DC 스파크는 어떻게 EM 파를 생성 할 수 있습니까?
라디오의 초기 역사에서 사용 된 불꽃에 대해 질문이 있습니다. 비슷한 질문을 읽었지만 여전히 도움이 필요합니다.
나는 다음과 같은 출처에서 배웠다. https://neurophysics.ucsd.edu/courses/physics_1b/SerwayCP7_Ch21.pdf 과 http://www.arrl.org/files/file/History/History%20of%20QST%20Volume%201%20-%20Technology/Kennedy%20N4GG.pdfAC는 전선이든 스파크이든 EM 파를 생성합니다. 이것은 AC에서 전자가 지속적으로 가속 및 감속하고 있으며 EM 파를 생성하려면 하전 입자의 가속이 필요하기 때문입니다.
저는 2 개의 HV 발전기를 사용하여 스파크를 생성하고 네온 전구를 사용하여 EM 파의 존재를 테스트합니다.
(1) 첫 번째 발전기는 작은 밀폐형 플라스틱 실린더입니다. 낮은 암페어로 5VDC 입력을 제공합니다. 내가 의심하는 400KV 출력을 생성한다고 주장하는 것을 제외하고는 출력 사양을 찾을 수 없습니다. 이 발전기는 네온 전구가 동기화되어 깜박이도록하는 간헐적 인 스파크를 지속적으로 생성합니다.
(2) 두 번째 발전기는 ZVS 플라이 백 변압기 ( "12v-36V ZVS (Zero Voltage Switching) Tesla 코일 플라이 백 드라이버 회로")입니다. 10A에서 24VDC를 제공합니다. 이 발전기는 네온 전구가 계속 켜져 있도록하는 고체 스파크를 지속적으로 생성합니다. 이 발전기의 사양은 "고전압 직류 출력, 전압 입력 전압 약 1000 배"를 생성한다고 명시하고 있습니다.
이것이 사실이라면 DC 스파크가 EM 파를 생성하는 것 같습니다. 네온 전구는 어떻게 켜지나요?
답변
우리는 일반적으로 전자기 복사를 분석하기 위해 사인파 ( "AC")의 수학을 사용하며 이에 대한 충분한 이유가 있습니다. 그러나 전하가 어떻게 방사선을 생성하는지에 대한 첫 번째 처리는 제 세대의 MIT 물리학 학생들이 접했던 것과 달랐습니다.
가속이 아닌 분리 된 전하를 고려하십시오. 그것의 전기장 라인은 단순히 그것에서 균일하게 멀어집니다. 이제 갑자기 한쪽으로 이동합니다. 그 후, 전기장 라인은 여전히 균일하게 멀어 지지만 다른 위치를 가리 킵니다. Maxwell의 방정식을 사용하여 필드 라인이 첫 번째 위치에서 시작된 공간과 두 번째 위치 사이의 경계가 빛의 속도로 구체로 확장된다는 것을 보여주는 것은 어렵지 않습니다. 경계에서 필드 라인이 꼬여 있습니다. 그것은 팽창하는 비 사인파 전자기파입니다.
스파크 갭은 정확히 이것이 아니지만 밀접한 관련이 있습니다. 갭을 가로 질러 갑자기 전하가 이동합니다. 전원 공급 장치를 통한 반환 전류는 복잡하지만 기본 결과 인 임펄스 비 정현파 전자기파는 유사합니다.
연속적인 안정된 아크가 아니면 스파크는 강도가 변동합니다. 즉, 전류가 역전되지 않더라도 AC 구성 요소가 있습니다. 실제로 스파크는 매우 시끄럽고 넓은 스펙트럼에 걸쳐 주파수를 생성합니다.
DC 부품 자체가 아닙니다. 기모 엣지입니다. 스파크는 실제로 무한히 많은 사인파로 구성된 정사각형 모양의 파형을 생성합니다. 이것은 푸리에 변환으로 설명됩니다. 다음 이미지를보고 얼마나 많은 사인파가 정사각형을 만들 수 있는지 확인하십시오.

"DC"소스 중 어느 것도 갭 전체에 걸쳐 일정한 직류를 생성하지 않습니다. 그들은 한 방향으로 만 전류를 생산할 수 있지만, 계속되고 꺼질 것입니다.
그 원인은 스파크 갭이 저항이 매우 다른 두 가지 상태를 가지며 "DC"소스를 발진기로 바꾸는 방식으로 작동하기 때문입니다.
- 스파크가 없으면 전극 사이의 저항이 매우 높습니다 . 본질적으로 전극 사이의 전압이 전극 사이의 가스를 이온화하기에 충분히 높아질 때까지 전류가 흐르지 않습니다.
- 가스가 이온화되면 (스파크로 볼 수 있음) 전극 사이에 전도 경로가 생성됩니다. 전극 사이의 저항은 즉시 극도로 낮아 집니다. 전류는 즉시 매우 높아지고이 빠른 전환은 EM 복사를 방출합니다.
- 이러한 낮은 저항에서 공급 장치의 매우 높은 출력 전압을 유지하려면 엄청난 양의 전력이 필요합니다. 그런 종류의 힘이 없기 때문에 초기 스파크가 지나면 전류가 곧 스파크를 유지하기에는 너무 낮아지고 꺼집니다. 일반적으로 스파크가 배출되는 출력 커패시터가 있습니다.
- 이제 (1)로 돌아갑니다. 저항이 높고 전류가 흐르지 않으므로 스파크가 재 형성 될 때까지 전압이 상승 할 수 있습니다.
"고전력"DC 발전기를 사용하면 스파크가 계속해서 보일 수 있지만 실제로는 매우 빠르게 켜지고 꺼집니다.
그 효과는 전기장에서 네온 전구를 가로 지르는 전압에서 가장 가능성이 높습니다. 자성 (유도 성) 일 수 있지만 금속이 많지 않기 때문에 네온 전구로는 더 어려울 것이라고 생각합니다.
다음 중 하나 일 수 있습니다.
- 불꽃
- HV 공급에서 공기로의 출혈 (용량 성 커플 링)
스파크는 단순히 전자의 순간이며, 움직이는 전자는 자기장을 생성합니다. 자기장이 빠르게 변하면 전파로 알려진 전기 및 자기 파의 진동이 발생합니다.
전기장이 사이를 이동하는 공기 (및 금속 표면)는 커패시터처럼 작동 할 수 있습니다.
코일이 차폐되지 않은 경우 (자기장) HV 전원에서 변경이 발생할 수도 있습니다.