Bagaimana percikan DC dapat menciptakan gelombang EM?

Aug 19 2020

Saya punya pertanyaan tentang percikan api yang digunakan dalam sejarah awal radio. Saya telah membaca pertanyaan serupa tetapi saya masih membutuhkan bantuan Anda.

Saya telah belajar dari sumber seperti https://neurophysics.ucsd.edu/courses/physics_1b/SerwayCP7_Ch21.pdf dan http://www.arrl.org/files/file/History/History%20of%20QST%20Volume%201%20-%20Technology/Kennedy%20N4GG.pdfAC itu, baik dalam kawat atau percikan, menciptakan gelombang EM. Ini karena di AC elektron terus-menerus berakselerasi dan melambat, dan percepatan partikel bermuatan diperlukan untuk menghasilkan gelombang EM.

Saya menggunakan 2 generator HV untuk menghasilkan percikan api dan lampu neon untuk menguji keberadaan gelombang EM.

(1) Generator pertama adalah silinder plastik kecil yang tertutup. Saya memberikan input 5VDC dengan amp rendah. Saya tidak dapat menemukan spesifikasi untuk keluaran kecuali ia mengklaim menghasilkan keluaran 400KV yang saya ragu. Generator ini terus-menerus menghasilkan percikan yang terputus-putus yang menyebabkan bola lampu neon berkedip secara sinkron.

(2) Generator kedua adalah trafo flyback ZVS ("12v-36V Zero Voltage Switching (ZVS) Tesla Coil Flyback Driver Circuit"). Saya memberikannya 24VDC pada 10A. Generator ini secara terus menerus menghasilkan percikan yang kuat yang menyebabkan bola lampu neon tetap menyala terus menerus. Spesifikasi generator ini menyatakan bahwa ia menghasilkan "keluaran arus searah tegangan tinggi, tegangan masukan tegangan sekitar 1000 kali".
Jika ini benar maka tampaknya percikan DC menciptakan gelombang EM, yang tidak masuk akal bagi saya. Bagaimana lampu neon menyala?

Jawaban

9 JohnDoty Aug 19 2020 at 23:19

Kami biasanya menggunakan matematika gelombang sinus ("AC") untuk menganalisis radiasi elektromagnetik, dan ada alasan bagus untuk ini. Namun, perlakuan pertama tentang bagaimana muatan menghasilkan radiasi yang ditemui oleh generasi mahasiswa fisika MIT berbeda.

Pertimbangkan muatan terisolasi, bukan percepatan. Garis-garis medan listriknya mengarah menjauh secara seragam. Sekarang, pindahkan ke satu sisi secara tiba-tiba. Setelah itu, garis-garis medan listriknya masih mengarah secara seragam, tetapi dari tempat yang berbeda. Tidak sulit untuk menunjukkan, dengan menggunakan persamaan Maxwell, bahwa batas antara ruang tempat garis medan berasal dari posisi pertama dan kedua akan mengembang seperti bola dengan kecepatan cahaya. Di perbatasan, garis-garis bidang tertekuk. Itu adalah gelombang elektromagnetik non-sinusoidal yang mengembang.

Celah percikan Anda tidak persis seperti ini, tetapi sangat erat kaitannya: sekumpulan muatan tiba-tiba bergerak melintasi celah. Arus balik melalui catu daya Anda adalah sebuah komplikasi, tetapi hasil dasarnya, gelombang elektromagnetik non-sinusoidal impulsif, serupa.

23 Transistor Aug 19 2020 at 04:07

Percikan, kecuali jika itu adalah busur stabil yang berkelanjutan, intensitasnya akan berfluktuasi. Ini berarti ia akan memiliki komponen AC meskipun arusnya tidak pernah terbalik. Dalam praktiknya, percikan api sangat bising dan akan menghasilkan frekuensi dalam spektrum yang luas.

10 tomas789 Aug 19 2020 at 16:59

Ini bukan bagian DC itu sendiri. Itu adalah sisi yang meninggi. Percikan menciptakan bentuk gelombang seperti persegi yang sebenarnya terdiri dari banyak gelombang sinus yang tak terhingga. Itu dijelaskan oleh transformasi Fourier. Perhatikan gambar berikut untuk melihat berapa banyak gelombang sinus yang dapat membuat gelombang persegi.

6 MattTimmermans Aug 20 2020 at 09:11

Tak satu pun dari sumber "DC" Anda menghasilkan arus searah yang stabil melintasi celah. Mereka mungkin menghasilkan arus hanya dalam satu arah, tetapi itu akan hidup dan mati.

Penyebabnya adalah celah percikan memiliki dua keadaan dengan resistansi yang sangat berbeda, dan berperilaku sedemikian rupa sehingga mengubah sumber "DC" menjadi osilator:

  1. Tanpa percikan api, resistansi antara elektroda sangat tinggi . Pada dasarnya tidak ada arus yang mengalir sampai tegangan antara elektroda cukup tinggi untuk mengionisasi gas di antara keduanya.
  2. Ketika gas terionisasi (terlihat sebagai percikan), itu menciptakan jalur konduksi antara elektroda. Hambatan antara elektroda seketika menjadi sangat rendah . Arus langsung menjadi sangat tinggi, dan transisi cepat ini memancarkan radiasi EM.
  3. Ini akan membutuhkan jumlah daya yang luar biasa untuk mempertahankan tegangan output suplai Anda yang sangat tinggi pada resistansi rendah seperti itu. Itu tidak memiliki kekuatan semacam itu, jadi setelah percikan awal, arus segera turun terlalu rendah untuk mempertahankan percikan, dan padam. Biasanya ada kapasitor keluaran yang percikan api akan terkuras.
  4. Sekarang kita kembali ke (1). Resistensi tinggi, tidak ada arus yang mengalir, sehingga tegangan dapat naik sampai percikan terbentuk kembali.

Saat Anda menggunakan generator DC "daya tinggi", percikan mungkin terlihat terus menerus, tetapi sebenarnya ini menyala dan mati dengan sangat cepat.

4 VoltageSpike Aug 19 2020 at 04:40

Efeknya kemungkinan besar (menurut saya) dari votlage melintasi bohlam neon dari medan listrik. Bisa jadi magnet (induktif) tapi saya rasa akan lebih sulit dengan bola lampu neon karena tidak banyak logam.

Bisa jadi salah satu dari hal berikut:

  • Percikan
  • Pendarahan dari suplai HV ke udara (kopling kapasitif)

Percikan hanyalah momen elektron, elektron yang bergerak menciptakan medan magnet. Jika medan berubah dengan cepat, itu menciptakan osilasi gelombang listrik dan magnet atau dikenal sebagai gelombang radio.

Udara (dan permukaan logam apa pun) dengan medan listrik yang bergerak di antara keduanya dapat berfungsi seperti kapasitor

Perubahan mungkin juga berasal dari suplai HV jika kumparan tidak tertutup (medan magnet)