Ηλεκτρομαγνητικη θωρακιση, μυθοι και πραγματικοτητες

[Κων/νου Κώστας]

Είναι η πρώτη φορά που επιτρέπω στον εαυτό μου να ακοίξει τεχνικό-θεωρητικό θέμα. Ενα θέμα επάνω στην βασική μελέτη των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων, στην θωράκισή τους, αλλά και στην θωράκιση άλλων επιρεπών συσκευών από αυτά.

Θα προσπαθήσω να χρησιμοποιήσω όρους όσο το δυνατόν απλούς, και καθόλου μαθηματικούς τύπους, γιά να μπορέσει να το κατανοήσει και ο πλέον απομακρυσμένος αναγνώστης από την Φυσική.

Είναι ένα θέμα καθαρά φυσικής με γνώσεις τελευταίας τεχνολογίας υλικών, χωρϊς προσωπικές απόψεις και κρίσεις. Με λίγα λόγια, θα σας παρουσιάσω μία επιστημονική άποψη του θέματος. Ενός θέματος πλήρως αποσαφηνισμένου θεωρητικά και με πλήθος αποδεδειγμένων εφαρμογών στην ζωή μας, επάνω σε εφαρμογές που δεν σηκώνουν καμμία απολύτως αμφισβήτηση περί ορθής λειτουργίας και αποτελεσματικότητας.

Το θέμα είναι καθαρά θεωρητικό και χειροπιαστό. Πιστεύω ότι μία επίσκεψη σε αντίστοιχα θέματα ηλεκτρομαγνητισμού στη βιβλιογραφία, θα επιβεβαιώνουν τα γραφόμενά μου. Γι αυτό θα ήθελα να παρακαλέσω όλους όσους συμμετάσχουν, να λάβουν υπ΄οψη τους την αντικειμενικότητα του θέματος. Εαν έχουν κάτι να παρατηρήσουν ως λάθος στα γραφόμενα η ως συμπλήρωμα, είναι καλοδεχούμενοι. Εά προσπαθήσουν όμως να δώσουν μία υποκειμενική χροιά σε ένα καθαρά κεφάλαιο της Φυσικής, θα μπερδέψουν αυτούς που θέλουν να μάθουν. Ας το σεβασθούν.

Αφορμή γιά το θέμα αυτό είναι γνωστό θέμα που απασχολεί εδώ και μήνες το φόρουμ. Βέβαια υπάρχει μία γενικότερη παγκόσμια τάση παρουσίασης προιόντων που προκαλούν. Επειδή διακρίνω την βασική έλλειψη νόμων της Φυσικής από πολύ κόσμο, την αγωνία ίσως γιά κάτι πιό θεμελιωμένο επάνω στην επιχειρηματολογία, που μάλλον κατήντησε καφενολογία, πήρα το θάρρος να γράψω λίγα θεωρητικά, βασικά θέματα ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων.
Εύχομαι να βοηθήσει όσους πραγματικά θέλουν να μάθουν και να φρεσκάρουν την μνήμη τους.

 

[Costas Coyias]

Απάντηση: Ηλεκτρομαγνητικη θωρακιση, μυθοι και πραγματικοτητες

Α, πολύ ωραία. Σας ευχαριστώ για την πρωτοβουλία!

 

[petkef]

αντε καλε που ειναι:118:

 

[anapodos]

...αναμένομεν....

 

[Gebreselassie]

Του 'χει κάνει ταχύρυθμα ο Τσαντουλής φαίνεται. Ένα post την εβδομάδα. :114:

...

 

[Κων/νου Κώστας]

Απάντηση: Ηλεκτρομαγνητικη θωρακιση, μυθοι και πραγματικοτητες

ΜΕΡΟΣ Α:

Ακούτε ράδιο; χαιρόσαστε τον ήλιο και τα πλεονεκτήματά του; έχετε κάνει ακτίνες Χ τελευταία; μαγειρεύετε σε φούρνο μικροκυμάτων; Ολα τα ανωτέρω έχουν να κάνουν με τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα.

