معرفی رشته مهندسی برق؛ ویژه داوطلبین کنکور سراسری
از روزنامه شریف، وقتی تازه وارد دانشگاه شده بودم، یکی از سوالاتی که زیاد با آن مواجه میشدم این بود که «مهندسی برق یعنی چی؟» و «مهندسهای برق چیکار میکنن؟». الان اگه بخوام به این سوال جواب بدم، میگم: همه چیز!
اگه بخواهیم مقداری تحتاللفظی به واژه «مهندسی برق» نگاه کنیم، باید اون رو بشکنیم به دو بخش: «مهندسی» و «برق».
«مهندسی» معلومه از «هندسه» میاد و یعنی «اندازهگیری»؛ البته معنای لغوی آن الان خیلی معتبر نیست. میتونیم بگیم مهندسی یعنی بهکارگیری خلاقانه علوم برای طراحی و توسعه ماشینها یا فرایندها.
«برق» هم که همه باهاش آشنا هستیم. تقریباً محاله که وارد مهندسی برق بشید و نسبت به هیچک از شاخههای مختلف اون و فعالیتهای متنوعی که توی این رشته انجام میشه علاقمند نشید.
بسیاری از زمینههایی که امروزه توی تکنولوژی اسم اونا رو میشنوید، توی مهندسی برق جای دارن؛ مثل:
- علوم اعصاب یا نوروساینس
- بلاکچین
- یادگیری ماشین یا ماشین لرنینگ
- علوم داده یا دیتاساینس
- فوتونیک و شبکههای نوری
- رباتیک
- مدارهای مجتمع بسیار فشرده
- روشهای نوین رمزنگاری و امنیت شبکه
- نانوفوتونیک و نانوالکتریک
- سیستمهای کنترل پیشرفته
- ابررسانهها و کنترل شبکه
- بینایی کامپیوتری
- سنسورهای پوشیدنی، بایوسنسورها و غیره
همه این موضوعات توی آزمایشگاههای مختلف دانشکده مهندسی برق روی اونا پژوهش انجام میشه.
شاخه های مهندسی برق؛ نه گرایش!
احتمالاً شنیدین که مهندسی برق چهار گرایش داره: مخابرات، قدرت، الکترونیک و کنترل. این حرف توی برق شریف درست نیست و فقط تا حدی درسته.
توی برنامه آموزشی دانشکده، مفهوم «گرایش» جای خودش را به مفهومی به نام «شاخه» داده. تفاوت مفهوم شاخه و گرایش اینه که دروس تخصصی یه شاخه کمتر از گرایشاند؛ در نتیجه حق انتخاب شما برای برداشتن دروس اختیاری بسیار بیشتره.
ضمنا شما میتونید دروس اختیاری خودتون رو از شاخههای دیگه انتخاب کنید و توی طول دوران تحصیلتون با دو شاخه آشنا بشید.
شاخههای کارشناسی مهندسی برق اینا هستند:
۱) شاخه الکترونیک
این شاخه به طراحی و پیادهسازی مدارهای الکترونیکی میپردازه. توی مدارهای الکترونیکی نیمههادیها نقش مهمی دارن و بخش قابل توجهی از دروس این شاخه به بررسی رفتار نیمههادیها توی شرایط مختلف و استفاده از این رفتار برای طراحی مدار با ویژگیهای مطلوب مربوط میشه.
۲) شاخه سیستم ها و شبکههای مخابراتی
توی این شاخه، پردازش و تحلیل سیگنالها و سیستمها بررسی میشه. دانشجوها با ابزارهای ریاضی مختلفی آشنا میشن که به کمک اونا میشه از یه سیگنال اطلاعات مختلفی رو استخراج کرد. همچنین مفاهیم شبکه (بستری برای انتقال اطلاعات بین دو یا چند سیستم) توی این شاخه بررسی میشه.
