Big Bang 7, Schulbuch

5z96rt RG 7.1 G 7.1 Kompetenzbereich Elektromagnetische Wellen 33 Informationsübertragung durch EM-Wellen 31 Menschen haben das Bedürfnis zu kommunizieren, auch über größere Entfernungen hinweg. Wie schlägt man aber der Distanz ein Schnippchen? In der Antike gab es dazu Rufposten, die in Hörweite standen und die Information einfach weiterbrüllten. Auch mit Fackelsignalen wurde gearbeitet. Das sind die Vorläufer der Telekommunikation (griech. tele = fern, lat. communicare = mitteilen). Heute benutzt man dazu die licht- schnellen elektromagnetischen Wellen, die quasi die Information huckepack tragen. Die technischen Entwicklungen sind extrem rasant. Was gestern noch hoch innovativ war, ist heute Standard und morgen hoffnungslos veraltet, etwa am Handysektor (Abb. 31.1). Neben den Dingen, die sich rasant ändern, gibt es aber bei der Informations- übertragung durch EM- Wellen grundlegende Technologien, und vor allem um die geht es in diesem Kapitel. 31.1 Hertz und Marconi Eine kurze Geschichte des Funks In diesem Abschnitt geht es um die beiden Pioniere der Telekommunikation: um H EINRICH H ERTZ und G UGLIELMO M ARCONI . Die Geschichte der drahtlosen Kommunikation durch EM-Wellen begann 1886, als der Deutsche H EINRICH H ERTZ diese künstlich erzeugen und nachweisen konnte. Er war quasi der Vater der Telekommunikation. Hertz verwendete aber nicht die heute üblichen rückgekoppelten Schwing- kreise (Kap. 28.3, S. 18), sondern regte die EM-Wellen mit Hilfe eines Funkens an (Abb. 31.2). Obwohl diese Technik schon lange nicht mehr verwendet wird, spricht man trotz- dem noch heute von Rund funk und Funk technik ( F1 ). Hertz wies nach, dass sich die von ihm erzeugten EM-Wellen wie Licht verhalten, also etwa reflektiert oder gebrochen werden können, und konnte somit Maxwells Vorhersagen glänzend bestätigen ( F2 ). Der Italiener G UGLIELMO M ARCONI setzte die Hertz’schen Versu- che fort (Abb. 31.3). Er baute in den Senderstromkreis einen Taster ein und konnte so Morsesignale übertragen, ohne auf Telegrafenleitungen angewiesen zu sein. 1901 überbrückte er mit einer Funkverbindung eine Strecke von 3400 km von Europa über den Atlantik nach Kanada. 1909 erhielt er für seine Erfindung den Nobelpreis. Die Bedeutung dieser Technologie wurde schnell erkannt, und Industrie sowie Militär steckten viel Geld in deren Verbesserung. Ab 1920 Man spricht vom Rund funk, wenn man Radioübertra- gungen meint, und von Funk technik, wenn man etwa Walky Talkys meint. Woher kommt der Begriff „Funk“? Wer sagte die Existenz von EM-Wellen vorher? Wer konnte diese Vorhersage experimentell belegen? Lies nach in Kap. 28.1, ab S. 14. Wie wird die Hochspannung von etwa 15.000V erzeugt, die man für die Zündkerzen im Ottomotor benötigt? Lies nach in Kap. 26.6, „Big Bang 6“. F1 E1 F2 W1 F3 W1 gab es in den USA, und ab 1924 auch in Österreich, die ersten Rundfunkstationen mit regelmäßigem Programm. Ein regel- mäßiger Fernsehbetrieb ging bei uns ab 1958 auf Sendung. Abb. 31.2: Prinzip des Versuchs von H EINRICH H ERTZ : Mit einer Art Zündspule wird ein Funken erzeugt. Dieser löst in den Antennen Ladungsschwingungen aus – EM-Wellen entstehen. Wenn die Empfangsstation in Resonanz gerät, dann springt zwischen den Metallkugeln ebenfalls ein Funke über. Abb. 31.3: M ARCONI mit seiner Erfindung: Links unten kannst du gut die beiden Kugelkondensatoren der Sendeantenne erkennen (siehe auch Abb. 31.2). Zusammenfassung H EINRICH H ERTZ und G UGLIELMO M ARCONI erzeugten die EM- Wellen mit elektrischen Funken, woraus sich heutige Begriffe wie Rundfunk oder Funktechnik ableiten. Z Abb. 31.1: Was gestern noch hoch innovativ war, ist morgen hoffnungslos veraltet. Ein Prototyp der Firma Motorola von 1973 – die Urmutter aller Handys ! Es war ohne Antenne 23 cm hoch, satte 13 cm tief und über 1 kg schwer! Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv