معرفی رشته مهندسی برق در مقطع کارشناسی ارشد

گرایش‌ها و ابعاد مختلف این رشته در کارشناسی ارشد

مهندسی برق، دانش تحلیل و بررسی ریاضی پدیده‌هایی فیزیکی است که به نحوی به بارهای الکتریکی و حرکت و آثار آن‌ها (از قبیل جریان الکتریکی، پتانسیل الکتریکی، میدان الکتریکی، میدان مغناطیسی، موج الکترومغناطیسی، نیروی الکتریکی، نیروی مغناطیسی) مربوط می‌‌شوند. به دنبال کشف خواص الکتریکی و مغناطیسی مواد این رشته مهندسی برای به کار گیری این خواص جهت ساخت لوازم الکتریکی و الکترونیکی مورد نیاز به وجود آمد.

توانایی‌های لازم برای داوطلبان این رشته

علاوه بر علاقه که عامل مهمی در موفقیت به حساب می آید،با توجه به تنوع دروس مجموعه مهندسی برق در مقطع کارشناسی ارشد، دانشجو در هر گرایش احتیاج به توانایی های خاصی دارد. در زیر شاخه ماشین گرایش قدرت با وجود این که ریاضیات قوی مورد نیاز نیست، شخص علاوه بر فهم مفاهیم پایه الکترومغناطیس احتیاج به قدرت تجسم ذهنی بالا برای درک اصول کار ماشین‌های دوار و شار پیوندی دارد. در زیر شاخه سیستم نیز نیاز به درک مسایل اقتصادی وجود دارد. زیرشاخه مخابرات سیستم احتیاج به فهم ریاضیات قوی دارد که بیشتر در ارتباط با آمار واحتمال و تجزیه و تحلیل سیستم (درس سیگنال‌ها و سیستم‌ها) است. در بعضی از مباحث لایه فیزیکی مربوط به شبکه­ها، تسلط بر فیزیک الکتریسیته برای دانشجو اهمیت دارد. زیر شاخه مدار(circuit) گرایش الکترونیک دید مداری قوی می طلبد. در زیرشاخه ابزار (device ) تسلط بر مفاهیم فیزیک کوانتوم اهمیت دارد و در دیجیتال برنامه نویسی قوی مورد نیاز است. گرایش کنترل با توجه به کاربرد زیاد ریاضیات،تسلط بر ریاضیات و آمادگی ذهنی دانشجو را برای درگیر شدن با مباحث محض ریاضی می طلبد. گرایش مهندسی پزشکی که بین رشته­ای محسوب می شود علاوه بر دید مداری قوی احتیاج به آشنایی با علم مواد و حرکت اجسام دارد. با توجه به آن‌چه تا کنون گفته شد، کمبود توانایی‌های مذکور می تواند عاملی بازدارنده در ادامه تحصیل در هر گرایش شود. برای این منظور می توان میزان تسلط شخص روی دروس پایه هر گرایش که در دوره کارشناسی گذرانده می شود را مورد ارزیابی قرار داد. عدم فهم کامل دروس ماشین‌های الکتریکی۳ و بررسی سیستم‌های قدرت ۱و۲ در مورد گرایش قدرت سیستم و عدم تسلط بر دروس الکترونیک قدرت و ماشین‌های الکتریکی ۱و۲ در مورد زیرگرایش های الکترونیک قدرت و ماشین مشکل ساز خواهد شد. دانشجویانی که از ریاضی قوی برخوردار نبوده و در دروس سیگنال سیستم، آمار واحتمال مشکل دارند بهتر است وارد گرایش مخابرات نشوند.در مورد گرایش های الکترونیک و مهندسی پزشکی عدم تسلط بر مطالب دروس الکترونیک ۱و۲و۳ مانع موفقیت دانشجو خواهد شد. ضعف در دروس سیستم‌های کنترل خطی،آمار و احتمال و معادلات دیفرانسیل نیز مانع پیشرفت دانشجو در گرایش کنترل است

