Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Инженерлік сала
Branch of engineering
Электр техникасы – электр, электроника және электромагнетизмді пайдаланатын жабдықтарды, құрылғыларды және жүйелерді зерттеу, жобалау және қолданумен айналысатын инженерлік пән. Ол 19 ғасырдың екінші жартысында электр телеграфының, телефонының және электр қуатын өндірудің, таратудың және пайдаланудың коммерциялық қағидаларға енуінен кейін жеке кәсіп ретінде қалыптасты. Электр техникасы компьютерлік техника, жүйелік техника, электр энергетикасы, телекоммуникациялар, радиожиіліктік техника, сигналдарды өңдеу, өлшеу құралдары, фотоэлектр элементтері, электроника, оптика және фотоника сияқты көптеген салаларға бөлінеді. Осы пәндердің көптегені басқа инженерлік салалармен байланысты, аппараттық техника, қуат электроникасы, электромагнетизм және толқындар, микротолқындық техника, нанотехнология, электрохимия, жаңартылатын энергия көздері, мехатроника/бақылау және электр материалдары ғылымы сияқты көптеген мамандықтарды қамтиды. Электр инженерлері әдетте электр, электроника немесе электр және электроника мамандықтары бойынша диплом алады. Тәжірибелі инженерлер кәсіби сертификатқа ие болуы және кәсіби ұйымның немесе халықаралық стандарттау ұйымының мүшесі болуы мүмкін. Мұндай ұйымдардың қатарында Халықаралық электротехникалық комиссия (IEC), Электр және электроника инженерлері институты (IEEE) және Инженерлік және технология институты (IET, бұрынғы IEE) бар. Электр инженерлері өте кең ауқымды салаларда жұмыс істейді, ал қажетті біліктер де оған сәйкес әртүрлі болады. Олар схемалар теориясынан бастап жоба менеджерінің басқару дағдыларына дейін жетеді. Жеке инженерге қажетті құралдар мен жабдықтар да әртүрлі болуы мүмкін, қарапайым вольтметрден бастап күрделі жобалау және өндіріс бағдарламалық жасақтамасына дейін.
Electrical engineering is an engineering discipline concerned with the study, design, and application of equipment, devices, and systems which use electricity, electronics, and electromagnetism. It emerged as an identifiable occupation in the latter half of the 19th century after the commercialization of the electric telegraph, the telephone, and electrical power generation, distribution, and use. Electrical engineering is divided into a wide range of different fields, including computer engineering, systems engineering, power engineering, telecommunications, radio frequency engineering, signal processing, instrumentation, photovoltaic cells, electronics, and optics and photonics. Many of these disciplines overlap with other engineering branches, spanning a huge number of specializations including hardware engineering, power electronics, electromagnetics and waves, microwave engineering, nanotechnology, electrochemistry, renewable energies, mechatronics/control, and electrical materials science. 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.
Тарих
Электр энергиясы кемінде 17 ғасырдың басынан бері ғылыми қызығушылықтың нысаны болған. Уильям Гилберт – көрнекті алғашқы электр ғалымы, және магнетизм мен статикалық электр арасындағы айқын шекараны алғаш рет осы ол салды. Ол "электр" терминін енгізгенімен есептеледі. Сондай-ақ ол версорийді – статикалық зарядталған денелерді анықтайтын құралды да жасады. 1762 жылы швед профессоры Йохан Вилке кейін электрофор деп аталған, статикалық электр зарядын тудыратын құрылғыны ойлап тапты. 1800 жылы Алессандро Вольта электр батареясының алдағы құрылысы болған вольталық батареяны жасады.
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.
19 ғасыр
XIX ғасырда осы тақырыпты зерттеулер күшейе бастады. Осы ғасырдағы маңызды жетістіктерге 1820 жылы электр тогы компастың инесін бұратын магниттік өріс тудыратынын ашқан Ханс Кристиан Эрстедтің, 1825 жылы электромагнитті ойлап тапқан Уильям Стердженнің, 1835 жылы электр релесін ойлап тапқан Джозеф Генри мен Эдвард Дэвидің, 1827 жылы электр тогы мен өткізгіштегі потенциалдар айырмашылығы арасындағы байланысты анықтаған Георг Омның, 1831 жылы электромагниттік индукцияны ашқан Майкл Фарадейдің және 1873 жылы «Электр және магнетизм» еңбегінде электр және магнетизмнің біртұтас теориясын жариялаған Джеймс Клерк Максвеллдің еңбектері жатады. 