ما هو الفرق بين الهندسة الإلكترونية والهندسة الكهربائية ؟

كهرباء أم إلكترون؟

ما هو الفرق بين الهندسة الكهربائية والإلكترونية؟ يُسبب هذا السؤال الحيرة للكثير من الأشخاص: الطلاب الذين أنهوا مرحلة التعليم الثانوي ويودون الالتحاق بإحدى الكليات الهندسية، والمستخدمين الذين يودون طلب مساعدة بشأن مشكلة تقنية حصلت مع أحد الأجهزة المنزلية. حتى طلاب الهندسات التقنية أنفسهم قد يجدون أنفسهم ببعض الأحيان في حيرةٍ من أمرهم بخصوص الاختلاف بين الهندسة الكهربائية والإلكترونية.

كيف نستطيع إذاً معرفة الفرق؟ كما هي العادة في زمننا الحاليّ، فإنه من المفيد التوجه لمحرك بحث جوجل وإدخال كلمات بحث مثل “Electrical Engineering” و “Electronics Engineering” ونحصل ضمن الخيارات الأولى على مقالات موسوعة ويكيبيديا. خيارٌ جيد كي نبدأ منه. لنقرأ سويةً ما الذي تقوله لنا موسوعة ويكيبيديا:

• الهندسة الكهربائية أحد فروع علم الهندسة، والذي يختص بشكلٍ أساسي مع دراسة الخواص الكهربائية والإلكترونية والكهرومغناطيسية وتطبيقاتها المختلفة.
• الهندسة الإلكترونية عبارة عن اختصاصٍ هندسي، والذي يختص بدراسة العناصر الكهربائية الفعالة وغير الخطية، بهدف تصميم الدارات، الأنظمة، والأجهزة الإلكترونية.

الانطباع الأوليّ بعد قراءة التعاريف السابقة غير جيد، فهي تستخدم كلماتٍ تخصصية نوعاً ما وقد تبدو غير مفهومة خصوصاً بالنسبة للأشخاص الذين لا يمتلكون معلوماتٍ مسبقة حول المفاهيم الهندسية والتقنية.

الكهرباء والإلكترون: أحدهما جزء من الآخر

ولكن إذا أعدنا قراءة التعريفين السابقين بشيءٍ من التمعن، فإننا سنلاحظ أمراً هاماً: الهندسة الكهربائية تدرس خواصاً عامة وشاملة، فعندما نقول “الخواص الكهربائية” أو “الخواص الإلكترونية” فإننا نعني طيفاً ومجالاً واسعاً من التطبيقات. بينما في تعريف الهندسة الإلكترونية، فإننا نقول “العناصر الكهربائية الفعالة وغير الخطية”، فإنه من الواضح أن الحديث هو عن شق معين من العناصر الكهربائية. إذاً، وبشكلٍ مبدئي، وفي حين أن العناصر الكهربائية على اختلاف أنواعها هي أحد نتائج دراسة الخواص الكهربائية، يمكننا أن نستنتج أن الهندسة الإلكترونية هي شقٌ ينتج عن الهندسة الكهربائية. نتيجة جيدة إلى الآن.

الكهرباء والإلكترون: أمور كبيرة وأخرى صغيرة

إن تابعنا قراءة كلا المقالين المنشورين على موسوعة ويكيبيديا، فإننا سنلاحظ أمراً هام: المقال الخاص بالهندسة الكهربائية يتحدث عن الأنظمة الكهربائية، وأنظمة نقل الطاقة الكهربائية، ومحطات توليد الطاقة الكهربائية، وشبكات التغذية الكهربائية. بينما المقال الخاص بالهندسة الإلكترونية يتحدث عن أنصاف النواقل، والشرائح الإلكترونية، والدارات الإلكترونية والكهربائية، وأنظمة الاتصالات. وبمقارنةٍ ذهنية، سنجد أن الهندسة الكهربائية تتعامل مع “أمورٍ كبيرة” بينما الهندسة الإلكترونية تتعامل مع “أمورٍ صغيرة”. جيد، نتيجة أخرى نستطيع وضعها على اللائحة.

