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電気工学

電気工学

新しい電子材料の開発や電機の利用技術の研究を行う

電気にかかわるありとあらゆることを研究する電気工学。エネルギーとしての電気の効率的な活用方法を考える分野、電気回路や半導体について研究する分野のほか、情報・通信や光など、その研究領域は多岐にわたります。1年次に高校範囲の物理や数学を復習し、電気工学を学ぶ基盤を固めます。さらに、電磁気学や電子回路といった基礎科目を学び、2年次から3年次にかけては各専門領域の基本を学びながら電気について理解を深め、3年次の後期には自分の専門を選択し、研究を進めていくことになります。私たちの生活に欠かせない電気は、あらゆるものづくりの基礎となるものです。それだけにその知識と技術を生かせる場は非常に多く、卒業後の進路も、電気、機械、IT、建設などさまざまです。

電気工学の学び方

電気をより安全に、効率的に利用する
私たちの生活に欠かすことのできない電気。そんな電気に関するあらゆることを研究する総合的な学問が電気工学です。電気に関する学問は、発電、送電、それにかかわる設備の設計、電気を光や熱、動力に変換し利用するなどエネルギーとしての電気を扱う「強電」と、インターネットや光通信などの通信や電話といった情報の伝達媒体や回路機器制御を主に扱う「弱電」という分野に大別されます。電気工学では、こうした電気全般について、より効率的に、安全に、簡単に利用するための方法を探究します。強電分野では、発電・輸送(送電)・変換・利用など、弱電分野では、計測・制御・通信などについて理解を深め、新たな技術の開発に挑みます。
電気に関するすべてが研究対象
電気工学は、電気全般を対象とするため、その領域がとても広いのが特徴です。まず、エネルギーとしての電気、いわゆる強電分野があります。ここでは、電気を生み出す方法から、効率的に輸送する方法、それに関する設備、さらには、電気エネルギーから光や熱、磁気といった他のエネルギーを取り出し、応用する方法などを研究します。 また、電気や磁気を用いて情報を記憶したり伝達したりする方法について研究する弱電分野もあります。記憶媒体やデジタル回路などの、ハードウェアを専門とする領域です。さらに、電気による通信やメディアに関するテーマも、電気工学の一分野です。通信技法や情報処理といった、ソフトウェア部分について研究します。 ほかに、光に着目した分野もあります。光は電磁波の一種ですから、電気工学の範疇になる研究分野なのです。ここでは光通信やダイオードなど、光を利用する方法を研究します。 これだけ幅広く、さまざまなテーマを含む電気工学ですが、「電気工学部」、「電気工学科」といった場合、はじめに挙げた「エネルギーとしての電気(強電)」を主な対象としていることが多いようです。その場合、その他の領域はまた個別の学科や専攻として設置されています。
電気を理解するための基礎を身につける
電気について理解するために欠かせないのが、数学と物理の知識です。多くの大学では、1年次に高校で学習した数学や物理について復習し、さらに深められる講座が設けられており、そこでしっかりと基礎を固めます。また、電気や磁気の性質とその働きについて学ぶ電磁気学や、基本的な回路のしくみを学ぶ電子回路理論をはじめ、電気の理解に欠かせない微積分や複素数、ベクトルなどについて深める電気数学といった授業を通して、電気の基本的なしくみや扱い方について身につけていきます。多くの授業では実験や実習が行われ、手を動かしながら、その理論を学んでいきます。
幅広い専門分野を体系的に学ぶ
電気工学には、電力・エネルギー、電子・材料・エレクトロニクス、情報・通信、計測・制御、計算機といった専門領域があります。電力・エネルギー系では、エネルギーとしての電気の活用方法を考えます。発電から送電、貯蓄、変換、利用など、比較的大きな規模での電気の扱いについて研究する分野です。雷やプラズマといった現象を対象に、そのしくみや応用について研究することもあります。電子・材料・エレクトロニクス系では、半導体や電子回路について研究します。半導体の材料を化学的に合成するなど、化学や材料工学に近い研究をすることもできます。情報・通信系は、電気信号の扱いや、記憶媒体、有線・無線通信について研究する分野です。計測・制御系では、計測機器や、電気・電子の制御方法を、計算機系では、新しいハードウェアや携帯情報端末、コンピュータを利用したシステムの設計などを行います。これらの系統では、ハードウェアとソフトウェアの両方が研究の対象になります。2年次の後半から3年次にかけては、こうしたあらゆる専門領域の基本を学び、電気全体について体系的に理解を深めていくことになります。さらに3年次の後半になると研究室に入り、こうした専門領域の中から独自のテーマを決めて研究に取り組むのが一般的です。
目に見えない電気のしくみを解明したい
電気について不思議に思ったことがある、そのしくみを深く知りたいと考えているという人は、もちろん電気工学に向いています。電気は私たちの生活になくてはならないものだけに、当たり前になりすぎて、そのしくみに疑問をもつことは多くはないかもしれません。しかし、送電のしくみや、スイッチひとつで熱や動力、光や音といったエネルギーを得られるしくみなど、何となくはわかっていても、詳しく説明できないことがたくさんあります。そうした身の回りの当たり前に対して疑問をもち、自分で突き詰めることができる力が、電気工学では求められます。 また、いわゆるものづくりにかかわる他の工学分野と大きく違うのが、研究対象が目に見えないものだという点です。ですから、概念的なものを理解することが得意であったり、具体化して考えられる想像力をもっていたりすると、電気工学を学ぶうえで助けになってくれるかもしれません。
ものづくりや環境など、幅広い分野につながる
電気工学は、すべてのものづくりの基盤となる学問ですから、とても領域が広くなっています。電子工学、情報工学、通信工学など、電気工学から派生した学問領域は少なくありません。また、建築やインフラなどの社会システムを考えるうえでも、電気の知識は欠かせないもので、ここで得る知識と技術は、幅広い分野で求められる学問と言えます。 今、将来の進路に悩んでいる、就職先の幅を狭めたくないと考えているならば、電気工学で学びを深めてみてもいいかもしれません。そこで身につけた力は、将来多くの選択肢を与えてくれるはずです。 環境問題に関心があるという人にとっても、電気工学はぴったりの学問と言えるでしょう。電気そのものはクリーンなエネルギーとして、電気自動車などに活用されはじめています。また、現代社会において発電に関してはさまざまな環境問題が浮き彫りになっています。こうした問題を解決するのも、電気工学の課題になります。より効率的に電気を生み出す発電や、ロスの少ない送電、同じ量の電気からできるだけ多くの他のエネルギーを取り出す方法、そして余った電気を貯蓄しておくしくみなどができれば、エネルギー問題や環境問題の解決につながるでしょう。

