Hallo Zusammen, Vielleicht will mir einer kurz folgende Frage beantworten, ich finde dazu einfach nicht die passende Antwort. Ich stelle mir die Frage welchen Anteil der elektromagnetischen Welle der Empfänger sich nimmt um jeweilige Informationen (Musiksignal im Radio,...) zu erhalten. Dass die Übertragung und Erzeugung nur zusammen als elektromagnetische Welle stattfinden kann, habe ich soweit verstanden (LC-Schwingkreis), jedoch finde ich keine passende Antwort wie ich diese elektromagnetische Welle wieder als Informationseinheit im Empfänger "herausfiltern" kann... Dazu meine 2 Theorien / Fragen, wie die Datenübertragung funktionieren könnte Frage Nr. 1: Datenübertragung ähnlich der Energieübertragung in einem: (1) Transformater, bzw. den Sender als jeweilige "Primärspule" und den Empfänger als "Sekundärspule" oder (2) den Sender als 1. Kondensatorplatte und den Empfänger als 2. Kondensatorplatte? Frage Nr. 2: Wenn die Datenübertragung im Prinzip wie in Frage 1 abläuft, dann werden ja im Endeffekt von den elektromagnetischen Wellen ja nach Antenne lediglich die elekrischen Wellen bzw. die magnetischen Wellen verwendet und nicht elektromagnetische Wellen. Vielen Dank für eure Antwort. Gruß :)
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Alexander M. schrieb: > Frage Nr. 1: > Datenübertragung ähnlich der Energieübertragung in einem: > (1) Transformater, bzw. den Sender als jeweilige "Primärspule" und den > Empfänger als "Sekundärspule" oder > > (2) den Sender als 1. Kondensatorplatte und den Empfänger als 2. > Kondensatorplatte? Man muss deutlich zwischen dem Nahfeld und dem Fernfeld unterscheiden. Die obigen beiden Beispiele sind die beiden Extreme im Nahfeld, d.h. (1) für das Magnetfeld und (2) für das elektrische Feld. Im Fernfeld sieht es jedoch komplett anders aus, d.h. dort sind elektrischen und magnetisches Feld immer gemeinsam zu betrachten. Jegliche Wellenausbreitung umfasst immer beide Anteile. > Frage Nr. 2: > Wenn die Datenübertragung im Prinzip wie in Frage 1 abläuft, dann werden > ja im Endeffekt von den elektromagnetischen Wellen ja nach Antenne > lediglich die elekrischen Wellen bzw. die magnetischen Wellen verwendet > und nicht elektromagnetische Wellen. Ein reiner Plattenkondensator oder eine reine Spule strahlen aber nur einen winzigen Teil als elektromagnetische Welle ab, d.h. trotz der hohen elektrischen bzw. magnetischen Feldstärke im Nahfeld produzieren sie kaum Leistung im Fernfeld. Insbesondere bei Transformatoren besteht eines der Entwurfsziele darin, möglichst nur lokales Magnetfeld zu produzieren. Damit ein Kondensator oder eine Spule auch als Antenne gut abstrahlt, müssen die geometrischen Abmessungen so gewählt werden, dass sie in der Größenordnung der Wellenlänge des abzustrahlenden Signals liegen. Der Übergang vom Nahfeld zum Fernfeld findet etwa im Bereich von drei bis zehn Wellenlängen statt.
Auch, wenn heute Freitag ist... Du hast richtig erkannt, dass es elektromagnetische Wellen heißt. Es sind beide Komponenten des Feldes im Spiel.
Wechselnde Magnetfelder induzieren Strom in Leiter. Stromfluss durch Leiter erzeugt Magnetfelder. Kapazitive Übertragung ist auch in entferntem Sinne ein Stromfluss. Daher kann man das nicht trennen. Das Eine bewirkt das Andere.
Andreas S. schrieb: > müssen die geometrischen Abmessungen so gewählt werden, dass sie in der > Größenordnung der Wellenlänge des abzustrahlenden Signals liegen. Die kurze lineare Antenne hat optimale Werte - in der Theorie. Das Problem ist nur die Anpassung. Jedes Gebilde in beliebiger Geometrie kann als Antenne gebraucht werden.
Nachtrag: Im Fernfeld erkennt man dann auch nicht mehr, ob die Abstrahlung mittels einer "elektrischen" oder "magnetischen" Antenne erfolgt ist. Sehr interessant ist in diesem Zusammenhang auch die Funktion von sog. Hohlleitern. Dort "spielt" man ganz gezielt mit den elektrischen und magnetischen Anteilen und ermöglicht dadurch auch Ausbreitungsformen, wie sie im Fernfeld ansonsten niemals auftreten könnten. https://de.wikipedia.org/wiki/Hohlleiter Das Paradebeispiel für das Ausnutzen der Eigenschaften in dann das sog. "Magic Tee": https://en.wikipedia.org/wiki/Magic_tee
Andreas S. schrieb: > Man muss deutlich zwischen dem Nahfeld und dem Fernfeld unterscheiden. Man darf auch anhand der Frequenz unterscheiden. DCF77 ist Langewelle und es wird der magnetische Teil beim Empfänger ausgewertet. UKW ist kurzwelliger und es wird der elektrische Teil ausgewertet. Dipolantenne vs. Ferritstabantenne. Langewelle ist in der Regel weitreichender. (was hauptsächlich mit der Erdkrümmung zusammenhängt)
Hallo ich finde die Frage von Alexander durchaus sehr interessant, besonders wenn man etwas tiefer gehend zu verstehen bzw. erklären versucht was eine Elektromagnetische Welle und das Elektrische bzw. Magnetische Feld sind wenn man halt nicht einfach hinnimmt das in den Lehrbüchern meist das "Feld" einfach als naturgegeben hingenommen wird - bzw. irgendwie gar nicht erklärt wird was eigentlich "im tiefsten inneren" ein Feld ist und wie es entsteht und eigentlich ist. Erweitert bin ich auch nicht wirklich mit der "typischen" Erklärung wie sich eine Elektromagnetische Welle von einer Antenne ablöst und Empfangen empfangen (in einen Elektrischen Strom gewandelt wird) so richtig zufrieden, irgendwie habe ich das Gefühl als wenn das nur (vereinfachte ?) Vorstellungen sind die zwar hervorragend funktionieren und von der Praktischen Physik bestätigt werden aber letztendlich doch nicht wirklich erklären was da im kleinsten (und durch was - wieder diese "Felder" und Feldvorstellungen) und mittels welcher Teilchen geschieht. Ham
Vielen Dank für die Antworten. Das mit der Übertragung und Ausbreitung als elektromagnetische Welle habe ich soweit verstanden, aber noch nicht das Empfangen dieser Welle. Damit eine elek. Spannung am Empfänger entstehen kann (und somit die Informationen der elektromagnetischen Wellen "gewonnen werden"), muss ja eine Kraft auf die Elektronen des Empfängers (Antenne) wirken. Nun gibt es ja dazu 2 Möglichkeiten: 1. Elektrische Kraft (F=E*q) oder 2. Magnetische Kraft (F=q*v*B) Das sind ja 2 Kräfte aus unterschiedlichen Feldstärken. Wie kann es nun sein, dass im Fernfeld beide Felstärken "zusammenwirken"? Es würde doch z.B. reichen wenn ich 1 Spule mir basteln würde und so dann die magnetischen Feldlinien "empfangen" würde. Habe ich da einen Denkfehler oder sind dann tatsächlich Fernfeld und Nahfeld komplett anders zu betrachten und es herrschen nicht mehr "bekannte Formeln // Denkweisen // Ersatzschaltbilder aus der Abiturphysik"? Grüße
Alexander M. schrieb: > dass im Fernfeld beide Felstärken "zusammenwirken"? Das tun sie auf dem Übertragungsweg, von Sender zu Empfänger. Unabwendbar. Alexander M. schrieb: > Es würde doch > z.B. reichen wenn ich 1 Spule mir basteln würde und so dann die > magnetischen Feldlinien "empfangen" würde. Sicherlich! Ein DCF77 Empfänger tut genau das
Richtig, bei einem DCF77 funktioniert es ja z.B. so, fällt mir gerade auch ein :) Wozu aber dann "so viele verschiedene Antennenformen", ursprünglich würde dieser Aufbau mit einer Spule als Empfänger jegliche magnetischen Felder aus elektromagnetischen Wellen aufnehmen. Dieses Signal --> Verstärken --> Filtern auf jeweilige Frequenz, und somit wären alle Empfängertypen überflüssig und das Datenempfangen könnte lediglich durch eine Spule (Größe eigentlich egal, das würde nur einen anderen Energiedurchsatz durch die Spule ergeben und die Amplituden der Spannungsspitzen ändern) erfolgen?!
