Concepts clés
Physique
Ondes radio
Électricité
Électromagnétisme
Communication sans fil
Introduction
Vous êtes-vous déjà demandé comment une radio peut recevoir de la musique et des émissions d’information par voie aérienne ? Les radios, ainsi que les voitures radiocommandées et les téléphones portables, reçoivent toutes des informations par le biais d’ondes invisibles. Certaines de ces ondes sont appelées ondes radio.
Les ondes radio sont un type de rayonnement électromagnétique, un type d’énergie qui comprend également la lumière visible. Les ondes radio ne sont pas nocives et sont en fait extrêmement utiles pour communiquer sur de longues distances. Pour envoyer des informations à l’aide d’ondes radio, une antenne émettrice envoie une onde radio à une certaine fréquence (qui peut nous indiquer la taille de l’onde), et celle-ci est captée par une antenne réceptrice. Certains matériaux peuvent bloquer, ou interférer, avec les ondes radio. Avez-vous déjà remarqué que vous perdez la réception d’un autoradio ou d’un téléphone portable lorsque vous entrez dans un tunnel ou un parking souterrain ? Quels sont les matériaux qui bloquent les ondes radio, et ceux qui permettent aux ondes de passer facilement ?
Contexte
Une antenne émettrice, ou émetteur, génère et envoie des ondes radio grâce à un courant électrique spécifique. Cela est possible car à l’intérieur des émetteurs se trouvent des fils qui permettent aux particules chargées négativement, appelées électrons, de circuler à travers eux, ce qui crée un courant électrique. Lorsque le courant circule dans un fil, il génère un champ électromagnétique autour du fil. Ce champ électromagnétique rayonne hors de l’antenne dans toutes les directions, créant des ondes radio invisibles.
Lorsque les ondes radio électromagnétiques frappent une antenne de réception, ou récepteur, comme une radio, il génère un courant à l’intérieur d’un fil dans le récepteur. (Le processus inverse de ce qui s’est passé dans l’émetteur lorsque le courant a généré le champ électromagnétique en premier lieu). Le récepteur transforme ensuite le courant en informations transmises, ce qui, dans le cas d’une radio, vous permet d’entendre de la musique ou d’autres émissions. Certains matériaux peuvent bloquer les ondes radio que l’émetteur génère, ce qui peut être testé en voyant si un récepteur peut traiter et répondre aux informations envoyées par un émetteur.
Matériaux
– Voiture radiocommandée et sa télécommande correspondante (toutes deux avec des piles en état de marche)
– Coton (comme un vêtement en coton)
– Feuille d’aluminium
– Film plastique
– Papier ciré
– Gant en caoutchouc
– Un espace lisse et grand ouvert pour tester votre voiture radiocommandée
Préparation
– Vérifiez d’abord la voiture radiocommandée et sa télécommande pour vous assurer qu’elles ont toutes deux des piles neuves. Vérifiez que la voiture fonctionne bien sur l’espace ouvert que vous allez utiliser.
– Assurez-vous d’avoir suffisamment de chaque matériau que vous voulez tester (le coton, le papier d’aluminium, le film plastique, le papier ciré et le gant de caoutchouc) pour recouvrir complètement la télécommande de la voiture RC. Chaque couverture doit être suffisamment lâche pour que vous puissiez toujours actionner les boutons de la télécommande à travers elle.
Procédure
– Enveloppez la télécommande dans du coton. Assurez-vous que la télécommande est complètement et solidement couverte, de sorte qu’il n’y ait pas d’ouvertures ou de trous dans la couverture, et qu’elle soit couverte de manière suffisamment lâche pour que vous puissiez toujours actionner les commandes.
– Essayez de faire fonctionner la voiture radiocommandée en utilisant la télécommande couverte de coton. Est-ce qu’elle fonctionne ? La voiture bouge-t-elle du tout ?
– Retirez le matériau testé de la télécommande. Testez pour vous assurer que la voiture fonctionne toujours lorsqu’elle n’est recouverte d’aucun matériau.
– Répétez ce processus en utilisant chaque matériau différent séparément. Pour quels matériaux la voiture fonctionne-t-elle encore, et pour quels matériaux ne fonctionne-t-elle pas ? Pourquoi pensez-vous qu’il en est ainsi ?
– Extra : Les signaux sans fil transmis par d’autres appareils sont-ils bloqués par le(s) même(s) matériau(x) que vous avez trouvé(s) pouvant bloquer les signaux de la télécommande dans cette activité ? Vous pouvez essayer à nouveau cette activité mais en utilisant d’autres télécommandes, comme celle de votre téléviseur ou de votre chaîne stéréo. Comment réagissent les différents appareils sans fil ? Pensez-vous qu’ils utilisent des types d’ondes similaires ou différents ?
– Extra : Faut-il recouvrir complètement la télécommande de la voiture radiocommandée pour bloquer son signal ? En utilisant le(s) matériau(x) que vous avez trouvé(s) pour bloquer les signaux de la télécommande vers la voiture radiocommandée, couvrez complètement la télécommande comme vous l’avez fait initialement dans cette activité, puis retirez lentement la couverture de la télécommande tout en essayant de faire fonctionner la voiture. Quelle quantité de couverture est nécessaire pour bloquer le signal ? Certaines parties de la télécommande sont-elles plus importantes à couvrir pour bloquer le signal ?
Observations et résultats
Couvrir la télécommande de la voiture radiocommandée avec du papier aluminium a-t-il empêché la voiture radiocommandée de fonctionner ? L’un des autres matériaux testés a-t-il arrêté la voiture ?
Lorsque vous faites fonctionner la voiture à l’aide de sa télécommande, celle-ci émet des ondes radio à des fréquences spécifiques qui peuvent être reçues par la voiture. La télécommande agit comme un émetteur et la voiture comme un récepteur. Lorsque la voiture reçoit les ondes radio, qui sont des ondes électromagnétiques, celles-ci génèrent un courant dans un fil de la voiture, ce qui indique à la voiture la direction à suivre. En fonction de son épaisseur et de sa composition, un matériau peut bloquer – ou perturber – les ondes radio. De minces quantités de film plastique, de papier ciré, de coton et de caoutchouc ne sont pas susceptibles d’interférer avec les ondes radio. En revanche, la feuille d’aluminium et d’autres métaux conducteurs d’électricité comme le cuivre peuvent réfléchir et absorber les ondes radio et donc interférer avec leur transmission. Placer l’émetteur ou le récepteur dans un récipient entièrement fermé en métal hautement conducteur, comme cela a été fait dans cette activité, est le moyen le plus efficace d’interférer avec les ondes radio.
Plus à explorer
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A Science Odyssey : Transmission radio de PBS Online
Bloquer les ondes radio de Newton : Ask A Scientist
Qu’est-ce que les champs électromagnétiques ? de l’Organisation mondiale de la santé
Bloqueurs d’ondes de Science Buddies
Cette activité vous est proposée en partenariat avec Science Buddies
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