Come vengono esattamente prodotte le onde radio da una corrente in un circuito stesso?

Ho 17 anni, sono nuovo nell'elettronica e ho imparato tutto online e mi aspetto di continuare a farlo con tutte le risorse. Ho scavato e non riesco a trovare risposte concise su questa domanda ...

Come vengono propagate esattamente le onde radio e come posso costruire una semplice coppia di circuiti da cui uno può inviare le onde radio e l'altro può intercettarle?

Ho letto cose diverse in diverse fonti e le collegherò tutte qui:

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

Il sito di cui sopra afferma che le onde radio sono essenzialmente EM (lo sapevano), ma menziona i fotoni. I fotoni sono l'essenza di tutti gli EM, ma in un semplice circuito ci sono solo flussi di corrente dalla batteria. Come potrei produrre fotoni da una corrente a senso unico?

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

Quel sito sopra afferma che puoi "fare un'onda radio" semplicemente avendo un campo elettrico, che è un circuito elettrico. Quindi, secondo quella logica, qualsiasi circuito elettrico sta producendo onde radio come è? In tal caso, un motore omopolare produrrebbe tecnicamente anche onde radio (è un circuito completo, sì)? Quindi le onde radio si propagheranno in uno schema a seconda di quante volte il circuito si accende e si spegne, quindi potrei codificare i dati in base agli schemi semplicemente rimuovendo e rimettendo la batteria nel circuito? Non capisco Qualcuno può chiarire di più quell'articolo?

Quello che voglio fare è creare due semplici circuiti in rame e produrre un'onda radio che l'altro circuito intercetterà e utilizzerà una porta AND per accendere un LED in modalità wireless.

Tuttavia, non capisco esattamente come si propagano le onde radio!

Non preoccuparti dei fotoni se non vuoi avventurarti nella fisica quantistica. Un fotone è il quanto di radiazione elettromagnetica, che è anche un'onda. Devo ancora trovare un'applicazione nell'ingegneria RF in cui gli effetti quantistici siano rilevanti.

In tutti i circuiti elettronici, ci sono due campi: uno elettrico e uno magnetico. Il campo elettrico è associato alle tensioni e il magnetico alle correnti.

Abbiamo componenti che creano forti campi elettrici: condensatori.

Abbiamo anche componenti che creano forti campi magnetici: induttori.

In ciascuno di questi componenti, pensiamo che un tipo di campo sia dominante. Ma considera cosa succede se cambiamo rapidamente il campo magnetico attraverso un induttore, diciamo passando attraverso un forte magnete permanente attraverso di esso: esisterà una tensione tra i terminali dell'induttore. Questa tensione è un campo elettrico. Chiamiamo questa legge di induzione di Faraday .

Una cosa simile può accadere a un condensatore. Per cambiare il campo elettrico, deve esserci una corrente. O se riesci a cambiare il campo elettrico, troverai una corrente da qualche parte. Manipolare il campo elettrico all'interno di un condensatore è piuttosto più difficile che far cadere un magnete attraverso una bobina, ma se puoi costruire un apparato sperimentale appropriato, scoprirai che è vero.

Pertanto, un campo elettrico mutevole può creare un campo magnetico. Un campo magnetico mutevole può creare un campo elettrico.

Le radiazioni elettromagnetiche sono questi due campi che si creano reciprocamente nello spazio libero. Il campo elettrico cambia, creando un cambiamento nel campo magnetico proprio di fronte ad esso, creando un cambiamento nel campo elettrico proprio di fronte ...

Affinché questi campi si irradino nello spazio libero in questo modo, è necessario creare entrambi, in fase, perpendicolari l'uno all'altro. Ecco perché un condensatore non è una buona antenna: crea un forte campo elettrico, ma il campo magnetico è relativamente piccolo. Si irradia un po ', ma soprattutto l'energia è bloccata nel campo elettrico, incapace di irradiare perché non ha un campo magnetico per portarlo via dal condensatore. Lo stesso vale per un induttore, con corrente e tensione, magnetico ed elettrico scambiati. Vedi Perché un induttore non è una buona antenna?

Le antenne sono solo induttori o condensatori che perdono. Molte antenne sono ugualmente entrambe allo stesso tempo, in modo tale che la loro impedenza sia puramente resistiva alla frequenza di progetto, piuttosto che induttiva o capacitiva. Attraverso una geometria intelligente, creano campi magnetici ed elettrici perpendicolari e in fase, che poi si irradiano.

Le onde radio si producono quando il campo elettrico cambia rapidamente: deve esserci una corrente alternata.

Un campo elettrico si diffonde nello spazio. Quando si cambia un campo elettrico, le sue parti distanti non cambiano all'istante. Il cambiamento è limitato dalla velocità della luce. Se si fluttua il campo elettrico, si crea quindi un'onda.

