37 24 Elektromagnetische Schwingungen Heinrich Hertz (Abb. 24.1) hat 1886 gezeigt, dass man elektrische Signale durch die Luft übertragen kann, ohne einen Leiter zu benutzen. Dazu verwendete er ein Gerät, mit dem er elektrische Funken für die Signalübertragung erzeugen konnte. Heute weiß man, dass die Übertragung durch elektromagnetische Wellen erfolgt. Obwohl moderne Geräte nicht mehr mit Funken betrieben werden, sagen wir trotzdem noch „Funken“ zur Signalübertragung. Zur Erzeugung elektromagnetischer Wellen für die Signalübertragung braucht man zwei Bauteile: einen Kondensator1 (capacitor) und eine Spule. Mit ihnen lässt sich die Frequenz der abgestrahlten elektromagnetischen Wellen einstellen. In einfachster Bauform besteht ein Kondensator aus zwei gegenüberliegenden Metallplatten, die durch Luft als Isolator voneinander getrennt sind. Versuch: Baue aus einer Gleichspannungsquelle, zwei Glühlämpchen, einem Kondensator und einem Umschalter eine Schaltung nach Abb. 24.2 bzw. 24.3 auf. Achte darauf, in welcher Schalterstellung das Lämpchen 1 und in welcher das Lämpchen 2 aufleuchtet. Das Lämpchen 1 zeigt, dass beim Anlegen der Gleichspannung für kurze Zeit Strom fließt. Dabei werden negative Ladungen auf die eine Kondensatorplatte gebracht, auf der anderen Platte bildet sich ein Mangel an Elektronen. Sie ist dadurch positiv geladen. Man sagt, der Kondensator ist aufgeladen. Liegt der Kondensator nach dem Umschalten im Stromkreis mit dem Lämpchen 2, so entlädt er sich; Lämpchen 2 leuchtet kurz auf. Der aufgeladene Kondensator stellt vorübergehend eine Spannungsquelle dar. Ein Kondensator kann elektrische Ladung und Energie speichern. Wie viel elektrische Ladung ein Kondensator speichern kann, wird durch seine Kapazität2 C (capacity) angegeben. Diese wird zu Ehren des englischen Forschers Michael Faraday in der Einheit Farad (F) angegeben. Es gibt viele Anwendungen für Kondensatoren, z. B. Blitze von Fotoapparaten: Hierbei wird die von einem Kondensator gespeicherte Energie beim Entladen „blitzartig“ freigesetzt. In empfindlichen elektronischen Geräten glätten Kondensatoren die Stromversorgung bei Spannungsschwankungen oder kurzfristigen Netzausfällen. Legt man einen Kondensator und eine Spule gemeinsam in einen Stromkreis, so kann man elektrische Schwingungen erzeugen: Versuch: Baue eine Schaltung nach Abb. 24.4 auf. Nach dem Einschalten hörst du im Ohrhörer einen Ton. Schiebe einen Eisenkern in die Spule. Beschreibe die Änderung des Tons. Der Kondensator wird über die Diode 50-mal pro Sekunde durch die Wechselspannung aufgeladen. Zwischen den Ladevorgängen entlädt er sich über die Spule. Der Entladestrom erzeugt in der Spule ein Magnetfeld. Dieses „treibt“ dann durch Selbstinduktionswirkung den Strom weiter (siehe Kapitel 15, Seite 26), sodass der Kondensator entgegengesetzt aufgeladen wird. Kann man einen Sender mit einer Schaukel vergleichen? 24.1 Heinrich Hertz, 1857–1894, deutscher Physiker 24.2 Aufladen eines Kondensators 1000 µF C 10 V 1 2 Der Kondensator wird geladen. ++ ++ 3,5 V/0,2 A 3,5 V/0,2 A 24.3 Entladen eines Kondensators 1000 µF C 10 V 1 2 Der Kondensator wird entladen. ++ ++ 3,5 V/0,2 A 3,5 V/0,2 A 1 condensus (lat.) … dicht, gedrängt 2 capacitas (lat.) … Fassungsvermögen Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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