Domanda:
L'amplificatore principale di una stazione radio funziona alla velocità della luce?
Alexa
2010-03-22 20:30:29 UTC
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Sto litigando con un compagno di classe e non possiamo essere d'accordo.

Mi dice che non è possibile per l'amplificatore di una stazione radio amplificare il segnale in ingresso "istantaneamente" (a la velocità della luce), perché funzionano con potenze molto grandi (decine di kilowatt) e non puoi accelerare gli elettroni così rapidamente.

Insisto sul fatto che poiché è un dispositivo analogico, funzionerà a velocità di luce, e che non hai bisogno di accelerare i singoli elettroni, ma solo i campi elettrico / magnetico.

Allora chi di noi ha ragione in questo caso particolare? C'è un ritardo nell'amplificare un segnale per una stazione radio ad alta potenza? La parte della stazione radio è importante. È d'accordo, ad esempio, sul fatto che un tipico amplificatore home audio è istantaneo.

Sarebbe fantastico se potessi fornire un link di riferimento per una risposta (se possibile). Wikipedia andrebbe bene. Ma non perdere tempo a cercarne uno.

Otto risposte:
Adam Davis
2010-03-22 23:00:44 UTC
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non puoi accelerare gli elettroni così velocemente.

Penso che il problema risieda in un malinteso. Gli elettroni non si muovono alla velocità della luce, infatti se potessi "etichettare" un singolo elettrone che entra in un filo e poi sentire quando esce, potresti misurarlo con un cronometro in una lunghezza ragionevole di cavo.

L ' effetto dell'elettrone, o in altre parole l'onda che viene generata quando un elettrone viene spinto in un conduttore, può essere percepito quasi alla velocità della luce all'altra estremità del il conduttore, ma il singolo elettrone che hai spinto sul cavo non apparirà lì per un po 'di tempo in base alla corrente, alla tensione, ecc.

Quindi l'amplificatore non accelera gli elettroni da nessuna parte vicino alla velocità della luce. Induce onde negli elettroni nei cavi, o amplificatori, che vengono rilevati dai semiconduttori che inducono onde in altri cavi e altri semiconduttori.

C'è un certo ritardo intrinseco con ogni amplificatore, ma è così piccolo come essere impercettibili all'orecchio umano.

Si noti che se l'amplificatore introducesse un ritardo significativo, le trasmissioni della BBC sulle stazioni NPR negli Stati Uniti subirebbero un ritardo molto maggiore rispetto alle poche centinaia di mS che è già.

Gli elettroni * non * appariranno all'altra estremità, poiché è AC e si muovono solo avanti e indietro.
E un cronometro non è davvero necessario. "Ad esempio, per un filo di rame di raggio 1 mm che trasporta una corrente costante di 10 ampere, la velocità di deriva è solo di circa 0,024 cm / sec". Quindi ci vorrebbe circa un'ora perché un elettrone percorra un metro.
@endolith - Ho pensato che fosse molto lento, non riuscivo a ricordare dalle lezioni tanto tempo fa. In questo caso è AC, quindi anche per cavi corti non apparirà, ma in minuscoli amplificatori al silicio in potenza.
Gli elettroni che si muovono più velocemente della velocità della luce in un mezzo provocano un [bagliore blu freddo] (http://en.wikipedia.org/wiki/Cherenkov_radiation)
endolith
2010-03-22 21:10:54 UTC
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Dipende molto da cosa stai parlando.

Il segnale non viaggia alla velocità della luce nei cavi che si collegano all'antenna. Ad esempio, le velocità di propagazione dei cavi sono spesso circa 2/3 della velocità della luce.

Non viaggia nemmeno alla velocità della luce attraverso un amplificatore. Qualsiasi filtraggio incorre in un piccolo ritardo, ad esempio, motivo per cui i filtri vengono implementati utilizzando linee di ritardo nel regno digitale. (Non è istantaneo nemmeno attraverso un amplificatore audio domestico, quindi vi sbagliate entrambi.): D

Dopo che è uscito dall'antenna dovrebbe viaggiare alla velocità della luce nell'aria, che è quasi c e non conosco alcun motivo per cui questo potrebbe variare con la quantità di energia. Il sole emette molta più energia elettromagnetica di una torre radio e viaggia ancora a c nello spazio.

Gli amplificatori RF ad alta potenza sono ancora basati su valvole, quindi ci sarebbe anche un ritardo dalla ricezione di un segnale di ingresso al gate al vedere un cambiamento nella potenza in uscita all'elettrodo in base alla velocità con cui gli elettroni viaggiano attraverso il vuoto tra di loro.
Hmm davvero? La velocità con cui si muovono gli elettroni di solito non è rilevante per la velocità con cui si muovono i segnali.
@endolith, su molti amplificatori, non a valvole a vuoto per quanto ne so, ma su quelli che sfruttano le trasmissioni di minoranza e maggioranza c'è un tempo di transizione per il viaggio dei vettori. In un tubo a vuoto come un tetrodo che non è il caso.
@Kortuk: Ma questo ha un effetto sul segnale? Il segnale è trasportato dalle onde del campo elettrico, non dagli stessi portatori di carica.
@endolith, perdonami se ti ho frainteso. Mi riferivo al fatto che hanno un effetto misurabile sull'output. Dopo ogni periodo acceso quando si inverte la polarizzazione, un diodo rimane acceso solo per un momento mentre i portanti si dissipano.
@Kortuk: Non capisco. Puoi fare un esempio di circuito o descrivere come influenza il segnale?
russ_hensel
2010-03-23 00:21:49 UTC
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Il segnale può viaggiare velocemente ma gli elettroni no. Velocità di deriva degli elettroni di Google. Le velocità sono misurate in cm al secondo o forse cm all'ora. Ecco un bel colpo http://www.eskimo.com/~billb/miscon/speed.html

+1, quell'articolo mi ha fatto riflettere più chiaramente su questo argomento.
starblue
2010-03-22 23:03:36 UTC
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In realtà è necessario spostare gli elettroni nel componente attivo dell'amplificatore, ad esempio la giunzione di un transistor bipolare, poiché l'effetto di amplificazione dipende da questo. La giunzione è piccola, ma si ottiene comunque un ritardo nell'intervallo da pico a nanosecondi.

