Dans une question précédente , j'ai demandé si le fait d'avoir 2 bobines de fil avec de l'électricité circulant de l'une à l'autre est RF, et ils ont répondu que ce n'était pas la radiofréquence. J'étais perplexe parce que je pensais que c'était la transmission sans fil d'un champ magnétique changeant, qui était donc RF.

Je pensais que le taux d'oscillation du courant alternatif était la fréquence du RF (donc une entrée CA de 60 hertz me semblait me donner un signal RF de 60 hertz). Eh bien, on m'a dit NON.

Je voudrais connaître la différence entre le rayonnement électromagnétique et un simple champ électromagnétique changeant.

Il y a deux raisons pour lesquelles votre question précédente ne portait pas sur la radio. La première est que la radio passe officiellement de 3 kHz à 300 GHz. La seconde est qu'un transformateur est basé sur un principe différent des ondes radio. Cette deuxième raison est sur laquelle porte votre question: un transformateur est basé sur l'électromagnétisme, les ondes radio sont basées sur le rayonnement électromagnétique.

La compréhension de ce sujet est vraiment difficile et existe pour de nombreuses personnes sur de nombreuses hypothèses. Je vais essayer de donner une explication facile pour un profane, pour laquelle vous devrez accepter quelques hypothèses de plus que pour l'explication détaillée ci-dessous.

Explication du profane

Comme vous le savez, un champ magnétique signifie que certains matériaux comme les métaux sont attirés par d'autres. On peut générer un champ magnétique en laissant passer un courant alternatif à travers un fil ou une bobine. C'est ce qui se passe dans la bobine primaire d'un transformateur. Dans l'autre sens, un changement de champ magnétique va générer un courant dans une bobine - c'est ce qui se produit dans la bobine secondaire. Ces propriétés des champs magnétiques et du courant sont appelées induction électromagnétique .

Le rayonnement électromagnétique est une forme particulière du champ électromagnétique. Dans le rayonnement électromagnétique, le champ magnétique créera un champ électrique (supposez simplement cela), mais plus éloigné du conducteur qui a commencé par créer le champ électromagnétique. Le champ électrique va créer un champ magnétique, encore plus loin, etc. Cela continue encore et encore, en raison des propriétés spécifiques du champ. C'est la clé du rayonnement électromagnétique.

Lorsque vous testez avec un transformateur, la bobine secondaire existe à l'intérieur d'une longueur d'onde de l'onde produite. Cela signifie que le courant dans la bobine secondaire n'existe pas à cause du rayonnement électromagnétique, mais à cause de l'induction électromagnétique: les champs ne se créent pas.

Vous ne pouvez prouver l'existence d'un rayonnement électromagnétique qu'en transportant des ondes sur plus d'une longueur d'onde - alors seulement, vous pouvez être sûr que les champs se créent mutuellement.

Explication détaillée

Il y a une certaine confusion ici, et la raison en est que le principe théorique derrière les ondes radio et la fréquence radio ne vont pas nécessairement ensemble. Jetez un oeil à la Radio Wikipedia :

La radio est la transmission sans fil de signaux à travers l'espace libre par un rayonnement électromagnétique d'une fréquence nettement inférieure à celle de la lumière visible, dans la gamme de fréquences radio, d'environ 30 kHz à 300 GHz. Ces ondes sont appelées ondes radio. Le rayonnement électromagnétique se déplace au moyen de champs électromagnétiques oscillants qui traversent l'air et le vide de l'espace.

^{Remarque: je crois que le minimum de 30 kHz devrait être de 3 kHz (référence: ici et ici )}

Vous pouvez voir qu'il pourrait y avoir d'autres ondes, basées sur le même principe et fonctionnant de la même manière, avec une fréquence <3kHz ou> 300GHz, qui ne font donc tout simplement pas partie de "Radio". Ces ondes ne sont pas des ondes radio et elles ne sont pas dans le spectre RF, mais elles sont tout de même, quand vous oubliez la fréquence.

