Электротехника

Не путать с электроникой .

Электротехника

Длинный ряд разъединителей
Занятие
Имена	Инженер-электрик
Секторы деятельности	Электроника , электрические цепи , электромагнетизм , энергетика , электрические машины , телекоммуникации , системы управления , обработка сигналов , оптика , фотоника и электрические подстанции .
Description
Competencies	Technical knowledge, management skills, advanced mathematics, systems design, physics, abstract thinking, analytical thinking, philosophy of logic (see also Glossary of electrical and electronics engineering)
Fields of employment	Technology, science, exploration, military, industry and society

Электротехника — это инженерная дисциплина, занимающаяся изучением, проектированием и применением оборудования, устройств и систем, использующих электричество , электронику и электромагнетизм . Это занятие возникло как узнаваемое занятие во второй половине XIX века после коммерциализации электрического телеграфа , телефона, а также электроэнергии производства, распределения и использования .

Электротехника разделена на широкий спектр различных областей, включая компьютерную инженерию , системную инженерию , энергетику , телекоммуникации , радиочастотную технику , обработку сигналов , приборостроение , фотоэлектрические элементы , электронику , а также оптику и фотонику . Многие из этих дисциплин пересекаются с другими инженерными отраслями, охватывая огромное количество специализаций, включая аппаратную инженерию, силовую электронику , электромагнетику и волны, микроволновую технику , нанотехнологии , электрохимию , возобновляемые источники энергии, мехатронику/управление и электротехническое материаловедение.

Electrical engineers typically hold a degree in electrical engineering, electronic or electrical and electronic engineering. Practicing engineers may have professional certification and be members of a professional body or an international standards organization. These include the International Electrotechnical Commission (IEC), the Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) and the Institution of Engineering and Technology (IET, formerly the IEE).

Electrical engineers work in a very wide range of industries and the skills required are likewise variable. These range from circuit theory to the management skills of a project manager. The tools and equipment that an individual engineer may need are similarly variable, ranging from a simple voltmeter to sophisticated design and manufacturing software.

History

Main article: History of electrical engineering

Electricity has been a subject of scientific interest since at least the early 17th century. William Gilbert was a prominent early electrical scientist, and was the first to draw a clear distinction between magnetism and static electricity. He is credited with establishing the term "electricity". He also designed the versorium: a device that detects the presence of statically charged objects. In 1762 Swedish professor Johan Wilcke invented a device later named electrophorus that produced a static electric charge. By 1800 Alessandro Volta had developed the voltaic pile, a forerunner of the electric battery.

19th century

The discoveries of Michael Faraday formed the foundation of electric motor technology.

In the 19th century, research into the subject started to intensify. Notable developments in this century include the work of Hans Christian Ørsted, who discovered in 1820 that an electric current produces a magnetic field that will deflect a compass needle; of William Sturgeon, who in 1825 invented the electromagnet; of Joseph Henry and Edward Davy, who invented the electrical relay in 1835; of Georg Ohm, who in 1827 quantified the relationship between the electric current and potential difference in a conductor; of Michael Faraday, the discoverer of electromagnetic induction in 1831; and of James Clerk Maxwell, who in 1873 published a unified theory of electricity and magnetism in his treatise Electricity and Magnetism.

In 1782, Georges-Louis Le Sage developed and presented in Berlin probably the world's first form of electric telegraphy, using 24 different wires, one for each letter of the alphabet. This telegraph connected two rooms. It was an electrostatic telegraph that moved gold leaf through electrical conduction.

In 1795, Francisco Salva Campillo proposed an electrostatic telegraph system. Between 1803 and 1804, he worked on electrical telegraphy, and in 1804, he presented his report at the Royal Academy of Natural Sciences and Arts of Barcelona. Salva's electrolyte telegraph system was very innovative though it was greatly influenced by and based upon two discoveries made in Europe in 1800—Alessandro Volta's electric battery for generating an electric current and William Nicholson and Anthony Carlyle's electrolysis of water. Electrical telegraphy may be considered the first example of electrical engineering. Electrical engineering became a profession in the later 19th century. Practitioners had created a global electric telegraph network, and the first professional electrical engineering institutions were founded in the UK and the US to support the new discipline. Francis Ronalds created an electric telegraph system in 1816 and documented his vision of how the world could be transformed by electricity. Over 50 years later, he joined the new Society of Telegraph Engineers (soon to be renamed the Institution of Electrical Engineers) where he was regarded by other members as the first of their cohort. By the end of the 19th century, the world had been forever changed by the rapid communication made possible by the engineering development of land-lines, submarine cables, and, from about 1890, wireless telegraphy.

Practical applications and advances in such fields created an increasing need for standardized units of measure. They led to the international standardization of the units volt, ampere, coulomb, ohm, farad, and henry. This was achieved at an international conference in Chicago in 1893. The publication of these standards formed the basis of future advances in standardization in various industries, and in many countries, the definitions were immediately recognized in relevant legislation.

During these years, the study of electricity was largely considered to be a subfield of physics since early electrical technology was considered electromechanical in nature. The Technische Universität Darmstadt founded the world's first department of electrical engineering in 1882 and introduced the first-degree course in electrical engineering in 1883. The first electrical engineering degree program in the United States was started at Massachusetts Institute of Technology (MIT) in the physics department under Professor Charles Cross, though it was Cornell University to produce the world's first electrical engineering graduates in 1885. The first course in electrical engineering was taught in 1883 in Cornell's Sibley College of Mechanical Engineering and Mechanic Arts.

