Ausbreitung Hertzscher Wellen
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Ausbreitung Hertzscher Wellen Energie- und Informationsübertragung: Empfänger Sender Erzeugung einer elektromagnetischen Schwingung Ausbreitung als elektromagnetische Welle Entstehung einer elektromagnetischen Schwingung (Schwingkreis) Die elektromagnetische Schwingung muss sich vom Schwingkreis ablösen und im Raum ausbreiten. Entstehung einer elektromagnetischen Welle: geschlossener Schwingkreis Öffnen des Schwingkreises Dipol Ein Dipol ist ein gestreckter elektrischer Leiter und beschreibt einen offenen Schwingkreis. Das elektrische und magnetische Feld reicht weiter in den Raum hinaus. Von einem Dipol lösen sich die elektrischen und magnetischen Felder ab und breiten sich als Welle im Raum aus. Ablösen und Ausbreitung des elektrischen Feldes von einem Sendedipol: Animation Empfang elektromagnetischer Wellen: Der Empfang elektromagnetischer Wellen erfolgt in einem Empfangsdipol. Das elektrische Feld ruft eine Ladungsverschiebung und das magnetische Feld eine Induktion im Empfangsdipol hervor. Im Empfangsdipol entsteht eine erzwungene elektromagnetische Schwingung. → Zwischen Sender und Empfänger wird Energie übertragen. Informationsübertragung: Am 24. März 1896 demonstrierte Alexander Popow die drahtlose Übertragung von Signalen auf eine Entfernung von 250 Meter und schuf damit die Vorstufe des heutigen Rundfunks. 12. Dezember 1901 gelang es dem Italiener Guglielmo Marconi mittels Morsezeichen Informationen über den Atlantik zu übertragen. Kohärer Der Sender wurde im Rhythmus der Morsezeichen Ein- und Ausgeschalten. Drahtlose Telegraphie (Morsen): Trägerschwingung Erzeugung einer hochfrequenten Schwingung Ein- und Ausschalten der Hochfrequenz Verstärkung und Abstrahlung am Dipol Die Veränderung der Trägerschwingung in Abhängigkeit der zu übertragenden Information bezeichnet man als Modulation. Ton- und Bildinformationen können durch verschiedene Modulationsverfahren übertragen werden. (A) Amplitudenmodulation: HF Trägerschwingung Modulator NF modulierte Trägerschwingung Nutzsignal Die Amplitude der Trägerschwingung (HF) ändert sich im Rhythmus des Nutzsignals (NF). (B) Frequenzmodulation: HF Trägerschwingung Modulator modulierte Trägerschwingung NF Nutzsignal Die Frequenz der Trägerschwingung (HF) ändert sich im Rhythmus des Nutzsignals (NF). Empfang modulierter elektromagnetischer Wellen: modulierte Trägerschwingung Abstimmkreis Herausfiltern der gewünschten Frequenz durch Resonanz im Abstimmkreis Demodulator Trennung der hochfrequenten Trägerschwingung von der niederfrequenten Nutzschwingung (Ton, Bild) NF-Verstärker Verstärkung der Amplitude der Nutzschwingung und Ausgabe im Lautsprecher Die verschiedenen Modulationsarten werden für verschiedene Trägerfrequenzen genutzt. Frequenz und Wellenlänge elektromagnetischer Wellen: Frequenzbereich: 30kHz – 1THz (1012Hz) Entsprechend der Grundgleichung der Wellenlehre c = l . f entspricht das den Wellenlängen: 10km – 300µm Für unterschiedliche technische Anwendungen werden die Frequenzen und Wellenlängen in Bereiche (Bänder) unterteilt. Bereich (Bezeichnung) Frequenzen UKW 70 – 100 Mhz TV 50 – 800Mhz Satelliten-TV 10 – 13GHz Handyfrequenzen 900 – 1900Mhz Fernsteuerfrequenzen 27MHz WLAN, Bluetooth 2,4GHz Der Kohärer: 1890 von Édouard Branly als empfindlicher Indikator für elektromagnetische Wellen entwickelt. Er bestand ursprünglich aus einem elektrisch isolierenden Rohr (Glas), das teilweise mit Metallspänen gefüllt war. Den Abschluss bildeten zwei Elektroden, über die die anzuzeigenden elektromagnetischen Wellen von der Antenne zugeführt wurden. Ankommende elektromagnetische Schwingung verändern die Leitfähigkeit der Eisenfeilspäne. zurück