Ενας δύσπιστος θα μπορούσε να ρωτήσει: Και πως γνωρίζουμε ότι υπάρχουν, πως μπορούμε να τα αντιληφθούμε με τις ιδιες αισθήσεις μας; Τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα καλύπτουν ένα ευρέως φάσμα που εξαρτάται από το μήκος κύματός τους. Υπάρχουν Η/Μ.Κ. (για χάρη συντομίας) πολύ μεγάλου μήκους κύματος (άρα μικρής συχνότητας), όπως είναι τα audio-video-radio κύματα, συχνότητας από 50Hz και άνω , ακολουθούν τα μικροκύματα (microwaves oven), το ορατό φως, οι ακτίνες Χ, μέχρι εξαιρετικά μικρού μήκους κύματος (άρα μεγάλης συχνότητας), όπως είναι οι ακτίνες Gamma των 10 εις την 21η Ηz!. Το ορατό φως είναι ηλεκτρομαγνητικά κύματα! Τα αντιλαμβανόμαστε και έχουμε σαφή αντίληψη γιά τις ιδιότητές του. Κάποια άλλα, όπως είναι οι ακτίνες Χ,οι υπεριώδεις, οι υπέρυθρες, τα βλέπουμε μέσω ειδικών φιλμς, ευαίσθητων σε αυτό το μήκος κύματος. Και γιά κάποια άλλα, όπως είναι τα ραδιοκύματα χρειαζόμαστε ειδικό ηλεκτρονικό εξοπλισμό. Ολα πάντως είναι ανιχνεύσιμα και μετρήσιμα ως προς την ένταση, το μήκος κύματος, και την διεύθυνση τους. Και όλα έχουν ένα κοινό χαρακτηριστικό: διαδίδονται μέσω του κενού! διαφορετικά δεν θα έφταναν οι ακτίνες του ήλιου στη γη.
Τα Η-Μ.Κ. είναι υπαρκτά από τη γέννηση του κόσμου. Δεν είναι δημιούργημα του ανθρώπου. Απλά ο άνθρωπος προσπάθησε να τα μελετήσει, να τα σπουδάσει, και να τα εκμεταλλευτεί. Εδώ και δεκαετίες ο Maxwell με τις τέσσερεις εξισώσεις του έχει μελετήσει πλήρως τα πεδία αυτά.

Από που προέρχονται αυτά τα υπαρκτά πεδία; Πως δημιουργούνται;
Στη φύση υπάρχουν ηλεκτρικά φορτισμένα σωματίδια. Θετικά και αρνητικά. Στα άτομα τα πρωτόνια έχουν θετικό φορτίο και τα ηλεκτρόνια αρνητικό.
Ας υποθέσουμε ότι κάπου σε υποθετικό αχανές κενό υπάρχει ένα φορτισμένο σωματίδιο. Το ηλεκτρικό του πεδίο ακτινοβολεί ευθεία από το σωματίδιο προς το άπειρο. Εαν υπάρξει κάποιο άλλο στην περιοχή, τότε αλληλεπιδρά με το ηλεκτρικό πεδίο του άλλου. Δημιουργείται ένα σύστημα φορτισμένων σωματιδίων που χαρακτηρίζεται από μία διαφορά δυναμικού, από ένα σταθερό ηλεκτρικό πεδίο, που λόγω της σταθερότητας του το αποκαλούμε ηλεκτροστατικό πεδίο. (Και είναι παρόμοιας φύσης με το πεδίο των ηλεκτροστατικών ηχείων.)

Εάν παρατηρηθεί κίνηση στον χώρο φορτισμένων σωματιδίων, αυτό συνεπάγεται την δημιουργία ρεύματος, εξ΄ορισμού. Μία σταθερή κίνηση ρεύματος παράγει σταθερό μαγνητικό πεδίο. Και αυτό το μαγνητικό πεδίο, λόγω της χρονικά σταθερής φύσης του ονομάζεται μαγνητοστατικό. (Είναι παρόμοιο με το πεδίο των μαγνητοστατικών ηχείων. Μόνο που εκεί, συνήθως το παράγουμε με μόνιμους μαγνήτες, χωρίς να είναι απόλυτο. Ιδιας φύσης είναι και το μόνιμο μαγνητικό πεδίο των ηλεκτροδυναμικών μεγαφώνων.)

Ας υποθέσουμε την ύπαρξη ενός ζεύγους αντίθετα φορτισμένων σωματιδίων στον ίδιο χώρο. Αυτό ονομάζεται ηλεκτρικό δίπολο. Ας υποθέσουμε ακόμα ότι τα σωματίδια αυτά ταλαντώνονται. Δηλαδή το ένα εναλλασσει την θέση του με το άλλο. Η κίνησή τους συνεπάγεται την δημιουργία ρεύματος. Ειδικώτερα εναλλασσομένου ρεύματος , εναλλασσομένου ηλεκτρικού πεδίου και σύμφωνα με τα ανωτέρω, εναλλασσομένου μαγνητικού πεδίου. Βλέπουμε ότι το εναλλασσόμενο ηλεκτρικό πεδίο δημιουργεί-επάγει εναλλασσόμενο μαγνητικό και το αντίστροφο. Το ένα πεδίο συνεπάγεται το άλλο. Και τα δύο είναι άρρηκτα δεμένα μεταξύ τους. Τα δύο πεδία είναι σε κάθετα επίπεδα το ένα ως προς το άλλο και ταξιδεύουν σε διαμήκη διεύθυνση σαν οδεύον κύμα. Το κύμα αυτό επειδή έχει ηλεκτρική και μαγνητική φύση ονομάζεται ηλεκτρομαγνητικό. Η συχνότητά ταλάντωσής του δε, είναι η ίδια με την ταλάντωση του διπόλου.( Ας σημειωθεί ότι ο όρος εναλλασσόμενο πεδίο δεν πρέπει να δεθεί με το εναλλασσόμενο ρεύμα 220 βολτ, 50 Hz του δικτύου μας. Και τα δύο είναι εναλασσόμενα. Οχι όμως της ίδιας συχνότητας.)

Τα Η/Μ.Κύματα. ταξιδεύουν με την ταχύτητα του φωτός στο κενό και δεν έχουν καμία απολύτως σχέση με την μηχανική διάδοση των κυμάτων του ήχου στην ατμόσφαιρα, με την πολύ μικρότερη ταχύτητα. Οι εξισώσεις που διέπουν την διάδοση τους, την σχέση του ηλεκτρικού και μαγνητικού πεδίου μεταξύ τους κλπ , είναι πλήρως κατανοητές, εφαρμόσιμες , αποδεδειγμένες θεωρητικά και πρακτικά και είναι αυτές του Maxwell. Με λίγα λόγια ο σύγχρονος άνθρωπος έχει και τα θεωρητικά κλειδιά και την τεχνική υποδομή γιά να μελετήσει και να κατασκευάσει οτιδήποτε σχετικό με τα Η/Μ.Κύματα.

Μέχρι τώρα είδαμε τον τρόπο παραγωγής ενός Η/Μ.κύματος. Μία γενική ανάλυση που περιλαμβάνει όλα τα μήκη κύματος Η/Μ κυμάτων.

Στο επόμενο θα μελετήσουμε τα Η/Μ.Κύματα χαμηλών συχνοτήτων. Δηλαδή τα κύματα αυτά που απασχολούν τις Audio, Video, ενασχολήσεις μας. Θα προσπαθήσουμε δε να προσεγγίσουμε το φλέγον θέμα της θωράκισης των μετασχηματιστών και των καλωδίων. Πάντοτε με βάση θεωρητικά και αποδεδειγμένα τεχνικά στοιχεία.

 

[petkef]

Re: Απάντηση: Ηλεκτρομαγνητικη θωρακιση, μυθοι και πραγματικοτητες

ΜΕΡΟΣ Α:

Ακούτε ράδιο; χαιρόσαστε τον ήλιο και τα πλεονεκτήματά του; έχετε κάνει ακτίνες Χ τελευταία; μαγειρεύετε σε φούρνο μικροκυμάτων; Ολα τα ανωτέρω έχουν να κάνουν με τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα.

