במה שונה הנדסת חשמל מאלקטרוניקה?

כאשר אנו מדברים על הנדסת חשמל, אנו מתכוונים לרוב לייצור, טרנספורמציה, העברה או שימוש באנרגיה חשמלית. במקרה זה, אנו מתכוונים למכשירים המסורתיים המשמשים לפתרון בעיות אלו. סעיף טכנולוגיה זה קשור לא רק לתפעול, אלא גם לפיתוח ושיפור הציוד, לאופטימיזציה של חלקיו, המעגלים והרכיבים האלקטרוניים שלו.

באופן כללי, הנדסת חשמל היא מדע שלם שחוקר ובסופו של דבר פותח הזדמנויות ליישום מעשי של תופעות אלקטרומגנטיות בתהליכים שונים.

לפני יותר ממאה שנים נפרדה הנדסת החשמל מהפיסיקה למדע עצמאי נרחב למדי, וכיום ניתן לחלק באופן מותנה את הנדסת החשמל עצמה לחמישה חלקים:

• ציוד תאורה,

• אלקטרוניקה כוח,

• תעשיית החשמל,

• אלקטרומכניקה,

• הנדסת חשמל תיאורטית (TOE).

במקרה זה, בכנות, יש לציין שתעשיית החשמל עצמה היא כבר מזמן מדע נפרד.

בניגוד לאלקטרוניקה זרם נמוך (ללא הספק), שמרכיביה מתאפיינים בממדים קטנים, הנדסת חשמל מכסה עצמים גדולים יחסית, כגון: כוננים חשמליים, קווי חשמל, תחנות כוח, תחנות שנאים וכו'.

אלקטרוניקה, לעומת זאת, עובדת על מיקרו-מעגלים משולבים ורכיבים רדיו-אלקטרוניים אחרים, שבהם תשומת לב רבה יותר מוקדשת לא לחשמל ככזה, אלא למידע וישיר לאלגוריתמים לאינטראקציה של מכשירים, מעגלים, משתמשים מסוימים - עם חשמל, עם אותות, עם שדה חשמלי ומגנטי. מחשבים בהקשר זה שייכים גם לאלקטרוניקה.

שלב חשוב להיווצרות הנדסת החשמל המודרנית היה ההקדמה הנרחבת בתחילת המאה ה-20. מנועים חשמליים תלת פאזיים ומערכות שידור זרם חילופין רב-פאזי.

כיום, כשחלפו יותר ממאתיים שנה מאז יצירת העמוד הוולטאי, אנו מכירים חוקים רבים של אלקטרומגנטיות ומשתמשים לא רק בזרם חילופין ישיר ונמוך, אלא גם בזרמי חילופין בתדר גבוה ופועמים, שבזכותם נפתחות ומתממשות האפשרויות הרחבות ביותר להעביר לא רק חשמל אלא גם מידע למרחקים ארוכים ללא חוטים, אפילו בקנה מידה קוסמי.

כעת, הנדסת חשמל ואלקטרוניקה שלובות זה בזה באופן הדוק כמעט בכל מקום, למרות שמקובל בדרך כלל שהנדסת חשמל ואלקטרוניקה הם דברים בקנה מידה שונה לחלוטין.

האלקטרוניקה עצמה, כמדע נפרד, חוקרת את האינטראקציה של חלקיקים טעונים, בפרט אלקטרונים, עם שדות אלקטרומגנטיים.לדוגמה, זרם בחוט הוא תנועה של אלקטרונים בהשפעת שדה חשמלי.הנדסת חשמל רק לעתים רחוקות נכנסת לפרטים כאלה.

בינתיים, האלקטרוניקה מאפשרת ליצור ממירים אלקטרוניים מדויקים של חשמל, מכשירים לשידור, קליטה, אחסון ועיבוד מידע, ציוד למטרות שונות עבור תעשיות מודרניות רבות.

הודות לאלקטרוניקה קמו לראשונה אפנון ודמודולציה בהנדסת רדיו, ובכלל, אלמלא האלקטרוניקה, אז לא היה רדיו, גם שידורי טלוויזיה ורדיו וגם לא אינטרנט. הבסיס האלמנטרי של האלקטרוניקה נולד על צינורות ואקום, וכאן רק הנדסת חשמל בקושי תספיק.

מיקרו-אלקטרוניקה מוליכים למחצה (מוצקים), שצמחה במחצית השנייה של המאה ה-20, הפכה לנקודת פריצת דרך חדה בפיתוח מערכות מחשב המבוססות על מעגלים מיקרו, לבסוף הופעת המיקרו-מעבד בתחילת שנות ה-70 השיקה את פיתוח המחשבים על פי חוק מור, הקובע שמספר הטרנזיסטורים המוצבים על מעגל קריסטל משולב מוכפל מדי 24 חודשים.

כיום, הודות לאלקטרוניקה של מצב מוצק, תקשורת סלולרית קיימת ומתפתחת, נוצרים מכשירים אלחוטיים שונים, נווטי GPS, טאבלטים וכו'. ומיקרו-אלקטרוניקה מוליכים למחצה עצמה כבר כוללת במלואה: אלקטרוניקה רדיו, מוצרי צריכה, אלקטרוניקה כוח, אופטואלקטרוניקה, אלקטרוניקה דיגיטלית, ציוד אודיו-וידאו, פיזיקה של מגנטיות וכו'.

בינתיים, בתחילת המאה ה-21, המיניאטוריזציה האבולוציונית של אלקטרוניקה מוליכים למחצה נעצרה, וכמעט נעצרה כעת.זאת בשל השגת הגודל הקטן ביותר האפשרי של טרנזיסטורים ורכיבים אלקטרוניים אחרים על גבי הגביש, שם הם עדיין מסוגלים להסיר את חום הג'ול.

אבל למרות שהמידות הגיעו לכמה ננומטרים והמזעור התקרב לגבול החימום, באופן עקרוני עדיין יתכן שהשלב הבא באבולוציה של האלקטרוניקה יהיה אופטואלקטרוניקה, שבה אלמנט הנשא יהיה פוטון, הרבה יותר נייד, פחות אינרציאלי מהאלקטרונים וה"חורים" של מוליכים למחצה של האלקטרוניקה המודרנית...