Antenes

Les antenes dels mòbils i altres dispositius són elements per emetre o rebre ones electromagnètiques ("electro" perquè estan relacionades amb l'electricitat i "magnètiques" perquè estan relacionades amb el magnetisme).[br][br]A continuació veuràs, d'una forma simplificada, com funciona una antena, per tal d'entendre perquè s'aplica geometria fractal per dissenyar-ne algunes d'elles.
Què són les ones electromagnètiques?
Podem veure intuïtivament què són les ones electromagnètiques comparant-les amb les ones del mar i les de so:[br][table][tr][td][/td][td][b]Ones del mar[/b][/td][td][b]Ones de so[/b][/td][td][b]Ones electromagnètiques[/b][/td][/tr][br][tr][td][b]Exemple[/b][/td][td]Ona on fer surf.[/td][td]Música, veu, soroll...[/td][td]Llum, ràdio, wifi, Bluetooth...[/td][/tr][br][tr][td][b]Medi[/b][/td][td]Superfície de l'aigua.[/td][td]Aire (també pot ser altres medis). [/td][td]Cap (es poden transmetre a l'espai fora la terra).[/td][/tr][tr][td][b]Velocitat[/b][/td][td]Entre 10-50 km/h.[/td][td]~1200 km/h (a l'aire)[/td][td]~1000 milions km/h (la velocitat de la llum).[/td][/tr][tr][td][b]Vibració[/b][/td][td]Perpendicular a l'ona[br](transversal)[/td][td]Igual que l'ona[br](longitudinal)[/td][td]Perpendicular a l'ona[br](transversal)[/td][/tr][tr][td][b]Propagació[/b][/td][td]en 2D = en el pla[br](ex. una pedra en un llac "dibuixa anelles")[br][/td][td]en 3D = en l'espai[br](ex. la música forta en un pis se sent a totes les plantes)[/td][td]en 3D = en l'espai[br](ex. una bombeta penjant il·lumina tota l'habitació[/td][/tr][br][br][/table]
Què t'ha resultat més curiós de la taula anterior?
Hi ha ones electromagnètiques de moltes freqüències:
La [b]freqüència[/b] és quantes vegades es repeteix oscil·la l'ona en un període de temps (ex. 1 hertz = 1 oscil·lació cada segon).
Quines ones tenen més freqüència?
Emissió d'ones electromagnètiques amb una antena
Intuïtivament, podem comparar l'emissió d'ones electromagnètiques amb la generació de bombolles de sabó:[br][table][tr][td][/td][td][b]Bombolles de sabó[/b][/td][td][b]Ones electromagnètiques[/b][/td][/tr][tr][td][b]Exemple[/b][/td][td]Fer bombolles bufant.[/td][td]Emetre ones amb una antena.[/td][/tr][tr][td][b]Inici[/b][/td][td]En bufar creem una pertorbació a la capa fina de sabó.[/td][td]En moure càrregues elèctriques creem una pertorbació magnètica.[/td][/tr][tr][td][b]Condicions insuficients[/b][/td][td]Si anem bufant "fluixet" intermitentment, la pertorbació al sabó es va "inflant" i "desinflant" però no se separa. [/td][td]Si anem movent les càrregues "fluixet" intermitentment, la pertorbació magnètica varia, però no emetem una ona que se "separi" de l'antena. [/td][/tr][tr][td][b]Condicions de generació[/b][/td][td]Si en un moment donat bufem més fort, es tanca la bombolla i se separa.[/td][td]Si movem ràpidament les càrregues positives i negatives, s'emet una oscil·lació (que se "separa" de l'antena). [/td][/tr][tr][td][b]Condicions de continuació[/b][/td][td]Si repetim el procés amb els mateixos "temps" es van generant bombolles semblants una darrera l'altra.[/td][td]Si repetim l'oscil·lació de les càrregues amb la mateixa periodicitat, es va emetent una oscil·lació (una ona d'una determinada freqüència).[/td][/tr][br][/table]
Si vols més pistes, pots veure aquest vídeo a partir del minut 1 i 22 segons:[br]https://www.youtube.com/watch?v=WrTw61sxNH8&t=1m22s
Un cop vista la comparació de generar bombolles de sabó i ones electromagnètiques, explica amb les teves paraules cada pas de la tira (de 5 imatges) que tens sobre aquesta pregunta:
Recepció d'ones electromagnètiques amb una antena
Si vols més detalls pots veure aquest vídeo a partir del minut 5 i 12 segons:[br]https://www.youtube.com/watch?v=WrTw61sxNH8&t=5m12s
[b]Imatge gran de l'esquerra[/b]:[br][list][*]Amb un [b]senyal elèctric[/b] podem moure càrregues positives i negatives en una antena emissora i es generen [b]ones[/b] com hem vist abans.[/*][*]La [color=#ff7700][b]freqüència[/b][/color] de l'ona que es genera té a veure amb la [b][color=#9900ff]longitud de l'antena[/color][/b] (i la velocitat de variació de les càrregues).[/*][*]De fet, [b]només es mouen els electrons[/b], que es concentren en una banda de l'antena, de manera que tindrà molta càrrega negativa, i l'altra banda de l'antena que s'ha "buidat" d'electrons tindrà càrrega positiva.[br][/*][/list][br][b]Imatges petites de la dreta[/b]:[br][list][*]La [b]recepció[/b], per exemple, es pot fer amb una antena anomenada dipol (dos pols, el positiu i el negatiu).[/*][*]Quan l'[b]ona electromagnètica[/b] arriba a l'antena receptora, provoca que es moguin les càrregues positives i negatives (és a dir, que [b]provoca un senyal elèctric[/b]).[/*][*]La [b][color=#9900ff]longitud de l'antena[/color][/b] receptora està relacionada amb la [color=#ff7700][b]freqüència[/b][/color] d'ones que rep més "nítidament".[/*][/list]
Per què usar fractals en antenes? (veure del minut 2 amb 19 segons al minut 4 amb 36 segons; podeu activar els subtítols traduïts)
Exemple d'antena fractal en una placa de circuit.
Exemple d'antena fractal en un mòbil.
Explica amb les teves paraules perquè pot ser interessant fabricar antenes amb formes de fractals:
Estora de Sierpinski
Observa l'applet anterior de l'Estora de Sierpinski (movent el punt lliscant) i descriu amb les teves paraules quina és la regla de formació d'aquest fractal: (és a dir, explica com el crearies dibuixant-lo a mà)
Més info sobre Waclaw Sierpinski:[br]https://ca.wikipedia.org/wiki/Wac%C5%82aw_Sierpi%C5%84ski
Creus que el matemàtic Sierpinski pensava en antenes per mòbils quan va inventar la "Catifa de Sierpinki"? En què imagines que devia pensar?
Fermer

Information: Antenes