Kejuruteraan elektrik

Kejuruteraan elektrik merupakan satu bidang kejuruteraan yang mengkaji dan menggunakan ilmu elektrik, elektronik dan keelektromagnetan. Bidang ini menjadi pekerjaan yang semakin dipraktikkan sejak akhir abad ke-19 dengan pengkomersialan telegraf elektrik dan bekalan tenaga elektrik. Bidang ini terdiri daripada beberapa subbidang, termasuk kejuruteraan kuasa, elektronik, sistem kawalan, pemprosesan isyarat, telekomunikasi.

Sistem kuasa

Litar elektronik

Kejuruteraan elektrik tidak semestinya merangkumi kejuruteraan elektronik. Oleh itu, bidang ini kadangnya dikenali sebagai "kejuruteraan eletrik dan elektronik". Kejuruteraan elektrik merujuk kepada penanganan masalah berkenaan dengan sistem elektrik besar seperti penghantaran kuasa dan kawalan motor; manakala kejuruteraan elektronik merupakan kajian sistem elektronik kecil seperti komputer dan litar bersepadu. Dalam kata lain, kejuruteraan elektrik merupakan cara menghantar tenaga menggunakan elektrik, manakala kejuruteraan elektronik merupakan cara menghantar maklumat melalui elektrik.

Perkembangan moden

Semasa perkembangan radio, ramai ahli sains dan pencipta telah menyumbang kepada teknologi radio dan elektronik. Dalam uji kaji frekuensi ultratinggi Heinrich Hertz pada 1888, beliau telah menghantar dan menerima gelombang radio menggunakan alatan elektrik. Pada 1895, Nikola Tesla telah mengesan isyarat yang dihantar dari makmal beliau di West Point, New York (jarak 80.4 km). Pada 1897, Karl Ferdinand Braun telah menggunakan sinar katod sebagai bahagian osiloskop, sesuatu teknologi yang penting dalam penciptaan televisyen elektronik. John Fleming pula mencipta diod pada 1904. Dua tahun kemudian, Robert von Lieben dan Lee De Forest telah mencipta triod. Pada 1920, Albert Hull telah mencipta magnetron yang kemudiannya digunakan dalam penciptaan ketuhar mikrogelombang pada 1941. Pada 1934, tentera British mula memanfaatkan teknologi radar.

Pada 1941, Konrad Zuse telah membina Z3, komputer berfungsi serta boleh diatur cara pertama di dunia. ENIAC dicipta pada 1946 dan mencetuskan era komputer. Kebolehan mesin ini telah membolehkan manusia menjalankan penjelajahan angkasa lepas.

Penciptaan transistor pada 1947 membawa kepada penciptaan litar bersepadu pada 1958. Penciptaan mikropemproses pada 1968 oleh Intel telah melahirkan komputer peribadi.

Sumbangan

Sumbangan jurutera elektrik dalam teknologi yang luas termasuk Sistem Kedudukan Sejagat dan penjanaan kuasa tenaga. Mereka mereka bentuk, mengembang, menguji dan menyelia penggunaan sistem elektrik dan alat elektronik. Contohnya, mereka mengendalikan perekaan sistem telekomunikasi, operasi stesen kuasa, pencahayaan dan pendawaian bangunan, perekaan alatan rumah ataupun kawalan msein industri.

Ilmu matematik dan fizik adalah penting dalam bidang kejuruteraan elektrik. Kedua-dua ilmu ini mampu mengira perihal sistem dari segi kuantitatif dan kualitatif. Kini, kebanyakan jurutera menggunakan komputer dalam kerja mereka dan program reka bentuk terbantu komputer sering digunakan semasa mereka sistem elektrik. Namun, kemampuan melakar idea masih penting demi berinteraksi dengan orang lain.

Kebanyakan jurutera elektrik memahami teori litar (iaitu interaksi unsur litar seperti perintang, kapasitor, diod, transistor dan induktor). Teori yang dipraktikkan oleh jurutera bergantung kepada kerja mereka. Sekadar contoh, mekanik kuantum dan fizik keadaan pepejal sesuai diamalkan oleh jurutera yang mengembangkan penyepaduan skala sangat besar (VLSI), tetapi tidak sesuai untuk jurutera sistem elektrik besar. Kemahiran teknikal yang penting untuk seseorang jurutera elektrik ditekankan dalam program pengajian tinggi, dan biasanya membabitkan kemahiran nilai berangka, kecelikan komputer dan kebolehan seseorang memahami konsep, terminologi serta bahasa yangberkaitan dengan kejuruteraan elektrik.