۳) شاخه سیستم های دیجیتال
این شاخه نزدیکترین شاخه مهندسی برق به کامپیوتره. درسهای این شاخه اشتراکات زیادی با دروس رشته کامپیوتر دارن. منطق صفر و یک و طراحی سیستمهای مبتنی بر این منطق، اصلیترین بخش این شاخهست. مدارهای منطقی، ریزپردازنده، ساختار داده، الگوریتم و یادگیری ماشین مباحث پایه دروس این شاخه را تشکیل میدن.
۴) شاخه مایکروویو و فوتونیک
این شاخه نزدیکترین شاخه مهندسی برق به فیزیکه. اصلیترین مبحث این شاخه الکترودینامیک میدان و موجه که توی دروس مختلف به طور کامل بررسی میشه. انتشار امواج، آنتنها، مایکروویو، فیبر نوری، اپتیک و ف به طور کامل بررسی میشه. انتشار امواج، آنتنها، مایکروویو، فیبر نوری، اپتیک و فوتونیک مباحث پایه دروس این شاخهست.
۵) شاخه بایوالکتریک
توی این شاخه مفاهیم علوم پایه و مهندسی برق با علوم زیستی و پزشکی پیوند میخوره و تله دانشجوها درباره فیزیولوژی هم اطلاعاتی کسب کنن. پردازش سیگنال، علوم اعصاب و بایوسنسور مباحث اصلی دروس این شاخه رو تشکیل میدن.
۶) شاخه انرژی الکتریکی یا قدرت
تولید انرژی الکتریکی، انتقال این انرژی از نیروگاه به شهر و توزیع انرژی الکتریکی توی سطح شهر سه مبحث پایه دروس این شاخهست. ماشینهای الکتریکی، شبکههای انتقال و توزیع انرژی الکتریکی، خطوط انتقال قدرت، تولید انرژی به روشهای نوین، حفاظت سیستمهای انرژی الکتریکی و تاسیسات الکتریکی مهمترین مباحث دروس این شاخه رو تشکیل میدن.
۷) شاخه کنترل و سیستمهای دینامیکی
هدف این شاخه، کنترل خودکار سیستمها و تغییر رفتار سیستم برای نزدیک کردن خروجی به خروجی مطلوبه. دانشجوها توی این شاخه با روشهای تحلیل و مدلسازی سیستم، چگونگی کنترل این سیستمها، انواع کنترلکنندههای خودکار و روشهای طراحی کنترلکنندهها آشنا میشن.
تفاوت شاخه ها کی مشخص میشه؟
تفاوت این شاخهها از ترم شش به بعد روشن میشه. توی پنج ترم ابتدایی شما باید دروس پایه مانند ریاضی یک و دو، فیزیک یک و دو و معادلات دیفرانسیل و دروس تخصصی دانشکده رو بردارید. این دروس به گونهای چیده شده که با برداشتن اونا به شناخت مناسبی از تمام شاخهها برسید.
بعضی از مهمترین درسهای پنج ترم اول مهندسی برق ایناست:
- آشنایی با مهندسی برق: توی این درس به قالب سخنرانی و بازدیدهای متنوع از آزمایشگاهها و صنایع با زمینههای مختلف مهندسی برق آشنا میشیم.
- مدارهای الکتریکی و آزمایشگاه: اولین درس تخصصی برقی شما در ترم ۲، که توی اون با مفاهیم پایهای مدار الکتریکی آشنا میشید. مفاهیم مدار توی بسیاری از دروس دیگه کارشناسی هم استفاده میشه.
- مدارهای منطقی: پایهایترین درس شاخه سیستمهای دیجیتال که توی اون با مفاهیم اصلی سیستمهای دیجیتال آشنا میشید و میتونید مدارهای منطقی رو تحلیل، سادهسازی، طراحی و پیادهسازی کنید.
- الکترونیک یک و دو: توی این دو درس با مفاهیم بنیادین گرایش الکترونیک و عناصر مهم و پرکاربرد توی مدارهای الکترونیکی آشنا میشید.