1782 жылы Жорж Луи Ле Саж әлемдегі алғашқы электр телеграфын жасап, Берлинде ұсынды. Ол 24 түрлі сымды, әрқайсысы әліпбидің бір әрпі үшін пайдаланды. Бұл телеграф екі бөлмені байланыстырды. Бұл электр өткізгіш арқылы алтын жапырақты жылжытатын электростатикалық телеграф болды. 1795 жылы Франсиско Сальва Кампильо электростатикалық телеграф жүйесін ұсынды. 1803 және 1804 жылдар аралығында ол электр телеграфы бойынша жұмыс істеді, ал 1804 жылы Барселонадағы Табиғи ғылымдар және өнер академиясында баяндама жасады. Сальваның электролиттік телеграф жүйесі өте жаңашыл болды, бірақ оған 1800 жылы Еуропада жасалған екі жаңалық әсер етті және оларға негізделді: электр тогын тудыру үшін Алессандро Вольтаның электр батареясы және Уильям Николсон мен Энтони Карлайлдың суды электролиздеуі. Электр телеграфы электр инженерлігінің алғашқы мысалы болып саналады. Электр инженерлігі 19-шы ғасырдың соңында мамандық ретінде қалыптасты. Мамандар әлемдік электр телеграф желісін құрды, ал алғашқы кәсіби электр инженерлік институттар Ұлыбритания мен АҚШ-та жаңа ғылымды қолдау үшін құрылды. Франсис Рональдс 1816 жылы электр телеграф жүйесін жасап, электр энергиясының әлемді қалай өзгертетінін сипаттады. 50 жылдан кейін ол жаңа Телеграф инженерлері қоғамына (кейін Электр инженерлері институты деп аталды) қосылды, онда басқа мүшелер оны олардың алғашқы өкілі деп есептеді. XIX ғасырдың соңында жер үсті желілерінің, су асты кабельдерінің және 1890 жылдан бастап сымсыз телеграфтың инженерлік дамуының арқасында әлем жылдам байланысқа ие болып, мәңгілік өзгерді. Мұндай салалардағы практикалық қолданулар мен жетістіктер стандартталған өлшем бірліктеріне қажеттілікті арттырды. Олар вольт, ампер, кулон, ом, фарада және генри өлшем бірліктерін халықаралық стандарттауға әкелді. Бұл 1893 жылы Чикагода өткен халықаралық конференцияда іске асырылды. Бұл стандарттарды жариялау түрлі салалардағы стандарттаудағы болашақ жетістіктердің негізін қалады және көптеген елдерде олар тиісті заңнамада бірден мойындалды. Осы жылдары электрді зерттеу физиканың саласы болып саналды, өйткені алғашқы электр технологиялары электрмеханикалық сипатта болды. Дармштадт техникалық университеті 1882 жылы әлемдегі алғашқы электротехника кафедрасын құрды және 1883 жылы электротехника бойынша алғашқы курс енгізілді. АҚШ-та алғашқы электр инженерлік білім беру бағдарламасы Массачусетс технология институтында (MIT) физика кафедрасында профессор Чарльз Кросс басшылығымен басталды, бірақ 1885 жылы әлемдегі алғашқы электр инженерлік түлектерін Корнелл университеті дайындады. Электр инженерлігінің алғашқы курсы 1883 жылы Корнеллдің Сибли машина жасау және механика өнер колледжінде оқылды. 1885 жылы Корнелл университетінің президенті Эндрю Диксон Уайт АҚШ-та алғашқы Электр инженерлік кафедрасын құрды. Сол жылы Лондон университетінің колледжінде Ұлыбританияда электр инженерлігінің алғашқы кафедрасы ашылды. Миссури университетінің профессоры Менделл П. Вайнбах 1886 жылы электр инженерлігі кафедрасын құрды. Кейін университеттер мен технологиялық институттар біртіндеп бүкіл әлемдегі студенттеріне электр инженерлік бағдарламаларын ұсына бастады. Осы онжылдықтарда электр инженерлігін пайдалану күрт өсті. 1882 жылы Томас Эдисон Нью-Йорк қаласындағы Манхэттен аралында 59 тұтынушыға 110 вольт (DC) беретін әлемдегі алғашқы ірі электр энергия желісін іске қосты. 1884 жылы сэр Чарльз Парсонс бу турбинасын ойлап тапты, бұл электр қуатын тиімді өндіруге мүмкіндік берді. Трансформаторларды қолдану арқылы ұзақ қашықтыққа қуатты тиімдірек беруге қабілетті ауыспалы ток 1880 және 1890 жылдары Károly Zipernowsky, Ottó Bláthy және Miksa Déri (кейін ZBD трансформаторлары деп аталды), Lucien Gaulard, John Dixon Gibbs және William Stanley, Jr. еңбектерінің арқасында дамыды. Индукциялық моторларды қоса алғандағы практикалық AC мотор дизайндарын Галео Феррарис және Никола Тесла тәуелсіз түрде ойлап тапты және Михаил Доливо-Добровольский мен Чарльз Эжен Ланселот Браун оларды үш фазалы практикалық формаға жетілдірді. Чарльз Штайнмец және Оливер Хевисайд ауыспалы ток инженерлігінің теориялық негіздеріне үлес қосты. AC пайдаланудың кеңеюі АҚШ-та Джордж Вестингхаус қолдаған AC жүйесі мен Томас Эдисон қолдаған DC қуат жүйесі арасындағы «тоқтар соғысын» тудырды, нәтижесінде AC жалпы стандарт ретінде қабылданды.
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.