In about 1885, Cornell President Andrew Dickson White established the first Department of Electrical Engineering in the United States. In the same year, University College London founded the first chair of electrical engineering in Great Britain. Professor Mendell P. Weinbach at University of Missouri established the electrical engineering department in 1886. Afterwards, universities and institutes of technology gradually started to offer electrical engineering programs to their students all over the world.

During these decades the use of electrical engineering increased dramatically. In 1882, Thomas Edison switched on the world's first large-scale electric power network that provided 110 volts—direct current (DC)—to 59 customers on Manhattan Island in New York City. In 1884, Sir Charles Parsons invented the steam turbine allowing for more efficient electric power generation. Alternating current, with its ability to transmit power more efficiently over long distances via the use of transformers, developed rapidly in the 1880s and 1890s with transformer designs by Károly Zipernowsky, Ottó Bláthy and Miksa Déri (later called ZBD transformers), Lucien Gaulard, John Dixon Gibbs and William Stanley, Jr. Practical AC motor designs including induction motors were independently invented by Galileo Ferraris and Nikola Tesla and further developed into a practical three-phase form by Mikhail Dolivo-Dobrovolsky and Charles Eugene Lancelot Brown. Charles Steinmetz and Oliver Heaviside contributed to the theoretical basis of alternating current engineering. The spread in the use of AC set off in the United States what has been called the war of the currents between a George Westinghouse backed AC system and a Thomas Edison backed DC power system, with AC being adopted as the overall standard.

Early 20th century

Guglielmo Marconi, known for his pioneering work on long-distance radio transmission

During the development of radio, many scientists and inventors contributed to radio technology and electronics. The mathematical work of James Clerk Maxwell during the 1850s had shown the relationship of different forms of electromagnetic radiation including the possibility of invisible airborne waves (later called "radio waves"). In his classic physics experiments of 1888, Heinrich Hertz proved Maxwell's theory by transmitting radio waves with a spark-gap transmitter, and detected them by using simple electrical devices. Other physicists experimented with these new waves and in the process developed devices for transmitting and detecting them. In 1895, Guglielmo Marconi began work on a way to adapt the known methods of transmitting and detecting these "Hertzian waves" into a purpose built commercial wireless telegraphic system. Early on, he sent wireless signals over a distance of one and a half miles. In December 1901, he sent wireless waves that were not affected by the curvature of the Earth. Marconi later transmitted the wireless signals across the Atlantic between Poldhu, Cornwall, and St. John's, Newfoundland, a distance of 2,100 miles (3,400 km).

Millimetre wave communication was first investigated by Jagadish Chandra Bose during 1894–1896, when he reached an extremely high frequency of up to 60 GHz in his experiments. He also introduced the use of semiconductor junctions to detect radio waves, when he patented the radio crystal detector in 1901.

In 1897, Karl Ferdinand Braun introduced the cathode-ray tube as part of an oscilloscope, a crucial enabling technology for electronic television. John Fleming invented the first radio tube, the diode, in 1904. Two years later, Robert von Lieben and Lee De Forest independently developed the amplifier tube, called the triode.

In 1920, Albert Hull developed the magnetron which would eventually lead to the development of the microwave oven in 1946 by Percy Spencer. In 1934, the British military began to make strides toward radar (which also uses the magnetron) under the direction of Dr Wimperis, culminating in the operation of the first radar station at Bawdsey in August 1936.

In 1941, Konrad Zuse presented the Z3, the world's first fully functional and programmable computer using electromechanical parts. In 1943, Tommy Flowers designed and built the Colossus, the world's first fully functional, electronic, digital and programmable computer. In 1946, the ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer) of John Presper Eckert and John Mauchly followed, beginning the computing era. The arithmetic performance of these machines allowed engineers to develop completely new technologies and achieve new objectives.

In 1948, Claude Shannon published "A Mathematical Theory of Communication" which mathematically describes the passage of information with uncertainty (electrical noise).

Solid-state electronics

See also: History of electronic engineering, History of the transistor, Invention of the integrated circuit, MOSFET, and Solid-state electronics

A replica of the first working transistor, a point-contact transistor

Metal–oxide–semiconductor field-effect transistor (MOSFET), the basic building block of modern electronics

The first working transistor was a point-contact transistor invented by John Bardeen and Walter Houser Brattain while working under William Shockley at the Bell Telephone Laboratories (BTL) in 1947. They then invented the bipolar junction transistor in 1948. While early junction transistors were relatively bulky devices that were difficult to manufacture on a mass-production basis, they opened the door for more compact devices.

The first integrated circuits were the hybrid integrated circuit invented by Jack Kilby at Texas Instruments in 1958 and the monolithic integrated circuit chip invented by Robert Noyce at Fairchild Semiconductor in 1959.

The MOSFET (metal–oxide–semiconductor field-effect transistor, or MOS transistor) was invented by Mohamed Atalla and Dawon Kahng at BTL in 1959. It was the first truly compact transistor that could be miniaturised and mass-produced for a wide range of uses. It revolutionized the electronics industry, becoming the most widely used electronic device in the world.

The MOSFET made it possible to build high-density integrated circuit chips. The earliest experimental MOS IC chip to be fabricated was built by Fred Heiman and Steven Hofstein at RCA Laboratories in 1962. MOS technology enabled Moore's law, the doubling of transistors on an IC chip every two years, predicted by Gordon Moore in 1965. Silicon-gate MOS technology was developed by Federico Faggin at Fairchild in 1968. Since then, the MOSFET has been the basic building block of modern electronics. The mass-production of silicon MOSFETs and MOS integrated circuit chips, along with continuous MOSFET scaling miniaturization at an exponential pace (as predicted by Moore's law), has since led to revolutionary changes in technology, economy, culture and thinking.

