Nærfelt og fjernfelt

Nærfelt og fjernfelt eller nærfeltet og fjernfeltet er områder omkring en radioantenne - og bølgelængdemæssigt små elektriske komponenter - fx elektriske spoler (fx rammeantenne) og elektriske kondensatorer. Nærfeltet kaldes også induktionsfeltet.^[1]

En radioantenne har to felter (og bølgelængdemæssigt små elektriske komponenter næsten kun induktionsfeltet):

Induktionsfelt - findes næsten kun i nærfeltet. Udgøres af et vekslende elektrisk felt - og/eller et vekslende magnetisk felt.
Radiobølgeudstråling - findes både i nærfeltet og fjernfeltet - elektromagnetisk stråling.

Det ikke-strålende 'nærfelt' dominerer tæt på radioantennen (bølgelængdemæssigt; < bølgelængde / (2 x pi) ca.= bølgelængde x 0,159), mens elektromagnetisk stråling 'fjernfelt' opførsel dominerer ved større afstande fra radioantennen.^[1]

Ophavet til nærfeltet og fjernfeltet er accelereret og decelereret elektrisk ladning.^[2]

Fjernfeltet som funktion af afstanden

Fjernfeltets E (elektrisk) og B (magnetisk) felters styrke falder omvendt proportionalt med afstanden r fra kilden, resulterende i at den elektromagnetiske strålings effekts intensitet falder med 1/r^2.^[3]

Nærfeltet som funktion af afstanden

Det hurtige fald i nærfeltets effekts intensitet, er årsagen til at effekter grundet nærfeltet, stort set er forsvundet nogle få bølgelængder fra radioantennen.

Elektrisk dipol

Uddybende artikel: Elektrisk dipol

Uddybende artikel: Elektrisk dipolantenne

En elektrisk dipols nærfelts E og B styrker falder meget hurtigere med afstanden r: Resulterende i at nærfeltets effekts intensitet falder med henholdsvis 1/r^6 og 1/r^4.

Magnetisk dipol

Uddybende artikel: Magnetisk dipol

Uddybende artikel: Magnetisk dipolantenne

En magnetisk dipols nærfelts E og B styrker falder meget hurtigere med afstanden r: Resulterende i at nærfeltets effekts intensitet falder med henholdsvis 1/r^4^[4] og 1/r^6.

Eksempler på fjernfeltsteknologi

Eksempler på transducere, der sidder i teknologi, udstyr og dyr, som benytter fjernfelter (elektromagnetisk stråling):

Til at udsende og/eller modtage radiobølger

Radioantenner

Til at modtage elektromagnetisk stråling

Øjne - til fx synligt lys; nogle øjne kan også se noget infrarødt lys (nogle fisk (fx guldfisk, laks, piratfisk), nogle insekter) og noget UV-stråling (nogle flagermus, bier, fisk og fugle).^[5]^[6]^[7]
Fotocelle - til fx noget infrarødt lys, synligt lys og UV-stråling
Kamera - til fx noget infrarødt lys, synligt lys og UV-stråling
Billedsensor - til fx noget infrarødt lys, synligt lys og UV-stråling
- Stjernekamera
Fotodiode - til fx noget infrarødt lys og synligt lys
Solcelle - til fx noget infrarødt lys og synligt lys
Geiger-Müller-rør - til fx gammastråling

Til at udsende elektromagnetisk stråling

Glødelampe - til fx synligt lys
Lysdiode - til fx noget infrarødt lys, synligt lys, noget UV-stråling
Gasudladningsrør - til fx noget infrarødt lys, synligt lys, noget UV-stråling
- Lysstofrør - til synligt lys
- Plasmaskærm - til synligt lys
Billedrør - til synligt lys
Lysdiode-bagbelyst LCD-skærm - til synligt lys
Røntgenrør - til røntgenstråling

Eksempler på nærfeltsteknologi

Eksempler på transducere, der sidder i teknologi og udstyr, som benytter vekslende eller varierende nærfelter - eller afskærmer for disse:

Benytter elektromagnetisk induktion

Transformator
To eller flere koblede elektriske svingningskredse
- Dykmeter
- Nærfeltskommunikation - fx trådløse betalingskort og baliser.
- Æterofon; theremin - instrumentet spilles, ved at musikerens hænder forandrer position i forhold til to faste elektroder koblet til elektriske svingningskredse
Metaldetektor
Elektrodynamisk motor
Elektrodynamisk generator
Dynamisk mikrofon
Elektrodynamisk højtaler

Benytter elektrostatisk induktion

Dyr med elektroception - er følsom overfor (pulserende) elektrostatiske felter
- Hajer
- Næbdyr
- Dyr med elektroception og som kan lave elektrisk lammende stød
Elektrostatisk generator
Elektrostatisk motor
Visse berøringsknapper
Visse berøringsfølsomme skærme
Visse trådløse fugtsensorer

Afskærmning mod elektromagnetisk induktion og elektrostatisk induktion

En toledet elektrisk transmissionslinje er typisk udformet så nærfeltet dæmpes endnu mere end om elektriske ledninger. Balancerede transmissionslinjer er fx typisk snoede - og ubalancerede transmissionslinjers ene leder omslutter helt den anden leder (koaksialkabel).
Faradaybur

