Elektromagnetické vlnenie

Elektromagnetické vlnenie je v podstate dej, pri ktorom sa elektromagnetická energia prenáša so zdroja do spotrebièa. Ak pripojíme spotrebiè na zdroj napätia s ve¾kou frekvenciou, zmeny napätia sa šíria vodièmi(vedením) koneènou rýchlosou a preto napätie medzi vodièmi je nielen funkciou èasu, ale aj vzdialenosti od zdroja. Deje vo vedení majú charakter elektromagnetického vlnenia. Vedenie tvorená dvomi vodièmi si možno predstavi ako rad oscilaèných obvodov spojených väzbou. Oscilaèný obvod je tvorený z cievky s indukènosou(L) a z kondenzátora s kapacitou(c)

Ak v prvom iscilaènom obvode vynútime kmitanie, rozkmitajú sa postupne všetky oscilaèné obvody a vedením sa šíri elektromagnetická vlna. V ¾ubovolnej vzdialenosti(x) od zdroja je medzi vodièmi napätie

Táto rovniaca sa nazýva rovnica postupnej elektormagnetickej vlny

kde Um- je amplitúda napätia

T- je perióda napätia

l -vlnová dåžka elektromag. vlny

Rýchlos elektormagnetického vlnenia v istom prostredí je rovnaká ako rýchlos šírenia svetla v danom prostredí. Rýchlos šírenia svetla vo vákuu je rovná c=2,997 923..

Keïže

potom èlen pri nízkych frekvenciách je zanedbate¾ne malý vzh¾adom na èlen aj pri ve¾kých vzdialenostiach(x) a preto sa tvar rovnice postupnej elektromgnetickej vlny mení na tvar

Ak je vedenie pripojené na zdroj napätia s vysokou frekvenciou, nieje napätie v rôznych miestach vedenia rovnaké a náboj nieje tiež rovnomerne rozložený po povrchu vodièa. Preto je rozlièná aj intenzita(E) elektrického po¾a medzi vodièmi. Priebeh hodnôt intenzity el. po¾a má tvar sínusoidy. Ak sa v spoterbièi premení celá elektormagnetická energia privedená vedením na jeho vnútornú energiu, prúd vo vedení je vo fáze s napätím medzi vodièmi. V okolí vodièov existuje magnetické pole, ktorého charakteristickou velièinou je magnetická indukcia(B). Priebeh hodnôt magnetickej indukcie má tvar sínusoidy, a maximálne hodnoty nadobúda v miestach, v ktorých v danom okamihu prechádza najväèší prúd. Vektor intenzity(E) el. po¾a, vektor magnetickej indukcie a vektor rýchlosti šírenia sa elektromagnetickej vlny sú na seba kolmé. Pri prenose elektromagnetickej energie vzniká medzi vodièmi èasovo premenné silové pole, ktoré má aj elektrickú aj matgnetickú zložku a nazýva sa elektromagnetické pole. Energia sa neprenáša vodièmi, ale po¾om medzi vodièmi a dej má charahter vlnenia.

Ak na vedenie nepripojíme spotrebiè vznikne stojaté vlnenie. Keïže koniec vedenia má ve¾ký odpor(R ® µ ) napätie na konci vedenia je maximálne a naopak prúd minimálny. Nastáva fázový posun napätia a prúdu o p /2. Na konci vedenia teda vzniká kmitòa napätia a o hodnotu p /4 je vzdialený uzol a prúd má na konci vedenia uzol a kmitòu má posunutu o p /4. Ak má napätie maximálnu hodnotu prúd sa rovná nule a celá energia elektromagnetickej vlny sa premenila na energiu el. po¾a a naopak ak je prúd v maxime napätie je rovné nule a celá energia elektromag. vlny sa premenila na energiu magnetického po¾a. V stojatej elektromag. vlne sú èasovo premenné vektory E a B fázovo posunuté o p /2.

Elektromagnetické vlnenie je prieène vlnenie, teda kmity sa realizujú v smere kolmom na smer šírenia vlnenia.

Ak sa asmer vektorov intenzity el. po¾a a magnetickej indukcie v elektromagnetickej vlne nemení, hovoríme o lineárne polarizovanej elektromagnetickej vlne. Dipól je zariadenie, ktoré funguje na princípe vedenia, na ktorého konci nieje spotrebiè. Význam dipólu je v tom, že vyžaruje do priestoru elektromagnetické vlnenie. Vlnenie vyžarované dipólom je polarizované tak, že vektor E leží v rovine dipólu a vektor B leží v rovine kolmej na dipól. Dipól vytvoríme tak, že konce vedenia o dåžke l /2 ohneme o 90o. Dipól sa využíva v oznamovacej technike a to napr. pri šírení rozhlasu.

Pre rýchlos šírenia sa elektromagnetického vlnenia v priestore platí

kde e - je relatívna permitivita prostredia

m - je relatívna permeabilita prostredia

O rozvoj teórie elektromagnetického po¾a sa zaslúžil J. C. Maxwell. Vytvoril teóriu, ktorej hovorí, že elektrické a magnetické pole môžu súèasne existova v prostredí bez nábojov, len za podmienky, že zmeny jedného po¾a spôsobujú vznik druhého po¾a, a vzájomná indukia prebieha nepretržite. Charakteristické velièiny pre tieto polia sú intenzita elektrického po¾a a magnetická indukcia magnetického po¾a. Vektory týchto velièín sú navzájom kolmé. Obe polia sú neoddelite¾ne spojené a tvoria elektromagnetické pole.

Pri bezdrôtovom prenose signálov sa využíva viacero zariadení: 1. Elektromagnetický oscilátor, ktorý je zdrojom elektromagnetických kmitov s vysokou frekvenciou. Toto zariadenie vytvára nosnú vlnu. 2. Druhým zariadením je modulátor, ktorý na nosnú vlnu pripojí(namoduluje) ïalšiu vlnu. Existujú dve možnosti modulácie, a to frekvenèná(zachovaná je amplitúda no mení sa frekvencia) alebo amplitúdová(frekvencia sa zachováva pri rôznych amplitúdach.