В предыдущем вопросе я спросил, является ли наличие 2 катушек провода с электричеством, протекающим от одного к другому, РЧ, и они ответили, что это не радиочастота. Я был озадачен, потому что я думал, что это была беспроводная передача изменяющегося магнитного поля, которое, таким образом, было RF.

Я думал, что частота колебаний переменного тока равна частоте ВЧ (поэтому вход переменного тока 60 Гц, который, как я думал, даст мне ВЧ сигнал 60 Гц). Ну, мне сказали, что нет.

Я хотел бы знать разницу между электромагнитным излучением и простым, изменяющимся электромагнитным полем.

Есть две причины, по которым ваш предыдущий вопрос не касался радио. Во-первых, радио официально работает с 3 кГц до 300 ГГц. Во-вторых, трансформатор основан на другом принципе, чем радиоволны. Вторая причина заключается в том, о чем ваш вопрос: трансформатор основан на электромагнетизме, радиоволны - на электромагнитном излучении.

Понимание этой темы действительно трудно, и существует для многих людей с множеством предположений. Я постараюсь дать простое объяснение непрофессионалу, для которого вам придется принять несколько больше предположений, чем для подробного объяснения ниже.

Объяснение дилетанта

Как вы знаете, магнитное поле означает, что некоторые материалы, такие как металлы, притягиваются другими. Можно создать магнитное поле, пропуская переменный ток через провод или катушку. Вот что происходит в первичной обмотке трансформатора. И наоборот, изменение магнитного поля будет генерировать ток в катушке - это то, что происходит во вторичной катушке. Эти свойства магнитных полей и тока называются электромагнитной индукцией .

Электромагнитное излучение является особой формой электромагнитного поля. В электромагнитном излучении магнитное поле будет создавать электрическое поле (только предположим, что), но дальше от проводника, который начался с создания электромагнитного поля. Электрическое поле создаст магнитное поле еще дальше и так далее. Это просто продолжается и продолжается благодаря специфическим свойствам поля. Это ключ к электромагнитному излучению.

Когда вы проводите испытания с трансформатором, вторичная катушка существует внутри одной длины волны создаваемой волны. Это означает, что ток во вторичной катушке существует не из-за электромагнитного излучения, а из-за электромагнитной индукции: поля не создают друг друга.

Вы можете доказать существование электромагнитного излучения только путем переноса волн на более чем одну длину волны - только тогда вы можете быть уверены, что поля создают друг друга.

Детальное объяснение

Здесь есть некоторая путаница, и причина этого в том, что теоретический принцип, лежащий в основе радиоволн и радиочастоты, не обязательно совпадает. Взгляните на Радио Википедия :

Радио - это беспроводная передача сигналов в свободном пространстве с помощью электромагнитного излучения с частотой значительно ниже частоты видимого света в диапазоне радиочастот от 30 кГц до 300 ГГц. Эти волны называются радиоволнами. Электромагнитное излучение распространяется посредством колеблющихся электромагнитных полей, которые проходят через воздух и вакуум пространства.

^{Примечание: я считаю, что минимум 30 кГц должен быть 3 кГц (ссылка: здесь и здесь )}

Вы можете видеть, что могут существовать другие волны, основанные на том же принципе и работающие аналогичным образом, с частотой <3 кГц или> 300 ГГц, которые просто не являются частью «Радио». Эти волны не являются радиоволнами, и они не находятся в радиочастотном спектре, но они точно такие же, когда вы забываете о частоте.

Но это еще не все! Радиоволны являются электромагнитным излучением . Электромагнитное излучение состоит из двух компонентов, одного электрического и одного магнитного. Эти компоненты создают друг друга, как сказано выше. Красное магнитное поле создает синее электрическое поле, которое создает следующее магнитное поле и так далее.

Из электромагнитного излучения Википедии :

Электромагнитное излучение является особой формой более общего электромагнитного поля (электромагнитного поля), которое создается движущимися зарядами. Электромагнитное излучение связано с электромагнитными полями, которые находятся достаточно далеко от движущихся зарядов, которые их произвели, так что поглощение электромагнитного излучения больше не влияет на поведение этих движущихся зарядов.

То, что мы пытались сделать в вашем предыдущем вопросе, на самом деле просто захватило слабое магнитное поле , потому что это то, что делает вторичная катушка.

Полагаю, вам сейчас интересно: а разве трансформатор излучает электромагнитное излучение или это просто магнитное поле? Давайте посмотрим, с электромагнитным излучением Википедии :

... электрические и магнитные поля в ЭМИ ¹ существуют в постоянном соотношении сил друг к другу, а также находятся в фазе ...

^{1: электромагнитное излучение по сравнению с электромагнитным полем - примечание автора}

Подумай о трансформаторе. Магнитное поле генерируется при изменении тока . Допустим, в качестве тока у нас есть чистый синус, . Мы можем получить изменение тока в определенный момент, взяв производную этого синуса, которая является косинусом, так: . Теперь посмотрим на функции и , которые должны существовать в «постоянном соотношении сил друг к другу» и в фазе.B ( t ) = c o s ( t ) $I(t)=sin(t)\cdot{}c$I ( t ) B ( t $B(t)=cos(t)\cdot{}c$$I(t)$$B(t)$

^{Примечание: постоянная связана тем, что формулы зависят и от других вещей, которые сейчас неактуальны и постоянны в конкретной ситуации.$c$}

Вы уже можете видеть, что эти функции не в фазе. Они также не находятся в постоянном отношении друг к другу. Вы можете увидеть это, построив график :$f(t)=\frac{sin(t)}{cos(t)}=tan(t)$

Поэтому нет, трансформатор не излучает электромагнитное излучение. Волны не имеют постоянного отношения силы друг к другу и не находятся в фазе. Тесты, которые вы провели с трансформатором в своем предыдущем вопросе , были просто основаны на магнитном поле.