ХХ ғасырдың басында
Радионың даму кезеңінде көптеген ғалымдар мен өнертапқыштар радио технологиясы мен электроникаға үлес қосты. 1850 жылдары Джеймс Клерк Максвеллдің математикалық еңбектері электромагниттік сәулеленудің түрлі формаларының байланысын көрсетті, соның ішінде көзге көрінбейтін әуедегі толқындардың (кейін "радио толқындары" деп аталды) болу мүмкіндігі де қарастырылды. 1888 жылғы классикалық физикалық тәжірибелерінде Генрих Герц Максвеллдің теориясын шұғыл саңылаулы таратушы арқылы радио толқындарын жіберіп, оларды қарапайым электр құралдарымен анықтау арқылы дәлелдеді. Басқа физиктер де осы жаңа толқындармен тәжірибе жасап, оларды тарату және анықтауға арналған құрылғыларды жасады. 1895 жылы Гульельмо Маркони осы "Герц толқындарын" тарату және анықтаудың белгілі әдістерін коммерциялық сымсыз телеграф жүйесіне бейімдеу жолын іздеуді бастады. Алғашқыда ол 1,5 шақырым қашықтыққа сымсыз сигналдар жіберді. 1901 жылдың желтоқсан айында ол Жердің қисығына қарамастан таралатын сымсыз толқындарды жіберді. Кейіннен Маркони Атлантика мұхиты арқылы 2100 миль (3380 км) қашықтықтағы Корнуоллдағы Полдху мен Ньюфаундлендтегі Сент-Джонс арасында сымсыз сигналдарды жіберді. Миллиметрлік толқындарды алғаш рет 1894-1896 жылдары Жағадиш Чандра Бос зерттеді, ол тәжірибелерінде 60 ГГц-қа дейін жоғары жиілікке жетті. Ол сондай-ақ радио толқындарын анықтау үшін жартылай өткізгіштік тораптарды қолдануды енгізді және 1901 жылы радио кристалдық детекторды патенттеді. 1897 жылы Карл Фердинанд Браун катодты сәулелі түтікті осциллоскоптың құрамына енгізді, бұл электрондық теледидар үшін маңызды технология болды. 1904 жылы Джон Флеминг алғашқы радио түтігін, диодты ойлап тапты. Екі жылдан кейін Роберт фон Либен мен Ли Де Форест тәуелсіз түрде триод деп аталатын күшейткіш түтікті жасады. 1920 жылы Альберт Халл магнетронды жасады, ол 1946 жылы Перси Спенсердің микротолық пешін жасауына әкелді. 1934 жылы британдық әскерилер доктор Уимперистің басшылығымен радарларды (ол да магнетронды қолданады) дамытуға кірісті, нәтижесінде 1936 жылдың тамызында Баудсидегі алғашқы радар станциясы жұмыс істеді. 1941 жылы Конрад Цузе Z3 компьютерін ұсынды, ол әлемдегі алғашқы толыққанды және электромеханикалық бөліктерді пайдаланатын бағдарламаланатын компьютер болды. 1943 жылы Томми Флауэрс әлемдегі алғашқы толыққанды, электрондық, цифрлық және бағдарламаланатын компьютер – Colossus-ты жобалап, құрастырды. 1946 жылы Джон Преспер Эккерт пен Джон Моклидің ENIAC (Электрондық сандық интегратор және компьютер) компьютері пайда болды, бұл есептеу дәуірін бастады. Бұл машиналардың арифметикалық мүмкіндіктері инженерлерге жаңа технологияларды дамытуға және жаңа мақсаттарға жетуге мүмкіндік берді. 1948 жылы Клод Шеннон "Коммуникацияның математикалық теориясы" атты еңбегін жариялады, ол ақпараттың белгісіздікпен (электр шуы) өтуін математикалық тұрғыдан сипаттайды.
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 2100 mile (3380 km). Millimetre wave communication was first investigated by Jagadish Chandra Bose during 18941896, when he reached an extremely high frequency of up to 60GHz 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).
Қатты күйдегі электроника
Ең алғашқы жұмыс істейтін транзистор 1947 жылы Джон Бардин мен Уолтер Хаузер Браттейн Уильям Шоклидің басшылығымен Белл телефон зертханаларында (BTL) ойлап тапқан нүктелік контактілі транзистор болды. Одан кейін 1948 жылы олар екіполюсті транзисторды ойлап тапты. Алғашқы қосылымды транзисторлар салыстырмалы түрде үлкен құрылғылар болғандықтан, оларды жаппай өндіру қиын болды, бірақ олар ықшам құрылғыларға жол ашты. Алғашқы интегралды схемалар – 1958 жылы Джек Килбидің «Техас Инструментс» компаниясында ойлап тапқан гибридтік интегралды схема және 1959 жылы Роберт Нойс «Фэрчайлд Семикондуктор» компаниясында ойлап тапқан монолиттік интегралды схема чипі болды. MOSFET (металл-оксид-жартылайөткізгіштік өрістік эффектілі транзистор немесе МОП-транзистор) 1959 жылы BTL-де Мохамед Атала мен Давон Канг ойлап тапты. Бұл – кең ауқымда қолданылуға болатын, миниатюраландырылып, жаппай өндірілетін алғашқы нағыз ықшам транзистор. Ол әлемдегі ең көп таралған электрондық құрылғыға айналды. MOSFET жоғары тығыздық интегралды схемаларын жасауға мүмкіндік берді. МОП технологиясы Мур заңының пайда болуына ықпал етті, яғни 1965 жылы Гордон Мур болжағандай, интегралды схема чипіндегі транзисторлардың екі еселенуі. Кремнийлі қақпалы МОП технологиясын 1968 жылы Федерико Фаггин «Фэрчайлд» компаниясында әзірледі. Содан бері MOSFET – қазіргі заманғы электрониканың негізгі құрауыш бөлігі болып табылады. Кремнийлі MOSFET және МОП интегралды схема чиптерін жаппай өндіру, сондай-ақ Мур заңымен болжанғандай, үздіксіз MOSFET масштабтаудың (миниатюраландырудың) экспоненциалдық қарқыны технология, экономика, мәдениет және ойлауда революциялық өзгерістерге әкелді. 1969 жылы Аполлон 11 ғарышкерлерін Айға қондырумен аяқталған «Аполлон» бағдарламасы, NASA-ның жартылайөткізгіштік электрондық технологиядағы жетістіктерін қабылдауының арқасында мүмкін болды, соның ішінде Планетааралық мониторинг платформасындағы (IMP) MOSFET және «Аполлон» басқару компьютеріндегі (AGC) кремнийлі интегралды схема чиптері. 1960 жылдардағы МОП интегралды схема технологиясының дамуы 1970 жылдардың басында микропроцессордың пайда болуына әкелді. Бірінші бір чипті микропроцессор – 1971 жылы шығарылған Intel 4004 болды. Микропроцессор микрокомпьютерлер мен жеке компьютерлерді және микрокомпьютерлік революцияны дамытуға әкелді.
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. becoming the most widely used electronic device in the world. The MOSFET made it possible to build high density integrated circuit chips. 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 microprocessor led to the development of microcomputers and personal computers, and the microcomputer revolution.
Қосалқы салалар
Электр энергиясының бір қасиеті – оның энергияны да, ақпаратты да беруге өте қолайлы болуы. Электр инженериясы алғаш рет осы салаларда дамыды. Бүгінде электр инженериясының көптеген тармақтары бар, олардың ең көп таралғандары төменде тізілген. Электр инженерлерінің кейбіреуі осы тармақтардың біріне ғана назар аударса, көпшілігі олардың бірнешеуімен бірге жұмыс істейді. Кейде электрондық инженерия және компьютерлік инженерия сияқты салалар жеке ғылым ретінде қарастырылады.
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.
Энергия және қуат
Электр энергиясы және энергетикалық инженерия электр энергиясын өндіру, тарату және жеткізумен, сондай-ақ осымен байланысты құрылғыларды жобалаумен айналысады. Оларға трансформаторлар, электр генераторлары, электр моторлары, жоғары кернеу техникасы және қуат электроникасы кіреді. Әлемнің көптеген аймақтарында үкіметтер түрлі генераторларды және энергия пайдаланушыларды байланыстыратын электр желісін ұстап тұрады. Пайдаланушылар өздері өндіруге кететін қымбат шығындардан сақталып, электр энергиясын желіден сатып алады. Энергетиктер электр желісін және оған қосылатын электр жүйелерін жобалаумен және күтіп ұстаумен айналысуы мүмкін. Радио қабылдағышындағы бір ғана стансаны таңдап алуға мүмкіндік беретін резонаторлық тізбек – мұндай тізбектің бір мысалы ғана. Тағы бір зерттеуге лайықты мысал – пневматикалық сигнал түзеткіші. Екінші дүниежүзілік соғысқа дейін бұл сала радиоинженерия деп аталып, көбінесе байланыс, радар, коммерциялық радио және алғашқы теледидар салаларымен шектелген. Осы себепті, өлшеу құралдары инженериясы көбінесе басқарудың қарсы баламасы ретінде қарастырылады.
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. The tuned circuit, which allows the user of a radio to filter out all but a single station, is just one example of such a circuit. Another example to research is a pneumatic signal conditioner. Prior to the Second World War, the subject was commonly known as radio engineering and basically was restricted to aspects of communications and radar, commercial radio, and early television. For this reason, instrumentation engineering is often viewed as the counterpart of control.
Компьютерлер
Компьютерлік инженерия компьютерлер мен компьютерлік жүйелерді жобалаумен айналысады. Бұл жаңа аппаратты жобалауды қамтуы мүмкін. Компьютерлік инженерлер жүйелік бағдарламалық жасақтамамен де жұмыс істей алады. Дегенмен, күрделі бағдарламалық жүйелерді жобалау көбінесе бағдарламалық инженерияның саласы болып табылады, және ол әдетте жеке мамандық ретінде қарастырылады. Үстелдік компьютерлер компьютерлік инженерлер жұмыс істейтін құрылғылардың өте шағын бөлігін құрайды, себебі компьютерлік архитектуралар қазір бейне ойын консольдары мен DVD ойнатқыштар сияқты кіріктірілген құрылғылардың кең ауқымында кездеседі. Компьютерлік инженерлер есептеу техникасының көптеген аппараттық және бағдарламалық жақтарымен айналысады. Роботтар – компьютерлік инженерияның қолданылу салаларының бірі.
Computer engineering deals with the design of computers and computer systems. This may involve the design of new hardware. Computer engineers may also work on a system's software. However, the design of complex software systems is often the domain of software engineering, which is usually considered a separate discipline. Desktop computers represent a tiny fraction of the devices a computer engineer might work on, as computer like architectures are now found in a range of embedded devices including video game consoles and DVD players. Computer engineers are involved in many hardware and software aspects of computing. Robots are one of the applications of computer engineering.
Фотоника және оптика
Фотоника және оптика электромагниттік сәулеленуді жасау, тарату, күшейту, модуляциялау, анықтау және талдау салаларымен айналысады. Оптиканың қолданылуы электромагниттік сәулеленудің қасиеттерін пайдаланатын линзалар, микроскоптар, телескоптар және басқа да оптикалық құралдарды жобалауды қамтиды. Оптиканың өзге де маңызды қолданыстары электрооптикалық сенсорлар мен өлшеу жүйелері, лазерлер, оптикалық талшықты байланыс жүйелері және оптикалық дискілер (мысалы, CD және DVD) болып табылады. Фотоника оптикалық технологияға негізделеді және оптоэлектроника (көбінесе жартылай өткізгіштерді қамтиды), лазерлік жүйелер, оптикалық күшейткіштер және метаматериалдар сияқты жаңа материалдармен толықтырылған қазіргі заманғы жетістіктермен дамиды.
