Làm thế nào chính xác là sóng vô tuyến được tạo ra từ một dòng điện trong chính mạch?

Tôi 17 tuổi và tôi chưa quen với điện tử, và tôi đã học mọi thứ trực tuyến và mong muốn tiếp tục làm như vậy với tất cả các tài nguyên. Tôi đã đào xung quanh và không thể tìm thấy câu trả lời súc tích cho câu hỏi này ...

Làm thế nào chính xác là sóng vô tuyến được truyền đi, và làm thế nào tôi có thể xây dựng một cặp mạch đơn giản để người ta có thể gửi sóng vô tuyến và người kia có thể chặn chúng?

Tôi đã đọc những thứ khác nhau trong các nguồn khác nhau và tôi sẽ liên kết tất cả chúng ở đây:

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

Trang web nói trên tuyên bố rằng sóng vô tuyến về cơ bản là EM (biết điều đó), nhưng đề cập đến các photon. Photon là bản chất của tất cả EM, nhưng trong một mạch đơn giản chỉ có dòng điện chạy bằng pin. Làm thế nào tôi có thể tạo ra các photon từ dòng một chiều?

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

Trang web trên tuyên bố rằng bạn có thể "tạo ra sóng vô tuyến" chỉ bằng cách có một điện trường, đó là một mạch điện. Vì vậy, theo logic đó, bất kỳ mạch điện đang tạo ra sóng vô tuyến là? Trong trường hợp đó, một động cơ đồng nhất về mặt kỹ thuật cũng sẽ tạo ra sóng vô tuyến (nó là một mạch hoàn chỉnh, đúng vậy)? Vì vậy, sóng vô tuyến sẽ lan truyền theo một mẫu tùy thuộc vào số lần bật và tắt mạch, vì vậy tôi có thể mã hóa dữ liệu bằng các mẫu chỉ bằng cách tháo và đặt pin trở lại mạch? Tôi không hiểu Bất cứ ai có thể làm rõ bài viết đó nhiều hơn?

Những gì tôi muốn làm là tạo ra hai mạch đơn giản bằng đồng và tạo ra một sóng vô tuyến mà mạch kia sẽ chặn và sử dụng cổng AND để bật đèn LED không dây.

Tuy nhiên, tôi không hiểu chính xác làm thế nào sóng vô tuyến được lan truyền!

Đừng lo lắng về các photon trừ khi bạn muốn dấn thân vào vật lý lượng tử. Một photon là lượng tử của bức xạ điện từ, cũng là một sóng. Tôi vẫn chưa tìm thấy một ứng dụng trong kỹ thuật RF nơi các hiệu ứng lượng tử có liên quan.

Trong tất cả các mạch điện tử, có hai trường: điện và từ. Điện trường được liên kết với điện áp, và từ tính với dòng điện.

Chúng tôi có các thành phần tạo ra điện trường mạnh: tụ điện.

Chúng tôi cũng có các thành phần tạo ra từ trường mạnh: cuộn cảm.

Trong mỗi thành phần này, chúng tôi nghĩ về một loại lĩnh vực là chủ đạo. Nhưng hãy xem xét điều gì xảy ra nếu chúng ta thay đổi nhanh chóng từ trường thông qua một cuộn cảm, bằng cách truyền một nam châm vĩnh cửu mạnh qua nó: một điện áp sẽ tồn tại giữa các cực của cuộn cảm. Điện áp này là một điện trường. Chúng tôi gọi đây là định luật cảm ứng của Faraday .

Một điều tương tự có thể xảy ra với một tụ điện. Để thay đổi điện trường, phải có một dòng điện. Hoặc nếu bạn quản lý để thay đổi điện trường, bạn sẽ tìm thấy một dòng điện ở đâu đó. Thao tác điện trường bên trong tụ điện khá khó khăn hơn so với việc thả nam châm qua cuộn dây, nhưng nếu bạn có thể xây dựng một thiết bị thí nghiệm phù hợp, bạn sẽ thấy điều này là đúng.

Do đó, một điện trường thay đổi có thể tạo ra một từ trường. Một từ trường thay đổi có thể tạo ra một điện trường.

Bức xạ điện từ là hai trường tạo ra nhau trong không gian trống. Điện trường thay đổi, tạo ra sự thay đổi từ trường ngay trước mặt nó, tạo ra sự thay đổi trong điện trường ngay phía trước ...

Để có được các trường này tỏa ra trong không gian trống như thế này, bạn phải tạo cả hai, theo pha, vuông góc với nhau. Đây là lý do tại sao một tụ điện không phải là một ăng-ten tốt: nó tạo ra một điện trường mạnh, nhưng từ trường tương đối nhỏ. Nó tỏa ra một chút, nhưng chủ yếu là năng lượng bị mắc kẹt trong điện trường, không thể tỏa ra vì nó không có từ trường để mang nó ra khỏi tụ điện. Điều tương tự cũng đúng với một cuộn cảm, với dòng điện và điện áp, từ tính và điện được trao đổi. Xem tại sao một cuộn cảm không phải là một ăng-ten tốt?

Anten chỉ là cuộn cảm hoặc tụ điện bị rò rỉ. Nhiều ăng ten đều như nhau cả hai cùng một lúc, sao cho trở kháng của chúng hoàn toàn là điện trở ở tần số thiết kế, thay vì cảm ứng hoặc điện dung. Thông qua hình học thông minh, họ tạo ra từ trường và điện trường vuông góc và cùng pha, sau đó tỏa ra.

