Big Bang HTL 3, Schulbuch

72 Ausgewählte Kapitel der klassischen Physik (III. Jg., 5. Sem.) In der Antenne schwingen die Ladungen mit sehr hoher Frequenz, da L und C sehr klein sind. Weil sich die Enden der Antenne wie die Platten des Kondensators wechselweise unterschiedlich laden, sagt man zu ihr auch Dipol! Die Ladungen schwingen auf und ab. Das Prinzip ist also genau so wie in Abb. 7.7, S. 68, nur dass die Beschleunigung durch die Schwingung kontinuierlich erfolgt. Dadurch ent- steht nicht nur ein Knick in den elektrischen Feldlinien, son- dern diese lösen sich auch von der Antenne ab und ent- wickeln quasi ein Eigenleben (Abb. 7.21, S. 71). Natürlich muss auch eine Antenne durch Rückkopplung mit Energie versorgt werden, damit sie dauernd senden kann. Schwingkreis-Simulation Unter dem Link http://www.leifiphysik.de/elektrizitaets- lehre/elektromagnetische-schwingungen/versuche/elekt- romagnetischerschwingkreis findest du eine Simulation zum elektromagnetischen Schwingkreis (siehe Abb. 7.22). Überprüfe, wie sich die Änderungen von Kapazität und In- duktivität auswirken und überprüfe die Schwingungsdauer mit Hilfe der Thomson’schen Formel auf S. 71. e Abb. 7.22 Abb. 7.23: Auch jedes Handy hat eine Antenne, die allerdings normalerweise in das Gehäuse integriert ist. Satellitentelefone, wie jenes auf dem Bild, haben aber immer eine externe Antenne, um die Sende- und Empfangsleistung zu erhöhen. Damit kann man auch in abgelegensten Gegenden telefonieren. Zusammenfassung Ein Schwingkreis besteht aus Spule und Kondensator, erzeugt beschleunigte Ladungen und somit EM-Wellen. Wenn man ihn aufbiegt, erhält man eine Antenne. Damit man eine ungedämpfte Schwingung erzeugen kann, muss durch einen Rückkopplungsmechanismus periodisch Energie zugeführt werden. Z Grundlagen der elektromagnetischen Wellen Vertiefende Beispiele Erkundige dich, auf welchen Frequenzen UKW-Radio gesendet wird. Nimm an, die Spule im Schwingkreis eines Radios hat eine Induktivität von 10 –4 H. Begrün- de, welchen Kapazitätsbereich der Kondensator haben muss, damit das Radio den gesamten Sende- bereich empfangen kann! L Eine Möglichkeit mit einem Schwingkreis ungedämpf- te Schwingungen zu erzeugen, ist die mit Hilfe von Kopplungstrafo und Transistor. Überlege, was man darunter versteht. Verschaffe dir Information aus dem Internet. L Maxwell konnte berechnen, dass sich die von ihm gefundenen EM-Wellen mit der Geschwindigkeit c = 1/ √ ____ ε 0 · µ 0 ausbreiten. Für die elektrische Feldkon- stante gilt ε 0 = 8,854187817· 10 –12 As/Vm und für die magnetische Feldkonstante gilt µ 0 = 4 · π · 10 –7 Vs/Am. a) Berechne daraus die Lichtgeschwindigkeit und vergleiche mit dem Wert 299.792.458m/s. b) Überprüfe die Einheit von c . Überlege, was die Definition des Meters für die elektrische Feldkonstante ε 0 bedeutet! Verwende für deine Antwort F17 . Der Abstimmungskreis in einem Radioapparat hat eine Induktivität von 200pH (pH = Picohenry). Berech- ne, welchen Bereich in Farad (F) der Drehkondensator aufweisen muss, um den FM-Bereich zu erfassen. Verwende für deine Berechnung Tab. 10.1 auf S. 91. Berechne, wie lang eine Sendeantenne sein muss, damit man damit den Musiksender Ö3 mit 99,9 MHz übertragen kann! Verwende dazu die Gleichung c = λ · f . c ist die Lichtgeschwindigkeit (3 · 10 8 m/s) und f die Frequenz des Senders. 7 F15 A2 F16 A1 F17 A1 F18 A1 F19 A1 F20 A1 Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv