Elektromagnetické vlnenie

Elektromagnetické vlnenie je dej, pri ktorom sa elektromagnetická energia prenáša zo zdroja (oscilátora ) k spotrebiču. Napätie na spotrebiči malo v každom okamihu rovnakú hodnotu ako napätie zdroja a celý dej mal charakter kmitania. Keďže napätie zdroja sa veľmi rýchlo mení a zmeny napätia sa vedením šíria konečnou rýchlosťou, napätie v jednotlivých bodoch vedenia je nielen funkciou času, ale aj funkciou vzdialenosti uvažovaného bodu vedenia od zdroja napätia. Deje vo vedení majú charakter elektromagnetického vlnenia. Pružné vlákno si predstavujeme ako rad mechanických oscilátorov spojených väzbou. Ak prvý bod radu kmitá, prenáša sa kmitanie väzbami postupne k ďalším bodom, kmitanie bodu vo vzdialenosti x od začiatku vlákna opisuje rovnica postupnej vlny:

y = ym sin 2π (t/T – x/λ )

Pretože rýchlosť mechanického vlnenia je v porovnaní s rýchlosťou elektromagnetického vlnenia malá, vlnenie vzniká už pri nízkej frekvencii.

Vedenie je jednorozmerová sústava s rozloženými parametrami. Keď v prvom elementárnom oscilačnom obvode vynútime kmitanie, rozkmitajú sa postupne Ďalšie elementárne obvody a vedením sa šíri elektromagnetická vlna. Rovnica postupnej elektromagnetickej vlny:

u = Um sin 2π (t/T – x/λ )

Rýchlosť c elektromagnetického vlnenia v určitom prostredí je rovnaká ako rýchlosť šírenia svetla, ktoré je tiež elektromagnetickým vlnením. Vo vákuu je rýchlosť elektromagnetického vlnenia c=2,997923.108 m.s-1, používame c=3.108 m.s-1. Keď je dĺžka vedenia porovnateľná s vlnovou dĺžkou elektromagnetickej vlny, má prenos elektromagnetickej energie charakter vlnenia. Tak je to pri striedavých prúdoch s vysokou frekvenciou. Keď je vedenie pripojené na zdroj harmonického napätia s vysokou frekvenciou, je napätie v rôznych miestach vedenia rozličné a ani náboj nie je na povrchu vodiča rozložený rovnomerne. Preto je rozličná aj intenzita elektrického poľa medzi vodičmi. Pri prenose elektromagnetickej energie vzniká medzi vodičmi vedenia časovo premenné silové pole, ktoré má jednak elektrickú, jednak magnetickú zložku a nazýva sa elektromagnetické pole. Energia sa neprenáša vodičmi, ale elektromagnetickým poľom medzi nimi. Tento dej má charakter vlnenia.

V stojatej elektromagnetickej vlne sú časovo premenné vektory E a B fázovo posunuté o π/2 rad.

Elektromagnetické vlnenie, ktoré sa šíri dvoj vodičovým vedením, je s vedením úzko spojené a jeho energia je sústredená prevažne medzi vodičmi.

Zariadenie, ktoré sa používa na vyžarovanie elektromagnetickej energie do voľného priestoru sa nazýva elektromagnetický dipól.

Elektromagnetické vlnenie má dve neoddeliteľné zložky. Elektrickú E a magnetickú B. Vektory E a B sú na seba navzájom kolmé = priečne vlnenie. Keď sa smer vektorov nemení, hovoríme o lineárne polarizovanej vlne.

Dipól vyžaruje: v rovine rovnobežnej s dipólom leží E a v rovine kolmej na dipól leží B. Platí tu zákon odrazu. Pri šírení sa využíva odraz od ionosféry.

Teória elektromagnetického poľa: meniace sa elektrické pole utvára pole magnetické – tento poznatok je základom teórie elektromagnetického poľa.

Vzájomné silové pôsobenie medzi nabitými časticami, prípadne telesami a elektrickými prúdmi prostredníctvom elektromagnetického poľa sa volá elektromagnetická interakcia. Je to jeden zo základných foriem vzájomného pôsobenia hmotných objektov. Oveľa menšie silové pôsobenie vzniká pri gravitačnej interakcii. Interakcie sú slabé alebo silné. Prenos správ sa uskutočňuje oznamovacou sústavou. K základným častiam oznamovacej sústavy patria elektroakustické meniče (mikrofón, reproduktor). Bezdrôtový prenos správ pomocou rádiokomunikačnej oznamovacej sústavy umožňuje vysielač a prijímač. Na prenos sa signál upravuje moduláciou (amplitúdovou alebo frekvenčnou). V prijímači nastáva zosilnenie signálu a demodulácia. Základným druhom rozhlasového prijímača je superheterodym. Prenos obrazu sa uskutočňuje sústavou televízie, v ktorej sa obraz mení v snímacej elektrónke na videosignál a v televíznom prijímači sa videosignál mení späť na obraz.