電磁気と電磁放射の違いは何ですか?


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前の質問、私は、一方から他方へ流れる電気を電線の2つのコイルを有するRFであるかどうかを尋ねられ、彼らは、それは、無線周波数ではなかったと答えました。これは、変化する磁場の無線伝送であり、それがRFであると思ったため、私は困惑しました。

AC電流の発振速度はRFの周波数だと思いました(60ヘルツのAC入力から60ヘルツのRF信号が得られると思いました)。まあ、私は言われませんでした。

電磁放射と単なる変化する電磁場との違いを知りたいです。

回答:


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理由は2つあります 以前の質問がラジオに関するものではなかったます。1つ目は、ラジオが正式に3kHzから300GHzに移行することです。2つ目は、トランスは電波とは異なる原理に基づいているということです。2番目の理由は、あなたの質問が何であるかです:トランスは電磁気に基づいており、電波は電磁放射に基づいています。

このトピックの理解は非常に困難であり、多くの人々が多くの前提で存在します。私は素人向けに簡単な説明をしようとします。そのためには、以下の詳細な説明よりも多くの仮定を受け入れる必要があります。

レイマンの説明

ご存じのように、磁場とは、金属などの一部の物質が他の物質に引き寄せられることを意味します。交流電流をワイヤまたはコイルに流すことにより、磁場を生成できます。それが変圧器の一次コイルで起こることです。逆に、磁場の変化によりコイルに電流が発生します。これが二次コイルで発生します。磁場と電流のこれらの特性は、電磁誘導と呼ばれます。

電磁放射は、電磁場の特定の形式です。電磁放射では、磁場は電場を作成します(それを仮定してください)が、電磁界を作ることから始まった導体からさらに離れます。電界は、さらに遠くに磁場を作成します。フィールドの特定のプロパティのために、それは何度も続きます。それが電磁放射の鍵です。

トランスを使用してテストする場合、生成される波の1つの波長内に2次コイルが存在します。これは、電磁放射のためではなく、電磁誘導のために二次コイルの電流が存在しないことを意味します。フィールドはお互いを作成しません。

複数の波長で波を輸送することによってのみ電磁放射の存在を証明できます。その場合にのみ、フィールドがお互いを作成することを確認できます。

詳細な説明

ここには混乱があり、その原因は、電波の背後にある理論的原理と無線周波数が必ずしも一致しないことです。見てみましょうラジオウィキペディア

無線は、約30 kHz〜300 GHzの無線周波数範囲で、可視光の周波数よりも大幅に低い周波数の電磁放射による自由空間を介した信号の無線伝送です。これらの波は電波と呼ばれます。電磁放射は、空気と空間の真空を通過する振動電磁場によって移動します。

注:30kHzの最小値は3kHzでなければなりません(参照:hereおよびhere

同じ原理に基づいて同じように動作し、周波数が<3kHzまたは> 300GHzである他の波が存在する可能性があることがわかります。したがって、これらは「ラジオ」の一部ではありません。これらの波は電波ではなく、RFスペクトルにも含まれていませんが、周波数を忘れるとまったく同じです。

しかし、もっとあります!電波は電磁放射です。電磁放射には、電気と磁気の2つの成分が含まれます。上記のように、これらのコンポーネントはお互いを作成します。赤い磁場は青い電場を作成し、次の磁場を作成します。

ここに画像の説明を入力してください

以下からの電磁放射ウィキペディア

電磁放射は、電荷の移動によって生成される、より一般的な電磁場(EM場)の特定の形式です。電磁放射は、電磁放射の吸収がもはやこれらの移動電荷の挙動に影響を与えないように、それらを生成した移動電荷から十分に離れた電磁場に関連付けられています。

私たちが中でやろうとした以前の質問は、実際には弱磁性拾ったフィールドをそれが、二次コイルが何をするかだから、。

私はあなたが今迷っていると思います。しかし変圧器は、電磁放射を行う、またはそれだけで、磁界のですか?電磁波放射ウィキペディアで見てみましょう:

... EMR 1の電界と磁界は、強度が互いに一定の比率で存在し、位相にも見られます...

1:電磁場と比較した電磁放射-著者による注意

t=sntcBt=costctBt

c

ここに画像の説明を入力してください

これらの機能が同相ではないことは既に確認できます。それらは互いに一定の比率でもありません。プロットすることでそれを見ることができますft=sntcost=tant

ここに画像の説明を入力してください

いいえ、変圧器は電磁放射を放射しません。波は互いに一定の強度比ではなく、同相でもありません。以前の質問でトランスフォーマーで行ったテストで、磁場に基づいていました。

磁場を拾うことと磁気放射とのこの違いは、近距離場と遠距離場の違いとして知られています

概要

実験がラジオに関するものではなかった主な理由は2つあります。1つ目は、周波数が間違っていたことです。2番目は、AC電流のコイルは電磁放射を提供しません。

参照


これはすべて非常に悲しいです。素人の説明が必要になるたびに、答えには三角関数をもつ膨大な数のグラフが含まれます。私はそれがこのようであってはならないと強く信じています。
sharptooth