Kilder/referencer

^ ^a ^b OZ NR. 4 . APRIL 1963. 35. ÅRGANG, edr.dk: Antenner - på en anden måde. Af OZ7AQ Arkiveret 14. oktober 2018 hos Wayback Machine: Citat: "...Vor sendeantenne er nemlig omgivet af to forskellige elektromagnetiske felter, nærfeltet og fjernfeltet. Fjernfeltet skyldes den fra antennen udstrålede energi, der — når den een gang har forladt antennen — fortsætter upåvirket af, hvad vi derefter foretager os, og aldrig vender tilbage. Nærfeltet benævnes også induktionsfeltet, og er den virkning af strømmen, vi er fortrolig med i elektromagneter, transformere og svingningskredse. Det er nærfeltet, vi kan påvise med en glimlampe eller en lille gløde lampe tilsluttet en ring af kobbertråd. Sådan en indikator vil vise, at feltet aftager meget hurtigt, når vi fjerner den fra antennen, lige som det er tilfældet, når vi fjerner den fra PA-spolen i senderen..."
^ arrl.org: Why an Antenna Radiates Citat: "...And an accelerating or decelerating charged body, be it an electron or a pithball, is a source of electromagnetic radiation...The radiation field of an antenna transmits only real power, which travels out toward distant localities without ever reversing direction. [] The induction field carries only reactive power, [] and the coulomb field carries both real and reactive power..."
^ Jun 08, 2012, electronicdesign.com: What’s The Difference Between EM Near Field And Far Field? Citat: "...The far field is the real radio wave. It propagates through space at a speed of just about 300 million meters per second, which is the speed of light or nearly 186,400 miles per second. The E and H fields support and regenerate one another as their strength decreases inversely as the square of the distance (1/r^2). Maxwell described this phenomenon in his infamous equations..."
^ rfwireless-world.com: Near Field vs Far Field Antenna Radiation Pattern Citat: "...The region above the distance of 2 D^2/λ is referred as far field region. This region is also called as Fraunhofer region. In these region power radiated from antenna decays inverse of square of distance(1/R^2). Near field of the antenna will have more energy compare to the far field. This is because of proximity of EM wave to the antenna radiator part. Power in near field region follow 1/R^4 and hence power intensity falls off very rapidly..."
^ April 11, 2018, sciencing.com: Animals That Can See Infrared Light, backup
^ 25 January 2019, sciencealert.com: Birds Can See a 'Colour' Humans Can't. Now Scientists Have Revealed This Hidden World, backup Citat: "..."What appears to be a green mess to humans are clearly distinguishable leaves for birds. No one knew about this until this study," said biologist Dan-Eric Nilsson, also from Lund University..."
^ July 27, 2011, news.ncsu.edu: What Do Bees See? And How Do We Know?, backup Citat: "...Humans see light in wavelengths from approximately 390 to 750 nanometers (nm). These wavelengths represent the spectrum of colors we can see. Bees, like many insects, see from approximately 300 to 650 nm. That means they can’t see the color red, but they can see in the ultraviolet spectrum (which humans cannot). Bees can also easily distinguish between dark and light – making them very good at seeing edges..."

[oz1963-04-1] OZ NR. 4 . APRIL 1963. 35. ÅRGANG, edr.dk: Antenner - på en anden måde. Af OZ7AQ Arkiveret 14. oktober 2018 hos Wayback Machine: Citat: "...Vor sendeantenne er nemlig omgivet af to forskellige elektromagnetiske felter, nærfeltet og fjernfeltet. Fjernfeltet skyldes den fra antennen udstrålede energi, der — når den een gang har forladt antennen — fortsætter upåvirket af, hvad vi derefter foretager os, og aldrig vender tilbage. Nærfeltet benævnes også induktionsfeltet, og er den virkning af strømmen, vi er fortrolig med i elektromagneter, transformere og svingningskredse. Det er nærfeltet, vi kan påvise med en glimlampe eller en lille gløde lampe tilsluttet en ring af kobbertråd. Sådan en indikator vil vise, at feltet aftager meget hurtigt, når vi fjerner den fra antennen, lige som det er tilfældet, når vi fjerner den fra PA-spolen i senderen..."

[2] rrl.org: Why an Antenna Radiates Citat: "...And an accelerating or decelerating charged body, be it an electron or a pithball, is a source of electromagnetic radiation...The radiation field of an antenna transmits only real power, which travels out toward distant localities without ever reversing direction. [] The induction field carries only reactive power, [] and the coulomb field carries both real and reactive power..."

[3] Jun 08, 2012, electronicdesign.com: What’s The Difference Between EM Near Field And Far Field? Citat: "...The far field is the real radio wave. It propagates through space at a speed of just about 300 million meters per second, which is the speed of light or nearly 186,400 miles per second. The E and H fields support and regenerate one another as their strength decreases inversely as the square of the distance (1/r^2). Maxwell described this phenomenon in his infamous equations..."

[4] rfwireless-world.com: Near Field vs Far Field Antenna Radiation Pattern Citat: "...The region above the distance of 2 D^2/λ is referred as far field region. This region is also called as Fraunhofer region. In these region power radiated from antenna decays inverse of square of distance(1/R^2). Near field of the antenna will have more energy compare to the far field. This is because of proximity of EM wave to the antenna radiator part. Power in near field region follow 1/R^4 and hence power intensity falls off very rapidly..."

[5] April 11, 2018, sciencing.com: Animals That Can See Infrared Light, backup

[6] 25 January 2019, sciencealert.com: Birds Can See a 'Colour' Humans Can't. Now Scientists Have Revealed This Hidden World, backup Citat: "..."What appears to be a green mess to humans are clearly distinguishable leaves for birds. No one knew about this until this study," said biologist Dan-Eric Nilsson, also from Lund University..."

[7] July 27, 2011, news.ncsu.edu: What Do Bees See? And How Do We Know?, backup Citat: "...Humans see light in wavelengths from approximately 390 to 750 nanometers (nm). These wavelengths represent the spectrum of colors we can see. Bees, like many insects, see from approximately 300 to 650 nm. That means they can’t see the color red, but they can see in the ultraviolet spectrum (which humans cannot). Bees can also easily distinguish between dark and light – making them very good at seeing edges..."

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]