Physik compact, Basiswissen 7, Schulbuch

99 18.2 Hertz´scher Dipol Hertz´scher Dipol In Schwingkreisen, wie wir sie im Kapitel 18.1 kennen- gelernt haben, ändert sich das elektrische Feld des Kondensators periodisch. Durch die Bauart der Kon- densatoren befindet sich das elektrische Feld prak- tisch nur im Innenraum des Kondensators. Wir führen nun ein Gedankenexperiment durch: Der verwendete Schwingkreis besteht aus einem Drahtbogen und einem Plattenkondensator. A1 Gib an, wie sich die Frequenz des Schwingkreises verändert, wenn die lnduktivität und die Kapazität des Schwingkreises verkleinert werden. Durch unser Gedankenexperiment haben wir aus einem geschlossenen Schwingkreis einen offenen 18.2 Schwingkreis erhalten. Ein solcher offener Schwing- kreis besteht im einfachsten Fall aus einem geradlini- gen Drahtstück (Dipol). Beachte die Richtung des magnetischen und des elek- trischen Feldes, die jeweils durch Feldlinien angedeu- tet ist: Das magnetische Feld um den Leiter und das elektrische Feld zwischen den Leiterenden stehen aufeinander normal. Erzeugung von elektromagnetischen Wellen Gedankenexperiment (Abb. 100.1–100.4) Ein Teilchen mit der Ladung Q bewegt sich gleichför- mig mit der Geschwindigkeit v . Das elektrische Feld der Punktladung bewegt sich gleichförmig mit der Ladung mit. Nach einer Zeit D t wird das geladene Teil- chen plötzlich gebremst. Während sich das Feld E r im Außenraum gleichförmig mit v weiterbewegt, baut sich im Innenraum ein ruhendes elektrisches Feld E r auf. Das Zusammendrängen (Verdichten) der Feldlinien im Bereich der Feldstörung lässt sich mit Hilfe von Be- rechnungen so interpretieren, dass die Feldstärke E t der durch sie erzeugten Schockwelle mit 1/ r abnimmt ( r … Entfernung zum Erregerzentrum). A2 Vergleiche dazu die Abnahme des elektrischen Feldes einer ruhenden Ladung! A3 Begründe: Rundfunk oder Fernsehen wären bei einer Intensitätsabnahme (Intensität = Feldstärke 2 ) der gesendeten Wellen stärker als 1/ r 2 unmöglich. In Versuchen kann man sehen, dass die Ausbreitung der auftretenden Feldstörung E t mit Lichtgeschwin- digkeit c 0 erfolgt. Ihre Richtung ist normal (transversal) zur Ausbrei- tungsrichtung. Ihre Feldstärke E t ist indirekt proporti- onal zur Entfernung zum Erregerzentrum. Der Betrag | E t | lässt sich mit folgender Formel angeben: sin c r Q a E 4 t 0 0 2 $ $ $ $ r f H = E t … transversaler Teil der Feldstärke f 0 … elektrische Feldkonstante Q … Ladung a … Beschleunigung c 0 … Lichtgeschwindigkeit r … Abstand von der Ladung H …Winkel zur Beschleunigungsrichtung A4 In welche Richtung wird maximal abgestrahlt? 18.3 1. C L E B Die Spule besteht nur mehr aus einem Drahtbogen. Magnetfeld um den Leiterbogen bei Strom uss Elektrisches Feld im Innenraum des Kondensators Abb. 99.1 Durch Verkleinerung der Induktivität der Spule steigt die Frequenz des Schwingkreises. 2. C L E B Der Kondensator wird aufgebogen. Abb. 99.2 Die unterschiedlichen Ladungen der Kondensator- platten verursachen zwischen den Platten ein elektrisches Feld. 3. C B Die Größe des Kondensators wird verkleinert. Abb. 99.3 Das elektrische Feld zwischen den (kleinen) Kon- densatorplatten liegt zur Gänze „außen“. Nur zu Prüfzweck n – Eigentum des Ve lags öbv