Aufgaben zu elektromagnetischen Schwingungen und Wellen: Unterschied zwischen den Versionen

Version vom 11. Mai 2017, 07:52 Uhr

(Kursstufe > Elektromagnetische Schwingungen und Wellen)

Elektromagnetische Schwingungen

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

Ein Kondensator mit einer Kapazität von [math]54\,\rm \mu F[/math] wird mit einer Spannungsquelle von 50V verbunden und über eine Spule mit der Induktivität von 300H entladen.

a) Wieviel Ladung und wieviel Energie ist zu Beginn im Kondensator gespeichert?

b) Was kann man beobachten, wenn man die Spannung am Kondensator mißt?

c) Warum geht die Spannung nach einiger Zeit dauerhaft auf Null Volt zurück?

d) Mit welcher Frequenz ändert sich die Spannung?

e) Wieviel Energie steckt maximal in der Spule?

f) Wieviel Strom fließt maximal durch die Spule?

g) Zeichnen Sie in ein Koordinatensystem den zeitlichen Verlauf der Spannung und der Stromstärke während der ersten 1,6 Sekunden.

Elektromagnetische Wellen

Mikrowellenherd

• Warum kann man in der Mikrowelle schlecht ein Brot erwärmen, aber sehr gut eine Suppe erhitzen?
• Warum haben Mikrowellen in der Refel einen Drehteller?

Gummibärchen in der Mikrowelle

• Erklären Sie das Zustandekommen der Unregelmäßigkeiten bei den geschmolzenen Gummibärchen.
• Bestimmen Sie aus dem nebenstehenden Bild die Wellenlänge und die Frequenz der Mikrowellen.

Radio

Sender-Empfänger-Modell

• Erläutern Sie kurz das Prinzip des Radios mit dem Snder-Empfänger-Modell

Empfangsqualität

• Wieso ändert sich der Empfang eines Radios mit dem Ort und der Ausrichtung der Antenne?

Ferrit-Antenne und Stabantenne

• Wieso besteht eine Mittelwellen-Empfangsantenne aus einer Spule mit einem Ferritkern und eine UKW-Antenne aus einem Metallstab?

Antennenlänge

• Wie lang muss eine Stabantenne für einen Mittelwellensender mit ca. 1000 kHz sein?

Und wie bei einem UKW-Sender mit ca. 100 MHz?

Antennenausrichtung

Ein Mittelwellensender sendet mit einer senkrecht zum Boden ausgerichteten Stabantenne.

• Wie muss man die Ferrit-Antenne ausrichten, damit man guten Empfang hat?

(Wie müßte man bei einem UKW-Sender mit senkrechter Antenne die Stabantenne ausrichten?)

AM & FM

• Was bedeutet "AM" und was bedeutet "FM"?

Senderwechsel

• Wie erreicht man es, dass man bei einem Radio den Sender wechseln kann?

elektro-magnetische Welle

Feldlinienverlauf

• Skizzieren Sie den Feldlinienverlauf einer elektro-magnetischen Welle.

Wellenlänge und Frequenz

• 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.