電気工学 学びのフィールド

電気工学の歴史は古く、研究が進むなかでさまざまな学問が枝分かれしてきました。代表的なのが、電子工学、情報工学、通信工学といった学問です。これらの学問は重なる部分が少なくありませんが、それぞれ専門とする領域が微妙に異なります。 電子工学は、情報の記憶や伝達のために使われる電気を対象とした学問です。身の回りにあるさまざまな機械に内蔵されている回路や半導体、記憶デバイスなどについて、そのしくみみを研究し、新たな技術や機器の開発を目指します。身近なハードウェアを扱う学問だと考えるとわかりやすいでしょう。 情報工学は、セキュリティの手法や画像処理など、情報を安全に、快適に扱うための研究をする学問です。メディアやアプリケーションなど、コンピュータを活用した新しい手法の開発を目指します。 通信工学は、情報の伝達について、あらゆる角度から研究します。コンピュータ内部での処理や情報の暗号化、光ファイバーをはじめとする通信設備などが研究対象です。広い意味で電気工学といった場合には、これらすべての学問が含まれることになります。一方、電子工学や情報工学、通信工学と区別して「電気工学」といった場合には、発電から送電、変換、利用、それに関する設備といったエネルギー輸送手段としての電気、モーターなどを動かす動力エネルギーとしての電気などについて研究を進める学問を指し、より安全で効率的に行うための技術や機器の開発を目指します。 大学によっては、電気電子工学、電気情報工学といった名前で専攻を区別しているところもあります。

<基礎分野>
●電磁気学
電気や磁気の基本的な特性について学ぶ。
●電気・電子回路学
電流、電気回路の基本性質とその応用について学ぶ。
<専門分野>
●電気機器
電気機器の設計、照明、電熱機器の研究・開発に取り組む。
●材料
半導体や超伝導体、絶縁体など、電気を通す材料について研究する。
●エネルギー
電力の発生から輸送・貯蔵法、発電・変電などの電力分野を研究する。
●計測制御
電気計測、制御、信頼性工学など、計測や制御について学ぶ。

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