Jak dokładnie fale radiowe są wytwarzane z prądu w samym obwodzie?

Mam 17 lat i jestem nowy w elektronice. Nauczyłem się wszystkiego w Internecie i oczekuję, że będę to robić ze wszystkimi zasobami. Kopałem się i nie mogę znaleźć zwięzłych odpowiedzi na to pytanie ...

Jak dokładnie rozchodzą się fale radiowe i jak mogę zbudować prostą parę obwodów, z której jedna może wysłać fale radiowe, a druga może je przechwycić?

Przeczytałem różne rzeczy z różnych źródeł i połączę je wszystkie tutaj:

1. http://www.nrao.edu/index.php/learn/radioastronomy/radiowaves

Wspomniana strona twierdzi, że fale radiowe są zasadniczo EM (wiedział o tym), ale wspomina o fotonach. Fotony są esencją wszystkich EM, ale w prostym obwodzie tylko prąd przepływa przez akumulator. Jak miałbym wytwarzać fotony z prądu jednokierunkowego?

2. http://www.qrg.northwestern.edu/projects/vss/docs%20/Communications/3-how-do-you-make-a-radio-wave.html

Ta strona powyżej twierdzi, że można „wytworzyć falę radiową”, po prostu posiadając pole elektryczne, które jest obwodem elektrycznym. A zatem, zgodnie z tą logiką, jakikolwiek obwód elektryczny wytwarza fale radiowe tak jak jest? W takim przypadku silnik homopolarny technicznie wytwarzałby również fale radiowe (to kompletny obwód, tak)? Więc wtedy fale radiowe będą rozchodzić się zgodnie ze schematem w zależności od tego, ile razy obwód się włącza i wyłącza, więc mogłem kodować dane według wzorów po prostu wyjmując i wkładając baterię z powrotem do obwodu? Nie rozumiem Czy ktoś może wyjaśnić ten artykuł bardziej?

Chcę zrobić dwa proste obwody z miedzi i wytworzyć falę radiową, którą drugi obwód przechwyci i użyć bramki AND do bezprzewodowego włączenia LED.

Nie rozumiem jednak dokładnie, w jaki sposób propagowane są fale radiowe!

Nie martw się fotonami, chyba że chcesz zapuścić się w fizyce kwantowej. Foton jest kwantem promieniowania elektromagnetycznego, które jest również falą. Nie znalazłem jeszcze zastosowania w inżynierii RF, w którym istotne są efekty kwantowe.

We wszystkich obwodach elektronicznych istnieją dwa pola: elektryczny i magnetyczny. Pole elektryczne związane jest z napięciami, a pole magnetyczne z prądami.

Mamy komponenty wytwarzające silne pola elektryczne: kondensatory.

Posiadamy również komponenty wytwarzające silne pola magnetyczne: cewki indukcyjne.

W każdym z tych elementów uważamy jeden rodzaj pola za dominujący. Ale zastanów się, co się stanie, jeśli szybko zmienimy pole magnetyczne przez cewkę, powiedzmy, przepuszczając przez nią silny magnes stały: między zaciskami cewki pojawi się napięcie. To napięcie jest polem elektrycznym. Nazywamy to prawem indukcyjnym tego Faradaya .

Podobnie może się stać z kondensatorem. Aby zmienić pole elektryczne, musi istnieć prąd. Lub jeśli uda ci się zmienić pole elektryczne, gdzieś znajdziesz prąd. Manipulowanie polem elektrycznym wewnątrz kondensatora jest raczej trudniejsze niż upuszczenie magnesu przez cewkę, ale jeśli uda ci się zbudować odpowiedni aparat eksperymentalny, przekonasz się, że to prawda.

Zatem zmieniające się pole elektryczne może wytwarzać pole magnetyczne. Zmieniające się pole magnetyczne może wytworzyć pole elektryczne.

Promieniowanie elektromagnetyczne to te dwa pola, które tworzą się nawzajem w wolnej przestrzeni. Pole elektryczne zmienia się, powodując zmianę pola magnetycznego tuż przed nim, tworząc zmianę pola elektrycznego tuż przed nim ...

Aby pola te promieniowały w wolnej przestrzeni w ten sposób, musisz utworzyć oba, w fazie, prostopadle do siebie. Dlatego kondensator nie jest dobrą anteną: wytwarza silne pole elektryczne, ale pole magnetyczne jest stosunkowo małe. Trochę promieniuje, ale przeważnie energia utknęła w polu elektrycznym, nie jest w stanie wypromieniować, ponieważ nie ma pola magnetycznego, aby odciągnąć ją od kondensatora. To samo dotyczy cewki indukcyjnej, w której prąd i napięcie są wymieniane magnetycznie i elektrycznie. Zobacz Dlaczego cewka indukcyjna nie jest dobrą anteną?

Anteny to po prostu nieszczelne cewki indukcyjne lub kondensatory. Wiele anten jest równo obu w tym samym czasie, tak że ich impedancja jest czysto rezystancyjna przy częstotliwości projektowej, a nie indukcyjna lub pojemnościowa. Dzięki sprytnej geometrii wytwarzają pola magnetyczne i elektryczne prostopadłe i fazowe, które następnie promieniują.