Ενας δύσπιστος θα μπορούσε να ρωτήσει: Και πως γνωρίζουμε ότι υπάρχουν, πως μπορούμε να τα αντιληφθούμε με τις ιδιες αισθήσεις μας; Τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα καλύπτουν ένα ευρέως φάσμα που εξαρτάται από το μήκος κύματός τους. Υπάρχουν Η/Μ.Κ. (για χάρη συντομίας) πολύ μεγάλου μήκους κύματος (άρα μικρής συχνότητας), όπως είναι τα audio-video-radio κύματα, συχνότητας από 50Hz και άνω , ακολουθούν τα μικροκύματα (microwaves oven), το ορατό φως, οι ακτίνες Χ, μέχρι εξαιρετικά μικρού μήκους κύματος (άρα μεγάλης συχνότητας), όπως είναι οι ακτίνες Gamma των 10 εις την 21η Ηz!. Το ορατό φως είναι ηλεκτρομαγνητικά κύματα! Τα αντιλαμβανόμαστε και έχουμε σαφή αντίληψη γιά τις ιδιότητές του. Κάποια άλλα, όπως είναι οι ακτίνες Χ,οι υπεριώδεις, οι υπέρυθρες, τα βλέπουμε μέσω ειδικών φιλμς, ευαίσθητων σε αυτό το μήκος κύματος. Και γιά κάποια άλλα, όπως είναι τα ραδιοκύματα χρειαζόμαστε ειδικό ηλεκτρονικό εξοπλισμό. Ολα πάντως είναι ανιχνεύσιμα και μετρήσιμα ως προς την ένταση, το μήκος κύματος, και την διεύθυνση τους. Και όλα έχουν ένα κοινό χαρακτηριστικό: διαδίδονται μέσω του κενού! διαφορετικά δεν θα έφταναν οι ακτίνες του ήλιου στη γη.
Τα ΗΛ.Κ. είναι υπαρκτά από τη γέννηση του κόσμου. Δεν είναι δημιούργημα του ανθρώπου. Απλά ο άνθρωπος προσπάθησε να τα μελετήσει, να τα σπουδάσει, και να τα εκμεταλλευτεί. Εδώ και δεκαετίες ο Maxwell με τις τέσσερεις εξισώσεις του έχει μελετήσει πλήρως τα πεδία αυτά.

Από που προέρχονται αυτά τα υπαρκτά πεδία; Πως δημιουργούνται;
Στη φύση υπάρχουν ηλεκτρικά φορτισμένα σωματίδια. Θετικά και αρνητικά. Στα άτομα τα πρωτόνια έχουν θετικό φορτίο και τα ηλεκτρόνια αρνητικό.
Ας υποθέσουμε ότι κάπου σε υποθετικό αχανές κενό υπάρχει ένα φορτισμένο σωματίδιο. Το ηλεκτρικό του πεδίο ακτινοβολεί ευθεία από το σωματίδιο προς το άπειρο. Εαν υπάρξει κάποιο άλλο στην περιοχή, τότε αλληλεπιδρά με το ηλεκτρικό πεδίο του άλλου. Δημιουργείται ένα σύστημα φορτισμένων σωματιδίων που χαρακτηρίζεται από μία διαφορά δυναμικού, από ένα σταθερό ηλεκτρικό πεδίο, που λόγω της σταθερότητας του το αποκαλούμε ηλεκτροστατικό πεδίο. (Και είναι παρόμοιας φύσης με το πεδίο των ηλεκτροστατικών ηχείων.)

Εάν παρατηρηθεί κίνηση στον χώρο φορτισμένων σωματιδίων, αυτό συνεπάγεται την δημιουργία ρεύματος, εξ΄ορισμού. Μία σταθερή κίνηση ρεύματος παράγει σταθερό μαγνητικό πεδίο. Και αυτό το μαγνητικό πεδίο, λόγω της χρονικά σταθερής φύσης του ονομάζεται μαγνητοστατικό. (Είναι παρόμοιο με το πεδίο των μαγνητοστατικών ηχείων. Μόνο που εκεί, συνήθως το παράγουμε με μόνιμους μαγνήτες, χωρίς να είναι απόλυτο. Ιδιας φύσης είναι και το μόνιμο μαγνητικό πεδίο των ηλεκτροδυναμικών μεγαφώνων.)

