Grundbegriffe und Beispiele zu elektromagnetischen Wellen: Unterschied zwischen den Versionen

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  Bild: El_sol.jpg|Eine Sonneneruption löst einen "Sonnensturm" aus ([[http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Solar_Storm_on_August_1,_2010.OGG Video]])
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  Bild: El_sol.jpg|Eine Sonneneruption löst einen "Sonnensturm" aus ([http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Solar_Storm_on_August_1,_2010.OGG Video])
 
  Bild: Radarteleskope_sunset.jpg|Radarteleskope "belauschen" den Weltraum
 
  Bild: Radarteleskope_sunset.jpg|Radarteleskope "belauschen" den Weltraum
 
  Bild: Zaz_mit_Funkmikrophon.jpg|Zaz mit einem Funkmikrophon
 
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  Bild: Telefunken-Radio.jpg|Ein Radio
 
  Bild: Telefunken-Radio.jpg|Ein Radio
 
  Bild: Langwellensender_Beidweiler_RTL.jpg|Ein Langwellensender
 
  Bild: Langwellensender_Beidweiler_RTL.jpg|Ein Langwellensender
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  Bild: Man_speaking_on_mobile_phone2.jpg|Das Handy hat Empfang ([https://www.youtube.com/watch?v=0MvLfTpSXFc Video])
 
  Bild: Dachantenne_und_Satellitenschüssel_HD.jpg|Antennen für terristrischen Empfang und eine "Satellitenschüssel"
 
  Bild: Dachantenne_und_Satellitenschüssel_HD.jpg|Antennen für terristrischen Empfang und eine "Satellitenschüssel"
 
  Bild: WLAN_Router.jpg|Ein WLAN-Router
 
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==Versuche==
 
==Versuche==
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===Radioempfang===
 
===Radioempfang===
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Radio: AM/FM/SW/LW
 
Radio: AM/FM/SW/LW
  
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Inneres eines Radios ansehen
 
Inneres eines Radios ansehen
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*Video: [https://www.youtube.com/watch?v=-qyx8XV8dtE Wave, Modulation, AM, FM Basics]
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===Handywellen empfangen===
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*([https://www.youtube.com/watch?v=0MvLfTpSXFc Video])
  
 
===Handyempfang abschirmen===
 
===Handyempfang abschirmen===
 
Handy im Faradayschen Käfig
 
Handy im Faradayschen Käfig
  
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===Senden und empfangen von Mikrowellen===
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;Aufbau
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Bild:Mikrowelle_Sender_Antenne.JPG|Sendeantenne und Empfangsantenne sind Hertzsche Dipole.
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Bild:Mikrowelle_Sender_Empfänger_senkrecht.jpg|Die Empfangsantenne wird senkrecht zur Sendeantenne gedreht.
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Bild:Mikrowelle_Empfänger_Schwinkreis.jpg|Eine Drahtschleife mit Glühlämpchen wird auf die Spule des Sende-Schwingkreises gelegt.
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Bild:Mikrowelle_Sender_Empfänger_Reflektor.jpg|Hinter die Empfangsantenne wird eine weitere Antenne gestellt.
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Bild:Mikrowellen_Versuchsaufbau.jpg|Zentimeterwellensender
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Bild:Mikrowelle_Antenne_Dipol_1.jpg|Empfangsantenne
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==Fragen==
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==Animation einer ebenen elektro-magnetischen Welle==
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Dargestellt sind einige Feldlinien der elektrischen Feldstärke E und der magnetischen Feldstärke H.
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Die magnetischen Feldlinien stehen senkrecht auf der Zeichenebene:
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<br/>Bei den Kreisen mit einem Punkt zeigen sie in die Ebene hinein,
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<br/>bei den Kreisen mit Kreuz zeigen sie aus der Ebene heraus.
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Die Animation wird links unten gestartet.
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==Fragen zur Funktionsweise eines Radios==
 
