Elektromagnetisches Feld
Das elektromagnetische Feld
Das elektromagnetische Feld ist die Grundlage aller Funktechnik. Es entsteht durch zeitlich veränderliche Ströme und breitet sich mit Lichtgeschwindigkeit aus.
Entstehung des EM-Feldes
Frage EB301: Ein elektromagnetisches Feld entsteht, wenn ein zeitlich veränderlicher Strom durch einen Leiter fließt.
Ausbreitung der Welle
Frage EB302: Die Ausbreitung erfolgt durch eine Wechselwirkung zwischen E- und H-Feld.
Geometrie im Fernfeld
Fragen EB303, EB304: Im Fernfeld stehen E-Feld, H-Feld und Ausbreitungsrichtung senkrecht aufeinander (je 90°).
• E-Feld ⊥ H-Feld (90°)
• E-Feld ⊥ Ausbreitungsrichtung (90°)
• H-Feld ⊥ Ausbreitungsrichtung (90°)
Alle drei Größen bilden ein rechtwinkliges Koordinatensystem!
Polarisation
Fragen EB305-EB310: Die Polarisation wird durch die Richtung des elektrischen Feldes bestimmt.
• E-Feld zeigt senkrecht nach oben/unten
• Vertikale Antenne (Stab)
• Typisch: UKW, Mobilfunk
• E-Feld zeigt waagerecht
• Horizontale Antenne (Dipol, Yagi)
• Typisch: KW, TV
• Schau auf die Richtung des E-Feld-Vektors
• E-Feld senkrecht → vertikal polarisiert
• E-Feld waagerecht → horizontal polarisiert
• Bei Antennen: Die Polarisation entspricht der Ausrichtung des Strahlers
Wellenlänge und Frequenz
Fragen EB311-EB316: Die Beziehung zwischen Wellenlänge und Frequenz ist fundamental für den Amateurfunk.
- $\lambda$ = Wellenlänge in m
- $f$ = Frequenz in Hz
- $c$ = Lichtgeschwindigkeit = $3 \cdot 10^8$ m/s = 300 m/µs
$\lambda\,[\text{m}] = \frac{300}{f\,[\text{MHz}]}$ $f\,[\text{MHz}] = \frac{300}{\lambda\,[\text{m}]}$
Merke: 300 geteilt durch MHz ergibt Meter (und umgekehrt)
Beispielrechnungen
| Frage | Gegeben | Rechnung | Ergebnis |
|---|---|---|---|
| EB311 | f = 1,84 MHz | $\lambda = 300 / 1{,}84$ | 163 m |
| EB312 | f = 21 MHz | $\lambda = 300 / 21$ | 14,29 m |
| EB313 | f = 28,5 MHz | $\lambda = 300 / 28{,}5$ | 10,5 m |
| EB314 | λ = 80 m | $f = 300 / 80$ | 3,75 MHz |
| EB315 | λ = 30 mm = 0,03 m | $f = 300 / 0{,}03$ | 10.000 MHz = 10 GHz |
| EB316 | λ = 10 cm = 0,1 m | $f = 300 / 0{,}1$ | 3000 MHz = 3 GHz |
Zusammenfassung für die Prüfung
| Frage | Thema | Richtige Antwort |
|---|---|---|
| EB301 | Entstehung EM-Feld | Zeitlich veränderlicher Strom |
| EB302 | Ausbreitung | Wechselwirkung E- und H-Feld |
| EB303 | Winkel E/H | 90° |
| EB304 | E, H, Ausbreitung | Alle drei senkrecht zueinander |
| EB305 | Polarisation bestimmt durch | Richtung des E-Feldes |
| EB306 | Bild: E horizontal | Horizontale Polarisation |
| EB307 | Bild: E vertikal | Vertikale Polarisation |
| EB308 | Bild: E rotiert | Zirkulare Polarisation |
| EB309 | Yagi horizontal | Horizontal |
| EB310 | Yagi vertikal | Vertikal |
| EB311-316 | λ ↔ f Umrechnung | $\lambda = 300/f$ (MHz↔m) |
Wissenskontrolle
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Wie erfolgt die Ausbreitung einer elektromagnetischen Welle? Die Ausbreitung erfolgt ...
Der Winkel zwischen den elektrischen und magnetischen Feldkomponenten eines elektromagnetischen Feldes beträgt bei Freiraumausbreitung im Fernfeld ...
Welche Aussage trifft auf die elektromagnetische Ausstrahlung im ungestörten Fernfeld zu?
Die Polarisation einer elektromagnetischen Welle ist durch die Richtung ...
Das folgende Bild zeigt eine Momentaufnahme eines elektromagnetischen Feldes. Welche Polarisation hat die skizzierte Welle?
Das folgende Bild zeigt eine Momentaufnahme eines elektromagnetischen Feldes. Welche Polarisation hat die skizzierte Welle?
Das folgende Bild zeigt eine Momentaufnahme eines elektromagnetischen Feldes. Welche Polarisation hat die skizzierte Welle?
Die Polarisation des Sendesignals in der Hauptstrahlrichtung dieser Richtantenne ist ...
Die Polarisation des Sendesignals in der Hauptstrahlrichtung dieser Richtantenne ist ...
Welcher Wellenlänge $\lambda$ entspricht in etwa die Frequenz 1,84 MHz im Freiraum?
Welcher Wellenlänge $\lambda$ entspricht in etwa die Frequenz $f$ = 21 MHz?
Welcher Wellenlänge $\lambda$ entspricht in etwa die Frequenz 28,5 MHz im Freiraum?
Welcher Frequenz $f$ entspricht in etwa eine Wellenlänge von 80,0 m im Freiraum?
Welche Frequenz entspricht in etwa einer Wellenlänge $\lambda$ von 30 mm im Freiraum?
Eine Wellenlänge $\lambda$ von 10 cm im Freiraum entspricht in etwa einer Frequenz von ...