The Apollo program which culminated in landing astronauts on the Moon with Apollo 11 in 1969 was enabled by NASA's adoption of advances in semiconductor electronic technology, including MOSFETs in the Interplanetary Monitoring Platform (IMP) and silicon integrated circuit chips in the Apollo Guidance Computer (AGC).

The development of MOS integrated circuit technology in the 1960s led to the invention of the microprocessor in the early 1970s. The first single-chip microprocessor was the Intel 4004, released in 1971. The Intel 4004 was designed and realized by Federico Faggin at Intel with his silicon-gate MOS technology, along with Intel's Marcian Hoff and Stanley Mazor and Busicom's Masatoshi Shima. The microprocessor led to the development of microcomputers and personal computers, and the microcomputer revolution.

Subfields

One of the properties of electricity is that it is very useful for energy transmission as well as for information transmission. These were also the first areas in which electrical engineering was developed. Today, electrical engineering has many subdisciplines, the most common of which are listed below. Although there are electrical engineers who focus exclusively on one of these subdisciplines, many deal with a combination of them. Sometimes, certain fields, such as electronic engineering and computer engineering, are considered disciplines in their own right.

Power and energy

Main articles: Power engineering and Energy engineering

The top of a power pole

Power & Energy engineering deals with the generation, transmission, and distribution of electricity as well as the design of a range of related devices. These include transformers, electric generators, electric motors, high voltage engineering, and power electronics. In many regions of the world, governments maintain an electrical network called a power grid that connects a variety of generators together with users of their energy. Users purchase electrical energy from the grid, avoiding the costly exercise of having to generate their own. Power engineers may work on the design and maintenance of the power grid as well as the power systems that connect to it. Such systems are called on-grid power systems and may supply the grid with additional power, draw power from the grid, or do both. Power engineers may also work on systems that do not connect to the grid, called off-grid power systems, which in some cases are preferable to on-grid systems.

Telecommunications

Main article: Telecommunications engineering

Спутниковые антенны являются важнейшим компонентом анализа спутниковой информации.

Телекоммуникационная инженерия фокусируется на передаче информации по каналу связи , например, по коаксиальному кабелю , оптическому волокну или в свободном пространстве . Передача через свободное пространство требует, чтобы информация была закодирована в сигнале несущей, чтобы сдвинуть информацию на несущую частоту, подходящую для передачи; это известно как модуляция . Популярные методы аналоговой модуляции включают амплитудную модуляцию и частотную модуляцию . Выбор модуляции влияет на стоимость и производительность системы, и инженер должен тщательно сбалансировать эти два фактора.

После определения характеристик передачи системы инженеры связи проектируют передатчики и приемники, необходимые для таких систем. Иногда эти два устройства объединяют, образуя устройство двусторонней связи, известное как трансивер . Ключевым моментом при проектировании передатчиков является их энергопотребление , поскольку оно тесно связано с мощностью их сигнала . Обычно, если мощность передаваемого сигнала недостаточна, как только сигнал поступает на антенну(ы) приемника, информация, содержащаяся в сигнале, будет искажена шумом , особенно статическим.

Техника управления

Основные статьи: Техника управления и теория управления

Системы управления играют решающую роль в космических полетах .

Инженерия управления фокусируется на моделировании широкого спектра динамических систем и разработке контроллеров , которые заставят эти системы вести себя желаемым образом. Для реализации таких контроллеров инженеры по управлению электроникой могут использовать электронные схемы , процессоры цифровых сигналов , микроконтроллеры и программируемые логические контроллеры (ПЛК). Техника управления имеет широкий спектр применений: от пилотажных и двигательных систем коммерческих авиалайнеров до круиз-контроля, присутствующего во многих современных автомобилях . Он также играет важную роль в промышленной автоматизации .

Инженеры по управлению часто используют обратную связь при проектировании систем управления . Например, в автомобиле с круиз-контролем автомобиля скорость постоянно контролируется и передается обратно в систему, которая соответствующим образом регулирует двигателя выходную мощность . При наличии регулярной обратной связи можно использовать теорию управления, чтобы определить, как система реагирует на такую ​​обратную связь.

Инженеры по управлению также работают в области робототехники , разрабатывая автономные системы, используя алгоритмы управления, которые интерпретируют сенсорную обратную связь для управления приводами, которые перемещают роботов, таких как автономные транспортные средства , автономные дроны и другие, используемые в различных отраслях.

Электроника

Основная статья: Электронная инженерия

Электронные компоненты

Электронная инженерия включает в себя проектирование и тестирование электронных схем , в которых используются свойства таких компонентов , как резисторы , конденсаторы , катушки индуктивности , диоды и транзисторы , для достижения определенной функциональности. Настроенная схема , которая позволяет пользователю радио отфильтровывать все станции, кроме одной, является лишь одним примером такой схемы. Еще одним примером для исследования является формирователь пневматического сигнала.

До Второй мировой войны этот предмет был широко известен как радиотехника и в основном ограничивался аспектами связи и радара , коммерческого радио и раннего телевидения . Позже, в послевоенные годы, когда начали разрабатываться потребительские устройства, эта область расширилась и включила современное телевидение, аудиосистемы, компьютеры и микропроцессоры . В середине-конце 1950-х годов термин «радиотехника» постепенно уступил место названию «электронная техника» .

До изобретения интегральной схемы в 1959 г. электронные схемы были построены из дискретных компонентов, которыми мог манипулировать человек. Эти дискретные схемы потребляли много места и энергии и были ограничены в скорости, хотя в некоторых приложениях они все еще распространены. Напротив, интегральные схемы содержат большое количество — часто миллионы — крошечных электрических компонентов, в основном транзисторов . в небольшую фишку размером с монету . Это позволило создать мощные компьютеры и другие электронные устройства, которые мы видим сегодня.

