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Auskopplung: vom Schwingkreis zum Herztscher Dipol

Frage: Auskopplung: vom Schwingkreis zum Herztscher Dipol
(17 Antworten)


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Hallo, es geht hier drum:

http://www.chemgapedia.de/vsengine/vlu/vsc/de/ph/14/ep/einfuehrung/emwellen/alles.vlu/Page/vsc/de/ph/14/ep/einfuehrung/emwellen/ausbreitung.vscml.html

Genauer um den Abschnitt: „Die Abstrahlung des Hertz`schen Dipols“

Bei der Abb.
und dem Text dazu frage ich mich, wie die Auskopplung genau funktioniert, also die Übertragung vom geschlossenen Schwingkreis zum Dipol.

Da steht: „Ganz analog verhält es sich nun beim Übergang zum offenen Dipol. Kapazität und Induktivität sind hier durch die geometrischen Abmessungen des Dipols gegeben und bestimmen die Eigenfrequenz des schwingenden Dipols. Der Schwingkreis mit seiner erzwungenen Schwingung wird an den Dipol angekoppelt. Resonanz liegt nunmehr auch hier vor, wenn die Erregerfrequenz des Schwingkreises und die Eigenfrequenz des Dipols annähernd gleich sind.“

Aber warum nutzt man dann den Dipol? Eigentlich nimmt man den doch, weil er so hohe Frequenzen erzeugen kann. Wenn aber der Schwingkreis jetzt schon auf die Eigenfrequenz gebracht wird, müsste es ja gar nicht so schwer sein, eine rel. hohe Frequenz im Schwingkreis zu erzeugen, oder? Die Bedingungen kenne ich, Windungen der Spule reduzieren, Plattenkondensatorplatten im größeren Abstand lassen etc....aber dann hätte ich ja kein geschlossenen Schwingkreis mehr, sondern eben einen Hertzschen Dipol.

Meine Idee: Eine Wechselspannung wird von der Spule des Schwingkreises in dem Dipol induziert...dann kann im Dipol eine elektromagnetische Welle abgestrahlt werden...

Was stimmt und was nicht?

Danke im Voraus!
Frage von Svenchen (ehem. Mitglied) | am 09.09.2009 - 20:27


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Antwort von Svenchen (ehem. Mitglied) | 09.09.2009 - 20:52
EDIT:
Mit Dipol meine ich natürlich immer den Herztschen Dipol.

 
Antwort von GAST | 09.09.2009 - 20:54
passt schon.

strom wird im dipol induziert. die frequenz dieses wechselstroms ist dabei sehr hoch (siehst du beim übergang vom geschlossenem zu offenem schwingkreis, wo die anzahl der windungen und der plattenabstand vergrößert wird und somit die eigenfrequenz steigt)

irgendwie muss man den metallstab auch erregen ...
strahlt nicht einfach so wellen ab, dann wär´s ein perpetuum mobile.


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Antwort von Svenchen (ehem. Mitglied) | 09.09.2009 - 20:58
Okay, danke für die klare Sicht ;)...

Ich war halt nur verwirrt, weil ich dachte, dass vom Schwingkreis die elektromagnetischen Wellen (die ja auch entstehen), dafür verantwortlich sind, dass die Frequenz vom Schwingkreis zum Dipol übertragen wird...wäre das so, dann wäre es ja wie gesagt Quatsch den Dipol noch dahinter zu schalten ;)


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Antwort von Svenchen (ehem. Mitglied) | 10.09.2009 - 21:06
Hallo v-love und alle anderen,

du (v-love: schriebst:)

"irgendwie muss man den metallstab auch erregen ..."

Genau mir gehts dabei um das Wie.

Es gibt ja zwei Möglichkeiten:

1.) Elektromagentische Wellen bringen die Eelktronen im Dipol zum Schwingen...was ich ja eigentlich bezweifle, weil man ja sonst schon im Schwingkreis genauso hochfrequente Wellen/Schwingungen wie im Dipol erzeugen könnte...womit der Dipol fast überflüssig wäre

oder

2.) durch Induktion (unabhängig von elektromagnetischen Wellen) wird im Dipol ein Wechselstrom erzeugt, der aber ja jetzt i-wie hochfrequentere elektromagnetische Wellen erzeugen muss, obwohl Erregerfrequenz des Schwingkreises gleich Eiegenfrequenz des Dipols sein muss...?
Geht das...ist das beides unabhängig von einander? Wie funktioniert das?

