جریان الکتریکی

مقدمه

در یک هادی عایق شده مانند قطعه‌ای سیم مسی ، الکترونهای آزاد شبیه مولکولهای گازی که در ظرفی محبوس شده‌اند، حرکات کاتوره‌ای انجام می‌دهند و مجموعه حرکات آنها در طول سیم هیچ گونه جهت مشخصی ندارد. تعداد الکترونهایی که به چپ حرکت می‌کنند با تعداد الکترونهایی که به راست حرکت می‌کنند، یکی است و برآیند آنها صفر می‌باشد. ولی اگر دو سر سیم را به باتری وصل کنیم، این برآیند دیگر صفر نیست.

تاریخچه

تاریخ الکتریسیته به 600 سال قبل از میلاد می‌رسد. در داستانهای میلتوس (Miletus) می‌خوانیم که یک کهربا در اثر مالش کاه را جذب می‌کند. مغناطیس از موقعی شناخته شد که مشاهده گردید، بعضی از سنگها مثل مگنیتیت ، آهن را می‌ربایند. الکتریسیته و مغناطیس ، در ابتدا جداگانه توسعه پیدا کردند، تا این که در سال 1825 اورستد (Orested) رابطه‌ای بین آنها مشاهده کرد. بدین ترتیب اگر جریانی از سیم بگذرد می‌تواند یک جسم مغناطیسی را تحت تأثیر قرار دهد. بعدها فاراده کشف کرد که الکتریسیته و مغناطیس جدا از هم نیستند و در مبحث الکترومغناطیس قرار می‌گیرد.

مشخصات جریان الکتریکی

از نظر تاریخی نماد جریان I ، از کلمه آلمانی Intensit که به معنی شدت است، گرفته شده است. واحد جریان الکتریکی در دستگاه SI ، آمپر است. به همین علت بعضی اوقات جریان الکتریکی بطور غیر رسمی و به دلیل همانندی با واژه ولتاژ ، آمپراژ خوانده می‌شود. اما مهندسین از این گونه استفاده ناشیانه ، ناراضی هستند.

آیا شدت جریان در نقاط مختلف هادی متفاوت است؟

شدت جریان در هر سطح مقطع از هادی مقدار ثابتی است و بستگی به مساحت مقطع ندارد. مانند این که مقدار آبی که در هر سطح مقطع از لوله عبور می‌کند، همواره در واحد زمان همه جا مساوی است، حتی اگر سطح مقطعها مختلف باشد. ثابت بودن جریان الکتریسیته از این امر ناشی می‌شود که بار الکتریکی در هادی حفظ می‌شود. در هیچ نقطه‌ای بار الکتریکی نمی‌تواند روی هم متراکم شود و یا از هادی بیرون ریخته شود. به عبارت دیگر در هادی چشمه یا چاهی برای بار الکتریکی وجود ندارد.

سرعت رانش

میدان الکتریکی که بر روی الکترونهای هادی اثر می‌کند، هیچ گونه شتاب برآیندی ایجاد نمی‌کند. چون الکترونها پیوسته با یونهای هادی برخورد می‌کنند. لذا انرژی حاصل از شتاب الکترونها به انرژی نوسانی شبکه تبدیل می‌شود و الکترونها سرعت جریان متوسط ثابتی (سرعت رانش) در راستای خلاف جهت میدان الکتریکی بدست می‌آورند.

چگالی جریان الکتریکی

جریان I یک مشخصه برای اجسام رسانا است و مانند جرم ، حجم و ... یک کمیت کلی محسوب می‌شود. در حالی که کمیت ویژه‌ دانستیه یا چگالی جریان j است که یک کمیت برداری است و همواره منسوب به یک نقطه از هادی می‌باشد. در صورتی که جریان الکتریسیته در سطح مقطع یک هادی بطور یکنواخت جاری باشد، چگالی جریان برای تمام نقاط این مقطع برابر j = I/A است. در این رابطه A مساحت سطح مقطع است. بردار j در هر نقطه به طرفی که بار الکتریکی مثبت در آن نقطه حرکت می‌کند، متوجه است و بدین ترتیب یک الکترون در آن نقطه در جهت j حرکت خواهد کرد.

اشکال مختلف جریان الکتریکی

در هادیهای فلزی ، مانند سیمها ، جریان ناشی از عبور الکترونها است، اما این امر در مورد اکثر هادیهای غیر فلزی صادق نیست. جریان الکتریکی در الکترولیتها ، عبور اتمهای باردار شده به صورت الکتریکی (یونها) است، که در هر دو نوع مثبت و منفی وجود دارند. برای مثال، یک پیل الکتروشیمیایی ممکن است با آب نمک (یک محلول از کلرید سدیم) در یک طرف غشا و آب خالص در طرف دیگر ساخته شود. غشا به یونهای مثبت سدیم اجازه عبور می‌دهد، اما به یونهای منفی کلر این اجازه را نمی‌دهد. بنابراین یک جریان خالص ایجاد می‌شود.

جریان الکتریکی در پلاسما عبور الکترونها ، مانند یونهای مثبت و منفی است. در آب یخ زده و در برخی از الکترولیتهای جامد ، عبور پروتونها ، جریان الکتریکی را ایجاد می‌کند. نمونه‌هایی هم وجود دارد که علیرغم اینکه در آنها ، الکترونها بارهایی هستند که از نظر فیزیکی حرکت می‌کنند، اما تصور جریان مانند 'حفره‌های (نقاطی که برای خنثی شدن از نظر الکتریکی نیاز به یک الکترون دارند) مثبت متحرک ، قابل فهم تر است. این شرایطی است که در یک نیم هادی نوع p وجود دارد.

اندازه گیری جریان الکتریکی

جریان الکتریکی را می‌توان مستقیما توسط یک گالوانومتر اندازه گیری کرد. اما این روش نیاز به قطع مدار دارد که گاهی مشکل است. جریان را می‌توان بدون قطع مدار و توسط اندازه گیری میدان مغناطیسی که جریان تولید می‌کند، محاسبه کرد. ابزارهای مورد نیاز برای این کار شامل سنسورهای اثر هال ، کلمپ گیره‌های جریان و سیم پیچهای روگووسکی است.

مقاومت الکتریکی

اگر اختلاف پتانسیل معینی را یک بار به دو انتهای سیم مسی و بار دیگر به دو انتهای میله چوبی وصل کنیم، شدت جریانهای حاصل در هر لحظه با هم اختلاف زیادی خواهند داشت. خاصیتی از هادی را که اختلاف مزبور را باعث می‌شود، مقاومت الکتریکی گویند، که آن را با R نشان می‌دهند و مقدار آن برابر R = V/I است که در آن V اختلاف پتانسیل بین دو سر سیم و I جریان الکتریکی است. واحد مقاومت الکتریکی اهم یا ولت بر آمپر می‌باشد.

