第6节 无线电原理 (修订中)
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电的更令人着迷的应用之一是产生称为_无线电波_的不可见能量波纹。本课交流电的范围有限，无法充分探索这一概念，将涵盖一些基本原理。
随着奥斯特偶然发现电磁学 (opens new window)，人们意识到电和磁是相互关联的。
当电流通过导体时，会产生垂直于流动轴的磁场。同样，如果导体暴露在垂直于导体的磁通量变化中，则会沿该导体的长度产生电压。
到目前为止，科学家们知道电和磁似乎总是以直角相互影响。然而，一个重大发现隐藏在这个看似简单的相关垂直概念之下，它的揭幕是现代科学的关键时刻之一。
# 0.1. 电场和磁场的关系
物理学上的这一突破怎么强调都不为过。这场概念革命的负责人是苏格兰物理学家詹姆斯·克拉克·麦克斯韦（James Clerk Maxwell，1831-1879 年），他将电学和磁学的研究“统一”在四个相对整洁的方程中。
从本质上讲，他发现电场和磁场_在_本质上是相互关联的，无论是否存在电流流动的导电路径。更正式地说，麦克斯韦的发现是这样的：
**变化的电场产生垂直的磁场，**并且
变化的磁场产生垂直电场。
所有这些都可以在开放空间中进行，交变的电场和磁场在以光速穿越太空时相互支持。这种在空间中传播的电场和磁场的动态结构被称为_电磁波_。
由电磁波组成的自然辐射能有很多种。甚至光在本质上也是电磁的。X 射线和“伽马”射线辐射也是如此。
这些类型的电磁辐射之间的唯一区别是它们的振荡频率（电场和磁场在极性上来回交替）。通过使用交流电压 (opens new window)源和称为_天线_的特殊设备，我们可以轻松地产生电磁波（频率比光低得多）。
# 0.2. 天线类型
天线只不过是一种用于产生分散电场或磁场 (opens new window)的装置。天线的两种基本类型是_偶极_天线和_环形_天线：下图
偶极天线和环形天线。
虽然偶极子看起来只不过是一个开路，而环路是一个短路，但当连接到适当频率的交流电源时，这些导线是电磁场的有效辐射器。偶极子的两条明线充当一种电容器（由电介质隔开的两个导体），电场可以分散而不是集中在两个紧密间隔的板之间。
环形天线的闭合导线路径就像一个带有大空芯的电感器，再次为场从天线分散提供了充足的机会，而不是像普通电感器那样集中和包含在其中。
当动力偶极子将其变化的电场辐射到空间中时，会产生一个直角的变化磁场，从而将电场维持在更远的空间中，以此类推，因为波以光速传播。
当有源环形天线将其变化的磁场辐射到空间中时，会产生一个直角变化的电场，其最终结果与从天线发射出的连续电磁波相同。任一天线都实现了相同的基本任务：电磁场的受控产生。
# 0.3. 天线的功能
当连接到高频交流电源时，天线充当_发射_设备，将交流电压和电流转换为电磁波能量。天线还具有拦截电磁波并将其能量转换为交流电压和电流的能力。在这种模式下，天线充当_接收_设备： 下图
基本的无线电发射器和接收器。
虽然关于天线技术还有_很多_话要说，但这个简短的介绍足以让您大致了解正在发生的事情（也许还有足够的信息来引发一些实验）。
# 总结
- 詹姆斯麦克斯韦发现变化的电场会产生垂直的磁场，反之亦然，即使在空旷的空间中也是如此。
- 一对相互成直角振荡并以光速传播的电场和磁场构成_电磁波_。
- _天线_是一种由电线制成的装置，设计用于在由高频交流电源供电时辐射变化的电场或变化的磁场，或拦截电磁场并将其转换为交流电压或电流。
- _偶极_天线由两根导线（不接触）组成，通电时主要产生电场，其次是在太空中产生磁场。
- _环形_天线由一圈导线组成，通电时主要产生磁场，其次是在空间中产生电场。
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