Photonics and optics deals with the generation, transmission, amplification, modulation, detection, and analysis of electromagnetic radiation. The application of optics deals with design of optical instruments such as lenses, microscopes, telescopes, and other equipment that uses the properties of electromagnetic radiation. Other prominent applications of optics include electro optical sensors and measurement systems, lasers, fiber optic communication systems, and optical disc systems (e. g. CD and DVD). Photonics builds heavily on optical technology, supplemented with modern developments such as optoelectronics (mostly involving semiconductors), laser systems, optical amplifiers and novel materials (e. g. metamaterials).
Қарым-қатынас салалары
Мехатроника – электрлік және механикалық жүйелердің бірігуімен айналысатын инженериялық сала. Мұндай біріктірілген жүйелер электромеханикалық жүйелер деп аталады және кеңінен қолданылады. Мысалдарға автоматтандырылған өндіріс жүйелері, жылыту, желдету және кондиционерлеу жүйелері, сондай-ақ ұшақтар мен автомобильдердің әртүрлі кіші жүйелері жатады. Электрондық жүйелерді жобалау – электр инженериясының күрделі электрлік және механикалық жүйелерді көп салалы тұрғыдан жобалау мәселелерін зерттейтін саласы. Мехатроника термині көбінесе макроскопиялық жүйелерге қатысты қолданылады, бірақ болашақтанушылар өте кішкентай электромеханикалық құрылғылардың пайда болуын болжады. Қазірдің өзінде мұндай шағын құрылғылар микроэлектромеханикалық жүйелер (МЭМЖ) деп аталады және автомобильдерде ауа қаптамасын қашан ашу керектігін анықтау үшін, цифрлық проекторларда бейне сапасын жақсарту үшін, сондай-ақ жоғары ажыратымды басып шығаруға арналған сия қабылдағыш принтерлерде қолданылады. Болашақта бұл құрылғылар кішкентай имплантацияланатын медициналық құрылғыларды жасауға және оптикалық байланысты жақсартуға көмектеседі деп үміттеніледі. Ғарыш инженериясы және робототехникада мысал ретінде соңғы үрдістердегі электрлік және иондық қозғалтқыштарды келтіруге болады.
Mechatronics is an engineering discipline which deals with the convergence of electrical and mechanical systems. Such combined systems are known as electromechanical systems and have widespread adoption. Examples include automated manufacturing systems, heating, ventilation and air conditioning systems, and various subsystems of aircraft and automobiles. Electronic systems design is the subject within electrical engineering that deals with the multi disciplinary design issues of complex electrical and mechanical systems. The term mechatronics is typically used to refer to macroscopic systems but futurists have predicted the emergence of very small electromechanical devices. Already, such small devices, known as microelectromechanical systems (MEMS), are used in automobiles to tell airbags when to deploy, in digital projectors to create sharper images, and in inkjet printers to create nozzles for high definition printing. In the future it is hoped the devices will help build tiny implantable medical devices and improve optical communication. In aerospace engineering and robotics, an example is the most recent electric propulsion and ion propulsion.
Білім
Электр инженерлері әдетте электр инженерлігі, электроника инженерлігі, электр инженерлігі технологиясы немесе электрлік және электрондық инженерлік мамандықтары бойынша академиялық дәрежеге ие болады. Барлық бағдарламаларда бірдей негізгі принциптер оқытылады, бірақ атауына қарай басымдықтар әртүрлі болуы мүмкін. Мұндай дәреже алуға кеткен оқу мерзімі әдетте төрт немесе бес жылды құрайды, ал аяқталған дәреже университетке байланысты Электрлік/Электрондық Инженерлік Технология Бакалавры, Инженерлік Бакалавр, Ғылым Бакалавры, Технология Бакалавры немесе Қолданбалы Ғылым Бакалавры ретінде тағайындалуы мүмкін. Бакалавр дәрежесіне физика, математика, информатика, жобаны басқару және электр инженерлігінің түрлі тақырыптарын қамтитын пәндер кіреді. Бастапқыда бұл тақырыптар электр инженерлігінің көптеген, тіпті барлық кіші салаларын қамтиды. Кейбір оқу орындарында студенттер оқу курсының соңында бірі немесе бірнеше кіші салаға көбірек назар аударуға мүмкіндік алады. Көптеген оқу орындарында электроника инженерлігі электр инженерлігі мамандығының бір бөлігі ретінде қарастырылады, кейде тікелей, мысалы, Инженерлік Бакалавр (Электрлік және Электрондық), ал кейбіреулерінде электрлік және электрондық инженерлік өте кең және күрделі салалар болып саналады, сондықтан жеке дәрежелер ұсынылады. Кейбір электр инженерлері магистратурада оқуды жалғастырып, Инженерлік Магистрі/Ғылым Магистрі (MEng/MSc), Инженерлік Менеджмент Магистрі, Инженерлік Ғылымдарының Докторы (PhD), Инженерлік Доктор (Eng. D.) немесе Инженер дәрежесін алуға талпынады. Магистрлік және инженерлік дәрежелер зерттеу жұмысынан, оқу курстарынан немесе екеуінің араласынан тұруы мүмкін. Ғылым Докторы және Инженерлік Доктор дәрежелері маңызды зерттеу жұмысын қамтиды және көбінесе академиялық ортаға қадам ретінде қарастырылады. Ұлыбританияда және басқа да кейбір Еуропа елдерінде Инженерлік Магистрі көбінесе жеке магистратура дәрежесі емес, Инженерлік Бакалаврынан сәл ұзаққа созылатын бакалавриат дәрежесі болып есептеледі.
