Elektromanyetizma ve elektromanyetik radyasyon arasındaki fark nedir?


12

Bir önceki soruda , birinden diğerine akan elektrik ile 2 bobin telinin RF olup olmadığını sordum ve Radyo Frekansı olmadığını söylediler. Şaşkındım çünkü bunun değişen bir manyetik alanın kablosuz iletimi olduğunu düşündüm, bu da RF idi.

AC akım salınım oranının RF frekansı olduğunu düşündüm (bu yüzden 60 hertz AC girişi bana 60 hertz RF sinyali vereceğini düşündüm). Bana söylenmedi.

Elektromanyetik radyasyon ile sadece düz, değişen bir elektromanyetik alan arasındaki farkı bilmek istiyorum.

Yanıtlar:


8

Daha önceki sorunuzun radyo ile ilgili olmamasının iki nedeni vardır . Birincisi, bu radyo resmi olarak 3kHz'den 300GHz'e gidiyor. İkincisi, bir transformatörün radyo dalgalarından farklı bir prensibe dayanmasıdır. Bu ikinci sebep sorunuzun konusu: bir transformatör elektromanyetizmaya, radyo dalgaları elektromanyetik radyasyona dayanıyor.

Bu konuyu anlamak gerçekten zordur ve birçok varsayımda bulunan birçok insan için mevcuttur. Aşağıdaki ayrıntılı açıklamadan daha fazla varsayımı kabul etmek zorunda kalacağınız bir layman için kolay bir açıklama yapmaya çalışacağım.

Layman açıklaması

Bildiğiniz gibi, manyetik alan metaller gibi bazı malzemelerin başkaları tarafından çekildiği anlamına gelir. Bir tel veya bobin içinden alternatif bir akımın akmasına izin vererek manyetik bir alan üretilebilir. Bir transformatörün birincil bobininde olan budur. Diğer taraftan, manyetik alandaki bir değişiklik bir bobinde bir akım üretecektir - ikincil bobinde olan budur. Manyetik alanların ve akımın bu özelliklerine elektromanyetik indüksiyon denir .

Elektromanyetik radyasyon, elektromanyetik alanın özel bir şeklidir. Elektromanyetik radyasyonda, manyetik alan bir elektrik alanı yaratacaktır (sadece varsayalım), ancak elektromanyetik alanın yapımıyla başlayan iletkenden daha uzakta olacaktır. Elektrik alanı, daha da uzak bir manyetik alan yaratacaktır. Alanın belirli özellikleri nedeniyle devam eder ve devam eder. Elektromanyetik radyasyonun anahtarı budur.

Bir transformatörle test yaparken, ikincil bobin üretilen dalganın bir dalga boyunda bulunur. Bu, sekonder bobindeki akımın elektromanyetik radyasyon nedeniyle değil, elektromanyetik indüksiyon nedeniyle mevcut olmadığı anlamına gelir: alanlar birbirini oluşturmaz.

Elektromanyetik radyasyonun varlığını ancak dalgaları birden fazla dalga boyundan geçirerek kanıtlayabilirsiniz - ancak o zaman alanların birbirini yarattığından emin olabilirsiniz.

Detaylı açıklama

Burada bazı karışıklıklar var ve bunun nedeni, radyo dalgalarının ve radyo frekansının arkasındaki teorik ilkenin mutlaka birlikte gitmemesidir. Radyo Wikipedia'ya bir göz atın :

Radyo, radyo frekansı aralığında, yaklaşık 30 kHz ila 300 GHz arasında görünen ışığın önemli ölçüde altında bir frekansın elektromanyetik radyasyonu ile sinyallerin boş alandan kablosuz olarak iletilmesidir. Bu dalgalara radyo dalgaları denir. Elektromanyetik radyasyon, havadan ve uzayın vakumundan geçen salınan elektromanyetik alanlar vasıtasıyla hareket eder.

Not: 30kHz minimum değerinin 3kHz olması gerektiğine inanıyorum (referans: burada ve burada )

Aynı prensibe dayalı ve aynı şekilde çalışan, <3kHz veya> 300GHz frekansında, bu nedenle "Radyo" nun bir parçası olmayan başka dalgalar olabileceğini görebilirsiniz. Bu dalgalar radyo dalgaları değil ve RF spektrumunda değiller, ancak frekansı unuttuğunuzda aynılar.

Ama dahası var! Radyo dalgaları elektromanyetik radyasyondur . Elektromanyetik radyasyon, biri elektrik diğeri manyetik olmak üzere iki bileşenden oluşur. Bu bileşenler, yukarıda belirtildiği gibi birbirlerini oluştururlar. Kırmızı manyetik alan, bir sonraki manyetik alanı oluşturan mavi bir elektrik alanı oluşturur, vb.

resim açıklamasını buraya girin

Gönderen Elektromanyetik radyasyon Vikipedi :

Elektromanyetik radyasyon, hareket eden yüklerle üretilen daha genel elektromanyetik alanın (EM alanı) özel bir şeklidir . Elektromanyetik radyasyon, EM radyasyonunun emiliminin artık bu hareketli yüklerin davranışını etkilemediğini üreten hareketli yüklerden yeterince uzakta olan EM alanları ile ilişkilidir.

