電波の説明
電波の性質から電波の説明を受けています
1、 光の速度と同じ30万km/s(地球7周半/秒)の速度
2、 波長によって直進や回折する性質が異なる
3、 電界と磁界が直交した波で真空中でも伝わる
4、 電界や磁界に影響する誘電体や強磁性体の影響を受ける
5、 磁界を使用するアンテナと電界を使用するアンテナがある
6、 電界強度で強さを測る
7、 波長にLCで共振させて信号を得る
等が性質として理解していますが、
それでは商用周波電源の60Hzや直流電流との違いは何なおでしょうか?
ラジオは550kHzから1600kHzの中波です、それより低い長波は潜水艦の通信に使われています。
電子レンジは2.45GHz、携帯電話は800Hz〜1.5GHz(PHS1.9GHz)
そこで電波の原理説明
電荷Qが移動する時、移動速度(周波数)が早いと大きな電流が流れそのまわりに磁界が出来ます。移動する電荷Q(電界強度V/m)が多いと電界が強くなります。
電波の性質と一致します、電荷が移動で磁界が出来るのは直流、交流共にできます、電荷の流れの変化が無い直流は磁界が変化しません、導電体の中では電位差が無く電界ができません。一方交流は電荷の入れ替わりがありますので磁界の輪が波紋の様にできます。導電体が波長の長さに一致すると両端の電位が上がり中央部に電流が流れ両端に電界、中央部に磁界が発生します。即ち、直流は電波を作らないが交流は電波を作る性質があります。
両端に電位が出来て電流が流れる条件で電波が空間に放出されます、周りを誘電体や強磁性体で囲われた同軸ケーブルからは電波が出にくい事を意味しています。
アンテナは導電体です、その両端に電荷をもつのが電波が出る条件ですからアンテナはその電波に高いインピーダンスになる必要があります、この条件はLCの並列共振なのです、アンテナの導体がLでその周りの空間がCになります。これでアンテナの両端はつながっていなくて電流が流れる電界と磁界を放出する条件となります。60Hzではアンテナが5000kmにもなり共振するCが接続できないし、電流が流れません。従って、60Hzの電波は無いのです。
電波を出しているアンテナを触ったら感電するのでしょうか?中波放送局はアンテナと大地の並列に電流を流し込んでいます。50kW以上の大電力で数百V/mの電界強度でインピーダンスが小さいのでアンテナを触ると感電します、フェンスでグランドプレーンのアンテナ高さのの半径は囲われています。アンテナを支持するワイヤも電界を乱さないように絶縁碍子で等電界の部分で絶縁します。
無線電話では10V/mであっても0.6から0.8Wでインピーダンスが高く(無限大に近い)感電しません。
10V/mの出力のアンテナの両端を触ると10Vで感電すると考えますが、実際は触ることでCとRが増えて共振が出来なくなり電圧は下がってしまいます。
方向が異なる二つの磁界の輪を直交する電界のドーナツで巻いたものが接し合って30万km/hの速度で拡散していくのが電波の姿です。
横から見るとアンテナから出た初期は丸いドーナツですが、離れるに従って上下に広がり電界が弱まり、水平面では磁界の輪の径が大きくなって減衰します。
高い周波数は変化が大きいので電流が大きく磁界が高くなります、しかし波長が短くなるので電荷の距離が短く電界が下がります。
長距離の通信には、7MHz付近の波長43mが電界と磁界のバランスが良く使われます。
ゲルマラジオで直列共振で4局を受信できます。ランプ、メータ、スピーカを駆動できます。この写真は1kmの近距離ですが20km50kWの局もカバーできます。