===Schema von Sender und Empfänger===
 
===Schema von Sender und Empfänger===
 
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===Zum Radio===
 
===Zum Radio===
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*Radio: Sender-Empfänger
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*Signalumwandlung im Radio(AM-Methode)
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Wie wird das ankommende Signal im Radio in einen Ton umgewandelt?
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*Die AM-Methode:
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*Ankommendes Signal, bestehend aus elektro-magnetischen Wellen (Schwingungen)
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wird auf die Teilchen (Elektronen) in der Antenne übertragen
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*Ausbreitung der Teilchenbewegungen über ein Kabel in die Spule
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*Erzeugung eines elektro-magnetischen Feldes
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*Anregung eines Schwingkreises durch die Spule + Induktion einer Spannung
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==> Wechselstrom im Schwingkreis
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*Wechselstrom hat zu hohe Frequenz für Lautsprecher
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==> Einbau einer Diode (Diode lässt Strom nur in eine Richtung durch; dadurch verringert sich die Frequenz, die Elektronen schwingen langsamer)
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*Tonausgabe am Lautsprecher nun möglich
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*Verschiedene Töne:
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*AM = Amplitudenmodulation
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*Veränderung der Amplitude des Signals (Schwingungen) bewirkt Ausgabe unterschiedlicher Töne (Musik, Stimme…)
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*= Veränderung der Signalstärke
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*Unterschiedliche Signalstärken bewirken unterschiedliche Spannungen im Schwingkreis  verschiedene Tonausgaben am Lautsprecher
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*Verschiedene Frequenzen (Sender):
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*Eingebauter regelbarer Kondensator „filtert“ nichtgewollte Spannungen heraus
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==> nur gewünschte Spannung wird im Schwingkreis  erzeugt
  
 
===Zur Mikrowelle===
 
===Zur Mikrowelle===
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*[http://www.leifiphysik.de/web_ph12/umwelt_technik/05elektrosmog/index.htm LEIFI: Elektrosmog]
 
*[http://www.leifiphysik.de/web_ph12/umwelt_technik/05elektrosmog/index.htm LEIFI: Elektrosmog]
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*[http://books.google.de/books?id=fveedlfz0awC&printsec=frontcover&hl=de&source=gbs_ge_summary_r&cad=0#v=onepage&q&f=false Vorschau des Buchs ] Strahlung im Mobilfunk ; Elektrosmog, Fakten technisch anschaulich gemacht (Fritz Jörn, Franzis Verlag Poing)
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*Animation: [https://phet.colorado.edu/en/simulations/radio-waves Ausbreitung der em-Welle eines Radiosenders: "Radio Waves & Electromagnetic Fields"] ("Interactive Simulations" der University of Colorado at Boulder)
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*Animation: [http://www.walter-fendt.de/ph14d/emwelle.htm Ausbreitung einer linearen Elektromagnetischen Welle] (Walter Fendt)
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*Animation: [http://www.chemgapedia.de/vsengine/vlu/vsc/de/ch/13/vlu/spektroskopie/theorie/strahlung.vlu/Page/vsc/de/ch/13/pc/spektroskopie/theorie/strahlung/dipol2.vscml.html Das Nahfeld eines Hertzschen Dipols] (Chemgaroo Chemgapedia, Fachinformationszentrum Chemie GmbH)
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**Animationen: [http://www.mikomma.de/fh/eldy/hertz.html Nah- und Fernfeld eines Hertzschen Dipols] (Dr. Michael Komma)
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;Handy-Wellen
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*Videos: [http://www.physik-im-advent.de/calendar Türchen 10] des physikalischen Adventskalender 2016 (Physik im Advent, Deutsche Physikalische Gesellschaft e.V. (DPG))
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*Video: [https://www.youtube.com/watch?v=OKbwggvx4fQ Bauanleitung - Handystrahlung sichtbar machen mit Miniglühlämpchen] von Manfred Bauknecht "pizzamanne"
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*Video:[https://www.youtube.com/watch?v=YqPbt-WqxJA Wie stark hängt Handystrahlung vom Empfang ab?] von Manfred Bauknecht "pizzamanne"
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*Vortrag:[https://www.youtube.com/watch?v=vODj8W_Lous Handy und Gesundheit - Tipps zur Senkung der Handystrahlung auf Kopf und Körper] Manfred Bauknecht "pizzamanne"
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*Video: [https://www.youtube.com/watch?v=0MvLfTpSXFc Handy Empfangsantenne D Netz] von "Kant-Hiltrup"
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*[http://informationszentrum-mobilfunk.de/welche-frequenzen-nutzt-der-mobilfunk-deutschland#header Welche Frequenzen nutzt der Mobilfunk in Deutschland?] vom "Informationszentrum Mobilfunk" (Telekom Deutschland und Telefónica Germany)
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;Radio bauen
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*Bausatz für ein MW-Radio: [http://www.voelkner.de/products/229243/MW-Retro-Radio-10092-ab-14-Jahre.html?ref=43&products_model=Q05573&gclid=CIDp-NCPlcsCFSwq0wodT9kMLw conrad.de] (8€)
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Bausatz für ein UKW-Radio: [http://www.elektronik-labor.de/Lernpakete/UKWradio3.html Das Franzis-FM-Radio, Aufbau]
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** Bestelladresse: [http://www.elo-web.de/elektronik-lernpakete/bausaetze/ukw-radio-bausatz elo-web.de] (30€)

