Aufgaben zu elektromagnetischen Schwingungen und Wellen (Lösungen) - Versionsgeschichte

Patrick.Nordmann: /* Gummibärchen in der Mikrowelle */

2022-12-05T11:09:55Z

‎Gummibärchen in der Mikrowelle

2022-10-27T07:08:23Z

‎Elektromagnetische Schwingungen

2022-10-27T07:06:25Z

‎Vergleich von elektrischer und mechanischer Schwingung

2017-05-14T16:58:06Z

‎Wellenlängen

2017-05-14T16:52:08Z

‎Wellenlängen

2017-05-14T15:58:00Z

‎Brechung von Mikrowellen

2017-05-14T15:42:43Z

‎Gummibärchen in der Mikrowelle

2017-05-14T15:33:01Z

‎Mikrowellenherd

2017-05-14T15:15:48Z

‎Wellenlänge und Frequenz

2017-05-14T15:01:27Z

‎Feldlinienbild

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 :Das wurde gerade in der Aufgabe zum Mikrowellenherd erklärt.
 *Bestimmen Sie aus dem nebenstehenden Bild die Wellenlänge und die Frequenz der Mikrowellen.
-:Die geschmozenen Gummibärchen lagen bei den Bäuchen und die unversehrten Gummibärchen bei den Knoten der stehenden Welle. Der Abstand zwischen zwei Bäuchen oder zwischen zwei Knoten beträgt ungefähr 10cm. Das entspricht der halben Wellenlänge. (Vgl. mit [[Eigenschwingungen von ausgedehnten Gegenständen ("Stehende Wellen")|mechanischen stehenden Wellen]].)
+:Die geschmolzenen Gummibärchen lagen bei den Bäuchen und die unversehrten Gummibärchen bei den Knoten der stehenden Welle. Der Abstand zwischen zwei Bäuchen oder zwischen zwei Knoten beträgt ungefähr 10cm. Das entspricht der halben Wellenlänge. (Vgl. mit [[Eigenschwingungen von ausgedehnten Gegenständen ("Stehende Wellen")|mechanischen stehenden Wellen]].)
 :Die Wellenlänge beträgt also ca. 20cm.

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 Vergleichen Sie einen elektrischen Schwingkreis mit einem horizontalen Federpendel mit Zeichnungen, einem erklärenden Text und einer Gegenüberstellung sich entsprechender Größen.
 :Der Vergleich ist auf [[Der_elektrische_Schwingkreis#Vergleich_mit_mechanischen_Schwingungen|dieser Seite]] schön zu sehen.
 ===Ein Schwingkreis===

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 ===Vergleich von elektrischer und mechanischer Schwingung===
 Vergleichen Sie einen elektrischen Schwingkreis mit einem horizontalen Federpendel mit Zeichnungen, einem erklärenden Text und einer Gegenüberstellung sich entsprechender Größen.
 ===Ein Schwingkreis===

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 *UKW wird mit einer Frequenz von 87,5MHz bis 108MHz gesendet, Mittelwelle von 526,5kHz bis 1606,5kHz. Das LTE-Handynetz arbeitet unter anderem mit einer Frequenz von 2GHz.
 :Berechnen Sie die jeweiligen Wellenlängen.
-:Dazu formt man
+:Dazu formt man den Zusammenhang zwischen Ausbreitungsgeschwindigkeit, (hier der Lichtgeschwindigkeit c=300.000km/s), der Wellenlänge und der Frequenz um: <math>c = \lambda \, f </math>.
 =====Antennen=====

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 *Erläutern Sie kurz das Prinzip des Radios mit dem Sender-Empfänger-Modell
 =====Wellenlängen=====
-*UKW wird mit einer Frequenz von MHz gesendet, Mittelwelle . Das Handynetz arbeitet mit einer Frequenz von GHz.
+*UKW wird mit einer Frequenz von 87,5MHz bis 108MHz gesendet, Mittelwelle von 526,5kHz bis 1606,5kHz. Das LTE-Handynetz arbeitet unter anderem mit einer Frequenz von 2GHz.
 :Berechnen Sie die jeweiligen Wellenlängen.
 =====Antennen=====
 *Entwerfen Sie für den Empfang von Handywellen, UKW und MW eine passende Stabantenne. Erklären Sie die Funktionsweise der Antenne

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 =====Brechung von Mikrowellen=====
-Ein Mikrowellensender sendet elektromagnetische Wellen im cm-Bereich aus. Die Welle wird vereinfachend als ebene Welle betrachtet.
+Ein Mikrowellensender sendet elektromagnetische Wellen im cm-Bereich aus, die auf eine mit Sand gefüllte Schale in Dreiecksform treffen. Die Welle kann man vereinfachend als ebene Welle betrachten.
 *Zeichnen Sie den weiteren Verlauf der Wellenstrahlen qualitativ richtig ein und begründen Sie dies.
 *Welche Angaben bräuchten Sie, um den Verlauf exakt einzuzeichnen?
 [[Datei:Aufgabe_Mikrowellen_Brechung_Sand.png|512px]]
+:Die Ausbreitungsgeschwindigkeit in Luft kennt man, sie beträgt fast exakt Lichtgeschwindigkeit. Zusätzlich müßte man die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Mikrowelle in Sand kennen.
 ===Radio===

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 [[Datei:Mikrowelle_Gummibärchen_1.jpg|thumb]]
 *Erklären Sie das Zustandekommen der Unregelmäßigkeiten bei den geschmolzenen Gummibärchen.
 *Bestimmen Sie aus dem nebenstehenden Bild die Wellenlänge und die Frequenz der Mikrowellen.
 =====Brechung von Mikrowellen=====

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 =====Mikrowellenherd=====
 *Warum kann man in der Mikrowelle schlecht ein Brot erwärmen, aber sehr gut eine Suppe erhitzen?
 *Warum haben Mikrowellen in der Regel einen Drehteller?
 =====Gummibärchen in der Mikrowelle=====

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 =====Wellenlänge und Frequenz=====
 *Elektromagnetische Wellen haben, je nach Wellenlänge, unterschiedliche Namen bekommen. Nennen Sie verschiedene und sortieren Sie diese von langen zu kurzen Wellenlängen.
 *Berechnen Sie die Wellenlänge bei einem Radar, dass mit einer Frequenz von 5 GHz arbeitet.
 *Berechnen Sie die Frequenz einer "roten Lichtwelle" mit einer Wellenlänge von 630 nm.
 =====Mikrowellenherd=====

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 =====Feldlinienbild=====
 *Zeichen Sie das Feldlinienbild einer ebenen elektro-magnetischen Welle.
 =====Wellenlänge und Frequenz=====