توضیحی پیرامون هر گرایش

گرایش الکترونیک

گرایش الکترونیک به دو زیر بخش عمده تقسیم می شود. بخش اول میکروالکترونیک است که شامل علم مواد، فیزیک الکترونیک و طراحی و ساخت قطعات، از ساده ترین شکل آن‌ها تا پیچیده‌ترین شکل است. بخش دوم مدار و سیستم نامیده می شود و هدف آن طراحی و ساخت سیستم‌ها و تجهیزات الکترونیکی با استفاده از قطعات ساخته شده توسط متخصصان میکروالکترونیک است. 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 دستگاه‌هایی 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. مخابرات از دو گرایش میدان و سیستم تشکیل شده است. در گرایش میدان، دانشجویان با مفاهیم میدان های مغناطیسی، امواج، ماکروویو، آنتن و … آشنا می شوند تا بتوانند مناسب‌ترین وسیله را برای انتقال یک موج از نقطه‌ای به نقطه دیگر پیدا کنند. یکی از فعالیت‌های عمده مهندسی مخابرات گرایش سیستم، طراحی فلیترهای مختلفی است که می‌توانند 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، هم تجهیزات مربوط به مدارهای مخابراتی، هم تجهیزات مربوط به فرستنده و هم آنتن گیرنده را داریم. از همین رو یک مهندس مخابرات امروزه باید از هر دو گرایش به‌خوبی اطلاع داشته باشد تا بتواند یک دستگاه بی سیم را طراحی کند.

گرایش کنترل

اگر بخواهیم یک تعریف کلی از کنترل ارائه دهیم می‌توانیم بگوییم که هدف این علم، کنترل خروجی‌های یک سیستم بر مبنای ورودی‌های آن با توجه به شرایط ویژه و نکات مورد نظر طراحی آن سیستم است. علم کنترل فقط در مهندسی برق مورد استفاده قرار نمی‌گیرد. 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 هستند. گرایش کنترل دارای زیر بخش‌های متنوعی مانند کنترل خطی، غیرخطی، مقاوم، تطبیقی، دیجیتالی، فازی و غیره است. در رشته‌های مهندسی مکانیک، مهندسی شیمی، مهندسی هوافضا، مهندسی سازه و مهندسی‌های 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. خودکار کردن یا اتوماتیک کردن خط تولید، یکی دیگر از فعالیت‌های مهندسی کنترل است. یعنی مهندس کنترل می‌تواند به گونه‌ای خط تولید را هماهنگ و کنترل کند که محصول تولید شده طبق برنامه تعیین شده و با بهترین کیفیت به دست آید.

گرایش قدرت

هدف اصلی مهندسین این گرایش، تولید برق در نیروگاه‌ها، انتقال برق از طریق خطوط انتقال و توزیع آن در شبکه‌های شهری و در نهایت توزیع آن برای مصارف خانگی و کارخانجات است. بنابراین یک مهندس قدرت باید با روش‌های مختلف تولید برق، خطوط انتقال نیرو و سیستم‌های توزیع، آشنا باشد. گرایش قدرت به آموزش و پژوهش در زمینه طراحی و ساخت سیستم‌های 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 می‌شوند. در بخش انتقال و توزیع نیز، 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 می‌دهند که از آن میان می‌توان به انواع رله‌ها، 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 زمینه‌های مهم صنعتی و پژوهشی گرایش قدرت است.

گرایش مهندسی پزشکی

کاربرد این گرایش در کشورمان در حال حاضر محدود می باشد و امید است در سالهای آتی با گسترش صنایع ساخت ادوات مهندسی پزشکی مانند لوازم بیمارستانی،آزمایشگاهی و توان بخشی زمینه کاری بیش از پیش برای متخصصین این گرایش فراهم آید. در حال حاضر مهندسین این گرتیش بیشتر در زمینه نصب و پشتیبانی دستگاههای حساس بیمارستانی و آزمایشگاهی و نیز ساخت محدود ادوات توان بخشی مشغول به کار می باشند.

درس‌های تاثیر گذار در هر گرایش

مخابرات

الکترومغناطیس ، تجزیه و تحلیل که دارای بیشترین ضرایب می باشند و درس الکترونیک که علاوه بر ضریب بالا درسی با ضریب سختی بالاست که درصد خوب آن تراز را به طور محسوسی بالا می برد.