توان الکتریکی

یک مدار الکتریکی را در نظر می‌گیریم که حامل جریان I و ولتاژ V بوده و یک مقاومت Rدر آن قرار دارد. بار الکتریکی dq موقع عبور از مقاومت به اندازه Vdq ، از انرژی پتانسیل الکتریکی خود را از دست می‌دهد. طبق قانون بقای انرژی ، این انرژی در مقاومت به صورت دیگری ، مثلا گرما ظاهر می‌شود. گر در مدت زمان dt ، انرژی du حاصل شود، در این صورت داریم:

P=du/dt

در این رابطه P ، توان الکتریکی است که دارای واحد وات می‌باشد. برای یک مقاومت می‌توان توان را به صورت زیر:

P = RI²

نوشت.

آیا می دانستید که ؟

آیا میدانستید که ...

- اسم تمام قاره‌ها با همان حرفی که آغاز شده است پایان می‌یابد.

- مقاوم‌ترین ماهیچه در بدن، زبان است.

- کلمه «ماشین‌تحریر» (TYPEWRITER) طولانی‌ترین کلمه‌ای است که می‌توان با استفاده از حروف تنها یک ردیف کیبورد ساخت.

 -چشمک زدن زنان، تقریباً دوبرابر مردان است.

 - شما نمی‌توانید با حبس نفستان، خودکشی کنید.

- محال است که آرنج‌تان را بلیسید.

- وقتی که عطسه میکنید مردم به شما «عافیت باش» میگویند، چرا که وقتی عطسه می‌کنید قلب شما به اندازه یک میلیونیم ثانیه می‌ایستد.

- خوک‌ها به لحاظ فیزیک بدنی، قادر به دیدن آسمان نیستند.
 
- وقتی که به شدت عطسه می‌کنید، ممکن است یک دنده شما بشکند و اگر عطسه خود را حبس کنید، ممکن است یک رگ خونی در سر و یا گردن شما پاره شود و بمیرید.

- جلیقه ضد گلوله، ضد آتش، برف‌پاک‌کن‌های شیشه جلوی اتومبیل و چاپگرهای لیزری توسط زنان اختراع شدند.
 
- تنها غذایی که فاسد نمی‌شود، عسل است.

- کروکودیل نمی‌تواند زبانش را به بیرون دراز کند.

 - حلزون می‌تواند سه سال بخوابد.

- در سال 1987 خطوط هوایی «امریکن ایرلاینز» توانست با حذف یک دانه زیتون از هر سالاد سرو شده در پروازهای درجه یک خود، چهل هزار دلار صرفه‌جویی کند.

- فیل‌ها تنها جانورانی هستند که قادر به پریدن نیستند.

- مورچه همیشه بر روی سمت راست بدن خود، سقوط می‌کند.

- قلب انسان فشاری کافی ایجاد میکند تا به فاصله 30 فوتی (تقریباً 8 متر) خون را به خارج از بدن پمپاژ کند.

- موشهای صحرایی چنان سریع تکثیر پیدا می‌کنند، که در عرض هجده ماه دو موش صحرایی قادرند یک میلیون فرزند داشته باشند.

- صندلی الکتریکی توسط یک دندانپزشک اختراع شد.

- استفاده از هدفون در هر ساعت، باکتری‌های موجود در گوش شما را تا هفتصد برابر افزایش می‌دهد.

- نظیر اثرانگشت، اثر زبان هر شخص نیز متفاوت است.

- در یک سانتی متر پوست شما دوازده متر عصب و چهار متر رگ و مویرگ وجود دارد.

- در تمام وجود شما بیش از یک مشت گچ «کلسیم» وجود دارد.

- حس بویاییه مورچه با حس بویاییه سگ برابری میکند.

-  که هورمون PYY مسئول چاقی است . در تحقیقات مشخص شده است که میزان این هورمون در افراد چاق یک سوم افراد معمولی است و چنانچه این هورمون به افراد چاق تزریق شود اشتهای انان کاهش می یابد .

- شن خیس از شن خشک سبکتر است.

- در هر میلیمتر مکعب خون شما پنج ملیون رعیت به نام گلبول قرمز وجود دارد.

- اعصابی که در بدن شما وجود دارد به اندازه فاصله زمین تا ماه است.

- جنگ جهانی دوم خونین ترین جنگ بوده که در آن حدودا" پنجاه و شش میلیون نفر جان باختند.

- مساحت سطح کره زمین ۵۱۵ میلیون کیلومتر مربع است .با مقایسه با مساحت وسعت ایران میتوان نتیجه گرفت که ایران ۳۲/۰ ٪ از سطح زمین را تشکیل میدهد.

- چای سبز دارای خواص فراوانی است .به علت داشتن فلوئور مینای دندان را تقویت کرده و از پوسیدگی ان جلوگیری می کند .زیاده روی در خوردن ان رنگ دندانها را زرد می کند اما دندانهای زرد شده دیرتر خراب می شوند .همچنین بوی بد دهان را از بین می برد مخصوصا خشک شده ان بوی شراب ، پیاز و سیر را رفع می کند . دمکرده ان نشئه اور و سردرد را تسکین می دهد .چای در کنار فایده های فراوانش خاصیت ضد سرطانی نیز دارد .

- فک انسان میتواند هنگام جویدن 200 پوند فشار وارد کند. در حالی که فک یک سوسمار میتواند 2000 پوند فشار وارد کند!

آیا می دانستید که ؟

- هیچکس نمی‌داند چرا صدای اردک‌ها اکو نمی‌شود!

 - پشه‌کش‌ها پشه را نابود نمی‌کنند، بلکه تو را مخفی می‌کنند! آن‌ها حس پشه‌ها را از کار می‌اندازند، بنابراین پشه‌ها نمی‌توانند بفهمند که تو کجایی!

- ماه در هر سال به انــدازه 1.5 اینچ از زمین دور میشود.

- بـرای جلــوگیـری از جـوانـه زدن سـیـب زمیــنی کافی است درون سبد آن یک سیب قرار دهید.

- OK مخـفـف کـلمـات Oll Korrect می باشد

- تا زمانیکه که غذا با بزاق دهان مخلوط نشده باشد مزهاش احساس نمیگردد.

- چرا عمل سزارین بدین نام معروف شده است؟ میگویند برای اولین بار ژولیوس سزار قیصر روم به طریق سزارین بدنیا آمده است و بدین خاطر سزارین به نام او نامگذاری شده است. البته در لاتین کلمه ایی نیز وجود دارد بدین مضمون «سه داره» که معنی «برش» میباشد.

