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Hallo zusammen,

bald geht die Schule wieder los und unser Physiklehrer hat vor den Ferien schon angekündigt, dass er die elektromagnetischen Wellen einführen will. Fange gerade mit diesem extrem interessanten Thema an. Elektrische und magnetische Felder haben wir besprochen sowie das Induktionsgesetz von Faraday.
Soviel wie ich bis jetzt verstanden habe, sind elektromagnetische Wellen also Störungen in einem Magnetfeld oder in einem elektrischen Feld, die sich wellenförmig ausbreiten und sich durch Induktion selbst erhalten.

Meine erste Anfängerfrage: Einen Magneten, den ich mit der Hand hin und het schleudere, erzeugt der auch schon elektromagnetische Wellen? Durch die Bewegung wird der magnetische Fluss geändert, also bezogen auf meinen ruhenden Körper. Diese Störung müsste sich dann induktionsmäßig als Welle ausbreiten, oder?

Werden diese Wellen dem ELF-Bereich (Extremely Low Frequency) zugeordnet?

Grüße

» Werden diese Wellen dem ELF-Bereich (Extremely Low Frequency) zugeordnet?

XXXXELF!

» » Werden diese Wellen dem ELF-Bereich (Extremely Low Frequency)
» zugeordnet?
»
» XXXXELF!

....XXXXELF!



Gerald
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...und täglich grüßt der PC:
"Drück' ENTER! Feigling!"

» Soviel wie ich bis jetzt verstanden habe, sind elektromagnetische Wellen
» also Störungen in einem Magnetfeld oder in einem elektrischen Feld, die
» sich wellenförmig ausbreiten und sich durch Induktion selbst erhalten.
Ja, so ist es. Durch ein sich änderndes Magnetfeld wird ein elektrisches Feld induziert, das wiederum ein Magnetfeld induziert usw. Es muß sich letztlich aus Gründen der Energieerhaltung ausbreiten.

» Meine erste Anfängerfrage: Einen Magneten, den ich mit der Hand hin und het
» schleudere, erzeugt der auch schon elektromagnetische Wellen? Durch die
» Bewegung wird der magnetische Fluss geändert, also bezogen auf meinen
» ruhenden Körper. Diese Störung müsste sich dann induktionsmäßig als Welle
» ausbreiten, oder?
Ja, völlig korrekt. Ob man eine elektrische Ladung (in der Antenne) hin- und herlaufen läßt, oder eine magnetische, spielt keine Rolle. Ein praktischer Unterschied ist nur, daß es elektrische Monopole gibt (z.B. Elektronen), aber magnetische Monopole bisher nicht gefunden wurden. Dein hin- und hergeschwenkter Magnet erzeugt also eine Welle aus Nord- und Südpol, die sich in erster Näherung auslöschen. Ein kreisender Stabmagnet wäre aber sicher eine "Strahlungsquelle" die man mit einem auf die Drehrate abgestimmten Empfänger in einiger Entfernung nachweisen kann.

»
» Werden diese Wellen dem ELF-Bereich (Extremely Low Frequency) zugeordnet?
Naja, das ist eine Frage der Namensgebung, wahrscheinlich ja.

» » ...
» Welle
» » ausbreiten, oder?
» Ja, völlig korrekt. Ob man eine elektrische Ladung (in der Antenne) hin-
» und herlaufen läßt, oder eine magnetische, spielt keine Rolle. Ein
» praktischer Unterschied ist nur, daß es elektrische Monopole gibt (z.B.

ähm, miss mal ein Monopol..

» Elektronen), aber magnetische Monopole bisher nicht gefunden wurden. Dein
» hin- und hergeschwenkter Magnet erzeugt also eine Welle aus Nord- und
» Südpol, die sich in erster Näherung auslöschen. Ein kreisender Stabmagnet
» wäre aber sicher eine "Strahlungsquelle" die man mit einem auf die Drehrate
»

zB: man stelle sich ganz nahe zu einen Trafo in einem Umspannwerk...
.. ist ein tolles Gefühl...

Erdmagnetfeld:


Heliosphärische Stromschicht der Sonne:

https://de.wikipedia.org/wiki/Heliosph%C3%A4rische_Stromschicht

Gerald
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» Ja, völlig korrekt. Ob man eine elektrische Ladung (in der Antenne) hin-
» und herlaufen läßt, oder eine magnetische, spielt keine Rolle.

