Saya berusia 17 tahun, dan saya baru dalam bidang elektronik, dan saya telah mempelajari segalanya secara online dan berharap untuk terus melakukannya dengan semua sumber daya. Saya telah menggali sekitar dan tidak dapat menemukan jawaban singkat tentang pertanyaan ini ...
Bagaimana sebenarnya gelombang radio disebarkan, dan bagaimana saya bisa membuat pasangan rangkaian sederhana yang darinya satu dapat mengirim gelombang radio dan yang lainnya dapat mencegatnya?
Saya telah membaca berbagai hal di berbagai sumber, dan saya akan menghubungkan semuanya di sini:
1. http://www.nrao.edu/index.php/learn/radioastronomy/radiowaves
Situs tersebut mengklaim bahwa gelombang radio pada dasarnya adalah EM (tahu itu), tetapi menyebutkan foton. Foton adalah inti dari semua EM, tetapi dalam rangkaian sederhana hanya ada arus yang mengalir oleh baterai. Bagaimana saya menghasilkan foton dari arus satu arah?
Situs di atas mengklaim bahwa Anda dapat "membuat gelombang radio" hanya dengan memiliki medan listrik, yang merupakan sirkuit listrik. Jadi, dengan logika itu, sirkuit listrik apa pun yang menghasilkan gelombang radio? Dalam hal itu, motor homopolar secara teknis akan menghasilkan gelombang radio juga (ini adalah rangkaian lengkap, ya)? Jadi gelombang radio akan merambat dalam suatu pola tergantung pada berapa kali rangkaian ini hidup dan mati, jadi saya bisa menyandikan data dengan pola hanya dengan melepas dan menempatkan baterai kembali ke sirkuit? Saya tidak mengerti. Adakah yang bisa memperjelas artikel itu lagi?
Yang ingin saya lakukan adalah membuat dua rangkaian sederhana dari tembaga, dan menghasilkan gelombang radio yang akan disadap sirkuit lain dan menggunakan gerbang-AND untuk menyalakan LED secara nirkabel.
Namun, saya tidak mengerti persis bagaimana gelombang radio disebarkan!
Jawaban:
Jangan khawatir tentang foton kecuali jika Anda ingin menjelajah ke dalam fisika kuantum. Foton adalah kuantum radiasi elektromagnetik, yang juga merupakan gelombang. Saya belum menemukan aplikasi dalam rekayasa RF di mana efek kuantum relevan.
Di semua sirkuit elektronik, ada dua bidang: listrik dan magnet. Medan listrik dikaitkan dengan tegangan, dan magnet dengan arus.
Kami memiliki komponen yang menghasilkan medan listrik yang kuat: kapasitor.
Kami juga memiliki komponen yang membuat medan magnet kuat: induktor.
Dalam setiap komponen ini, kami menganggap satu jenis bidang sebagai dominan. Tetapi pertimbangkan apa yang terjadi jika kita dengan cepat mengubah medan magnet melalui induktor, katakanlah dengan melewatkan magnet permanen yang kuat melaluinya: tegangan akan ada di antara terminal induktor. Tegangan ini adalah medan listrik. Kami menyebutnya hukum induksi Faraday ini .
Hal serupa dapat terjadi pada kapasitor. Untuk mengubah medan listrik, harus ada arus. Atau jika Anda berhasil mengubah medan listrik, Anda akan menemukan arus di suatu tempat. Memanipulasi medan listrik di dalam kapasitor agak lebih sulit daripada menjatuhkan magnet melalui kumparan, tetapi jika Anda dapat membangun peralatan eksperimental yang tepat, Anda akan menemukan ini benar.
Dengan demikian, medan listrik yang berubah dapat menciptakan medan magnet. Medan magnet yang berubah dapat menciptakan medan listrik.
Radiasi elektromagnetik adalah dua bidang yang saling menciptakan di ruang bebas. Medan listrik berubah, menciptakan perubahan medan magnet tepat di depannya, menciptakan perubahan medan listrik tepat di ...
Untuk membuat bidang-bidang ini terpancar di ruang bebas seperti ini, Anda harus membuat keduanya, secara bertahap, saling tegak lurus. Inilah sebabnya mengapa kapasitor bukan antena yang baik: ia menciptakan medan listrik yang kuat, tetapi medan magnetnya relatif kecil. Memancarkan sedikit, tetapi sebagian besar energi terjebak di medan listrik, tidak dapat memancar karena tidak memiliki medan magnet untuk membawanya menjauh dari kapasitor. Hal yang sama berlaku untuk induktor, dengan pertukaran arus dan tegangan, magnetik dan listrik. Lihat Mengapa induktor bukan antena yang baik?
Antena hanyalah induktor atau kapasitor bocor. Banyak antena sama-sama baik pada saat yang sama, sehingga impedansinya murni resistif pada frekuensi desain, bukan induktif atau kapasitif. Melalui geometri yang cerdas, mereka menciptakan medan magnet dan listrik yang tegak lurus dan dalam-fase, yang kemudian memancar.
sumber
Gelombang radio dihasilkan ketika medan listrik berubah dengan cepat: harus ada arus bolak-balik.