Микроэлектроника и наноэлектроника

Основные статьи: Микроэлектроника , Наноэлектроника и Проектирование микросхем.

Микропроцессор

Микроэлектроника занимается разработкой и изготовлением очень маленьких электронных схем для использования в интегральных схемах или иногда для использования отдельно в качестве общего электронного компонента. Наиболее распространенными компонентами микроэлектроники являются полупроводниковые транзисторы , хотя все основные электронные компоненты ( резисторы , конденсаторы и т. д.) могут быть созданы на микроскопическом уровне.

Наноэлектроника — это дальнейшее масштабирование устройств до нанометрового уровня. Современные устройства уже работают на нанометровом уровне, а обработка менее 100 нм стала стандартной примерно с 2002 года.

Микроэлектронные компоненты создаются путем химического изготовления пластин полупроводников, таких как кремний (на более высоких частотах, составных полупроводников, таких как арсенид галлия и фосфид индия), чтобы получить желаемый перенос электронного заряда и контроль тока. Область микроэлектроники включает в себя значительный объем химии и материаловедения и требует от инженера-электронщика, работающего в этой области, очень хороших практических знаний эффектов квантовой механики .

Обработка сигналов

Основная статья: Обработка сигналов

Фильтр Байера на ПЗС-матрице требует обработки сигнала для получения значений красного, зеленого и синего для каждого пикселя.

Обработка сигналов занимается анализом и манипулированием сигналами . Сигналы могут быть либо аналоговыми , и в этом случае сигнал непрерывно меняется в зависимости от информации, либо цифровыми , и в этом случае сигнал изменяется в соответствии с рядом дискретных значений, представляющих информацию. Для аналоговых сигналов обработка сигналов может включать усиление и фильтрацию аудиосигналов для аудиооборудования или модуляцию и демодуляцию сигналов для телекоммуникаций. Для цифровых сигналов обработка сигналов может включать сжатие , обнаружение и исправление ошибок сигналов, дискретизированных в цифровой форме.

Обработка сигналов — это очень математически ориентированная и интенсивная область, составляющая ядро ​​цифровой обработки сигналов , и она быстро расширяется за счет новых приложений во всех областях электротехники, таких как связь, управление, радар, аудиотехника , радиовещательная техника , силовая электроника и биомедицина. инженерии , поскольку многие уже существующие аналоговые системы заменяются их цифровыми аналогами. Аналоговая обработка сигналов по-прежнему важна при разработке многих систем управления .

Микросхемы процессоров DSP встречаются во многих типах современных электронных устройств, таких как цифровые телевизоры , радиоприемники, Hi-Fi аудиоаппаратура , мобильные телефоны, мультимедийные проигрыватели , видеокамеры и цифровые фотоаппараты, системы управления автомобилями, наушники с шумоподавлением , цифровые анализаторы спектра , системы наведения ракет, радиолокационные системы и телематические системы. В таких продуктах DSP может отвечать за шумоподавление , речи распознавание или синтез , кодирование или декодирование цифрового мультимедиа, беспроводную передачу или прием данных, триангуляцию позиций с использованием GPS и другие виды обработки изображений , обработку видео , обработку звука и обработку речи. .

Инструментарий

Основная статья: Приборостроение

Летные приборы предоставляют пилотам инструменты для аналитического управления самолетом.

Приборостроение занимается разработкой устройств для измерения физических величин, таких как давление , расход и температура. Конструкция таких инструментов требует хорошего понимания физики , которое часто выходит за рамки электромагнитной теории . Например, летные приборы измеряют такие переменные, как скорость ветра и высота, чтобы пилоты могли аналитически управлять самолетом. Точно так же термопары используют эффект Пельтье-Зебека для измерения разницы температур между двумя точками.

Часто приборы используются не сами по себе, а в качестве датчиков более крупных электрических систем. Например, можно использовать термопару, чтобы обеспечить постоянство температуры печи. По этой причине приборостроение часто рассматривается как аналог управления.

Компьютеры

Основная статья: Компьютерная инженерия

Суперкомпьютеры используются в таких разнообразных областях, как вычислительная биология и географические информационные системы .

Компьютерная инженерия занимается проектированием компьютеров и компьютерных систем . Это может включать в себя разработку нового оборудования . Компьютерные инженеры также могут работать над программным обеспечением системы. Однако проектирование сложных программных систем часто является областью разработки программного обеспечения, которую обычно считают отдельной дисциплиной. Настольные компьютеры представляют собой лишь небольшую часть устройств, над которыми может работать компьютерный инженер, поскольку компьютероподобная архитектура сейчас встречается во многих встраиваемых устройствах, включая игровые консоли и DVD-плееры . Компьютерные инженеры участвуют во многих аппаратных и программных аспектах вычислений. Роботы — одно из применений компьютерной техники.

Фотоника и оптика

Основные статьи: Фотоника и оптика

Фотоника и оптика занимается генерацией, передачей, усилением, модуляцией, обнаружением и анализом электромагнитного излучения . Применение оптики связано с созданием оптических инструментов, таких как линзы , микроскопы , телескопы и другое оборудование, использующее свойства электромагнитного излучения. Другие известные применения оптики включают электрооптические датчики и измерительные системы, лазеры , волоконно-оптические системы связи и системы оптических дисков (например, CD и DVD). Фотоника в значительной степени опирается на оптические технологии, дополненные современными разработками, такими как оптоэлектроника (в основном с использованием полупроводников ), лазерные системы, оптические усилители и новые материалы (например, метаматериалы ).