Untuk kebanyakan jurutera, kerja teknikal sebenarnya satu komponen kecil sahaja dalam pekerjaan mereka. Mereka juga dikehendaki menyiapkan tugas seperti membincangkan cadangan dengan klien, menyediakan belanjawan, dan menentukan jadual projek. Jurutera senior mengurus sekumpulan juruteknik dan jurutera lain. Oleh itu, kemahiran pengurusan projek amat penting. Projek kejuruteraan pulan melibatkan dokumentasi, oleh itu kemahiran komunikasi bertulis juga amat penting.

Tempat kerja jurutera juga berbeza mengikut kerja. Seorang jurutera elektrik mungkin bekerja di makmal loji pembikinan semikonduktor, pejabat syarikat perundingan ataupun tapak lombong. Semasa berada di tempat kerja, jurutera elektrik mungkin menyelia dan mengurus sekumpulan individu, iaitu ahli sains, ahli elektik, pengatur cara komputer dan jurutera lain.

Subdisiplin

Kejuruteraan elektrik dibahagikan kepada beberapa subdisiplin. Ada jurutera yang memfokuskan terhadap satu subdisiplin sahaja, namun kebanyakannya mempunyai pekerjaan yang melibatkan gabungan satu subdisiplin atau lebih. Bidang seperti kejuruteraan elektronik dan kejuruteraan komputer boleh dianggap bidang diri dan bukan subdisiplin kejuruteraan elektrik.

Kuasa

Rencana utama: Kejuruteraan kuasa

Kejuruteraan kuasa melibatkan penjanaan, penghantaran, dan pengagihan elektrik serta reka bentuk alat-alat berkenaan. Alat-alat termasuklah pengubah, penjana elektrik, motor elektrik dan elektronik kuasa. Di seluruh dunia, kerajaan negara masing-masing menyenggara suatu rangkaian elektrik yang dikenali sebagai grid kuasa yang menghubungkan beberapa penjana elektrik dengan pengguna elektrik yang dijana. Pengguna membeli tenaga daripada grid, agar tidak perlu membelanjakan kos yang mahal untuk menjana elektrik sendiri. Jurutera kuasa mereka dan menyenggara grid kuasa serta sistem kuasa yang berhubung dengan grid.

Kawalan

Kejuruteraan kawalan menumpu kepada pemodelan sistem dinamik dan reka bentuk pangawal yang mengakibatkan sistem berfungsi seperti diinginkan. Jurutera kawalan menggunakan alat seperti litar elektrik, pemproses isyarat digital, mikropengawal dan pengawal logik boleh atur cara (PLC). Kejuruteraan kawalan boleh diaplikasikan secara luas dari sistem penerbangan dan perejanan syarikat penerbangan komersial ke kawalan jelajah dalam automobil. Bidang ini juga penting dalam pengautomatikan industri.

Jurutera kawalan sering menggunakan suap balik dalam mereka bentuk sistem kawalan. Contohnya, laju sesebuah automobil yang mempunyai kawalan jelajah sentiasa dipantau dan disuap balik kepada sistem yang melaraskan output kenderaan mengikut suap balik.

Elektronik

Rencana utama: Kejuruteraan elektronik

Kejuruteraan elektronik melibatkan perekaan dan pengujian litar elektronik yang menggunakan komponen seperti perintang, kapasitor, induktor, diod dan transistor demi mencapai fungsi tertentu.

Sebelum Perang Dunia II, bidang ini dikenali sebagai kejuruteraan radio dan menumpu kepada telekomunikasi dan radar, radio komersial dan televisyen. Selepas Perang, alat pengguna mula dicipta, dan bidang ini berkembang merangkumi televisyen moden, sistem audio, komputer dan mikropemproses.

Sebelum penciptaa litar bersepadu pada 1959, litar elektronik terdiri daripada komponen berpisah yang boleh diubah oleh manusia. Litar jenis ini mengisikan ruang yang besar, menggunakan kuasa yang banyak serta tidak mempunyai kelajuan yang tinggi. Litar bersepadu pula mengandungi berjuta-juta komponen elektrik kecil dalam satu cip saiz syiling. Mereka merupakan benda asas komputer dan alat elektronik berkuasa tinggi hari ini.

