무선 원리

전기의 더 매혹적인 응용 프로그램 중 하나는 전파라고 하는 보이지 않는 에너지 파문을 생성하는 것입니다. . 교류에 대한 이 강의의 제한된 범위는 개념의 완전한 탐구를 허용하지 않으며 일부 기본 원칙을 다룰 것입니다.

Oersted의 우연한 전자기 발견으로 전기와 자기는 서로 관련이 있음을 깨달았습니다.

전류가 도체에 흐를 때 흐름 축에 수직으로 자기장이 생성됩니다. 마찬가지로, 도체가 도체에 수직인 자속의 변화에 ​​노출되면 해당 도체의 길이를 따라 전압이 생성됩니다.

지금까지 과학자들은 전기와 자기가 항상 직각으로 서로 영향을 미치는 것처럼 보인다는 것을 알고 있었습니다. 그러나 이 겉보기에는 단순해 보이는 직각도라는 개념 바로 아래에 중요한 발견이 숨겨져 있었고, 그 공개는 현대 과학의 중추적인 순간 중 하나였습니다.

전기장과 자기장의 관계

물리학의 이러한 돌파구는 과장하기 어렵습니다. 이 개념적 혁명을 주도한 사람은 스코틀랜드의 물리학자 James Clerk Maxwell(1831-1879)로, 전기와 자기 연구를 비교적 깔끔한 네 방정식으로 "통합"했습니다.

본질적으로 그가 발견한 것은 전기장과 자기장 장 전류가 흐르기 위한 전도성 경로의 존재 여부에 관계없이 본질적으로 서로 관련되어 있습니다. 더 공식적으로 말하면 Maxwell의 발견은 다음과 같습니다.

변화하는 전기장은 수직 자기장을 생성합니다. 그리고

변화하는 자기장은 수직 전기장을 생성합니다.

이 모든 것은 열린 공간에서 일어날 수 있으며, 교번하는 전기장과 자기장은 빛의 속도로 공간을 이동할 때 서로를 지원합니다. 공간을 통해 전파되는 전기장과 자기장의 동적 구조는 전자기파로 더 잘 알려져 있습니다. .

전자기파로 구성된 자연 복사 에너지에는 여러 종류가 있습니다. 빛조차도 본질적으로 전자기입니다. X선과 "감마"선도 마찬가지입니다.

이러한 종류의 전자기 복사 사이의 유일한 차이점은 진동의 주파수(극성에서 앞뒤로 전기장과 자기장의 교대)입니다. AC 전압 소스와 안테나라는 특수 장치를 사용하여 , 우리는 쉽게 전자파(빛보다 훨씬 낮은 주파수)를 생성할 수 있습니다.

안테나 유형

안테나는 분산 전기장 또는 자기장을 생성하기 위해 제작된 장치에 불과합니다. 두 가지 기본 유형의 안테나는 쌍극자입니다. 및 루프 :아래 그림

다이폴 안테나 및 루프 안테나.

쌍극자는 개방 회로와 루프 단락에 지나지 않는 것처럼 보이지만 이러한 와이어 조각은 적절한 주파수의 AC 소스에 연결될 때 전자기장의 효과적인 방사체입니다. 쌍극자의 열린 두 와이어는 일종의 커패시터(유전체로 분리된 두 개의 도체) 역할을 하며, 전기장은 두 개의 근접한 판 사이에 집중되는 대신 분산되도록 열려 있습니다.

루프 안테나의 폐쇄 와이어 경로는 대형 에어 코어가 있는 인덕터처럼 작동하여 필드가 일반 인덕터처럼 집중되고 포함되는 대신 안테나에서 멀리 분산될 수 있는 충분한 기회를 다시 제공합니다.

전원이 공급된 쌍극자가 변화하는 전기장을 공간으로 방출함에 따라 변화하는 자기장이 직각으로 생성되어 전기장이 공간으로 더 멀리 유지되고, 파동이 빛의 속도로 전파되는 방식으로 진행됩니다.

파워드 루프 안테나가 변화하는 자기장을 공간으로 방출함에 따라 변화하는 전기장이 직각으로 생성되며 동일한 최종 결과는 안테나에서 멀리 보내는 지속적인 전자기파입니다. 두 안테나 모두 동일한 기본 작업인 전자기장의 제어된 생성을 수행합니다.

안테나의 기능

고주파 AC 전원에 연결하면 안테나가 송신 역할을 합니다. AC 전압과 전류를 전자기파 에너지로 변환하는 장치. 안테나는 또한 전자기파를 차단하고 그 에너지를 AC 전압과 전류로 변환하는 능력이 있습니다. 이 모드에서 안테나는 수신 장치:아래 그림

기본 무선 송신기 및 수신기.

많은 동안 안테나 기술에 대해 더 많은 이야기를 할 수 있는 이 간단한 소개는 무슨 일이 일어나고 있는지에 대한 일반적인 아이디어를 제공하기에 충분합니다(그리고 아마도 몇 가지 실험을 일으키기에 충분한 정보).

검토:

<울>

제임스 맥스웰은 변화하는 전기장이 빈 공간에서도 수직 자기장을 생성하고 그 반대의 경우에도 수직 자기장을 생성한다는 것을 발견했습니다.

서로 직각으로 진동하고 빛의 속도로 이동하는 전기장과 자기장의 쌍이 전자기파를 구성합니다. .

안테나 고주파 AC 소스에 의해 전원이 공급될 때 변화하는 전기장 또는 변화하는 자기장을 방출하거나 전자기장을 차단하여 AC 전압 또는 전류로 변환하도록 설계된 와이어로 만들어진 장치입니다.

쌍극자 안테나는 두 가닥의 와이어(만지지 않음)로 구성되어 있으며, 주로 에너지가 공급될 때 전기장을 생성하고 이차적으로 공간에서 자기장을 생성합니다.

루프 안테나는 와이어 루프로 구성되어 있으며, 에너지가 공급될 때 주로 자기장을 생성하고 이차적으로 공간에서 전기장을 생성합니다.

관련 워크시트:

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기본 전자기 및 전자기 유도 워크시트