Medan listrik menyebar ke luar angkasa. Ketika Anda mengubah medan listrik, bagian-bagian yang jauh tidak berubah secara instan. Perubahan dibatasi oleh kecepatan cahaya. Jika Anda berfluktuasi medan listrik, karena itu Anda membuat gelombang.
Anda dapat menganggapnya sebagai ruang yang diserap di mana-mana oleh medan listrik; sirkuit Anda hanya menimbulkan gangguan di dalamnya, seperti mengganggu permukaan air. Gangguan itu merambat dengan kecepatan cahaya, seperti riak di kolam. Jika sirkuit Anda hanya memiliki DC stabil yang mengalir melaluinya, gangguan terjadi tepat ketika Anda menyalakannya dan ketika Anda mematikannya.
(Memang, peralatan listrik menyebabkan gangguan saat dihidupkan dan dimatikan: relay, sakelar, pergantian sikat motor listrik, atau apa pun yang menghasilkan percikan api: semuanya memancar dan dapat mengganggu komunikasi radio, atau dengan peralatan sensitif.)
Sirkuit pemancar radio dioptimalkan untuk memancarkan; mereka dengan sengaja melakukan hal-hal yang coba dihindari oleh perancang di sirkuit yang harus meminimalkan radiasi mereka (yang sebagian besar sirkuit). Pemancar memperkuat beberapa AC frekuensi tinggi, dan memberi energi pada antena .
Ada banyak jenis antena dan cara kerjanya adalah topik besar. Salah satu contoh antena hanyalah dipol dengan panjang gelombang setengah: dua konduktor panjang menunjuk ke arah yang berlawanan, masing-masing panjangnya seperempat panjang gelombang.
sumber
Gelombang radio tidak dijelaskan sampai James Clerk Maxwell menggambarkan listrik dan magnet dengan apa yang sekarang disebut Persamaan Maxwell. Mereka menggunakan bentuk kalkulus vektor dan jauh dari sederhana. Untuk pertanyaan Anda, intinya adalah akselerasi. Arus yang mengalir tidak menghasilkan radio. Elektron harus berakselerasi, seperti bolak-balik. Elektron bergerak melalui kabel dengan sangat lambat tetapi Anda dapat mengocoknya bolak-balik dengan sangat cepat pada jarak yang sangat pendek dengan medan listrik bolak-balik, dengan menerapkan AC ke kabel. Elektron berbalik arah dan akan memancar. Medan listrik yang berubah menghasilkan medan magnet dan medan magnet yang berubah menghasilkan medan listrik. Agak seolah-olah medan listrik dan magnet terjepit dari kawat dan terbang menjauh dengan kecepatan cahaya.
Anda juga bisa mendapatkan akselerasi dengan berputar (mengubah arah secara umum) dan ada pemancar yang bekerja seperti itu. Bukan dengan kawat dalam lingkaran, dengan elektron dalam ruang hampa berjalan sangat cepat dalam lingkaran dari medan magnet yang kuat. Ada magnet bagus yang melakukan pekerjaan ini di sirkuit oven microwave yang lebih tua. Cari "magnetron".
Cara sederhana untuk mendemonstrasikan radio adalah dengan menduplikasi percobaan asli dengan pemancar celah busi dan lilitan kawat dengan celah kecil untuk melihat percikan dari daya yang diterima. Lakukan pencarian pada celah percikan dan gelombang radio. Jika Anda membuatnya, berhati-hatilah karena orang akan mengambil percobaan Anda di radio AM di semua arah.
Fakta mengejutkan tentang alam diungkapkan oleh persamaan Maxwell dan itulah yang membuat radio berguna untuk komunikasi jarak jauh. Kita mengharapkan apa pun yang terpancar ke segala arah memiliki kekuatan (intensitas) yang turun dengan kuadrat jarak - seperti pada 1 / (r ^ 2). Jika deteksi radio didasarkan pada ini maka akan sia-sia. Tetapi, ketika daya turun dengan kuadrat, amplitudo sebanding dengan kuadrat daya dan turun sebagai 1 / r. Dan itu adalah amplitudo dari bidang yang kami deteksi di radio (atau gerakan yang diinduksi dalam elektron dalam antena kabel). Jika Anda 1 km dari pemancar dan pergi ke titik 100 km jauhnya, amplitudo sinyal hanya 1/100 sebagai kuat - penguat nilai dapat dengan mudah ditangani. Jika radio didasarkan pada daya, nilainya akan 1/10000. Anda dapat membayangkan masalah pengiriman sinyal 5000km (1 / 25.000,
Saya akan mengabaikan foton. Tidak seperti radio, foton memiliki energi yang ditentukan oleh frekuensi dan Anda tidak memerlukan mekanika kuantum untuk radio.
sumber
Kekuatan sinyal turun sebagai fungsi kuadrat untuk bidang E karena area yang dicakup oleh sinyal yang dipancarkan bertambah sebagai kuadrat jarak, jari-jari.
Poin tentang foton, saya pikir ... Kuncinya adalah bahwa foton adalah kuanta pada frekuensi yang diklasifikasikan dalam cahaya, di mana gelombang radio adalah kuanta pada frekuensi di bawah cahaya. Tapi saya benar-benar tidak tahu. Di mana Richard Feynman ketika Anda membutuhkannya ...
sumber