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.
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?
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?
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:
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]
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:
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?