Electrical engineers typically possess an academic degree with a major in electrical engineering, electronics engineering, electrical engineering technology, or electrical and electronic engineering. The same fundamental principles are taught in all programs, though emphasis may vary according to title. The length of study for such a degree is usually four or five years and the completed degree may be designated as a Bachelor of Science in Electrical/Electronics Engineering Technology, Bachelor of Engineering, Bachelor of Science, Bachelor of Technology, or Bachelor of Applied Science, depending on the university. The bachelor's degree generally includes units covering physics, mathematics, computer science, project management, and a variety of topics in electrical engineering. Initially such topics cover most, if not all, of the subdisciplines of electrical engineering. At some schools, the students can then choose to emphasize one or more subdisciplines towards the end of their courses of study. At many schools, electronic engineering is included as part of an electrical award, sometimes explicitly, such as a Bachelor of Engineering (Electrical and Electronic), but in others, electrical and electronic engineering are both considered to be sufficiently broad and complex that separate degrees are offered. Some electrical engineers choose to study for a postgraduate degree such as a Master of Engineering/Master of Science (MEng/MSc), a Master of Engineering Management, a Doctor of Philosophy (PhD) in Engineering, an Engineering Doctorate (Eng. D.), or an Engineer's degree. The master's and engineer's degrees may consist of either research, coursework or a mixture of the two. The Doctor of Philosophy and Engineering Doctorate degrees consist of a significant research component and are often viewed as the entry point to academia. In the United Kingdom and some other European countries, Master of Engineering is often considered to be an undergraduate degree of slightly longer duration than the Bachelor of Engineering rather than a standalone postgraduate degree.
Кәсіби тәжірибе
Көптеген елдерде инженерлік бакалавр дәрежесі кәсіби сертификаттаудың алғашқы қадамын білдіреді және диплом бағдарламасының өзі кәсіби ұйыммен сертификатталады. Сертификатталған бағдарламаны аяқтағаннан кейін инженер, сертификат алу үшін бірқатар талаптарды (оның ішінде жұмыс тәжірибесінің талаптарын) орындауы керек. Сертификат алғаннан кейін инженерге кәсіби инженер (АҚШ, Канада және Оңтүстік Африка), дипломдық инженер немесе корпоративтік инженер (Үндістан, Пәкістан, Ұлыбритания, Ирландия және Зимбабве), дипломдық кәсіби инженер (Австралия және Жаңа Зеландия) немесе еуропалық инженер (Еуропалық Одақтың көп бөлігінде) деген атақ беріледі. Лицензиялаудың артықшылықтары орналасқан жерге байланысты өзгереді. Мысалы, АҚШ және Канадада "тек лицензияланған инженер ғана мемлекеттік және жеке клиенттер үшін инженерлік жұмыстарды бекіте алады". Бұл талап Квебектің Инженерлер заңы сияқты штаттық және провинциялық заңнамамен қамтамасыз етіледі. Басқа елдерде мұндай заңнама жоқ. Көптеген сертификаттаушы ұйымдар этика кодексін сақтайды және барлық мүшелері оған сәйкес келуін күтеді, әйтпесе олар шығарылу қаупіне тап болады. Осылайша, бұл ұйымдар мамандықтың этикалық стандарттарын сақтауда маңызды рөл атқарады. Сертификаттаудың жұмысқа тікелей қатысы жоқ немесе азайыңқыраған юрисдикцияларда да инженерлер келісім-шарт құқығының талаптарына бағынады. Инженердің жұмысы сәтсіз аяқталған жағдайда, ол немқұрайлылыққа байланысты жауапкершілікке тартылуы мүмкін, ал ең ауыр жағдайларда қылмыстық немқұрайлылық айыбына ұшырауы мүмкін. Инженердің жұмысы сонымен қатар көптеген басқа да ережелер мен нормаларға, мысалы, құрылыс нормаларына және қоршаған ортаға қатысты заңнамаға сәйкес болуы керек. Электр инженерлері үшін маңызды кәсіби ұйымдар: Электр және электроника инженерлері институты (IEEE) және Инженерлік және технология институты (IET). IEEE электр инженерлігі саласындағы әлемдік әдебиеттің 30% -ын жасайды, бүкіл әлемде 360 000-нан астам мүшесі бар және жыл сайын 3000-нан астам конференция өткізеді. IET 21 журнал жариялайды, бүкіл әлемде 150 000-нан астам мүшесі бар және Еуропадағы ең ірі кәсіби инженерлік қоғам деп есептеледі. Техникалық білім мен дағдылардың ескіруі электр инженерлері үшін маңызды мәселе болып табылады. Сондықтан, техникалық қоғамдарға мүшелік және қатысу, осы саладағы мерзімді басылымдарды үнемі қарап тұру және үздіксіз білім алу біліктілікті сақтау үшін өте қажет. MIET (Инженерлік және технология институтының мүшесі) Еуропада электр және компьютерлік (технология) инженері ретінде мойындалады. Австралия, Канада және АҚШ-та электр инженерлері еңбек күшінің шамамен 0,25% -ын құрайды.