Ας υποθέσουμε την ύπαρξη ενός ζεύγους αντίθετα φορτισμένων σωματιδίων στον ίδιο χώρο. Αυτό ονομάζεται ηλεκτρικό δίπολο. Ας υποθέσουμε ακόμα ότι τα σωματίδια αυτά ταλαντώνονται. Δηλαδή το ένα εναλασσει την θέση του με το άλλο. Η κίνησή τους συνεπάγεται την δημιουργία ρεύματος. Ειδικώτερα εναλασσομένου ρεύματος , εναλασσομένου ηλεκτρικού πεδίου και σύμφωνα με τα ανωτέρω, εναλασσομένου μαγνητικού πεδίου. Βλέπουμε ότι το εναλασσόμενο ηλεκτρικό πεδίο δημιουργεί-επάγει εναλασσόμενο μαγνητικό και το αντίστροφο. Το ένα πεδίο συνεπάγεται το άλλο. Και τα δύο είναι άρρηκτα δεμένα μεταξύ τους. Τα δύο πεδία είναι σε κάθετα επίπεδα το ένα ως προς το άλλο και ταξιδεύουν σε διαμήκη διεύθυνση σαν οδεύον κύμα. Το κύμα αυτό επειδή έχει ηλεκτρική και μαγνητική φύση ονομάζεται ηλεκτρομαγνητικό. Η συχνότητά ταλάντωσής του δε, είναι η ίδια με την ταλάντωση του διπόλου.( Ας σημειωθεί ότι ο όρος εναλασσόμενο πεδίο δεν πρέπει να δεθεί με το εναλασσόμενο ρεύμα 220 βολτ, 50 Hz του δικτύου μας. Και τα δύο είναι εναλασσόμενα. Οχι όμως της ίδιας συχνότητας.)

Τα Η/Μ.Κύματα. ταξιδεύουν με την ταχύτητα του φωτός στο κενό και δεν έχουν καμμία απολύτως σχέση με την μηχανική διάδοση των κυμάτων του ήχου στην ατμόσφαιρα, με την πολύ μικρότερη ταχύτητα. Οι εξισώσεις που διέπουν την διάδοση τους, την σχέση του ηλεκτρικού και μαγνητικού πεδίου μεταξύ τους κλπ , είναι πλήρως κατανοητές, εφαρμόσιμες , αποδεδειγμένες θεωρητικά και πρακτικά και είναι αυτές του Maxwell. Με λίγα λόγια ο σύγχρονος άνθρωπος έχει και τα θεωρητικά κλειδιά και την τεχνική υποδομή γιά να μελετήσει και να κατασκευάσει οτιδήποτε σχετικό με τα Η/Μ.Κύματα.

Μέχρι τώρα είδαμε τον τρόπο παραγωγής ενός Η/Μ.κύματος. Μία γενική ανάλυση που περιλαμβάνει όλα τα μήκη κύματος Η/Μ κυμάτων.

Στο επόμενο θα μελετήσουμε τα Η/Μ.Κύματα χαμηλών συχνοτήτων. Δηλαδή τα κύματα αυτά που απασχολούν τις Audio, Video, ενασχολήσεις μας. Θα προσπαθήσουμε δε να προσεγγίσουμε το φλέγων θέμα της θωράκισης των μετασχηματιστών και των καλωδίων. Πάντοτε με βάση θεωρητικά και αποδεδειγμένα τεχνικά στοιχεία.

Εξαλλου ο ηχος δεν διαδιδετε στο κενο.

 

[costas EAR]

Απάντηση: Ηλεκτρομαγνητικη θωρακιση, μυθοι και πραγματικοτητες

υπενθυμίζω τα ...χρωστούμενα "μέρη".