- الکترومغناطیس: مهمترین درس شاخه مایکروویو و فوتونیک که توی اون تئوری الکترومغناطیس رو به طور کامل یاد میگیرید و دید عمیقی نسبت به مفاهیم انتزاعی این شاخه پیدا میکنید.
- سیگنالها و سیستمها: میشه گفت مهمترین درس کل کارشناسی مهندسی برق. توی این درس دید سیستمی پیدا میکنید و با خواص مختلف سیگنالها و سیستمها و چگونگی توصیف اونا توی حوزه زمان و فرکانس آشنا میشید. مفاهیم این درس توی همه جای مهندسی و حتی زندگی میتونه استفاده بشه.
- کنترل سیستمهای خطی: توی این درس برای اولین بار با مفاهیم کنترلی و توانایی مدل کردن سیستم، تحلیل رفتار اون و طراحی کنترلکننده آشنا میشید.
- تبدیل انرژی الکتریکی و تحلیل سیستمهای انرژی الکتریکی: دو درس از شاخه سیستمهای انرژی الکتریکی. توی درس تبدیل انرژی با ژنراتورها و ماشینهای الکتریکی آشنا میشید و توی درس تحلیل سیستمهای انرژی الکتریکی با شبکه قدرت، خطوط انتقال، سیستم توزیع و مسائل مربوط به طراحی شبکه.
گرایشهای مهندسی برق در کارشناسی ارشد
گرایشهای مهندسی برق توی مقطع کارشناسی ارشد تقریباً با شاخههای این رشته توی کارشناسی منطبقه. توی کارشناسی ارشد ۶ گروه آموزشی وجود داره که بعضی از اونا به چند گرایش تقسیم میشن:
- مخابرات: شامل گرایش مخابرات سیستم، گرایش مخابرات میدان موج و گرایش مخابرات امن و رمزنگاری
- الکترونیک: شامل گرایش افزارهای میکرو و نانوالکترونیک و گرایش مدارهای مجتمع
- الکترونیک قدرت
- قدرت: شامل گرایش سیستمهای قدرت، گرایش الکترونیک قدرتیک قدرت**
- قدرت: شامل گرایش سیستمهای قدرت، گرایش الکترونیک قدرت و گرایش ماشینهای الکتریکی
- کنترل
- مهندسی پزشکی یا بایوالکتریک
- سیستمهای الکترونیک دیجیتال
بازار کار و آینده شی و دولتی که توی زمینههای مختلف مهندسی برق فعالیت میکنن مشغول به کار بشن. توی صنایع مختلف کشور مثل:
- صنایع تولید، انتقال و توزیع انرژی الکتریکی
- صنایع مخابرات
- صنایع نظامی
- بخشهای اتوماسیون کارخانههای مختلف
نیاز به مهندسهای برق وجود داره.
همچنین شرکتهایی که توی زمینههای رباتیک، الکترونیک، پردازش و تحلیل دادههای حجیم (دیتا) و مهندسی پزشکی فعالیت میکنن، همواره مشتاق به جذب فارغالتحصیلهای زبده برق هستن.
از طرف دیگه امکان تشکیل هستههای کوچک و شرکتهای نوپا توسط خود دانشجوها توی این رشته وجود داره که موجب کارآفرینی و اشتغالزایی هم میشه.
ضمنا در نظر بگیرید که تکنولوژیهای پیشرفته توی هوشمندسازی، اقتصاد دیجیتال، انرژی، نانو و زیستفناوری، هستهای، هوافضا، هوش مصنوعی و دیتاماینینگ — همه و همه — نیاز به مهندسهای برق خبره دارن.
بیشتر دانشجوهای مهندسی برق توی دوران دانشجویی خودشون مهارت زیادی توی زمینههای نرمافزاری و سختافزاری پیدا میکنن و به خاطر همین میتونن توی شرکتهای فعال تو این زمینهها هم مشغول به کار بشن.