Alexander M. schrieb: > Es würde doch > z.B. reichen wenn ich 1 Spule mir basteln würde und so dann die > magnetischen Feldlinien "empfangen" würde. Korrekt. Mittelwellen-Radio hat man zum Beispiel wahlweise mit einem Spule (und Ferrit-Stab) oder mir einem irre langen aufgespannten Draht empfangen. Funkuhren empfangen auch magnetisch mit Ferritstab und Spule. Höhere Frequenzen kann man leichter mit Antennen in Form eines Stabes oder Dipols empfangen. Aber im Prinzip geht immer beides.
Ich glaube, dass der TO etwas missverstanden wurde, denn der Kern der Frage, zumindest vertehe ich das so, ist wie ein Empfänger aus der elektromagnetischen Welle eine Information generiert: Alexander M. schrieb: > Damit eine elek. Spannung am Empfänger entstehen kann (und somit die > Informationen der elektromagnetischen Wellen "gewonnen werden")...[snip] Meine Interpretation: Die elektromagnetische Welle ist nur Mittel zum Zweck, deshalb wird sie Träger genannt. Träger der Information. Die eigentliche Information liegt in der Modulation. Eine Modulation ist nichts weiter, als ein "Veränderung" des Trägersignals. Diese "Veränderung" trägt die Information, welche im Empfänger wieder regeneriert wird. Eine elektromagnetische Welle ist an sich erstmal nur eine Welle, damit kann man entfernte Ziele/Stationen erreichen. Um eine Information zu übertragen muss diese Welle entsprechend verändert werden, was man Modulation nennt. Soweit erstmal meine Einschätzung.
Ham schrieb: > Erweitert bin ich auch nicht wirklich mit der "typischen" Erklärung wie > sich eine Elektromagnetische Welle von einer Antenne ablöst und > Empfangen empfangen (in einen Elektrischen Strom gewandelt wird) so > richtig zufrieden, irgendwie habe ich das Gefühl als wenn das nur > (vereinfachte ?) Vorstellungen sind die zwar hervorragend funktionieren > und von der Praktischen Physik bestätigt werden aber letztendlich doch > nicht wirklich erklären was da im kleinsten (und durch was - wieder > diese "Felder" und Feldvorstellungen) und mittels welcher Teilchen > geschieht. Das sind halt die Näherungen, die man ausrechnen kann, deshalb werden die immer genannt ;) Was im Übergangsbereich zwischen Nah- und Fernfeld passiert ist sehr kompliziert und es ist insbesondere auch relativ unklar, was für eine Aussage eigentlich als "Erklärung" dieses Verhaltens ausreichen würde. Erklärt wird das Verhalten im technischen Sinne von den Maxwell-Gleichungen, weil wenn man die Geometrie und Randbedingungen in diese einsetzt, kommt das korrekte Feld raus. Ein intuitives Verständnis für das Verhalten, welches Menschen meist als Erklärung haben wollen, gibt es dabei nicht notwendigerweise. Mit Teilchen hat das alles eigentlich gar nichts zu tun.
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Denk dir doch einfach eine Schallwelle. Die kannst du messen mittels 'Geschwindigkeitsmessung' und mittels 'Druckmessung'. Die wandeln sich dauernd ineinander um. Überleg dir eben was dein Ohr macht und wie 'Schallinformation' aussieht.