الکترونیک

الکترونیک که به واسطه ی ضریب ۵ آن ، تمایز خاصی نسبت به کلیه ی دروس این گرایش دارد در ضمن ضریب سختی آن بالاست و وقت عمده ای باید برای آن صرف شود .الکترو مغناطیس دارای ضریب سختی و ضریب کنکور بالاست ، دومین درس دارای اهمیت برای الکترونیک است .

قدرت

ماشین های الکتریکی و بررسی سیستمهای قدرت به واسطه ی ضریب بالا در این گرایش درس اول است . الکترو مغناطیس به واسطه ی ضریب سختی بالا درس دیگر دارای اهمیت در این گرایش است .

کنترل

کنترل و تجزیه و تحلیل به واسطه ی ضریب بالا درس های اول این گرایش و الکترونیک به واسطه ی ضریب سختی بالا دارای اهمیت بالا در این گرایش هستند.

مهندسی پزشکی

کنترل و تجزیه و تحلیل به واسطه ی ضریب بالا درس های اول این گرایش و الکترونیک به واسطه ی ضریب سختی بالا دارای اهمیت بالا در این گرایش هستند

وضعیت ادامه تحصیل در خارج از کشور

با توجه به گستردگی و تنوع گرایش‌ای مهندسی برق و نیاز روزافزون دنیا به متخصصین این رشته، ظرفیت زیادی نسبت به سایر رشته ها در دانشگاه‌ای معتبر در مقطع کارشناسی ارشد و دکترا به آن اختصاص داده شده است. به این ترتیب شرایط مناسبی برای اخذ پذیرش از دانشگاه‌ای مذکور فراهم است. البته باید توجه داشت که میزان تسهیلاتی که برای ادامه تحصیل به دانشجو ارایه می‌شود، نسبت مستقیمی با فعالیت‌های علمی و پژوهشی و همچنین نمرات وی در دوره کارشناسی دارد.

با اینکه دانشگاه‌های خوب ایران از لحاظ سطح علمی با دانشگاه‌های متوسط کشورهای پیشرفته قابل مقایسه‌اند، هیچ گاه در رتبه‌بندی جهانی جایگاه مناسبی نداشته اند که این قضیه نشان‌ دهنده امکانات برتر آزمایشگاهی و رفاهی در دانشگاه‌های تراز اول دنیا است.

زمینه‌های اشتغال

وضعیت نیاز کشور به هر گرایش

گرایش مخابرات

مهندسی برق شاخه ی مخابرات دارای سه گرایش مخابرات میدان ، مخابرات سیستم و مخابرات رمز است . دانشجویان گرایش مخابرات سیستم عمدتا در طراحی سیستم های مخابراتی فعالیت می‌کنند.طراحی سیستم‌های رادار و جنگ الکترونیک که جزو پروژه‌های نظامی محسوب می‌شوند ، از زمینه ها ی ویژه‌ی کاربرد گرایش مخابرات سیستم هستند. طراحی شبکه‌های مخابراتی جهت ارتباط اطلاعاتی(مانند شبکه های ارتباطی بانک ها) و نصب و راه اندازی شبکه‌های ارتباط از راه دور (موبایل ) نیز در تخصص دانشجویان این گرایش است. دانشجویان گرایش مخابرات میدان در زمینه‌ی طراحی اجزای فرستنده – گیرنده های مخابراتی مانند طراحی آنتن‌ها ، طراحی موج بر و شبیه سازی آن‌ها تخصص دارند. گرایش رمز در زمینه‌ی مخابرات امن که از مسائل حیاتی در پروژه های نظامی است، کاربرد دارد. تهیه‌ی پروتکل های مخابرات امن و تست و ارزیابی میزان امنیت شبکه‌های مخابراتی نیاز به متخصصان در این زمینه دارد. بحث طراحی امنیتی کارت‌های هوشمند که در راستای ایجاد دولت الکترونیک نقش اساسی دارد در زمره‌ی فعالیت‌های مهم این گرایش است. در مجموع دانشجویان هر سه گرایش نیازهای مخابراتی پروژه‌های نظامی را تامین می کنند اگر چه زمینه‌ی انجام پروژه‌های مخابراتی غیر نظامی هم که نمونه‌هایی از آن‌ها آورده شد، برای متخصصان این رشته جود دارد.