-  گیر کردن اعصاب بین استخوانهاست باعث خواب رفتن دست و پا میشود

- چرا سمت دگمه های لباسهای مردانه و زنانه با هم فرق دارد؟

همه میدانیم که دگمه های لباسهای زنانه به سمت چپ بسته میشود و برعکس دگمه لباسهای آقایون به سمت راستد بایستی جواب این سئوال را در سالهای بسیار قدیم جستجو کرد. زمانیکه در دربار شاهان ، زنها و دختران شاهان برای خود ندیمه ای داشتند که لباس به تن آنها میکردند ، همانطور که میدانید پوشیدن لباسها آن زمان به تنهایی میّسر نبود و احتیاج به کمک داشت و این ندیمه ها بودند که دگمه لباسهای خانومها را می بستند و از آنجا که درصد انسانهای راست دست زیاد تر است از این رو اگر خوب توجه کنید ، کسی که ار روبرو دگمه ها را می بندد از راست به چپ می بنددد از این روی دگمه های لباسهای زنانه از چپ به راست بسته میشود

- آیا میدانستید دانشمندان مدعی هستند که انگشت کوچک پای انسان به مرور زمان ناپدید خواهد شد، چرا که ما کمترین استفاده از آن را داریم؟

- آیا میدانستید تشخیص تخم مرغ سالم از خراب با قرار دادن آن در کاسه ای پر از آب میسر است، بدین صورت که اگر تخم مرغ ته نشین شود سالم است و اگر روی آب شناور شود خراب است؟

- آیا میدانستید پنگوئن نــــــــر میتواند ماهی را در معده خود بیش از یک هفته بدون اینکه هضم اش کند نگه دارد و هر موقع لازم شد مقداری از آن را بالا می آورد و به بچه های خود میدهد؟

- اکثر افراد در کمتر از 7 دقیقه خوابشان می‌برد!

-  اگر تار عنکبوت به کلفتی مغز یک مداد به هم تنیده شود میتواند سنگینی یک هواپیمای بزرگ بوینگ را تحمل کند

- کومولونیمبوس (یک نوع ابر باران زا), میتواند کفتی به اندازه 10 کیلومتر داشته باشد.

- آیا میدانستید برای تولید هر 1000 کیلوگرم کاغذ جدید باید 15 درخت جنگلی قطع شود؟

- آیا میدانستید برای تولید هر 1000 کیلوگرم کاغذ بازیافتی فقط حدود 1500 کیلوگرم کاغذ کهنه مورد نیاز است که با این شیوه نزدیک به 90 درصد در مصرف آب ، بیش از 50 درصد انرژی و 75 درصد آلودگی هوا کاهش میابد؟

- آیا میدانستید کاغذ هم مثل پارچه پشت و رو دارد . روی کاغذ آن طرفی است که در کارخانه کاغذ سازی به طرف نمد قرار می گیرد و صافتر است . پشت کاغذ آن طرفی است که در کارخانه زیر کار است و روی آبکش قرار میگیرد.برای تشخیص پشت و روی کاغذ آن را برش می دهند ، پس از برش ، لبه الیاف به سوی پشت کاغذ خم می شوند و اگر لبه کاغذ را با انگشتان لمس کنیم متوجه لبه دار بودن یک طرف آن می شویم. چاپ بر طرف روی کاغذ مرغوب تر خواهد بود .چاپ رنگی بر طرف روی کاغذ نتیجه بهتری دارد !

خون دماغ

طبق آمار به طور تقریبی یک نفر از هر 10 نفر دست کم یکبار سابقه خونریزی شدید از بینی داشته است. خونریزی ممکن است جزئی و یا خیلی شدید باشد. بعد از خونریزی‌های قاعدگی، خونریزی بینی شایعترین خونریزی خودبخودی در انسان است که به علت پارگی عروق مخاط بینی که بدون محافظ می‌باشد اتفاق می‌افتد. شایعترین محل خونریزی در اطفال و بالغین جوان قسمت قدامی تیغه بینی است ( که ناحیه کیسلباخ kisselbakh یا لیتل little نامیده می‌شود). خونریزی این ناحیه را می‌توان به آسانی کنترل نمود. مشکل‌ترین و پیچیده‌ترین محل خونریزی در قسمت خلفی – فوقانی جدار خارجی و تیغه‌ی وسط بینی در اشخاص مسن است.

شایعترین علت خونریزی بینی ضربه یا تروما است. ضربه‌های شدید باعث شکستگی استخوان بینی شده و ضربه‌های خفیف نظیر دستکاری بینی با انگشت آسیب به ناحیه لیتل وارد آورده و سبب از بین رفتن موکوس محافظ آن ناحیه می‌شود.
عوامل مهم در کنترل خونریزی‌های بینی عبارتند از: علت، محل خونریزی، نحوه معالجه آن.
عوامل موضعی:
 در میان عوامل موضعی که سبب خونریزی بینی می‌شوند، می‌توان از ضربه‌های وارده به صورت، واکنش التهابی تغییرشکل ساختمانی، وجود جسم خارجی، تماس با مواد شیمیایی سمی، مداخله جراحی و تومورهای داخلی بینی نام برد. ضربه‌ی موضعی یکی از شایعترین علل خون دماغ است. وارد کردن لوله بینی- معدی (افزایش مداوم فشار هوایی بینی) دستکاری داخلی بینی و بازیابی جسم خارجی داخل بینی که سبب پاسخ التهابی شدید شده است، همه می‌توانند مسئول خونریزی بینی باشند عمل‌های جراحی داخلی بینی و شکستگی‌های استخوان بینی، دیواره سینوس‌های صورت- کاسه چشم و قاعده جمجمه هم می‌تواند سبب خون دماغ شوند.

بد شکلی‌های ساختمانی:به شکل مادرزادی یا اکتسابی می‌توانند سبب درگیری قسمت غضروفی یا استخوانی تیغه‌ی بینی یا شاخک‌ها شوند. در این حالت هوای دمیده شده با سرعت و تلاطم بیشتری وارد بینی می‌شود. این مسئله سبب خشکی غشای مخاطی- التهاب و دلمه بستن می‌شود. برداشتن دلمه‌ها از طریق پاک کردن بینی یا با فشار وارد کردن هوا از راه بینی انسداد یافته عروق خونی سطحی را در معرض قرار می‌دهد و موجب خونریزی می‌شود.
سرطان‌های متعددی می‌توانند با خونریزی‌های خودبخودی بینی تظاهر کنند یکی از عوامل خونریزی شدید بینی در پسران، آنژیوفیبروم است. این تومور خوش خیم عروق که از ناحیه بینی- حلقی منشاء می‌گیرد ممکن است به صورت خودبخودی یا در پاسخ به ضربه خونریزی کند.