Die Vorstellung von Teilchen und Strahlen, die durch die Gegend fliegen ist von der Wissenschaft inzwischen verworfen wollen. Das sind alles nur Wellen aus Energie. Es wird sogar gemunkelt, das alles, was man anfassen kann auch nur Wellen sind.
Wie aus Wellen Informationen generiert werden ist mir soweit schon (in Grundkenntnissen) klar, meine eigentliche Frage bezieht sich auch nicht auf die Übertragung (das nehm ich vorerst mal so hin, dass elektromagnetische Wellen so entstehen, wird dann Thema wenn aktuelle Frage beantwortet ist :D ), sondern lediglich auf das Empfangen eines Signals. Wenn ich bei einem Trafo Primär- und Sekundärspule habe, dann übertrage ich ja aufgrund magnetischer Feldstärken Energie vom Primärkreis in den Sekundärkreis, quasi (ohne Eisenkern gedacht) über den Raum, oder auch: Wenn ich bei einem Plattenkondensator auf einer Platte Elektronen wegnehme, entsteht ja ein elektrisches Feld, auch frei über den Raum... Meine Vermutung / Frage wären: Sind Sender und Empfänger im Grunde genommen weit entfernte Primär / Sekundärspulen bzw. Platten eines Plattenkondensators mit dem Zusatz, dass keine Energie durch Feldlinien sondern Energie (sehr gering) durch Wellen überträgt. Beispiel: Dipol-Empfänger = 2. Platte eines Plattenkondensators DCF-Empfänger = Sekundärspule Das ist eigentlich meine Frage, die mich ein bisschen verrückt macht :) Danke.
Arduino Fanboy D. schrieb: > Andreas S. schrieb: >> Man muss deutlich zwischen dem Nahfeld und dem Fernfeld unterscheiden. > > Man darf auch anhand der Frequenz unterscheiden. Nein, das Prinzip ist frequenzunabhängig, zumindest in dem Energiebereich, in dem noch keine Ionisierung der Materialien o.ä. auftritt. Die geometrischen Abmessungen skalieren eben einfach nur reziprok zur Frequenz. > DCF77 ist Langewelle und es wird der magnetische Teil beim Empfänger > ausgewertet. Ferritantennen, die überwiegend auf das Magnetfeld reagieren, nimmt man nur deswegen, weil sich damit brauchbare Antennen bauen lassen, die wesentlich kleiner als die Wellenlänge sind. Aber natürlich kann man auch konventionelle Antennenstrukturen für Langwelle verwenden, z.B. bei 17,2 kHz. Sie sind eben bloß etwas zu unhandlich für normale Funkuhren: https://www.youtube.com/watch?v=UJRQXfFa1rY > UKW ist kurzwelliger und es wird der elektrische Teil ausgewertet. > > Dipolantenne vs. Ferritstabantenne. Bei Dipolantennen mit Abmessungen in der gleichen Größenordnung wie die Wellenlänge werden selbstverständlich sowohl das elektrische als auch magnetische Feld einbezogen. Man muss sich einfach nur anschauen, wo sich auf solchen Antennen Spannungsbäuche und Stromknoten ausbilden. > Langewelle ist in der Regel weitreichender. > (was hauptsächlich mit der Erdkrümmung zusammenhängt) Vor allem hat Langwelle eine wesentlich größere Eindringtiefe in Wasser, d.h. sogar Salzwasser. Deswegen werden auch heutzutage noch Langwellensender eingesetzt, um Nachrichten an abgetauchte U-Boote senden zu können. Dort werden dann rein magnetische Antennen für den Empfang eingesetzt, siehe: https://de.wikipedia.org/wiki/L%C3%A4ngstwelle#/media/File:Uboatvlfantenna.jpg
Alexander M. schrieb: > Das ist eigentlich meine Frage, die mich ein bisschen verrückt macht :) Du hast eine Menge geschrieben, aber keine Frage gestellt.