Mais il y a plus! Les ondes radio sont un rayonnement électromagnétique . Le rayonnement électromagnétique contient deux composants, un électrique et un magnétique. Ces composants se créent mutuellement, comme indiqué ci-dessus. Le champ magnétique rouge crée un champ électrique bleu, qui crée le champ magnétique suivant, et ainsi de suite.

Extrait du Wikipedia sur le rayonnement électromagnétique :

Le rayonnement électromagnétique est une forme particulière du champ électromagnétique plus général (champ EM), qui est produit par le déplacement des charges. Le rayonnement électromagnétique est associé à des champs électromagnétiques suffisamment éloignés des charges mobiles qui les ont produits pour que l'absorption du rayonnement électromagnétique n'affecte plus le comportement de ces charges mobiles.

Ce que nous essayions de faire dans votre question précédente était simplement de capter le faible champ magnétique , car c'est ce que fait une bobine secondaire.

Je suppose que vous vous demandez maintenant: mais ne un transformateur faire un rayonnement électromagnétique, ou est - ce juste un champ magnétique? Jetons un coup d'œil, avec Wikipedia sur le rayonnement électromagnétique :

... les champs électriques et magnétiques dans EMR ¹ existent dans un rapport constant de forces entre eux, et se trouvent également en phase ...

^{1: rayonnement électromagnétique, comparé au champ électromagnétique - note de l'auteur}

Pensez au transformateur. Un champ magnétique est généré lorsque le courant change . Disons que nous avons un sinus pur comme courant, . Nous pouvons obtenir le changement du courant à un moment spécifique en prenant la dérivée de ce sinus, qui est le cosinus, donc: . Jetons maintenant un œil aux fonctions et , qui devraient exister dans "un rapport constant de forces entre elles" et en phase.B ( t ) = c o s ( t ) $I(t)=sin(t)\cdot{}c$I ( t ) B ( t $B(t)=cos(t)\cdot{}c$$I(t)$$B(t)$

^{Remarque: la constante est parce que les formules dépendent également d'autres choses, qui ne sont plus pertinentes maintenant et constantes dans une situation spécifique$c$}

Vous pouvez déjà voir que ces fonctions ne sont pas en phase. Ils ne sont pas non plus dans un rapport constant. Vous pouvez voir qu'en traçant :$f(t)=\frac{sin(t)}{cos(t)}=tan(t)$

Donc non, un transformateur ne rayonne pas de rayonnement électromagnétique. Les vagues ne sont pas dans un rapport constant de force les unes par rapport aux autres, elles ne sont pas non plus en phase. Les tests que vous avez faits avec un transformateur dans votre question précédente étaient simplement basés sur un champ magnétique.

Cette différence entre la capture d'un champ magnétique et le rayonnement magnétique est connue comme la différence entre le champ proche et le champ lointain .

Sommaire

Il y a deux raisons principales pour lesquelles vos expériences ne concernaient pas la radio. La première est que ce n'était pas la bonne fréquence. La seconde est qu'une bobine avec un courant alternatif ne fournit pas de rayonnement électromagnétique.

Référence

• Wikipedia: Radio , fréquence radio , rayonnement électromagnétique , champ électromagnétique , Proche et champ lointain
• Industrie Canada, GL-01
• Votre question précédente ici
• Les tracés ont été réalisés avec Wolfram | Alpha

Le couplage du transformateur 50 / 60Hz n'est pas RF car il fonctionne par couplage de champ réactif dans ce que l'on appelle le "champ proche". Voici une image de wikipedia sur les champs proches et lointains: -

À environ la longueur d'onde de l'antenne (ou la fréquence que vous utilisez pour coupler l'énergie), le champ proche devient le champ lointain. Le champ lointain est considéré comme "RF approprié" et est capable de se propager avec son rayonnement décroissant comme le carré de la distance.

