شهد العصر الحديث طفرة هائلة في هندسة الكهرباء و الإلكترونيات، حيث تطورت التقنيات و الأجهزة لتلبية احتياجات المجتمع الحديث. تقنيات توليد الكهرباء المتجددة، مثل الطاقة الشمسية و الرياح، أصبحت جزءًا رئيسيًا من الاقتصاد الطاقوي. كما شهدنا تقدمًا هائلاً في مجالات الاتصالات و تكنولوجيا المعلوميات، حيث أصبحت الأجهزة الإلكترونية جزءًا لا يتجزأ من حياتنا اليومية.

يتناول هذا المقال استعراضاً شاملاً لمجالات هندسة الكهرباء و الإلكترونيات، مستكشفًا تقدمها متسارع.

مفهوم هندسة الكهرباء و الإلكترونيات

من المحتمل أن تكون الكهرباء قريبة من قمة أهم التطورات في التكنولوجيا البشرية. و مع كل تقدم تكنولوجي كبير تظهر مهن جديدة تتعامل مع التكنولوجيا المذكورة مثل الهندسة الكهربائية و الهندسة الإلكترونية. الفرق الرئيسي بين الهندسة الكهربائية و الإلكترونية هو الأسبقية لأن الأخير ليس سوى اشتقاق من الأول.

جاءت الهندسة الإلكترونية في وقت لاحق بكثير، عندما بدأت الإلكترونيات مثل الأنابيب المفرغة في الظهور و ازدهرت مع ظهور أشباه الموصلات و الدوائر المتكاملة.

كما أن هناك فرق كبير في أغراض الهندسة الكهرباء و الإلكترونيات. عندما تم إنشاء الهندسة الكهربائية، كانت المشكلة الرئيسية التي واجهتها هي كيفية إنتاج كميات كبيرة من الكهرباء و إيصالها إلى حيث تكون هناك حاجة إليها. و بالمقارنة، فإن توفير الطاقة ليس في الواقع هو الشغل الشاغل للمهندسين الكهربائيين. بالنسبة للهندسة الكهربائية، فإن الاهتمام الرئيسي هو المعلومات؛ نقل و معالجة المعلومات للغرض المقصود.

هناك أيضًا فرق ملحوظ بين مقدار القوة التي تتعامل معها المهنتين عادةً. في الهندسة الكهربائية، تتراوح كمية الطاقة التي يتم التعامل معها عادةً من كيلووات، و ميجاواط، وأكثر من ذلك. عند هذه المستويات، يمكن أن يكون الفشل الكارثي خطيرًا جدًا، بل ومميتًا. و لهذا السبب يتم استخدام تدابير السلامة لحماية الشخص الذي يعتني بالمعدات.

في الهندسة الإلكترونية، تكون كمية الطاقة التي يتم التعامل معها عادةً صغيرة جدًا، نظرًا لأن المعلومات هي المهمة، فإن الحفاظ على الطاقة عند أدنى مستوى ممكن يعني تقليل استهلاك الطاقة و توليد الحرارة، و هو ما يمكن أن يمثل مشكلة كبيرة جدًا في مجال الإلكترونيات. و في هذه الحالة، يتم أيضًا استخدام التدابير الأمنية، و لكن عادة لحماية المعدات من الشخص الذي يعتني بها. يمكن أن تؤدي الكهرباء الساكنة أيضًا إلى إتلاف بعض المكونات الإلكترونية بشكل دائم.

هندسة الكهرباء و الإلكترونيات و الفرق بينهما

بدأت الحدود بين الهندسة الكهربائية و الهندسة الإلكترونية تتلاشى بسبب بعض التقنيات الجديدة مثل إلكترونيات الطاقة. تستخدم إلكترونيات الطاقة أجهزة إلكترونية لنقل الطاقة بأكبر قدر ممكن من الكفاءة دون استخدام محولات ضخمة. يتم التحكم في تدفق التيار بواسطة أشباه الموصلات التي يمكن أن تحد منه أو تسمح به.

ندرج أدناه الاختلافات الرئيسية بين هذين النوعين من الهندسة و نحدد كل واحدة على حدى:

• الهندسة الإلكترونية هي إحدى مشتقات الهندسة الكهربائية؛
• يعمل مهندسو الكهرباء عادةً في توليد الطاقة و توزيعها، بينما يعمل مهندسو الكهرباء عادةً مع المعلومات؛
• تتعامل الهندسة الكهربائية في المقام الأول مع تطبيقات الطاقة العالية بينما تتعامل الهندسة الإلكترونية مع تطبيقات الطاقة المنخفضة.

الهندسة الإلكترونية

الهندسة الإلكترونية هي فرع من فروع هندسة المعلومات الذي يطبق مبادئ علم الكهرباء و التقنيات الكهربائية و الإلكترونيات و الكهرومغناطيسية و غيرها من التخصصات المتعلقة بتصميم و بناء المكونات الإلكترونية و الدوائر و الأجهزة و الأنظمة لنقل و استقبال و معالجة المعلومات نفسها. أنها تنطوي على تنفيذ مهارات متعددة التخصصات، سواء فيما يتعلق بأنظمة تكنولوجيا المعلوميات و الاتصالات و أنظمة القياس و القيادة و التحكم، و خاصة فيما يتعلق بجزء الأجهزة.