Смежные дисциплины

Аппарат искусственной вентиляции легких Bird VIP для младенцев

Мехатроника — это инженерная дисциплина, которая занимается конвергенцией электрических и механических систем. Такие комбинированные системы известны как электромеханические системы и получили широкое распространение. Примеры включают автоматизированные производственные системы , системы отопления, вентиляции и кондиционирования , и различные подсистемы самолетов и автомобилей . Проектирование электронных систем — это предмет электротехники, который занимается междисциплинарными проблемами проектирования сложных электрических и механических систем.

Термин «мехатроника» обычно используется для обозначения макроскопических систем, но футуристы предсказали появление очень маленьких электромеханических устройств. Такие небольшие устройства, известные как микроэлектромеханические системы (МЭМС), уже используются в автомобилях, чтобы сообщать подушкам безопасности , когда сработать. в цифровых проекторах для создания более четких изображений и в струйных принтерах для создания сопел для печати высокой четкости. Есть надежда, что в будущем эти устройства помогут создавать крошечные имплантируемые медицинские устройства и улучшать оптическую связь .

В аэрокосмической технике и робототехнике примером являются новейшие электрические и ионные двигатели.

Образование

Основная статья: Образование и подготовка инженеров-электриков и электронщиков

осциллограф

Инженеры-электрики обычно имеют ученую степень по специальности «электротехника», «электроника» , «электротехника» . или электротехника и электроника. Во всех программах преподаются одни и те же фундаментальные принципы, хотя акцент может варьироваться в зависимости от названия. Продолжительность обучения для получения такой степени обычно составляет четыре или пять лет, а полученная степень может быть обозначена как бакалавр наук в области электротехники / электроники, бакалавр инженерных наук , бакалавр наук, бакалавр технологий или бакалавр прикладных наук. , в зависимости от университета. обычно Степень бакалавра включает разделы, охватывающие физику , математику, информатику , управление проектами и различные темы электротехники . Первоначально такие темы охватывают большинство, если не все, разделов электротехники. В некоторых школах учащиеся могут затем выбрать одну или несколько дисциплин ближе к концу курса обучения.

Пример принципиальной схемы , которая будет полезна при проектировании схем и устранении неполадок.

Во многих школах электронная инженерия включена в программу премий по электротехнике, иногда прямо, например, степень бакалавра инженерных наук (электротехника и электроника), но в других электротехника и электроника считаются достаточно широкими и сложными, поэтому степени разделяются. предлагаются.

Некоторые инженеры-электрики предпочитают учиться в аспирантуре, например, на степень магистра технических наук /магистра наук (MEng/MSc), магистра инженерного менеджмента , доктора философии (PhD) в области инженерии, доктора технических наук (Eng.D. ), или степень инженера . Степени магистра и инженера могут состоять из исследований, курсовой работы или их комбинации. Степени доктора философии и инженерных наук состоят из значительного исследовательского компонента и часто рассматриваются как точка входа в академические круги . В Соединенном Королевстве и некоторых других европейских странах магистр технических наук часто считается степенью бакалавра немного большей продолжительности, чем степень бакалавра инженерных наук, а не отдельной степенью последипломного образования.

Профессиональная практика

Бельгийские инженеры-электрики осматривают ротор турбины мощностью 40 000 киловатт компании General Electric в Нью-Йорке.

В большинстве стран степень бакалавра инженерных наук представляет собой первый шаг на пути к профессиональной сертификации , а сама программа обучения сертифицируется профессиональной организацией . После завершения сертифицированной программы получения степени инженер должен удовлетворить ряд требований (включая требования к опыту работы), прежде чем получить сертификацию. После сертификации инженеру присваивается звание профессионального инженера (в США, Канаде и Южной Африке), дипломированного инженера или зарегистрированного инженера (в Индии, Пакистане, Великобритании, Ирландии и Зимбабве ), дипломированного профессионального инженера (в Австралии и Южной Африке). Новая Зеландия) или европейский инженер (в большей части Европейского Союза ).

Корпоративный офис IEEE находится на 17-м этаже по адресу 3 Park Avenue в Нью-Йорке.

Преимущества лицензирования варьируются в зависимости от местоположения. Например, в США и Канаде «только лицензированный инженер может заверять инженерные работы для государственных и частных заказчиков». Это требование обеспечивается законодательством штата и провинции, таким как . Закон об инженерах Квебека В других странах такого законодательства не существует. Практически все сертифицирующие органы придерживаются кодекса этики , который, как они ожидают, будут соблюдать все члены, иначе они рискуют быть исключенными. Таким образом, эти организации играют важную роль в поддержании этических стандартов профессии. Даже в юрисдикциях, где сертификация практически не имеет юридического влияния на работу, на инженеров распространяется договорное право . В случаях, когда работа инженера не удалась, он или она могут быть привлечены к ответственности за халатность , а в крайних случаях – к обвинению в преступной халатности . Работа инженера также должна соответствовать множеству других правил и норм, таких как строительные нормы и правила, касающиеся экологического права .

Известные профессиональные организации инженеров-электриков включают Институт инженеров по электротехнике и электронике (IEEE) и Институт техники и технологий (IET). IEEE утверждает, что выпускает 30% мировой литературы по электротехнике, насчитывает более 360 000 членов по всему миру и ежегодно проводит более 3000 конференций. IET издает 21 журнал, насчитывает более 150 000 членов по всему миру и претендует на звание крупнейшего профессионального инженерного общества в Европе. Устаревание технических навыков является серьезной проблемой для инженеров-электриков. Поэтому членство и участие в технических обществах, регулярные обзоры периодических изданий в этой области и привычка к постоянному обучению имеют важное значение для поддержания квалификации. МИЭТ (член Института инженерии и технологий) признан в Европе как инженер по электротехнике и компьютерным технологиям.

