Radiação e Antenas
Cargas aceleradas e correntes oscilantes irradiam energia eletromagnética, a base das antenas e da dispersão de ondas.
Definition
O estudo de como as distribuições de carga e corrente dependentes do tempo geram campos eletromagnéticos propagantes que transportam energia para o infinito, e das estruturas projetadas (antenas) e processos de dispersão que emitem, recebem e redirecionam essa radiação.
Scope
Esta área abrange a produção de radiação eletromagnética por fontes variáveis no tempo: potenciais retardados, os campos de cargas aceleradas, radiação dipolar e multipolar, o projeto e análise de antenas e arranjos, resistência de radiação e padrões, e a dispersão de ondas eletromagnéticas por objetos. Conecta as equações de Maxwell a sistemas práticos de irradiação e recepção, enquanto a propagação guiada é tratada sob ondas eletromagnéticas.
Sub-topics
Core questions
- Como cargas aceleradas e correntes oscilantes produzem radiação?
- O que determina o padrão de radiação e a potência de uma fonte?
- Como as antenas são caracterizadas e combinadas em arranjos?
- Como os objetos dispersam as ondas eletromagnéticas incidentes?
Key concepts
- potencial retardado
- campo de radiação
- fórmula de Larmor
- radiação de dipolo elétrico
- padrão de radiação
- ganho e diretividade
- arranjo de antenas
- seção transversal de espalhamento
Key theories
- Potenciais retardados e campos de radiação
- Os potenciais de fontes variáveis no tempo dependem da fonte no tempo anterior, retardado; longe da fonte, os campos diminuem inversamente com a distância e transportam energia como radiação.
- Radiação dipolar
- Um dipolo elétrico oscilante irradia potência proporcional à quarta potência da frequência com um padrão angular característico, o protótipo para a maioria dos sistemas radiantes.
- Teoria de antenas
- As antenas são caracterizadas por padrão de radiação, ganho, diretividade, resistência de radiação e impedância, e arranjos combinam elementos para moldar e direcionar o feixe irradiado.
Clinical relevance
Os princípios de radiação e antenas possibilitam comunicações de rádio, televisão, móveis e via satélite, radar e sensoriamento remoto, radioastronomia, e as bobinas de radiofrequência e avaliação de exposição usadas em ressonância magnética.
History
Hertz construiu o primeiro sistema deliberado de irradiação e recepção em 1887-1888, confirmando as ondas de Maxwell. Larmor derivou a potência irradiada por uma carga acelerada em 1897, e Marconi transformou a radiação em comunicação sem fio prática de longa distância por volta de 1900.
Key figures
- Heinrich Hertz
- Joseph Larmor
- Guglielmo Marconi
Related topics
Seminal works
- jackson1998
- balanis2016
Frequently asked questions
- O que é necessário para uma carga irradiar?
- Uma carga movendo-se com velocidade constante não irradia; a radiação requer aceleração, portanto, cargas oscilantes ou aceleradas e correntes variáveis no tempo são as fontes de ondas eletromagnéticas.
- O que faz uma boa antena?
- A utilidade de uma antena depende de sua adequação de tamanho ao comprimento de onda e de seu padrão de radiação, ganho e casamento de impedância com a alimentação; arranjos de elementos permitem aos engenheiros moldar e direcionar o feixe.