Vielen Dank für Deine konstruktive Antwort. Du hast etwas angesprochen, dass mich auch interessiert. Wie läuft die Schwingung der Ladung bzw. des einzelnen Elektrons im Leiter ab?
Wie ist zum Beispiel der zurückgelegte Weg während einer Schwingung? Was ich mir nicht vorstellen kann ist, wie beispielsweise die Ladung im Gigahertz-Bereich in einem Leiter schwingen kann.

Gruß
Walker

» Vielen Dank für Deine konstruktive Antwort. Du hast etwas angesprochen,
» dass mich auch interessiert. Wie läuft die Schwingung der Ladung bzw. des
» einzelnen Elektrons im Leiter ab?
» Wie ist zum Beispiel der zurückgelegte Weg während einer Schwingung? Was
» ich mir nicht vorstellen kann ist, wie beispielsweise die Ladung im
» Gigahertz-Bereich in einem Leiter schwingen kann.

Die Frage ist interessanter, als man auf den ersten Blick meint. Über die Bewegung eines einzelnen Elektrons würde ich keine Aussage machen. Da ist die Heisenberg'sche Unschärferelation und letztlich die Quantenmechanik davor. Bei Temperaturen über 0K spielt auch die Thermodynamik eine Rolle.

Leitungselektronen in einem Leiter sind frei beweglich (sie sind energetisch im Leitungsband, nicht im Valenzband). Sie stoßen sich gegenseitig ab und verteilen sich daher ohne äußeres Feld gleichmäßig auf dem gesamten Leiter (nur durch stochastische Stöße aufgrund der Temperatur gestört). Legt man ein Feld an, dann verschieben sich alle Elektronen gleichzeitig mit Lichtgeschwindigkeit soweit, bis ihre nun verschobene Ladung das angelegte Feld wieder kompensiert. Die gemittelte lokale Verschiebung eines Elektrons ist dabei gering.

Daß Elektronen sich nicht sehr weit bewegen, kann man mit einem anderen Experiment verdeutlichen. Elektronen leiten nämlich nicht nur Strom, sondern sie liefern einen wesentlichen Beitrag zur Wärmeleitung. Daher leiten elektrische Leiter die Wärme deutlich besser als Isolatoren. Wenn man aber einen langen Draht z.B. im Vakuum an einer Seite erhitzt, kommt trotzdem am anderen Ende fast nichts von der Wärme an. Also kommen die Elektronen auch nicht dahin.

» » » ...
» » Welle
» » » ausbreiten, oder?
» » Ja, völlig korrekt. Ob man eine elektrische Ladung (in der Antenne) hin-
» » und herlaufen läßt, oder eine magnetische, spielt keine Rolle. Ein
» » praktischer Unterschied ist nur, daß es elektrische Monopole gibt (z.B.
»
» ähm, miss mal ein Monopol..

Man versteht schon was Du meinst und aus der praktischen Anwendung her, sieht es so aus, dass es elektrische Monopole nicht gibt.

Im Nanobereich , also im Bereich der Ladungsträger, ob es sich z.B um ein Elektron, Myon oder Positron handelt, wenn ein Ladungsträger verschoben wird, verschiebt sich nur grad dieses Teil und kein Gegenpol von ihm mit. Dies als Beispiel zur Veranschaulichung. Es ist also ein Monopol.

Wenn in einer MOS-Zelle eines Flashspeichers Elektronen "eingefangen" werden, dann sind es nur diese Ladungsträger und sonst nichts, also Monopole.

Genau so etwas ist mit, ich nenne es mal, Elementarmagneten, nicht möglich. Das sind immer Dipole. Das gleichmässige Ausrichten dieser Dipole erzeugt ein magnetisches Summenfeld, und dies ebenfalls als ein Dipol.

Ich weiss, das ist jetzt ganz schön unphysikalisch formuliert und ich entschuldige mich bei all den Physik-Mitlesern ob meiner Wortwahl.

Übrigens es gibt unter den gelehrten Physikern auch solche, die der Meinung sind, dass es magnetische Monopole gibt und an der Maxwellschen Feldtheorie nicht alles stimmt. Es hat etwas mit dem Teil "b=0" zu tun. Mehr verstehe ich selbst dazu nicht, habe aber immer wieder mal Inhalte zu dieser Thematik gelesen.

