وب سایت موسسه فرهنگی و اطلاع رسانی تبیان
وب سایت موسسه فرهنگی و اطلاع رسانی تبیان
سه شنبه 3 اسفند 1395 - 24 جمادي الاول 1438 - 21 فوريه 2017
هنگامی كه ماكسول با معادلاتش كار می كرد دریافت كه این فرآیند پی در پی در تغییر میدان های الكتریكی و مغناطیسی می تواند باعث ایجاد موجی از میدان های الكتریكی و مغناطیسی شود .....
بازدید :
زمان تقریبی مطالعه :

تولید امواج الكترومغناطیس

بنا به گفته ماكسول اگر در ناحیه‌ای از فضا میدان الكتریكی تغییر كند آن گاه میدان مغناطیسی در فضا به ‌وجود می ‌آید. ماكسول از این موضوع نكته دیگری را نتیجه گرفت:

اگر میدان مغناطیسی در حال تغییر بتواند میدان الكتریكی تولید كند، آن گاه میدان الكتریكی خودش نیز در حال تغییر خواهد بود. این تغییر در میدان الكتریكی مجدداً میدان مغناطیسی تولید می‌كند كه در حال تغییر است و در نتیجه میدان الكتریكی در حال تغییر جدیدی می‌ تواند از آن حاصل شود و به همین نحو قضیه می‌ تواند ادامه داشته باشد.

 

هنگامی كه ماكسول با معادلاتش كار می ‌كرد، دریافت كه این فرآیند پی در پی در تغییر میدان ‌های الكتریكی و مغناطیسی می ‌تواند باعث ایجاد موجی ازمیدان ‌های الكتریكی و مغناطیسی شود كه به راحتی در فضا قابل انتشار است. ما امروزه این موج را جزء امواج الكترومغناطیس می ‌دانیم.

دو میله فلزی (كه ما به عنوان آنتن به كار می‌گیریم) را در نظر بگیرید. فرض كنید این دو میله را توسط كلیدی به دو قطب باتری وصل كنیم.

تولید امواج الكترومغناطیس

 

به محض بسته شدن كلید میله بالایی به سرعت مثبت می‌ شود و میله ‌ای پایینی منفی می‌ گردد، براین اساس خطوط میدان الكتریكی در اطراف میله ‌ها شكل می‌ گیرد. هنگامی كه بارها به حركت درمی ‌آیند، جریان الكتریكی حاصل می‌ شود كه جهت آن به سمت بالا است.

بنابراین یك میدان مغناطیسی در اطراف آنتن حاصل می ‌گردد. خطوط میدان مغناطیسی دایره وار سیم را احاطه می ‌كنند. در تصویر فوق جهت خطوط میدان كه به سمت داخل صفحه است با علامت تولید امواج الكترومغناطیسو خطوط میدانی كه از صفحه خارج می‌شوند با تولید امواج الكترومغناطیس نشان داده شده ‌اند.

تولید امواج الكترومغناطیس

 

به نظر شما میدان الكتریكی و مغناطیسی تا چه مسافتی گسترش یافته ‌اند؟

بدیهی است اگر این حالت پایدار باشد آن گاه میدان الكتریكی و مغناطیسی تا بی نهایت دور امتداد خواهند داشت. در حقیقت وقتی كه كلید وصل می ‌شود در نواحی نزدیك، میدان‌های الكتریكی و مغناطیسی به سرعت ظاهر می ‌شوند.

اما مدّتی طول می ‌كشد كه میدان ‌ها به نواحی دور برسند. هر دو میدان الكتریكی و مغناطیسی حامل انرژی هستند و امكان ندارد این انرژی با سرعت بی نهایت انتقال یابد.

حال شرایطی را در نظر بگیرید كه آنتن به منبع ولتاژ متناوب (AC) وصل شود. فرض كنید همانند گذشته طرف بالای مولد مثبت و طرف پایین آن منفی باشد. خطوط میدان با رنگ قرمز نشان داده شده ‌اند و جهت جریان نیز در شكل آمده‌است. همچنین جهت میدان مغناطیسی كه حول آنتن به صورت دایروی به‌وجود آمده با علامت تولید امواج الكترومغناطیس نشان داده شده ‌است.

تولید امواج الكترومغناطیس

 

در لحظاتی دیگر جهت اختلاف پتانسیل مولد (AC) تغییر می ‌كند. براین اساس جهت جریان عكس شده و خطوط میدان مغناطیسی جدیدی در خلاف جهت گذشته شكل می‌ گیرند.

ازآنجاكه خطوط میدان جدید جهتشان عكس شده‌ است، بنابراین خطوط قدیمی طوری خم می ‌شوند كه خطوط جدید و قدیم مسیرهای بسته ‌ای را تشكیل دهند. در هر حال، خطوط قدیمی از بین نمی ‌روند. آن ها به حركتشان به دور دست ادامه می ‌دهند.

تولید امواج الكترومغناطیس

 

ازآنجاكه میدان مغناطیسی در حال تغییر میدان الكتریكی را به ‌وجود می ‌آورد و میدان الكتریكی در حال تغییر میدان مغناطیسی را حاصل می ‌كند، در نتیجه تركیب این میدان ‌های در حال تغییر مغناطیسی و الكتریكی پیشرونده، خودش را تأمین می ‌كند و دیگر به میله آنتن اوّلیه وابستگی نخواهند داشت.

 

تولید امواج الكترومغناطیس

 

 

برای مشاهده فیلم  روی شکل زیر کلیک کنید.

میدان های كه از آنتن خیلی دور نیستند (و به عنوان میدان ‌های نزدیك شناخته می ‌شوند) شكل بسیار پیچیده‌ای دارند ولی ما علاقه زیادی به آن ها نداریم. بلكه توجّه عمده ما به سمت میدان ‌هایی دور از آنتن است.

 

تولید امواج الكترومغناطیس

 

این میدان‌ ها توسط گیرنده می ‌توانند دریافت شوند و به آن ها میدان تابشی می ‌گویند. در این شرایط میدان‌ های الكتریكی به شكل حلقه درآمده و به سمت بیرون منتشر می ‌شوند. اگرچه میدان ‌های مغناطیسی هم به شكل حلقه هستند اما در شكل نشان داده نشده‌ اند زیرا بر صفحه عمودند.

 

تولید امواج الكترومغناطیس

 

برای مشاهده فیلم روی شکل زیر کلیک کنید.

 

 

مرکز یادگیری سایت تبیان - تهیه: محسنی

تنظیم: سمیرا بادامستانی

 

تلفن : 81200000
پست الکترونیک : public@tebyan.com
آدرس : بلوارکشاورز ، خیابان نادری ، نبش حجت دوست ، پلاک 12

ارتباط با ما

روابط عمومی

درباره ما

نقشه سایت

تعدادبازدیدکنندگان
افراد آنلاین