Prinsip Radio

Salah satu aplikasi listrik yang lebih menarik adalah menghasilkan riak energi tak kasat mata yang disebut gelombang radio . Cakupan terbatas dari pelajaran tentang arus bolak-balik ini tidak memungkinkan eksplorasi konsep secara penuh, beberapa prinsip dasar akan dibahas.

Dengan penemuan elektromagnetisme yang tidak disengaja oleh Oersted, disadari bahwa listrik dan magnet saling terkait.

Ketika arus listrik dilewatkan melalui konduktor, medan magnet dihasilkan tegak lurus terhadap sumbu aliran. Demikian juga, jika sebuah konduktor terkena perubahan fluks magnet yang tegak lurus terhadap konduktor, tegangan dihasilkan sepanjang konduktor tersebut.

Sejauh ini, para ilmuwan tahu bahwa listrik dan magnet tampaknya selalu saling mempengaruhi di sudut kanan. Namun, sebuah penemuan besar tersembunyi tepat di bawah konsep tegak lurus terkait yang tampaknya sederhana ini, dan pembukaannya adalah salah satu momen penting dalam sains modern.

Hubungan Medan Listrik dan Medan Magnet

Terobosan dalam fisika ini sulit untuk dilebih-lebihkan. Orang yang bertanggung jawab atas revolusi konseptual ini adalah fisikawan Skotlandia James Clerk Maxwell (1831-1879), yang "menyatukan" studi tentang listrik dan magnet dalam empat persamaan yang relatif rapi.

Intinya, apa yang dia temukan adalah medan listrik dan magnet secara intrinsik terkait satu sama lain, dengan atau tanpa adanya jalur konduktif untuk arus mengalir. Dinyatakan secara lebih formal, penemuan Maxwell adalah sebagai berikut:

Medan listrik yang berubah menghasilkan medan magnet tegak lurus, dan

Medan magnet yang berubah menghasilkan medan listrik yang tegak lurus.

Semua ini dapat terjadi di ruang terbuka, medan listrik dan magnet bolak-balik mendukung satu sama lain saat mereka melakukan perjalanan melalui ruang dengan kecepatan cahaya. Struktur dinamis medan listrik dan magnet yang merambat melalui ruang lebih dikenal sebagai gelombang elektromagnetik .

Ada banyak jenis energi radiasi alam yang tersusun dari gelombang elektromagnetik. Bahkan cahaya bersifat elektromagnetik. Begitu juga sinar-X dan radiasi sinar “gamma”.

Satu-satunya perbedaan antara jenis radiasi elektromagnetik ini adalah frekuensi osilasinya (pergantian medan listrik dan magnet bolak-balik dalam polaritas). Dengan menggunakan sumber tegangan AC dan perangkat khusus yang disebut antena , kita dapat membuat gelombang elektromagnetik (dengan frekuensi yang jauh lebih rendah daripada frekuensi cahaya) dengan mudah.

Jenis Antena

Antena tidak lebih dari perangkat yang dibangun untuk menghasilkan medan listrik atau magnet yang menyebar. Dua tipe dasar antena adalah dipol dan loop :Gambar di bawah

Antena dipol dan loop.

Sementara dipol terlihat seperti tidak lebih dari sirkuit terbuka, dan loop sirkuit pendek, potongan-potongan kawat ini adalah radiator efektif medan elektromagnetik ketika terhubung ke sumber AC dengan frekuensi yang tepat. Dua kabel terbuka dipol bertindak sebagai semacam kapasitor (dua konduktor yang dipisahkan oleh dielektrik), dengan medan listrik terbuka untuk penyebaran alih-alih terkonsentrasi di antara dua pelat yang berjarak dekat.

Jalur kabel tertutup dari antena loop bertindak seperti induktor dengan inti udara besar, sekali lagi memberikan banyak kesempatan bagi medan untuk menyebar menjauh dari antena alih-alih terkonsentrasi dan terkandung seperti dalam induktor normal.

Saat dipol bertenaga memancarkan medan listriknya yang berubah ke ruang angkasa, medan magnet yang berubah dihasilkan di sudut kanan, sehingga mempertahankan medan listrik lebih jauh ke luar angkasa, dan seterusnya saat gelombang merambat dengan kecepatan cahaya.

Saat antena loop bertenaga memancarkan medan magnetnya yang berubah ke luar angkasa, medan listrik yang berubah dihasilkan di sudut kanan, dengan hasil akhir yang sama dari gelombang elektromagnetik kontinu yang dikirim menjauh dari antena. Salah satu antena mencapai tugas dasar yang sama:produksi medan elektromagnetik yang terkontrol.

Fungsi Antena

Saat dipasang ke sumber daya AC frekuensi tinggi, antena bertindak sebagai memancar perangkat, mengubah tegangan dan arus AC menjadi energi gelombang elektromagnetik. Antena juga memiliki kemampuan untuk mencegat gelombang elektromagnetik dan mengubah energinya menjadi tegangan dan arus AC. Dalam mode ini, antena bertindak sebagai penerima perangkat:Gambar di bawah

Pemancar dan penerima radio dasar.

Meskipun ada banyak lebih banyak yang dapat dikatakan tentang teknologi antena, pengenalan singkat ini cukup untuk memberi Anda gambaran umum tentang apa yang terjadi (dan mungkin informasi yang cukup untuk memicu beberapa eksperimen).

TINJAUAN:

• James Maxwell menemukan bahwa perubahan medan listrik menghasilkan medan magnet tegak lurus, dan sebaliknya, bahkan di ruang kosong.
• Satu set kembar medan listrik dan magnet, berosilasi tegak lurus satu sama lain dan bergerak dengan kecepatan cahaya, membentuk gelombang elektromagnetik .
• Sebuah antena adalah perangkat yang terbuat dari kawat, dirancang untuk memancarkan medan listrik yang berubah atau medan magnet yang berubah saat ditenagai oleh sumber AC frekuensi tinggi, atau mencegat medan elektromagnetik dan mengubahnya menjadi tegangan atau arus AC.
• The dipol antena terdiri dari dua buah kawat (tidak bersentuhan), terutama menghasilkan medan listrik saat diberi energi, dan yang kedua menghasilkan medan magnet di luar angkasa.
• Lingkaran antena terdiri dari loop kawat, terutama menghasilkan medan magnet saat diberi energi, dan yang kedua menghasilkan medan listrik di luar angkasa.

LEMBAR KERJA TERKAIT:

• Lembar Kerja Dasar Elektromagnetisme dan Induksi Elektromagnetik