درمان کلی:
1- حفظ خونسردی
2- بیمار باید بنشیند و بالاتنه‌ی خود را به جلو خم کند و دهان خود را باز نماید او در این حالت می‌تواند خون را تف کرده و آن را قورت ندهد سرانجام بالاتنه باید به حالت معمول در آید.
تنها اگر به مدت 5 دقیقه قسمت جلوئی بینی را در سمت خونریزی به روی تیغه‌ی بینی با انگشت دست بفشاریم بسیاری از خونریزی‌های بینی مهار می‌شوند به بیماران گوشزد می‌شود که پنبه یا دستمال در بینی خود نگذارند. زیرا ممکن است هنگام در آوردن آنها دچار مشکل شوند و مخاط بینی بیشتر دچار آسیب شوند. اگر سابقه خونریزی شدید یا طولانی وجود دارد یا در حین معاینه بیمار دچار افت فشار خون ارتوستاتیک (کاهش فشار خون وضعیتی) می‌شود. تعیین سطح هموگلوبین و هماتوکریت جهت تصمیم‌گیری در مورد ضرورت تزریق خون به بیمار الزامی است.
3- کمپرس‌های سرد باید پشت گردن و همچنین پشت بینی گذارده شود.
4- پایین آوردن فشار خون
5- قطع داروهای ضد انعقادی

سخنان بزرگان

هر وقت احساس کردی در اوج قدرتی به حباب فکر کن.
اگر اولش به فکر آخرش نباشی آخرش به فکر اولش می افتی.
گوش کردن را یاد بگیر، فرصتها گاه با صدای آهسته در میزند.
هیچ انسانی دشمن دیگری نیست بلکه معلم اوست.
از دیروز بیاموز برای امروز زندگی کن و به فردا امیدوار باش.
شمارش دانه هایی که در مغز سیب وجود دارد کاری ساده است اما چه کسی میتواند بگوید که چند سیب از یک دانه به عمل میآید؟

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.

تخصصی مهندسی برق – الکترونیک

از درسهای پایه و اصلی موثر در مهندسی الکترونیک می توان به درسهای مدارهای الکتریکی، الکترونیک 2 و 1، مدارهای منطقی و مخابرات اشاره کرد. بعضی از درسهای تخصصی این گرایش عبارتند از:

الکترونیک 3: مبحث اول این درس مربوط به پاسخ فرکانسی است که به طور اجمال عوامل مربوط به کاهش بهره در فرکانسهای بالا و پایین (در واقع بالاتر و پایین تر از پهنای باند میانی) و روشهای به دست آوردن فرکانسهای قطع بالا و پایین را در تقویت کننده های ترانزیستوری مورد بررسی قرار می دهد. در مبحث دوم پایداری تقویت کننده های فیدبک مورد توجه قرار می گیرد.

تکنیک پالس: در درسهای مدار و الکترونیک، دانشجویان با سیگنالهای سینوسی و پاسخ مدارهای خطی و یا غیرخطی به آنها آشنا می شوند، امروزه و با توجه به رشد روزافزون فن آوری دیجیتال، کمتر مدار الکترونیکی یافت می شود که در آن فقط سیگنالهای سینوسی به کار رفته باشد. پالس در حالت کلی به سیگنالهایی گفته می شود که تغییرات جهش داشته باشند. از مهمترین این سیگنالها که در درس تکنیک پالس هم مورد بررسی قرار می گیرد، سیگنالهای پله، مربعی، مورب و نمایی هستند.

میکروپروسسور: پس از پیدایش الکترونیک دیجیتال و جنبه های جذاب و ساده طراحیهای دیجیتال و کاربردهای فراوان این نوآوری، با تکنولوژیهای SSI , MSI ، ادوات الکترونیک دیجیتال، مانند قطعات منطقی به بازار ارائه شد. شرکت تگزاس اولین میکروپروسسور 4 بیتی را با فن آوری 2SI طراحی و عرضه نمود که بعنوان بخش اصلی ماشین حساب مورد استفاده قرار گرفت و این گام اول در پیدایش و ظهور میکروپروسسورها بود.

معماری کامپیوتر: در این درس معماری داخل 8 بیتی ها و نحوه اجرای دستورالعملها در این پردازنده ها، بررسی حافظه ها و روش دستیابی میکروپروسسورها به اطلاعات حافظه، معرفی زبان اسمبلی پردازنده های 8 بیتی و ایجاد توانایی جهت نوشتن برنامه ای برای عملکردی خاص به کمک میکروپروسسورها و معرفی قطعات جانبی مورد استفاده توسط ریزپردازنده ها، مورد مطالعه قرار می گیرد.

مدارهای مخابراتی: درس مدار مخابراتی به بررسی ساختار و یا طراحی مدارهایی می پردازد که در فرکانسهای بالا کار کرده و یا به نوعی در ارسال پیام در گیرنده و فرستنده نقش دارند. در این درس ابتدا با نویزهای حرارتی، ترقه ای و ... آشنا شده و راههایی برای محدود کردن نویز پیشنهاد می شود، سپس مدارهای تشدید و تبدیل امپدانس که به منظور انتقال حداکثر توان به کار می روند مورد بحث قرار می گیرد.

فیزیک مدرن: در فصل اول این درس با پرداختن به نسبیت خاص دانسته های علمی ما کاملاً اشتباه از آب درآمده و با پرداختن به اصولی نظیر اتساع زمان، پدیده دوپلر، انقباض طول، نسبیت جرم، جرم و انرژی و ...، همه دانسته های ما را (حداقل در حیطه دانستن) نابود می کند.

فصلهای دیگر درس به موضوعاتی نظیر خواص ذره ای امواج، پدیده فتوالکتریک، نظریه کوانتومی نور، پرتوایکس، پراش ذره، ساختار اتمی، مکانیک کوانتومی و ... می پردازد.

فیزیک الکترونیک: شامل مطالعه خواص سیلیکون، بلورشناسی، روشهای ساخت قطعات و مدارهای نیمه هادی، تحلیل و طراحی این مدارها، به دست آوردن مشخصات قطعات و یکی از مهمترین زمینه های کاری و تحقیقاتی در رشته الکترونیک است. پیش نیاز این قسمت تسلط بر درس دریاضی مهندسی و معادلات دیفرانسیل و مختصری در فیزیک کوانتوم و فیزیک مدرن می باشد.

درسهای تخصصی مهندسی برق- مخابرات

از درسهای پایه و اصلی موثر در مهندسی مخابرات می توان به درسهای ریاضی مهندسی تجزیه و تحلیل سیستمها، مدارهای الکتریکی، الکترونیک و الکترومغناطیس اشاره کرد. بعضی از درسهای تخصصی عبارتند از:

مخابرات 2: شامل تجزیه و تحلیل و طراحی شبکه های مخابراتی دیجیتالی است. مطالب درسی با مروری بر تجزیه و تحلیل سیگنالها و سپس فرآیندهای تصادفی شروع شده و به دنبال آن به بررسی اجزای یک سیستم (مجموعه) مخابراتی دیجیتال در حالت کلی می پردازد و چگونگی بهینه سازی سیستم برای انتقال پیام با حداقل خطای ممکن را بررسی می کند.

