Elektromagnetisches Feld

Präsentation zum Thema: "Elektromagnetisches Feld"—  Präsentation transkript:

1 Elektromagnetisches Feld
Kapitel Fragen TB501 bis TB512 Michael Funke – DL4EAX

2 Ein kurzer Rückblick Wir haben gelernt, dass die Anwesenheit einer Spannung ausreicht um ein elektrisches Feld zu erzeugen. Ein magnetische Feld benötigt hingegen zur Entstehung einen Stromfluss. Generell spielt es keine Rolle, ob es sich um Gleich- oder Wechselspannung bzw. Strom handelt. Bei Gleichspannung bzw. Strom entsteht ein statisches Feld. Bei Wechselspannung bzw. Strom entsteht ein Wechselfeld.

3 Wie wirken die Felder zusammen?
Niederfrequente Felder (bis etwa 30 kHz) E ist nur von der Spannung U abhängig, H nur von der Stromstärke I. Das elektrische und das magnetische Feld können getrennt voneinander betrachtet werden. Hochfrequente Felder (ab etwa 30 kHz) Zeitlich veränderliche elektrische Felder erzeugen magnetische Felder und umgekehrt. Elektrische und magnetische Feldgrößen gehen eine Wechselwirkung ein. Elektromagnetische Wellen lösen sich von der Quelle ab und breiten sich im Raum aus.

4 Nahfeld und Fernfeld Unterhalb von 4 Lambda befindet sich das Nahfeld. Dort kann es zu Überhöhungen des elektrischen oder magnetischen Feldes kommen, die Felder sind noch nicht gekoppelt. Das Fernfeld einer Antenne bildet sich im Abstand von 4 Lambda aus. Die Felder erzeugen sich durch ihre zeitliche Änderung gegenseitig (Kopplung).

5 Im Fernfeld … … liegen das elektrische Feld (E-Feld) und das magne-tische Feld (H-Feld) in einem Winkel zu 90 Grad zuein-ander. Hierbei wird die Richtung des elektrischen Feldes (E-Feld) als Bezug für die Polarisation genommen. Bildquelle: Bundesnetzagentur für Elektrizität, Gas, Telekommunikation, Post und Eisenbahnen Fragenkatalog Prüfungsfragen „Technische Kenntnisse“ Klasse E 1. Auflage, September 2006

6 Es gibt natürlich auch hier was zu Rechnen…

7 Berechnung der Feldstärke
E = Elektrische Feldstärke im Fernfeld d = Distanz in m PEIRP = Strahlungsleistung bezogen auf einen isotropen Kugelstrahler

8 Warum 30 Ω? Der Feldwellenwiderstand des Freiraums ist eine physikalische Konstante mit der Einheit Ohm. Er beträgt 377Ω und gibt das Verhältnis an zwischen den Beträgen der elektrischen Feldstärke (E in V/m) und der magnetischen Feldstärke (H in A/m) einer elektromagnetischen Welle, die sich im Vakuum ausbreitet. Durch Vereinfachung der Originalformel (Kürzen von π) kommen wir auf 30 Ω.

9 Warum PEIRP? EIRP bedeutet „Equivalent Isotropic Radiated Power“, übersetzt „Äquivalente Strahlungsleistung bezogen auf einen isotropen Kugelstrahler“. Der isotrope Kugelstrahler ist ein theoretisches Antennenmodell, welches eine gleichmäßige Rundumabstrahlung hat. Es wird zur Berechnung der Feldstärke herangezogen.

10 Wie wird PEIRP berechnet?
Gegenüber einem isotropen Kugelstrahler hat ein Dipol 2,15 dB mehr Gewinn (g), das ist ein Gewinnfaktor (G) von 1,64.  Formelsammlung Gewinnfaktor: 𝐺=10 𝑔 10 PEIRP = PSender • G Beispiel: Ein Dipol wird mit 100 Watt gespeist. Wie hoch ist PEIRP? 100 𝑊𝑎𝑡𝑡 ∙1,64=164 𝑊𝑎𝑡𝑡

11 Beispiel 1 E = 30𝛺 • 𝑃 𝐸𝐼𝑅𝑃 𝑑 = 30𝛺 • 164 𝑊 10 𝑚 =7 V/m
Eine Dipolantenne wird mit 100 W Sendeleistung gespeist. Welche elektrische Feldstärke ergibt sich bei Freiraumausbreitung in 10 m Entfernung? Verluste sind zu vernachlässigen. E = 𝛺 • 𝑃 𝐸𝐼𝑅𝑃 𝑑 = 30𝛺 • 164 𝑊 10 𝑚 =7 V/m

12 Beispiel 2 E = 𝛺 • 𝑃 𝐸𝐼𝑅𝑃 𝑑 = 30𝛺 • 1,64 𝑊 0,25 𝑚 =28 V/m

13 Wurde alles empfangen? Bildquelle: Mit Genehmigung von Dian Kurniawan YD1OSC

14 Initiales Autorenteam: Michael Funke - DL4EAX Carmen Weber - DM4EAX Willi Kiesow – DG2EAF Änderungen durch: Hier bitte Ihren Namen eintragen, wenn Sie Änderungen vorgenommen haben. Sie dürfen: Teilen: Das Material in jedwedem Format oder Medium vervielfältigen und weiterverbreiten. Bearbeiten: Das Material verändern und darauf aufbauen. Unter folgenden Bedingungen: Namensnennung: Sie müssen angemessene Urheber- und Rechteangaben machen, einen Link zur Lizenz beifügen und angeben, ob Änderungen vorgenommen wurden. Diese Angaben dürfen in jeder angemessenen Art und Weise gemacht werden, allerdings nicht so, dass der Eindruck entsteht, der Lizenzgeber unterstütze gerade Sie oder Ihre Nutzung besonders. Nicht kommerziell: Sie dürfen das Material nicht für kommerzielle Zwecke nutzen. Weitergabe unter gleichen Bedingungen: Wenn Sie das Material verändern oder anderweitig direkt darauf aufbauen, dürfen Sie Ihre Beiträge nur unter derselben Lizenz wie das Original verbreiten. Der Lizenzgeber kann diese Freiheiten nicht widerrufen solange Sie sich an die Lizenzbedingungen halten. Details: