Spark gap zenders

Jan van de Velde

Spark gap radiozenders, bliksem en EMP verschijnselen na een nucleaire ontploffing veroorzaken allemaal elektromagnetische golven over een breed frequentiespectrum.

Alles wat ik vind op internet hierover verklaart doodleuk dat dat zo is.

Maar wat ik zo 123 niet kan vinden is hoe het komt dat dat spectrum zo breed is. Als bijvoorbeeld een gammafoton een atoom ioniseert veroorzaakt dat vrije ladingsdragers. Maar wát bepaalt de frequentie van de daarbij uitgezonden elektromagnetische golf?

Bartjes

Puls-achtige verschijnselen hebben een brede Fourier-getransformeerde. Ook zou je de Fourier-reeksontwikkeling kunnen zoeken van het signaal van een vonk-zender. Heb je wel de wiskundige beschrijvingen van de betreffende signalen gevonden? Of dit de oplossing geeft weet ik niet zeker, maar het is een interessante vraag.

Jan van de Velde

Puls-achtige verschijnselen hebben een brede Fourier-getransformeerde.

Welja. Maar waaróm?

Als ik naar één gebeurtenis kijk, bijvoorbeeld de ionisatie van één atoom door één gamma-foton, wát bepaalt bij deze ene gebeurtenis welke frequentie(s) elektromagnetische golf(ven) ik waarneem?

Bartjes

Jan van de Velde schreef:Welja. Maar waaróm?

Als ik naar één gebeurtenis kijk, bijvoorbeeld de ionisatie van één atoom door één gamma-foton, wát bepaalt bij deze ene gebeurtenis welke frequentie(s) elektromagnetische golf(ven) ik waarneem?

Van de ontploffingen van kernwapens weet ik niet genoeg af, bovendien lopen daarbij allerlei kernfysische, meteorologische en elektromagnetische verschijnselen door elkaar heen. Ik zou dus eerst de relatief eenvoudige gevallen van de vonk-zender en de bliksem bekijken.

Jan van de Velde

vind ik ook al best. Wat gebeurt er in zo'n zender/bliksemschicht dat die elektromagnetische golven veroorzaakt, pluk daar één gebeurtenisje uit en vertel me waarom dat één (of meer?) bepaalde frequentie(s) elektromagnetische golf(ven) veroorzaakt. Wat in die gebeurtenis bepaalt die frequentie(s) ?

Bartjes

vind ik ook al best. Wat gebeurt er in zo'n zender/bliksemschicht dat die elektromagnetische golven veroorzaakt, pluk daar één gebeurtenisje uit en vertel me waarom dat één (of meer?) bepaalde frequentie(s) elektromagnetische golf(ven) veroorzaakt. Wat in die gebeurtenis bepaalt die frequentie(s) ?

Laten we het geval van de vonk-zender nemen. Ik zou eerst proberen te achterhalen hoe de opgewekte spanningen en stromen eruit zien. Als de vonken met gelijke tussenpozen overspringen (enigszins geïdealiseerd), heb je een periodiek signaal. Dat kan in een Fourierreeks ontwikkeld worden. Daaraan moet je dan - als het goed is - kunnen zien dat de uitgezonden frequenties vergeleken met de huidige radiozenders ver uit elkaar liggen.

Of elektromagnetische verschijnselen ook kunnen worden begrepen als losse gebeurtenisjes die elkaar veroorzaken, vraag ik mij af. Maxwells vergelijkingen hebben immers betrekking op continue velden. Misschien is er een discrete versie van Maxwells vergelijkingen mogelijk, waarin losse gebeurtenissen dan causaal gekoppeld kunnen worden?

Bertrand Russell heeft de beperkingen van het oorzaak-gevolg-denken al eens geanalyseerd in zijn Principles of Mathematics (hoofdstuk 'Causality' en verder). Zie:

http://www.archive.org/details/principlesofmath005807mbp

317070

vind ik ook al best. Wat gebeurt er in zo'n zender/bliksemschicht dat die elektromagnetische golven veroorzaakt, pluk daar één gebeurtenisje uit en vertel me waarom dat één (of meer?) bepaalde frequentie(s) elektromagnetische golf(ven) veroorzaakt. Wat in die gebeurtenis bepaalt die frequentie(s) ?

Ik vermoed dat je een en ander kent van de wetten van Maxwell? Wel, ik ga nu even snel een fuzzy-uitleg proberen te geven (after all, het is een fuzzy vraag) zonder de wetten van Maxwell. Je kent waarschijnlijk het verband tussen de verandering in het elektrische veld en magnetische veld toch al.

In de signaalanalyse is er een wet die ongeveer zo gaat (het gaat over het fourier-spectrum)

Als een signaal a keer continu afleidbaar is, neemt zijn spectrum af met 1/f^a.

(De naam van de wet ben ik vergeten :s )

Vandaar dat een delta puls bijvoorbeeld een vlak spectrum geeft, een saw-functie een licht afnemend spectrum, enz.