Aktuelle Version vom 5. Dezember 2022, 11:27 Uhr

(Kursstufe > Elektromagnetische Schwingungen und Wellen)


Beispiele

  • Eine Sonneneruption löst einen "Sonnensturm" aus (Video)

  • Radarteleskope "belauschen" den Weltraum

  • Zaz mit einem Funkmikrophon

  • Mikrowelle

  • Radar eines Ausflugsschiffes

  • Eine Funkuhr

  • Ein Radio

  • Ein Langwellensender

  • Das Handy hat Empfang (Video)

  • Antennen für terristrischen Empfang und eine "Satellitenschüssel"

  • Ein WLAN-Router

  • Parabolantennen einer Telekommunikationsfirma

Versuche

Radioempfang

Signalübertragung durch Amplitudenmodulation
Verkabelung

Radio: AM/FM/SW/LW

Empfang an verschiedenen Stellen des Raumes ausprobieren. Position der Antenne ändern

Inneres eines Radios ansehen


Handywellen empfangen

Handyempfang abschirmen

Handy im Faradayschen Käfig

Senden und empfangen von Mikrowellen

Aufbau

  • Sendeantenne und Empfangsantenne sind Hertzsche Dipole.

  • Die Empfangsantenne wird senkrecht zur Sendeantenne gedreht.

  • Eine Drahtschleife mit Glühlämpchen wird auf die Spule des Sende-Schwingkreises gelegt.

  • Hinter die Empfangsantenne wird eine weitere Antenne gestellt.

  • Zentimeterwellensender

  • Empfangsantenne

Animation einer ebenen elektro-magnetischen Welle

Dargestellt sind einige Feldlinien der elektrischen Feldstärke E und der magnetischen Feldstärke H.

Die magnetischen Feldlinien stehen senkrecht auf der Zeichenebene:
Bei den Kreisen mit einem Punkt zeigen sie in die Ebene hinein,
bei den Kreisen mit Kreuz zeigen sie aus der Ebene heraus.

Die Animation wird links unten gestartet.

Fragen zur Funktionsweise eines Radios

Schema von Sender und Empfänger

Schema Sender Empfänger.png

Zum Radio

  • Radio: Sender-Empfänger
  • Signalumwandlung im Radio(AM-Methode)

Wie wird das ankommende Signal im Radio in einen Ton umgewandelt?

  • Die AM-Methode:
  • Ankommendes Signal, bestehend aus elektro-magnetischen Wellen (Schwingungen)

wird auf die Teilchen (Elektronen) in der Antenne übertragen

  • Ausbreitung der Teilchenbewegungen über ein Kabel in die Spule
  • Erzeugung eines elektro-magnetischen Feldes
  • Anregung eines Schwingkreises durch die Spule + Induktion einer Spannung

==> Wechselstrom im Schwingkreis

  • Wechselstrom hat zu hohe Frequenz für Lautsprecher

==> Einbau einer Diode (Diode lässt Strom nur in eine Richtung durch; dadurch verringert sich die Frequenz, die Elektronen schwingen langsamer)

  • Tonausgabe am Lautsprecher nun möglich


  • Verschiedene Töne:
  • AM = Amplitudenmodulation
  • Veränderung der Amplitude des Signals (Schwingungen) bewirkt Ausgabe unterschiedlicher Töne (Musik, Stimme…)
  • = Veränderung der Signalstärke
  • Unterschiedliche Signalstärken bewirken unterschiedliche Spannungen im Schwingkreis  verschiedene Tonausgaben am Lautsprecher
  • Verschiedene Frequenzen (Sender):
  • Eingebauter regelbarer Kondensator „filtert“ nichtgewollte Spannungen heraus

==> nur gewünschte Spannung wird im Schwingkreis erzeugt

Zur Mikrowelle

Links

Handy-Wellen
Radio bauen
  • Bausatz für ein MW-Radio: conrad.de (8€)

Bausatz für ein UKW-Radio: Das Franzis-FM-Radio, Aufbau

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