W poprzednim pytaniu zapytałem, czy posiadanie 2 cewek drutu z elektrycznością przepływającą od jednego do drugiego to RF, a oni odpowiedzieli, że to nie była częstotliwość radiowa. Byłem zdziwiony, ponieważ myślałem, że jest to bezprzewodowa transmisja zmieniającego się pola magnetycznego, którym jest RF.

Myślałem, że szybkość oscylacji prądu przemiennego to częstotliwość RF (więc wejście prądu przemiennego o częstotliwości 60 herców pomyślałem, że da mi sygnał o częstotliwości radiowej 60 herców). Cóż, powiedziano mi NIE.

Chciałbym poznać różnicę między promieniowaniem elektromagnetycznym a zwykłym, zmieniającym się polem elektromagnetycznym.

Są dwa powody, dla których twoje wcześniejsze pytanie nie dotyczyło radia. Po pierwsze, radio oficjalnie przechodzi z 3 kHz na 300 GHz. Po drugie, transformator opiera się na innej zasadzie niż fale radiowe. Na tym drugim pytaniu chodzi o transformator oparty na elektromagnetyzmie, fale radiowe na promieniowaniu elektromagnetycznym.

Zrozumienie tego tematu jest naprawdę trudne i istnieje dla wielu osób przy wielu założeniach. Spróbuję udzielić laikowi łatwego wyjaśnienia, dla którego będziesz musiał zaakceptować więcej założeń niż szczegółowe wyjaśnienie poniżej.

Wyjaśnienie dla laika

Jak wiadomo, pole magnetyczne oznacza, że ​​niektóre materiały, takie jak metale, są przyciągane przez inne. Można wytwarzać pole magnetyczne, przepuszczając prąd przemienny przez drut lub cewkę. Tak dzieje się w cewce pierwotnej transformatora. Odwrotnie, zmiana pola magnetycznego wytworzy prąd w cewce - tak dzieje się w cewce wtórnej. Te właściwości pól magnetycznych i prądu nazywane są indukcją elektromagnetyczną .

Promieniowanie elektromagnetyczne jest szczególną formą pola elektromagnetycznego. W promieniowaniu elektromagnetycznym pole magnetyczne wytworzy pole elektryczne (po prostu załóżmy, że), ale dalej od przewodnika, który zaczął się od wytworzenia pola elektromagnetycznego. Pole elektryczne wytworzy pole magnetyczne, nawet dalej i tak dalej. Po prostu trwa i trwa, ze względu na specyficzne właściwości pola. To jest klucz do promieniowania elektromagnetycznego.

Podczas testowania za pomocą transformatora cewka wtórna istnieje w obrębie jednej długości fali wytwarzanej fali. Oznacza to, że prąd w cewce wtórnej nie istnieje z powodu promieniowania elektromagnetycznego, ale z powodu indukcji elektromagnetycznej: pola nie tworzą się nawzajem.

Możesz udowodnić istnienie promieniowania elektromagnetycznego tylko poprzez transport fal na więcej niż jednej długości fali - tylko wtedy możesz być pewien, że pola się nawzajem tworzą.

Szczegółowe wyjaśnienie

Jest tu pewne zamieszanie, a przyczyną tego jest to, że teoretyczna zasada fal radiowych i częstotliwości radiowych niekoniecznie są zgodne. Spójrz na Radio Wikipedia :

Radio to bezprzewodowa transmisja sygnałów przez wolną przestrzeń za pomocą promieniowania elektromagnetycznego o częstotliwości znacznie poniżej częstotliwości światła widzialnego w zakresie częstotliwości radiowych od około 30 kHz do 300 GHz. Fale te nazywane są falami radiowymi. Promieniowanie elektromagnetyczne przemieszcza się za pomocą oscylujących pól elektromagnetycznych, które przechodzą przez powietrze i próżnię kosmiczną.

^{Uwaga: Uważam, że minimum 30 kHz powinno wynosić 3 kHz (odniesienie: tutaj i tutaj )}

Widać, że mogą istnieć inne fale, oparte na tej samej zasadzie i działające w ten sam sposób, o częstotliwości <3kHz lub> 300GHz, które po prostu nie są częścią „Radia”. Fale te nie są falami radiowymi i nie znajdują się w spektrum RF, ale są takie same, gdy zapomnisz o częstotliwości.