Ein Physiker, der sich auf dieses "Nebengeleise" begibt, muss damit rechnen, dass er, falls er solche "abwegige" Inhalte doziert, in hohem Bogen aus der Hochschule rausgeschmissen wird.

Irgendwann, vielleicht viel später, könnte es sich zeigen, dass die Opportunisten Recht haben. Die Geschichte der Physik hat schon einige solcher Ereignissen hinter sich. Manchmal habe ich den Eindruck, dass man mit der Physik umgeht, wie mit Religion und das entwertet Wissenschaft und ist im Sinne der modernen Wissenschafts- und Erkenntnistheorie (K. Popper) auf dem Holzweg.

Für mich ist nur eines gewiss, absolute Erkenntnisse, worüber auch immer, wird es nie geben, ausser über die Dummheit. Da hat sich Einstein ganz sicher nicht geirrt. Seine so genannte "grösste Eselei seines Lebens", war etwas ganz anderes...

--
Gruss
Thomas

Buch von Patrick Schnabel und mir zum Timer-IC NE555 und LMC555:
https://tinyurl.com/zjshz4h9
Mein Buch zum Operations- u. Instrumentationsverstärker:
https://tinyurl.com/fumtu5z9

» Leitungselektronen in einem Leiter sind frei beweglich (sie sind
» energetisch im Leitungsband, nicht im Valenzband). Sie stoßen sich
» gegenseitig ab und verteilen sich daher ohne äußeres Feld gleichmäßig auf
» dem gesamten Leiter (nur durch stochastische Stöße aufgrund der Temperatur
» gestört). Legt man ein Feld an, dann verschieben sich alle Elektronen
» gleichzeitig mit Lichtgeschwindigkeit soweit, bis ihre nun verschobene
» Ladung das angelegte Feld wieder kompensiert. Die gemittelte lokale
» Verschiebung eines Elektrons ist dabei gering.

Du beschreibst dies zum Verständnis der Physiklaien sehr gut. Was mich dabei interessiert:

Die höchste Lichtgeschwindigkeit c ist die des Vakuums. In der Luft oder im Wasser ist sie deutlich niedriger. Ich habe mal gelesen, im Quarz nur noch halb so gross.

Wie hoch ist die Lichtgeschwindigkeit c im Quantenraum, also im Nanobereich innerhalb eines atomaren Gitters, worum es hier geht?

--
Gruss
Thomas

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Moin,

ich habe eine Frage zu dem fogenden Oszillator:



Wenn ich mit meinem Oszilloskop-Tastkopf den Punkt in der Schaltung, an dem Spule und veränderbarer Kondensator geminsam verbunden sind (links neben dem Wert 10p(F)), berühre, wird mir eine relativ "saubere" Siunsschwingung um die 90MHz angezeigt.
Wenn ich aber nun zusätzlich die Masseanschlussklemme des Oszilloskops an den Ground der Schaltung anschließe, ist das Signal weg bzw. null.
Mir ist nicht ganz klar, wie die Schwingung nur an dem Tastkopf einkoppelt. Geschieht dies kapazitiv und deshalb wird kein Masseanschluss benötigt?

Gruß
Walker

» Moin,
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» ich habe eine Frage zu dem fogenden Oszillator:
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» Wenn ich mit meinem Oszilloskop-Tastkopf den Punkt in der Schaltung, an dem
» Spule und veränderbarer Kondensator geminsam verbunden sind (links neben
» dem Wert 10p(F)), berühre, wird mir eine relativ "saubere" Siunsschwingung
» um die 90MHz angezeigt.
» Wenn ich aber nun zusätzlich die Masseanschlussklemme des Oszilloskops an
» den Ground der Schaltung anschließe, ist das Signal weg bzw. null.
» Mir ist nicht ganz klar, wie die Schwingung nur an dem Tastkopf einkoppelt.
» Geschieht dies kapazitiv und deshalb wird kein Masseanschluss benötigt?
»
» Gruß
» Walker

der Kollektoranschluss mit der Spule und der variablen Kapazität ist ein
kaum belastbarer Messpunkt. Da der Massekontakt noch nicht angeschlossen war,
konnte der Colpittsoszillator in Basisschaltung die Schwingungen gerade noch
aufrecht erhalten. Mit dem Masseanschluss war die Belastung so groß, dass die
Schwingungen aussetzen. Außerdem hat der Tastkopf so viel Eigenkapazität,
dass Die Frequenz erheblich verstimmt wird.
Bei dieser Messung wurde fast alles falsch gemacht, was falsch zu machen war.
Bei dieser Basisschaltung muss man die Schwingungen am Emitter messen.
Und das über einen Kapazität < 3 pF

Wer Hochfrequenz messen will braucht sehr sehr viel Erfahrung.
Konnte das Oszilloskop überhaupt diese Frequenz messen ?

