كيف تختلف الهندسة الكهربائية عن الإلكترونيات؟

عندما نتحدث عن الهندسة الكهربائية ، فإننا نعني غالبًا توليد الطاقة الكهربائية أو تحويلها أو نقلها أو استخدامها. في هذه الحالة نعني الأجهزة التقليدية المستخدمة في حل هذه المشاكل. لا يرتبط هذا القسم من التكنولوجيا بالتشغيل فحسب ، بل يرتبط أيضًا بتطوير المعدات وتحسينها ، وتحسين أجزائها ودوائرها ومكوناتها الإلكترونية.

بشكل عام ، الهندسة الكهربائية هي علم كامل يدرس ويفتح في النهاية فرصًا للتطبيق العملي للظواهر الكهرومغناطيسية في عمليات مختلفة.

منذ أكثر من مائة عام ، انفصلت الهندسة الكهربائية عن الفيزياء إلى علم مستقل واسع إلى حد ما ، واليوم يمكن تقسيم الهندسة الكهربائية نفسها إلى خمسة أجزاء:

• معدات الإضاءة ،

• إلكترونيات الطاقة ،

• مجال انتاج الطاقة،

• الميكانيكا الكهروميكانيكية

• الهندسة الكهربائية النظرية (TOE).

في هذه الحالة ، بصراحة ، تجدر الإشارة إلى أن صناعة الكهرباء نفسها كانت منذ فترة طويلة علمًا منفصلاً.

على عكس الإلكترونيات منخفضة التيار (بدون طاقة) ، التي تتميز مكوناتها بأبعاد صغيرة ، تغطي الهندسة الكهربائية أشياء كبيرة نسبيًا ، مثل: المحركات الكهربائية ، وخطوط الطاقة ، ومحطات الطاقة ، ومحطات المحولات الفرعية ، إلخ.

من ناحية أخرى ، تعمل الإلكترونيات على دوائر دقيقة متكاملة ومكونات إلكترونية لاسلكية أخرى ، حيث يتم إيلاء المزيد من الاهتمام ليس للكهرباء في حد ذاتها ، ولكن للمعلومات وبشكل مباشر إلى الخوارزميات للتفاعل بين بعض الأجهزة والدوائر والمستخدمين - بالكهرباء ، مع الإشارات ، مع المجال الكهربائي والمغناطيسي. تنتمي أجهزة الكمبيوتر في هذا السياق أيضًا إلى الإلكترونيات.

كانت إحدى المراحل المهمة لتشكيل الهندسة الكهربائية الحديثة هي التقديم الواسع في بداية القرن العشرين. ثلاث مراحل المحركات الكهربائية وأنظمة نقل التيار المتردد متعددة الأطوار.

اليوم ، بعد مرور أكثر من مائتي عام على إنشاء العمود الفولتية ، نعرف العديد من قوانين الكهرومغناطيسية ولا نستخدم فقط التيار المتردد المباشر وذات التردد المنخفض ، ولكن أيضًا التيارات المتناوبة عالية التردد والنابضة ، والتي بفضلها يتم فتح وإدراك أوسع الاحتمالات لنقل ليس فقط الكهرباء ولكن أيضًا المعلومات عبر مسافات طويلة بدون أسلاك ، حتى على نطاق كوني.

الآن ، الهندسة الكهربائية والإلكترونيات متشابكتان بشكل وثيق في كل مكان تقريبًا ، على الرغم من أنه من المقبول عمومًا أن الهندسة الكهربائية والإلكترونيات أشياء ذات نطاقات مختلفة تمامًا.

تدرس الإلكترونيات نفسها ، كعلم منفصل ، تفاعل الجسيمات المشحونة ، ولا سيما الإلكترونات ، مع المجالات الكهرومغناطيسية.على سبيل المثال ، التيار في السلك هو حركة الإلكترونات تحت تأثير مجال كهربائي ، ونادرًا ما تدخل الهندسة الكهربائية في مثل هذه التفاصيل.

وفي الوقت نفسه ، تتيح الإلكترونيات إمكانية إنشاء محولات إلكترونية دقيقة للكهرباء ، وأجهزة لنقل المعلومات واستقبالها وتخزينها ومعالجتها ، ومعدات لأغراض مختلفة للعديد من الصناعات الحديثة.

بفضل الإلكترونيات ، نشأ التعديل وإزالة التشكيل في هندسة الراديو أولاً ، وبشكل عام ، إذا لم يكن للإلكترونيات ، فلن يكون هناك راديو ولا بث تلفزيوني وإذاعي ولا الإنترنت. نشأ الأساس الأولي للإلكترونيات على أنابيب مفرغة ، وهنا بالكاد تكفي الهندسة الكهربائية.

أصبحت الإلكترونيات الدقيقة شبه الموصلة (الصلبة) ، التي نشأت في النصف الثاني من القرن العشرين ، نقطة انطلاق حادة في تطوير أنظمة الكمبيوتر القائمة على الدوائر الدقيقة ، وأخيراً أدى ظهور المعالجات الدقيقة في أوائل السبعينيات إلى تطوير أجهزة الكمبيوتر وفقًا لـ قانون مور ، الذي ينص على أن عدد الترانزستورات الموضوعة على دائرة بلورية متكاملة يتضاعف كل 24 شهرًا.

اليوم ، بفضل إلكترونيات الحالة الصلبة ، توجد اتصالات خلوية وتتطور ، ويتم إنشاء العديد من الأجهزة اللاسلكية ، وملاحي GPS ، والأجهزة اللوحية ، وما إلى ذلك. وتشتمل الإلكترونيات الدقيقة لأشباه الموصلات نفسها بالكامل بالفعل على: الإلكترونيات الراديوية ، والإلكترونيات الاستهلاكية ، وإلكترونيات الطاقة ، والإلكترونيات الضوئية ، الالكترونيات الرقمية، المعدات السمعية والبصرية ، فيزياء المغناطيسية ، إلخ.

وفي الوقت نفسه ، في بداية القرن الحادي والعشرين ، توقف التصغير التطوري لإلكترونيات أشباه الموصلات ، وتوقف عمليًا الآن.ويرجع ذلك إلى تحقيق أصغر حجم ممكن للترانزستورات والمكونات الإلكترونية الأخرى على البلورة ، حيث لا يزال بإمكانهم إزالة حرارة جول.

ولكن على الرغم من أن الأبعاد قد وصلت إلى بضعة نانومترات واقترب التصغير من حد التسخين ، فمن حيث المبدأ لا يزال من الممكن أن تكون المرحلة التالية في تطور الإلكترونيات هي الإلكترونيات الضوئية ، حيث سيكون العنصر الحامل فوتونًا ، وأكثر قدرة على الحركة ، أقل خمولاً من الإلكترونات و "ثقوب" أشباه الموصلات في الإلكترونيات الحديثة ...