Hieruit kun je afleiden dat een 'plots' en scherp signaal, ook zeer grote frequenties heeft. Bij een blikseminslag stijgt het elektrische veld in een zeer korte tijd tot een paar miljoen Volt per meter geloof ik, en krijg je dus ook grote frequenties die sterk aanwezig zijn.

Van elektronenterugval weet ik niet veel, maar ik vermoed dat dit gebeurt op een veel kortere tijd dan blikseminslag, maar dat de verandering in het elektrische veld er veel kleiner is.

***Als ik nu teruglees, zie ik dat na 3 keer herschrijven de post nog altijd niet zo duidelijk is. :s***

Wat ik wil zeggen is dat om de frequentie te weten van die pulsmomenten, het de 'plotsheid' is die er toe doet. Bij een atoombom, bliksem of elektromagnetische krijg je plots een enorme stijging in elektrische energie. Vanuit signaalkant gezien zorgt dit voor hoge frequenties, met in de limiet een delta-puls, en een vlak spectrum.

De precieze mathematische beschrijving van die "plotsheid" zit beschreven in

Wat in die gebeurtenis bepaalt die frequentie(s) ?

In het kort: hoe 'plotser' de verandering in het elektrische veld, hoe groter de frequenties zijn die je er zult terugvinden.

Deze wet wordt nauwkeurig beschrevn in het onzekerheidsprincipe van de signaalverwerking.

Jan van de Velde

Ik vermoed dat je een en ander kent van de wetten van Maxwell?

Nou, eigenlijk niet. Ik word wel vaker gruwelijk overschat..... :eusa_whistle:

Ik raak in bovenstaande inderdaad een beetje de weg kwijt. En dus, poging tot samenvatting:

Hoe "plotser" een elektrisch veld verandert, hoe hoger de frequentie van de elektromagnetische straling die daarvan het gevolg is.

Door een variatie in "plotsheden" van veranderingen van allerlei elektrische veldjes tijdens bijv. het overspringen van een vonk ontstaat er een breed spectrum aan frequenties.

Bartjes

Na nog wat zoeken heb ik hier plaatjes van de signalen van vonk-zenders gevonden:

http://home.freeuk.net/dunckx/wireless/sparktx/sparktx.html

Het betreft periodieke gedempte oscillaties. Des te sterker de demping, des te breder het frequentiespectrum. Met Fourierreeksen moet dat ook uit te rekenen zijn.

317070

Jan van de Velde schreef:Hoe "plotser" een elektrisch veld verandert, hoe hoger de frequentie van de elektromagnetische straling die daarvan het gevolg is.

Door een variatie in "plotsheden" van veranderingen van allerlei elektrische veldjes tijdens bijv. het overspringen van een vonk ontstaat er een breed spectrum aan frequenties.

Niet helemaal.

Het is dus zo dat bij een snelle verandering van het elektrische veld, er ook veel lage frequenties zijn. Het is hoe snel die hoge frequenties afnemen waar het om gaat.

Bij iedere (eindige) puls ga je energie terugvinden in alle frequentie, alleen zul je bij een 'trage puls' hogere frequenties heel erg weinig terugvinden, en zal het overgrote deel bij de lage frequenties zitten. De energie neemt dus snel af naar de grote frequenties.

Als de puls 'plotser' is, zal je relatief meer energie zien in de grotere frequenties, maar nog steeds redelijk wat energie in de lagere frequenties, de energie neemt dan trager af naar grotere frequenties.

In het ultieme geval, is de puls oneindig hoog en oneindig dun, en heb je een perfect vlak spectrum.

Dus die ene plotse verandering van een bliksem veroorzaakt het hele brede spectrum aan frequenties. Was de verandering niet zo plots geweest, dan had je vooral de lage frequenties gehad.

Jan van de Velde

Ok, back to basics, want we lijken langs elkaar heen te praten, dwz mijn vraag wordt niet beantwoord. Want, met ongetwijfeld de beste bedoelingen jullierzijds zie ik nog steeds weinig anders dan "ja, er ontstaat een (breder of minder breed) spectrum aan elektromagnetische golven" .

Wat nog steeds niet tot mij doordringt is:

Er springt één electron over van de ene naar de andere electrode, een mini-vonkje dus. Ergens onderweg, zo stel ik mij voor, resulteert dat in een elektromagnetisch golfje, een ééndelig pulsje van één welbepaalde frequentie. Mogelijk is die voorstelling zelf al fout. Maar zo niet, wát in dit gebeurtenisje bepaalt nu welke frequentie mijn pico-pulsje heeft?

Bartjes

Jan van de Velde schreef:Ok, back to basics, want we lijken langs elkaar heen te praten, dwz mijn vraag wordt niet beantwoord. Want, met ongetwijfeld de beste bedoelingen jullierzijds zie ik nog steeds weinig anders dan "ja, er ontstaat een (breder of minder breed) spectrum aan elektromagnetische golven" .

