전자기파 발생 장치 - jeonjagipa balsaeng jangchi

전자기학

헤르츠의 실험장치(전자기파발생장치와 검출장치)

헤르츠의 전자기파의 발생과 검출 실험 장치

   1987년 헤르츠는 프랑크의 이론을 근거로 전자기파를 발생시키고 이를 검출할 수 있는 실험장치를 고안하게 된다. 아래 그림에서 왼쪽은 놋쇠로 만든 둥근 전극을 아주 가까이 두고  양극과 음극의 전극을 짧은 순간 바꾸면서 고전압을 걸어주어서 공기중에서 방전이 일어나도록 한 것이다. 이때 전자기파가 발생한다. 

  오른쪽의 고리모양의 원형도선은 전자기파의 검출장치로 고리 윗쪽에 약간 떨어진 작은 두 개의 구사이에서 작은 불꽃의 방전이 일어나게 된다. 이는 발생장치에서 만들어진 전자기파가 공간을 이동하여 작은 고리모양의 검출장치에서 검출되었음을 뜻한다.

그림 출전 : http://physica.gsnu.ac.kr/phtml/electromagnetic/emwave/emwave/hertzexperi.gif

실험의 쉬운 설명

  큰 구에 저장된 많은 전하에 의해 형성된 전기장이 변화하면 주위에 자기장이 형성되고 이 자기장의 변화로 인하여 다시 공간에 전기장에 만들어지는 과정이 반목되면서 공간으로 전기장과 자기장이 파동의 형태로 이동한다. 작은 고리에 도달된 파동의 전기장에 의해 고리 양쪽 끝 구에 각기 다른전하가 대전되고 다시 반대 전하로 바뀌면서 방전 현상을 볼 수 있다. 이렇게 잘 검출되기 위해서는 이동하는 전자기파의 진동수와 작은 고리의 고유 진동수는 같아야 된다. 

  고리는 코일 하나와 축전기 하나가 연결된  LC회로와 같다. 이 LC회로의 고유 진동수는

f = 1 / { 2pi root(LC) }

  이다.

맥스웰의 이론 :

전자기파 [ 출전 : http://physica.gsnu.ac.kr/phtml/electromagnetic/emwave/emwave/emwave.html ]

맥스웰 방정식은 전기장의 변화가 자기장을 생겨나게 하고, 이 자기장의 변화는 다시 전기장을 만들 수 있다는 것을 보여주고 있다. 따라서 그들의 원천인 전하나 전류가 없어지더라도 하나의 변화가 다른 하나를 유발시켜서 스스로 생명력을 가지고 공간상을 전파하는 파동이 될 수 있는 가능성이 있다. 이에따라 맥스웰는 자기가 새로이 구성한 네개의 방정식을 연립시켜 전기장이나 자기장이 만족하는 다음의 파동방정식을 유도할 수 있었다.

(1)

이 방정식의 형태는 이미 그 이전에 음파나 물결파, 줄의 파동 등에서 파동방정식이라고 잘 알려저 있었다. 여기서 이 파동이 전파하는 속력은

빛의 파동성이 영이나 프레넬 등에 의해 거의 규명되는 시점에서 이는 파동성을 확정짓는 겨기가 되었다. 이제부터의 관심은 전자기적인 원리로 이 전자기파를 발생시키는 것이었다. 맥스웰이 이를 예견하고 48세를 일기로 죽은지 8년만에 헤르츠(H. Hertz)에 의해 인공적인 전자기파가 만들어져서 무선통신의 시대를 열게 되었다. :

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그림출전 : Encyber.com