DCスパークはどのようにしてEM波を生成できますか？
ラジオの初期の歴史で使われている火花について質問があります。私は同様の質問を読みましたが、それでもあなたの助けが必要です。
私は次のような情報源から学びました https://neurophysics.ucsd.edu/courses/physics_1b/SerwayCP7_Ch21.pdf そして http://www.arrl.org/files/file/History/History%20of%20QST%20Volume%201%20-%20Technology/Kennedy%20N4GG.pdfそのACは、ワイヤーであろうとスパークであろうと、EM波を生成します。これは、ACでは電子が絶えず加速および減速しており、EM波を生成するために荷電粒子の加速が必要なためです。
私は2つのHVジェネレーターを使用して火花を生成し、ネオン電球を使用してEM波の存在をテストしています。
（1）最初の発電機は、小さな密閉型プラスチックシリンダーです。私はそれに低アンペアで5VDC入力を与えます。400KVの出力を生成すると主張している以外は、出力の仕様を見つけることができませんでした。この発電機は継続的に断続的な火花を発生させ、ネオン電球を同期して点滅させます。
（2）2番目の発電機はZVSフライバックトランス（「12v-36Vゼロ電圧スイッチング（ZVS）テスラコイルフライバックドライバ回路」）です。私はそれに10Aで24VDCを与えます。この発電機は継続的に固体火花を生成し、ネオン電球が継続的に点灯したままになります。この発電機の仕様では、「高電圧直流出力、約1000倍の電圧入力電圧」を生成すると記載されています。
これが本当なら、DCスパークがEM波を生成しているように見えますが、これは私には意味がありません。ネオン電球はどのように点灯していますか？
回答
私たちは通常、正弦波（ "AC"）の計算を使用して電磁放射を分析しますが、これには十分な理由があります。しかし、私の世代のMIT物理学の学生が遭遇した、電荷が放射線を生成する方法の最初の扱いは異なっていました。
加速するのではなく、孤立した電荷を考えてみましょう。その電界線は単にそれから均一に向いています。さて、いきなり片側に動かします。その後、その電界線はまだ均一に向いていますが、別の場所からです。マクスウェルの方程式を使用して、力線が最初の位置から始まる空間と2番目の位置の境界が光速で球として拡大することを示すのは難しいことではありません。境界では、力線がねじれています。これは、拡大する非正弦波の電磁波です。
あなたのスパークギャップは正確にはこれではありませんが、それは密接に関連しています：電荷の束が突然ギャップを横切って移動します。電源を流れる戻り電流は複雑ですが、基本的な結果である衝撃的な非正弦波の電磁波も同様です。
火花は、それが連続的な定常弧でない限り、強度が変動します。これは、電流が逆方向に流れない場合でも、ACコンポーネントが含まれることを意味します。実際には、火花は非常にノイズが多く、広いスペクトルにわたって周波数を生成します。
DC部分そのものではありません。立ち上がりです。火花は、実際には無限に多くの正弦波で構成される正方形のような波形を作成します。それはフーリエ変換によって説明されます。次の画像を見て、正方形の正弦波を作成できる正弦波の数を確認してください。
「DC」ソースのどちらも、ギャップを横切って安定した直流を生成していません。それらは一方向にのみ電流を生成する可能性がありますが、それはオンとオフになります。
これの原因は、スパークギャップが非常に異なる抵抗を持つ2つの状態を持ち、「DC」ソースを発振器に変えるように動作することです。
- スパークがないため、電極間の抵抗は非常に高くなります。基本的に、電極間の電圧が電極間のガスをイオン化するのに十分な高さになるまで、電流は流れません。
- ガスがイオン化すると（火花として見える）、電極間に導電経路が作成されます。電極間の抵抗は瞬時に非常に低くなります。電流は瞬時に非常に高くなり、この高速遷移はEM放射を放出します。
- このような低抵抗で電源の非常に高い出力電圧を維持するには、信じられないほどの電力が必要になります。そのような力がないので、最初の火花の後、電流はすぐに低くなりすぎて火花を維持できなくなり、消えます。通常、火花が排出される出力コンデンサがあります。
- これで（1）に戻ります。抵抗が高く、電流が流れないため、火花が再形成されるまで電圧が上昇する可能性があります。
「高出力」DC発電機を使用すると、火花が連続的に見える場合がありますが、実際には非常にすばやくオンとオフが切り替わります。
効果は（私が思うに）電場からネオン管を横切る投票からである可能性が最も高いです。磁性（誘導性）かもしれませんが、金属が少ないのでネオン電球の方が難しいと思います。
これらのいずれかである可能性があります。
- 火花
- HV電源から空気へのブリーディング（容量結合）
火花は単に電子の瞬間であり、移動する電子は磁場を生成します。磁場が急速に変化している場合、電波としても知られる電波と磁気波の振動が発生します。
それらの間を移動する電界を伴う空気（および任意の金属表面）は、コンデンサのように機能することができます
コイルがシールドされていない場合（磁場）、変化はHV電源からも発生している可能性があります