Sự khác biệt giữa điện từ và bức xạ điện từ là gì?


12

Trong một câu hỏi trước đây , tôi đã hỏi nếu có 2 cuộn dây có dòng điện chạy từ cái này sang cái kia là RF và họ trả lời rằng đó không phải là Tần số Vô tuyến. Tôi đã bối rối vì tôi nghĩ rằng đây là truyền không dây của một từ trường thay đổi, do đó là RF.

Tôi nghĩ tốc độ dao động dòng điện xoay chiều là tần số của RF (vì vậy đầu vào AC 60 hertz tôi nghĩ sẽ cho tôi tín hiệu RF 60 hertz). Vâng, tôi đã nói KHÔNG.

Tôi muốn biết sự khác biệt giữa bức xạ điện từ và chỉ là một trường điện từ thay đổi đơn giản.

Câu trả lời:


8

Có hai lý do tại sao câu hỏi trước đó của bạn không phải là về đài phát thanh. Đầu tiên là, đài phát thanh đó chính thức đi từ 3kHz đến 300GHz. Thứ hai là, một máy biến áp dựa trên một nguyên tắc khác với sóng vô tuyến. Lý do thứ hai là câu hỏi của bạn là gì: một máy biến áp dựa trên lực điện từ, sóng vô tuyến dựa trên bức xạ điện từ.

Hiểu về chủ đề này thực sự khó, và tồn tại đối với nhiều người về rất nhiều giả định. Tôi sẽ cố gắng đưa ra một lời giải thích dễ dàng cho một giáo dân, mà bạn sẽ phải chấp nhận một số giả định hơn là giải thích chi tiết dưới đây.

Giáo dân giải thích

Như bạn đã biết, từ trường có nghĩa là một số vật liệu như kim loại bị thu hút bởi những người khác. Người ta có thể tạo ra một từ trường bằng cách cho một dòng điện xoay chiều chạy qua một dây hoặc cuộn dây. Đó là những gì xảy ra trong cuộn sơ cấp của máy biến áp. Theo cách khác, một sự thay đổi trong từ trường sẽ tạo ra một dòng điện trong một cuộn dây - đó là những gì xảy ra trong cuộn thứ cấp. Những tính chất của từ trường và dòng điện được gọi là cảm ứng điện từ .

Bức xạ điện từ là một dạng đặc biệt của trường điện từ. Trong bức xạ điện từ, từ trường sẽ tạo ra một trường điện (chỉ giả sử như vậy), nhưng cách xa dây dẫn bắt đầu bằng việc tạo ra trường điện từ. Điện trường sẽ tạo ra một từ trường, thậm chí xa hơn, v.v. Nó chỉ đi và về, do các thuộc tính cụ thể của trường. Đó là chìa khóa của bức xạ điện từ.

Khi bạn đang thử nghiệm với một máy biến áp, cuộn thứ cấp tồn tại bên trong một bước sóng của sóng được tạo ra. Điều này có nghĩa là dòng điện trong cuộn thứ cấp không tồn tại do bức xạ điện từ mà do cảm ứng điện từ: các trường không tạo ra nhau.

Bạn chỉ có thể chứng minh sự tồn tại của bức xạ điện từ bằng cách vận chuyển sóng qua hơn một bước sóng - chỉ sau đó, bạn có thể chắc chắn các trường tạo ra nhau.

Giải thích chi tiết

Có một số nhầm lẫn ở đây, và nguyên nhân của điều đó là nguyên tắc lý thuyết đằng sau sóng vô tuyến và tần số vô tuyến, không nhất thiết phải đi cùng nhau. Hãy xem Wikipedia Wikipedia :

Radio là việc truyền tín hiệu không dây qua không gian trống bằng bức xạ điện từ có tần số thấp hơn đáng kể so với ánh sáng khả kiến, trong dải tần số vô tuyến, từ khoảng 30 kHz đến 300 GHz. Những sóng này được gọi là sóng vô tuyến. Bức xạ điện từ di chuyển bằng phương pháp dao động từ trường điện từ đi qua không khí và chân không của không gian.

Lưu ý: Tôi tin rằng mức tối thiểu 30kHz phải là 3kHz (tham khảo: tại đâytại đây )

Bạn có thể thấy rằng có thể có các sóng khác, dựa trên cùng một nguyên tắc và hoạt động theo cùng một cách, với tần số <3kHz hoặc> 300GHz, do đó không phải là một phần của "Radio". Những sóng đó không phải là sóng vô tuyến và chúng không nằm trong phổ RF, nhưng chúng giống nhau, khi bạn quên tần số.

Nhưng còn nhiều hơn thế! Sóng vô tuyến là bức xạ điện từ . Bức xạ điện từ chứa hai thành phần, một điện và một từ. Các thành phần này tạo ra nhau, như đã nói ở trên. Từ trường màu đỏ tạo ra một trường điện màu xanh, tạo ra từ trường tiếp theo, v.v.

nhập mô tả hình ảnh ở đây

Từ Wikipedia bức xạ điện từ :

Bức xạ điện từ là một dạng đặc biệt của trường điện từ tổng quát hơn (trường EM), được tạo ra bởi các điện tích chuyển động. Bức xạ điện từ được liên kết với các trường EM đủ xa các điện tích chuyển động tạo ra chúng rằng sự hấp thụ bức xạ EM không còn ảnh hưởng đến hoạt động của các điện tích chuyển động này.