گرایش الکترونیک

مهندسی برق شاخه‌ی الکترونیک دارای سه گرایش طراحی آنالوگ، مدارهای دیجیتال، ادوات میکرو و نانو الکترونیک است. طراحی آنالوگ، گرایشی است که در گذشته‌ی نه چندان دور به عنوان نمادی برای یک مهندس الکترونیک بوده است. به گونه‌ای که وقتی نامی از مهندس الکترونیک برده می‌شد، مدارات الکترونیکی آنالوگ شامل سلف، خازن، مقاومت و تقویت کننده‌های عملیاتی در ذهن تداعی می‌شد. امروزه این شاخه از مهندسی الکترونیک با حفظ کاربری خود در طراحی مدارهای آنالوگ برای استفاده در وسایل خانگی، سیستم‌های ارتباطی و پروژه‌های عمدتا تجاری به تدریج شاخص بودن خود را از دست می‌دهد. برتری ویژه‌ی سیستم‌های دیجیتال بر آنالوگ، امروزه باعث شده تمایل بسیاری برای طراحی بر پایه‌ی سیستم‌های دیجیتال به‌وجود آید و اگر این عصر را عصر دیجیتال بگوییم، سخنی به گزافه نگفته‌ایم. مهندس برق در شاخه‌ی الکترونیک دیجیتال در کنار مهندسین مخابرات در انجام پروژه‌های مخابراتی و پیاده‌سازی بهینه‌ی طرح‌های مخابراتی نقش عمده‌ای ایفا می‌کند. طراحی بردهای FPGA، طراحی بردهای کنترلی با استفاده از میکرو کنترلرهای عمومی یا خاص از جمله فعالیت‌هایی است که در تخصص این گرایش است. علاوه بر کاربردهای نظامی، با توجه به دیجیتالی شدن اکثر وسایلی که به صورت روزمره با آن ها سروکار داریم، نیاز ویژه‌ای در کشور به مهندسین توانا در این زمینه دیده می‌شود. گرایش ادوات میکرو – نانو الکترونیک از گرایش‌های نو ظهور است که بحث‌های آن در مرزهای دانش واقع است. بیشتر فعالیت‌ها در این زمینه در کشور جنبه‌ی تحقیقاتی دارد و از اهداف تاسیس چنین گرایشی در کشور نیز رشد علمی و پرورش نسلی از دانشمندان متخصص در زمینه ی تکنولوژی‌های نانو است. این گرایش در حال حاضر در برخی دانشگاه‌های مطرح کشور از جمله دانشگاه شریف و دانشگاه تهران ارائه می‌شود و فعالیت‌های تحقیقاتی آن به آزمایشگاه‌های موجود در این دانشگاه‌ها محدود است.

گرایش قدرت

مهندسی برق شاخه‌ی قدرت دارای دو گرایش ماشین‌های الکتریکی و سیستم‌های قدرت است. مهندسین قدرت در گرایش سیستم‌های قدرت و طراحی و نظارت بر شبکه‌ی قدرت تخصص دارند. با توجه به نیاز روز افزون کشور به انرژی برق و توسعه‌ی شبکه‌ی برق از این جهت کشور به متخصصان این گرایش نیازمند است. این مهندسین در طراحی نیروگاه‌ها و مشاوره در زمینه‌ی احداث نیروگاه‌هایی که با انرژی‌های نو کار می‌کنند، توانمند هستند. در گرایش ماشین‌های الکتریکی، طراحی موتورهای الکتریکی مورد استفاده در صنایع مختلف، مشاوره در نصب و راه اندازی ژنراتورهای نیروگاهی، طراحی درایو (مدارهای الکترونیک قدرت مورد استفاده جهت راه اندازی و کنترل ماشین‌های الکتریکی) در تخصص مهندسین این گرایش است.