In most countries, a bachelor's degree in engineering represents the first step towards professional certification and the degree program itself is certified by a professional body. After completing a certified degree program the engineer must satisfy a range of requirements (including work experience requirements) before being certified. Once certified the engineer is designated the title of Professional Engineer (in the United States, Canada and South Africa), Chartered engineer or Incorporated Engineer (in India, Pakistan, the United Kingdom, Ireland and Zimbabwe), Chartered Professional Engineer (in Australia and New Zealand) or European Engineer (in much of the European Union). The advantages of licensure vary depending upon location. For example, in the United States and Canada "only a licensed engineer may seal engineering work for public and private clients". This requirement is enforced by state and provincial legislation such as Quebec's Engineers Act. In other countries, no such legislation exists. Practically all certifying bodies maintain a code of ethics that they expect all members to abide by or risk expulsion. In this way these organizations play an important role in maintaining ethical standards for the profession. Even in jurisdictions where certification has little or no legal bearing on work, engineers are subject to contract law. In cases where an engineer's work fails he or she may be subject to the tort of negligence and, in extreme cases, the charge of criminal negligence. An engineer's work must also comply with numerous other rules and regulations, such as building codes and legislation pertaining to environmental law. Professional bodies of note for electrical engineers include the Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) and the Institution of Engineering and Technology (IET). The IEEE claims to produce 30% of the world's literature in electrical engineering, has over 360,000 members worldwide and holds over 3,000 conferences annually. The IET publishes 21 journals, has a worldwide membership of over 150,000, and claims to be the largest professional engineering society in Europe. Obsolescence of technical skills is a serious concern for electrical engineers. Membership and participation in technical societies, regular reviews of periodicals in the field and a habit of continued learning are therefore essential to maintaining proficiency. An MIET(Member of the Institution of Engineering and Technology) is recognised in Europe as an Electrical and computer (technology) engineer. In Australia, Canada, and the United States, electrical engineers make up around 0.25% of the labor force.
Құралдар мен жұмыс
Глобалдық позициялау жүйесінен бастап электр энергиясын өндіруге дейін, электр инженерлері көптеген технологиялардың дамуына үлес қосты. Олар электр жүйелерін және электрондық құрылғыларды жобалайды, әзірлейді, сынақтан өткізеді және іске қосуын қадағалайды. Мысалы, олар телекоммуникациялық жүйелерді жобалау, электр станцияларын пайдалану, ғимараттарды жарықтандыру және сыммен жабдықтау, тұрмыстық техникаларды жобалау немесе өнеркәсіптік машиналарды электрлік басқарумен айналысуы мүмкін. Бұл сала үшін физика және математика ғылымдары маңызды, себебі олар мұндай жүйелердің қалай жұмыс істейтінін сапалық және сандық тұрғыдан сипаттауға көмектеседі. Бүгінгі таңда инженерлік жұмыстардың көп бөлігі компьютерлерді пайдалануды қамтиды және электр жүйелерін жобалау кезінде компьютерлік жобалау бағдарламаларын қолдану кең таралған. Дегенмен, идеяларды эскиз түрінде бейнелеу қабілеті басқалармен жылдам байланыс орнату үшін әлі де құнды. Көптеген электр инженерлері негізгі тізбектер теориясын (яғни, тізбектегі резисторлар, конденсаторлар, диодтар, транзисторлар және индукторлар сияқты элементтердің өзара әрекеттесуін) түсінеді, бірақ инженерлер қолданатын теориялар көбінесе олардың атқаратын жұмысына байланысты. Мысалы, кванттық механика және қатты дене физикасы интегралды схемаларды (VLSI) жобалайтын инженер үшін маңызды болуы мүмкін, бірақ макроскопиялық электр жүйелерімен жұмыс істейтін инженерлер үшін аса маңызды емес. Тіпті тізбектер теориясы да қолда бар компоненттерді пайдаланатын телекоммуникациялық жүйелерді жобалайтын адам үшін қажет болмауы мүмкін. Электр инженерлері үшін ең маңызды техникалық дағдылар университеттердегі оқу бағдарламаларында көрінеді, олар мықты сандық дағдыларды, компьютерлік сауаттылықты және электр техникасына қатысты техникалық терминологияны және ұғымдарды түсіну қабілетін қадағалайды. Электр инженерлері көптеген құралдарды пайдаланады. Жасырау тізбектері мен дабылдар үшін кернеуді, ток пен кедергіні өлшейтін қарапайым мультиметр жеткілікті болуы мүмкін. Уақыт бойынша өзгеретін сигналдарды зерттеу қажет болған жағдайда осциллограф та кеңінен қолданылатын құрал болып табылады. Радиожиіліктік техникада және жоғары жиілікті телекоммуникацияларда спектр анализаторлары мен желі анализаторлары қолданылады. Кейбір салаларда құралдарды пайдалану кезінде қауіпсіздікке ерекше назар аудару қажет. Мысалы, медициналық электрониканы құрастырушылар электродтар тікелей дене ішіндегі сұйықтықтармен жанасқанда, қалыптыдан әлдеқайда төмен кернеулердің қауіпті болатынын ескеруі керек. Электр қуатын беру саласында да жоғары кернеулердің болуына байланысты қауіпсіздік мәселелері маңызды; кернеу өлшегіштер принципі бойынша төмен кернеулі құралдарына ұқсас болғанымен, қауіпсіздік және калибрлеу мәселелері оларды ерекшелендіреді. Электр техникасының көптеген салалары өздеріне тән сынақтарды қолданады. Аудиоэлектроника инженерлері сигнал генераторы мен метрден тұратын аудио сынақ жиынтықтарын негізінен деңгейді, сондай-ақ гармониялық бұрмалау және шу сияқты басқа параметрлерді өлшеу үшін пайдаланады. Сол сияқты, ақпараттық технологиялар мен теледидар хабарларын таратудың да өздеріне тән сынақ жиынтықтары бар, олар көбінесе нақты дерек форматына сәйкес келеді. Көптеген инженерлер үшін техникалық жұмыс олардың атқаратын жұмысының бір бөлігі ғана. Клиенттермен