میدان و امواج: درس میدان و امواج به بررسی رفتار امواج الکترومغناطیس در محیطهای مختلف طبیعت می پردازد. محیطها به قسمت های هادی و نیمه هادی و عایق تقسیم بندی شده و عوامل رفتاری امواج در این محیطها از قبیل اتلاف نیرو انعکاسی کلی یا شکست بررسی می شود.

الکترونیک 3: در گرایش الکترونیک توضیح داده شد.

مدارهای مخابراتی: در گرایش الکترونیک توضیح داده شد.

آنتن ها و انتشار امواج: این درس به بحث در مورد نحوه انتشار امواج الکترومغناطیسی می پردازد. مباحث مطرح شده در این درس به صورت نظری و عملی است، به عبارتی از نحوه تشعشع یک منبع الکترومغناطیسی ساده شروع کرده و با توسعه آن به مطالعه ساده ترین آنتن عملی می پردازد.

مایکروویو: این درس در ابتدا پس از تعریف محدود مایکروویو از نظر فرکانس 1 و تقسیم بندی امواج مایکروویو به بررسی انتقال امواج با فرکانس بالا با حداقل تلفات در محیطهای مختلف می پردازد. سپس عناصر غیرفعال مایکروویو شامل نضعیف کننده ها، تغییر فازدهنده ها و کوپلرهای جهت دار معرفی می شود.

اصول میکروکامپیوتر: این درس را به جرات می توان از جذابترین و پرکاربردترین درسهای برق دانست زیر در دنیای امروز که تمامی وسایل مکانیکی آنالوگ جای خود را به وسایل دیجیتالی می دهند، داشتن اطلاعات کافی در مورد نحوه کارپروسسورها از اولین نیازهای یک مهندس برق می باشد. با ترکیب مطالب این درس با هر کدام از درسهای دیگر می توان طرحهای بسیار جالب و پرکاربردی را طرح ریزی کرد.

درسهای تخصصی مهندسی برق- قدرت

از درسهای پایه و اصلی موثر در مهندسی قدرت می توان به دروس مدار، الکترومغناطیس، الکترونیک، ماشین و بررسی اشاره کرد. بعضی از درسهای تخصصی این گرایش عبارتند از:

ماشینهای الکتریکی 3: این درس از جمله درسهایی است که دیدی صنعتی به دانشجو می دهد. مبحث این درس را می توان به دو فصل مهم ترانفسورمرهای سه فاز و ماشینهای سنکرون تقسیم بندی نمود.

ترانسفورهای سه فاز و ماشینهای سنکرون: وسایلی الکتریکی هستند که بیشتر جنبه صنعتی دارند و کاربردهای بسیار زیاد ترانسهای سه فاز در انتقال و توزیع انرژی الکتریکی، تبدیل ولتاژ در ابتدای همه کارخانه ها و کارگاههای بزرگ صنعتی و ... بر هیچ کس پوشیده نیست. در این درس در مورد انواع آرایشهای این تراسنها، کلیه گروههای موجود و کاربرد هر نوع، بحث جامعی می شود.

ماشینهای مخصوص(ویژه) : به تعبیری می توان این درس را نقطه عطف درسهای تخصصی این گرایش دانست. زیرا این درس به بررسی در مورد ماشینهای ویژه می پردازد که این ماشینها در وسایل خانگی کاربرد فراوان دارند.

الکترونیک قدرت: الکترونیک قدرت در عمل بین الکترونیک و قدرت، آشتی برقرار کرده است. به طور مثال می توان با فرمان یک ریزپردازنده که حدود 5 ولت و 200 میلی آمپر است یک کارخانه را راه اندازی کنیم. در زمینه الکترونیک قدرت المانهایی نظیر تریستور، ترانزیستور و ... کاربردهای فوق العاده زیادی دارند. از مزایای این قطعات تحمل توانهای بالا می باشد.

بررسی سیستمهای قدرت 2: این درس بیشتر در مورد انتقال انرژی و مشکلات موجود در این راه صحبت می کند. از جمله مطالب ارائه شده در این درس می توان به پخش بار اقتصادی در شبکه های قدرت، اتصال کوتاههای متقارن و نامتقارن روی شبکه قدرت و پایداری سیستمهای قدرت اشاره نمود.

تولید و نیروگاه: این درس یکی از درسهای بسیار جذاب این گرایش است، زیرا برخلاف دیگر درسها، زیاد به مسائل نظری، نمی پردازد و جنبه بسیار عملی دارد. آشنایی با انواع نیروگاهها (آبی، اتمی، بادی، بخار، ...) و همچنین بحث کلی در مورد این نیروگاهها و روشهای کاری آنها از مباحث این درس است.

رله و حفاظت: یک شبکه قدرت را باید در مقابل خطرات احتمالی (اتصال کوتاهها) محافظت کرد. از وسائلی که در این مورد استفاده می شود می توان به رله ها اشاره کرد که بسته به نوع رله به محض ایجاد یک حالت خطا و یا خرابی در شبکه وارد عمل شده، قسمتی از شبکه را جدا کرد.

عایق و فشار قوی: با توجه به تفاوتهای ولتاژهای فشار قوی با ولتاژهای فشار ضعیف، به طور حتم تولید، اندازه گیری و بهره برداری از این ولتاژها تفاوتهای عمده ای با ولتاژهای فشار ضعیف دارد و برای عایق بندی شبکه فشار قوی باید از عایقهای مخصوصی استفاده کرد. فصل نخست این درس به بررسی این مقوله می پردازد.

در بخش دوم این درس انواع تخلیله الکتریکی، مراحل مختلف آن در عایقها و اثرات مختلف شکست بر عایق مورد بررسی قرار می گیرد.

ترمودینامیک: شاید اولین سوالی که در مرحله اول به ذهن برسد ارتباط این درس با درسهای برق باشد. کاربرد اصلی مطالب این درس مبحث تولید نیروگاه است. زیرا هنگام آشنایی با انواع نیروگاهها (نیروگاه بخار، گازی، اتمی و ...) باید اطلاعاتی در مورد سیکل کاری آنها داشته باشیم، پس داشتن اطلاعاتی در مورد ترمودینامیک ضروری است.

اصول میکروکامپیوتر: درگرایش مخابرات توضیح داده شد.

درسهای تخصصی مهندسی برق- کنترل

از درسهای پایه و اصلی موثر در مهندسی کنترل می توان به درسهای مدار، الکترونیک، ریاضی مهندسی، تجزیه و تحلیل سیستم و کنترل خطی اشاره کرد. بعضی از درسهای تخصصی این گرایش عبارتند از:

کنترل دیجیتال و غیرخطی: کنترل دیجیتال از سال 1960 در پیشرفتهای مربوط به قابلیت تولید و کیفیت محصولات و صرفه جویی در هزینه ها، نقش مهمی داشته است. به خصوص با پیشرفتهایی که در زمینه میکروپروسسور صورت گرفته، این رشته توانسته است در بعضی موارد از کنترل آنالوگ پیشی گرفته، دقت کار را بالا ببرد.

