تعد الهندسة الكهربائية من أهم المجالات عموما التي تجمع بين العلوم والرياضيات والبحث، وتنتج دائما الراحة والرفاهية في حياة الإنسان، نظرا للأجهزة العديدة التي توفرها للبشرية.
تاريخ الهندسة الكهربائية وأبرز أعلامها
- رغم شهرة الهندسة الكهربائية في نهاية القرن التاسع عشر، إلا أن بداية ظهور الهندسة الكهربائية بشكل عام كانت في بدايات القرن السابع عشر أو نهايات القرن السادس عشر.
- يعد وليام جلبرت مهندسا كهربائيا رائدا في التاريخ، حيث قام باختراع آلة للكشف عن أجسام الشحنات الكهربائية الساكنة، ونجح في تمييز الشحنات الثابتة المغناطيسية عن الشحنات الثابتة الكهربائية.
- في البداية، كانت كل التقنيات المتعلقة بالهندسة الكهربائية تتعلق بالشحنة، ولكن في عصر توماس أديسون وفيرنر فون سيمنس، تم فصل الهندسة الكهربائية عن الفيزياء.
- في سنة 1752، ابتكر بنيامين فرانكلين جهاز توصيل الصواعق، وأصبح معروفا جدا في مجال الهندسة الكهربائية، وقد نشر نتائج تجاربه العلمية بين عامي 1751 و 1753 تحت عنوان تجارب ومشاهدات حول الكهرباء.
- في عام 1800، تم تصنيع البطارية الأولى في التاريخ تحت اسم `عمود فولتا` على يد ألكسندر فولتا، الذي تأثر كثيرا بتجربة أجراها لويجي جالفاني في عام 1792.
شاهد أيضًا: من هو مخترع الهاتف الذكي
الهندسة الكهربائية منذ عام 1820
- في عام 1820، قام أندري ماري أمبير بتعريف مفهوم الجهد الكهربائي والتيار الكهربائي، وأثبت بشكل علمي أن تمرير التيار في أي سلكين يؤثر بشدة على بعضهما البعض، بعد أن قام بتكرار التجربة التي أجراها كريستيان أورستد.
- يعد مايكل فاراداي أيضا من أبرز رموز الهندسة الكهربائية في التاريخ، وبفضل تجاربه المتعددة، استطاع كليرك ماكسويل تقديم `معادلات ماكسويل` التي تعتبر من أهم أسس الهندسة الكهربائية على الإطلاق.
- في عام 1866، اكتشف العالم العظيم فيرنر فون سيمنس مبدأ الدينامو الذي سمح بتوليد الكهرباء لأول مرة في التاريخ، وأصبحت الكهرباء متاحة بكثرة للاستخدام.
- بعد مساهمة فيرنر فون براون العظيمة لمدة عشر سنوات، تمكن توماس أديسون من اختراع مصباح الكربون لينتشر استخدام الكهرباء بشكل واسع في المجتمع المدني بفضل هذا الاختراع في عام 1876.
- في عام 1883، دخلت الهندسة الكهربائية مجال التعليم للمرة الأولى في التاريخ، وذلك بفضل إيراسموس كيتلر الذي قدم مجال الهندسة الكهربائية إلى جامعة دارمشتات التقنية في ألمانيا.
- تمت دراسة هذا التخصص في الكليات لمدة 4 سنوات، ومن المتوقع أن يتخرج بعدها بلقب مهندس كهربائي.
اختراعات عظيمة قدمتها الهندسة الكهربائية للعالم
- في عام 1884، نجح هاينريش رودولف هيرتز في إثبات وجود الموجات الكهرومغناطيسية ومعادلات ماكسويل عمليا، مما جعله مؤسس علم النقل اللاسلكي للإشارات ومؤسس هندسة الاتصالات.
- في سنة 1896، قام غوغليلمو ماركوني بتشغيل محطة إرسال لاسلكية، مما أدى إلى انتشار الراديو بشكل كبير في الأسواق بحلول عام 1900.
- ثم تطورت الهندسة الكهربائية وتم تصنيع الصمام الثنائي والصمام الثلاثي، مما منح مهندسي الكهرباء القدرة على تعزيز الإشارة بعد ذلك.