Những gì chúng ta đang cố gắng làm trong câu hỏi trước đó bạn đã thực sự chỉ là chọn lên các từ yếu lĩnh vực , bởi vì đó là những gì một cuộn dây thứ cấp không.

Tôi đoán bây giờ bạn đang tự hỏi: nhưng không một máy biến áp làm bức xạ điện từ, hoặc là nó chỉ là một từ trường? Hãy cùng xem, với bức xạ điện từ Wikipedia :

... điện trường và từ trường trong EMR 1 tồn tại trong một tỷ lệ cường độ không đổi với nhau, và cũng được tìm thấy trong pha ...

1: bức xạ điện từ, so với trường điện từ - lưu ý của tác giả

Tôi(t)= =STôin(t)cB(t)= =coS(t)cTôi(t)B(t)

c

nhập mô tả hình ảnh ở đây

f(t)= =STôin(t)coS(t)= =tmộtn(t)

nhập mô tả hình ảnh ở đây

Vì vậy, không, một máy biến áp không bức xạ điện từ. Các sóng không có tỷ lệ cường độ không đổi với nhau, chúng không cùng pha. Các bài kiểm tra bạn đã làm với một máy biến áp trong câu hỏi trước đó của bạn , chỉ dựa trên một từ trường.

Sự khác biệt này giữa việc chọn một từ trườngbức xạ từ được gọi là sự khác biệt giữa trường gần và trường xa .

Tóm lược

Có hai lý do chính tại sao các thí nghiệm của bạn không về radio. Đầu tiên là tần số sai. Thứ hai là một cuộn dây có dòng điện xoay chiều không cung cấp bức xạ điện từ.

Tài liệu tham khảo


Đây là tất cả rất buồn. Mỗi khi cần một lời giải thích của giáo dân, câu trả lời sẽ chứa một lượng đồ thị với các hàm lượng giác. Tôi tin tưởng mạnh mẽ rằng nó không nên theo cách này.
sharptooth

@sharptooth bạn nói đúng. Tôi nghĩ skyler có thể hiểu điều này, nhưng tôi đã thêm một số lời giải thích của giáo dân ở đầu câu trả lời.

@OlinLathrop bạn có chắc không? Wikipedia và cuốn sách vật lý của tôi cho thấy khác nhau. Hai trường nên có một tỷ lệ cố định, tôi tin rằng, điều này không thể xảy ra khi lệch pha. Một trường nằm ngang và dọc khác, có góc 90 độ - sơ đồ là một nỗ lực để hiển thị ba chiều.

1
@OlinLathrop điểm tốt. Tôi theo logic của bạn, nhưng không thể tìm thấy bất kỳ sơ đồ nào với hai trường ngoài pha. Tôi không có kiến ​​thức để trả lời câu hỏi này, vì vậy tôi đã hỏi một câu hỏi về nó: Electronics.stackexchange.com/q/64519/17592

@Kortuk hmm, còn phương trình Maxwell thì sao? Ngoài ra, bạn có thể xem xét trả lời thiết bị điện

2

Khớp nối máy biến áp 50 / 60Hz không phải là RF vì nó hoạt động bằng cách ghép trường phản ứng trong cái gọi là "trường gần". Đây là hình ảnh từ wikipedia trên các trường gần và xa: -

nhập mô tả hình ảnh ở đây

Ở khoảng bước sóng của ăng-ten (hoặc tần số bạn đang sử dụng để ghép năng lượng), trường gần trở thành trường xa. Trường xa được coi là "RF thích hợp" và có thể di chuyển với bức xạ giảm dần theo bình phương khoảng cách.

Bây giờ hãy xem xét một máy biến áp ở tần số 50Hz - bước sóng là gì - 6.000 km - sẽ gần khớp nối từ trường hoạt động ở mức thậm chí 1.000m - không. Nó không phải là rf


Thảo luận thú vị. Tôi hình dung một ăng ten vòng được điều chỉnh ở một số tần số thấp hơn như dải ham 472kHz. Trường xa sau đó xảy ra ở một khoảng cách vật lý lớn. Tại 100m và gần hơn, bạn đang ở trong khu Fresnel hay phản ứng, và một cuộn dây ăng ten khác ở đây sẽ đóng vai trò như thứ cấp của một máy biến áp rất lỏng lẻo, nhưng một dặm quan sát viên (hoặc hàng ngàn dặm) sẽ nói rằng bạn có một ăng-ten hơn là một máy biến áp. Đối với các tần số cao, quá trình chuyển đổi này xảy ra rất gần với ăng-ten về mặt con người mà hầu như không thành vấn đề.
dùng103218

Ở tần số đó và với ăng ten vòng điều chỉnh có kích thước khiêm tốn, nó tạo ra rất ít trường E và nó tạo ra một ăng ten phát khủng khiếp, nhưng vì nó hoạt động tốt trong việc chuyển đổi trường mag thành điện áp, nó có thể là một máy thu tuyệt vời. Là một người nhận, nó nằm trong trường xa trừ khi đó là ứng dụng loại thẻ.
Andy aka

2

Tôi nghĩ rằng bạn đã nhận được phần lớn từ câu cuối cùng của bạn. Một lĩnh vực magentic thay đổi không giống như đài phát thanh.

