انتشار امواج الکترومغناطیس

انتشار امواج الکترومغناطیس

بر مبنای اظهارات ماکسول در هر ناحیه ای از فضا که میدان الکتریکی تغییر کند، میدان مغناطیسی ایجاد می شود و انتشار امواج الکترومغناطیس را شاهد هستیم.

اگر میدان مغناطیسی تغییر کند، میدان الکتریکی متغیر نیز ایجاد می شود.

این امر می تواند ادامه داشته باشد و سبب انتشار امواج الکترومغناطیس در فضا شود.

فرض کنید میدان الکتریکی و میدان مغناطیسی بر هم عمود باشند، در این صورت طبق قانون ماکسول موجی عمود بر این دو میدان در فضا انتشار می یابد که به آن موج الکترومغناطیسی گفته می شود.

 نحوه انتشار امواج الکترومغناطیس از میله هادی

برای درک راحت این موضوع دو میله فلزی را در نظر بگیرید که توسط کلید به یک باتری متصل است (شکل a). پس از وصل کلید یکی از میله ها مثبت و دیگری منفی می شود. در این صورت جریان الکتریکی بین دو قطب باتری ایجاد می شود و میدان الکتریکی اطراف میله شکل می گیرد. جهت حرکت جریان از پایین به سمت بالا است. بنابراین طبق قانون دست راست میدان مغناطیسی عمود بر میله ایجاد می شود (شکل b).

 

 

http://nanosina.com/wp-content/uploads/2018/08/Enteshaare-Amvaaje-E.M-01.jpg

 

http://nanosina.com/wp-content/uploads/2018/08/Enteshaare-Amvaaje-E.M-02.jpg

بدیهی است اگر این حالت پایدار باشد آن گاه میدان الکتریکی و مغناطیسی تا بی نهایت دور امتداد خواهند داشت. در حقیقت وقتی که کلید وصل می ‌شود در نواحی نزدیک، میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی به سرعت ظاهر می ‌شوند. با ظهور این میدان ها انتشار امواج الکترومغناطیس به وجود می آید.

اما مدّتی طول می ‌کشد که میدان ‌ها به نواحی دور برسند. هر دو میدان الکتریکی و مغناطیسی حامل انرژی هستند.

نحوه انتشار امواج الکترومغناطیس از آنتن

حال شرایطی را در نظر بگیرید که آنتن به منبع ولتاژ متناوب (AC) وصل شود. میدان متناوب به معنی آن است که در هر ثانیه چندین بار جهت جریان عوض می شود. بنابراین جهت میدان های الکتریکی و مغناطیسی در سیکل زمانی منبع ولتاژ تغییر می کنند. برآیند میدان های ایجاد شده در هرسیکل مسیر بسته ای را تشکیل می دهد که عمود بر سطح میله و مستقل از آن به سمت جلو انتشار می یابند.

http://nanosina.com/wp-content/uploads/2018/08/Enteshaare-Amvaaje-E.M-03.jpg                                  http://nanosina.com/wp-content/uploads/2018/08/Enteshaare-Amvaaje-E.M-04.jpg                       

 

جهت انتشار امواج الکترومغناطیسی

میدان مغناطیسی در حال تغییر، میدان الکتریکی را به ‌وجود می ‌آورد و میدان الکتریکی در حال تغییر میدان مغناطیسی را حاصل می ‌کند.

 در نتیجه ترکیب این میدان ‌های در حال تغییر مغناطیسی و الکتریکی پیش رونده، موجی انتشار می یابد و دیگر به میله آنتن اوّلیه وابستگی نخواهند داشت.

http://nanosina.com/wp-content/uploads/2018/08/Enteshaare-Amvaaje-E.M-05.jpg

 

میدان های که در نزدیکی آنتن انتشار می یابند، شکل بسیار پیچیده‌ای دارند. اما در فواصل بیشتر از آنتن این مشکل وجود ندارد.  

 

http://nanosina.com/wp-content/uploads/2018/08/Enteshaare-Amvaaje-E.M-06.jpg

 

این میدان‌ های انتشار یافته توسط گیرنده می ‌توانند دریافت شوند و به آن ها میدان تابشی می ‌گویند.

http://nanosina.com/wp-content/uploads/2018/08/Enteshaare-Amvaaje-E.M-07.jpg

 

 

منابع:

با اقتباس و اختصار از سایت تبیان