İndüktörden uzaktaki alan kuvveti kritik derecede önemlidir. Eğer indüktör iyi korunmuşsa, yakın alanda sıfır alan varken anten gibi davranmaz. Açıkçası.
Peki, bir indüktörün uzak alanını nasıl maksimize edebilir ve iyi bir radyo anteni nasıl oluşturabiliriz? Öncelikle dahil olan mesafeyi merak etmeliyiz. Alan indüktörden ne kadar uzakta olmalıdır? Cevap: 1/4 dalga boyu. Bu, iletken EM nesnelerle etkileşime giren EM dalgalarının fiziğinden düşen bir miktar 'sihir' değeridir. İndüktörden 1/4 dalga boyundaki alan önemsiz ise, indüktör bu frekans için elektromanyetik olarak korunur. Ancak alan bu mesafeden önemliyse, indüktör anten görevi görebilir.
YT animasyonu: bir anteni çevreleyen alanlar
Neden 1/4 dalga boyu? Yukarıda MIT'de E&M dersinin tanıtımı yapılmış bir MPG animasyonu var. Animasyonu dikkatlice inceleyin. AC merkezdeki küçük bobine uygulanır ve kapalı dairesel alan çizgilerinin lekeleri EM dalgaları olarak uçar. Ancak bobin konumuna çok yakın olan alan deseni dışa doğru uçmuyor. Bunun yerine sadece genişliyor ve çöküyor. Bobin antenimize yakın olan alan, basit bir elektromıknatısa benzer. Bobin akımı arttıkça büyür ve içe doğru dalar.akım düştüğünde. Fakat bobinden büyük bir mesafede, desen çok farklı hareket eder ve sadece sürekli olarak dışarıya doğru hareket eder. Alanın davranışı nerede değişiklik yapar? 0.25 dalga boyunda. 1/4 dalga mesafesindeki alan çizgileri, anlık bir kum saati şeklinde "boyun eğiyor", sonra soyuluyorlar ve dikdörtgen şeklinde daireler şeklinde dışarıya doğru uçuyorlar.
Bobinin 1/4 dalga mesafesindeki boşluğa Nearfield Bölgesi denir ve basit bir indükleyicinin genişleyen / daralma alanı düzenlerini gösterir. Uzak mesafeden, Farfield Bölgesinde, tarlalar yalnızca seyahat eden EM radyasyonu gibi davranır.
Daha fazla MIT animasyonu özellikle sonuncusunu görüyor
Alanın 1/4 dalga boyunda güçlü olduğunu garanti etmenin en basit yolu dipol elektromıknatıs gibi davranan bir indüktör oluşturmaktır. Ancak manyetik kutuplarının kabaca yarı dalga boyunda olduğu bir elektromıknatıs yapın. Kendinize 1/2-dalga uzunluğunda bir ferrit çubuk alın, daha sonra o çubuğu indüktör çekirdeğiniz olarak kullanın. Daha da basit: Endüktörünüzü, yaklaşık 1/4 dalga yarıçapına sahip bir kasnak şeklinde sarın.
Alanı 1/4 dalga mesafesinde kuvvetli hale getirmenin bir başka yolu çok küçük bir indüktör kullanmak, ancak indükleyicinin akımını çok daha yüksek bir değere yükseltmektir. Bu durumda, çok küçük bir bobin bile bol miktarda EM radyasyonu yayabilir. Ancak bu pratik problemleri de beraberinde getiriyor: küçük bobinler telli ısıtma nedeniyle verimsiz antenlerdir. Verici gücünüzün büyük bir kısmı, yayılan EM dalgaları yerine, büyük miktarda akım ve anten ısısı yaratacaksa, pillerinizi tükenecek (veya elektrik şirketinden büyük faturalar alacaksınız). Bu durumda, 1/4-dalga boyu kulesi gerekmez. Küçük bir halka anteni iyi çalışacaktır ve 1/2-dalga çapından çok daha küçük olabilir.