کنترل مدرن: این درس برخلاف سایر درسها (مانند کنترل صنعتی و ...) تا حدی جنبه نظری دارد و دیدی تقریبا ریاضی به یک مهندس کنترل می دهد. آشنایی کلی با مفاهیم کنترل پذیری و مشاهده پذیری سیستمهای کنترل و مطالعه فیدبکهای حالت از مباحث این درس است.

کنترل صنعتی: این درس از درسهای تخصصی و مهم گرایش کنترل می باشد که به بررسی نحوه به کارگیری روابط ریاضی و فرمولهایی که در هر نوع پروسه ای وجود دارد می پردازد و شامل آشنایی با سیستمهای کنترل غلظت، سطح، ارتفاع و یا ئبی ورودی، خروجی مخازن حاوی مایعات صنعتی و شیمیایی (مانند مخازن موجود در صنایع، پالایشگاهها و ...)، مطالعه سیستمهای کنترل دما و رطوبت یک محفظه و یا اتاق، آشنایی با انواع کنترل کننده های صنعتی، مطالعه انواع سیستمهای نورد موجود در کارخانه ها(مانند نورد فولاد، کاغذ و...) و دیگر سیستمهای موجود در صنعت است.

ابزار دقیق: اصطلاح ابزار دقیق به ابزاری اطلاق می شود که سیگنالها را ثبت و نشان داده و یا باعث انتقال سیگنالی بین اجزای مختلف سیستم می شوند. این درس به معرفی سیستمهای کنترل و ابزار دقیق و همچنین معرفی اجزای این سیستمها می پردازد.

اصول میکروکامپیوتر: در گرایش مخابرات توضیح داده شد.

ترمودینامیک: در گرایش قدرت توضیح داده شد.

مبانی تحقیق در عملیات: این درس به طور کلی برای تمام دانشجویان مهندسی مفید است. چون مهندسی ارتباط مستقیم با هزینه و سود اقتصادی دارد. آگاهی به برنامه ریزی خطی که بحث اصلی این درس است برای هر مهندسی جنبه های مثبت زیادی دارد. با این درس می توان هزینه ها را به حداقل و سود و صرفه اقتصادی را با کمترین امکانات به حداکثر رساند. بنابراین آگاهی به این درس برای تمام کسانی که می خواهند یک طرح صنعتی انجام دهند مزایای زیادی دارد

رشته های مشابه و نزدیک به این رشته

در برخی از دانشگاهها رشته مهندسی پزشکی را یکی از گرایش های مهندسی برق به شمار می آورند.

رشته هایی از قبیل مهندسی علمی – کاربردی برق، کاردانی فنی برق، دبیر فنی برق – قدرت و ... پیوند عمیقی بین این رشته و دانش کامپیوتر وجود دارد که غیرقابل انکار است.با توجه به حجم بازار الکترونیک و بازار صنعت نیمه رسانا در دنیا و نیز کشور ما که رشد 7% و 15% دارد، لذا آینده روشنی برای این رشته پیش بینی می کنند چه از لحاظ بازار کار بر صنعت های شغلی و چه از نظر تحققات علمی.

نکات تکمیلی

"مانع رشد صنعت الکترونیک و میکروالکترونیک در دنیا نه سرمایه است و نه فن آوری و نه بازار. البته همه اینها محدودیت ایجاد می کند ولی فعالً محدودیت اصلی که اجازه نمی دهد کار از حدی جلوتر برود عبارت است از نیروی کار کیفی."

آنچه خواندید نظر قائم مقام فنی یکی از بزرگترین مجموعه های میکروالکترونیک بلژیک است و بیانگر آن است که امروزه برای موفقیت در مهندسی برق گرایش الکترونیک باید از سطح علمی و مهارت فنی خوبی برخوردار بود.

الکتروموتور electromotor

در این صفحه می خوانید:موتور های الکتریکی (آسنکرون-یونیورسال-قطب چاکدار ) عیب یابی ورفع عیب موتور های مذکور .

موتور ها مهمترین اجزایی هستند که در لوازم برقی گردنده بکار می روند.موتور ها انرژی الکتریکی را به انرژی مکانیکی تبدیل می کنند. الکتروموتور ها را می توان به سه دسته کلی تقسیم کرد.1-موتور های آسنکرون    2 -موتور های یونیورسال     3-موتور با قطب چاکدار

1- موتور های آسنکرون- که با برق متناوب کار می کنند از دو قسمت روتور واستاتور ساخته شده اند.با روشن شدن موتور سیم پیچ های درون شیار های استاتور یک میدان مغناطیسی دوار بوجود می آورند که این میدان برروتور که قسمت گردنده موتور ودارای محور انتقال حرکت می باشد نیز اثر گذاشته ودر آن خاصیت مغناطیسی بوجود می آید .به هر حال با بوجود آمدن قطب های مغناطیسی هم نام وغیرهم نام عمل جذب ودفع انجام شده که باعث حرکت چرخشی روتور می گردد.برای راه اندازی موتور ها از حالت سکون روش های مختلفی بکار می برند که مهمترین آن ها عبارتند از:الف- آسنکرون با راه انداز غیر خازنی (کلاجی ) در این موتور به غیر از سیم پیچی های اصلی یک سری سیم پیچ کمکی نیز قرار دارد که میدان مغناطیسی دیگری با فاصله زمانی با میدان مغناطیسی اصلی بوجود می آورد.که باعث چرخش پرقدرت تر موتور می گردد. پس از این که سرعت موتور به 75 درصد سرعت اسمی رسید کلاج که تحت تاثیر نیروی گریز از مرکز کار می کند به عنوان یک کلید عمل کرده وسیم پیچ کمکی را از مدار خارج می کند. ب - آسنکرون با راه انداز خازن موقت - این موتور ها دارای علامت اختصاری CSMمی باشند ودارای یک خازن الکترولیتی با ظرفیت حدود 200 الی 500 میکرو فاراد است که باسیم پیچ کمکی بطور سری بسته شده وهر دوی آنها باسیم پیچ اصلی موازی بسته می شوند. خازن وسیم پیچ کمکی یک اختلاف فاز ودو میدان مغناطیسی بوجود می آورد که باعث چرخش موتور می گردد. در این موتور نیز کلید گریز از مرکز سیم پیچ کمکی را از مدار خارج می کند. ج - آسنکرون با راه انداز خازن موقت وخازن دایم.(با علامت اختصاری TCM) - یکی از خازن ها پس از راه اندازی از مدار خارج شده وخازن دیگر در حالتی که با سیم پیچ کمکی سری می باشد در مدار باقی می ماند. د - آسنکرون با راه انداز خازن دایمی ( PSCM) در این موتور ها که دارای قدرت کم تری نسبت به موتور های قبلی هستند از یک خازن که با سیم پیچ کمکی سری بسته شده است استفاده شده و کلید گریز از مرکز ندارند بنابر این خازن به همراه سیم پیچ کمکی همیشه در مدار باقی است.

