In che modo l'ingegneria elettrica differisce dall'elettronica?

Quando si parla di elettrotecnica, molto spesso si intende la generazione, la trasformazione, la trasmissione o l'utilizzo dell'energia elettrica. In questo caso si intendono i dispositivi tradizionali utilizzati per risolvere questi problemi. Questa sezione della tecnologia è correlata non solo al funzionamento, ma anche allo sviluppo e al miglioramento delle apparecchiature, all'ottimizzazione delle sue parti, circuiti e componenti elettronici.

In generale, l'ingegneria elettrica è un'intera scienza che studia e alla fine apre opportunità per l'implementazione pratica dei fenomeni elettromagnetici in vari processi.

Più di cento anni fa, l'ingegneria elettrica si separò dalla fisica in una scienza indipendente piuttosto ampia, e oggi la stessa ingegneria elettrica può essere suddivisa condizionatamente in cinque parti:

• attrezzatura per l'illuminazione,

• elettronica di potenza,

• industria energetica,

• elettromeccanica,

• ingegneria elettrica teorica (TEP).

In questo caso, francamente, va notato che l'industria elettrica stessa è stata a lungo una scienza separata.

A differenza dell'elettronica a bassa corrente (senza potenza), i cui componenti sono caratterizzati da dimensioni ridotte, l'ingegneria elettrica copre oggetti relativamente grandi, come: azionamenti elettrici, linee elettriche, centrali elettriche, sottostazioni di trasformazione, ecc.

L'elettronica, invece, lavora su microcircuiti integrati e altri componenti radioelettronici, dove si presta maggiore attenzione non all'elettricità in quanto tale, ma alle informazioni e direttamente agli algoritmi per l'interazione di determinati dispositivi, circuiti, utenti - con l'elettricità, con segnali, con campo elettrico e magnetico. Anche i computer in questo contesto appartengono all'elettronica.

Una tappa importante per la formazione della moderna ingegneria elettrica è stata la diffusa introduzione all'inizio del XX secolo. motori elettrici trifase e sistemi di trasmissione in corrente alternata polifase.

Oggi, quando sono trascorsi più di duecento anni dalla creazione della colonna voltaica, conosciamo molte leggi dell'elettromagnetismo e utilizziamo non solo corrente alternata diretta e a bassa frequenza, ma anche correnti alternate ad alta frequenza e pulsanti, grazie alle quali il si aprono e realizzano le più ampie possibilità per trasmettere non solo elettricità ma anche informazioni su lunghe distanze senza fili, anche su scala cosmica.

Ora, l'ingegneria elettrica e l'elettronica sono inevitabilmente strettamente intrecciate quasi ovunque, sebbene sia generalmente accettato che l'ingegneria elettrica e l'elettronica siano cose di scale completamente diverse.

L'elettronica stessa, come scienza separata, studia l'interazione delle particelle cariche, in particolare gli elettroni, con i campi elettromagnetici.Ad esempio, la corrente in un filo è il movimento degli elettroni sotto l'influenza campo elettrico... L'ingegneria elettrica raramente entra in tali dettagli.

Nel frattempo, l'elettronica consente di creare precisi convertitori elettronici di elettricità, dispositivi per la trasmissione, la ricezione, l'archiviazione e l'elaborazione di informazioni, apparecchiature per vari scopi per molte industrie moderne.

Grazie all'elettronica, sono nate per la prima volta la modulazione e la demodulazione nell'ingegneria radiofonica e, in generale, se non fosse per l'elettronica, non ci sarebbero la radio, né le trasmissioni televisive e radiofoniche, né Internet. La base elementare dell'elettronica è nata sui tubi a vuoto, e qui la sola ingegneria elettrica difficilmente sarebbe sufficiente.

La microelettronica a semiconduttore (solido), nata nella seconda metà del XX secolo, divenne un netto punto di svolta nello sviluppo di sistemi informatici basati su microcircuiti, infine l'apparizione nei primi anni '70 del microprocessore lanciò lo sviluppo di computer secondo il legge di Moore, che afferma che il numero di transistor posti su un circuito integrato a cristalli raddoppia ogni 24 mesi.

Oggi, grazie all'elettronica a stato solido, esiste e si sviluppa la comunicazione cellulare, vengono creati vari dispositivi wireless, navigatori GPS, tablet, ecc. E la stessa microelettronica dei semiconduttori comprende già completamente: elettronica radio, elettronica di consumo, elettronica di potenza, optoelettronica, elettronica digitale, apparecchiature audio-video, fisica del magnetismo, ecc.

Nel frattempo, all'inizio del 21° secolo, la miniaturizzazione evolutiva dell'elettronica dei semiconduttori si è fermata, e si è praticamente fermata adesso.Ciò è dovuto al raggiungimento della dimensione più piccola possibile di transistor e altri componenti elettronici sul cristallo, dove sono ancora in grado di rimuovere il calore Joule.

Ma sebbene le dimensioni abbiano raggiunto pochi nanometri e la miniaturizzazione si sia avvicinata al limite del riscaldamento, in linea di principio è ancora possibile che la fase successiva dell'evoluzione dell'elettronica sia l'optoelettronica, in cui l'elemento portante sarà un fotone, molto più mobile, meno inerziale degli elettroni e dei "buchi" dei semiconduttori dell'elettronica moderna...