تولید امواج الکترومغناطیس

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 4

تولید امواج الکترومغناطیس بنا به گفته ماکسول اگر در ناحیه‌ای از فضا میدان الکتریکی تغییر کند آنگاه میدان مغناطیسی در فضا به‌وجود می‌آید. ماکسول از این موضوع نکته دیگری را نتیجه گرفت:

اگر میدان مغناطیسی در حال تغییر بتواند میدان الکتریکی تولید کند، آنگاه میدان الکتریکی خودش نیز در حال تغییر خواهد بود. این تغییر در میدان الکتریکی مجدداً میدان مغناطیسی تولید می‌کند که در حال تغییر است و در نتیجه میدان الکتریکی در حال تغییر جدیدی می‌تواند از آن حاصل شود و به همین نحو قضیه می‌تواند ادامه داشته باشد.

هنگامی که ماکسول با معادلاتش کار می‌کرد دریافت که این فرآیند پی در پی در تغییر میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی می‌تواند باعث ایجاد موجی از میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی شود که براحتی در فضا قابل انتشار است. ما امروزه این موج را جزو امواج الکترومغناطیس می‌دانیم.

دو میله فلزی (که ما به عنوان آنتن بکار می‌گیریم) را در نظر بگیرید. فرض کنید این دو میله را توسط کلیدی به دو قطب باطری وصل کنیم.

به محض بسته شدن کلید میله بالایی بسرعت مثبت می‌شود و میله‌ای پایینی منفی می‌گردد براین اساس خطوط میدان الکتریکی در اطراف میله‌ها شکل می‌گیرددر هنگامی که بارها به حرکت درمی‌آیند، جریان الکتریکی حاصل می‌شود که جهت آن به سمت بالا است. بنابراین یک میدان مغناطیسی در اطراف آنتن حاصل می‌گردد. خطوط میدان مغناطیسی دایره وار سیم را احاطه می‌کنند. در تصویر فوق جهت خطوط میدان که به سمت داخل صفحه است با علامت و خطوط میدانی که از صفحه خارج می‌شوند با نشان داده شده‌اند.

به نظر شما میدان الکتریکی و مغناطیسی تا چه مسافتی گسترش یافته‌اند؟ بدیهی است اگر این حالت پایدار باشد آنگاه میدان الکتریکی و مغناطیسی تا بینهایت دور امتداد خواهند داشت. در حقیقت وقتی که کلید وصل می‌شود در نواحی نزدیک، میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی بسرعت ظاهر می‌شوند. اما مدّتی طول می‌کشد که میدان‌ها به نواحی دور برسند. هر دو میدان الکتریکی و مغناطیسی حامل انرژی هستند و امکان ندارد این انرژی با سرعت بی نهایت انتقال یابد.

حال شرایطی را در نظر بگیرید که آنتن به منبع ولتاژ متناوب () وصل شود. فرض کنید همانند گذشته طرف بالای مولد مثبت و طرف پایین آن منفی باشد. خطوط میدان با رنگ قرمز نشان داده شده‌اند و جهت جریان نیز در شکل آمده‌است. همچنین جهت میدان مغناطیسی که حول آنتن به صورت دایروی به‌وجود آمده با علامت نشان داده شده‌است.

در لحظاتی دیگر جهت اختلاف پتانسیل مولد () تغییر می‌کند. براین اساس جهت جریان عکس شده و خطوط میدان مغناطیسی جدیدی در خلاف جهت گذشته شکل می‌گیرند. ازآنجاکه خطوط میدان جدید جهتشان عکس شده‌است بنابراین خطوط قدیمی طوری خم می‌شوند که خطوط جدید و قدیم مسیرهای بسته‌ای را تشکیل دهند. در هر حال، خطوط قدیمی از بین نمی‌روند. آنها به حرکتشان به دور دست ادامه می‌دهند.

ازآنجاکه میدان مغناطیسی در حال تغییر میدان الکتریکی را به‌وجود می‌آورد و میدان الکتریکی در حال تغییر میدان مغناطیسی را حاصل می‌کند، در نتیجه ترکیب این میدان‌های در حال تغییر مغناطیسی و الکتریکی پیشرونده، خودش را تامین می‌کند و دیگر به میله آنتن اوّلیه وابستگی نخواهند داشت.

میدان های که از آنتن خیلی دور نیستند (و به عنوان میدان‌های نزدیک شناخته می‌شوند) شکل بسیار پیچیده‌ای دارند ولی ما علاقه زیادی به آنها نداریم. بلکه توجّه عمده ما به سمت میدان‌هایی دور از آنتن است.

این میدان‌ها توسط گیرنده می‌توانند دریافت شوند و به آنها میدان تابشی می‌گویند. در این شرایط میدان‌های الکتریکی به شکل حلقه درآمده و به سمت بیرون منتشر می‌شوند. اگرچه میدان‌های مغناطیسی هم به شکل حلقه هستند اما در شکل نشان داده نشده‌اند زیرا بر صفحه عمودند.