В Австралии, Канаде и США инженеры-электрики составляют около 0,25% рабочей силы.

Инструменты и работа

от системы глобального позиционирования до производства электроэнергии Инженеры-электрики внесли свой вклад в развитие широкого спектра технологий, . Они проектируют, разрабатывают, тестируют и контролируют внедрение электрических систем и электронных устройств. Например, они могут работать над проектированием телекоммуникационных систем, эксплуатацией электростанций , освещением и проводкой зданий, проектированием бытовой техники или электрическим управлением промышленным оборудованием.

Спутниковая связь типична для работы инженеров-электриков.

Фундаментальным для этой дисциплины являются науки физики и математики, поскольку они помогают получить как качественное , так и количественное описание того, как такие системы будут работать. Сегодня большая часть инженерных работ связана с использованием компьютеров широко распространено использование программ автоматизированного проектирования , и при проектировании электрических систем . Тем не менее, способность зарисовывать идеи по-прежнему неоценима для быстрого общения с другими.

робота Shadow Ручная система

Хотя большинство инженеров-электриков понимают основы теории цепей (то есть взаимодействие таких элементов, как резисторы , конденсаторы , диоды , транзисторы и катушки индуктивности в цепи), теории, используемые инженерами, обычно зависят от выполняемой ими работы. Например, квантовая механика и физика твердого тела могут быть важны для инженера, работающего над СБИС (проектированием интегральных схем), но в значительной степени не имеют значения для инженеров, работающих с макроскопическими электрическими системами. Даже теория цепей может быть неактуальна для человека, проектирующего телекоммуникационные системы, в которых используются готовые компоненты. Возможно, наиболее важные технические навыки для инженеров-электриков отражены в университетских программах, в которых особое внимание уделяется сильным цифровым навыкам , компьютерной грамотности и способности понимать технический язык и концепции , относящиеся к электротехнике.

Лазер , отражающийся от акрилового стержня, иллюстрирует полное внутреннее отражение света в многомодовом оптическом волокне.

Инженеры-электрики используют широкий спектр приборов. Для простых цепей управления и сигнализации может быть достаточно простого мультиметра , измеряющего напряжение , ток и сопротивление . Там, где необходимо изучать изменяющиеся во времени сигналы, осциллограф также является универсальным инструментом. В радиотехнике и высокочастотной телекоммуникации анализаторы спектра и анализаторы сетей используются . В некоторых дисциплинах безопасность приборов может вызывать особую озабоченность. Например, разработчики медицинской электроники должны учитывать, что напряжения, значительно более низкие, чем обычно, могут быть опасными, когда электроды находятся в непосредственном контакте с внутренними жидкостями организма. В технике передачи энергии также возникают серьезные проблемы с безопасностью из-за используемого высокого напряжения; хотя вольтметры в принципе могут быть похожи на свои низковольтные эквиваленты, проблемы безопасности и калибровки сильно отличают их. Многие дисциплины электротехники используют тесты, специфичные для их дисциплины. Инженеры по аудиоэлектронике используют наборы для тестирования звука, состоящие из генератора сигналов и измерителя, в основном для измерения уровня, а также других параметров, таких как гармонические искажения и шум . Аналогичным образом, информационные технологии имеют свои собственные наборы тестов, часто специфичные для определенного формата данных, и то же самое можно сказать и о телевещании.

Обтекатель на авиабазе Мисава Центр управления безопасностью Мисава, Мисава, Япония

Для многих инженеров техническая работа составляет лишь часть выполняемой ими работы. Много времени также может быть потрачено на такие задачи, как обсуждение предложений с клиентами, подготовка бюджетов и определение графиков проекта . Многие старшие инженеры управляют командой техников или других инженеров, и по этой причине управления проектами важны навыки . Большинство инженерных проектов включают в себя ту или иную форму документации, поэтому сильные письменные коммуникативные навыки очень важны.

Рабочие места инженеров столь же разнообразны, как и виды выполняемых ими работ. Инженеров-электриков можно найти в чистых лабораторных условиях производственного предприятия , на борту военного корабля , в офисах консалтинговой фирмы или на шахте. В течение своей трудовой деятельности инженеры-электрики могут руководить широким кругом людей, включая ученых, электриков , программистов и других инженеров.

Электротехника имеет тесную связь с физическими науками. Например, физик лорд Кельвин сыграл важную роль в разработке первого трансатлантического телеграфного кабеля . И наоборот, инженер Оливер Хевисайд написал крупную работу по математике передачи по телеграфным кабелям. Инженеры-электрики часто требуются для реализации крупных научных проектов. Например, крупным ускорителям частиц, таким как ЦЕРН, нужны инженеры-электрики, которые будут заниматься многими аспектами проекта, включая распределение энергии, контрольно-измерительные приборы, а также производство и установку сверхпроводящих электромагнитов .