ұсыныстарды талқылау, бюджеттерді дайындау және жоба кестесін анықтау сияқты міндеттерге де көп уақыт жұмсалуы мүмкін. Көптеген аға инженерлер техникалық маман немесе басқа инженерлер тобын басқарады, сондықтан жобаны басқару дағдылары маңызды. Көптеген инженерлік жобалар қандай да бір құжаттаманы қамтиды, сондықтан жазбаша қарым-қатынас дағдылары өте маңызды. Инженерлердің жұмыс орындары олардың атқаратын жұмыстарының түрлеріне сәйкес әртүрлі болуы мүмкін. Электр инженерлерін өндіріс зауытының таза зертханалық ортасында, әскери кемеде, консалтингтік фирма кеңсесінде немесе шахтада кездестіруге болады. Жұмыс істеу кезеңінде электр инженерлері ғалымдар, электриктер, компьютерлік бағдарламашылар және басқа инженерлер сияқты көптеген адамдарды бақылауы мүмкін. Электр техникасы физикалық ғылымдармен тығыз байланысты. Мысалы, физик лорд Келвин алғашқы трансатлантикалық телеграф кабелін жасауда маңызды рөл атқарды. Керісінше, инженер Оливер Хевисайд телеграф кабельдеріндегі тарату математикасы бойынша маңызды жұмыстар жасады. Электр инженерлері ірі ғылыми жобаларда жиі қатысады. Мысалы, ірі бөлшектер үдеткіштері, CERN сияқты, электр қуатын тарату, құралдарды пайдалану, сонымен қатар супепроводниктік электромагниттерді жасау және орнату сияқты жобаның көптеген аспектілерімен айналысу үшін электр инженерлерін қажет етеді.
From the Global Positioning System to electric power generation, electrical engineers have contributed to the development of a wide range of technologies. They design, develop, test, and supervise the deployment of electrical systems and electronic devices. For example, they may work on the design of telecommunication systems, the operation of electric power stations, the lighting and wiring of buildings, the design of household appliances, or the electrical control of industrial machinery. Fundamental to the discipline are the sciences of physics and mathematics as these help to obtain both a qualitative and quantitative description of how such systems will work. Today most engineering work involves the use of computers and it is commonplace to use computer aided design programs when designing electrical systems. Nevertheless, the ability to sketch ideas is still invaluable for quickly communicating with others. Although most electrical engineers will understand basic circuit theory (that is, the interactions of elements such as resistors, capacitors, diodes, transistors, and inductors in a circuit), the theories employed by engineers generally depend upon the work they do. For example, quantum mechanics and solid state physics might be relevant to an engineer working on VLSI (the design of integrated circuits), but are largely irrelevant to engineers working with macroscopic electrical systems. Even circuit theory may not be relevant to a person designing telecommunication systems that use off the shelf components. Perhaps the most important technical skills for electrical engineers are reflected in university programs, which emphasize strong numerical skills, computer literacy, and the ability to understand the technical language and concepts that relate to electrical engineering. A wide range of instrumentation is used by electrical engineers. For simple control circuits and alarms, a basic multimeter measuring voltage, current, and resistance may suffice. Where time varying signals need to be studied, the oscilloscope is also an ubiquitous instrument. In RF engineering and high frequency telecommunications, spectrum analyzers and network analyzers are used. In some disciplines, safety can be a particular concern with instrumentation. For instance, medical electronics designers must take into account that much lower voltages than normal can be dangerous when electrodes are directly in contact with internal body fluids. Power transmission engineering also has great safety concerns due to the high voltages used; although voltmeters may in principle be similar to their low voltage equivalents, safety and calibration issues make them very different. Many disciplines of electrical engineering use tests specific to their discipline. Audio electronics engineers use audio test sets consisting of a signal generator and a meter, principally to measure level but also other parameters such as harmonic distortion and noise. Likewise, information technology have their own test sets, often specific to a particular data format, and the same is true of television broadcasting. For many engineers, technical work accounts for only a fraction of the work they do. A lot of time may also be spent on tasks such as discussing proposals with clients, preparing budgets and determining project schedules. Many senior engineers manage a team of technicians or other engineers and for this reason project management skills are important. Most engineering projects involve some form of documentation and strong written communication skills are therefore very important. The workplaces of engineers are just as varied as the types of work they do. Electrical engineers may be found in the pristine lab environment of a fabrication plant, on board a Naval ship, the offices of a consulting firm or on site at a mine. During their working life, electrical engineers may find themselves supervising a wide range of individuals including scientists, electricians, computer programmers, and other engineers. Electrical engineering has an intimate relationship with the physical sciences. For instance, the physicist Lord Kelvin played a major role in the engineering of the first transatlantic telegraph cable. Conversely, the engineer Oliver Heaviside produced major work on the mathematics of transmission on telegraph cables. Electrical engineers are often required on major science projects. For instance, large particle accelerators such as CERN need electrical engineers to deal with many aspects of the project including the power distribution, the instrumentation, and the manufacture and installation of the superconducting electromagnets.