» Wer Hochfrequenz messen will braucht sehr sehr viel Erfahrung.
» Konnte das Oszilloskop überhaupt diese Frequenz messen ?

Hi, danke für Deine Unterstützung.

Es ist ein Rigol mit einer Bandbreiten von 50MHz. Es ging mir nur um die Frequenzmessung.
Also bei diesem Oszillator wird die Schwingung am Emitter abgegriffen?

Kannst Du mir noch ein paar Tipps zu der Schaltung geben?

Gruß

» » Wer Hochfrequenz messen will braucht sehr sehr viel Erfahrung.
» » Konnte das Oszilloskop überhaupt diese Frequenz messen ?
»
» Hi, danke für Deine Unterstützung.
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» Es ist ein Rigol mit einer Bandbreiten von 50MHz. Es ging mir nur um die
» Frequenzmessung.
» Also bei diesem Oszillator wird die Schwingung am Emitter abgegriffen?
»
» Kannst Du mir noch ein paar Tipps zu der Schaltung geben?
»
» Gruß

Wenn du mit dem Tastkopf am Kollektor gemessen hast, dann ist die
Frequenz verstimmt worden. Durch die Kapazität des Tastkopfes wird die
Frequenz niedriger. Die Messung der Frequenz ist komplett falsch.
Mit einem Oscilloskop kann man die Frequenz nur grob schätzen bzw.
nur nachweisen, dass da etwas schwingt.
Die beste Messung wäre eine magnetische Auskopplung der Schwingung.
Du wickelst aus steifem Draht eine kleine Spule mit 2 Windungen
und 6 mm Innendurchmesser. An die beiden Enden wird der Tastkopf
angeschlossen. Mit dieser kleinen Spule näherst du dich der
Schwingkreisspule des Oszillators. Aus dem Magnetfeld der Oszillatorspule
koppelst du einen kleinen Teil der Oszillatorschwingungen aus.
Das belastet den Oszillator kaum und die Frequenz wir auch (fast)nicht
verstimmt. Wenn dich Oszillatoren interessieren, dann schau mal
ins Internet nach Colpitts-Oszillator oder Hartley-Oszillator.
(auch Meißner-O, Clapp-O, ECO-Oszillator)
Tipps zur Schaltung gibt es viele. Was willst du wissen ?

Vielen Dank,

Du hast in den Schaltplan einen 1,5pF Kondensator zur Signalmessung -Auskopplung eingefügt. Inwiefern belastet das Oszilloskop die Schaltung dadurch weniger?

Gruß

» Vielen Dank,
»
» Du hast in den Schaltplan einen 1,5pF Kondensator zur Signalmessung
» -Auskopplung eingefügt. Inwiefern belastet das Oszilloskop die Schaltung
» dadurch weniger?
»
» Gruß

Der Kondensator 1,5 pF hat bei 90 Mhz einen kapazitiven Widerstand
von ca 1180 Ohm. Damit fließt nur ein kleiner Messstrom, der den
Oscillator nur wenig belastet.

Bei den Fragen geht es mir im Grunde genommen darum, mit "echten" elektromagnetischen Wellen zu experimentieren. Die Wellen sollten also im Bereich der Schreibtischabmessungen kommen. Eigentlich kommt dafür nur der Gigahertz-Bereich in Frage. Mir fehlt leider ein geeigneter Hochfrequenzgenerator.

Ich will die Hochfrequenz im GHz-Bereich einfach mal auf ein Stück Draht geben und mit einem anderen Stabdipol empfangen. Empfangen in dem Sinne, das ich mir zumindest die Frequenz auf dem Oszilloskop ansehen kann. Also dass da etwas schwingt.

Wie kann ich mir einen Oszillator selber bauen, der elektromagnetische Wellen mit echtem Fernfeld im Abstand von 50 bis 30cm erzeugt? Hast Du ein Paar Tipps für so ein Experiment zu Hause?

Gruß