La intensidad del campo a distancia del inductor es de vital importancia. Si el inductor está bien apantallado, con campo cero en el espacio cercano, entonces no actuará como una antena. Obviamente.
Entonces, ¿cómo podemos maximizar el campo lejano de un inductor y crear una buena antena de radio? Bueno, primero debemos preguntarnos por la distancia que hay que recorrer. ¿A qué distancia del inductor debe ser fuerte el campo? La respuesta: 1/4 de longitud de onda. Este es un valor un tanto "mágico" que se desprende de la física de las ondas EM viajeras que interactúan con objetos conductores. Si el campo a 1/4 de longitud de onda del inductor es insignificante, entonces el inductor está siendo blindado electromagnéticamente para esa frecuencia. Pero si el campo es significativo a esa distancia, entonces el inductor puede funcionar como una antena.
![Radiation from dipole antenna: MIT E&M Course]()
Animación YT: campos que rodean una antena
¿Por qué una longitud de onda de 1/4? Arriba hay una animación MPG del curso de introducción a la E&M en el MIT. Examina la animación cuidadosamente. La CA se aplica a la pequeña bobina en el centro, y manchas de líneas de campo circulares cerradas están volando como ondas EM. Pero muy cerca de la ubicación de la bobina, el patrón de campo no está volando hacia afuera. En su lugar, se está expandiendo y colapsando. Cerca de nuestra bobina-antena, el campo se asemeja al de un simple electroimán. Se expande más grande a medida que la corriente de la bobina aumenta, y se derrumba hacia adentro cuando la corriente disminuye. Pero a gran distancia de la bobina, el patrón actúa de forma muy diferente, y simplemente se mueve hacia fuera de forma continua. ¿Dónde cambia el comportamiento del campo? A una distancia de 0,25 de onda. A una distancia de 1/4 de onda, las líneas de campo se "cuelgan" en una forma momentánea de reloj de arena, luego se desprenden y vuelan hacia afuera como círculos cerrados oblongos.
El volumen de espacio dentro de la distancia de 1/4 de onda de la bobina se denomina Región de Campo Cercano, y exhibe los patrones de campo de expansión/contracción de un simple inductor. A mayor distancia, en la región de campo lejano, los campos se comportan sólo como radiación EM viajera.
Más animaciones del MIT ver especialmente el último
La forma más sencilla de garantizar que el campo sea fuerte a una distancia de 1/4 de longitud de onda es construir un inductor que actúe como un electroimán dipolar. Pero haz un electroimán en el que sus polos magnéticos estén separados aproximadamente por media longitud de onda. Cómprate una varilla de ferrita de media longitud de onda y úsala como núcleo del inductor. Aún más sencillo: enrolle su inductor como una bobina de aro con un radio de aproximadamente 1/4 de onda.
Otra forma de hacer que el campo sea fuerte a una distancia de 1/4 de onda es utilizar un inductor muy pequeño, pero aumentar la corriente del inductor a un valor mucho mayor. En este caso, incluso una bobina muy pequeña podría emitir mucha radiación EM. Pero esto conlleva problemas prácticos: las bobinas pequeñas son antenas ineficientes debido al calentamiento del cable. Si la mayor parte de la potencia del transmisor se destina a la creación de una inmensa corriente y al calor de la antena, en lugar de a la emisión de ondas EM, vas a agotar tus baterías (o recibirás grandes facturas de la compañía eléctrica). Una pequeña antena de bucle funcionará bien, y puede ser mucho más pequeña que el diámetro de 1/2 onda.
En cuanto a las radios AM portátiles y sus bobinas de antena relativamente pequeñas, en ese caso se utiliza algo más de "magia" para aumentar la corriente de la bobina. Si se emplea un inductor como parte de un resonador LC en paralelo, entonces cada vez que se acciona con una pequeña señal, la corriente en el bucle LC resonante crece hasta un valor muy alto. Absorbe las ondas EM entrantes y la corriente de la bobina crece progresivamente. Su crecimiento sólo está limitado por la resistencia del cable, y si la resistencia es lo suficientemente baja, entonces sólo está limitada por las pérdidas en la emisión EM. Una bobina de resistencia cero, en resonancia, puede hacer crecer sus campos circundantes hasta que la intensidad de campo a 1/4 de onda de distancia del inductor sea tan grande como la intensidad de campo de las ondas EM entrantes. En estas condiciones, la pequeña bobina se comporta "eléctricamente grande", como un absorbente EM de aproximadamente 1/2 onda de diámetro. (Observe que en el extremo inferior de la banda de AM, a 550KHz, el diámetro de media onda es de unos 900 pies).
A diferencia de otros receptores, en las radios portátiles de banda AM hay dos condensadores de sintonía separados: uno para el oscilador local que forma parte del sistema del receptor de superesfera, y otro que está conectado en paralelo a la bobina de antena con núcleo de ferrita. Tenga en cuenta que la resonancia LC sólo es necesaria cuando la antena de bucle tiene un radio muy inferior a 1/4 de longitud de onda. Las antenas de bucle convencionales "eléctricamente grandes" no necesitan este condensador; ya tienen el tamaño adecuado para su longitud de onda de funcionamiento, y un condensador de sintonía añadido sólo empeoraría las cosas.
Esta es otra opinión sobre el tema.
Un transformador no es un par de antenas de bucle.
Por ejemplo, tomemos un transformador con núcleo de aire de una pulgada de ancho que funcione a 60 Hz. Al alejar la bobina secundaria del primario, la conexión inductiva entre ambos cae rápidamente a cero. Esto ocurre porque el patrón de campo que rodea la bobina primaria es idéntico al de un imán dipolar... y la intensidad de flujo de los dipolos cae como 1/r^3. Si se aumenta la distancia entre el primario y el secundario en 1000 veces, el flujo en la bobina secundaria es mil millones de veces más débil.
Bien, ahora aumenta la frecuencia de accionamiento, pero utiliza un generador de señales de corriente constante para mantener la corriente de la bobina primaria igual que antes. Al principio no pasará nada impar. Su transformador funciona igual en una amplia gama de frecuencias. Pero a alguna frecuencia extremadamente alta, de repente aparecen nuevos efectos extraños. La bobina primaria, un inductor puro, de repente parece desarrollar una resistencia interna, y se empieza a perder energía. Sin embargo, ¡la bobina no se calienta! La energía se escapa de alguna manera. Y, de repente, el valor del flujo que recibe la bobina secundaria empieza a aumentar. Sus dos bobinas ya no son un transformador. Se han convertido en un par de antenas de radio: antenas de bucle. Incluso descubrirá que los condensadores distantes (pares de electrodos separados,) han comenzado a recoger el campo de la bobina primaria. La fuerza del patrón de campo ya no cae como 1/r^3, sino que es más como una fuente de luz, y cae con la distancia como 1/r^2. ¿A qué frecuencia ocurrió todo esto? Adivina. :)
PS
Veo que El Dr. Belcher del MIT ha portado esos mpegs originales a Youtube. Aquí hay tres vistas de una antena de radio básica:
Y esto es lo que ocurre cuando separar repentinamente una bola de médula cargada positivamente de una negativa.
