Wie genau werden Funkwellen aus einem Strom in einem Stromkreis selbst erzeugt?

Ich bin 17 Jahre alt und neu in der Elektronik. Ich habe alles online gelernt und erwarte, dies auch weiterhin mit allen Ressourcen zu tun. Ich habe mich umgegraben und kann keine präzisen Antworten auf diese Frage finden ...

Wie genau breiten sich Funkwellen aus und wie kann ich ein einfaches Schaltungspaar aufbauen, von dem einer die Funkwellen senden und der andere sie abfangen kann?

Ich habe verschiedene Dinge in verschiedenen Quellen gelesen und werde sie alle hier verlinken:

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

Die oben erwähnte Stelle behauptet, dass Radiowellen im Wesentlichen EM sind (wusste das), erwähnt aber Photonen. Photonen sind die Essenz aller EM, aber in einer einfachen Schaltung fließt nur Strom durch die Batterie. Wie würde ich Photonen aus einem Einwegstrom erzeugen?

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

Diese Seite oben behauptet, dass Sie "eine Funkwelle erzeugen" können, indem Sie einfach ein elektrisches Feld haben, das ein elektrischer Stromkreis ist. Nach dieser Logik erzeugt also jeder Stromkreis Funkwellen wie sie sind? In diesem Fall würde ein homopolarer Motor auch technisch Radiowellen erzeugen (es ist eine vollständige Schaltung, ja)? Dann breiten sich die Funkwellen in einem Muster aus, abhängig davon, wie oft die Schaltung ein- und ausgeschaltet wird, sodass ich Daten durch Muster codieren kann, indem ich einfach die Batterie entferne und wieder in die Schaltung zurücklege. Ich verstehe es nicht Kann jemand diesen Artikel mehr klarstellen?

Was ich tun möchte, ist, zwei einfache Schaltkreise aus Kupfer herzustellen und eine Funkwelle zu erzeugen, die der andere Schaltkreis abfängt und ein UND-Gatter verwendet, um eine LED drahtlos einzuschalten.

Ich verstehe jedoch nicht genau, wie sich Funkwellen ausbreiten!

Sorgen Sie sich nicht um Photonen, es sei denn, Sie möchten sich in die Quantenphysik wagen. Ein Photon ist das Quantum elektromagnetischer Strahlung, das auch eine Welle ist. Ich habe noch keine Anwendung in der HF-Technik gefunden, bei der Quanteneffekte relevant sind.

In allen elektronischen Schaltkreisen gibt es zwei Felder: ein elektrisches und ein magnetisches. Das elektrische Feld ist mit Spannungen verbunden und das Magnetfeld mit Strömen.

Wir haben Komponenten, die starke elektrische Felder erzeugen: Kondensatoren.

Wir haben auch Komponenten, die starke Magnetfelder erzeugen: Induktoren.

In jeder dieser Komponenten betrachten wir eine Art von Feld als dominant. Aber überlegen Sie, was passiert, wenn wir das Magnetfeld durch einen Induktor schnell ändern, indem wir beispielsweise einen starken Permanentmagneten durch ihn führen: Zwischen den Anschlüssen des Induktors liegt eine Spannung an. Diese Spannung ist ein elektrisches Feld. Wir nennen dies Faradays Induktionsgesetz .

Ähnliches kann einem Kondensator passieren. Um das elektrische Feld zu ändern, muss ein Strom vorhanden sein. Oder wenn Sie es schaffen, das elektrische Feld zu ändern, finden Sie irgendwo einen Strom. Das Manipulieren des elektrischen Feldes in einem Kondensator ist schwieriger als das Fallenlassen eines Magneten durch eine Spule. Wenn Sie jedoch eine geeignete Versuchsapparatur konstruieren können, werden Sie feststellen, dass dies zutrifft.

Somit kann ein sich änderndes elektrisches Feld ein Magnetfeld erzeugen. Ein sich änderndes Magnetfeld kann ein elektrisches Feld erzeugen.

Elektromagnetische Strahlung sind diese beiden Felder, die sich im freien Raum gegenseitig erzeugen. Das elektrische Feld ändert sich, wodurch sich das Magnetfeld direkt davor ändert und sich das elektrische Feld direkt davor ändert ...

Damit diese Felder in einem solchen freien Raum wegstrahlen, müssen Sie beide in Phase senkrecht zueinander erstellen. Deshalb ist ein Kondensator keine gute Antenne: Er erzeugt ein starkes elektrisches Feld, aber das Magnetfeld ist relativ klein. Es strahlt ein wenig, aber meistens bleibt die Energie im elektrischen Feld stecken und kann nicht wegstrahlen, da es kein Magnetfeld hat, um es vom Kondensator wegzutragen. Gleiches gilt für einen Induktor, bei dem Strom und Spannung magnetisch und elektrisch ausgetauscht werden. Siehe Warum ist ein Induktor keine gute Antenne?

Antennen sind nur undichte Induktoren oder Kondensatoren. Viele Antennen sind gleichermaßen beide gleichzeitig, so dass ihre Impedanz bei der Entwurfsfrequenz eher rein resistiv als induktiv oder kapazitiv ist. Durch geschickte Geometrie erzeugen sie senkrecht und gleichphasig magnetische und elektrische Felder, die dann wegstrahlen.

Radiowellen entstehen, wenn sich das elektrische Feld schnell ändert: Es muss ein Wechselstrom vorhanden sein.