الإلكترونات أساس التيار الكهربائيّ، الإلكترونات والثقوب أساس أنصاف النواقل

ماذا أيضاً؟ لنقرأ ما بين السطور: الهندسة الكهربائية تدرس وتبحث بمجال توليد التيار الكهربائي وأنظمة نقله وتوزيعه. بينما الهندسة الإلكترونية تتحدث عن داراتٍ إلكترونية تعتمد بشكلٍ أساسي على أنصاف النواقل. حسناً، ما الفرق هنا؟ الفرق أن التيار الكهربائي هو عبارة عن مرور نمط واحد من الشحنات الكهربائية، وهي الإلكترونات، بينما دارات أنصاف النواقل تعتمد على حركة نوعين من الشحنات الكهربائية: الشحنات السالبة وهي الإلكترونات، والشحنات الموجبة وهي الثقوب. هذا أمرٌ نعلمه من مرحلة الدراسة الثانوية، أي أن هنالك نوعين من حوامل الشحنة الكهربائية: حوامل الشحنات الموجبة وتدعى “الثقوب” وحوامل الشحنات السالبة وهي “الإلكترونات”. في الدارات الإلكترونية نصف الناقلة، فإن عمل هذه الدارات يعتمد على حركة نوعي الشحنات سويةً، وليس فقط على حركة الإلكترونات، بينما التيار الكهربائي هو عبارة عن تدفق الإلكترونات عبر النواقل المختلفة. إذاً، أصبحنا نعلم الآن أن الهندسة الكهربائية معنية بشكلٍ أساسي بالتيار الكهربائي من حيث كونه تدفق للإلكترونات، وكل ما يتعلق بهذا المرور من قضايا أخرى (طاقة، استطاعة، توزيع، توليد، توصيل…الخ) بينما الهندسة الإلكترونية تهتم بنمطي حوامل الشحنات الكهربائية، ولكن على مقاييس أصغر. فلنسجل أيضاً هذه الملاحظة على اللائحة.

خلاصة المقارنة

أصبح لدينا الكثير من المعلومات، حان وقت ترتيبها للوصول إلى الفرق ما بين الهندسة الكهربائية والهندسة الإلكترونية:

• الهندسة الكهربائية تعني الدراسة الشاملة والواسعة للمفاهيم الكهربائية، وتأثيراتها، وتطبيقاتها، وأنظمتها، سواء كانت تتعلق بتوليد الطاقة الكهربائية، ونقلها، وتوزيعها. توليد الطاقة الكهربائية لا يعني فقط الطرق التقليدية القائمة على حرق الوقود أو المحركات الهيدروليكية المائية، بل يشمل أيضاً أنظمة الطاقات المتجددة. الهندسة الإلكترونية، تبحث في سلوك العناصر الكهربائية على مستوى أصغر، أي على مستوى الدارات الإلكترونية وأنظمتها.
• الهندسة الإلكترونية تعتبر فرع تخصصي من الهندسة الكهربائية.
• الهندسة الكهربائية تتعامل مع نوعٍ واحد من الشحنات الكهربائية: الإلكترونات، وكل ما ينتج عنها من ظواهر وخواص وتأثيراتٍ مختلفة. الهندسة الإلكترونية تهتم بنوعي الشحنات الكهربائية: الإلكترونات السالبة والثقوب الموجبة، نظراً لأهمية ذلك في تطبيقات الدارات الإلكترونية والرقمية المختلفة.
• اللوحات والأنظمة الإلكترونية تعمل جميعها اعتماداً على التيار الكهربائي المستمر، بينما محطات توليد ونقل الطاقة الكهربائية تعتمد على التيار الكهربائي المتناوب، وهنا فرقٌ آخر هام بين الهندسة الكهربائية والإلكترونية، من حيث اهتمام الهندسة الكهربائية بالتيار الكهربائي المتناوب وخواصه وأنظمته، والهندسة الإلكترونية بالتيار الكهربائي المستمر وخواصه وسلوكه.
• نستطيع القول أن الهندسة الكهربائية والهندسة الإلكترونية تبحثان بنفس المجال، أي كل ما يتعلق بالقضايا الكهربائية للمواد، ولكن الهندسة الكهربائية تبحث فيها على نطاقٍ “كبير” بينما الهندسة الإلكترونية تبحث فيها ضمن نطاقٍ “صغير”.

أخيراً، فإنه يمكننا تلخيص الفرق بين الهندسة الكهربائية والهندسة الإلكترونية عبر الصورة البسيطة التالية:

[حصري عالم الإلكترون]