Önceki sorunuzda yapmaya çalıştığımız şey gerçekten zayıf manyetik alanı almaktı , çünkü ikincil bir bobinin yaptığı şey bu.

Sanırım şimdi merak ediyorsunuz: ama bir transformatör elektromanyetik radyasyon yapıyor mu yoksa sadece manyetik bir alan mı? Elektromanyetik radyasyon Vikipedi ile bir göz atalım :

... EMR 1'deki elektriksel ve manyetik alanlar, sabit bir kuvvet oranının birbirine bağlı olduğu ve aynı zamanda fazda bulunacağı ...

1: elektromanyetik alana kıyasla elektromanyetik radyasyon - yazar tarafından not

ben(t)=sbenn(t)cB(t)=cÖs(t)cben(t)B(t)

c

resim açıklamasını buraya girin

Bu işlevlerin henüz aşamada olmadığını görebilirsiniz. Onlar da birbirleriyle sabit bir oran içinde değiller. Bunu çizerek görebilirsiniz.f(t)=sbenn(t)cÖs(t)=tbirn(t)

resim açıklamasını buraya girin

Yani hayır, bir transformatör elektromanyetik radyasyon yaymaz. Dalgalar sabit bir güç oranına sahip değil, ne fazda. Önceki sorunuzda bir transformatörle yaptığınız testler sadece manyetik bir alana dayanıyordu.

Manyetik alanın toplanması ile manyetik radyasyon arasındaki bu fark, yakın ve uzak alan arasındaki fark olarak bilinir .

özet

Denemelerinizin radyoyla ilgili olmamasının iki ana nedeni vardır. Birincisi, bunun yanlış frekans olmasıydı. İkincisi, AC akımı olan bir bobinin elektromanyetik radyasyon sağlamasıdır.

Referans


Bunların hepsi çok üzücü. Her zaman bir layman açıklamasına ihtiyaç duyulduğunda, cevap trigonometrik fonksiyonlara sahip bir milyarlarca grafik içerecektir. Bu şekilde olmaması gerektiğine inanıyorum.
sharptooth

@sharptooth haklısın. Skyler'ın bunu anlayabildiğini düşünüyorum, ancak cevabın üstüne bazı layman açıklaması ekledim.

@OlinLathrop emin misiniz? Wikipedia ve fizik kitabım farklı görünüyor. İki alanın sabit bir orana sahip olması gerektiğine inanıyorum ki bu faz dışı olduğunda gerçekleşemez. Bir alan yatay, diğeri dikey, 90 derece açı var - diyagram üç boyutu gösterme girişimidir.

1
@OlinLathrop iyi bir nokta. Mantığınızı takip ediyorum, ancak iki alanın faz dışı olduğu herhangi bir diyagram bulamıyorum. Bunu cevaplamak için bilgim yok, bu yüzden bu konuda bir soru sordum: electronics.stackexchange.com/q/64519/17592


2

50 / 60Hz trafo bağlantısı RF değildir, çünkü "yakın alan" olarak bilinen yerde reaktif alan bağlantısıyla çalışır. İşte yakın ve uzak alanlarda wikipedia'dan bir resim: -

resim açıklamasını buraya girin

Antenin dalga boyunda (veya enerjiyi birleştirmek için kullandığınız frekansta), yakın alan uzak alan haline gelir. Uzak alan "uygun RF" olarak kabul edilir ve uzaklığın karesi olarak azalan radyasyon ile orantılıdır.

Şimdi 50Hz'de bir transformatörü düşünün - dalga boyu nedir - 6.000 km - yakın alan manyetik kuplajı 1000 m'de bile çalışacaktır - hayır. Rf değil


İlginç tartışma. Ayarlanmış bir döngü antenini 472kHz amatör bant gibi daha düşük bir frekansta resmediyorum. Uzak alan daha sonra büyük bir fiziksel mesafede meydana gelir. 100 m ve daha yakın mesafede, fresnel veya reaktif bölgelerdesiniz ve buradaki başka bir bobin, çok gevşek bir şekilde bağlanmış bir transformatörün sekonderliği gibi davranacak, ancak bir mil (veya binlerce mil) uzakta bir gözlemciniz olduğunu söyleyebilir. bir transformatör yerine. Yüksek frekanslar için bu geçiş antene o kadar yakın gerçekleşir ki insan terimleri çoğunlukla önemli değildir.
user103218

Bu frekansta ve orta büyüklükte ayarlanmış bir döngü anteni ile çok az E alanı üretir ve korkunç bir iletim anteni yapar, ancak bir mag alanını voltaja dönüştürmede iyi çalıştığı için mükemmel bir alıcı olabilir. Bir alıcı olarak, bir etiket türü uygulaması olmadıkça uzak alandadır.
Andy aka

2

Sanırım büyük ölçüde son cümlenizden aldınız. Değişen magentic alan radyo ile aynı değildir.