См. также

• Барнакл (сленг)
• Сравнение программного обеспечения EDA
• Электротехнолог
• Автоматизация электронного проектирования
• Глоссарий по электротехнике и электронике
• Указатель статей по электротехнике
• Информационная инженерия
• Международная электротехническая комиссия (МЭК)
• Список инженеров-электриков
• Список машиностроительных отраслей
• Список компаний-производителей механического, электрического и электронного оборудования по выручке
• Список российских инженеров-электриков
• Занятия в области электротехники/электроники
• Очерк электротехники
• Хронология электротехники и электронной техники

Ссылки

Библиография

• Абрамсон, Альберт (1955). Электронные кинофильмы: история телевизионной камеры . Издательство Калифорнийского университета.
• Острем, К.Дж.; Мюррей, РМ (2021). Системы обратной связи: введение для ученых и инженеров, второе издание . Издательство Принстонского университета . п. 108. ИСБН  978-0-691-21347-7 .
• Баюми, Мэгди А.; Шварцлендер, Эрл Э. младший (31 октября 1994 г.). Технология обработки сигналов СБИС . Спрингер. ISBN  978-0-7923-9490-7 .
• Бхушан, Бхарат (1997). Микро/нанотрибология и ее приложения . Спрингер. ISBN  978-0-7923-4386-8 .
• Бисселл, Крис (25 июля 1996 г.). Техника управления, 2-е издание . ЦРК Пресс. ISBN  978-0-412-57710-9 .
• Чандрасекхар, Томас (1 декабря 2006 г.). Аналоговая связь (Jntu) . Тата МакГроу-Хилл Образование. ISBN  978-0-07-064770-1 .
• Чатурведи, Прадип (1997). Устойчивое энергоснабжение в Азии: материалы международной конференции Asia Energy Vision 2020, организованной индийским комитетом-членом Всемирного энергетического совета при Институте инженеров (Индия), 15–17 ноября 1996 г. в Нью-Дели . Концептуальное издательство. ISBN  978-81-7022-631-4 .
• Доддс, Кристофер; Кумар, Чандра; Веринг, Бернадетт (март 2014 г.). Оксфордский учебник по анестезии для пожилых пациентов . Издательство Оксфордского университета. ISBN  978-0-19-960499-9 .
• Фэрман, Фредерик Уокер (11 июня 1998 г.). Теория линейного управления: подход с пространством состояний . Джон Уайли и сыновья. ISBN  978-0-471-97489-5 .
• Фредлунд, генеральный директор; Рахарджо, Х.; Фредлунд, доктор медицины (30 июля 2012 г.). Механика ненасыщенных грунтов в инженерной практике . Уайли. ISBN  978-1-118-28050-8 .
• Грант, Малкольм Алистер; Биксли, Пол Ф. (1 апреля 2011 г.). Разработка геотермальных резервуаров . Академическая пресса. ISBN  978-0-12-383881-0 .
• Григсби, Леонард Л. (16 мая 2012 г.). Производство, передача и распределение электроэнергии, третье издание . ЦРК Пресс. ISBN  978-1-4398-5628-4 .
• Хертье, Арнольд; Перлман, Марк (1990). Развивающиеся технологии и структура рынка: исследования по шумпетеровской экономике . Издательство Мичиганского университета. ISBN  978-0-472-10192-4 .
• Хуурдеман, Антон А. (31 июля 2003 г.). Всемирная история телекоммуникаций . Джон Уайли и сыновья. ISBN  978-0-471-20505-0 .
• Ига, Кеничи; Кокубун, Ясуо (12 декабря 2010 г.). Энциклопедический справочник по интегральной оптике . ЦРК Пресс. ISBN  978-1-4200-2781-5 .
• Джалоте, Панкадж (31 января 2006 г.). Интегрированный подход к разработке программного обеспечения . Спрингер. ISBN  978-0-387-28132-2 .
• Ханна, Винод Кумар (1 января 2009 г.). Цифровая обработка сигналов . С. Чанд. ISBN  978-81-219-3095-6 .
• Ламбурн, Роберт Дж. А. (1 июня 2010 г.). Теория относительности, гравитации и космологии . Издательство Кембриджского университета. ISBN  978-0-521-13138-4 .
• Лейтгеб, Норберт (6 мая 2010 г.). Безопасность электромедицинских изделий: Закон – Риски – Возможности . Спрингер. ISBN  978-3-211-99683-6 .
• Леондес, Корнелиус Т. (8 августа 2000 г.). Энергетика и энергетические системы . ЦРК Пресс. ISBN  978-90-5699-677-2 .
• Махалик, Нитайгур Премчанд (2003). Мехатроника: принципы, концепции и приложения . Тата МакГроу-Хилл Образование. ISBN  978-0-07-048374-3 .
• Малуф, Надим; Уильямс, Кирт (1 января 2004 г.). Введение в микроэлектромеханические системы . Артех Хаус. ISBN  978-1-58053-591-5 .
• Манолакис, Димитрис Г .; Ингл, Винай К. (21 ноября 2011 г.). Прикладная цифровая обработка сигналов: теория и практика . Издательство Кембриджского университета. ISBN  978-1-139-49573-8 .
• Мартини, Л., «Многослойные проводники BSCCO-2233», в книге «Сверхпроводящие материалы для коллайдеров высоких энергий », стр. 173–181, World Scientific, 2001 г. ISBN   981-02-4319-7 .
• Мартинсен, Орьян Г.; Гримнес, Сверре (29 августа 2011 г.). Основы биоимпеданса и биоэлектричества . Академическая пресса. ISBN  978-0-08-056880-5 .
• Макдэвид, Ричард А.; Эчаоре-МакДэвид, Сьюзен (1 января 2009 г.). Возможности карьерного роста в области инженерии . Издательство информационной базы. ISBN  978-1-4381-1070-7 .
• Мерхари, Лхади (3 марта 2009 г.). Гибридные нанокомпозиты для нанотехнологий: электронные, оптические, магнитные и биомедицинские приложения . Спрингер. ISBN  978-0-387-30428-1 .
• Мук, Уильям Мойер (2008). Механический отклик обычных наноразмерных контактных геометрий . ISBN  978-0-549-46812-7 .
• Найду, С.М.; Камараджу, В. (2009). Техника высокого напряжения . Тата МакГроу-Хилл Образование. ISBN  978-0-07-066928-4 .
• Обайдат, Мохаммад С.; Денко, Миесо; Вунганг, Исаак (9 июня 2011 г.). Повсеместные вычисления и сети . Джон Уайли и сыновья. ISBN  978-1-119-97043-9 .
• Розенберг, Хаим М. (2008). Америка на ярмарке: Всемирная Колумбийская выставка 1893 года в Чикаго . Издательство Аркадия. ISBN  978-0-7385-2521-1 .
• Шмидт, Рюдигер, «Ускоритель БАК и его проблемы», в Крамер М.; Солер, FJP (редакторы), Феноменология большого адронного коллайдера , стр. 217–250, CRC Press, 2004 г. ISBN   0-7503-0986-5 .
• Северс, Джеффри; Лейзе, Кристофер (24 февраля 2011 г.). Пинчон против дня: Путеводитель испорченного паломника . Лексингтонские книги. ISBN  978-1-61149-065-7 .
• Шетти, Девдас; Колк, Ричард (14 сентября 2010 г.). Проектирование системы мехатроники, версия SI . Cengage Обучение. ISBN  978-1-133-16949-9 .
• Смит, Брайан В. (январь 2007 г.). Коммуникационные структуры . Томас Телфорд. ISBN  978-0-7277-3400-6 .
• Салливан, Деннис М. (24 января 2012 г.). Квантовая механика для инженеров-электриков . Джон Уайли и сыновья. ISBN  978-0-470-87409-7 .
• Тейлор, Аллан (2008). Энергетическая промышленность . Издательство информационной базы. ISBN  978-1-4381-1069-1 .
• Томпсон, Марк (12 июня 2006 г.). Интуитивное проектирование аналоговых схем . Ньюнес. ISBN  978-0-08-047875-3 .
• Тобин, Пол (1 января 2007 г.). PSpice для разработки цифровых коммуникаций . Издательство Морган и Клейпул. ISBN  978-1-59829-162-9 .
• Танбридж, Пол (1992). Лорд Кельвин, его влияние на электрические измерения и единицы измерения . ИЭПП. ISBN  978-0-86341-237-0 .
• Тузлуков, Вячеслав (12 декабря 2010 г.). Шум обработки сигнала . ЦРК Пресс. ISBN  978-1-4200-4111-8 .
• Уокер, Дениз (2007). Металлы и неметаллы . Братья Эванс. ISBN  978-0-237-53003-7 .
• Уайлдс, Карл Л.; Линдгрен, Нило А. (1 января 1985 г.). Век электротехники и информатики в Массачусетском технологическом институте, 1882–1982 гг . МТИ Пресс. п. 19 . ISBN  978-0-262-23119-0 .
• Чжан, Ян; Ху, Хунлинь; Ло, Цзиджун (27 июня 2007 г.). Распределенные антенные системы: открытая архитектура для беспроводной связи будущего . ЦРК Пресс. ISBN  978-1-4200-4289-4 .

