Kỹ thuật điện là gì ?

Kỹ thuật điện là một trong những ngành kỹ thuật mới hơn, có từ cuối thế kỷ 19. Đây là ngành kỹ thuật liên quan đến công nghệ điện. Các kỹ sư điện làm việc trên một loạt các thành phần, thiết bị và hệ thống, từ các vi mạch nhỏ đến các máy phát điện của nhà máy điện khổng lồ.

Những thí nghiệm ban đầu với điện bao gồm pin nguyên thủy và điện tích tĩnh. Tuy nhiên, thiết kế thực tế, xây dựng và sản xuất các thiết bị và hệ thống hữu ích bắt đầu bằng việc thực hiện Luật cảm ứng của Michael Faraday , về cơ bản nói rằng điện áp trong mạch tỷ lệ thuận với tốc độ thay đổi của từ trường thông qua mạch. Luật này áp dụng cho các nguyên tắc cơ bản của máy phát điện, động cơ điện và máy biến áp. Sự ra đời của thời đại hiện đại được đánh dấu bằng việc giới thiệu điện cho các gia đình, doanh nghiệp và ngành công nghiệp, tất cả đều được thực hiện bởi các kỹ sư điện. 

Một số nhà tiên phong nổi bật nhất trong kỹ thuật điện bao gồm Thomas Edison (bóng đèn điện), George Westinghouse (dòng điện xoay chiều), Nikola Tesla (động cơ cảm ứng), Guglielmo Marconi (radio) và Philo T. Farnsworth (truyền hình). Những nhà đổi mới này đã biến những ý tưởng và khái niệm về điện thành các thiết bị và hệ thống thực tế mở ra thời đại hiện đại. 

Kể từ khi bắt đầu, lĩnh vực kỹ thuật điện đã phát triển và phân nhánh thành một số loại chuyên ngành, bao gồm hệ thống phát điện và truyền tải, động cơ, pin và hệ thống điều khiển. Kỹ thuật điện cũng bao gồm các thiết bị điện tử, vốn đã phân nhánh thành một số lượng lớn hơn các loại phụ, chẳng hạn như hệ thống tần số vô tuyến (RF), viễn thông, viễn thám, xử lý tín hiệu, mạch kỹ thuật số, thiết bị, âm thanh, video và quang điện tử. 

Lĩnh vực điện tử đã ra đời với sự phát minh ra ống chân không diode van nhiệt vào năm 1904 bởi John Ambrose Fleming . Về cơ bản, ống chân không hoạt động như một bộ khuếch đại hiện tại bằng cách xuất ra nhiều dòng điện đầu vào của nó. Nó là nền tảng của tất cả các thiết bị điện tử, bao gồm radio, truyền hình và radar, cho đến giữa thế kỷ 20. Nó được thay thế phần lớn bởi bóng bán dẫn , được phát triển vào năm 1947 tại Phòng thí nghiệm Bell của AT & T bởi William Shockley, John Bardeen và Walter Brattain, họ đã nhận được giải thưởng Nobel vật lý năm 1956.

Một kỹ sư điện làm gì?

"Các kỹ sư điện thiết kế, phát triển, thử nghiệm và giám sát việc sản xuất các thiết bị điện, như động cơ điện, radar và hệ thống định vị, hệ thống thông tin liên lạc và thiết bị phát điện, Cục Thống kê Lao động Hoa Kỳtuyên bố ." Các kỹ sư điện tử thiết kế và phát triển thiết bị điện tử, chẳng hạn như hệ thống phát thanh và truyền thông - từ máy nghe nhạc cầm tay đến hệ thống định vị toàn cầu (GPS). "

Nếu đó là một thiết bị thực tế, thực tế sản xuất, dẫn điện hoặc sử dụng điện, thì rất có thể, nó được thiết kế bởi một kỹ sư điện. Ngoài ra, các kỹ sư có thể tiến hành hoặc viết các thông số kỹ thuật để kiểm tra phá hủy hoặc không phá hủy về hiệu suất, độ tin cậy và độ bền lâu dài của các thiết bị và linh kiện. 

Các kỹ sư điện ngày nay thiết kế các thiết bị và hệ thống điện sử dụng các thành phần cơ bản như dây dẫn, cuộn dây, nam châm, pin, công tắc, điện trở, tụ điện, cuộn cảm, điốt và bóng bán dẫn. Gần như tất cả các thiết bị điện và điện tử, từ máy phát điện tại nhà máy điện đến bộ vi xử lý trong điện thoại của bạn, đều sử dụng một vài thành phần cơ bản này. 

Các kỹ năng quan trọng cần thiết trong kỹ thuật điện bao gồm hiểu biết sâu về lý thuyết điện và điện tử, toán học và vật liệu. Kiến thức này cho phép các kỹ sư thiết kế các mạch để thực hiện các chức năng cụ thể và đáp ứng các yêu cầu về an toàn, độ tin cậy và hiệu quả năng lượng và dự đoán cách chúng sẽ hoạt động, trước khi thiết kế phần cứng được thực hiện. Đôi khi, tuy nhiên, mạch được xây dựng trên " breadboards ," hoặc bảng mạch nguyên mẫu được thực hiện trên máy tính số kiểm soát máy (CNC) để thử nghiệm trước khi chúng được đưa vào sản xuất. 