Danke im Voraus

 
Antwort von GAST | 10.09.2009 - 22:27
nicht ganz ...

du hast im schwingkreis E und B -felder. die energie von diesen wird direkt an den dipol weitergegeben. (kopplung der oszillatoren) elektronen fangen an sich zu bewegen (entsprechend den E und B -funktionen des schwingkreises). -->schwingung wurde erregt.

natürlich braucht man um die zu erregen eine recht hohe frequenz. deshalb verwendet man auch hochfrequenz-resonatoren.


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Antwort von Svenchen (ehem. Mitglied) | 11.09.2009 - 07:15
Hey, danke erstmal für deine Antowrt.

Kann ich dann im Grunde vermuten, dass ein Zusammenhang zwischen Induktion und der Übertragung der Schwingung zum Dipol vom Schwingkreis via E-/B-Feld besteht?

Ich sehe das ganze immernoch als zwei unabhängige Vorgänge, aber ist Induktion vlt. nur eine Erscheinung, eine spezielle, die die Eigenschaft von den B/E-Feldern, in dem Dipol eine Wechselspannung/strom zu erzeugen, speziell benennt?

Danke!

 
Antwort von GAST | 11.09.2009 - 14:11
"Kann ich dann im Grunde vermuten, dass ein Zusammenhang zwischen Induktion und der Übertragung der Schwingung zum Dipol vom Schwingkreis via E-/B-Feld besteht?"

ja, das kannst du.

"Ich sehe das ganze immernoch als zwei unabhängige Vorgänge, aber ist Induktion vlt. nur eine Erscheinung, eine spezielle, die die Eigenschaft von den B/E-Feldern, in dem Dipol eine Wechselspannung/strom zu erzeugen, speziell benennt?"

nein.


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Antwort von Svenchen (ehem. Mitglied) | 12.09.2009 - 20:35
Hmh, also ich habe damit immernoch ein Problem. Folgendes soll das verdeutlichen.

Auf einen HF-Oszillator wird ein Metallstab gelegt. Ein weiterer Metallstab, der in der Mitte durch eine Glühlampe überbrückt wurde, ist parallel in einer gewissen Entfernung zu dem ersten Metallstab angebracht.

Beobachtung: Die Lampe leuchtet

Jetzt dreht man den zweiten Stab so, dass ein Ende in Richtung des quer auf dem HF-Osziallators liegenden Metallstab zeigt.

Bobachtung: Die Lampe leuchtet nicht

Erklärung: Es muss sich um eine transversale, linear polarisierte Welle handeln.

Jetzt schreibst du:

("Kann ich dann im Grunde vermuten, dass ein Zusammenhang zwischen Induktion und der Übertragung der Schwingung zum Dipol vom Schwingkreis via E-/B-Feld besteht?")

"Ja, das kannst du"

Bei der Induktion spielt es aber doch keine Rolle, wie der leitende Gegenstand zum stromdurchflossenden Metall liegt. Hier schon...

Wie geht das jetzt genau mit der Übertragung. Nochmal zurück zu meinem Hauptproblem:

Wenn bei der Kopplung von Schwingkreis u. Dipol (siehe Weblink in meinem ersten Beitrag) die Erregerfrequenz gleich der Eigenfrequenz des Dipols sein muss, wie soll das gehen?

Das geht doch nicht! Hä? Der Dipol hat doch eine viel höhere Eigenfrequenz als der Schwingkreis und die soll er ja auch haben, denn sonst könnte man ja auch gleich beim Schwingkreis bleiben...

Wie klappt es, dass jetzt im Dipol vom Schwingkreis ein Wechselstrom erzeugt wird?

Meine Überleging war Induktion, du schreibst aber auch:...

("Ich sehe das ganze immernoch als zwei unabhängige Vorgänge, aber ist Induktion vlt. nur eine Erscheinung, eine spezielle, die die Eigenschaft von den B/E-Feldern, in dem Dipol eine Wechselspannung/strom zu erzeugen, speziell benennt?")

"nein."

...also muss es ja da etwas geben. Einmal die elektromagnetsichen Wellen und die Induktion. Beides kommt vom Schwingkreis, denn darin finden elektromagentische Schwingungen statt und auch änderende B-/E-Felder für Induktion.

Bitte kläre mich jetzt einmal genau auf, ich würde dir unendlich dankbar sein!

Danke im Voraus!

 
Antwort von GAST | 12.09.2009 - 21:03
"Bei der Induktion spielt es aber doch keine Rolle, wie der leitende Gegenstand zum stromdurchflossenden Metall liegt. Hier schon..."

eigentlich schon, aber das soll hier egal sein, weil ich darauf nicht hinaus wollte.
durch induktion entstehen erst schwingungen im schwingkreis.

"Wenn bei der Kopplung von Schwingkreis u. Dipol (siehe Weblink in meinem ersten Beitrag) die Erregerfrequenz gleich der Eigenfrequenz des Dipols sein muss, wie soll das gehen?"

wie das gehen soll?
geringe kapazität, geringe induktivität.
durch rückkopplung schwingt der oszillator ungedämpft.

die kraft der elektromagnetischen felder wird durch lichtteilchen vermittelt, ist prinzipiell immer so.

so auch bei deinem versuch.
wäre empfangsdipol und sendedipol z.b. senkrecht aufeinander, so würde der empfangsdipol in richtung von c zeigen. gibt aber keine schwingung in richtung von c (da transversalwelle). also kann der empfangsdipol zu keinen schwingungen angeregt werden.


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Antwort von Svenchen (ehem. Mitglied) | 13.09.2009 - 11:45
""Wenn bei der Kopplung von Schwingkreis u. Dipol (siehe Weblink in meinem ersten Beitrag) die Erregerfrequenz gleich der Eigenfrequenz des Dipols sein muss, wie soll das gehen?"

wie das gehen soll?
geringe kapazität, geringe induktivität.
durch rückkopplung schwingt der oszillator ungedämpft."

Aber eine geringe Kapazität bzw. Induktivität erreiche ich doch nur indem ich z.B. den Palltenabstand vergrößere oder die Windungen bei der Spule reduziere...und damit bin ich doch beim Dipol (offener Schwingkreis) und nicht mehr bei dem Schwingreis, der mit dem folgendem Dipol gekoppelt ist...?

 
Antwort von GAST | 13.09.2009 - 12:52
"Aber eine geringe Kapazität bzw. Induktivität erreiche ich doch nur indem ich z.B. den Palltenabstand vergrößere oder die Windungen bei der Spule reduziere"

das stimmt, wenn sonst alles konstant ist.

"und damit bin ich doch beim Dipol (offener Schwingkreis) und nicht mehr bei dem Schwingreis, der mit dem folgendem Dipol gekoppelt ist...?"

das stimmt nicht.

nehmen wir an, dass die eigenfrequenz von dem oszillator 3GHz ist. damit erzeugt man mikrowellen. kann auf jedenfall von einem schwingkkreis erzeugt werden.

dann sollte der dipol ca. 20cm lang sein. wenn er länger ist, ist seine eigenfrequenz zu klein, wenn er kürzer ist, ist sie zu groß.


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Antwort von Svenchen (ehem. Mitglied) | 13.09.2009 - 21:34
"damit erzeugt man mikrowellen"

Okay, also sind doch die Mikrowellen der eigentliche Errgergrund, sprich sie lassen eine Wechselspannung im Dipol entstehen...hmh

Aber, wenn doch schon im Schwingkreis elektromagnetscihe Wellen enstehen, die sogar so gut ausgesendet werden können, dass sie vom Dipol aufgenommen werden, warum nimmt man dann nicht einfach einen Schwingkreis um das Signal der elektromagnetischen Wellen abzusenden?

Errgerfrequenz des Schwingkreises ist doch Eigenfrequenz des Dipols, also senden beide doch die gleichfrequenten Wellen...(?...und wenn nicht, warum?)