Дальнейшее чтение

• Адхами, Реза; Минен, Питер М.; Хайт, Денис (2007). Фундаментальные концепции электротехники и вычислительной техники с практическими задачами проектирования . Универсал-Издательство. ISBN  978-1-58112-971-7 .
• Бобер, Уильям; Стивенс, Эндрю (27 августа 2012 г.). Численные и аналитические методы с MATLAB для инженеров-электриков . ЦРК Пресс. ISBN  978-1-4398-5429-7 .
• Боброу, Леонард С. (1996). Основы электротехники . Издательство Оксфордского университета. ISBN  978-0-19-510509-4 .
• Чен, Вай Кай (16 ноября 2004 г.). Справочник по электротехнике . Академическая пресса. ISBN  978-0-08-047748-0 .
• Чуприна, Г.; Иоан, Д. (30 мая 2007 г.). Научные вычисления в электротехнике . Спрингер. ISBN  978-3-540-71980-9 .
• Фариа, Х. А. Брандао (15 сентября 2008 г.). Электромагнитные основы электротехники . Джон Уайли и сыновья. ISBN  978-0-470-69748-1 .
• Джонс, Линкольн Д. (июль 2004 г.). Электротехника: проблемы и решения . Дирборн Торговое Издательство. ISBN  978-1-4195-2131-7 .
• Каралис, Эдвард (18 сентября 2003 г.). 350 решенных задач по электротехнике . Дирборн Торговое Издательство. ISBN  978-0-7931-8511-5 .
• Кравчик, Анджей; Виак, С. (1 января 2002 г.). Электромагнитные поля в электротехнике . ИОС Пресс. ISBN  978-1-58603-232-6 .
• Лапланте, Филип А. (31 декабря 1999 г.). Большой словарь по электротехнике . Спрингер. ISBN  978-3-540-64835-2 .
• Леон-Гарсия, Альберто (2008). Вероятность, статистика и случайные процессы в электротехнике . Прентис Холл. ISBN  978-0-13-147122-1 .
• Маларик, Роман (2011). Приборы и измерения в электротехнике . Универсал-Издательство. ISBN  978-1-61233-500-1 .
• Сахай, Калдип; Патхак, Шивендра (1 января 2006 г.). Основные понятия электротехники . Нью Эйдж Интернэшнл. ISBN  978-81-224-1836-1 .
• Шринивас, Кн (1 января 2007 г.). Базовая электротехника . IK International Pvt Ltd. ISBN  978-81-89866-34-1 .

Внешние ссылки

• Международная электротехническая комиссия (МЭК)
• MIT OpenCourseWare. Архивировано 26 января 2008 г. в Wayback Machine. Подробный обзор электротехники - онлайн-курсы с видеолекциями.
• Сеть глобальной истории IEEE Вики-сайт с множеством ресурсов об истории IEEE, его членах, их профессиях, а также электрических и информационных технологиях и науках.