Question:
L'amplificateur principal d'une station de radio fonctionne-t-il à la vitesse de la lumière?
Alexa
2010-03-22 20:30:29 UTC
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J'ai une dispute avec un camarade de classe et nous ne pouvons pas être d'accord.

Il me dit qu'il n'est pas possible pour l'amplificateur d'une station de radio d'amplifier le signal d'entrée "instantanément" (à la vitesse de la lumière), car ils fonctionnent avec de très grandes puissances (dizaines de kilowatts) et vous ne pouvez pas accélérer les électrons aussi rapidement.

J'insiste sur le fait que puisque c'est un appareil analogique, il fonctionnera à grande vitesse de lumière, et que vous n'avez pas besoin d'accélérer les électrons individuels, mais seulement les champs électriques / magnétiques.

Alors, lequel d'entre nous a raison dans ce cas particulier? Y a-t-il un retard dans l'amplification d'un signal pour une station de radio de forte puissance? La partie radio est importante. Il convient par exemple qu'un amplificateur audio domestique typique est instantanément.

Ce serait formidable si vous pouviez fournir un lien de référence pour une réponse (si possible). Wikipédia serait bien. Mais ne perdez pas votre temps à en chercher un.

Huit réponses:
#1
+19
Adam Davis
2010-03-22 23:00:44 UTC
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vous ne pouvez pas accélérer les électrons aussi rapidement.

Je pense que le problème réside dans une idée fausse. Les électrons ne se déplacent pas à la vitesse de la lumière, en fait, si vous pouviez `` marquer '' un électron individuel entrant dans un fil et ensuite sentir quand il part, vous pourriez le mesurer avec un chronomètre dans une longueur de câble raisonnable.

L ' effet de l'électron, ou en d'autres termes l'onde qui est générée lorsqu'un électron est poussé dans un conducteur, peut être détecté presque à la vitesse de la lumière à l'autre extrémité de le conducteur, mais l’électron individuel que vous avez poussé sur le câble n’y apparaîtra pas pendant un certain temps en fonction du courant, de la tension, etc.

Ainsi, l’amplificateur n’accélère pas d’électrons partout près de la vitesse de la lumière. Il induit des ondes dans les électrons des câbles, ou de l'amplificateur, qui sont détectées par les semi-conducteurs qui induisent des ondes dans d'autres câbles et autres semi-conducteurs.

Il y a un retard inhérent à chaque amplificateur, mais il est si petit que être imperceptible pour les oreilles humaines.

Notez que si l'amplificateur introduisait un retard important, les émissions de la BBC sur les stations NPR aux États-Unis seraient beaucoup plus retardées que les quelques centaines de ms qu'elles sont déjà.

Les électrons n'apparaîtront * jamais * à l'autre extrémité, car c'est du courant alternatif et ils ne font que des va-et-vient.
Et un chronomètre n'est pas vraiment nécessaire. "Par exemple, pour un fil de cuivre de rayon 1 mm transportant un courant constant de 10 ampères, la vitesse de dérive n'est que d'environ 0,024 cm / s". Il faudrait donc environ une heure à un électron pour parcourir un mètre.
@endolith - Je pensais que c'était très lent, je ne pouvais tout simplement pas me souvenir des cours d'il y a si longtemps. Dans ce cas, c'est du courant alternatif, donc même pour les fils courts, cela n'apparaîtra pas, mais dans de minuscules amplificateurs en silicium.
Les électrons se déplaçant plus rapidement que la vitesse de la lumière dans un milieu provoquent une [lueur bleue froide] (http://en.wikipedia.org/wiki/Cherenkov_radiation)
#2
+14
endolith
2010-03-22 21:10:54 UTC
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Cela dépend vraiment de ce dont vous parlez.

Le signal ne voyage pas à la vitesse de la lumière dans les câbles qui se connectent à l'antenne. Les vitesses de propagation du câble sont souvent environ 2/3 de la vitesse de la lumière, par exemple.

Il ne voyage pas non plus à la vitesse de la lumière à travers un amplificateur. Tout filtrage entraîne un petit retard, par exemple, c'est pourquoi les filtres sont implémentés en utilisant des lignes à retard dans le domaine numérique. (Ce n'est pas non plus instantané via un amplificateur audio domestique, donc vous vous trompez tous les deux.): D

Une fois sorti de l'antenne, il devrait voyager à la vitesse de la lumière dans l'air, ce qui est presque c , et je ne connais aucune raison pour laquelle cela varierait avec la quantité d'énergie. Le soleil émet beaucoup plus d'énergie électromagnétique qu'une tour radio, et il voyage toujours à c dans l'espace.

Les amplis RF haute puissance sont toujours basés sur une valve, il y aurait donc également un délai entre la réception d'un signal d'entrée à la porte et le changement de la puissance de sortie au niveau de l'électrode en fonction de la vitesse à laquelle les électrons se déplacent dans le vide entre eux.
Hmm vraiment? La vitesse à laquelle les électrons se déplacent n'a généralement pas d'incidence sur la vitesse à laquelle les signaux se déplacent.
@endolith, sur de nombreux amplificateurs, pas des tubes à vide à ma connaissance, mais ceux qui profitent des portées minoritaires et majoritaires, il y a un temps de transition pour que les porteurs voyagent. Dans un tube à vide comme une tétrode ce n'est pas le cas.
@Kortuk: Mais cela a-t-il un effet sur le signal? Le signal est transporté par des ondes de champ électrique et non par les porteurs de charge eux-mêmes.
@endolith, pardonnez-moi si je vous ai mal compris. Je faisais référence au fait qu'ils ont un effet mesurable sur la sortie. Après chaque période de polarisation inverse, une diode reste allumée pendant un instant pendant que les porteuses se dissipent.
@Kortuk: Je ne comprends pas. Pouvez-vous donner un exemple de circuit ou décrire comment il affecte le signal?
#3
+8
russ_hensel
2010-03-23 00:21:49 UTC
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Le signal peut voyager rapidement, mais pas les électrons. Vitesse de dérive des électrons Google. Les vitesses sont mesurées en cm par seconde ou peut-être en cm par heure. Voici un très bon hit http://www.eskimo.com/~billb/miscon/speed.html

