Radio 3: Schwingkreis und Hertz'scher Dipol
Prinzip des Empfangs

Sehen wir uns mal an, was bei Zusammenschaltung von Kondensator und Spule geschieht:




  1. Ein aufgeladener Kondensator wird an eine Spule gelegt: An C liegt die Spannung U, zunächst fließt noch kein Strom:






  2. Der kondensator entlädt sich über die Spule, in ihr fließt also ein von Null verschiedener Entladestrom und baut in ihr ein Magnetfeld B auf. Die Spannung am Kondensator geht auf Null zurück.







  3. Ist der Kondensator entladen, dann wird das Magnetfeld kleiner. Diese Magnetfeldänderung induziert in der Spule einen Strom, der den Kondensator mit umgekehrter Polarität auflädt.






  4. Der Kondensator entlädt sich in umgekehrter Richtung.

    Alles beginnt von vorn und wir sprechen von einem SCHWINGKREIS.




Übergang von geschlossenen zum offenen Schwingkreis
Um das elektromagnetische Wechselfeld des Schwingkreises nicht nur auf Kondensator, Spule und die nächste Umgebung zu beschränken, werden zunächst mal die Kondensatorplatten auseinander gezogen:
Die elektrischen Feldlinien am Kondensator 'verbiegen' sich:



Gleichzeitig wird auch die Spule zum Draht auseinander gezogen, der Schwingkreis ist nun "offen". Die Feldlinien des elektrischen und des magnetischen Feldes stehen schließlich aufeinander senkrecht:



Hertzscher Dipol
Ist der Schwingkreis nun vollständig auseinander gezogen, so bleibt ein einfacher gerader Draht, der aber immer noch eine bestimmte Kapazität und Eigenschaften der Spule (Magnetfeld) hat. Einen solchen gestreckten Schwingkreis bezeichnet man als Hertzchen Dipol. Da die verschiedenen Zustände einander abwechseln, spricht man von einem Wechselfeld.

Dieses elektromagnetische Wechselfeld ändert seine Stärke in einem bestimmten Rhythmus, der von den Eigenschaften (Länge, Dicke,..) des Dipols abhängt. Es bewegt sich mit Lichtgeschwindigkeit (3 108 m/s) , also ~ 300 000 km in der Sekunde.

Weiter vom Dipol entfernt liegende Gebiete des Feldes können innerhalb einer Schwingungsperiode nicht zum Dipol zurückkehren. Sie werden abgeschnitten und als elektromagnetische Strahlung in den Raum gestrahlt.

Prinzip des SENDENS:
    Mit einem Schwingkreis werden elektromagnetische Schwingungen erzeugt. Diese werden als Wechselströme hoher Frequenz weiter geleitet und verstärkt, sie gelangen schließlich zur Sendeantenne und dort abgestrahlt.





Prinzip des EMPFANGS:
    Treffen die von der Sendeantenne abgestrahlten elektromagnetischen Wellen auf einen elektrischen Leiter, so versetzten sie dessen Elektronen in Schwingungen. Sind Länge und Form des Leiters auf die Frequenz der ankommenden Wellen abgestimmt, so kann er als Empfangsantenne dienen.
    Die Schwingungen der Elektronen werden im Empfänger verstärkt, sodass sie als Wechselstrom gemessen werden können.



Zum Abschluss noch einige Links ins Internet:

Eine Animation dazu könnt Ihr im Internet hier sehen.
Hier ein Link zum Schwingkreis-Applet von Walter Fendt.
Wer's genauer wissen will, kann diese PDF-Datei lesen.
Die Herleitung der Thomsonschen Schwingungsgleichung findet man hier bei Wikipedia.
Hier geht's um die Herleitung des Proportionalitätsfaktors 2 pi.
Noch eine PDF-Datei zu Schwingkreis.
Und noch ein letzter Link zum Schülerlexikon Physik. Gib dort als Suchbegriff "Schwingkreis" ein.







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