ЕЛЕКТРОМАГНЕТНИ БРАНОВИ
I Z33T home page I страници на македонски јазик I
Миле Кокотов (2010)
Електромагнетни бранови
Секој проток на електрична струја низ некој проводник создава магнетно поле околу проводникот. Ако електричната струја е со константна јачина, таа предизвикува константно магнетно поле. Секоја промена на јачината на електричната струја низ некој проводник создава промена и на јачината на магнетното поле. Од друга страна, секое магнетно поле предизвикува електрична струја се додека јачината на магнетното поле се менува.
Значи може да се заклучи дека:
1. Променливо (осцилирачко) електрично поле предизвикува
(генерира) осцилирачко магнетно поле и обратно
2. Променливо (осцилирачко) магнетно поле предизвикува (генерира)
осцилирачко електрично поле.
Ова се два клучни факти со кои да можат да се разберат и објаснат електромагнетните бранови.
Електромагнетните бранови се комбинација од електрично и магнетно поле кои се нормални едно во однос на друго.
Еве и друг графички приказ на електромагнетен бран:
Карактеристики на електромагнетните бранови
Основни карактеристики на електромагнетните бранови се брзината, фреквенцијата и брановата должина.
Електромагнетните бранови се движат низ просторот со брзина од околу 300.000 километри во секунда и ништо друго не може да биде побрзо од нив. Тие се движат и во вакуум но и во други материи.
Електромагнетните бранови се насекаде околу нас.
Најголемиот дел од електромагнетните бранови не можеме ниту да ги видиме ниту директно да ги почувствуваме.
Само еден мал дел од електромагнетниот спектар можеме да го видиме (видливите светлинските зраци) додека инфрацрвените електромагнетни бранови можеме директно да ги почувствуваме во вид на топлински зраци.
Електромагнетните бранови со многу висока фреквенција (екстремно мала бранова должина) имаат многу голема енергија. Директното изложување на такви електромагнетни бранови е опасно за човекот и живите организми. (На пример, ултравиолетовото зрачење од сонцето може да предизвика изгореници на кожата. „Х“-зраците и гама зраците кои имаат повисока фреквенција се уште поопасни). За среќа, најголемиот дел од опасните зрачења кои доаѓаат од космосот се апсорбираат од земјината атмосфера.
Брановата должина (λ) и фреквенцијата (f) се поврзани преку брзината на светлината (C):
C = f × λ (C = 300.000 km/s)
Од тука, може да се пресмета брановата должина која изнесува:
Колку е поголема брановата должина на брановите, толку е помала нивната фреквенција и обратно, ако брановата должина е помала, фреквенцијата ќе биде поголема.
Електромагнетните бранови иако немаат маса, имаат енергија и таа е правопропорционална со фреквенцијата.
Генерално, Електромагнетните бранови се поделени на:
Табела на класификација на електромагнетните бранови:
Во видливиот дел од електромагнетниот спектар (светлината) спаѓаат електромагнетните бранови со фреквенција од 400 THz до 790 THz и бранова должина од 380 nm до 760 nm. Притоа, црвената видлива светлина има најниска фреквенција и најголема бранова должина, следува портокаловата, жолтата, зелената, сината, и на крајот е виолетовата светлина која има највисока фреквенција и најмала бранова должина.
Јонизирачко и нејонизирачко електромагнетно зрачење
Енергијата на електромагнетните бранови е правопропорционална со нивната фреквенција. Електромагнетните бранови со поголема, односно, повисока фреквенција имаат и поголема енергија.
Електромагнетните бранови со многу мала бранова должина (помала од 100 nm) односно, многу висока фреквенција, имаат доволно енергија (над 10 eV) да предизвикаат изместување на електроните од орбитата на атомите, и со тоа предизвикуваат јонизација на ткивата. Тоа можат да го сторат брановите почнувајќи од ултравиолетовите електромагнетни зраци, потоа, Х-зраците и гама зраците, кои се многу опасни за здравјето на човекот и другите живи организми.