Эта разница между восприятием магнитного поля и магнитного излучения известна как разница между ближним и дальним полем .

Резюме

Есть две основные причины, по которым ваши эксперименты не касались радио. Во-первых, это просто была неправильная частота. Во-вторых, катушка с переменным током не обеспечивает электромагнитное излучение.

Ссылка

• Википедия: Радио , Радиочастота , Электромагнитное излучение , Электромагнитное поле , Ближнее и дальнее поле
• Промышленность Канады, GL-01
• Ваш предыдущий вопрос здесь
• Сюжеты были сделаны с Wolfram | Alpha

Соединение трансформатора 50/60 Гц не является РЧ, потому что оно работает посредством связи реактивного поля в так называемом «ближнем поле». Вот фотография из Википедии о ближних и дальних полях: -

Примерно на длине волны антенны (или на частоте, которую вы используете для соединения энергии) ближнее поле становится дальним полем. Дальнее поле рассматривается как «правильная РЧ» и может распространяться с уменьшением излучения как квадрата расстояния.

Теперь рассмотрим трансформатор с частотой 50 Гц, длина волны которого составляет 6000 км, и магнитная связь в ближнем поле будет работать даже на 1000 м - нет. Это не рф

Я думаю, вы уже в значительной степени поняли это из своего последнего предложения. Изменяющееся магнитное поле - это не то же самое, что радио.

Настоящее радио распространяетсяэнергия. Вы можете думать об энергии как связанной в определенном танце между E (электрическим) полем и B (магнитным) полем. Два вместе колеблющихся в правильном пути заставляют энергию распространяться со скоростью света через свободное пространство. Видимый свет является одним из примеров этого. Это крошечная часть большего спектра, которая идет вниз (но не в) DC и выше гамма-лучей и космических лучей. Обычное AM-радио работает на частоте около 1 МГц с длиной волны 300 метров. Обычный FM примерно в 100 раз выше частоты и, следовательно, в 100 раз короче, поэтому 100 МГц и 3 метра. WiFi работает на частоте 2,4 ГГц, что составляет 125 мм длины волны. Существуют микроволны с длиной волны 10 с, "терагерцовое" излучение, используемое в аэропортах для поиска под одеждой, инфракрасный, видимый свет (примерно 500 нм), ультрафиолетовое излучение, рентгеновское излучение, гамма-излучение и т. Д. Все это одно и то же, за исключением частоты колебаний. Поскольку все они движутся с одинаковой скоростью света в свободном пространстве, вы также можете охарактеризовать их по длине волны.

Поля E и B также могут поддерживать нераспространяющиеся поля. Оберните проволокой вокруг стального болта или ферритового стержня, включите ток, и вы получите магнитное поле. Ферромагнитные материалы, такие как сталь, будут притягиваться к этому электромагниту. Однако обратите внимание, что энергия этого поля никуда не отправляется. Поле существует вокруг электромагнита и быстро падает с расстоянием. Вы даже можете изменять поле с течением времени, приводя электромагнит в действие переменным током, а затем заставлять другой соседний электромагнит работать в обратном направлении, чтобы подать электрический сигнал в свои провода от изменяющегося магнитного поля. Фактически, это основа работы трансформаторов. Да, вы можете передавать сигналы и даже значительную мощность таким образом, но это не радио. Например, нет никакого способа устроить группу электромагнитов, чтобы заставить луч возмущения поля B излучаться в определенном направлении. Вы можете формировать поле локально, и поле теоретически расширяется до бесконечности со скоростью света, но это не то же самое, чтоотправка радиоволны (или светового луча, или радиолокационного луча и т. д.).

Так же, как вы можете создать полевое устройство B, вы также можете создавать статические электрические поля. Как и в случае магнитного поля от электромагнита, это электрическое поле может быть обнаружено локально, и значительная мощность передается на близкие расстояния. Но опять же, энергия этого поля никуда не «отправляется». Чтобы энергия действительно излучалась сама по себе, требуется только правильное взаимодействие между полями B и E, которые мы называем электромагнитным излучением . Мы часто становимся немного неряшливыми и называем что-либо радио "RF". RF действительно означает радиочастоту , но часто мы используем ее для обозначения радиосигналов любого рода.

Из вики :

Радиочастота (РЧ) - это частота колебаний в диапазоне от 3 кГц до 300 ГГц, которая соответствует частоте радиоволн и переменным токам, несущим радиосигналы.

Почему 3 кГц, а не, скажем, 2,9 кГц? конвенция !

Дело в том, что электромагнитное излучение может возникать на любой частоте, например спектр ELF составляет от 3 Гц до 300 Гц, но электромагнитное излучение не обязательно является радиочастотным .