Ale jest więcej! Fale radiowe są promieniowaniem elektromagnetycznym . Promieniowanie elektromagnetyczne składa się z dwóch elementów, jednego elektrycznego i jednego magnetycznego. Te elementy tworzą się nawzajem, jak wspomniano powyżej. Czerwone pole magnetyczne tworzy niebieskie pole elektryczne, które tworzy następne pole magnetyczne i tak dalej.

Z Wikipedii na temat promieniowania elektromagnetycznego :

Promieniowanie elektromagnetyczne jest szczególną formą bardziej ogólnego pola elektromagnetycznego (pola EM), które jest wytwarzane przez ruchome ładunki. Promieniowanie elektromagnetyczne jest związane z polami elektromagnetycznymi, które są wystarczająco daleko od ruchomych ładunków, które je wytworzyły, a absorpcja promieniowania elektromagnetycznego nie wpływa już na zachowanie tych ruchomych ładunków.

To, co próbowaliśmy zrobić w twoim wcześniejszym pytaniu, to po prostu wychwycenie słabego pola magnetycznego , ponieważ tak właśnie działa cewka wtórna.

Chyba zastanawiasz się teraz: ale czy transformator wytwarza promieniowanie elektromagnetyczne, czy może to tylko pole magnetyczne? Spójrzmy z Wikipedią na temat promieniowania elektromagnetycznego :

... pola elektryczne i magnetyczne w EMR ¹ istnieją w stałym stosunku sił względem siebie, a także można je znaleźć w fazie ...

^{1: promieniowanie elektromagnetyczne w porównaniu z polem elektromagnetycznym - uwaga autora}

Pomyśl o transformatorze. Pole magnetyczne jest generowane, gdy zmienia się prąd . Powiedzmy, że mamy prąd sinusoidalny jako prąd, . Możemy uzyskać zmianę prądu w określonym momencie, biorąc pochodną tego zatoki, czyli cosinus, więc: . Spójrzmy teraz na funkcje i , które powinny istnieć w „stałym stosunku sił do siebie” i w fazie.B ( t ) = c o s ( t ) $I(t)=sin(t)\cdot{}c$I ( t ) B ( t $B(t)=cos(t)\cdot{}c$$I(t)$$B(t)$

^{Uwaga: stała jest spowodowana tym, że formuły zależą również od innych rzeczy, które są obecnie nieistotne i stałe w konkretnej sytuacji$c$}

Widać już, że te funkcje nie są w fazie. Nie są też w stałym stosunku do siebie. Możesz to zobaczyć, kreśląc :$f(t)=\frac{sin(t)}{cos(t)}=tan(t)$

Więc nie, transformator nie emituje promieniowania elektromagnetycznego. Fale nie mają stałego stosunku siły do ​​siebie, ani nie są w fazie. Testy przeprowadzone z transformatorem we wcześniejszym pytaniu były oparte na polu magnetycznym.

Ta różnica między pobieraniem pola magnetycznego a promieniowaniem magnetycznym jest znana jako różnica między polem bliskim i dalekim .

Podsumowanie

Są dwa główne powody, dla których twoje eksperymenty nie dotyczyły radia. Po pierwsze, to była po prostu niewłaściwa częstotliwość. Po drugie, cewka z prądem przemiennym nie zapewnia promieniowania elektromagnetycznego.

Odniesienie

• Wikipedia: radio , częstotliwości radiowe , promieniowanie elektromagnetyczne , pole elektromagnetyczne , blisko i daleko pola
• Przemysł Kanada, GL-01
• Twoje wcześniejsze pytanie tutaj
• Wykresy wykonano za pomocą Wolfram | Alpha

Sprzężenie transformatora 50 / 60Hz nie jest RF, ponieważ działa poprzez sprzężenie pola reaktywnego w tak zwanym „polu bliskim”. Oto zdjęcie z wikipedii na polach bliskich i dalekich: -

Przy długości fali anteny (lub częstotliwości używanej do sprzęgania energii) pole bliskie staje się polem dalekim. Pole dalekie jest uważane za „właściwe RF” i jest w stanie propagować, a jego promieniowanie zmniejsza się jako kwadrat odległości.