Mikroelektronik

Rencana utama: Mikroelektronik

Kejuruteraan mikroelektronik merupakan perekaan komponen litar elektronik kecil dalam liat bersepadu atau komponen elektrik lain. Komponen mikroelekronik yang biasa termasuk transistor semikonduktor, walaupun semua komponen boleh dicipta pada saiz mikroskop.

Komponen mikroelektronik dibentuk dengan membikinkan wafersemikonduktor secara kimia untuk mendapat pengangkutan cas elektrik dan kawalan arus yang diinginkan. Bidang ini juga mempunyai kemahiran dalam kimia, sains bahan dan mekanik kuantum.

Pemprosesan isyarat

Rencana utama: pemprosesan isyarat

Pemprosesan isyarat melibatkan analisis dan pengolahan isyarat. Isyarat analog berubah dengan berterusan mengikut maklumat, isyarat digital pula berubah mengikut sesiri nilai berpisah yang mewakili maklumat. Pemprosesan isyarat analog melibatkan amplifikasi atau penapisan isyarat audio untuk alatan audio ataupun pemodulan dan penyahmodulan isyarat untuk telekomunikasi. Pemprosesan isyarat digital melibatkan pemampatan, pengesanan ralat serta pembetulan isyarat tersampel digital.

Telekomunikasi

Rencana utama: Kejuruteraan telekomunikasi

Kejuruteraan telekomunikasi melibatkan penghantaran maklumat menerusi saluran seperti kabel coax, gentian optik dan ruangan bebas. Penghantaran merentasi ruangan bebas memerlukan maklumat disimpan dalam gelombang pengangkut demi mengubah maklumat kepada frekuensi pengangkut yang sesuai untuk penghantaran, dan ini dikenali sebagai pemodulan. Teknik pemodulan analog yang lazim digunakan ialah pemodulan amplitud (AM) dan pemodulan frekuensi (FM).

Setelah ciri-ciri penghantaran sistem ditentukan, jurutera telekomunikasi mereka alat penghantar dan pemerima yang diperlukan oleh sistem. Kedua-dua ini kadangnya digabungkan menjadi alat komunikasi dua hala, iaitu penghantar-terima. Penggunaan kuasa dan kekuatan isyarat harus dipertimbangkan dalam perekaan penghantar. Kalau isyarat penghantar tidak cukup kuat, maklumat dalam isyarat akan dirosakkan oleh hingar.

Kejuruteraan pengalatan

Senapang radar

Kejuruteraan pengalatan melibatkan perekaan alat untuk menyukat kuantiti fizikal seperti tekanan, aliran dan suhu. Perekaan alatan tersebut memerlukan pemahaman fizik yang mendalam serta melebihi keelektromagnetan. Contohnya, senapang radar menggunakan kesan Doppler untuk mengukur laju kenderaan bergerak. Termogandingan pula menggunakan kesan Peltier-Seebeck untuk mengukur perbezaan suhu antara dua tempat.

Pengalatan tidak digunakan sendiri, malah sebagai penderia sistem eletrik yang lebih besar. Contohnya, termogandingan digunakan untuk mengekalkan suhu sesebuah relau. Oleh itu, kejuruteraan pengalatan dianggap sebagai "sejawat" kejuruteraan kawalan.

Komputer

Rencana utama: Kejuruteraan komputer

Kejuruteraan komputer melibatkan perekaan komputer dan sistem komputer. Bidang ini termasuk perekaan perkakasan baru, PDA baru atau penggunaan komputer untuk mengawal loji industri pembuatan. Jurutera komputer juga mereka perisian sistem. Namun, perekaan sistem perisian kompleks tergolong dalam kejuruteraan perisian, yang dianggap asing daripada kejuruteraan komputer. Jurutera komputer hari ini juga terlibat dalam seni bina komputer, iaitu penciptaan alat baru seperti konsol permainan video dan pemain DVD.

Lihat juga

• IEEE

Pautan luar

• (Melayu) Ensiklokamus Teknologi Maklumat: Kejuruteraan elektrik secara ringkas Diarkibkan 2008-06-05 di Wayback Machine
• IEEE Virtual Museum
• MIT OpenCourseWare Diarkibkan 2008-01-26 di Wayback Machine