Doch habe ich: „Meine Vermutung / Frage wären:“... Gruß :)
Alexander M. schrieb: > Wenn ich bei einem Trafo Primär- und Sekundärspule > habe, dann übertrage ich ja aufgrund magnetischer > Feldstärken Energie vom Primärkreis in den Sekundärkreis, Nnnnein... eigentlich nicht. Fließender Strom erzeugt erstmal nur ein Magnetfeld, und weiter gar nichts. Nun gibt es aber eine Maxwellsche Gleichung, die besagt "rot E = -B_punkt", also im Klartext: Ein sich zeitlich änderndes Magnetfeld (B_punkt) bewirkt ein elektrisches Wirbelfeld (!!). Wenn sich also der Strom im Primärkreis ÄNDERT, dann entsteht aufgrund dieser Änderung eine ELEKTRISCHE FELDSTÄRKE in der Sekundärwicklung. > Wenn ich bei einem Plattenkondensator auf einer Platte > Elektronen wegnehme, entsteht ja ein elektrisches Feld, > auch frei über den Raum... Schlechtes Beispiel. Ein Plattenkondensator ist ein Zweipol; ein Trafo ist ein Vierpol. Richtig ist aber: Das Feld trägt die Energie, und es breitet sich im Raum aus. > Meine Vermutung / Frage wären: > Sind Sender und Empfänger im Grunde genommen weit > entfernte Primär / Sekundärspulen bzw. Platten eines > Plattenkondensators Hmm. In gewisser Weise, ja. > mit dem Zusatz, dass keine Energie durch Feldlinien > sondern Energie (sehr gering) durch Wellen überträgt. Nein, das ist falsch. Die Wellen BESTEHEN aus lokalen Feldern mit "Feldlinien". Der Witz bei den Wellen ist nur der, dass sich die beiden Feldkomponenten sozusagen "gegenseitig" erzeugen. Deswegen ist bei genügender Entfernung (=Fernfeld) die Frage nach der ursprünglichen Quelle egal.
Alexander M. schrieb: > Doch habe ich: > „Meine Vermutung / Frage wären:“... Also wenn das die Fragen waren, dann lautet die Antwort: Ja, sind sie
@ Alexander Ich rate Dir zunächst mal den Artikel https://de.wikipedia.org/wiki/Antennentechnik zu lesen.
Angehängte Dateien:
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LinWiechFelder.png
40 KB
Alexander M. schrieb: > Meine Vermutung / Frage wären: > Sind Sender und Empfänger im Grunde genommen weit entfernte Primär / > Sekundärspulen bzw. Platten eines Plattenkondensators mit dem Zusatz, > dass keine Energie durch Feldlinien sondern Energie (sehr gering) durch > Wellen überträgt. Nein sind sie nicht ! Auch dein Trafo Beispiel hat damit nichts zu tun. Dem Nahfeld einer Antenne kannst du IMMER Energie entziehen, wenn du das nicht tust, dann pendelt praktisch Blindleistung hin und her. Beim Trafo genau das gleiche. Der Ursprung liegt recht tief in der Relativitätstheorie und entsteht aus dem Fakt, dass die Lichtgeschwindigkeit in ALLEN Bezugssystemen gilt, ihre Ausbreitungsgeschwindigkeit jedoch limitiert ist. Wenn du von diesem Standpunkt nun auf die Maxwellgleichungen kommst und dann die allgemeinste Form ansiehst, die sog. Lienard Wiechert Potentiale und dir dann über den Gradient die Felder ansiehst, dann sieht das aus wie im Anhang. Der rot umkringelte Teil kommt aus der Elektrostatik und hat einen r^2 Term im Nenner. Er fällt also sehr schnell ab. Das ist das Nahfeld. Der grüne Teil kommt aus der Dynamik und hat nur einen linearen Term im Nenner und beschreibt das Fernfeld. Das ganze sind also GETRENNTE Felder welche sich überlagern und eben in bestimmten gebieten mehr oder weniger ausgeprägt sind.
