Шта су електромагнетни таласи?
Електромагнетски таласи, према физици, спадају у најтајанственије. У њима, енергија заправо нестаје у нигдје, она се појављује ниоткуда. Ниједан други такав објекат не постоји у целој науци. Како се дешавају све ове дивне интерконверзије?
Маквелл Елецтродинамицс
Све је почело са чињеницом да је научник Максвел у далекој 1865. години, ослањајући се на дело Фарадеја, извео једначину електромагнетног поља. Сам Максвел је веровао да његове једначине описују торзију и напетост таласа у ваздуху. Двадесет и три године касније Хертз је експериментално створио такве поремећаје у медију, и било је могуће не само да их координира са једнаџбама електродинамике, већ и да се добију закони који регулишу ширење ових поремећаја. Постојала је занимљива тенденција да се прогласе било какви поремећаји који су у природи електромагнетски, Хертови таласи. Међутим, та зрачења нису једино средство за пренос енергије.
Бежична комуникација
До данас, могуће опције за имплементацију таквих бежичних комуникација укључују:
- електростатичко повезивање, које се назива и капацитивна спојница;
- индукција;
- струја;
- Теслин спој, тј. Повезивање таласа електронске густине преко проводних површина;
- најшири опсег најчешћих носилаца, који се називају електромагнетни таласи - од ултра ниских фреквенција до гама зрачења.
Вреди размотрити ове врсте комуникације детаљније.
Елецтростатиц цоуплинг
Двије диполе повезане су електричним силама у простору, што је посљедица Цоуломбовог закона. Овај тип везе разликује се од електромагнетних таласа способношћу да повеже диполе када се налазе на истој линији. Са растућим растојањима, сила спајања нестаје, а постоји и јак утицај различитих сметњи.
Индуцтион Цоуплинг
На основу магнетних индуктивних поља. Посматрано између објеката који имају индуктивност. Његова примена је прилично ограничена због кратког домета.
Тренутна комуникација
Због струја ширења у проводној околини може доћи до одређене интеракције. Ако струје пролазе кроз терминале (пар контаката), те исте струје се могу детектовати на знатној удаљености од контаката. То је оно што се назива ефект ширења струја.
Тесла веза
Познати физичар Никола Тесла изумио је везу уз помоћ таласа на проводној површини. Ако се на неком мјесту равнине омета густоћа носача набоја, тада ће се ови носачи почети кретати, што ће довести до поновног успостављања равнотеже. Пошто носиоци имају инерцијалну природу, рестаурација је природа таласа.
Електромагнетна спојница
Емисија електромагнетних таласа је веома далеког домета, јер је њихова амплитуда обрнуто пропорционална растојању до извора. Управо је ова метода бежичне комуникације постала најраспрострањенија. Али шта су електромагнетски таласи? Прво морате направити малу дигресију у историју њиховог открића.
Како су се појавили "електромагнетски таласи"?
Све је почело 1829. године, када је амерички физичар Хенри открио поремећаје електричних пражњења у експериментима са Лајденским банкама. Године 1832, физичар Фарадеј је предложио постојање таквог процеса као што су електромагнетски таласи. Маквелл је 1865. године створио своје познате једнаџбе електромагнетизма. Крајем деветнаестог века било је много успешних покушаја да се створе бежичне комуникације коришћењем електростатичких и електромагнетна индукција. Познати изумитељ Едисон је изумео систем који је омогућио путницима да шаљу и примају телеграме док се воз креће. Године 1888. Г. Хертз је недвосмислено доказао да се електромагнетни таласи појављују помоћу уређаја који се зове вибратор. Хертз је схватио искуство преношења електромагнетног сигнала на даљину. Године 1890. инжењер и физичар Бранли из Француске изумио је уређај за снимање електромагнетног зрачења. Након тога је овај уређај назван "радио диригент" (цохерер). У годинама 1891-1893 Никола Тесла је описао основне принципе имплементације преноса сигнала на велике удаљености и патентирао антену са јарболом, која је била извор електромагнетних таласа. Даља достигнућа у проучавању таласа и техничкој реализацији њихове производње и употребе припадају познатим физичарима и изумитељима као што су Попов, Марцони, де Морс, Лодге, Мирхеад и многи други.
Концепт "електромагнетног таласа"
Електромагнетни талас је феномен који се шири у простору са одређеном коначном брзином и представља наизменично електрично и магнетско поље. Пошто су магнетна и електрична поља нераскидиво међусобно повезана, они формирају електромагнетно поље. Такође се може рећи да је електромагнетски талас поље пертурбација, а током његовог ширења, енергија коју има магнетно поље претвара се у енергију електричног поља и назад, према Маквелл-овој електродинамици. Споља, ово је слично пропагацији било ког другог таласа у било ком другом медију, међутим, постоје значајне разлике.
Разлика електромагнетних таласа од других?
Енергија електромагнетних таласа се дистрибуира у прилично неразумљивом окружењу. Да би се упоредили ови таласи и било који други, потребно је разумети која врста медијума за размножавање. Претпоставља се да унутар-атомски простор испуњава електрични етар - специфичан медиј, који је апсолутни диелектрик. Сви таласи током пропагације показују прелазак кинетичке енергије у потенцијал и обрнуто. У исто време, за ове енергије, максимум у времену и простору се помера у односу један на други за једну четвртину укупног периода таласа. Просечна енергија таласа у исто време, је сума потенцијала и кинетичка енергија је константа. Али са електромагнетним таласима, ситуација је другачија. Енергетска и магнетна и електрична поља истовремено достижу максималне вриједности.
Како настаје електромагнетни талас?
Питање електромагнетног таласа је електрично поље (етар). Покретно поље је структурирано и састоји се од енергије његовог кретања и електричне енергије самог поља. Зато потенцијалне енергије Таласи су повезани кинетичким и фазним. Природа електромагнетног таласа је периодично електрично поље које је у стању кретање напред у простору и кретању брзину светлости.
Цуррентс биас
Постоји још један начин да се објасни шта су електромагнетни таласи. Претпоставља се да се струје преднапона појављују у зраку за вријеме кретања неједнаких електричних поља. Они настају, наравно, само за фиксног спољног посматрача. У тренутку када такав параметар, као што је јачина електричног поља, достигне свој максимум, струја биаса у датој тачки у простору ће се зауставити. Сходно томе, уз минимум напетости, добија се супротна слика. Овакав приступ појашњава таласну природу електромагнетног зрачења, јер се енергија електричног поља помиче за четвртину периода у односу на струје преднапона. Тада можемо рећи да се електрична пертурбација, или боље речено енергија пертурбације, трансформише у енергију струје биас и назад и пропагира таласним путем у диелектричној средини.