Noțiuni Teoretice despre Propagarea Undelor Radio

Cuvinte cheie: undele radio, propagare, spectrului electromagnetic, polarizare.

Rezumat lucrare:

O abordare teoretică de propagarea undelor electromagnetice este tratată în acest proiect. Primul capitol se referă la ecuațiile lui Maxwell, iar scopul său este de a explica cele patru ecuații; formele locale, dar, de asemenea și cele integrale.

Spectrului electromagnetic și distribuția spectrală sunt prezentate în partea a doua a proiectului. Definiţia şi clasificarea de polarizare electrică este, de asemenea, o parte din această lucrare. Ultimul capitol se referă la o clasificarea undelor radio: unde foarte lungi, unde lungi, undele medii, unde scurte, unde ultrascurte şi foarte scurte.

INTRODUCERE

Undele electromagnetice sunt fenomene fizice naturale (în majoritatea cazurilor); generarea lor presupune existența câmpurilor electric și magnetic, care în timp ce se propagă se generează unul pe altul.

Aceste unde, în funcție de lungimea lor de undă sau frecvență manifestă diferite forme; totalitatea acestor forme constituie spectrul electromagnetic, și anume: undele radio, microunde, radiații infraroșii, lumina vizibilă ochiului uman, radiațiile ultraviolete, radiațiile X și cele gamma.

Fiecare dintre acestea se folosesc în anumite domenii de activitate, de la medicină și până la cel militar.

Accentul s-a pus pe undele radio, s-a făcut o clasificare a lor luându-se în considerare frecvențele și lungimile lor de undă.

1. Ecuațiile lui Maxwell

Ecuațiile lui Maxwell sunt reprezentate de formele locale ale legilor circuitului magnetic, inducţiei electromagnetice, fluxului electric şi fluxului magnetic. Acestea se referă în cazul mediilor liniare imobile, în care

(1.1)

(1.2)

(1.3)

(1.4)

Legile (1.1), (1.2), (1.3) si (1.4) reprezintă formele locale ale ecuaţiilor lui Maxwell.

a) Ecuaţia (1.1) reprezintă de fapt legea circuitului magnetic, lege ce exprimă legătura dintre intensitatea câmpului magnetic şi curenţii care produc acest câmp.

b) Legea inducţiei electromagnetice, ecuaţia (1.2), face referire la faptul că datorită variaţiei în timp a fluxului magnetic în lungul unei curbe închise apare o tensiune electromotoare (t.e.m.).

c) Legea fluxului electric (1.3) se enunță în felul următor: divergența volumetrică a vectorului , calculată în orice punct al domeniului de continuitate, este egală cu densitatea volumetrică a sarcinii electrice adevarate din acel punct. Ea reprezintă cea de-a treia ecuaţie a lui Maxwell.

d) Cea de-a patra ecuaţie a lui Maxwell (1.4) face referire la faptul că în orice punct din câmpul magnetic, divergența vectorului inducție magnetică este nulă.

Formele integrale ale ecuaţiilor lui Maxwell sunt reprezentate prin următoarele patru legi:

(1.5)

(1.6)

(1.7)

(1.8)

e) Relaţiile (1.1) şi (1.5) demonstrează faptul că un curent de conducţie şi un câmp electric variabil determină apariţia unui câmp magnetic cu liniile de câmp închise.

f) Ecuaţiile (1.2) şi (1.6) ne arată faptul că un câmp magnetic variabil într-un punct din spaţiu va produce un câmp electric.

g) Din a treia ecuaţie a lui Maxwell, atât în formă locală (1.3) cât şi integrală (1.7), rezultă faptul că o sursă de inducţie electrică este constituită dintr-o sarcină electrică q de sarcină .

h) Faptul că nu există distribuţii de sarcini magnetice şi că liniile de câmp magnetic sunt întotdeauna linii închise este demonstrat de relaţiile (1.4) şi (1.8).

Notaţii:

-intensitatea câmpului electric;

-intensitatea câmpului magnetic;

-inducția electrică;

-inducția magnetică;

-densitatea de volum a sarcinii electrice;

-sarcina electrică totală din interiorul suprafeţei ;

-suprafața închisă considerată;

S-suprafața deschisă considerată.

2. Spectrul electromagnetic

Dacă ar fi să folosim definiția din manual, spectrul electromagnetic reprezintă întreaga gamă de radiații electromagnetice din univers. Nu există o delimitare clară a spectrului electromagnetic pentru că lungimea de undă maximă a radiațiilor este de fapt lungimea Universului. Totuși, s-a stabilit că aceste radiații se încadrează între 0-1023 Hz.

Radiațiile electromagnetice depind de lungimile lor de undă. Frecvențelor înalte le sunt asociate lungimi de undă mai mici, iar frecvențelor joase lungimi de undă mai mari.

Spectrul electromagnetic a fost împărțit în șapte regiuni, în funcție de lungimea de undă sau frecvența radiațiilor electromagnetice. Acestea sunt: radiațiile gamma, radiațiile X, radiațiile ultraviolete, lumina vizibilă, infraroșu, microunde și undele radio.

a) Radiațiile gamma (f > 1019 Hz, λ < 10-12 m). Au fost descoperite în 1900 de Paul Villard în timp ce studia radiațiile emise de către fisiunea radiului. Se deosebesc de celelalte prin faptul că nu au limita inferioară a lungimii de undă

b) Radiațiile X (f ϵ[3x1016; 3x1019] Hz, λϵ [0,01; 10] nm). Ele se mai numesc și radiații Röntgen, deoarece se consideră că Wilhelm Röntgen este cel care le-a descoperit. Lea denumit astfel pentru că nu știa ce fel de radiații sunt. Găurile negre emit radiații X, ceea ce permit cercetătorilor studierea lor.