在上一个问题中,我问是否有 2 个线圈的电流从一个线圈流向另一个线圈,他们回答说这不是射频。我很困惑,因为我认为这是一个不断变化的磁场的无线传输,因此是射频。
我认为交流电流振荡的速率是射频的频率(所以我认为 60 赫兹的交流输入会给我一个 60 赫兹的射频信号)。好吧,我被告知不是。
我想知道电磁辐射与普通的、不断变化的电磁场之间的区别。
在上一个问题中,我问是否有 2 个线圈的电流从一个线圈流向另一个线圈,他们回答说这不是射频。我很困惑,因为我认为这是一个不断变化的磁场的无线传输,因此是射频。
我认为交流电流振荡的速率是射频的频率(所以我认为 60 赫兹的交流输入会给我一个 60 赫兹的射频信号)。好吧,我被告知不是。
我想知道电磁辐射与普通的、不断变化的电磁场之间的区别。
您之前的问题与广播无关,有两个原因。首先是,该无线电正式从 3kHz 到 300GHz。第二个是,变压器基于与无线电波不同的原理。第二个原因是您的问题所在:变压器基于电磁,无线电波基于电磁辐射。
理解这个话题真的很难,而且很多人都存在很多假设。我将尝试为外行人提供一个简单的解释,对此您将不得不接受比下面的详细解释更多的假设。
如您所知,磁场意味着某些材料(例如金属)会被其他材料吸引。人们可以通过让交流电流过电线或线圈来产生磁场。这就是变压器初级线圈中发生的情况。反过来,磁场的变化会在线圈中产生电流——这就是次级线圈中发生的情况。磁场和电流的这些特性称为电磁感应。
电磁辐射是电磁场的一种特殊形式。在电磁辐射中,磁场会产生一个电场(只是假设),但距离开始产生电磁场的导体更远。电场将产生磁场,甚至更远,等等。由于该领域的特定属性,它会一直持续下去。这就是电磁辐射的关键。
当您使用变压器进行测试时,次级线圈存在于所产生波的一个波长内。这意味着次级线圈中的电流不是因为电磁辐射而存在,而是因为电磁感应:场不会相互产生。
你只能通过在一个以上波长上传输波来证明电磁辐射的存在——只有这样,你才能确定这些场是相互产生的。
这里有一些混乱,其原因是无线电波和无线电频率背后的理论原理不一定要同时存在。看看电台维基百科:
无线电是在大约 30 kHz 至 300 GHz 的射频范围内,通过频率明显低于可见光的电磁辐射通过自由空间无线传输信号。这些波被称为无线电波。电磁辐射通过穿过空气和空间真空的振荡电磁场传播。
您可以看到,可能还有其他基于相同原理并以相同方式工作的波,频率 <3kHz 或 >300GHz,因此不属于“无线电”。这些波不是无线电波,它们不在射频频谱中,但是当您忘记频率时,它们是一样的。
但还有更多!无线电波是电磁辐射。电磁辐射包含两种成分,一种是电的,一种是磁的。如上所述,这些组件相互创建。红色磁场产生蓝色电场,蓝色电场产生下一个磁场,依此类推。
来自电磁辐射维基百科:
电磁辐射是更一般的电磁场(EM 场)的一种特殊形式,它是由移动电荷产生的。电磁辐射与距离产生它们的移动电荷足够远的电磁场有关,因此电磁辐射的吸收不再影响这些移动电荷的行为。
我们在您之前的问题中试图做的实际上只是拾取弱磁场,因为这是次级线圈的作用。
我猜你现在想知道:但是变压器会产生电磁辐射,还是仅仅是磁场?让我们看看电磁辐射维基百科:
... EMR 1中的电场和磁场以恒定的强度比存在,并且也存在于相位中...
