Kaip išgauti elektros energiją iš radijo bangų

Įvadas

Miesto aplinkoje gausu radijo bangų, kurias skleidžia komerciniai ir vyriausybiniai siųstuvai. Nors iš jų negalima gauti pakankamai energijos, kad maitintų namų ūkį, jas galima aptikti jautria įranga. Kiekviena antena iš radijo bangų generuoja nedidelį elektros srovės kiekį.

Radijo bangų energija

Radijo stoties siųstuvas gali išskirti nuo kelių vatų FM transliacijoms iki 50 000 W garsioms AM stotims. Antena spinduliuoja energiją, kuri plečiasi sferiškai ir silpnėja pagal atvirkštinio kvadrato dėsnį: atstumo dvigubinimas sumažina intensyvumą ketvirtadaliu. Pagal FCC duomenis, teorinis maksimalus elektrinis laukas 1 km atstumu nuo 50 kW siųstuvo yra tik 394 mV/m; medžiai, pastatai ir drėgmė dar labiau sumažina jį.

Antena

Metalinė antena paverčia radijo signalus elektros srove. Paprastai kuo ilgesnė antena, tuo stipresnį signalą ji gauna. Nešiojamuosiuose radijuose antenos yra trumpos, todėl gaunama tik minimalus energijos kiekis, kurį stiprina stiprintuvas, leidžiantis išgirsti transliacijas. Norint rinkti energiją, reikia mažiausiai 6 m (20 pėdų) izoliavimo vielos. Įdėkite ją toli nuo metalinių baldų, aliuminio šonų ar kitų didelių metalų, kurie galėtų blokuoti signalą. Kita izoliavimo viela turi būti prijungta prie patikimo žemės kontakto, pvz., šalto vandens vamzdžio. Antenos ir žemės laužai sukuria įtampos potencialą, kurį galima matuoti elektronine įranga.

Osciloskopas

Osciloskopas yra pakankamai jautrus, kad parodytų ir pamatuotų radijo bangų sukurtą elektros energiją. Prijunkite antenos „karštą“ galą prie osciloskopo įėjimo probe, o žemės vielą – prie žemės klipo. Nustatykite vertikalų įėjimo diapazoną 1 V per dalį. Ekrane matysite „balto triukšmo“ modelį – radijo energiją iš daugelio šaltinių. Jei reikia, sumažinkite diapazoną iki 200 mV per dalį arba mažiau, kad modelis būtų ryškesnis.

Diodas ir galvanometras

Radijo bangų elektros srovė yra aukštos dažnio kintamoji srovė; ją sustiprinus ir sureguliavus pagal konkrečios stoties dažnį, gaunamas garso transliavimas. Norint paversti AC į DC, reikia diodo, kuris leidžia srovei tekėti tik viena kryptimi. Prijunkite mažos signalo diodo anodą prie antenos vielos, o katodą – prie vieno galvanometro gnybų. Prijungus žemės vielą prie kito galvanometro gnybo, rodyklė pakils, rodydama tiesioginę srovę.

Pavojai

Kadangi radijo bangų galia yra labai maža, su antena eksperimentuoti paprastai saugu. Visada naudokite izoliavimą, ne nuogą metalą, ir venkite šalia elektros lizdų, aukštų įtampų linijų ir kitų akivaizdžių elektros šaltinių. Nereikia atlikti eksperimentų per audras – arti esantis žaibas gali indukuoti didelę įtampą ilgoje vieloje ir pakenkti tiek jums, tiek įrangai.

Taikymo sritys

Dėl riboto srovės kiekio praktinės panaudojimo galimybės yra ribotos. Viena įprasta įtampa, pvz., 1,5 V, gauta iš antenos ir diodo, gali lėtai įkrauti NiMH akį; per kelias valandas ar dienas baterija gali sukaupti pakankamai energijos, kad įjungtų radiją ar kitą mažą įrenginį.