Teraz rozważ transformator przy 50 Hz - jaka jest długość fali - 6000 km - będzie w pobliżu sprzężenia magnetycznego pola nawet na 1000 m - nie. To nie jest RF

Myślę, że już w dużej mierze rozumiesz to z ostatniego zdania. Zmieniające się pole magiczne to nie to samo co radio.

Prawdziwe radio się rozprzestrzeniaenergia. Możesz myśleć o energii związanej w specyficznym tańcu między polem E (elektrycznym) a polem B (magnetycznym). Dwa razem oscylujące we właściwy sposób powodują, że energia rozchodzi się z prędkością światła przez wolną przestrzeń. Widoczne światło jest tego przykładem. Jest to niewielka część większego spektrum, które schodzi do (ale nie w) prądu stałego i do przeszłości promieni gamma i kosmicznych. Wspólne radio AM ma częstotliwość około 1 MHz, a jego długość fali wynosi 300 metrów. Wspólne FM około 100-krotnie wyższa częstotliwość, a zatem 100-krotnie krótsza długość fali, czyli 100 MHz i 3 metry. Wi-Fi działa z częstotliwością około 2,4 GHz, czyli o długości fali 125 mm. Są mikrofalami o długości fali 10s mm, promieniowaniem „terahercowym” używanym na lotniskach do patrzenia pod ubraniem, podczerwienią, światłem widzialnym (około 500 nm), ultrafioletem, promieniami x, promieniami gamma i tak dalej. Wszystko to jest dokładnie to samo, z wyjątkiem częstotliwości oscylacji. Ponieważ wszystkie poruszają się z tą samą prędkością światła w wolnej przestrzeni, można je również scharakteryzować na podstawie długości fali.

Pola E i B mogą także obsługiwać pola nierozprzestrzeniające. Owinąć drut wokół stalowej śruby lub pręta ferrytowego, włączyć prąd i powstaje pole magnetyczne. Materiały ferromagnetyczne, takie jak stal, będą przyciągane przez ten elektromagnes. Należy jednak pamiętać, że energia tego pola nigdzie nie jest wysyłana. Pole występuje wokół elektromagnesu i szybko spada z odległości. Możesz nawet zmieniać pole w czasie, napędzając elektromagnes prądem przemiennym, a następnie spraw, aby inny pobliski elektromagnes pracował w odwrotnej kolejności, aby wytworzyć sygnał elektryczny w przewodach ze zmieniającego się pola magnetycznego. W rzeczywistości jest to podstawa działania transformatorów. Tak, w ten sposób możesz przesyłać sygnały, a nawet znaczną moc, ale to nie jest radio. Na przykład, nie ma sposobu na ułożenie wiązki elektromagnesów, aby wiązka zakłóceń pola B była emitowana w określonym kierunku. Możesz kształtować pole lokalnie, a pole teoretycznie rozciąga się na nieskończoność przy prędkości światła, ale nie jest takie samo jakwysyłanie fali radiowej (lub wiązki światła lub wiązki radaru itp.).

Podobnie jak w przypadku urządzenia polowego B, można również wytwarzać statyczne pola elektryczne. Podobnie jak w przypadku pola magnetycznego elektromagnesu, to pole elektryczne można wykryć lokalnie, a znaczną moc przenosić na bliskie odległości. Ale znowu energia tego pola nigdzie nie jest „wysyłana”. Aby energia rzeczywiście sama promieniowała, wymaga właściwej interakcji między polami B i E, które nazywamy promieniowaniem elektromagnetycznym . Często dostajemy trochę niechlujstwa i nazywamy coś radiem „RF”. RF naprawdę oznacza częstotliwość radiową , ale często używamy jej do oznaczania radia dowolnego rodzaju.

Z Wiki :

Częstotliwość radiowa (RF) to szybkość oscylacji w zakresie od około 3 kHz do 300 GHz, co odpowiada częstotliwości fal radiowych i prądów przemiennych przewodzących sygnały radiowe.

Dlaczego 3 kHz, a nie 2,9 kHz? konwencja !

Faktem jest, że promieniowanie elektromagnetyczne może występować przy dowolnej częstotliwości, np. Widmo ELF wynosi od 3 Hz do 300 Hz, ale promieniowanie elektromagnetyczne niekoniecznie musi być RF .