Puoi immaginarlo come spazio permeato ovunque da un campo elettrico; il tuo circuito crea solo un disturbo, come disturbare la superficie dell'acqua. Il disturbo viaggia alla velocità della luce, come increspature in uno stagno. Se il tuo circuito ha solo una corrente continua costante che lo attraversa, il disturbo si verifica proprio quando lo accendi e quando lo spegni.

(Infatti, le apparecchiature elettriche causano interferenze quando si accendono e si spengono: relè, interruttori, commutazione delle spazzole del motore elettrico o qualsiasi cosa che generi scintille: tutte si irradiano e possono interferire con le comunicazioni radio o con apparecchiature sensibili.)

I circuiti di trasmissione radio sono ottimizzati per irradiare; fanno deliberatamente cose che i progettisti cercano di evitare nei circuiti che devono minimizzare la loro radiazione (che è la maggior parte dei circuiti). I trasmettitori amplificano un po 'di corrente alternata ad alta frequenza ed eccitano un'antenna .

Esistono molti tipi di antenne e il modo in cui funzionano tutti è un argomento importante. Un esempio di antenna è semplicemente un dipolo di mezza lunghezza d'onda: due lunghi conduttori che puntano in direzioni opposte, ciascuno lungo un quarto di lunghezza d'onda.

Le onde radio non sono state spiegate fino a quando James Clerk Maxwell ha descritto l'elettricità e il magnetismo con quelle che ora vengono chiamate equazioni di Maxwell. Usano una forma di calcolo vettoriale e sono tutt'altro che semplici. Per la tua domanda, si riduce all'accelerazione. Una corrente che scorre non produce radio. Gli elettroni devono accelerare, come andare avanti e indietro. Gli elettroni si muovono attraverso i fili molto lentamente ma è possibile scuoterli avanti e indietro molto rapidamente su distanze molto brevi con un campo elettrico alternato, applicando CA al filo. Gli elettroni stanno invertendo la direzione e si irradieranno. Un campo elettrico mutevole produce un campo magnetico e un campo magnetico mutevole produce un campo elettrico. Un po 'come se i campi elettrici e magnetici fossero staccati dal filo e volassero via alla velocità della luce.

Puoi anche ottenere l'accelerazione andando in cerchio (cambiando direzione in generale) e ci sono trasmettitori che funzionano in questo modo. Non con un filo in cerchio, con gli elettroni nel vuoto che vanno molto velocemente in un cerchio da un forte campo magnetico. Ci sono dei magneti magnifici che fanno questo lavoro nei vecchi circuiti del forno a microonde. Cerca "magnetron".

Il modo semplice per dimostrare la radio è duplicare gli esperimenti originali con un trasmettitore a scintilla e un anello di filo con un piccolo spazio per vedere una scintilla dalla potenza ricevuta. Effettua una ricerca su gap di scintille e onde radio. Se ne fai uno, fai attenzione che le persone riprenderanno i tuoi esperimenti sulle radio AM in tutte le direzioni.

Un fatto sorprendente della natura è rivelato dalle equazioni di Maxwell ed è ciò che rende la radio utile per la comunicazione a lunga distanza. Ci aspetteremmo che tutto ciò che irradia in tutte le direzioni abbia potenza (intensità) che diminuisce con il quadrato della distanza - come in 1 / (r ^ 2). Se il rilevamento radio fosse basato su questo sarebbe quasi inutile. Ma, quando la potenza diminuisce con il quadrato, l'ampiezza è proporzionale al quadrato della potenza e scende come 1 / r. Ed è l'ampiezza del campo che rileviamo in radio (o il movimento indotto negli elettroni in un'antenna a filo). Se si è a 1 km da un trasmettitore e si arriva a un punto a 100 km di distanza, l'ampiezza del segnale è solo 1/100 più forte - un valore che gli amplificatori possono facilmente gestire. Se la radio fosse basata sulla potenza, il valore sarebbe 1/10000. Puoi immaginare il problema con l'invio di segnali 5000 km (1 / 25.000,

Ignorerei i fotoni. A differenza della radio, un fotone ha energia determinata dalla frequenza e non è necessaria la meccanica quantistica per la radio.

La potenza del segnale diminuisce come una funzione quadrata per i campi E poiché l'area coperta dal segnale emesso aumenta come un quadrato della distanza, raggio.

Il punto sui fotoni, penso ... La chiave è che i fotoni sono quanti ad una frequenza classificata alla luce, dove le onde radio sono quanti ad una frequenza al di sotto della luce. Ma davvero non lo so. Dov'è Richard Feynman quando hai bisogno di lui ...