+1, cet article m'a fait réfléchir plus clairement à ce sujet.
#4
+4
starblue
2010-03-22 23:03:36 UTC
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En fait, vous devez déplacer les électrons dans le composant actif de l'amplificateur, par exemple la jonction d'un transistor bipolaire, car l'effet d'amplification en dépend. La jonction est petite, mais vous obtenez toujours un retard dans la plage pico- à nanosecondes.

Le long des fils, le signal passe à la vitesse de la lumière dans ce milieu, qui est légèrement inférieure à la vitesse de vide.

#5
+3
J. Polfer
2010-03-22 20:48:49 UTC
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Je pense que la réponse dépend du support et non de l'amplitude du signal de sortie; les amplificateurs, dans ce cas, et non le signal.

Les ondes électromagnétiques (comme les signaux décrits) se déplacent à la vitesse de:

(speed_of_light) / sqrt (permittivity_of_material * permeability_of_material)

La vitesse du signal dépend de la permittivité (attribut électrique) et de la perméabilité (attribut magnétique) du support, et non des attributs du signal lui-même (c'est l'amplitude, la fréquence, le déphasage). Cela dépend donc des amplificateurs eux-mêmes, des différences de permittivité et / ou de perméabilité entre les deux, mais pas de l'amplitude du signal de sortie.

Votre raisonnement est meilleur que celui de votre ami dans ce cas.


Source: http://wiki.answers.com/Q/Do_all_electromagnetic_waves_travel_at_the_same_rate

#6
+1
Wouter van Ooijen
2011-09-25 22:19:19 UTC
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Pour démystifier l'argument de vos amis, commencez avec un seul amplificateur de faible puissance. Il convient que cela fonctionne rapidement. Maintenant, prenez 1000 de ces amplificateurs et connectez leurs sorties ensemble. De toute évidence, chacun fonctionnera aussi vite que le seul, donc ensemble, ils fonctionnent toujours aussi vite.

La prémisse est erronée; Les amplificateurs "de faible puissance" ne sont pas non plus "instantanés".
Relisez la première phrase de la question.
Les deux parties au débat se trompent profondément - "Il convient par exemple qu'un amplificateur audio domestique typique est instantanément." - indique que ni l'un ni l'autre ne comprend de quoi ils parlent.
C'est vrai, mais l'argument «parce qu'ils travaillent avec de très grandes puissances» peut encore être réfuté par un simple raisonnement - aucune connaissance approfondie de l'électronique n'est nécessaire.
#7
+1
Olin Lathrop
2011-09-26 01:24:59 UTC
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Il semble y avoir cette fixation sur la vitesse à laquelle les électrons ou les signaux se déplacent dans le fil. Cela représente une limite inférieure fondamentale du délai de propagation à travers un amplificateur, mais qui est submergée par d'autres retards dans la plupart des amplificateurs. Les composants actifs individuels de l'amplificateur auront un retard plus important, puis il y aura un retard associé à la bande passante de l'amplificateur. Habituellement, il y a des limiteurs de bande passante délibérés dans le chemin qui représentent le plus grand délai d'entrée-sortie.

La raison des limiteurs de bande passante délibérés est de le rendre prévisible. Les transistors individuels ou autres dispositifs actifs peuvent varier considérablement. Les appareils sont choisis pour fonctionner toujours bien jusqu'à la fréquence supérieure ou à la bande passante supérieure prévue. Les limiteurs de bande passante ou de fréquence garantissent alors que les appareils actifs ne sont présentés qu'avec des fréquences qu'ils peuvent gérer. Si vous leur donnez des fréquences en dehors de cette plage, toutes sortes d'effets non linéaires indésirables peuvent se produire.

Un émetteur radio en particulier a très soigneusement réglé et généralement une bande passante de coupure nette limitant son signal modulé. Il y a des raisons pratiques à cela, mais aussi des raisons juridiques. Le spectre d'un signal transmis dépend en partie de la largeur de bande du signal de modulation, et il existe des exigences légales quant à la largeur de cette bande passante. Si le signal modulé n'était pas limité en bande passante dans l'émetteur, alors le signal rayonné se répandrait de la bande assignée vers une bande assignée à une autre station, ce qui n'est bien sûr pas autorisé.

Donc, le chemin du signal de l'entrée d'un émetteur radio sur le signal diffusé a toujours un certain retard pour diverses raisons.

#8
  0
smashtastic
2010-10-16 17:38:18 UTC
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Aucun amplificateur ni émetteur de station de radio ne fonctionne à la vitesse des sons, vous entendez donc la radio à l'autre extrémité, tandis que les amplificateurs et émetteurs de télévision fonctionnent à la vitesse de la lumière, comme vous pouvez le voir sur les images à l'autre extrémité. ...

(désolé, je n'ai pas pu m'empêcher d'ajouter mon humour sec car la question a déjà reçu une réponse correcte)

Je ne veux pas encourager ces réponses avec un vote positif, mais j'ai aimé cela, donc mental +1 pour vous. Probablement mieux adapté comme commentaire :)


Ce Q&R a été automatiquement traduit de la langue anglaise.Le contenu original est disponible sur stackexchange, que nous remercions pour la licence cc by-sa 2.0 sous laquelle il est distribué.
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