@sharptoothあなたは正しい。スカイラーはこれを理解できると思いますが、答えの一番上に素人の説明を追加しました。

@OlinLathropよろしいですか?ウィキペディアと私の物理学の本は異なっています。2つのフィールドの比率は固定である必要がありますが、これはフェーズ外では発生しません。1つのフィールドは水平で、もう1つのフィールドは90度の角度です。図は3次元を表示しようとしているものです。

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@OlinLathropの良い点。私はあなたのロジックに従いますが、2つのフィールドがフェーズ外であるダイアグラムを見つけることができません。:私はそれについての質問尋ねたので、私は、これに答えるための知識を持っていないelectronics.stackexchange.com/q/64519/17592

@Kortukうーん、マックスウェルの方程式はどうですか?また、electronics.stackexchange.com

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50 / 60Hzの変圧器結合はRFではありません。これは、「近接場」として知られる反応場結合によって機能するためです。以下は、近距離と遠距離に関するウィキペディアの写真です。-

ここに画像の説明を入力してください

アンテナの波長(またはエネルギーの結合に使用している周波数)で、近距離音場が遠距離音場になります。遠方界は「適切なRF」と見なされ、距離の2乗に応じて放射が減少するように伝播できます。

ここで、50Hzの変圧器を考えてみましょう-波長は何ですか-6,000 km-1,000mでも近距離場の磁気結合は機能します-いいえ。RFではありません


興味深い議論。472kHzのハムバンドのような低い周波数で調整されたループアンテナを想像します。その後、遠距離場は大きな物理的距離で発生します。100m近くでは、フレネルゾーンまたはリアクティブゾーンにあり、ここにある他のアンテナは非常に疎結合のトランスの二次コイルのように動作しますが、数マイル(または数千マイル)離れた観測者はアンテナがあると言いますトランスではなく。高周波の場合、この遷移は人間の観点ではアンテナに非常に近いため、ほとんど問題になりません。
user103218

その周波数で、適度なサイズの調整されたループアンテナを使用すると、E電界はほとんど生成されず、ひどい送信アンテナになりますが、磁場を電圧に変換するのに適しているため、優れた受信機になります。受信機としては、タグタイプのアプリケーションでない限り、遠距離にあります。
アンディ別名

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あなたはすでに大部分をあなたの最後の文から得ていると思います。変化する磁気フィールドは、無線とは異なります。

本物のラジオが伝播していますエネルギー。エネルギーは、E(電場)とB(磁場)の間の特定のダンスに縛られていると考えることができます。2つが一緒に正しい方法で振動すると、エネルギーが自由空間を介して光の速度で伝播します。可視光はその一例です。これは、DCに到達する(ただし、DCに到達することはなく)ガンマ線と宇宙線を通過する、より大きなスペクトルのごく一部です。一般的なAMラジオは約1 MHzで、波長は300メートルです。一般的なFMは約100倍高い周波数であるため、100倍短い波長なので、100 MHzおよび3メートルです。WiFiは、波長2.4 mmの約2.4 GHzで動作します。数十ミリの波長のマイクロ波、空港で衣服の下を見るために使用される「テラヘルツ」放射、赤外線、可視光(約500 nm)、紫外線、X線、ガンマ線などがあります。これらはすべて、発振周波数を除いてまったく同じものです。それらはすべて自由空間で同じ速度の光で移動するため、波長で特性評価することもできます。

EおよびBフィールドはそれぞれ、非伝播フィールドもサポートできます。スチールボルトまたはフェライトロッドにワイヤを巻き、電流をオンにすると、磁場が発生します。鉄のような強磁性体は、この電磁石に引き付けられます。ただし、このフィールドのエネルギーはどこにも送信されないことに注意してください。電磁界は電磁石の周囲に存在し、距離とともに急速に減少します。電磁石をAC電流で駆動することにより、時間の経過とともに磁場を変化させることもできます。その後、別の近くの電磁石を逆に作動させて、変化する磁場からワイヤに電気信号を発生させます。実際、これがトランスフォーマーの動作の基礎です。はい、この方法で信号や大きな電力を転送することもできますが、無線ではありません。例えば、電磁石の束を配置して、特定の方向にB場外乱のビームを放射させる方法はありません。場を局所的に形作ることができ、理論的には場は光の速度で無限に広がりますが、それは電波(または光線、レーダービームなど)を送信します。

Bフィールドデバイスを作成できるのと同じように、静電界も作成できます。電磁石からの磁場と同様に、この電場は局所的に検出され、かなりの電力が近距離で伝達されます。しかし、再び、その分野のエネルギーはどこにも「送信」されていません。エネルギーを実際に単独で放射させるには、電磁場と呼ばれるB場とE場の間の正しい相互作用が必要です。私たちはしばしば少しずさんになり、ラジオを「RF」と呼びます。RFは実際には無線周波数の略ですが、多くの場合、あらゆる種類の無線を意味するために使用します。


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ウィキから:

無線周波数(RF)は、約3 kHz〜300 GHzの範囲の発振率であり、電波の周波数と、無線信号を運ぶ交流電流に対応します。

なぜ2.9 KHzではなく、3 KHzなのでしょうか? コンベンション

事実、電磁放射はどの周波数でも発生する可能性があります。たとえば、ELFスペクトルは3 Hz〜300 Hzですが、EM放射は必ずしもRFではありません。

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