Sóng vô tuyến được tạo ra khi điện trường thay đổi nhanh chóng: phải có một dòng điện xoay chiều.

Một điện trường trải rộng vào không gian. Khi bạn thay đổi điện trường, các phần xa của nó không thay đổi ngay lập tức. Sự thay đổi bị giới hạn bởi tốc độ ánh sáng. Nếu bạn dao động điện trường, do đó bạn tạo ra một sóng.

Bạn có thể nghĩ về nó như không gian được thấm vào mọi nơi bởi một điện trường; mạch của bạn chỉ tạo ra sự xáo trộn trong đó, giống như làm xáo trộn mặt nước. Sự xáo trộn đi xa với tốc độ ánh sáng, như những gợn sóng trong ao. Nếu mạch của bạn chỉ có dòng DC ổn định chạy qua nó, sự xáo trộn xảy ra ngay khi bạn bật nó và khi bạn tắt nó.

.

Mạch phát sóng vô tuyến được tối ưu hóa để phát xạ; họ cố tình làm những việc mà các nhà thiết kế cố gắng tránh trong các mạch phải giảm thiểu bức xạ của họ (đó là hầu hết các mạch). Bộ phát khuếch đại một số AC tần số cao và cung cấp năng lượng cho ăng ten .

Có nhiều loại ăng-ten và cách tất cả chúng hoạt động là một chủ đề lớn. Một ví dụ về ăng-ten chỉ đơn giản là một lưỡng cực có nửa bước sóng: hai dây dẫn dài chỉ theo hai hướng ngược nhau, mỗi bước sóng dài một phần tư.

Sóng vô tuyến không được giải thích cho đến khi James Clerk Maxwell mô tả điện và từ tính với cái mà ngày nay gọi là phương trình Maxwell. Họ sử dụng một hình thức tính toán véc tơ và xa đơn giản. Đối với câu hỏi của bạn, nó sôi sục để tăng tốc. Một dòng chảy không tạo ra radio. Các electron phải tăng tốc, giống như đi qua lại. Các electron di chuyển qua các dây rất chậm nhưng bạn có thể lắc chúng qua lại rất nhanh trong khoảng cách rất ngắn với một điện trường xen kẽ, bằng cách áp AC vào dây. Các electron đang đảo ngược hướng và sẽ tỏa ra. Điện trường thay đổi tạo ra từ trường và từ trường thay đổi tạo ra điện trường. Một phần nào đó như thể điện trường và từ trường bị chèn ép khỏi dây và bay đi với tốc độ ánh sáng.

Bạn cũng có thể tăng tốc bằng cách đi theo vòng tròn (nói chung là thay đổi hướng) và có những máy phát hoạt động theo cách đó. Không phải với một dây trong vòng tròn, với các electron trong chân không đi rất nhanh trong một vòng tròn từ một từ trường mạnh. Có những nam châm đẹp làm công việc này trong các mạch lò vi sóng cũ. Tìm kiếm "từ tính".

Cách đơn giản để chứng minh radio là nhân đôi các thí nghiệm ban đầu với một bộ phát khoảng cách tia lửa và vòng dây với một khe nhỏ để xem tia lửa từ nguồn điện nhận được. Thực hiện tìm kiếm trên các khoảng trống tia lửa và sóng radio. Nếu bạn tạo một cái, hãy cẩn thận rằng mọi người sẽ chọn thí nghiệm của bạn trên radio AM theo mọi hướng.

Một thực tế đáng ngạc nhiên của tự nhiên được tiết lộ bởi các phương trình của Maxwell và đó là điều làm cho radio trở nên hữu ích cho việc liên lạc đường dài. Chúng tôi mong muốn bất cứ thứ gì tỏa ra theo mọi hướng đều có sức mạnh (cường độ) giảm theo bình phương khoảng cách - như trong 1 / (r ^ 2). Nếu phát hiện vô tuyến dựa trên điều này thì nó sẽ vô dụng. Nhưng, khi công suất giảm theo bình phương, biên độ tỷ lệ với bình phương công suất và giảm xuống 1 / r. Và đó là biên độ của trường mà chúng ta phát hiện trong radio (hoặc chuyển động gây ra trong các electron trong ăng ten dây). Nếu bạn cách máy phát 1km và đi đến điểm cách đó 100km, biên độ tín hiệu chỉ bằng 1/100 là mạnh - một bộ khuếch đại giá trị có thể dễ dàng xử lý. Nếu radio dựa trên công suất, giá trị sẽ là 1/10000. Bạn có thể tưởng tượng vấn đề gửi tín hiệu 5000km (1 / 25.000,

Tôi sẽ bỏ qua các photon. Không giống như radio, một photon có năng lượng được xác định bởi tần số và bạn không cần cơ học lượng tử cho radio.

Công suất tín hiệu không giảm dưới dạng hàm vuông cho các trường E vì diện tích được bao phủ bởi tín hiệu phát ra tăng theo bình phương khoảng cách, bán kính.

Quan điểm về photon, tôi nghĩ ... Điều quan trọng là các photon là lượng tử ở tần số được phân loại ở ánh sáng, trong đó sóng vô tuyến là lượng tử ở tần số dưới ánh sáng. Nhưng tôi thực sự không biết. Richard Feynman ở đâu khi bạn cần anh ấy ...