شناسایی سیم پیچ های اصلی وکمکی :

1- سیم پیچ های اصلی در زیر شیار ها و سیم پیچ کمکی در رو قرار دارند.

2-سطح مقطع سیم های کمکی همیشه از سیم های اصلی کمتر است.

3- سیم پیچ کمکی دارای مقاومت بیشتری (اهم بیشتر ) نسبت به سیم پیچ اصلی است وضمنا" خازن با سیم پیچ کمکی سری شده است.

عیب یابی موتور های آسنکرون - معیوب شدن موتور ها یا مربوط به قطعات برقی مثل سیم پیچ ها وخازن است یا مربوط به قطعات مکانیکی مثل بلبرینگ و بوشن ها .

عیب یابی قطعات برقی :

عیب1- موتور اصلا"روشن نشده و جریانی از مدار عبور نمی کند.

علت1 -جایی از مدار قطع است.

رفع عیب1- با آوامتر تمام مدار شامل پریز،دوشاخه ،سیم های رابط،کلیدها واتصالات در تخته کلم موتور را بر رسی وعیب مربوطه را بر طرف می نماییم.

عیب2- موتور اصلا"روشن نشده وجریانی از مدار عبور نمی کند.

علت2 -سوختن فیوز.

رفع عیب2-ابتدا علت سوختن فیوز که مربوط به اتصالی می باشد را بررسی نموده پس از آن به تعویض فیوز می پر دازیم.

عیب3-موتور پس از روشن شدن خیلی زود داغ می شود.

علت3-موتور نیم سوز است.

رفع عیب3- در هر کدام از سیم پیچ های کمکی واصلی میتواند اتصال حلقه ویا اتصال کلاف به کلاف بوجود آمده باشد.بنابر این مسیر جریان الکتریکی کوتاه شده در نتیجه میدان مغناطیسی مناسب برای گردش بوجود نمی آید وباعث داغی موتور میشود.موتور های نیم سوز جریان بیشتری نسبت به موتور های سالم مشابه خود دریافت می کنند. برای رفع عیب در صورتی که محل اتصالی مشخص باشد وبتوان به نحوی آن را عایق نمود اقدام کرده ودر غیر این صورت موتور باید دو باره سیم پیچی شود.

عیب4- موتور پس از روشن شدن خیلی زود داغ می شود.

علت4- زیاد بودن بار موتور.

رفع عیب 4- هر موتوری دارای توان مکانیکی مشخص است در صورتی که بیش از توان مربوطه از موتور نیرویی خواسته شود جریان بیشتری از سیم ها عبور می کند که با سطح مقطع وتعداد دور آن ها همخوانی ندارد وباعث گرما در موتور و آسیب دیدن آن خواهد شد .برای رفع عیب باید بار موتور را کم نموده واز کار مداوم آن خود داری کرد.

عیب5- موتور پس از روشن شدن خیلی زود داغ می شود وزیر بار می خوابد.

علت 5- عمل نکردن کلید گریز از مرکز .

رفع عیب 5 - علاوه بر جریان در یافتی توسط سیم پیچ اصلی ،سیم پیچ کمکی نیزچون  از مدار خارج نمی شود جریان دریافت می کند .برای اطمینان از صحت عمل کرد کلید گریز از مرکز باید به صدای کنتاکت آن در حالت دور گرفتن موتور وهمچنین از دور افتادن آن گوش کرد .برای رفع عیب باید کلید سرویس ویا تعویض شود.

عیب 6- با روشن کردن موتور صدای زیادی شنیده می شود ولی به گردش در نمی آید.

علت 6- خرابی کلید گریز از مرکز .

رفع عیب 6- درصورتی که کنتاکت های کلید در حالتی که موتور خاموش بوده وصل نشده باشد.درزمان شروع بکار ،سیم پیچ راه انداز در مدار قرار نگرفته وطبیعتا"موتور بگردش نمی افتد.برای رفع عیب کلید را با آوامتر امتحان ودر صورت معیوب بودن تعویض می نماییم.

عیب 7- با روشن شدن موتور صدای زیادی شنیده می شود ولی به گردش در نمی آید.

علت 7 - قطعی سیم پیچ اصلی یا کمکی .

رفع عیب 7 - به کمک آوامتر هر دو مدار را امتحان ودر صورت مشخص بودن محل پارگی ،آن را تعمیر می نماییم.

عیب 8 - با روشن شدن موتور صدای زیادی شنیده می شود ولی به گردش در نمی آید.

علت 8 - نیم سوز بودن یا سوختگی موتور .

رفع عیب 8 - موتور سریعا"داغ شده وجریان زیادی می کشد همچنین بوی سوختگی ویا دود از مشخصه های آن است.رفع عیب سیم پیچی مجدد است.

عیب 9 - با روشن کردن موتور صدای زیادی شنیده می شود ولی به گردش در نمی آید.

علت 9 - خرابی خازن.

رفع عیب 9 - خازن ها به منظور راه اندازی موتور بکار رفته اند خازن را مطابق با مطالبی که در مورد عیب یابی خازن ها گفتیم آزمایش نموده در صورت نیاز آن را تعویض می کنیم.

عیب 10 - با روشن کردن موتور فیوز عمل کرده مدار قطع می شود.

علت 10 - اتصال کوتاه در مدار اصلی موتور .

رفع عیب 10 - دوشاخه ،سیم های رابط وجعبه اتصالات موتور را بررسی کرده در صورت پیدا کردن محل اتصالی آن را مرتفع می نماییم.

عیب 11 - با روشن کردن موتور فیوز عمل کرده مدار قطع می شود.

علت 11 - سوختگی کامل موتور

رفع عیب 11 - با مشاهده استاتور وسیم پیچ های مربوطه عیب حاصل تایید گردیده وبرای رفع آن باید موتور سیم پیچی گردد.

عیب 12 - با روشن کردن موتور فیوز عمل کرده مدار قطع می شود.

علت 12 - اتصال کوتاه در خازن

رفع عیب 12 - اگر با جدا کردن خازن از مدار و به برق زدن موتور فیوز دیگر عمل نکرد عیب از خازن است وباید آن را تعویض نمود.

عیب یابی قطعات مکانیکی.

عیب 1 - محور موتور چه در حالت روشن وچه در حالت خاموشی به سختی حرکت می کند.

علت 1 -بطور کلی خرابی بلبرینگ ها ویاطاقان های دو سر محور موتور .

