Mi a különbség az elektromágneses hullám és elektromágneses mező között?

Az elektromágneses mező egy általános elnevezés arra, hogyha elektromos és mágneses mező is jelen van, csak a lustaság kedvéért rövidítjük.

Az elektromágneses hullám már sokkal konkrétabb fizikai jelenség, de ahhoz előbb a statikus -időben állandó / időtől független- mezőkkel kell megismerkedned.

Képzeld el, hogy kiürül az univerzum, majd rakj bele egy elektromos ponttöltést. Ugye az energiának is időre van szüksége hogy terjedjen, így az elektromos mezőnek is. De nem kell sokat várnod, hogy a ponttöltés mezője "kiépüljön", vagyis beálljon egy időtől független úgynevezett statikus állapot. Ekkor a szokásos ponttöltésre jellemző gömbszimmetrikus elektromos erőtér van jelen, mágneses mezőnek nyoma sincs.

Ugyanezt megteheted egy mágnessel is, miután kiépült a mágnesre jellemző mágneses tér. Elektromos térnek nyoma sincs.

Vagyis a statikus elektromos / mágneses jelenségek egészen egyszerűen értelmezhetőek, a komplikációk a dinamikus rendszereknél lépnek fel. A változó elektromos mező -ez a változás eredhet a töltés mozgásából, de akár a töltés nagyságának változásából is- mágneses mezőt indukál, és fordítva.

A két mező változása eléggé "csatolt". Ha egy periodikusan változó elektromos mezőt hozol létre, akkor ez a mező létrehoz egy periodikusan változó mágneses mezőt. Viszont az elektromos meződ által gerjesztett változó mágneses mező szintén létrehoz egy változó elektromos mezőt, és így tovább.. Ezt nevezzük elektromágneses hullámnak -térben és időben is periódikus jelenség- vagy a fizikusok nevezik csak fénynek is.

Ezeknek pontos elméletéről többet hallhatsz ha Youtube-n vagy Google-n rákeresel a Maxwell egyenletekre. Ha tudsz angolul Maxwell's law és biztosan sok érthető videót találsz.

"Ez azonban nem lehet végtelen,igaz?Van egy terjedési maximuma?És az mitől függ?"

De lehet végtelen, vákuumban terjedő fény modelljét írtam le egyszerűsített formában. Hogy a csillapítás milyen formában megy végbe az ilyen hullámoknál azt most nem tudom de majd rád írok ha utánanéztem.

"Ezek szerint rádióhullámokat csak váltakozó árammal lehet létrehozni?"

Nem vagyok elektronikai szakember, de igen. Ilyen az RLC kör is.

"És még egy kérdés:Ha lehet az áramot ilyen módon továbbítani, akkor miért nem oldják meg,hogy vezeték nélkül is lehessen?"

Vigyázz, elektromágneses hullám =/= áram. Az áram töltéssel bíró részecskék rendezett mozgása (általában ionok, elektronok).

De igen lehetne valamilyen formában elektromos áramot vezetékek nélkül továbbítani, Tesla gondolkodott még olyan rádiótornyokhoz hasonlító tornyokon, melyek valamilyen elektromos impulzust küldtek volna a Föld ionoszférájába. Ő úgy gondolta hogy 7 ilyen nagy egységgel pl megoldható lett volna Amerikából Kínába küldeni elektromos áramot igen kicsi veszteséggel. Hogy ennek a megvalósítása mibe fájt volna, vagy hogy hogyan néz ki az e mögötti fizika az egy jó kérdés. De Tesla-nak igazán nem voltak rossz ötletei szóval biztosan megért volna egy misét.

Az utolsó kérdést annyira nem értem, sok áramforrásról lehet beszélni. Illetve áramot és elektromágneses hullámot fontos megkülönböztetni. A Hold sem éppen ott tartózkodik ahol éppen látod a Földről, hiszen pár perc kell a fénynek hogy eljusson a Hold felszínétől a retinádig. Minden relatív

"A kérdésem arra vonatkozik,hogy az elektromágneses hullám létrehozásához szükséges egy áramforrás.Ezt ha kikapcsoljuk,a hullám a már előállított hullám fog-e tovább terjedni?"

Természetesen fog. Ha egy végtelen kiterjedésű tóba kavicsokat dobálsz és azok hullámokat keltenek, akkor egy időpont után hiába nem dobálod a kavicsokat azok a hullámok amiket keltettél ugyanúgy vándorolnak tovább. Erre is így kell gondolni.

"Ezek szerint az elektromágneses hullám nem hordoz semmi áramot ,még egy nagyon minimálist sem?"

Nem, ez annál összetettebb. Elektromágneses hullámnál fizikai mennyiségek rezegnek, mint amilyen a térerősség és a mágneses indukcióvektor. Áramnál pedig töltések mozognak rendezetten. A kettő nagyon különböző. Attól függetlenül az elektromágneses hullámok ugyanúgy közölhetnek energiát, például érzed hogy a nap fénye melegít.

Vannak ionizáló elektromágneses hullámok, mint amilyen a röntgensugárzás, de az sem azért mert maga az elektromágneses hullám is töltéssel bírna. Illetve ott vannak a fényelektromos hatások. Az nagyon röviden összefoglalva, hogyha a fény / elektromágneses hullám frekvenciája elég nagy, vagyis azoknak a fizikai mennyiségeknek a rezgése amiket említettem elég gyorsan mennek végbe időben, akkor ezzel a fénnyel megvilágítva egy adott fémet elektronok léphetnek ki a fémből, így pedig elektromos áram keletkezik.

(( Ilyenek a napelemek ))

Tömören: a klasszikus elektromágneses mező időbeli változásai hullám formájában terjednek a térben.

Hogy meddig? Klasszikusan is már mindenképp széttartó lesz valamennyire még egy lézernyaláb is, tehát az intenzitás gyengülni fog, de elvileg sosem lesz nulla. Viszont a valóságban valahol legyengül arra a szintre, hogy azt mint jelet már nem fogod tudni kimérni a kvantumzajok miatt sem, és még előbb az egyéb eszközfüggő zajok miatt sem.