Grundbegriffe und Beispiele zu elektromagnetischen Wellen: Unterschied zwischen den Versionen

Aus Schulphysikwiki
Wechseln zu: Navigation, Suche
(Gummibärchen in der Mikrowelle)
 
(28 dazwischenliegende Versionen des gleichen Benutzers werden nicht angezeigt)
Zeile 1: Zeile 1:
 +
([[Inhalt_Kursstufe|'''Kursstufe''']] > [[Inhalt_Kursstufe#Elektromagnetische Schwingungen und Wellen|'''Elektromagnetische Schwingungen und Wellen''']])
 +
 +
 
===Beispiele===
 
===Beispiele===
 
<gallery widths=180px heights=180px perrow=4 >
 
<gallery widths=180px heights=180px perrow=4 >
 +
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
 
  Bild: Zaz_mit_Funkmikrophon.jpg|Zaz mit einem Funkmikrophon
Zeile 7: Zeile 11:
 
  Bild: Radio-clock_hg.jpg|Eine Funkuhr
 
  Bild: Radio-clock_hg.jpg|Eine Funkuhr
 
  Bild: Telefunken-Radio.jpg|Ein Radio
 
  Bild: Telefunken-Radio.jpg|Ein Radio
Bild: Pocket_radio_open.jpg|Ein Radio von Innen
 
 
  Bild: Langwellensender_Beidweiler_RTL.jpg|Ein Langwellensender
 
  Bild: Langwellensender_Beidweiler_RTL.jpg|Ein Langwellensender
  Bild:Regen_1.jpg|Das Handy hat Empfang
+
  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
 
  Bild: WLAN_Router.jpg|Ein WLAN-Router
 
  Bild: |Licht?
 
  Bild: |Licht?
 
  Bild: |Schwingendes Atom?
 
  Bild: |Schwingendes Atom?
Bild: Fernsehturm_Stuttgart_(Antenne).jpg| Antennenmast des Stuttgarter Fernsehturms
 
 
  Bild: Parabolic_antennas_on_a_telecommunications_tower_on_Willans_Hill.jpg|Parabolantennen einer Telekommunikationsfirma
 
  Bild: Parabolic_antennas_on_a_telecommunications_tower_on_Willans_Hill.jpg|Parabolantennen einer Telekommunikationsfirma
Bild: Amateurfunkantenne.jpg|Eine Amateurfunkantenne
 
  
  
 
</gallery>
 
</gallery>
  
 +
==Versuche==
 +
===Radioempfang===
 +
[[Datei:Wellen elektro-magnetisch Sender Empfänger Amplitudenmodulation.jpg|thumb|Signalübertragung durch Amplitudenmodulation]]
 +
[[Datei:Wellen elektro-magnetisch Sender Empfänger Amplitudenmodulation Verkabelung.jpg|thumb|Verkabelung]]
  
 +
Radio: AM/FM/SW/LW
 +
 +
Empfang an verschiedenen Stellen des Raumes ausprobieren. Position der Antenne ändern
 +
 +
Inneres eines Radios ansehen
 +
 +
*Video: [https://www.youtube.com/watch?v=-qyx8XV8dtE Wave, Modulation, AM, FM Basics]
 +
<br style="clear: both" />
 +
 +
===Handywellen empfangen===
 +
*([https://www.youtube.com/watch?v=0MvLfTpSXFc Video])
 +
 +
===Handyempfang abschirmen===
 +
Handy im Faradayschen Käfig
 +
 +
===Senden und empfangen von Mikrowellen===
 +
;Aufbau
 +
<gallery widths=150px heights=130px  perrow=4>
 +
Bild:Mikrowelle_Sender_Antenne.JPG|Sendeantenne und Empfangsantenne sind Hertzsche Dipole.
 +
Bild:Mikrowelle_Sender_Empfänger_senkrecht.jpg|Die Empfangsantenne wird senkrecht zur Sendeantenne gedreht.
 +
Bild:Mikrowelle_Empfänger_Schwinkreis.jpg|Eine Drahtschleife mit Glühlämpchen wird auf die Spule des Sende-Schwingkreises gelegt.
 +
Bild:Mikrowelle_Sender_Empfänger_Reflektor.jpg|Hinter die Empfangsantenne wird eine weitere Antenne gestellt.
 +
Bild:Mikrowellen_Versuchsaufbau.jpg|Zentimeterwellensender
 +
Bild:Mikrowelle_Antenne_Dipol_1.jpg|Empfangsantenne
 +
</gallery>
 +
 +
==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:
 +
<br/>Bei den Kreisen mit einem Punkt zeigen sie in die Ebene hinein,
 +
<br/>bei den Kreisen mit Kreuz zeigen sie aus der Ebene heraus.
 +
 +
Die Animation wird links unten gestartet.
 +
 +
{{#widget:Iframe
 +
|url=https://www.geogebra.org/material/iframe/id/ECgB6pmp/width/1013/height/641/border/888888/smb/false/stb/false/stbh/false/ai/false/asb/false/sri/true/rc/false/ld/false/sdz/false/ctl/false
 +
|width=675
 +
|height=427
 +
|border=0
 +
}}
 +
 +
==Fragen zur Funktionsweise eines Radios==
 +
===Schema von Sender und Empfänger===
 +
[[Datei:Schema_Sender_Empfänger.png|thumb|none|300px]]
 +
 +
===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==
 
==Links==
 +
 +
*[http://www.leifiphysik.de/web_ph12/umwelt_technik/05elektrosmog/index.htm LEIFI: Elektrosmog]
 +
*[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)
 +
 +
*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)
 
*Animation: [http://www.walter-fendt.de/ph14d/emwelle.htm Ausbreitung einer linearen Elektromagnetischen Welle] (Walter Fendt)
 
*Animation: [http://www.walter-fendt.de/ph14d/emwelle.htm Ausbreitung einer linearen Elektromagnetischen Welle] (Walter Fendt)
 
*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)
 
*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)
*[http://www.leifiphysik.de/web_ph12/umwelt_technik/05elektrosmog/index.htm LEIFI: Elektrosmog]
+
**Animationen: [http://www.mikomma.de/fh/eldy/hertz.html Nah- und Fernfeld eines Hertzschen Dipols] (Dr. Michael Komma)
 +
 
 +
;Handy-Wellen
 +
*Videos: [http://www.physik-im-advent.de/calendar Türchen 10] des physikalischen Adventskalender 2016 (Physik im Advent, Deutsche Physikalische Gesellschaft e.V. (DPG))
 +
*Video: [https://www.youtube.com/watch?v=OKbwggvx4fQ Bauanleitung - Handystrahlung sichtbar machen mit Miniglühlämpchen] von Manfred Bauknecht "pizzamanne"
 +
*Video:[https://www.youtube.com/watch?v=YqPbt-WqxJA Wie stark hängt Handystrahlung vom Empfang ab?] von Manfred Bauknecht "pizzamanne"
 +
*Vortrag:[https://www.youtube.com/watch?v=vODj8W_Lous Handy und Gesundheit - Tipps zur Senkung der Handystrahlung auf Kopf und Körper] Manfred Bauknecht "pizzamanne"
 +
*Video: [https://www.youtube.com/watch?v=0MvLfTpSXFc Handy Empfangsantenne D Netz] von "Kant-Hiltrup"
 +
*[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)
 +
;Radio bauen
 +
*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€)
 +
Bausatz für ein UKW-Radio: [http://www.elektronik-labor.de/Lernpakete/UKWradio3.html Das Franzis-FM-Radio, Aufbau]
 +
** 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

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

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