Ein elektrisches Feld breitet sich im Weltraum aus. Wenn Sie ein elektrisches Feld ändern, ändern sich die entfernten Teile nicht sofort. Die Änderung ist durch die Lichtgeschwindigkeit begrenzt. Wenn Sie das elektrische Feld schwanken, erzeugen Sie daher eine Welle.

Sie können sich vorstellen, dass der Raum überall von einem elektrischen Feld durchdrungen wird. Ihr Kreislauf verursacht nur eine Störung, wie die Störung der Wasseroberfläche. Die Störung verschwindet mit Lichtgeschwindigkeit wie Wellen in einem Teich. Wenn in Ihrem Stromkreis nur stetiger Gleichstrom fließt, tritt die Störung nur dann auf, wenn Sie ihn einschalten und ausschalten.

(In der Tat verursachen elektrische Geräte beim Ein- und Ausschalten Störungen: Relais, Schalter, Kommutierung von Bürsten von Elektromotoren oder alles, was Funken erzeugt: Alle strahlen aus und können die Funkkommunikation oder empfindliche Geräte stören.)

Funkübertragungsschaltungen sind für die Strahlung optimiert; Sie tun absichtlich Dinge, die Designer versuchen, in Schaltkreisen zu vermeiden, die ihre Strahlung minimieren müssen (was die meisten Schaltkreise sind). Sender verstärken hochfrequenten Wechselstrom und versorgen eine Antenne mit Strom .

Es gibt viele Arten von Antennen und wie sie alle funktionieren, ist ein großes Thema. Ein Beispiel für eine Antenne ist einfach ein Dipol mit einer halben Wellenlänge: zwei lange Leiter, die in entgegengesetzte Richtungen zeigen und jeweils eine viertel Wellenlänge lang sind.

Radiowellen wurden erst erklärt, als James Clerk Maxwell Elektrizität und Magnetismus mit den heutigen Maxwellschen Gleichungen beschrieb. Sie verwenden eine Form der Vektorrechnung und sind alles andere als einfach. Bei Ihrer Frage geht es um Beschleunigung. Ein fließender Strom erzeugt kein Radio. Die Elektronen müssen beschleunigen, als würden sie hin und her gehen. Elektronen bewegen sich sehr langsam durch Drähte, aber Sie können sie über sehr kurze Entfernungen mit einem elektrischen Wechselfeld sehr schnell hin und her schütteln, indem Sie Wechselstrom an den Draht anlegen. Die Elektronen kehren die Richtung um und strahlen aus. Ein sich änderndes elektrisches Feld erzeugt ein Magnetfeld und ein sich änderndes Magnetfeld erzeugt ein elektrisches Feld. Etwas so, als würden die elektrischen und magnetischen Felder vom Draht abgequetscht und fliegen mit Lichtgeschwindigkeit davon.

Sie können die Beschleunigung auch erhalten, indem Sie sich in einem Kreis bewegen (Richtungswechsel im Allgemeinen), und es gibt Sender, die auf diese Weise funktionieren. Nicht mit einem Draht im Kreis, mit Elektronen im Vakuum, die in einem Kreis aus einem starken Magnetfeld sehr schnell laufen. Es gibt schöne Magnete, die diese Aufgabe in älteren Mikrowellenschaltungen erfüllen. Suche "Magnetron".

Die einfache Möglichkeit, Radio zu demonstrieren, besteht darin, die ursprünglichen Experimente mit einem Funkenstreckensender und einer Drahtschleife mit einer kleinen Lücke zu duplizieren, um einen Funken von der empfangenen Leistung zu sehen. Suchen Sie nach Funkenstrecken und Radiowellen. Wenn Sie eine erstellen, achten Sie darauf, dass die Leute Ihre Experimente mit AM-Funkgeräten in alle Richtungen aufnehmen.

Eine überraschende Tatsache der Natur wird durch Maxwells Gleichungen offenbart, und dies macht Radio für die Fernkommunikation nützlich. Wir würden erwarten, dass alles, was in alle Richtungen strahlt, eine Kraft (Intensität) hat, die mit dem Quadrat der Entfernung abfällt - wie in 1 / (r ^ 2). Wenn die Funkerkennung darauf basieren würde, wäre sie nahezu nutzlos. Da jedoch die Leistung mit dem Quadrat abnimmt, ist die Amplitude proportional zum Quadrat der Leistung und fällt mit 1 / r ab. Und es ist die Amplitude des Feldes, die wir im Radio erfassen (oder die Bewegung, die in Elektronen in einer Drahtantenne induziert wird). Wenn Sie 1 km von einem Sender entfernt sind und zu einem 100 km entfernten Punkt gehen, ist die Signalamplitude nur 1/100 so stark - ein Wertverstärker kann problemlos handhaben. Wenn das Radio auf Strom basieren würde, wäre der Wert 1/10000. Sie können sich das Problem vorstellen, Signale 5000 km (1 / 25.000,

Ich würde Photonen ignorieren. Im Gegensatz zu Radio hat ein Photon eine Energie, die durch die Frequenz bestimmt wird, und Sie benötigen keine Quantenmechanik für Radio.

Die Signalleistung fällt als Quadratfunktion für E-Felder ab, da die vom emittierten Signal abgedeckte Fläche als Quadrat der Entfernung und des Radius zunimmt.

Der Punkt über Photonen, denke ich ... Der Schlüssel ist, dass Photonen Quanten mit einer bei Licht klassifizierten Frequenz sind, wobei Radiowellen Quanten mit einer Frequenz unter Licht sind. Aber ich weiß es wirklich nicht. Wo ist Richard Feynman, wenn Sie ihn brauchen ...