Ta objava na blogu raziskuje tehnološke inovacije, dosežene s konvergenco elektrike in inženirstva, ter kako te prispevajo k sodobni družbi in različnim industrijam.
Katero področje študija po vašem mnenju raziskuje Oddelek za elektrotehniko? Običajno ljudje, ko slišijo besedo "elektrika", najprej pomislijo na statično elektriko, ki jo občutimo v hladnih zimskih dneh. Ali pa pomislijo na moč, potrebno za osvetlitev svetlega prostora v temni noči ali za delovanje gospodinjskih aparatov. Tako je elektrika bistvena dobrina v sodobni družbi, ki je zlahka dostopna povsod okoli nas. Vendar se mnogi ljudje pogosto ne zavedajo, kaj se lahko doseže, ko se združita elektrika in inženirstvo.
Pred davnimi časi se je uporabljalo ime »Oddelek za elektrotehniko«, ki pa se je pred kratkim spremenilo v »Oddelek za elektrotehniko in informatiko«. Zakaj sta bila elektrika in informatika povezana? Razlogov je več, vendar bom s svojega vidika razložil, kaj počne Oddelek za elektrotehniko in informatiko.
V elektrotehniki lahko elektriko na splošno razdelimo v dve kategoriji. Ena je elektrika kot energija in druga je elektrika kot signal. Zanima me področje, ki se ukvarja z elektriko kot signalom. Ta tehnologija je že zelo razvita in ima pomemben vpliv na različne panoge. Uporablja se celo na področju električne energije. Najprej naj pojasnim področje električne energije.
Energijo lahko razumemo kot vir energije, ki premika predmete. Elektrika kot energija se proizvaja v elektrarnah, prenaša po vsej državi in uporablja za delovanje različnih naprav. Specializirani za električno energijo raziskujejo, kako učinkovito proizvajati električno energijo, jo shranjevati v baterijah in jo poceni prenašati z minimalnimi izgubami.
Električna energija je v primerjavi z drugimi oblikami energije, kot je toplotna energija, bolj organizirana. Zato tudi pri prenosu na dolge razdalje njena prvotna oblika ostane večinoma nespremenjena, kar povzroči minimalne izgube. Poleg tega se električna energija zlahka pretvori v druge oblike energije, zaradi česar je zelo primerna za obvladovanje ogromnih količin energije, ki jih človeštvo porabi. Razlog, zakaj si je težko predstavljati življenje brez električne energije, je ta, da so jo energetiki razvili do te točke.
Nato bom razložil elektriko kot signal. Elektrika kot signal je bolj celovit koncept kot elektrika kot moč. V elektrotehniki je signal definiran kot fizikalna količina, ki nosi informacijo. Kot medij za informacije uporablja električne fizikalne količine, kot je napetost. Obstajata področja, kot sta obdelava signalov, ki učinkovito obravnava signale in jih pretvarja v obliko, ki jo lahko razumemo, in komunikacija, ki prenaša in sprejema signale, na primer v radiu ali telefonih. Ta področja se ukvarjajo s samim signalom.
Da bi lahko to tehnologijo uporabljali kadar koli in kjer koli, je potrebna še bolj dovršena tehnologija. Obstaja področje vezij, ki ustvarja vezja, ki so sposobna ojačati in shranjevati majhne signale, poslane na dolge razdalje prek komunikacije. Obstaja tudi področje, ki izdeluje polprevodniške naprave, ki sestavljajo ta vezja. Obstajajo tudi področja, kot so prikazovalne naprave in elektronska fizika, ki pretvarjajo obdelane signale v vizualni izhod, sistemsko področje, ki zagotavlja stabilno delovanje sistema, in računalniško področje, ki obdeluje informacije, ki jih vsebujejo signali. Tako se je disciplina ravnanja z napetostjo kot signali razvila z visoko natančnostjo.
Področje elektrotehnike se nenehno širi, njena raznolikost pa je takšna, da bi že sama predstavitev njenih podpodročij zahtevala obsežno obravnavo. Tokrat bomo razložili tehnologije elektrotehnike, ki se uporabljajo pri slikanju z magnetno resonanco (MRI). Magnetno resonanco lahko štejemo za zbirko tehnologij elektrotehnike. V osnovi MRI uporablja močne elektromagnete. Morda ste že v osnovni šoli pri pouku naravoslovja videli, kako elektromagnet privlačijo železne opilke, ko jih postavimo v njegovo bližino. Elektromagneti, vgrajeni v napravo za magnetno resonanco, so veliko močnejši od tega, zaradi česar je slikanje z magnetno resonanco nemogoče, če nosite kakršne koli kovinske predmete.
Ti močni elektromagneti poravnajo molekule vode v našem telesu vzdolž smeri magnetnega polja. Običajno so elektromagnetne sile v ravnovesju, zaradi česar jih ne zaznamo. Ko pa je to ravnovesje porušeno, se pojavijo osupljivi pojavi, kot sta statična elektrika ali strela. Pri magnetni resonanci se elektromagnetni valovi določene frekvence uporabljajo za stimulacijo molekul vode, zaradi česar te oddajajo elektromagnetne valove. Intenzivnost teh oddanih valov se spreminja glede na gostoto vode, kar omogoča sklepanje in vizualizacijo stanja tkiv v telesu.
Zgodnji aparati za magnetno resonanco so za zajemanje signalov potrebovali veliko časa, zaradi česar so bolniki včasih doživljali klavstrofobijo. Vendar pa je napredek v tehnologiji obdelave signalov omogočil slikanje visoke ločljivosti v kratkem času in zdaj je mogoče v realnem času opazovati celo utripajoče srce. Na ta način je magnetna resonanca vrhunec elektrotehnične tehnologije in igra ključno vlogo pri natančni obdelavi bioloških informacij.
Elektrotehnika je že globoko vključena v naše vsakdanje življenje in se uporablja na različnih področjih, kot so medicina, 3D-slikanje in umetna inteligenca. Njeno področje uporabe se še naprej širi, prihodnji razvoj pa bo presegel obdelavo signalov, da bi računalnikom omogočil inteligentnejšo obdelavo signalov.