Considérons maintenant un transformateur à 50 Hz - quelle est la longueur d'onde - 6 000 km - fonctionnera le couplage magnétique en champ proche même à 1 000 m - non. Ce n'est pas rf

Je pense que vous l'avez déjà largement compris dans votre dernière phrase. Un champ magique changeant n'est pas la même chose que la radio.

La vraie radio se propageénergie. Vous pouvez penser à l'énergie liée à une danse spécifique entre le champ E (électrique) et le champ B (magnétique). Les deux oscillant ensemble dans le bon sens, l'énergie se propage à la vitesse de la lumière dans l'espace libre. La lumière visible en est un exemple. C'est une infime partie du spectre plus large qui descend (mais pas à) DC et remonte les rayons gamma et les rayons cosmiques. La radio AM commune est à environ 1 MHz, qui a une longueur d'onde de 300 mètres. FM commun fréquence environ 100 fois plus élevée et donc longueur d'onde 100 fois plus courte, donc 100 MHz et 3 mètres. Le WiFi fonctionne à environ 2,4 GHz, soit une longueur d'onde de 125 mm. Il y a des micro-ondes de quelques 10s de longueur d'onde mm, le rayonnement "térahertz" utilisé dans les aéroports pour regarder sous vos vêtements, infrarouge, lumière visible (environ 500 nm), ultraviolet, rayons X, rayons gamma, etc. Tout cela est exactement la même chose à l'exception de la fréquence d'oscillation. Puisqu'ils voyagent tous à la même vitesse de la lumière dans l'espace libre, vous pouvez également les caractériser par leur longueur d'onde.

Les champs E et B peuvent également prendre en charge des champs non propagatifs. Enroulez du fil autour d'un boulon en acier ou d'une tige de ferrite, allumez le courant et vous avez un champ magnétique. Les matériaux ferromagnétiques, comme l'acier, seront attirés par cet électro-aimant. Cependant, notez que l'énergie de ce champ n'est envoyée nulle part. Le champ existe autour de l'électro-aimant et tombe rapidement avec la distance. Vous pouvez même faire varier le champ au fil du temps en entraînant l'électro-aimant avec du courant alternatif, puis faire fonctionner un autre électro-aimant à proximité pour générer un signal électrique dans ses fils à partir du champ magnétique changeant. En fait, c'est la base du fonctionnement des transformateurs. Oui, vous pouvez transférer des signaux et même une puissance importante de cette façon, mais ce n'est pas la radio. Par exemple, il n'y a aucun moyen de disposer un groupe d'électroaimants pour faire rayonner un faisceau de perturbations du champ B dans une direction particulière. Vous pouvez façonner le champ localement, et le champ s'étend en théorie à l'inifinité à la vitesse de la lumière, mais ce n'est pas la même chose queenvoyer une onde radio (ou un faisceau lumineux, ou un faisceau radar, etc.).

Tout comme vous pouvez créer un appareil de champ B, vous pouvez également créer des champs électriques statiques. Comme pour le champ magnétique de l'électro-aimant, ce champ électrique peut être détecté localement et une puissance importante transférée à des distances rapprochées. Mais encore une fois, l'énergie de ce champ n'est "envoyée" nulle part. Pour que l'énergie rayonne vraiment seule, il suffit de la bonne interaction entre les champs B et E que nous appelons rayonnement électromagnétique . Nous sommes souvent un peu bâclés et nous appelons la radio "RF". RF est vraiment synonyme de fréquence radio , mais souvent nous l'utilisons pour désigner simplement la radio de toute sorte.

De Wiki :

La radiofréquence (RF) est un taux d'oscillation dans la gamme d'environ 3 kHz à 300 GHz, qui correspond à la fréquence des ondes radio et aux courants alternatifs qui transportent les signaux radio.

Pourquoi 3 KHz et pas, disons, 2,9 KHz? convention !

Le fait est que le rayonnement électromagnétique peut se produire à n'importe quelle fréquence, par exemple, le spectre ELF est de 3 Hz à 300 Hz, mais le rayonnement EM n'est pas nécessairement RF .