Ones de ràdio i camp electromagnètic

Full de l’alumnat

Objectiu

Saber com funcionen un emissor i un receptor de ràdio.
Com intervenen els camps elèctrics i magnètics en el funcionament d'una ràdio.


Introducció

L'espectre radioelèctric (radiofreqüència, ones de ràdio o RF) és el conjunt d'ones electromagnètiques amb freqüències compreses entre 3 Hz i 3000 GHz.
Tots els sistemes de telecomunicació utilitzen senyals elèctrics per al transport de la informació. Aquests es descriuen per la variació que hi ha en el temps de les magnituds de tensió i corrent. A més d'aquesta descripció en el domini del temps, és possible establir-ne una altra en el domini de la freqüència, que és l'espectre del senyal. Cada mitjà de transmissió té un espectre radioelèctric o amplada de banda de transmissió propi, en la qual s'ubiquen els senyals que s'hi propaguen.
Com que l'espectre radioelèctric és un bé limitat i que no pot créixer, es poden superposar un o diversos senyals diferents, però de la mateixa freqüència o molt properes, amb el risc que es produeixin interferències i s’impedeixi l'establiment de cap comunicació. És per aquesta raó que l'espectre radioelèctric adopta el caràcter de bé de domini públic i el seu control i custòdia són responsabilitat de les administracions públiques, les quals n’estableixen el reglament d'ús i l'assignació de freqüències i potències d'emissió per a les estacions i els serveis de comunicació que ho sol•liciten.


Material

http://phet.colorado.edu/en/simulations/category/physics en català i en castellà. Si feu clic a la figura 8, una mica més avall, podreu accedir a la versió catalana.


Realització

En obrir l'aplicació trobareu a la dreta de la pantalla les següents possibilitats següents (vegeu les figures 6 i 7):

 

 

Fig 6.   Fig 7.

1. Com treballen els electrons en les antenes de ràdio?

1.1. Obre l'aplicació i marca:
Moviment: oscil·lant
Visió del camp: cap
1.2. Prem “Play”.
1.3. Descriu què observes.
1.4. Varia la freqüència d'oscil•lació i l'amplitud de desplaçant amb el botó corresponent. Explica com són afectades la freqüència i l'amplitud d'oscil•lació de l'electró receptor.
1.5. Representa segons el teu parer el gràfic posició-temps dels dos electrons.

Fig 8. miniaplicació "Ones de ràdio" de la col•lecció PhET. Podeu fer clic a la imatge per accedir-hi.  

2. Gràfic posició-temps dels electrons

2.1. Marca les posicions de l’electró.
2.2. Prem “Play”
2.3. Què n'obtens? És el que esperaves o no? Justifica la resposta.


3. Forces sobre l'electró.

3.1- Marca:
Moviment: oscil•lant
Visió del camp: oscil•lació amb vectors
Tipus de camp: força sobre l'electró
Camp a mostrar: camp radiat
3.2. Prem “Play”.
3.3. Què observes? Quin moviment descriu l'electró?
3.3. Dibuixa o captura la imatge de l'ona que s'origina i les forces sobre l'electró per incloure-la a l'informe.
3.4. En quin punt de l'antena es troba l'electró quan la força que actua sobre ell és zero?
3.5. Com es relaciona el sentit de la força amb la posició de l'electró?


4. Camp elèctric radiant.

4.1. A“Tipus de camp” marca: camp elèctric
4.2. El camp elèctric és uniforme? És constant?
4.3. Va en el mateix sentit o en sentit contrari a la força? Per què?
4.4. Com es produeix aquest camp elèctric?


5. Camp elèctric estàtic.

5.1. Marca: camp estàtic
5.2. Quina direcció i sentit tenen les línies de camp?
5.3. És uniforme o radial?


6. Camp total.

6.1. Marca
Moviment: oscil•lant
Visió del camp: camp total
Tipus de camp: força sobre l'electró
Camp a mostrar: camp radiat
6.2. Prem “Play”
6.3. Per què és diferent respecte a quan només hi ha camp elèctric? Què és el que ha variat ara?
6.4. Podries dibuixar o descriure la forma de les línies de camp? Com canvien amb el temps?
6.5. Pots identificar els elements característics d'una ona, període, velocitat de propagació?

7. Conclusions

Comenta breument quin paper juga en l’emissió i la recepció de les ones de ràdio cadascun dels següents elements i la relació entre tots tres:

Moviment del electrons a cadascuna de les dues antenes,
Camp elèctric estàtic,
Camp elèctric radiat.

 

 Autor d'aquesta pągina: Mercè Griñó i Lladó, professora de Física i Química a l'INS Icària de Barcelona.

 

Aquesta obra estą subjecta a una
Llicčncia de Creative Commons
Creative Commons License