Chiarimenti su segnali elettromagnetici e onde radio

[theiden]

A scuola ho studiato alcuni concetti di elettromagnetismo ma tra gli esercizi in classe e la pratica ho scoperto di avere dei grossi dubbi, quindi scusatemi se scrivo cose inesatte ma vorrei proprio chiarire alcune questioni riguardo ai generatori di onde elettromagnetiche. Mi sono basato sugli schemi delle radio AM perché mi sembravano i più semplici.

EM
Guardando un po' di schemi mi sembra di aver capito che per generare un segnale radio basti un circuito che produca una corrente a una certa frequenza e questo è spesso fatto con un un circuito CL (ma credo che niente vieti di usare un generatore di funzioni, giusto?). A questo circuito è collegata un'antenna al cui interno quindi si ha un oscillazione di elettroni. Questa corrente alternata genera un campo magnetico alternato che poi è il nostro segnale. La domanda che mi sorge è quindi: questi segnali radio non sono solo magnetici? Non è presente la componente elettrica di un onda elettromagnetica, no?
Per creare una vera onda elettromagnetica non dovrei porre un condensatore e una bobina a 90° e far passare corrente alternata in fare per fare effettivamente un campo magnetico e uno elettrico?

Potenza
La potenza del segnale radio a cosa è dovuta? Sono gli elettroni che passano nell'antenna, e quindi solo la corrente oppure è la potenza di questi elettroni e quindi contribuisce anche il loro potenziale?
Il dubbio mi è venuto pensando alla legge di Biot-Savart in cui il potenziale non compare. Quindi ad esempio è più potente il segnale di un trasmettitore che funziona a 10V 0,1A (circuito da 1W) o uno 0,1V 1A (circuito da 0,1W)?

Frequenza
Se modulando C e L si più cambiare la frequenza, immaginando di avere un generatore di funzioni adatto, è quindi possibile generare un segnale di qualunque tipo? Coprendo, in teoria, tutto lo spettro elettromagnetico?

Grazie per le risposte

[IsidoroKZ]

Per generare un segnale sinusoidale non basta un circuito LC, devi avere anche un amplificatore e collegarli in modo da ottenere un oscillatore. Se usi un generatore di segnali sinusoidali fa lo stesso, ma di soito i generatori di segnali che trovi nei laboratori didattici non vanno tanto in alto in frequenza.

I segnali radio sono segnali elettromagnetici, anche se generassi solo un campo magnetico variabile, si verrebbe a formare un campo elettrico variabile, e viceversa: una variazione di campo magnetico genera un campo elettrico, e una variazione di campo elettrico genera una variazione di campo magnetico: e` il cuore delle equazioni di Maxwell. Quando parli di campi EM, antenne... non pensare agli elettroni, meglio parlare in termini di corrente.

Ci sono stati alcuni che, non conoscendo bene le eq. di Maxwell hanno provato a inventare una antenna con un generatore di campo elettrico e uno magnetico, ma hanno fatto solo pasticci inutili, dando poi delle spiegazioni molto fantasiose

La potenza di un segnale radio (o meglio la densita` di potenza) e` data dal prodotto vettoriale di campo elettrico E e campo magnetico H. In una antenna conta sia la tensione di ingresso che la corrente, e non puoi fissarle idipendentemente perche' l'antenna ha una sua impedenza. Se fai entrare una corrente di 1A in una antenna e poi di 0.1A, anche la tensione ai capi dell'antenna varia di un fattore 10 e la potenza quindi di un fattore 100.

Se cambi la frequenza dell'oscillatore, ad esempio cambiando L o C, cambi la frequenza e puoi coprire una parte dello spettro. Non "tutto", che non so che voglia dire. POi puoi trovare dei problemi pratici, ad esempio L o C di valore non facile da realizzare, oppure con parametri parassiti troppo elevati...

[theiden]

Grazie per la risposta rapida ed esauriente!!
Per la prima parte, sull'amplificazione, probabilmente la cosa migliore è fare qualche semplice circuito e provare. Tutte queste cose le ho fatte solo in teoria e mai in laboratorio, e anzi vanno abbastanza fuori dal programma didattico in cui non abbiamo mai parlato di onde radio ma solo delle leggi fondamentali dell'elettromagnetismo.
Avevo pensato alle leggi di Maxwell ma su internet ho trovato alcuni video che facevano intuire proprio quello che ho scritto (in particolare dicevano che le onde radio generate dalle radio sono onde magnetiche e non elettromagnetiche), probabilmente chi li ha fatti aveva le idee confuse.
Per quanto riguarda l'ultima frase intendevo dire che modulando la frequenza si può arrivare anche a generare microonde o anche qualcosa di più corto. Immagino che in teoria si possa fare ma probabilmente ci sono dei grossi limiti pratici.
Grazie ancora

[IsidoroKZ]

Ci sono antenne di tipo magnetico e antenne di tipo elettrico, che vuol dire che vicino all'antenna (quello che si chiama campo vicino o zona reattiva) c'e` tanto campo elettrico e poco magnetico o viceversa. Ma appena ci si allontana un po' dall'antenna le cose si mettono a posto e il campo elettrico e quello magnetico hanno esattamente la stessa energia e si e` in campo lontano o zona radiativa.