Lungo i fili il segnale scorre alla velocità della luce in quel mezzo, che è leggermente inferiore alla velocità della luce vuoto.

J. Polfer
2010-03-22 20:48:49 UTC
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Penso che la risposta dipenda dal mezzo e non dall'ampiezza del segnale di uscita; gli amplificatori, in questo caso, e non il segnale.

Le onde elettromagnetiche (come i segnali descritti) viaggiano alla velocità di:

(speed_of_light) / sqrt (permittivity_of_material * permeability_of_material)

La velocità del segnale dipende dalla permettività (attributo elettrico) e dalla permeabilità (attributo magnetico) del mezzo, non dagli attributi del segnale stesso (ampiezza, frequenza, sfasamento). Quindi dipende dagli amplificatori stessi e dalle differenze di permettività e / o permeabilità tra i due, ma non dall'ampiezza del segnale di uscita.

Il tuo ragionamento è migliore di quello del tuo amico in questo caso.


Fonte: http://wiki.answers.com/Q/Do_all_electromagnetic_waves_travel_at_the_same_rate

Wouter van Ooijen
2011-09-25 22:19:19 UTC
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Per sfatare la discussione dei tuoi amici, inizia con un singolo amplificatore a bassa potenza. È d'accordo sul fatto che funzioni velocemente. Ora prendi 1000 di questi amplificatori e collega insieme le loro uscite. Ovviamente ognuno funzionerà alla stessa velocità di quello singolo, quindi insieme funzionano comunque altrettanto velocemente.

La premessa è sbagliata; Anche gli amplificatori "a bassa potenza" non sono affatto "istantanei".
Rileggi la prima frase della domanda.
Entrambe le parti del dibattito si sbagliano profondamente: "Concorda, ad esempio, sul fatto che un tipico amplificatore audio domestico è istantaneo". - indica che nessuno dei due capisce di cosa stanno parlando.
Vero, ma l'argomento "perché lavorano con potenze molto grandi" può ancora essere confutato da un semplice ragionamento - non è necessaria una profonda conoscenza dell'elettronica.
Olin Lathrop
2011-09-26 01:24:59 UTC
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Sembra che ci sia questa fissazione sulla velocità con cui gli elettroni o i segnali si muovono nel filo. Questo rappresenta un limite inferiore fondamentale al ritardo di propagazione attraverso un amplificatore, ma è sommerso da altri ritardi nella maggior parte degli amplificatori. I singoli componenti attivi dell'amplificatore avranno un ritardo maggiore, quindi ci sarà un ritardo associato alla larghezza di banda dell'amplificatore. Di solito ci sono deliberati limitatori di larghezza di banda nel percorso che rappresentano il più grande input per il ritardo di output.

La ragione per i deliberati limitatori di larghezza di banda è renderlo prevedibile. I singoli transistor o altri dispositivi attivi possono variare in modo significativo. I dispositivi vengono scelti per funzionare ancora bene fino alla frequenza superiore o alla larghezza di banda previste. La larghezza di banda oi limitatori di frequenza garantiscono quindi che i dispositivi attivi siano presentati solo con le frequenze che possono gestire. Se si danno loro frequenze al di fuori di tale intervallo, possono verificarsi tutti i tipi di effetti non lineari indesiderati.

Un trasmettitore radio in particolare ha un'ampiezza di banda di taglio molto attentamente sintonizzata e solitamente tagliente limitando il suo segnale modulato. Ci sono ragioni pratiche per questo, ma anche ragioni legali. Lo spettro di un segnale trasmesso dipende in parte dalla larghezza di banda del segnale di modulazione e ci sono requisiti legali sull'ampiezza di tale larghezza di banda. Se il segnale modulato non avesse una larghezza di banda limitata nel trasmettitore, il segnale irradiato si riverserebbe dalla banda assegnata a una banda assegnata a un'altra stazione, il che ovviamente non è consentito.

Quindi il percorso del segnale da l'ingresso di un trasmettitore radio al segnale trasmesso ha sempre un certo ritardo per vari motivi.

smashtastic
2010-10-16 17:38:18 UTC
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Nessun amplificatore e trasmettitore della stazione radio funziona alla velocità dei suoni, quindi senti la radio dall'altra parte, mentre gli amplificatori e i trasmettitori televisivi funzionano alla velocità della luce, come puoi vedere le immagini dall'altra parte .. ...

(scusate non ho potuto fare a meno di aggiungere il mio umorismo secco poiché la domanda ha già ricevuto una risposta corretta)

Non voglio incoraggiare queste risposte con un voto positivo, ma mi è piaciuto, quindi mentale +1 per te. Probabilmente è più adatto come commento però :)


Questa domanda e risposta è stata tradotta automaticamente dalla lingua inglese. Il contenuto originale è disponibile su stackexchange, che ringraziamo per la licenza cc by-sa 2.0 con cui è distribuito.
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