- استمرت الثورة العلمية الهائلة التي استفاد منها العالم في مجال الهندسة الكهربائية في تطورها ومساهماتها التي أثبتتها التاريخ، حيث تم ابتكار أول تلفزيون ميكانيكي بسيط جدا في عام 1926 على يد جون لوجي بيرد.
اختراعات الهندسة الكهربائية منذ عام 1928
- في عام 1928، تمكنا من تصنيع التلفزيون الملون، وبدأنا مباشرة في نفس العام أول بث تلفزيوني من لندن إلى نيويورك.
- في عام 1931، قام الفريد فون أردنية بتصنيع أول تلفزيون كهربائي.
- ثم تواصلت المساهمات والاختراعات واحدة تلو الأخرى، حتى ظهر الكمبيوتر لأول مرة في عام 1942 على يد الألماني كونراد تسوزه، وتحت اسم Z3.
- في عام 1946، ظهرت آلة حاسبة أخرى تحت اسم ENIAC وتم تصنيعها بواسطة جون ماوكلي وجون ايكرت.
- ظهور الحاسوب كان تطورا تاريخيا هائلا شهده العالم بأسره، وساهم في تقدم العديد من الأعمال، وعلى رأسها وكالة ناسا التي اعتمدت على الحاسوب لدعم برنامجها `أبولو`.
- ثم جاءت الاختراعات اللاحقة مثل `الترانزستور` و `الروبوت الصناعي` الذي استخدم في العديد من المصانع في عام 1960، مثل مصانع جنيرال موتورز وغيرها. ولا يزال العمل جاريا في تصنيع الاختراعات الأخرى.
حقيقة أول هاتف في التاريخ
- في عام 1860، استطاع فيليب رايس تصنيع جهاز هاتف أو تليفون للتاريخ، وذلك في معهد جارنيير في فريدريكسدورف، ولكن اختراعه العظيم لم يحظ بالاهتمام الكافي في ذلك الوقت.
- لذلك، قام ألكسندر جراهام بيل بتطوير الهاتف في عام 1867، وعلى الرغم من صعوبته في التسويق، إلا أنه أدهش الجميع بابتكاره، مما جعل اسمه يبقى حتى اليوم، فقد أصبح اختراعه للهاتف ضرورة لا غنى عنها في العالم بأسره مع تطور الزمن.
نظام تعليم الهندسة الكهربائية
- للحصول على لقب مهندس كهربائي، يتطلب ذلك الدراسة في الكلية لمدة خمس سنوات، وتختلف توزيع السنوات الخمس من بلد إلى آخر ومن جامعة إلى أخرى.
- بعبارة أخرى، هناك جامعات تبدأ في السنة الأولى ببرنامج تمهيدي مثل الجامعات العربية، وبعدها يتم التخصص في السنتين الثانية والثالثة، وتليها سنتان أخريتان لتخصص فرعي مثل الاتصالات أو الإلكترونيات أو الحواسيب، وهكذا.
- في السنة الأولى من كلية الهندسة الكهربائية، يتم تدريس جميع المعرفة التي يتعلمها الطالب مسبقا قبل الانضمام إلى الفصول الدراسية، مع التركيز على الفيزياء والكيمياء والرياضيات.
- في سنتين دراسة تخصص الكهرباء، يتم التركيز على قوانين ومبادئ الكهرباء بشكل عام ومفاهيم الأجهزة المختلفة وكيفية عملها. أما في سنتين تخصص الشعبة، فتركز على مفاهيم كل تخصص على حده.
- بعد انتهاء خمس سنوات في الجامعة، يتخرج الطالب بدرجة البكالوريوس ويحمل تخصصا مثل هندسة الاتصالات أو الهندسة الإلكترونية وما إلى ذلك.
- بعد هذه الفترة، يمكن للفرد أن يتجه نحو العمل أو مواصلة الدراسة من خلال الدراسات العليا، ثم الماجستير، ثم مرحلة الأستاذية أو الدكتوراه في الهندسة الكهربائية.
