Stromkreis aus Kondensator und Spule. U c =U L

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2 Stromkreis aus Kondensator und Spule 0 U c =U L

3 Elektrischer Schwingkreis 1 0 Volt 0,5 U = L I& U = 1/ C Q 1/ C Q = L Q& Einheit 1 Volt Spule 1 Volt Kondensator 1 Volt Schwingungsgleichung 3

4 Schwingkreis bei Verkleinerung der Bauteile 4

5 Schwingkreis bei Verkleinerung der Bauteile Mit abnehmender Größe der Bauteile verlagern sich immer größere Anteile des Feldes nach außen und breitet sich mit Lichtgeschwindigkeit in den Raum aus Schwingkreis bei Verkleinerung der Bauteile 5

6 Hertzscher Dipol Ein schwingendes magnetisches Felds erzeugt ein schwingendes elektrisches Feld Die Induktion ist unabhängig von Bauteilen: sie findet auch im Vakuum statt 6

7 Eigenschaften zeitlich veränderlicher elektromagnetischer Felder Elektromagnetische Felder breiten sich unmittelbar nach ihrer Entstehung mit Lichtgeschwindigkeit in den ganzen Raum aus Zeitlich veränderliche elektrische Felder sind mit magnetischen Feldern verbunden Die Feldstärken stehen senkrecht zueinander Bei Sinusförmiger Anregung laufen die Felder als Wellen in den Raum 7

8 Maxwell Gleichungen 8

9 Verlauf der elektrischen Feldstärke im Hertzschen Dipol in Raum und Zeit Zeichnung von Heinrich Hertz Verlauf der elektrischen Feldstärke im Hertzschen Dipol 9

10 Zusammenfassung Der Hertzsche Dipol ist ein verkleinerter Schwingkreis aus Kapazität und Induktivität Bei Verkleinerung von Kapazität und Induktivität folgt: Die Frequenz nimmt zu Die Lokalisierung der Felder bei den Bauteilen nimmt ab, das Streufeld nimmt zu und verbreitet sich mit Lichtgeschwindigkeit in den Raum Auch im Vakuum induziert ein variables elektrisches Feld ein magnetisches und umgekehrt Bei Sinusförmiger Anregung laufen die Felder als Wellen in den Raum 10

11 Elektromagnetische Wellen Beispiele: Mikrowelle Radio, Fernsehen Temperaturstrahlung: Infrarot, UV Röntgenstrahlen Mobilfunk Radar Kosmische Strahlung 11

12 3.1.3 Ausbreitung elektromagnetischer Wellen Elektromagnetische Wellen breiten sich mit Lichtgeschwindigkeit aus. Die Art der Ausbreitung hängt von der Frequenz ab. Ein Teil der Wellen breitet sich an der Erdoberfläche aus, der andere im Raum. Man bezeichnet sie deshalb als Boden- und Raumwellen. Raumwelle Bereich Bodenwelle Raumwelle Benutzte Wellenart Dämpfung Reichweite Dämpfung Reflexion LW gering 1000km sehr stark fast vollständig Bodenwelle MW stark 300km stark sehr stark Boden- und Raumwelle Bodenwelle KW sehr stark 100km gering stark Raumwelle UKW UHF VHF vollständig 0km sehr gering zeitweise Sichtweite Modulation Antennen sind nur in der Lage, hochfrequente elektromagnetische Energie abzustrahlen und zu empfangen. Niederfrequente Schwingungen, etwa Tonfrequenz (30 Hz 12 khz) können nicht mit ausreichender Energie abgestrahlt werden. Eine hochfrequente Strahlung allein überträgt keine Signale. Ihr können aber Signale, z.b. Tonfrequenzen, aufgeprägt werden. Ein solches Verfahren nennt man Modulation. Es gibt zahlreiche Modulationsverfahren. Das älteste und einfachste ist die Amplitudenmodulation. u Signalschwingung Hüllkurve hochfrequente Trägerschwingung ωt Die Amplitudenmodulation wird in der Rundfunktechnik im Lang-, Mittel- und Kurzwellenbereich und in der Fernsehtechnik zur Übertragung des Bildsignals angewandt. In der Schulpraxis und im Hobbybereich eignet sie sich zum Einstieg in die Fernsteuertechnik. Bei der Amplitidenmodulation wird die hochfrequente Trägerschwingung durch die niederfrequente Signalschwingung verändert. Die Frequenz der Trägerschwingung bleibt konstant, die Signalschwingung ändert sich. Bei der Frequenzmodulation wird die Trägerschwingung mit der Frequenz der niederfrequenten Schwingung moduliert...\ph8klasse\amplitudenmodulation.htm;..\ph8klasse\elmwellen\frequenzmodulation.htm 12

13 Zerlegt man eine amplitudenmodulierte Schwingung, die mit einem sinusförmigen Signal moduliert ist, in ihre Teilschwingungen, so erhält man die Trägerschwingung und zwei weitere Schwingungen, die Seitenschwingungen. Die Frequenz der einen Seitenschwingung ist gleich der Differenz aus Trägerfrequenz und Signalfrequenz, die Frequenz der anderen Seitenschwingung ist gleich der Summe aus Träger- und Signalfrequenz. Besteht ein Signal, z.b. ein Klang, aus einer Summe von mehreren Sinusschwingungen, so entstehen bei der Amplitudenmodulation zu jeder Sinusschwingung zwei Seitenschwingungen. HF-Träger Klang unteres Seitenband oberes Seitenband f in khz Ihre Amplituden sind jeweils halb so groß wie die der zugehörigen Sinusschwingung. Die Seitenschwingungen der Signale mit tiefen Frequenzen liegen zu beiden Seiten des Trägers in der Nähe der Trägerfrequenz, die Seitenschwingungen mit den hohen Frequenzen liegen vom Träger weit entfernt. Zu beiden Seiten des Trägers entsteht ein Seitenband. Zur Übertragung der Seitenbänder ist die doppelte Bandbreite des Signals erforderlich. Elektrosmog 13

14 14

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