Elektromagnetische Wellen

Präsentation zum Thema: "Elektromagnetische Wellen"—  Präsentation transkript:

1 Elektromagnetische Wellen

2 Gliederung Was sind elektromagnetische Wellen?
Entstehung von E- und B-Feldern Dipol Vom Schwingkreis zur Welle Eigenschaften Eigenschaften der elektromagnetischen Wellen Vergleich Nah- und Fernfeld Schaltungen in der Realität

3 Was sind elektromagnetischen Wellen?
Wellen aus gekoppelten elektrischen und magnetischen Feldern Elektrische Felder & senkrecht dazu magnetische Felder Im Vakuum Transversalwellen (Querwellen) Wechselwirkungen mit Materie möglich  nicht immer vollständig transversal (je nach Frequenz)

4 Entstehung von E- und B-Feldern
Durch gekoppelte elektrische und magnetische Felder  Schwingkreis Es entstehen phasenverschoben immer elektrische und magnetische Felder Elektrisches Feld Kondensator entlädt sich -> magnetisches Feld wird aufgebaut Magnetisches Feld bricht zusammen, lt. Gesetz von Lenz wird dem entgegengewirkt Kondensatorplatten werden entgegengesetzt geladen

5 Schwingkreis, aber keine Welle?
Probleme E-Feld: nur zwischen den Kondensatorplatten B-Feld: nur in/an der Spule → E → B

6 Hertz‘scher Dipol Wie können die UKW-Frequenzen von ca. 100 MHz erreicht werden? Frequenz in einem Schwingkreis kann mithilfe der Thomsonschen Schwingungsgleichung errechnet werden: 𝑓= 1 2𝜋 𝐿𝐶 =100 MHz  L und C müssen sehr klein sein

7 Betrachtung: Induktivität L
𝐿= 𝜇 0 ∗ 𝜇 𝑟 ∗ 𝑛 2 ∗ 𝐴 𝑙 𝜇 0 : Magnetische Feldkonstante 𝜇 𝑟 : Permeabilitätszahl  möglichst klein: Luft n : Windungszahl  möglichst klein: nahe Null A : Spulenfläche l : Länge der Spule  kleine Fläche aber große Länge Medium 𝜇 𝑟 (ca.) Supraleiter Vakuum 1 Luft 1 + 4* 10 −7 Eisen 300 – Nanokristalline Metalle –

8 Betrachtung: Kapazität C
𝐶= 𝜀 0 ∗ 𝜀 𝑟 ∗ 𝐴 𝑑 𝜀 0 : Elektrische Feldkonstante 𝜀 𝑟 : relative Permittivität  Luft A : die Elektrodenfläche (Größe der Kondensatorplatten) d : Abstand zwischen den Kondensatorplatten  möglichst kleine Fläche aber großer Abstand

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12 → E → B

13 Dipol Zusammenfassung Dipol
Quelle:

14 Ausbreitung, aber warum?
Erinnerung an Versuch: Leiterbewegung in B-Feld: Induktionsspannung elektrisches Feld Änderung E-Feld: Entstehung eines B-Felds Änderung B-Feld: Entstehung eines E-Felds …

15 Ausbreitung als Wellenzeichnung

16 Animation linear Animation Seitlich einfach Animation seitlich

17 Nahfeld und Fernfeld bei kleinem λ ab ca. 2λ
Nur bei angeschalteter Quelle vorhanden Störungen können Quelle beeinflussen Phasenverschiebung von Δ𝜑= 𝜋 2 bei kleinem λ ab ca. 2λ Bei großem 𝜆 ab ca. 2𝐿 λ L: Dipollänge Breitet sich immer weiter aus Weniger Energie in der Strahlung, aber Quelle unbeeinflusst

18 Meißner-Schaltung Schwingkreis mit bestimmter Frequenz mit Rückkopplung Schwingkreis mit C2 und L2 (TR12) Durch TR11 wird die Dämpfung ausgeglichen  Phasenverschiebung von TR11 zu TR12

19 Geschichte

20 Verwendung Wird nicht oft verwendet, da aufwändig
Alternativen: Hartley- und Colpitts-Schaltung Hartley-Schaltung:

21 Realitätsbezug Senderöhre

22 Noch Fragen? Danke