 
Antwort von GAST | 13.09.2009 - 22:01
"Okay, also sind doch die Mikrowellen der eigentliche Errgergrund, sprich sie lassen eine Wechselspannung im Dipol entstehen...hmh"

war nur ein beispiel von mir.

"Aber, wenn doch schon im Schwingkreis elektromagnetscihe Wellen enstehen, die sogar so gut ausgesendet werden können, dass sie vom Dipol aufgenommen werden"

was heißt dennhier "sogar so gut"?

"warum nimmt man dann nicht einfach einen Schwingkreis um das Signal der elektromagnetischen Wellen abzusenden?"

zunächst mal ist zu sagen, dass ein dipol ein schwingkreis ist.
zweitens nimmt man einen geschl. schwingkreis um wellen auszusenden.
im übrigen kommt es auf die anwendung an, wo man was einsetzt.

"Errgerfrequenz des Schwingkreises ist doch Eigenfrequenz des Dipols, also senden beide doch die gleichfrequenten Wellen...(?...und wenn nicht, warum?)"

ja


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Antwort von Svenchen (ehem. Mitglied) | 14.09.2009 - 16:50
"Errgerfrequenz des Schwingkreises ist doch Eigenfrequenz des Dipols, also senden beide doch die gleichfrequenten Wellen...(?...und wenn nicht, warum?)"

"ja"

Hmh, aber wie schafft man es im Schwingkreis eine genauso hochfrequente Schwingung wie im Dipol zu erreichen?
Der Dipol ist ja ein (offener) Schwingkreis, der maximale Frequenzen erreicht (Kapazität klein, Induktivität klein).
Um eine Kopplung mit dem geschlossenen Schwingkreis hinzubekommen, muss der geschlossene genaus frequent wie der Dipol sein. Aber wie, wenn man ihn nicht zum Dipol umformt (Kapazität klein, Induktivität klein)?

Verstehst du mein Problem...denn, wenn die Errgerfrequenz des Schweingkreises nicht der Eigenfrequenz des Dipols ist, so wird ja kein Wechselstrom im Dipol erzeugt (induziert).

 
Antwort von GAST | 14.09.2009 - 17:01
aus dem gedankenexperiment "vom geschl. zum offenem schwingkreis" darfst du nicht schließen, dass ein dipol zwangsläufig eine höhere eigenfrequenz hat. lass dich von "wir vergrößern den plattenabstand, veringern die anzahl der windungen (-->höhere eigenfrequenz) und schon sind wir beim dipol" nicht in die irre führen. damit will man nur sagen, dass ein dipol hochfrequente wellen aussendet, nicht das man keinen geschl. schwingkreis bauen kann, der eine noch höhere eigenfrequenz hat.

die eigenfrequenz vom dipol hängt von seiner länge ab, die vom geschl. schwingkreis von L und C.
durch dieses kleine rechenbeispiel habe ich dir ja gezeigt, dass die eigenfrequenzen gleich sein können.


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Antwort von Svenchen (ehem. Mitglied) | 14.09.2009 - 20:10
Okay, damit wäre meine Frage dann wohl geklärt. Ich hatte da echt Verständnisprobleme...aber ich sehe das jetzt so:

Ich habe einen Schwingkreis mit der Errgerfrequenz f. Den Dipol bringe ich auf die halbe Wellenlänge der vom Schwingkreis ausgetrahlten Wellen (halbe Wellenlänge, da im Dipol eine stehende Welle erzeugt wird und bei dieser sind nunmal zwei Knoten eine halbe Wellenlänge von einander entfernt) und dann wird ein Wechselstrom im Dipol erzeugt. Kann man auch sagen induziert? Denn Induktion entsteht ja eigentlich nur bei sich wechselnden magnetischen Feldern...nicht bei elektromagnetischen Feldern/Wellen:
Siehe Induktion am Transformator an den beiden Spulen...oder ist da ein Zusammenhang, sodass man von Induktion sprechen kann?

 
Antwort von GAST | 14.09.2009 - 20:24
inducere heißt glaube ich hereinführen, insofern kannst du induziert sagen.

trotzdem vergisst du hier am besten el. induktion, auch wenn das damit auch zu tun hat (und das B-feld sich auch übrigens zeitlich ändert)

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