¿La tecnología inalámbrica solo es posible debido a la inductancia?

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Le pregunté a un amigo cómo funciona el acoplamiento capacitivo en antenas de montaje en vidrio.
Dijo que es como cuando se instala un sistema de sonido; donde quieres mantener el poder & Cables de audio separados, para evitar ruidos / interferencias eléctricas.
Supongo que estaba insinuando que el aislamiento de plástico se comporta como un condensador, acoplando efectivamente dos circuitos paralelos.

Originalmente supuse que el ruido era causado por el campo electromagnético que irradiaba más allá de los bordes del aislamiento, a diferencia del contacto físico directo. Pero pensé, "Los cables no están enrollados. La corriente es directa. No hay inductancia aquí". † Y luego me pregunté si realmente funciona así. Siempre pensé que electricidad implica electromagnetismo, independientemente; que en cualquier lugar donde se produzca una corriente o potencial eléctrico, existe un campo inherente de radiación electromagnética , no importa lo pequeño que sea.

Entonces, ¿cuál es la verdad? ¿Se requiere un inductor para inducir un campo electromagnético (es decir, una corriente eléctrica que oscila alrededor de una bobina) o existe un campo limitado simplemente en virtud de la presencia de electricidad?

Y por extensión: ¿Es posible toda la tecnología de transmisión inalámbrica electrónica / eléctrica (es decir, alimentación y comunicaciones) gracias a la inducción? ‡

† Algunas cosas: a) Nos referíamos a un sistema de sonido automotriz con una fuente de alimentación de CC de 12 V +. b) Los altavoces tienen bobinas. c) La señal de audio podría considerarse AC.

‡ a) Claro; voz, música, lenguaje de señas, señales de humo, etc. Todos estos son métodos de comunicación técnicamente inalámbricos. b) si; podría realizar la fotosíntesis o la respiración celular, frotarse las manos o encender un fósforo con un puntero láser y decir que es una transmisión inalámbrica de energía. c) Pero no es una pregunta trampa, atengámonos a dispositivos hechos por el hombre y conceptos como electricidad y RF.

    
pregunta tjt263

2 respuestas

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Los cables no están enrollados. La corriente es directa. No hay inductancia aquí.

Eso no es cierto, siempre hay alguna inductancia, un milímetro de conductor tiene aproximadamente 1 nH de inductancia. No puedes evitarlo. El conductor puede ser un cable, una pista de PCB, una pista de metal en un IC, cualquier cosa que pueda conducir electricidad. Siempre hay inductancia.

La pregunta es: ¿cuándo es esa inductancia significativa? Eso depende de la frecuencia (tasa de cambio) de la señal a través del cable.

La electricidad por sí misma no significa que haya un campo eléctrico y / o un campo magnético.

Un Campo eléctrico existe como resultado de la aplicación de un voltaje entre conductores separados, por ejemplo, 2 placas. Como en un condensador. El actual puede ser cero . El voltaje no puede ser cero, de lo contrario, el campo eléctrico también sería cero.

Un Campo magnético existe como resultado de corriente que fluye a través de un inductor, por ejemplo, una corriente que fluye a través de un cable. El voltaje puede ser cero (pero necesitaría un cable súper conductor para eso) pero el actual no puede.

Con una antena que generalmente desea recibir y / o transmitir información, entonces un campo estático (uno que no cambia con el tiempo) es inútil, usted quiere cambiar el (los) campo (s) para transferir su información.

Para cambiar el campo en un capacitor o alrededor de un cable, el voltaje y / o la corriente deben modificarse (modularse) para que la corriente fluya a través de un capacitor (para cambiar el voltaje, usted carga / descarga el capacitor). De manera similar, para un cable o inductor, la corriente se debe cambiar y eso se puede hacer cambiando el voltaje.

Por lo tanto, la capacitancia y la inductancia tienen una relación similar entre sí como lo hacen los campos eléctricos y magnéticos. No hay uno O el otro todos están relacionados y no pueden considerarse por sí mismos.

Las comunicaciones inalámbricas utilizan ondas electromagnéticas que tienen un eléctrico y un componente magnético. La mayoría de las antenas son antenas eléctricas, lo que significa que funcionan principalmente con la parte E (eléctrica) del campo, por ejemplo: las antenas celulares de su teléfono.

También hay antenas de "bucle" que funcionan principalmente con la parte M (magnética) del campo, por ejemplo: carga inalámbrica (de teléfonos) y NFC (tarjetas de identificación, etc.).

Depende de la aplicación que sea más conveniente.

    
respondido por el Bimpelrekkie
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La inducción y las capacidades son solo versiones específicas de la relación íntima entre campos eléctricos y campos magnéticos. Se describen mediante las 4 ecuaciones de Maxwell.

En su forma local:

$$ \ begin {align} \ vec \ nabla \ cdot \ vec {E} & = \ frac {\ rho} {\ epsilon} \\ \ vec \ nabla \ cdot \ vec {B} & = 0 \\ \ vec \ nabla \ times \ vec {E} & = - \ frac {\ partial \ vec {B}} {\ partial t} \\ \ vec \ nabla \ times \ vec {B} & = \ mu \ vec {J} + \ mu \ epsilon \ frac {\ partial \ vec {E}} {\ partial t} \ end {align} $$

En palabras, estas ecuaciones se pueden entender como:

  1. Los cargos crean un campo eléctrico proporcional a la densidad de carga / número de cargos ( \ $ \ rho \ $ ). \ $ \ vec \ nabla \ cdot ... \ $ es una notación elegante para algo llamado "divergencia", es decir. se crean más líneas de campo eléctrico en un punto con una divergencia positiva.
  2. Las líneas de campo magnético no pueden "originarse" o "terminar" en algún lugar (a diferencia de un campo eléctrico), siempre giran alrededor.
  3. Un campo magnético cambiante producirá un campo eléctrico rizado. \ $ \ vec \ nabla \ times ... \ $ es una notación elegante para algo que se llama "rotación", es una medida de cómo se curvan las líneas del campo eléctrico .
  4. Un campo eléctrico cambiante o cargas en movimiento (una actual ) producirá un campo magnético rizado o viceversa.

En lugar de decir que la transmisión inalámbrica se debe a alguna inductancia o capacitancia, es más exacto decir que las leyes de Maxwell lo están causando. Los inductores y los condensadores son solo casos especiales.

Sin embargo, muchas situaciones están lo suficientemente cerca de uno de esos casos especiales por el bien del argumento. Algunos ejemplos:

  • Cualquier corriente siempre fluirá en un circuito cerrado, por lo que circuito cerrado puede considerarse un bucle que amplificará el campo magnético a través de él (de la ecuación 4). Si ese bucle es grande y si la corriente está cambiando rápidamente (por ejemplo, pequeñas oleadas rápidas de corriente a través de la fuente de alimentación en un circuito digital), el campo magnético puede volverse significativo y podemos pensar en este circuito como un inductor !
  • Supongamos que hay dos rastros próximos entre sí. Si uno de ellos siente un aumento en el potencial (es decir, al extraer los electrones), entonces los electrones en la traza cercana comenzarán a ser atraídos a este potencial más positivo que causa una corriente. ¡Por lo tanto, esta estructura se comportará de manera muy similar a un capacitor !

También debo mencionar que en ambos casos hay campos eléctricos y campos magnéticos en juego, pero uno es más dominante que el otro. Esto a su vez depende de la ubicación / orientación física / etc.

    
respondido por el Sven B

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