Ich wollte doch nur klar machen, dass es NICHT so ist, dass sich Fernfelder aus dem Nahfeld 'ablösen' oder dergleichen. Physikalisch ist es eben so, dass das Nahfeld einfach ein geschaltetes statischen Feld ist, wie ein Trafo oder ein Kondensator im Wechselspannungspfad, während das Fernfeld das "echte" Photon ist, also eine unendlich ausgeprägte Anregung eines allumfassenden Elektromagnetischen Feldes. Das furchtbare ist eben, dass BEIDE entstehen wenn man eine Ladung irgendwo beschleunigt sie aber nichts miteinander zu tun zu haben. Dass die Herleitung ist natürlich depressiv bis furchtbar ist, vorallem ohne natürliche Einheiten (also wenn man den Großteil der Konstanten nicht auf 1 setzt) ist mir ja auch klar.
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Alexander M. schrieb: > Wenn ich bei einem Trafo Primär- und Sekundärspule habe, dann übertrage > ich ja aufgrund magnetischer Feldstärken Energie vom Primärkreis in den > Sekundärkreis, quasi (ohne Eisenkern gedacht) über den Raum, > oder auch: > Wenn ich bei einem Plattenkondensator auf einer Platte Elektronen > wegnehme, entsteht ja ein elektrisches Feld, auch frei über den Raum... > > Meine Vermutung / Frage wären: > Sind Sender und Empfänger im Grunde genommen weit entfernte Primär / > Sekundärspulen bzw. Platten eines Plattenkondensators mit dem Zusatz, > dass keine Energie durch Feldlinien sondern Energie (sehr gering) durch > Wellen überträgt. Die abgestrahlte elektromagnetische Welle ist nicht mehr mit der Sendeantenne verbunden und verbreitet sich im Raum selbstständig.
Egon D. schrieb: > Der Witz bei den Wellen ist nur der, dass sich die beiden > Feldkomponenten sozusagen "gegenseitig" erzeugen. Dann könnten sie aber nicht phasengleich sein, sondern müssten 90° phasenverschoben sein, und könnten keine Energie übertragen, weil das Vektorprodukt dann Null ist (Blindleistung).
Georg M. schrieb: > Die abgestrahlte elektromagnetische Welle ist nicht mehr mit der > Sendeantenne verbunden und verbreitet sich im Raum selbstständig. Ich habe damit ein Problem. Wenn das stimmt, dann kann der Sender nicht "fühlen" ob sein Signal von jemandem oder von ganz vielen empfangen wird. Die Empfänger belasten den Sender nicht. Andererseits gibt es da diesen Bericht, dass Bastler ihre Leuchtstofflampen im Schrebergärten mit Energie betrieben, die sie der Bahn mit simplen Dipol Antenne stahlen. Das widerspricht dem doch.
Stefanus F. schrieb: > Andererseits gibt es da diesen Bericht, dass Bastler ihre > Leuchtstofflampen im Schrebergärten mit Energie betrieben, die sie der > Bahn mit simplen Dipol Antenne stahlen. Das widerspricht dem doch. Für die Stromaufnahme deiner Taschenlampe macht es keinen Unterschied, ob diese eine helle oder dunkle Fläche beleuchtet. Ernste Folgen, für deine Leuchtstofflampe mit Dipol bestehen wohl nur für die Antennen dahinter.
Stefanus F. schrieb: > Georg M. schrieb: >> Die abgestrahlte elektromagnetische Welle ist nicht mehr mit der >> Sendeantenne verbunden und verbreitet sich im Raum selbstständig. > > Ich habe damit ein Problem. Wenn das stimmt, dann kann der Sender nicht > "fühlen" ob sein Signal von jemandem oder von ganz vielen empfangen > wird. Die Empfänger belasten den Sender nicht. > > Andererseits gibt es da diesen Bericht, dass Bastler ihre > Leuchtstofflampen im Schrebergärten mit Energie betrieben, die sie der > Bahn mit simplen Dipol Antenne stahlen. Das widerspricht dem doch. Nein: denn dieser Empfang ist idR im Nahfeld der Sendeantenne (das Gartenhäuschen direkt neben dem Langwellensender, etc). Auch andernfalls widerspricht sich das nicht, weil die Energieentnahme das Fernfeld lokal schwächt. Das impliziert aber nicht, dass der Sender das mitbekommt.
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