Princípios do Rádio

Uma das aplicações mais fascinantes da eletricidade é a geração de ondas invisíveis de energia chamadas ondas de rádio . O escopo limitado desta lição sobre corrente alternada não permite a exploração completa do conceito; alguns dos princípios básicos serão cobertos.

Com a descoberta acidental do eletromagnetismo de Oersted, percebeu-se que a eletricidade e o magnetismo estavam relacionados entre si.

Quando uma corrente elétrica passava por um condutor, um campo magnético era gerado perpendicular ao eixo de fluxo. Da mesma forma, se um condutor foi exposto a uma mudança no fluxo magnético perpendicular ao condutor, uma tensão foi produzida ao longo do comprimento desse condutor.

Até agora, os cientistas sabiam que eletricidade e magnetismo sempre pareceram afetar um ao outro em ângulos retos. No entanto, uma grande descoberta estava escondida logo abaixo desse conceito aparentemente simples de perpendicularidade relacionada, e sua revelação foi um dos momentos cruciais da ciência moderna.

Relação dos campos elétricos e magnéticos

É difícil exagerar esse avanço na física. O homem responsável por essa revolução conceitual foi o físico escocês James Clerk Maxwell (1831-1879), que “unificou” o estudo da eletricidade e do magnetismo em quatro equações relativamente organizadas.

Em essência, o que ele descobriu foi que campos elétricos e magnéticos estavam intrinsecamente relacionados entre si, com ou sem a presença de um caminho condutor para o fluxo da corrente. Dito de forma mais formal, a descoberta de Maxwell foi esta:

Um campo elétrico variável produz um campo magnético perpendicular, e

Um campo magnético variável produz um campo elétrico perpendicular.

Tudo isso pode acontecer em um espaço aberto, os campos elétricos e magnéticos alternados apoiando-se mutuamente enquanto viajam através do espaço à velocidade da luz. Esta estrutura dinâmica de campos elétricos e magnéticos que se propagam através do espaço é mais conhecida como uma onda eletromagnética .

Existem muitos tipos de energia radiativa natural composta de ondas eletromagnéticas. Até a luz é eletromagnética por natureza. O mesmo ocorre com os raios X e a radiação “gama”.

A única diferença entre esses tipos de radiação eletromagnética é a frequência de sua oscilação (alternância dos campos elétrico e magnético para frente e para trás na polaridade). Usando uma fonte de voltagem CA e um dispositivo especial denominado antena , podemos criar ondas eletromagnéticas (de uma frequência muito mais baixa do que a da luz) com facilidade.

Tipos de antena

Uma antena nada mais é do que um dispositivo construído para produzir um campo elétrico ou magnético disperso. Dois tipos fundamentais de antenas são o dipolo e o loop :Figura abaixo

Antenas dipolo e loop.



Embora o dipolo pareça nada mais do que um circuito aberto e o loop um curto-circuito, esses pedaços de fio são radiadores eficazes de campos eletromagnéticos quando conectados a fontes CA de frequência adequada. Os dois fios abertos do dipolo atuam como uma espécie de capacitor (dois condutores separados por um dielétrico), com o campo elétrico aberto para dispersão em vez de ser concentrado entre duas placas próximas.

O caminho do fio fechado da antena de quadro atua como um indutor com um grande núcleo de ar, mais uma vez fornecendo ampla oportunidade para o campo se dispersar para longe da antena, em vez de ser concentrado e contido como em um indutor normal.

À medida que o dipolo motorizado irradia seu campo elétrico variável para o espaço, um campo magnético variável é produzido em ângulos retos, sustentando assim o campo elétrico ainda mais no espaço, e assim por diante, à medida que a onda se propaga na velocidade da luz.

À medida que a antena de loop alimentada irradia seu campo magnético variável para o espaço, um campo elétrico variável é produzido em ângulos retos, com o mesmo resultado final de uma onda eletromagnética contínua enviada para longe da antena. Ambas as antenas realizam a mesma tarefa básica:a produção controlada de um campo eletromagnético.

Funções de uma antena

Quando conectada a uma fonte de energia CA de alta frequência, uma antena atua como um transmissor dispositivo, convertendo tensão AC e corrente em energia de onda eletromagnética. As antenas também têm a capacidade de interceptar ondas eletromagnéticas e converter sua energia em tensão e corrente CA. Neste modo, uma antena atua como um receptor dispositivo:Figura abaixo

Transmissor e receptor de rádio básicos.



Embora haja muito mais do que se pode dizer sobre a tecnologia de antenas, esta breve introdução é suficiente para lhe dar uma ideia geral do que está acontecendo (e talvez informações suficientes para provocar alguns experimentos).



REVER:

• James Maxwell descobriu que os campos elétricos variáveis ​​produzem campos magnéticos perpendiculares e vice-versa, mesmo no espaço vazio.
• Um conjunto duplo de campos elétricos e magnéticos, oscilando em ângulos retos entre si e viajando à velocidade da luz, constitui uma onda eletromagnética .
• Uma antena é um dispositivo feito de fio, projetado para irradiar um campo elétrico variável ou um campo magnético variável quando alimentado por uma fonte CA de alta frequência, ou interceptar um campo eletromagnético e convertê-lo em uma tensão ou corrente CA
• O dipolo antena consiste em dois pedaços de fio (não se tocam), gerando principalmente um campo elétrico quando energizada e, secundariamente, produzindo um campo magnético no espaço.
• O loop antena consiste em um loop de fio, gerando principalmente um campo magnético quando energizada e, secundariamente, produzindo um campo elétrico no espaço.

PLANILHAS RELACIONADAS:

• Planilha básica de eletromagnetismo e indução eletromagnética