Gerçek radyo yayılıyorenerji. Enerjiyi E (elektrik) alanı ile B (manyetik) alanı arasındaki belirli bir dansta bağlanmış olarak düşünebilirsiniz. İkisi birlikte doğru şekilde salınan enerjinin, boş alandan geçen ışık hızında yayılmasına neden olur. Görünür ışık buna bir örnektir. Daha büyük spektrumun DC'ye (ancak değil) inen ve geçmiş gama ışınları ve kozmik ışınların küçük bir parçasıdır. Yaygın AM radyosu, 300 metrelik dalga boyuna sahip 1 MHz civarındadır. Ortak FM yaklaşık 100 kat daha yüksek frekans ve dolayısıyla 100 kat daha kısa dalga boyu, yani 100 MHz ve 3 metre. WiFi, 125 mm dalga boyu olan yaklaşık 2,4 GHz'de çalışır. Birkaç 10 mm dalga boyunda mikrodalgalar, havaalanlarında giysilerinizin altına bakmak için kullanılan "terahertz" radyasyonu, kızılötesi, görünür ışık (kabaca 500 nm), ultraviyole, xrays, gama ışınları ve daha fazlası vardır. Bunların hepsi, salınım frekansı dışında tamamen aynı şeydir. Hepsi boş alanda aynı ışık hızında seyahat ettikleri için, dalga boylarına göre de karakterize edebilirsiniz.

E ve B alanlarının her biri de yayılmayan alanları da destekleyebilir. Biraz çelik bir cıvata veya ferrit çubuk etrafına sarın, akımı açın ve manyetik bir alanınız var. Çelik gibi ferromanyetik malzemeler bu elektromıknatısa çekilecektir. Ancak, bu alanın enerjisinin hiçbir yere gönderilmediğine dikkat edin. Alan elektromıknatısın çevresinde bulunur ve mesafe ile hızla düşer. Elektromanyeti AC akımıyla sürerek alanı zaman içinde değiştirebilir ve daha sonra, yakınlardaki başka bir elektromıknatısın, değişen manyetik alandan kablolarında bir elektrik sinyali yapmak için tersine çalışmasını sağlayabilirsiniz. Aslında, transformatörlerin nasıl çalıştığının temeli budur. Evet, sinyalleri ve hatta önemli gücü bu şekilde aktarabilirsiniz, ancak radyo değildir. Örneğin, belirli bir yönde bir B alanı rahatsızlığı ışınının yayılmasına neden olacak bir grup elektromıknatıs düzenlemenin bir yolu yoktur. Alanı yerel olarak şekillendirebilirsiniz ve alan teoride ışık hızında belirsizliğe uzanır, ancak aynı değildir.gönderen bir radyo dalgası (veya ışık ışınını ya da radar ışınını, vb).

Tıpkı B saha cihazı yapabileceğiniz gibi, statik elektrik alanları da oluşturabilirsiniz. Elektromıknatıstaki manyetik alanda olduğu gibi, bu elektrik alanı yerel olarak algılanabilir ve yakın mesafelerde önemli miktarda güç aktarılabilir. Fakat yine de, o alanın enerjisi hiçbir yere "gönderilmez". Enerjinin kendi kendine yayılması, elektromanyetik radyasyon dediğimiz B ve E alanları arasında doğru etkileşimi gerektirir . Genellikle biraz özensiz olur ve radyoya herhangi bir şeyden "RF" deriz. RF gerçekten radyo frekansı anlamına gelir , ancak çoğu zaman onu sadece her türlü radyo demek için kullanırız.


1

Gönderen Wiki :

Radyo frekansı (RF), radyo dalgalarının frekansına ve radyo sinyalleri taşıyan alternatif akımlara karşılık gelen yaklaşık 3 kHz ila 300 GHz aralığında bir salınım oranıdır.

Neden 3KHz ve diyelim ki 2.9 KHz? Kongre !

Gerçek şu ki, elektromanyetik radyasyon herhangi bir frekansta meydana gelebilir, örneğin, ELF spektrumu 3 Hz ila 300 Hz arasındadır, ancak EM radyasyonu mutlaka RF değildir .

Sitemizi kullandığınızda şunları okuyup anladığınızı kabul etmiş olursunuz: Çerez Politikası ve Gizlilik Politikası.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.