Wat nog steeds niet tot mij doordringt is:

Er springt één electron over van de ene naar de andere electrode, een mini-vonkje dus. Ergens onderweg, zo stel ik mij voor, resulteert dat in een elektromagnetisch golfje, een ééndelig pulsje van één welbepaalde frequentie. Mogelijk is die voorstelling zelf al fout. Maar zo niet, wát in dit gebeurtenisje bepaalt nu welke frequentie mijn pico-pulsje heeft?

Het uitzenden van radiogolven door vonk-zenders gebeurt vooral vanaf de antenne, de overspringende vonken geven enkel de trillingskring in die zenders steeds een zwieper.

Er zijn grofweg twee manieren om vonk-zenders (en andere elektrische apparaten) te bekijken: de klassiek elektromagnetische (die op de wetten van Maxwell berust) en de kwantumelektrodynamische. Als je wil weten wat er op het niveau van individuele elektronen en fotonen (elektromagnetische golfjes) gebeurt, kom je er niet met de door ons gegeven klassieke verklaringen. Dan heb je de kwantumelektrodynamica nodig. Daar weet ik niet genoeg vanaf om daarop te kunnen antwoorden. Wel weet ik dat verklaringen binnen de QED intuïtief nog veel minder bevredigend zijn, dan die binnen het klassieke elektromagnetisme. We weten niet waarom dit of dat gebeurt, we kunnen alleen de waarschijnlijkheden berekenen dat dit of dat gebeurt. Heb je deze serie video's al gezien:

http://video.google.nl/videoplay?docid=150...ures&hl=nl#

Zeer interessant!

317070

Er springt één electron over van de ene naar de andere electrode, een mini-vonkje dus. Ergens onderweg, zo stel ik mij voor, resulteert dat in een elektromagnetisch golfje, een ééndelig pulsje van één welbepaalde frequentie. Mogelijk is die voorstelling zelf al fout. Maar zo niet, wát in dit gebeurtenisje bepaalt nu welke frequentie mijn pico-pulsje heeft?

Elektronen zijn quantummechanica. Deze gebruiken om hoog-energetische dingen als bliksems en EMP's te verklaren is inderdaad als met een tandenborstel de vloer vegen. Het gaat, maar het is onnodig veel werk.

Verborgen inhoud

Je moet je gewoon voorstellen dat er plots een enorme stroom ontstaat (bij bliksem), die zorgt voor een plotse verandering in elektrisch veld, die zorgt voor een plotse verandering in magnetisch veld, die zorgt voor een plotse verandering in elektrisch veld, usw.

De elektromagnetische golf die dan ontstaat is zeer "plots", en bevat dus (zoals eerder uitgelegd) veel hoge frequenties.

Bij bijvoorbeeld een TL-lamp gebeuren die plotse onladingen (aan 50Hz) precies "plots" genoeg, om te zorgen voor veel zichtbaar licht, hier is overigens ook een plasma aanwezig om voor die snelle ontladingen te kunnen zorgen.

Volgens mij is het antwoord dat je zoekt dus wel degelijk de 'plotsheid' van de ontladingen die de frequenties bepaald aan dewelke licht uitgezonden wordt.

thermo1945

Maar wat ik zo 123 niet kan vinden is hoe het komt dat dat spectrum zo breed is.

Ik moet hier denken aan remstraling en aan synchrotronstraling. Ik denk, dat beide bij een vonk een rol spelen. Elk versnellend elektron veroorzaakt lokaal een sterk magneetveld dat bovenien snel verandert. Ook het compton-effect speelt een rol tengevolge van botsingen met de moleculen in de lucht.

Bartjes

Het zou kunnen zijn dat ik mij vergis, maar volgens mij zijn het bij een vonk-zender niet (in hoofdzaak) de vonken die de radiostraling veroorzaken (maar de spanningen en stromen in de antenne). De vonken zorgen ervoor dat de LC-kring telkens weer gedempte trillingen uitvoert. Omdat dit gedempte trillingen zijn, ontstaat er een breed frequentiespectrum. Hoe meer demping, hoe puls-achtiger de uitgezonden straling, en hoe breder het frequentiespectrum. Klopt allemaal zowel vanuit het standpunt van de Fouriertransformatie als van de Fourierreeksen. En ook in de eerder gegeven link staat iets dergelijks. Zo zal het dus ook wel zijn.

Daar heb je geen QED voor nodig. Maar als je zoals Jan precies wilt weten hoe het met individuele elektronen en fotonen zit, is dat volgens mij wel nodig. Hoewel je met klassieke benaderingen vaak ook nog wel een heel eind komt.

Wetenschapsforum

Laatste berichten

Nieuwsberichten

Spark gap zenders

Spark gap zenders

Re: Spark gap zenders

Re: Spark gap zenders

Re: Spark gap zenders

Re: Spark gap zenders

Re: Spark gap zenders

Re: Spark gap zenders

Re: Spark gap zenders

Re: Spark gap zenders

Re: Spark gap zenders

Re: Spark gap zenders

Re: Spark gap zenders

Re: Spark gap zenders

Re: Spark gap zenders

Re: Spark gap zenders