Taşınabilir AM radyoları ve nispeten küçük anten bobinleri için, bu durumda bobin akımını arttırmak için biraz daha "sihir" kullanıyoruz. Paralel bir LC rezonatörünün bir parçası olarak bir indüktör kullanılıyorsa, küçük bir sinyal ile çalıştırıldığında, rezonans eden LC döngüsündeki akım çok yüksek bir değere çıkar. Gelen EM dalgalarını emer ve bobinin akımı giderek büyür. Büyümesi sadece tel direnci ile sınırlıdır ve direnç yeterince düşükse, o zaman sadece EM emisyonu kaybıyla sınırlıdır. Rezonansta sıfır dirençli bir bobin, indüktörden 1/4 dalga mesafesindeki alan kuvveti gelen EM dalgalarının alan kuvveti kadar büyük olana kadar çevresindeki alanları büyütebilir. Bu koşullar altında minik bobin "elektriksel olarak büyük" davranır yaklaşık 1/2-dalga çapında bir EM emici gibi davranmak. (AM bandının 550KHz'deki düşük ucunda, yarı dalga çapının yaklaşık 900 feet olduğunu unutmayın!)
Diğer alıcılardan farklı olarak, AM-band portatif telsizlerde iki ayrı ayar kondansatörü vardır: biri süperhet alıcı sisteminin bir parçası olan yerel osilatör için, diğeri ise ferrit çekirdekli anten bobinine paralel olarak bağlı. LC rezonansının yalnızca döngü anteni yarıçapında 1/4 dalga boyundan çok daha küçük olduğunda gerekli olduğunu unutmayın. Geleneksel "elektriksel olarak büyük" loop antenler bu kapasitöre ihtiyaç duymazlar; Onlar zaten çalışma dalga boyları için uygun boyuttalar ve ilave ayar kapasitörleri işleri daha da kötüleştirirdi.
İşte tüm konuyla ilgili başka bir konu.
Bir transformatör bir çift döngü anteni değildir!
Örneğin, 60Hz'de çalışan inç çapında bir hava çekirdekli transformatör alın. İkincil bobini primerden uzağa hareket ettirirken, aralarındaki endüktif bağlantı hızla sıfıra düşer. Bu, birincil bobini çevreleyen alan deseni bir dipol mıknatısınkiyle aynı ... ve dipollerin akı yoğunluğu 1 / r ^ 3 olarak düştüğü için olur. Birincil-ikincil mesafeyi 1000x arttırın ve ikincil bobindeki akı milyarlarca daha zayıftır.
Tamam, şimdi sürüş frekansını arttırın, ancak primer bobinin akımını eskisi gibi tutmak için sabit akım sinyal üreteci kullanın. İlk başta garip bir şey olmaz. Transformatörünüz geniş bir frekans aralığında aynı şekilde çalışır. Ancak bazı aşırı yüksek frekanslarda, aniden garip yeni etkiler ortaya çıkıyor. Saf bir indüktör olan birincil bobin aniden bir iç direnç geliştiriyor gibi görünüyor ve enerji kaybedilmeye başlıyor. Ancak bobin ısınmıyor! Enerji bir şekilde kaçıyor. Ve aniden sekonder bobin tarafından alınan akının değeri artmaya başlar. İki bobininiz artık bir transformatör değil. Bir çift radyo anteni oldular: loop antenler. Uzak kondansatörlerin (ayrı elektrot çiftleri) artık alanı birincil bobinden almaya başladığını bile keşfedeceksiniz. Alan deseninin gücü artık 1 / r ^ 3 olarak düşmüyor, bunun yerine ışık kaynağı gibi, ve 1 / r ^ 2 olarak düşüyor. Bütün bunlar hangi sıklıkta gerçekleşti? Tahmin! :)
PS
MIT’nin Dr. Belcher’inin orjinal mpegleri Youtube’a taşıdığını görüyorum . Temel radyo anteninin üç görüntüsü:
Ve işte, aniden pozitif yüklü bir ilik topunu negatif olandan ayırdığımızda olan şey .
Gönderen: 