رفع عیب 1 - خرابی بلبرینگ ها شامل الف - ترک برداشتن حلقه های بلبرینگ،ترک بر داشتن ساچمه ها و غلطک ها .ب - بوجود آمدن حفره وشیار در سطح داخلی حلقه ها که علت آن وجود ذرات سخت بین ساچمه وحلقه می باشد.ج - گریپاژ (عدم چرخش ساچمه ها ) که ناشی از کثیفی و سخت شدن گریس بلبرینگ می باشد. د - فرسودگی وپوسیدگی - که به علت جازدن نادرست بلبرینگ ونفوذ رطوبت وعدم گریس کاری مناسب بوجود می آید. برای تشخیس عیوب گفته شده بلبرینگ را از نظر ظاهری مشاهده ولقی بین حلقه وساچمه را امتحان می کنیم . همچنین با چرخش بلبرینگ اگر صدای غیر عادی شنیده شود دلیل برخرابی آن می باشد که باید تعویض گردد.

عیب 2 - گاهی اوقات محور موتور با صدای زیادی می چرخد.

علت 2 - چرخش حلقه بیرونی بلبرینگ در جای خود.

رفع عیب 2 - جازدن نادرست بلبرینگ وعدم گریس کاری می تواند باعث لقی بلبرینگ در جای خود شود . رفع عیب-تعویض بلبرینگ در صورت معیوب بودن بوش زدن وتراش کاری جای آن یا تعویض دری موتور.

2- موتور های یونیورسال- این موتور ها که هم با جریان متناوب وهم با جریان مستقیم کار می کنند از دو قسمت اصلی تشکیل شده اند. الف:قطب ها (بالشتک ها ) ب - آرمیچر

در این موتور ها میدان مغناطیسی قطب ها بر خلاف موتور های آسنکرون دوار نیست وسیم پیچ آرمیچر که قسمت گردنده موتور است با سیم پیچ قطب ها سری بسته شده است . پس از عبور جریان از مدار فوق خطوط قوای مغناطیسی قطب ها با خطوط قوای آرمیچر عکس العمل نشان داده وباعث گردش موتور می شود .سرعت این موتور ها بالا بوده وخیلی سریع به سرعت نهایی می رسند. از این موتور ها در اکثر لوازم برقی خانگی مثل چرخ گوشت ،آب میوه گیری ،هم زن ،آسیاب و... استفاده می شود. برای برقراری ارتباط قطب ها با آرمیچر که گردان می باشد از قطعه ای بنام کلکتور استفاده می شود . کلکتور از تیغه های مسی کنار هم تشکیل شده است که به شکل استوانه روی محور قرار دارد . تیغه ازهمدیگر واز محور آرمیچر بوسیله میکا عایق شده اند وسیم پیچ های داخل شیار آرمیچر به وسیله پیچک ها به یکدیگر وصل می شوند. دو قطعه ذغال به همراه فنر پشت آن ها ارتباط قطب ها با کلکتور را میسر می سازد.

عیب یابی موتور های یونیور سال :

عیب 1 - موتور روشن نمی شود.

علت 1 - نبودن برق.

رفع عیب 1 - پریز ،دوشاخه وسیم رابط را با آوامتر آزمایش نموده ورفع عیب می کنیم.

عیب 2 - موتور روشن نمی شود.

علت 2 - کوتاه شدن ذغال ها.

رفع عیب 2 - چون ذغال ها جزیی از مدار سری موتور می باشد.با کوتاه شدن آن ها ممکن است مدار قطع گردد وموتور روشن نشود با تعویض ذغال رفع عیب می شود در صورت نبودن ذغال در اندازه مورد نظر می توان از ذغال بزرگ تر استفاده کرده وبا سوهان آن را به اندازه دلخواه در آورد.

عیب 3 - موتور روشن نمی شود.

علت 3 - خرابی فنر ذغال ها

رفع عیب 3 - به منظور درگیر بودن همیشگی ذغال با کلکتور از قطعه ای فنر در پشت ذغال استفاده می شود گاهی در اثر رطوبت ویا کار زیاد خاصیت خود را از دست داده ومدار قطع می گردد. باتعویض فنر رفع عیب می شود.

عیب 4 - موتور روشن نمی شود.

علت 4 - قطعی بالشتک ها.

رفع عیب 4 - چون مدار سری می باشد هر نوع پاره گی وقطعی در بالشتک وبا قسمت های دیگر موتور باعث عدم کار کرد آن می باشود .با آوامتر  دو سر بالشتک ها را اهم گیری می کنیم .لازم به یاد آوری است هر دو بالشتک دارای اهم مساوی می باشند . در صورت پاره گی اگر قابل ترمیم می باشد این کار انجام ودر غیر این صورت بالشتک مجددا" باید سیم پیچی گردد.

عیب 5 - قدرت موتور کم وداغ می شود.

علت 5 - نیم سوز بودن آرمیچر .

رفع عیب 5 - سه روش برای آزمایش آرمیچر بکار می رود

الف- اهم گیری از تیغه های کلکتور با استفاده از آوامتر در صورت متفاوت بودن مقاومت پیچک ها (سیم پیچ ها ) سوختن واتصالی سیم پیچ ها حتمی است.

ب - آزمایش اتصال بدنه - در صورت سوختن سیم پیچ ها عایق بندی داخل شیار ها نیز سوخته وپیچک ها به بدنه متصل می شود. برای این آزمایش می توان از لامپ سری استفاده کرده  وکلیه تیغه های کلکتور را مورد آزمایش قرار داد.

ج - آزمایش با دستگاه تستر آرمیچر (گرولر) این دستگاه تشکیل شده از یک سیم پیچ با هسته آهنی  H شکل که یک طرف آن طوری مورب بریده شده تا آرمیچر داخل آن قرار گیرد . پس از برقراری برق دستگاه و قرار دادن آرمیچر روی آن یک تیغه اره روی شیار های بالایی آن می گذاریم در صورتی که اتصال بدنه داشته باشد هسته مغناطیسی شده وتیغه به لرزش در می آید. وبا چرخاندن آرمیچر می توان تمامی سیم پیچ ها را امتحان کرد.

3 - موتور با قطب چاکدار- این موتور که با برق متناوب تکفاز کار می کند با قدرت های 100/1 تا20/1  اسب بخار ساخته میشود. موارد استفاده آن کولر آبی ،دمنده ها ،باد زن ها و واتر پمپ کولر می باشد. قسمت های اصلی آن شامل بدنه واستاتور ،روتور وسپر ها (دری ها ) است . قطب های آن مثل موتور یونیورسال وروتور آن شبیه موتور آسنکرون می باشد برای گردش محور روتور از بلبرینگ ساچمه ای ویا بوش استفاده می شود قطب های برجسته آن شامل شیاری است که یک دور سیم مسی درون آن قرار دارد وبه اسم پیچک اتصال کوتاه نامیده می شود که به منظور راه انداز موتور می باشد سیم پیچ های اصلی با پیچک های اتصال کوتاه سری بسته شده وبا برقراری جریان ،یک اختلاف میدان مغناطیسی بوجود می آید که باعث بوجود آمدن دو گشتاور لازم برای به چرخش در آمدن روتور می شود.