Електромагнетните бранови со бранова должина поголема од 100 nm, се смета дека немаат доволно енергија за да предизвикаат јонизација на ткивата и се нарекуваат нејонизирачки електромагнетни бранови или нејонизирачко зрачење. Во оваа група спаѓаат сите радио бранови, микробранови, инфрацрвените бранови, видливата светлина, па сѐ до ултравиолетовото зрачење. Иако не се толку опасни како јонизирачките електромагнетни бранови, сепак, подолгото изложување на нејонизирачките електромагнетни бранови со поголема моќност, може да предизвика загревање на ткивата и нивно оштетување (како на пример, во микробрановата печка или подолготрајно изложување на сончевата светлина што може да предизвика изгореници).
Поларизација на радиобрановите
Радиобрановите се поларизирани. Рамнината на електричното поле ја определува поларизацијата на радиобрановите. Постојат две главни поларизации: Вертикална и хоризонтална поларизација. Ако електричното поле на радиобрановите е вертикално, тогаш велиме дека радиобрановите имаат вертикална поларизација. Ако електричното поле на радиобрановите е хоризонтално, тогаш велиме дека радиобрановите имаат хоризонтална поларизација.
Во некоја антена за прием на радиобранови ќе се индуцира најголем високофреквентен напон ако предавателната антена од која се емитуваат радиобрановите е паралелна на приемната антена. Тоа е затоа што радиобрановите се поларизирани.
Пропагации (простирање на радиобрановите)
Услови кои влијаат на простирањето (ширењето) на радиобрановите во просторот, заедно со природните и вештачки предизвиканите пречки, ги нарекуваме пропагации. Простирањето на радиобрановите во просторот многу зависи од нивната фреквенцијата, односно брановата должина. Состојбата на јоносферата, метеоролошките услови, географските услови, сончевата активност, годишните времиња, денот и ноќта, како и други појави имаат значајно влијание на простирањето на радиобрановите.
Простирањето на радиобрановите од подрачјето на кратки бранови (3 до 30 MHz) во голема мера зависи од состојбата на јоносферата. Тие имаат својство да се прекршуваат и одбиваат од јоносферските слоеви во зависност од степенот на јонизација и сончевата активност, па можат да се остварат радиооврски со многу далечни радиостаници кои на различни континенти, со релативно мала моќ.
Радиобрановите од подрачјето на ултракратките бранови, со фреквенција повисока од 30 MHz, се простираат праволиниски и многу малку или воопшто не се одбиваат или прекршуваат од јоносферата. Уште повисоките фреквенции се простираат слично како светлинските зраци...
Примена на електромагнетните бранови во
Кабелските Дистрибутивни Системи и безжичните електронски комуникациски мрежи
Во Кабелските Дистрибутивни Системи се користат радио брановите, микробрановите и инфрацрвените бранови како дел од електромагнетниот спектар.
Во кабелската дистрибутивна мрежа се користат радио бранови со фреквенции од 5 MHz до 862 MHz преку кои се пренесуваат корисни информации. За таа цел корисните информации се втиснуваат (модулираат) во радио фреквенциски (RF) сигнали кои се употребуваат како носители на корисните информации. (корисни информации се видео и аудио сигналите од ТВ програми, инфо канали, потоа дигитални сигнали на дигиталната ТВ, интернетот, телефонијата и сл.)
Како генератори на носечките RF сигнали со помош на кои се пренесуваат корисните информации преку кабелските дистрибутивни мрежи, се употребуваат модулатори, модеми, CMTS-уреди и други уреди.
Во современите хибридни оптичко-коаксијални дистрибутивни системи се користат и инфрацрвените бранови (ласерски зраци) преку кои се пренесуваат корисни сигнали во оптичкиот сегмент од мрежата.
Ласерските зраци кои се користат во оптичкиот сегмент на Кабелските Дистрибутивни Системи се со бранова должина од 1310 nm и 1550 nm. Зраците со овие бранови должини се невидливи за човечкото око и тие спаѓаат во инфрацрвените електромагнетни бранови.
Не случајно се одбрани ласерските зраци со овие бранови должини. Утврдено е дека оптичките влакна (оптичкиот кабел) најмалку ги слабеат токму тие бранови должини.
Базните станици на мобилната телефонија користат радиобранови и микробранови за безжичен пренос на корисни информации на далечина. Во зависност од генерацијата на безжичните мрежни системи за пренос на информации (3G, 4G или 5G), се користат електромагнетни бранови со фреквенција од околу 800 МHz па до 2,1 GHz, а 5G безжичните мрежи користат уште повисоки фреквенции во областа на микробрановите.
I Z33T home page I страници на македонски јазик I