تخصصات وفروع الهندسة الكهربائية
- مع تقدم العالم وزيادة احتياجات البشر، كان من الضروري تطوير وتوسيع فروع الهندسة الكهربائية، وها هي فروع الهندسة الكهربائية لكم:
- تعتبر هندسة الإلكترونيات، التي تعد فرعا من فروع الهندسة الكهربائية، من أهم فروعها على الإطلاق. تركز على تطوير وتصنيع جميع المكونات الكهربائية مثل المكثفات والثنائيات والثلاثيات والترانزستورات والمايكروإلكترونيات وأشباه الموصلات والدوائر الكاملة.
- بفضل هندسة الاتصالات، أصبح لدينا القدرة على استقبال وإرسال أي شيء، سواء عبر الموجات الكهرومغناطيسية أو النبضات الكهربائية، وتقنية التشفير قد ظهرت.
- تهدف هندسة الاتصالات إلى الحفاظ على سلامة البيانات خلال عملية الإرسال والاستقبال دون فقدان أي منها.
- تعنى هندسة الطاقة بتوزيع وتوليد الكهرباء للمستهلكين، باستخدام المولدات والمحطات والمحولات الكهربائية التي تعتمد عليها جميع دول العالم في هذا المجال.
- تخصص مهندسي الطاقة يتضمن تصميم وصيانة مولدات ومحولات ومحطات الطاقة الكهربائية.
شاهد أيضًا: 15 معلومة عن مخترع المولد الكهربائي وأهم إنجازاته
أهم أقسام الهندسة الكهربائية
- فكرة الهندسة المحركات تتمثل في تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية باستخدام بعض الأجهزة الكهربائية، وتلعب الهندسة الإلكترونية دورا هاما في صناعة المحركات.
- الهندسة الإشارية هي الفرع الذي يهتم بتعديل وتحليل الإشارات المختلفة، حيث توجد نوعين من الإشارات، الأولى هي الإشارات التناظرية، والثانية هي الإشارات الرقمية.
- لمعالجة الإشارات، ستحتاج إلى مهارات رياضية متقدمة، وتشمل معالجة الإشارات مجموعة من التطبيقات مثل هندسة الصوت وهندسة الاتصالات والرادار والهندسة الطبية.
- غالبا ما يتم تحويل الإشارات التناظرية إلى إشارات رقمية، مثلما يحدث في التلفزيون والراديو باستخدام الحواسيب. والهدف الرئيسي لعملية التحويل هو تبادل الإشارات بين الأشخاص، مثل المكالمات الهاتفية.
- تطوير فرع هندسة الحاسوب جعله يختلف كثيرا عن حالته في الأربعينات من القرن الماضي، حيث كانت غالبية مكوناته تتألف من أدوات كهربائية، ولكن الآن لديه فروع متعددة مثل الصيانة والبرمجة والأنظمة والشبكات وغيرها.
- (بالرغم من التقدم الملحوظ في مجال هندسة الحاسوب، لا يزال الاحتفاظ بالشكل التقليدي).
- تهدف هندسة التحكم الآلي والأتمتة الصناعية إلى تحويل العمل اليدوي إلى عمل ذاتي التحكم، وهو فرع من الهندسة الكهربائية.
- كما يظهر أهميته الكبيرة في التحكم بأنظمة السيارات ومنع انزلاقها، وفي درجات حرارة الثلاجات، وعدد دورات محركات الأجهزة الكهربائية المختلفة.
- تختص الهندسة الكهربائية النظرية بهدف توصيل وتحليل النظريات والمعادلات الكهربائية، مثل معادلات ماكسويل التي تعتبر أساسا في مجال الكهرباء عموما، ونظرية الدوائر لتحليل حركة الدوائر.
شاهد أيضًا: ما هي تخصصات الابتعاث المعتمدة
تعد الهندسة الكهربائية من أهم وأبرز المجالات على الإطلاق التي تقدم الدعم لحياة الإنسان من خلال اختراعات وصناعات تسهل أداء كل شيء، وبدونها لم يكن العالم بأكمله في الحالة التي هو عليه الآن من تطور ملحوظ.
