Číslo projektu CZ.1.07/1.5.00/34.0581 Číslo materiálu VY_32_INOVACE_ENI-2.MA-19_Vznik a vlastnosti elektromagnetického vlnění Název školy Střední odborná škola a Střední odborné učiliště, Dubno Autor Ing. Miroslav Krýdl Tematická oblast ELEKTRONIKA Ročník druhý Datum tvorby 1.7.2012 Anotace Tematický celek je zaměřen na problematiku základů elektroniky. Prezentace je určena žákům 2.ročníku, slouží jako doplněk učiva. Pokud není uvedeno jinak, použitý materiál je z vlastních zdrojů autora

Vznik a vlastnosti elektromagnetických vln

Vznik elektromagnetického vlnění Pohybem elektrického náboje (elektrický proud je usměrněný tok volných elektronů) se vytváří kolem každého vodiče elektromagnetické pole. Elektrické vedení je tvořeno ze dvou paralelních vodičů, jejichž vzájemná vzdálenost je velmi malá v porovnání s vlnovou délkou protékajícího proudu. Ve vedení vzniká mezi vodiči elektromagnetické pole, které umožňuje přenos vysokofrekvenční (dále jen vf) energie.

Vlnovou délku lze vypočítat ze vztahu Elektromagnetické vlny se šíří ve vakuu nebo ve vzduchu rychlostí světla, tj. 3 . 108 m/s. Charakteristickou veličinou je zde tzv. vlnová délka , která je dána vzdáleností dvou sousedních bodů, kde má elektromagnetická vlna stejnou fázi.   Vlnovou délku lze vypočítat ze vztahu c - je rychlost šíření vln, tj. 3 . 108 m/s f - je kmitočet vlnění, neboli kmitočet nosné vlny. T je dráha, kterou urazí elektromagnetická vlna za čas jedné periody Ve velké vzdálenosti od zdroje vlnění lze považovat vlnu za rovinnou. Elektromagnetické vlny se šíří prostorem podobně jako světlo, tzn. mohou se ohýbat, odrážet a lomit na rozhraní dvou prostředí.

Vznik elektromagnetického vlnění Pro bezdrátový přenos je nutné, aby rozměr antény byl srovnatelný s vlnovou délkou přenášeného vlnění. Příkladem může být jednoduchá smyčka vodiče (tzv. magnetický dipól) s průřezem a materiálem voleným tak, aby stejnosměrný odpor R byl zanedbatelný a indukčnost L smyčky byla nenulová. Smyčka se rozřízne a připojí ke zdroji střídavého proudu. Při kmitočtu 50 Hz je vlnová délka  6. 106 m. Při kmitočtu 50 kHz je vlnová délka  6. 103 m. Při kmitočtu 50 MHz je vlnová délka  6 m.

Vznik elektromagnetického vlnění Bude-li kmitočet proudu, kterým se smyčka napájí tak vysoký, že vlnová délka bude kratší než smyčka, bude proud podél smyčky měnit svoji fázi. Poté bude v určitém místě smyčky proud s napětím ve fázi a zdroj bude muset dodávat do smyčky reálný výkon – původně nulový odpor smyčky se změní na nenulový. Tomuto odporu se říká radiační odpor a reálný elektrický výkon na něm ztracený vyzařuje smyčka do prostoru okolo sebe. Smyčka nebo vodič, který vyzařuje elektromagnetickou energii se nazývá anténa. Její obvyklý rozměr je ½ nebo ¼ vlnové délky => nazývají se rezonanční antény. Je-li rozměr je ½ vlnové délky => půlvlná anténa. Je-li rozměr je ¼ vlnové délky => čtvrtvlná anténa.

Vznik elektromagnetického vlnění Anténou prochází vysokofrekvenční proud, který ji napájí. Ten je nejvyšší v místě připojení antény k napáječi a nulový na konci antény. Průchodem vf proudu anténou se vytváří v jejím okolí střídavé magnetické a elektrické pole. Vyzařování je buď : rovnoměrně do všech směrů (prutová anténa kolmá k zemi) a pak intenzita elektrického a magnetického pole ubývá se čtvercem vzdálenosti nebo se upřednostňuje určitý směr (směrové, parabolické antény) a intenzita ubývá mnohem pomaleji. Pro nízké frekvence (pro 50 kHz je vlnová délka 6 km; pro 100 kHz je vlnová délka 3 km) se délka antény nemůže rovnat ani ¼  (pro 50 kHz je délka antény 1,5 km; pro 100 kHz je délka antény 750 m) => tudíž je radiace neefektivní.

Použité zdroje: Kesl, Jan. Elektronika II – Přenosová technika. Praha :BEN, 2003. 118 s. ISBN 80-7300-206-X. Obr. 1; 2; 3; 4: Kesl, Jan. Elektronika II – Přenosová technika. Praha :BEN, 2003. 118 s. ISBN 80-7300-206-X. Ilustrace: archiv autora