چه مهارتهایی لازمه؟
کسی که میخواد توی رشته مهندسی برق درس بخونه باید توی ریاضیات و فیزیک مهارت داشته باشه. توی درسهای مختلفی از مهندسی برق به حساب دیفرانسیل و انتگرال، حساب برداری، جبر خطی، تئوری احتمالات و بهینهسازی نیاز پیدا میکنید و لازمه که بتونید به خوبی از پس این بخش ریاضی بر بیاید.
البته همه مطالب مورد نیازتون توی درسهای ریاضی یک و دو، معادله دیفرانسیل و ریاضیات مهندسی به شما آموزش داده میشه؛ اما مهم اینه که علاقه و حوصله لازم برای یادگیری عمیق این دروس رو داشته باشید.
همچنین به دلیل ماهیت رشته مهندسی برق، لازمه که دید و شهود خوبی نسبت به فیزیک الکتریسیته داشته باشید و به همین خاطر درس فیزیک دو رو جدی بگیرید.
اما بخشی از مهارتهای مورد نیاز شما وابسته به شاخهایست که برای تحصیل توی سه ترم پایانی انتخاب میکنید:
- شاخه الکترونیک: نیازمند دید سیستمی و دقت بالاست، همچنین باید توانایی محاسباتی نسبتاً بالایی داشته باشید.
- شاخه سیستمها و شبکههای مخابراتی: نیازمند دید سیستمی و توانایی ریاضی بالاست. تئوری آمار و احتمالات و آنالیز فوریه توی این شاخه بسیار مهمه.
- شاخه سیستمهای دیجیتال: نیازمند مهارت بالایی در برنامهنویسیه؛ توی درسهای مختلفی از این شاخه باید برنامههای کامپیوتری مختلفی بنویسید و بتونید کد بزنید و کدتون رو اشکالیابی کنید.
- شاخه مایکروویو و فوتونیک: نیازمند درک قوی و شهود عمیقی از نظریه الکترومغناطیس و حسابان برداریه.
- شاخه بایوالکتریک: نیازمند اینه که علاوه بر تواناییهای ریاضیاتی و مهندسی به پزشکی هم علاقمند باشید و رابطه نسبی خوبی با علوم زیستی و فیزیولوژی داشته باشید.
- شاخه سیستمهای انرژی الکتریکی: علاوه بر دید مهندسی برق نیازمند دید اقتصادی هم هستیم تا بتونید طراحیهایی انجام بدید که از نظر اقتصادی هم بهینه باشه. همچنین دید قوی از شبکه و سیستم سهفاز مورد نیازه.
- شاخه سیستمهای دینامیکی: نیازمند دید سیستمی و ریاضیات خوب و قوی هستیم تا بتونید به خوبی سیستمها رو مدل کنید و اونا رو کنترل کنید.
نکته مهم: کار با مفاهیم انتزاعی
نکته دیگهای که باید به اون دقت کنید، توانایی کار با مفاهیم انتزاعیه. شما هیچوقت جریان الکتریکی رو تو دستاتون حس نمیکنید و هیچوقت چیزی به نام ولتاژ رو جلوی چشماتون نمیبینید. هیچکسی هم تا حالا ادعا نکرده که خطوط میدان مغناطیسی توی اطراف یک سیم حامل جریان رو دیده.
اما شما باید این مفاهیم انتزاعی رو یاد بگیرید، با اونا مسئله حل کنید، امتحان اونا رو بدید و توی اونا غرق بشید. فقط در این صورت میشه گفت شما یک مهندس برق هستید.
خلاقیت؛ مکمل درسهای دانشگاهی
در کنار همه این مهارتها، خلاقیت بسیار مهمه. این رو بدونید که با وجود اینکه درسهای دانشگاهی بسیار مهم و لازمه، این آفت رو داره که خلاقیت شما رو تا حد زیادی تضعیف میکنه و سعی میکنه برای حل هر مسئله صرفاً یک راه آزمایششده و مطمئن رو جلوی پای شما بذاره.
اما واقعیت اینه که بخش قابل توجهی از پیشرفتهای علم و تکنولوژی بر اثر راهحلهای خلاقانه به وجود اومده.