Come può una scintilla DC creare onde EM?

Question

Ho una domanda, per favore, sulle scintille usate nella storia antica della radio. Ho letto le domande simili ma ho ancora bisogno del tuo aiuto per favore.

Ho imparato da fonti come https://neurophysics.ucsd.edu/courses/physics_1b/SerwayCP7_Ch21.pdf e http://www.arrl.org/files/file/History/History%20of%20QST%20Volume%201%20-%20Technology/Kennedy%20N4GG.pdfquell'AC, sia in filo che in scintilla, crea onde EM. Questo perché in AC gli elettroni accelerano e decelerano costantemente ed è necessaria l'accelerazione di una particella carica per generare onde EM.

Sto usando 2 generatori HV per generare scintille e una lampadina al neon per testare la presenza di onde EM.

(1) Il primo generatore è un piccolo cilindro di plastica chiuso. Gli do un ingresso a 5 V CC con amplificatori bassi. Non sono riuscito a trovare le specifiche per l'output tranne che afferma di generare un output di 400KV di cui dubito. Questo generatore produce continuamente una scintilla intermittente che fa lampeggiare la lampadina al neon in sincronia.

(2) Il secondo generatore è un trasformatore flyback ZVS ("Circuito driver flyback con bobina di Tesla a commutazione zero 12v-36V (ZVS)"). Gli do 24VDC a 10A. Questo generatore produce continuamente una scintilla solida che fa sì che la lampadina al neon rimanga accesa continuamente. Le specifiche per questo generatore affermano che genera "Uscita in corrente continua ad alta tensione, tensione in ingresso di circa 1000 volte".
Se questo è vero, allora sembra che la scintilla DC stia creando onde EM, il che non ha senso per me. Come si accende la lampadina al neon?

Answer 1

Di solito usiamo la matematica delle onde sinusoidali ("AC") per analizzare la radiazione elettromagnetica e ci sono buone ragioni per questo. Tuttavia, il primo trattamento su come la carica genera radiazioni che la mia generazione di studenti di fisica del MIT ha incontrato è stato diverso.

Considera una carica isolata, non accelerata. Le sue linee di campo elettrico puntano semplicemente lontano da esso in modo uniforme. Ora spostalo di lato all'improvviso. In seguito, le sue linee di campo elettrico puntano ancora in modo uniforme, ma da un punto diverso. Non è difficile mostrare, usando le equazioni di Maxwell, che il confine tra lo spazio in cui le linee di campo hanno origine dalla prima posizione e la seconda si espanderà come una sfera alla velocità della luce. Sul confine, le linee di campo sono attorcigliate. È un'onda elettromagnetica in espansione, non sinusoidale.

Il tuo spinterometro non è esattamente questo, ma è strettamente correlato: un mucchio di carica si sposta improvvisamente attraverso lo spazio. La corrente di ritorno attraverso l'alimentatore è una complicazione, ma il risultato di base, un'onda elettromagnetica impulsiva non sinusoidale, è simile.

Answer 2

La scintilla, a meno che non sia un arco continuo e costante, fluttuerà di intensità. Ciò significa che avrà una componente AC anche se la corrente non va mai al contrario. In pratica le scintille sono molto rumorose e genereranno frequenze su un ampio spettro.

Answer 3

Non è la parte DC in sé. È il bordo di sollevamento. La scintilla crea una forma d'onda quadrata che in realtà consiste di un numero infinito di onde sinusoidali. Ciò è spiegato dalla trasformazione di Fourier. Dai un'occhiata alla seguente immagine per vedere quante onde sinusoidali possono crearne una quadrata.

Answer 4

Nessuna delle tue sorgenti "CC" produce una corrente continua costante attraverso il divario. Possono produrre corrente solo in una direzione, ma andrà avanti e indietro.

La causa di ciò è che uno spinterometro ha due stati con resistenze molto diverse e si comporta in modo tale da trasformare una sorgente "CC" in un oscillatore:

1. In assenza di scintilla, la resistenza tra gli elettrodi è estremamente elevata . In sostanza, nessuna corrente scorrerà fino a quando la tensione tra gli elettrodi non sarà sufficientemente alta da ionizzare il gas tra di loro.
2. Quando il gas ionizza (visibile come la scintilla), crea un percorso conduttivo tra gli elettrodi. La resistenza tra gli elettrodi diventa istantaneamente estremamente bassa . La corrente diventa istantaneamente molto alta e questa rapida transizione emette radiazioni EM.
3. Ci vorrebbe una quantità incredibile di energia per mantenere la tensione di uscita molto alta del tuo alimentatore attraverso una resistenza così bassa. Non ha quel tipo di potenza, quindi dopo la scintilla iniziale, la corrente scende presto troppo bassa per sostenere la scintilla e si spegne. Di solito c'è un condensatore di uscita che scarica la scintilla.
4. Ora torniamo a (1). La resistenza è alta, non scorre corrente, quindi la tensione può aumentare fino a quando la scintilla non si riforma.

Quando si utilizza il generatore CC "ad alta potenza", la scintilla potrebbe sembrare continua, ma in realtà si accende e si spegne molto rapidamente.

Answer 5

L'effetto è molto probabile (penso) dal voto attraverso la lampadina al neon da un campo elettrico. Potrebbe essere magnetico (induttivo) ma penso che sarebbe più difficile con una lampadina al neon dato che non c'è molto metallo.

Potrebbe essere una di queste cose:

• Una scintilla
• Spurgo dall'alimentazione HV nell'aria (accoppiamento capacitivo)

Una scintilla è semplicemente il momento degli elettroni, gli elettroni in movimento creano campi magnetici. Se il campo cambia rapidamente, crea oscillazioni di onde elettriche e magnetiche altrimenti note come onde radio.

L'aria (e qualsiasi superficie metallica) con i campi elettrici che viaggiano tra di loro può funzionare come un condensatore

Il cambiamento potrebbe anche provenire da un'alimentazione HV se le bobine non sono schermate (campi magnetici)