venerdì 1 aprile 2016

PRODUZIONE DI ONDE ELETTROMAGNETICHE

Le onde elettromagnetiche sono generate da campi elettrici variabili o correnti variabili (ad es. scariche elettriche come fulmini). Anche una carica accelerata è equivalente ad una corrente variabile e quindi genera onde elettromagnetiche. Ad esempio, può generare onde elettromagnetiche:
1)L'urto di particelle cariche contro un ostacolo (raggi X)
2)Il moto curvilineo di particelle cariche (es. sincrotroni) 
3)Il moto oscillatorio di particelle cariche .(es.agitazione termica- infrarossi)

Artificialmente possiamo generare onde elettromagnetiche con circuiti LC (induttanza- capacità) detto anche circuito oscillate. Se inizialmente il condensatore è carico, si genererà una corrente di scarica variabile che attraversa l'induttanza. Nel momento in cui la corrente tende ad annullarsi nell'induttanza si genera una corrente indotta dello stesso verso che ricarica il condensatore con carica delle armature di segno contrario. In tal modo si ripete il processo di scarica con corrente di verso opposto , si genera una corrente indotta contraria che ricarica il condensatore nello stesso modo iniziale. Il processo è periodico con pulsazione data da :

Esiste una chiara analogia tra il circuito LC e un sistema massa-molla. Nel sistema massa molla vi è un continuo trasferimento di energia da quella potenziale della molla a quella cinetica e viceversa. Nel circuito LC vi è un trasferimento periodico di energia da quella del campo elettrico presente nel condensatore a quella magnetica presente nel campo magnetico dell'induttanza. Ogni circuito ha una frequenza diversa che dipende dal valore dell'induttanza L e della capacità C. Per il fenomeno di risonanza, un circuito LC "inizia ad oscillare" se viene investito da un'onda elettromagnetica avente la sua  stessa frequenza. 
L'equazione differenziale sul circuito è VL=VC e quindi :
dove i=dq/dt.
Ho quindi: 
e questa è analoga a quella del sistema massa - molla:
Dove ela costante k/m era 𝝎². Così dimostriamo che  nel circuito LC 𝝎²=1/LC. Innoltre si deduce che la funzione q(t) e quindi i(t) è periodica esprimibile con seno o coseno.
Chiaramente in un circuito LC reale le oscillazioni sono smorzate perchè vi è sempre dispersione di energia (energia dissipata dalla resistenza del conduttore o energia irradiata dalle onde elettromagnetiche) . Per mantenere le oscillazioni bisogna collegare un generatore di corrente alternata con la stessa frequenza del circuito. 
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La stessa ANTENNA DIPOLO usata per trasmettere le onde radio è equivalente ad un circuito LC.
Un generatore CA di periodo T è collegato al centro di un’antenna. Le cariche sono costrette a muoversi periodicamente avanti e indietro lungo l’antenna generando un campo elettrico variabile che genera onde elettromagnetiche con lo stesso periodo.
In questo modo funzionano le antenne riceventi.  


L'antenna dipolo ha una lunghezza pari a mezza lunghezza d'onda. 
Le onde elettromagnetiche generate sono onde TRASVERSALI . Il campo elettrico E e il campo magnetico B sono tra loro perpendicolari, oscillano in fase e sono perpendicolari alla direzione di propagazione.  L'onda si propaga con la velocità della luce c e il modulo del campo elettrico è dato da: E=cB 
Quindi la componente del campo elettrico è molto più grande della componente del campo magnetico B.
L'intensità delle onde elettromagnetiche prodotte da un'antenna è massima nella direzione di propagazione dell'onda ed è nulla sotto la stessa antenna.
Ricordando l'equazione dell'onda possiamo scrivere:
dove k è il numero d'onda e 𝝎 è la pulsazione. Il campo E oscilla nella direzione y mentre il campo B nella direzione dell'asse z. Naturalmente si possono anche esprimere con la funzione coseno. I versi dei vettori E e B sono dati dal vettore di Poynting S così definito:
Il vettore di Poynting fornisce la direzione e il verso della propagazione dell'onda ed è dato dal prodotto vettoriale di E con B. Quindi si applica la regola della mano destra: il pollice è la direzione di propagazione, l'indice del vettore E e il medio del vettore B. 

riassunto sintetico delle OEM

 
lezione Politecnico Torino sulle Onde elettromagnetiche


FUZIONAMENTO DELL'ANTENNA DI TRASMISSIONE

l'antenna alta L trasmette una lunghezza d'onda 2L

ESPERIMENTI DI HERTZ 1888

spinterometro usato per generare le onde elettromagnetiche

Hertz nel 1888 dimostra l'esistenza delle onde elettromagnetiche



Hertz esegue numerosi esperimenti che dimostrano come le onde elettromagnetiche abbiano lo stesso comportamento della luce. Sono riflesse , rifratte e presentano i fenomeni di diffrazione e interferenza.


1901 – Marconi invia il primo messaggio via radio con impulsi elettromagnetici.
 

CARATTERISTICHE DELLE ONDE RADIO 
lunghezza d'onda da 10m a 100Km

La trasmissione avviene modulando un segnale l'ampiezza (AM) e secondo la frequenza (FM)

le onde radio sono riflesse dalla iono sfera

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