1:电磁辐射,与电磁场相比——作者注
想想变压器。电流变化时会产生磁场。假设我们有一个纯正弦作为电流,\$I(t)=sin(t)\cdot{}c\$。我们可以通过对该窦的导数(即余弦)来获得特定时刻电流的变化,因此:\$B(t)=cos(t)\cdot{}c\$。现在看一下函数\$I(t)\$和\$B(t)\$,它们应该以“彼此之间的恒定强度比”和同相存在。
注意:常数\$c\$是因为公式也依赖于其他东西,现在不相关并且在特定情况下保持不变
您已经可以看到这些功能不同步。它们之间的比例也不是恒定的。您可以通过绘制\$f(t)=\frac{sin(t)}{cos(t)}=tan(t)\$看到这一点:
所以不,变压器不会辐射电磁辐射。波之间的强度比不是恒定的,它们也不是同相的。您在之前的问题中对变压器进行的测试只是基于磁场。
拾取磁场和磁辐射之间的这种差异被称为近场和远场之间的差异。
您的实验与无线电无关的主要原因有两个。首先是它只是错误的频率。第二个是交流电流的线圈不提供电磁辐射。
50/60Hz 变压器耦合不是射频,因为它通过所谓的“近场”中的无功场耦合工作。这是来自维基百科的近场和远场图片:-
在大约天线的波长(或您用来耦合能量的频率)处,近场变成了远场。远场被认为是“适当的射频”,并且能够传播,其辐射随着距离的平方而减小。
现在考虑一个 50Hz 的变压器 - 波长是多少 - 6,000 km - 近场磁耦合即使在 1,000m 也能工作 - 不。不是射频
我想你已经从你的最后一句话中大致明白了。不断变化的磁场与无线电不同。
真正的广播正在传播活力。您可以将能量想象为 E(电场)和 B(磁场)之间的特定舞蹈。两者以正确的方式一起振荡导致能量以光速通过自由空间传播。可见光就是其中一个例子。它是更大光谱的一小部分,向下(但不是)直流,向上超过伽马射线和宇宙射线。常见的 AM 无线电频率约为 1 MHz,波长为 300 米。普通 FM 的频率大约高 100 倍,因此波长短 100 倍,即 100 MHz 和 3 米。WiFi 的工作频率约为 2.4 GHz,即 125 mm 波长。有几十毫米波长的微波、在机场用来观察衣服下面的“太赫兹”辐射、红外线、可见光(大约 500 纳米)、紫外线、X 射线、伽马射线等等。除了振荡频率之外,所有这些都是完全相同的。由于它们在自由空间中都以相同的光速传播,因此您还可以通过它们的波长来表征它们。
E 和 B 字段也可以各自支持非传播字段。将一些电线缠绕在钢螺栓或铁氧体棒上,打开电流,你就有了磁场。铁磁材料,如钢,将被这种电磁体吸引。但是,请注意,该场的能量不会被发送到任何地方。磁场存在于电磁铁周围,随着距离的增加而迅速衰减。您甚至可以通过用交流电流驱动电磁铁来随时间改变磁场,然后让附近的另一个电磁铁反向工作,以通过变化的磁场在其电线中产生电信号。事实上,这是变压器工作原理的基础。是的,您可以通过这种方式传输信号,甚至传输大量功率,但它不是无线电。例如,没有办法安排一堆电磁铁使B场扰动光束朝特定方向辐射。您可以在局部塑造场,理论上场确实以光速延伸到无穷大,但它与发送无线电波(或光束,或雷达波束等)。
就像您可以制作 B 现场设备一样,您也可以创建静电场。与来自电磁体的磁场一样,该电场可以在本地检测到,并且可以在近距离传输大量电力。但同样,该场的能量并没有被“发送”到任何地方。要让能量真正自行辐射,需要我们称之为电磁辐射的 B 和 E 场之间的正确相互作用。我们经常有点草率,把任何无线电都称为“RF”。RF 真的代表射频,但我们经常用它来表示任何类型的无线电。