Đài phát thanh thực sự đang tuyên truyềnnăng lượng. Bạn có thể nghĩ về năng lượng như bị trói trong một điệu nhảy cụ thể giữa trường E (điện) và trường B (từ tính). Cả hai cùng dao động theo đúng cách khiến năng lượng lan truyền với tốc độ ánh sáng xuyên qua không gian trống. Ánh sáng nhìn thấy được là một ví dụ về điều này. Nó là một phần rất nhỏ của quang phổ lớn hơn đi xuống (nhưng không phải ở DC) và vượt qua các tia gamma và tia vũ trụ. Đài phát thanh AM phổ biến ở khoảng 1 MHz, có bước sóng 300 mét. FM thông thường có tần số cao hơn khoảng 100 lần và do đó bước sóng ngắn hơn 100 lần, do đó 100 MHz và 3 mét. WiFi hoạt động ở khoảng 2,4 GHz, bước sóng 125 mm. Có sóng vi ba có bước sóng 10 giây, bức xạ "terahertz" được sử dụng tại các sân bay để nhìn dưới quần áo của bạn, tia hồng ngoại, ánh sáng nhìn thấy (khoảng 500nm), tia cực tím, tia sáng, tia gamma và bật. Tất cả những thứ này hoàn toàn giống nhau ngoại trừ tần số dao động. Vì tất cả chúng đều di chuyển với cùng tốc độ ánh sáng trong không gian trống, nên bạn cũng có thể mô tả chúng theo bước sóng của chúng.

Các trường E và B mỗi trường cũng có thể hỗ trợ các trường không lan truyền. Quấn một số dây xung quanh một bu lông thép hoặc thanh ferrite, bật dòng điện và bạn có một từ trường. Vật liệu sắt từ, như thép, sẽ bị thu hút bởi nam châm điện này. Tuy nhiên, lưu ý rằng năng lượng của lĩnh vực này không được gửi đi đâu cả. Trường tồn tại xung quanh nam châm điện, và rơi xuống nhanh chóng với khoảng cách. Bạn thậm chí có thể thay đổi trường theo thời gian bằng cách điều khiển nam châm điện bằng dòng điện xoay chiều, và sau đó có một nam châm điện gần đó hoạt động ngược lại để tạo tín hiệu điện trong dây của nó từ từ trường thay đổi. Trong thực tế, đây là cơ sở cho cách thức hoạt động của máy biến áp. Có, bạn có thể truyền tín hiệu và thậm chí là cấp nguồn đáng kể theo cách này, nhưng nó không phải là radio. Ví dụ, không có cách nào để sắp xếp một loạt các nam châm điện để gây ra một chùm nhiễu trường B được chiếu trong một hướng dẫn cụ thể. Bạn có thể định hình trường cục bộ và về mặt lý thuyết, trường này mở rộng đến vô tận ở tốc độ ánh sáng, nhưng nó không giống nhưgửi một sóng vô tuyến (hoặc chùm sáng, hoặc tia radar, v.v.).

Giống như bạn có thể tạo một thiết bị trường B, bạn cũng có thể tạo các trường điện tĩnh. Như với từ trường từ nam châm điện, điện trường này có thể được phát hiện cục bộ và năng lượng đáng kể được truyền ở khoảng cách gần. Nhưng một lần nữa, năng lượng của lĩnh vực đó không được "gửi" ở bất cứ đâu. Để có năng lượng thực sự tự phát ra, chỉ cần có sự tương tác đúng giữa các trường B và E mà chúng ta gọi là bức xạ điện từ . Chúng ta thường có một chút cẩu thả và gọi bất cứ thứ gì là "RF". RF thực sự là viết tắt của tần số vô tuyến , nhưng chúng ta thường sử dụng nó để chỉ bất kỳ loại radio nào.


1

Từ Wiki :

Tần số vô tuyến (RF) là tốc độ dao động trong khoảng 3 kHz đến 300 GHz, tương ứng với tần số của sóng vô tuyến và dòng điện xoay chiều mang tín hiệu vô tuyến.

Tại sao 3KHz và không, nói, 2.9 KHz? quy ước !

Thực tế là bức xạ điện từ có thể xảy ra ở bất kỳ tần số nào, ví dụ, phổ ELF là từ 3 Hz đến 300 Hz, nhưng bức xạ EM không nhất thiết phải là RF .

Khi sử dụng trang web của chúng tôi, bạn xác nhận rằng bạn đã đọc và hiểu Chính sách cookieChính sách bảo mật của chúng tôi.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.