ولدت أو نشأت الإلكترونيات كفرع من الهندسة الكهربائية نتيجة لتطور أنظمة الاتصالات مثل الراديو و التلفزيون. كانت الحروب العالمية، بداية للاتصالات اللاسلكية، ثم لشبكات الكمبيوتر، هي القوة الدافعة الرئيسية لتطور الإلكترونيات. تم تعريف هذا في البداية على أنه “هندسة الراديو”، بينما دخل مصطلح الهندسة الإلكترونية حيز الاستخدام في نهاية الخمسينيات تقريبًا.

تم إنشاء دورة درجة الهندسة الكهربائية فقط في عام 1960 في المملكة المتحدة و حتى ذلك الحين كان طلاب الإلكترونيات و الراديو و الاتصالات جزءًا من قسم الهندسة الكهربائية، فهم منغمصون في كلى المجالات هندسة الكهرباء و الإلكترونيات.

منذ العقد الأول من القرن الحادي و العشرين، اكتسبت تطبيقات الهندسة الإلكترونية في مجال الاتصالات أهمية كبيرة، لا سيما في مجالات الهواتف المحمولة و نقل البيانات ذات النطاق العريض كما في حالة الألياف الضوئية.

في الولايات المتحدة الأمريكية، تعد دراسات الهندسة الكهربائية و الإلكترونية و هندسة الاتصالات و الأتمتة جزءًا من دورة دراسية واحدة تسمى الهندسة الكهربائية، نظرًا للقواعد المشتركة للكهرومغناطيسية و الكهروتقنية و الإلكترونيات. هندسة الكمبيوتر أو دراسات هندسة الكمبيوتر لها نفس الأسس و لكنها تختلف بسبب الاهتمام الأكبر بهندسة أجهزة الكمبيوتر و شبكات الكمبيوتر و أنظمة التشغيل.

الهندسة الكهربائية

الهندسة الكهربائية هي فرع من فروع الهندسة يهتم بطرق إنتاج و توزيع الطاقة الكهربائية و التطبيقات العملية للكهرومغناطيسية و الكهروميكانيكية.

في الأصل كان يسمى هذا الفرع “الهندسة الكهروتقنية”، و يمثل أحد المجالات السابقة للمجال الهندسي. و كان تغيير الاسم إلى الهندسة الكهربائية ضرورياً مع توسع المواضيع التي يتم تناولها و دراستها، مثل المكونات الإلكترونية ضمن المعدات الكهربائية، مما جعل من الضروري تكييف البرامج التدريبية لهذا التخصص.

انفصلت الهندسة الكهربائية عن الهندسة الصناعية أو الميكانيكية في بداية القرن العشرين، تزامناً مع انتشار توزيع الكهرباء. نشأت الهندسة الكهرباء و الإلكترونيات في الستينيات و السبعينيات، من تطور أنظمة الاتصالات مثل الراديو و التلفزيون. و في تسعينيات القرن العشرين، ولدت هندسة الاتصالات من مقررات شهادة الهندسة الإلكترونية.

يُستخدم مصطلح “الكهروتقنية” حاليًا للإشارة على وجه التحديد إلى ذلك الجزء الذي لا يتجزء من الهندسة الكهربائية الذي يشمل جميع النظريات الكلاسيكية للكهرومغناطيسية المطبقة على دراسات الدوائر.

في الختام

في خلاصة هذه المقالة حول هندسة الكهرباء و الإلكترونيات، نجد أن هذا الفرع الهندسي يشكل جزءًا لا يتجزأ من تقدم المجتمع و تحسين حياتنا اليومية. بدأت رحلتها في القرون الوسطى مع اكتشافات الكهرباء، و من ثم تطورت بسرعة هائلة خلال القرون التالية.

تركزت التكنولوجيا الحديثة في هذا المجال على توليد الطاقة المتجددة و تقنيات الاتصالات، مما ساهم في تحويل شكل حياتنا اليومية و توفير وسائل راحة و تقنيات فعالة. من خلال الابتكارات في مجالات الطاقة و الإلكترونيات، أصبحت هندسة الكهرباء و الإلكترونيات حاضنة للتقنيات الحديثة و محركاً للتطور التكنولوجي.

و مع ذلك، تواجه هندسة الكهرباء و الإلكترونيات تحديات مستقبلية، خاصة في مجالات الاستدامة و تحسين كفاءة الطاقة. يتعين على المهندسين تطوير حلول مستدامة و ابتكارات تقنية تسهم في حماية البيئة و تلبية احتياجات مجتمعاتنا المتغيرة.

باختصار، يُظهر هذا النظرة العامة أن هندسة الكهرباء و الإلكترونيات لا تقتصر على مجرد مجال هندسي، بل تشكل أساساً حيوياً للتقدم التكنولوجي و الابتكار، و تعزز التنمية المستدامة لمستقبل أفضل.