Pregunta:
¿El amplificador principal de una estación de radio funciona a la velocidad de la luz?
Alexa
2010-03-22 20:30:29 UTC
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Estoy discutiendo con un compañero de clase y no podemos ponernos de acuerdo.

Me dice que no es posible que el amplificador de una estación de radio amplifique la señal de entrada "instantáneamente" (en la velocidad de la luz), porque funcionan con potencias muy grandes (decenas de kilovatios) y no puedes acelerar los electrones tan rápido.

Insisto en que, dado que es un dispositivo analógico, funcionará a una velocidad de luz, y que no necesita acelerar los electrones individuales, sino solo los campos eléctricos / magnéticos.

Entonces, ¿cuál de nosotros tiene razón en este caso particular? ¿Existe un retraso en la amplificación de una señal para una estación de radio de alta potencia? La parte de la estación de radio es importante. Él está de acuerdo, por ejemplo, en que un amplificador de audio doméstico típico es instantáneo.

Sería genial si pudiera proporcionar un enlace de referencia para una respuesta (si es posible). Wikipedia estaría bien. Pero no pierda el tiempo buscando uno.

Ocho respuestas:
#1
+19
Adam Davis
2010-03-22 23:00:44 UTC
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No se pueden acelerar los electrones tan rápido.

Creo que el problema radica en una idea errónea. Los electrones no se mueven a la velocidad de la luz, de hecho, si pudieras 'etiquetar' un electrón individual que entra en un cable y luego sentir cuándo sale, podrías medirlo con un cronómetro en una longitud razonable de cable.

El efecto del electrón, o en otras palabras, la onda que se genera cuando un electrón es empujado hacia un conductor, puede detectarse casi a la velocidad de la luz en el otro extremo del el conductor, pero el electrón individual que colocó en el cable no aparecerá allí durante algún tiempo según la corriente, el voltaje, etc.

Por lo tanto, el amplificador no acelera los electrones a ninguna parte cerca de la velocidad de la luz. Induce ondas en los electrones de los cables, o amplificador, que son detectadas por los semiconductores que inducen ondas en otros cables y otros semiconductores.

Hay un retraso inherente con cada amplificador, pero es tan pequeño como ser imperceptible para los oídos humanos.

Tenga en cuenta que si el amplificador introdujera un retraso significativo, las transmisiones de la BBC en las estaciones NPR en los EE. UU. se retrasarían mucho más que los pocos cientos de mS que ya tiene.

Los electrones * nunca * aparecerán en el otro extremo, ya que es CA y solo se mueven hacia adelante y hacia atrás.
Y un cronómetro no es realmente necesario. "Por ejemplo, para un cable de cobre de 1 mm de radio que lleva una corriente constante de 10 amperios, la velocidad de deriva es sólo de aproximadamente 0,024 cm / seg". Por lo tanto, un electrón tardaría aproximadamente una hora en viajar un metro.
@endolith - Pensé que era muy lento, simplemente no podía recordar las clases de hace tanto tiempo. En este caso es CA, por lo que incluso para cables cortos no aparecerá, pero sí en pequeños amplificadores de silicio.
Los electrones que se mueven más rápido que la velocidad de la luz en un medio causan un [resplandor azul frío] (http://en.wikipedia.org/wiki/Cherenkov_radiation)
#2
+14
endolith
2010-03-22 21:10:54 UTC
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Realmente depende de lo que estés hablando.

La señal no viaja a la velocidad de la luz en los cables que se conectan a la antena. Por ejemplo, las velocidades de propagación del cable suelen rondar los 2/3 de la velocidad de la luz.

Tampoco viaja a la velocidad de la luz a través de un amplificador. Cualquier filtrado incurre en un pequeño retraso, por ejemplo, por lo que los filtros se implementan utilizando líneas de retraso en el ámbito digital. (Tampoco es instantáneo a través de un amplificador de audio doméstico, por lo que ambos están equivocados): D

Después de salir de la antena, debería viajar a la velocidad de la luz en el aire, que es casi c , y no conozco ninguna razón por la que esto pueda variar con la cantidad de energía. El sol emite mucha más energía electromagnética que una torre de radio y todavía viaja a c a través del espacio.

Los amplificadores de RF de alta potencia todavía se basan en válvulas, por lo que también habría un retraso desde la recepción de una señal de entrada en la puerta hasta ver un cambio en la salida de potencia en el electrodo según la velocidad a la que los electrones viajan a través del vacío entre ellos.
¿Mmm en serio? La velocidad a la que se mueven los electrones no suele ser relevante para la velocidad a la que se mueven las señales.
@endolith, en muchos amplificadores, no en tubos de vacío que yo sepa, pero en los que se aprovechan de los portadores minoritarios y mayoritarios hay un tiempo de transición para que los portadores viajen. En un tubo de vacío como un tetrodo ese no es el caso.
@Kortuk: ¿Pero eso tiene algún efecto en la señal? La señal es transportada por ondas de campo eléctrico, no por los propios portadores de carga.
@endolith,, perdóname si te he entendido mal. Me refería al hecho de que tienen un efecto mensurable en la producción. Después de cada período en el que invierte la polarización de un diodo, permanece encendido solo un momento mientras los portadores se disipan.
@Kortuk: No entiendo. ¿Puede dar un circuito de ejemplo o describir cómo afecta a la señal?
#3
+8
russ_hensel
2010-03-23 00:21:49 UTC
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La señal puede viajar rápido pero los electrones no. Velocidad de deriva de electrones de Google. Las velocidades se miden en cm por segundo o quizás en cm por hora. Aquí hay un éxito bastante bueno http://www.eskimo.com/~billb/miscon/speed.html

