Un laboratorio sulle onde e.m.

Il 20 maggio 2017, in occasione del sabato museale Sapienza, abbiamo dato vita ad alcuni laboratori didattici per ragazzi. In uno di questi abbiamo imparato cosa sono le onde e.m. e come costruire una semplice trasmittente. Per produrre un’onda elettromagnetica di ampiezza variabile abbiam fatto così.

Per prima cosa si prende un oscillatore a cristallo di frequenza pari a 1 MHz (lo potete trovare su Internet a un prezzo che varia dai 3 ai 5 euro). Nell’oscillatore c’è un cristallo di quarzo che oscilla a frequenze fissate quando gli si applica una tensione, come quella di una pila. Il cristallo è contenuto in un contenitore metallico con quattro piedini, come nella figura.

IMG_20170517_120201.jpgIn basso a sinistra si nota un piccolo puntino scuro. Il puntino serve come riferimento per individuare i piedini utili, che sono gli altri tre. Collegando una pila da 9 V ai due piedini che si vedono nella figura sotto si fa oscillare il cristallo contenuto nel dispositivo.

IMG_20170517_120302.jpg

In uscita dal piedino in alto a destra della figura si può osservare un segnale a onda quadra con frequenza di 1 MHz di ampiezza costante. L’ampiezza di questo segnale dipende dalla tensione applicata. Se quindi facciamo variare la tensione applicata, varierà l’ampiezza del segnale in uscita. Osserviamo l’immagine sotto.

IMG_20170517_120442 La pila è stata posta in serie a un jack e l’uscita dell’oscillatore è stata collegata a un filo volante che fungerà da antenna. Inviando un segnale modulato in ampiezza al jack, la tensione di alimentazione dell’oscillatore varia da 9-V a 9+V, dove V è l’ampiezza del segnale in ingresso. Come segnale si può usare quello in uscita dalla presa cuffie di un PC che ha una frequenza compresa tra 20 e 20.000 Hz (quelle percepibili dall’orecchio umano), molto più bassa di quella dell’oscillatore.

quartz+sound

Supponiamo che il segnale del cristallo in presenza di tensione costante pari a 9 V sia quello rappresentato in viola nella figura superiore, mentre in ingresso al jack finisca un segnale come quello rappresentato nella parte bassa della figura.

Il risultato sarà che in uscita dall’oscillatore vedremo un segnale che è il segnale viola modulato in ampiezza da quello verde, come quello che si vede sotto.

convolution

Questo segnale variabile genera sul filo, che funge da antenna, un’onda e.m. che s’irradia nei dintorni. Mettendosi con un radio AM sintonizzata sulla frequenza di 1 MHz si può così ascoltare la musica che dal PC è irradiata dal dispositivo sotto forma di onde e.m. attraverso il jack inserito nella presa cuffie.

Un trasmettitore così funziona solo su distanze molto brevi, ma funziona, dimostrando la propagazione delle onde e.m..

Annunci

Rispondi

Inserisci i tuoi dati qui sotto o clicca su un'icona per effettuare l'accesso:

Logo WordPress.com

Stai commentando usando il tuo account WordPress.com. Chiudi sessione / Modifica )

Foto Twitter

Stai commentando usando il tuo account Twitter. Chiudi sessione / Modifica )

Foto di Facebook

Stai commentando usando il tuo account Facebook. Chiudi sessione / Modifica )

Google+ photo

Stai commentando usando il tuo account Google+. Chiudi sessione / Modifica )

Connessione a %s...