Các kỹ sư điện đang ngày càng dựa vào các hệ thống thiết kế hỗ trợ máy tính (CAD) để tạo sơ đồ và bố trí các mạch điện. Họ cũng sử dụng máy tính để mô phỏng cách các thiết bị và hệ thống điện sẽ hoạt động. Mô phỏng máy tính có thể được sử dụng để mô hình lưới điện quốc gia hoặc bộ vi xử lý; do đó, thành thạo với máy tính là điều cần thiết cho các kỹ sư điện. Ngoài việc đẩy nhanh quá trình phác thảo sơ đồ, bố trí bảng mạch in (PCB) và bản thiết kế cho các thiết bị điện và điện tử, hệ thống CAD cho phép sửa đổi nhanh chóng và dễ dàng các thiết kế và tạo mẫu nhanh bằng máy CNC. Một danh sách toàn diện các kỹ năng và khả năng cần thiết cho các kỹ sư điện và điện tử có thể được tìm thấy tại MyMajors.com . 

Kỹ thuật điện và lương

Các kỹ sư điện và điện tử làm việc chủ yếu trong các ngành nghiên cứu và phát triển, các công ty dịch vụ kỹ thuật, sản xuất và chính phủ liên bang, theo BLS. Họ thường làm việc trong nhà, trong văn phòng, nhưng họ có thể phải truy cập các trang web để quan sát một vấn đề hoặc một thiết bị phức tạp, BLS nói.

Các ngành sản xuất sử dụng các kỹ sư điện bao gồm ô tô, hàng hải, đường sắt, hàng không vũ trụ, quốc phòng, điện tử tiêu dùng, xây dựng thương mại, chiếu sáng, máy tính và linh kiện, viễn thông và điều khiển giao thông. Các tổ chức chính phủ sử dụng các kỹ sư điện bao gồm các bộ phận giao thông, phòng thí nghiệm quốc gia và quân đội. 

Hầu hết các công việc kỹ thuật điện yêu cầu ít nhất một bằng cử nhân kỹ thuật. Nhiều nhà tuyển dụng, đặc biệt là những người cung cấp dịch vụ tư vấn kỹ thuật, cũng yêu cầu chứng nhận của nhà nước như một Kỹ sư chuyên nghiệp. Ngoài ra, nhiều nhà tuyển dụng yêu cầu chứng nhận của Viện Kỹ sư Điện và Điện tử (IEEE) hoặc Viện Kỹ thuật và Công nghệ (IET). Bằng thạc sĩ thường được yêu cầu để thăng tiến lên quản lý, và giáo dục và đào tạo liên tục là cần thiết để theo kịp những tiến bộ về công nghệ, thiết bị kiểm tra, phần cứng và phần mềm máy tính và các quy định của chính phủ. 

Kể từ tháng 7 năm 2014, mức lương cho một kỹ sư điện mới tốt nghiệp với bằng cử nhân là $ 55,570 đến $ 73,908, theo Salary.com . Phạm vi cho một kỹ sư trung cấp có bằng thạc sĩ và năm đến 10 năm kinh nghiệm là từ 74.007 đến 108.640 đô la, và phạm vi cho một kỹ sư cao cấp có bằng thạc sĩ hoặc tiến sĩ và hơn 15 năm kinh nghiệm là 97.434 đến 138.296 đô la. Nhiều kỹ sư giàu kinh nghiệm với bằng cấp cao được thăng chức lên các vị trí quản lý hoặc bắt đầu kinh doanh riêng, nơi họ có thể kiếm được nhiều hơn. 

Tương lai của kỹ thuật điện

Việc làm của các kỹ sư điện và điện tử được dự đoán sẽ tăng 4% từ nay đến năm 2022, do "tính linh hoạt trong việc phát triển và ứng dụng các công nghệ mới nổi" của BLS.

Các ứng dụng cho các công nghệ mới nổi này bao gồm nghiên cứu các đèn flash điện màu đỏ , được gọi là các họa tiết, bay lơ lửng trên một số giông bão. Victor Pasko, một kỹ sư điện tại bang Pennsylvania, và các đồng nghiệp của ông đã phát triển một mô hình cho cách thức tia sét kỳ lạ phát triển và biến mất. 

Một kỹ sư điện khác, Andrea Alù, thuộc Đại học Texas ở Austin, đang nghiên cứu sóng âm và đã phát triển một máy âm thanh một chiều . "Tôi có thể lắng nghe bạn, nhưng bạn không thể phát hiện lại tôi; bạn không thể nghe thấy sự hiện diện của tôi", Alù nói với LiveScience trong một bài viết năm 2014.

Và Michel Maharbiz, một kỹ sư điện tại Đại học California, Berkeley, đang khám phá những cách để giao tiếp với não không dây .

BLS tuyên bố: "Tốc độ đổi mới và phát triển công nghệ nhanh chóng có thể sẽ thúc đẩy nhu cầu về các kỹ sư điện và điện tử trong nghiên cứu và phát triển, một lĩnh vực cần có chuyên môn kỹ thuật để phát triển các hệ thống phân phối liên quan đến công nghệ mới."