+1, ese artículo me hizo pensar con más claridad sobre este tema.
#4
+4
starblue
2010-03-22 23:03:36 UTC
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En realidad, es necesario mover los electrones en el componente activo del amplificador, por ejemplo, la unión de un transistor bipolar, ya que el efecto amplificador depende de eso. La unión es pequeña, pero aún se produce un retraso en el rango de pico a nanosegundos.

A lo largo de los cables, la señal corre a la velocidad de la luz en ese medio, que es algo más baja que la velocidad de la luz en vacío.

#5
+3
J. Polfer
2010-03-22 20:48:49 UTC
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Creo que la respuesta depende de los medios y no de la amplitud de la señal de salida; los amplificadores, en este caso, y no la señal.

Las ondas electromagnéticas (como las señales descritas) viajan a la velocidad de:

(speed_of_light) / sqrt (permittivity_of_material * permeability_of_material)

La velocidad de la señal depende de la permitividad (atributo eléctrico) y la permeabilidad (atributo magnético) del medio, no de los atributos de la señal en sí (amplitud, frecuencia, cambio de fase). Así que depende de los amplificadores en sí y de las diferencias de permitividad y / o permeabilidad entre los dos, pero no de la amplitud de la señal de salida.

Tu razonamiento es mejor que el de tu amigo en este caso.


Fuente: 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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Para desacreditar el argumento de tus amigos, comienza con un solo amplificador de baja potencia. Está de acuerdo en que funciona rápido. Ahora tome 1000 de estos amplificadores y conecte sus salidas. Obviamente, cada uno funcionará tan rápido como el único, por lo que todos juntos seguirán funcionando igual de rápido.

La premisa está equivocada; Los amplificadores de "baja potencia" tampoco son en modo alguno "instantáneos".
Vuelva a leer la primera oración de la pregunta.
Ambas partes en el debate están profundamente equivocadas: "Él está de acuerdo, por ejemplo, en que un amplificador de audio doméstico típico es instantáneo". - indica que ninguno entiende de lo que están hablando.
Es cierto, pero el argumento de "porque trabajan con potencias muy grandes" todavía puede ser refutado con un simple razonamiento: no se necesitan conocimientos profundos de electrónica.
#7
+1
Olin Lathrop
2011-09-26 01:24:59 UTC
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Parece haber una fijación sobre la rapidez con que los electrones o las señales se mueven en un cable. Eso representa un límite inferior fundamental en el retardo de propagación a través de un amplificador, pero eso se ve afectado por otros retardos en la mayoría de los amplificadores. Los componentes activos individuales del amplificador tendrán un retraso mayor, y luego habrá un retraso asociado con el ancho de banda del amplificador. Por lo general, hay limitadores de ancho de banda deliberados en la ruta que representan la mayor demora de entrada a salida.

La razón de los limitadores de ancho de banda deliberados es hacerla predecible. Los transistores individuales u otros dispositivos activos pueden variar significativamente. Los dispositivos se eligen para que sigan funcionando bien hasta la frecuencia superior o el ancho de banda previstos. Los limitadores de ancho de banda o frecuencia garantizan que los dispositivos activos solo se presenten con frecuencias que pueden manejar. Si les da frecuencias fuera de ese rango, pueden ocurrir todo tipo de efectos no lineales indeseables.

Un transmisor de radio en particular tiene un ancho de banda sintonizado muy cuidadosamente y, por lo general, una limitación aguda del ancho de banda en su señal modulada. Hay razones prácticas para esto, pero también razones legales. El espectro de una señal transmitida depende en parte del ancho de banda de la señal de modulación, y existen requisitos legales en cuanto al ancho de banda que puede ser. Si la señal modulada no tuviera un ancho de banda limitado en el transmisor, entonces la señal radiada se derramaría desde la banda asignada a una banda asignada a otra estación, lo que por supuesto no está permitido.

Entonces, la ruta de la señal de la entrada de un transmisor de radio a la señal emitida siempre tiene algún retraso por varias razones.

#8
  0
smashtastic
2010-10-16 17:38:18 UTC
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Ningún amplificador y transmisor de estación de radio funciona a la velocidad de los sonidos, por lo tanto, se escucha la radio en el otro extremo, mientras que los amplificadores y transmisores de televisión funcionan a la velocidad de la luz, como se pueden ver las imágenes en el otro extremo. ...

(lo siento, no pude evitar agregar mi humor seco ya que la pregunta ya ha sido respondida correctamente)

No quiero alentar estas respuestas con un voto a favor, pero me gustó esto, así que mental +1 para ti. Probablemente sea más adecuado como comentario :)


Esta pregunta y respuesta fue traducida automáticamente del idioma inglés.El contenido original está disponible en stackexchange, a quien agradecemos la licencia cc by-sa 2.0 bajo la que se distribuye.
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