Fale radiowe powstają, gdy pole elektryczne gwałtownie się zmienia: musi występować prąd przemienny.

Pole elektryczne rozprzestrzenia się w kosmos. Kiedy zmieniasz pole elektryczne, jego odległe części nie zmieniają się natychmiast. Zmiana jest ograniczona prędkością światła. W przypadku wahań pola elektrycznego powstaje fala.

Możecie myśleć o tym, że przestrzeń jest przenikana wszędzie przez pole elektryczne; twój obwód po prostu powoduje w nim zakłócenia, takie jak zaburzenie powierzchni wody. Zakłócenia oddalają się z prędkością światła, jak fale w stawie. Jeśli w twoim obwodzie po prostu płynie stały prąd stały, zaburzenie występuje tylko wtedy, gdy go włączasz i wyłączasz.

(Rzeczywiście, sprzęt elektryczny powoduje zakłócenia podczas włączania i wyłączania: przekaźniki, przełączniki, komutacja szczotek silnika elektrycznego lub cokolwiek, co generuje iskry: wszystkie promieniują i mogą zakłócać komunikację radiową lub wrażliwy sprzęt).

Obwody radiowe są zoptymalizowane pod kątem promieniowania; celowo robią rzeczy, których projektanci starają się unikać w obwodach, które muszą minimalizować ich promieniowanie (czyli większość obwodów). Nadajniki wzmacniają prąd przemienny o wysokiej częstotliwości i zasilają antenę .

Istnieje wiele rodzajów anten, a ich działanie jest dużym tematem. Jednym z przykładów anteny jest po prostu dipol o połowie długości fali: dwa długie przewodniki skierowane w przeciwnych kierunkach, każdy o długości fali równej ćwiartce.

Fale radiowe nie zostały wyjaśnione, dopóki James Clerk Maxwell nie opisał elektryczności i magnetyzmu za pomocą tak zwanych równań Maxwella. Używają formy rachunku wektorowego i wcale nie są proste. Twoje pytanie sprowadza się do przyspieszenia. Płynący prąd nie wytwarza radia. Elektrony muszą przyspieszać, jak poruszanie się tam iz powrotem. Elektrony poruszają się po drutach bardzo powoli, ale można je bardzo szybko wstrząsać w przód iw tył na bardzo krótkich odległościach za pomocą przemiennego pola elektrycznego, przykładając prąd zmienny do drutu. Elektrony zmieniają kierunek i będą promieniować. Zmieniające się pole elektryczne wytwarza pole magnetyczne, a zmieniające się pole magnetyczne wytwarza pole elektryczne. Trochę tak, jakby pola elektryczne i magnetyczne zostały oderwane od drutu i odleciały z prędkością światła.

Możesz również uzyskać przyspieszenie, idąc w kółko (ogólnie zmieniając kierunek), a nadajniki działają w ten sposób. Nie z drutem w kole, z elektronami w próżni poruszającymi się bardzo szybko po okręgu z silnego pola magnetycznego. Są fajne magnesy, które wykonują tę pracę w starszych obwodach kuchenki mikrofalowej. Wyszukaj „magnetron”.

Prostym sposobem zademonstrowania radia jest powielenie oryginalnych eksperymentów z nadajnikiem iskiernika i pętlą drutu z małą przerwą, aby zobaczyć iskrę z otrzymanej mocy. Wyszukaj iskierniki i fale radiowe. Jeśli je utworzysz, strzeż się, że ludzie wezmą udział w eksperymentach z radiem AM we wszystkich kierunkach.

Zaskakujący fakt natury ujawniają równania Maxwella i właśnie to sprawia, że ​​radio jest przydatne w komunikacji na duże odległości. Spodziewalibyśmy się, że wszystko, co promieniuje we wszystkich kierunkach, ma moc (intensywność), która spada wraz z kwadratem odległości - jak w 1 / (r ^ 2). Gdyby na tym opierało się wykrywanie radiowe, byłoby to bezużyteczne. Ale gdy moc spada z kwadratem, amplituda jest proporcjonalna do kwadratu mocy i spada jako 1 / r. I to jest amplituda pola, które wykrywamy w radiu (lub ruch indukowany w elektronach w antenie drutowej). Jeśli znajdujesz się 1 km od nadajnika i udasz się do oddalonego o 100 km punktu, amplituda sygnału wynosi zaledwie 1/100 tak silnego - wzmacniacze wartości mogą z łatwością sobie poradzić. Gdyby radio opierało się na mocy, wartość wynosiłaby 1/10000. Możesz sobie wyobrazić problem z wysyłaniem sygnałów 5000 km (1/25,000,

Zignorowałbym fotony. W przeciwieństwie do radia, foton ma energię określoną przez częstotliwość i nie potrzebujesz mechaniki kwantowej dla radia.

Moc sygnału spada jako funkcja kwadratowa dla pól E, ponieważ obszar objęty emitowanym sygnałem zwiększa się jako kwadrat odległości, promienia.

Chodzi mi o to, że chodzi o fotony ... Kluczem jest to, że fotony są kwantami na częstotliwości sklasyfikowanej na podstawie światła, gdzie fale radiowe są kwantami na częstotliwości poniżej światła. Ale tak naprawdę nie wiem. Gdzie jest Richard Feynman, kiedy go potrzebujesz ...