Op 28 maart 2018 22:40:59 schreef Martin V:
[...]
Ja hebt helemaal gelijk; de veldsterkte neemt in kwadraat per afstand af. Viermaal zover zou een energie factor 16 maal zijn afgenomen.
Je conclusie is juist, maar veldsterkte neemt niet kwadratisch af.
Het is al meermaals opgemerkt, maar ik zal het proberen simpel te verwoorden met een vereenvoudigde voorstelling.
Stel je een fictieve antenne voor die volledig rondom straalt. Men noemt dit een isotrope straler. Naarmate de afstand tot de antenne groter is verdunt de energiedichtheid .Op elke afstand wordt de energie verdeeld over een boloppervlak met de afstand als straal. Omdat een boloppervlak evenredig is met het kwadraat van de straal neemt de energiedichtheid dus kwadratisch af.
Die energie bestaat uit twee componenten, het elektrisch en het magnetisch veld. Te vergelijken met spanning en stroom .
Met veldsterkte bedoelt men de elektrische of de magnetische componente.
Omdat spanning en stroom zich tot vermogen eveneens verhouden in een kwadratische functie, P=I2R, P=U2/R Is de veldsterkte lineair met de afstand.
Alle fysieke krachten werken hun oorsprong tegen.
Zo ook EM golven. Daardoor is de ruimte niet oneindig toegankelijk daarvoor. Niet zoals je een emmer in een lege put giet.
De parameters die daarvoor gelden zijn de dielektrische constante en de magnetische permeabiliteit.
Ten eerste bepalen die hoe snel een EM golf zich verplaatst dat is 300.000km/s. Ten tweede, als je die twee parameters deelt krijg je de dimensie impedantie.
Dit is 120pi ofte 377 Ohm. Hierdoor is de verhouding elektrisch veld/magnetisch veld steeds constant. Zowel voor radiogolven als voor licht.
Dicht bij de bron is de impedantie die de golf ondervindt afwijkend, afhankelijk van de afstand en de soort antenne. Bij een dipool overweegt het elektrisch veld, bij een loopantenne het magnetisch veld. Alhoewel een loopantenne nagenoeg uitsluitend een magnetisch veld uitstraalt, wat impliceert dat de impedantie rond de antenne zeer laag is, merk je daar op enkele golflengtes afstand niets meer van. Je kunt 2λ verder dus niet meer uitmaken of de bron een magnetische of elektrische antenne was.
De "nabije veld" ruimte kun je beschouwen als een impedantietransformator die de antenneimpedantie koppelt aan de vrije ruimteimpedantie.
De veldverhoudingen en de afname van het veld gebeurt in dat nabije veld allesbehalve lineair en is zeer complex.
De omvang van het nabije veld is frequentieafhankelijk.
Het is niet eenvoudig om een duidelijke definitie daarvan te geven.
Bij relatief korte antennes bevindt de near field zich op een afstand <2λ.
Voor grote antennes gebruikt men de Fraunhoferbenadering/
d=2D2/λ. D is hierbij de afmeting van de antenne.
In de praktijk komt het er op neer dat bij WIFI op een afstand van 20-30 cm al far field is , bij fm radio is dat dan een 7tal meter en op de middengolf driekwart kilometer.
Verder is het goed te weten dat de near field nog eens opgesplitst wordt in twee zones. Dichtbij de antenne overweegt het statisch veld. Daarmee bedoelt men dat dit veld zich niet uitbreidt. Verder van de antenne overweegt het uitbreidende veld en dit gebied noemt men de fresnelzone.
Deze is bij zenderij erg belangrijk omdat er zich in deze zone geen geleidende obstakels mogen bevinden.
Interessant weetje: Als een radiogolf in het vrije veld weerkaatst op water, metaal, gebouw of een ander voorwerp, dan krijgt de golf op die plaats ook een near field effect net alsof het een antenne was. Wat wij weerkaatsing noemen van radiogolven of licht is in feite dat de golf volledig geabsorbeerd wordt door het oppervlak en terug uitgezonden wordt in tegenfase.
Het resultaat is dat een weerkaatste golf in de buurt van het spiegelende object zich in de near field bevindt en sterker dan lineair afneemt met de afstand.