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Elektrizitätslehre |
→ ausführliche Versuchsbeschreibung
| Versuch 1 | Die Schwingungsenergie des Senders liegt zur Hauptsache als magnetisches Feld im Anodenkreis der Ausgangsstufe vor. Das beteiligte elektrische Feld ist verhältnismäßig schwach. Man kann dieses Feld nachweisen, indem man den Tastkopf mit Glühlampe und λ/4-Kurzschlussbügel induktiv an den Anodenkreis ankoppelt (Abb. a). Die Glühlampe leuchtet dann hell auf. |  Abb. a |
| Versuch 2 | Koppelt man statt dessen einen Antennenstab an, der symmetrisch in die Falznut der Plastikkappe eingelegt wird, so treten jetzt an den offenen Enden des Antennenkreises größere Feldstärken auf. Die mit dem Wechselstromnetz 220 V verbundene Feld-Indikatorlampe wird deutlich zu hellem Leuchten angeregt, wenn diese Glimmlampe an die Enden des Antennenstabes gebracht wird. |
Versuch 3 | Das Nahfeld der Sendeantenne ist leicht nachzuweisen, wenn man in einigen Dezimetern Entfernung von der Antenne den Empfangs-Dipol mit Glühlampe aufstellt. Dann ist ein schwaches Aufleuchten der Glühlampe zu bemerken. Das schwache Aufleuchten der Glühlampe im Empfangs-Dipol kann verstärkt werden, wenn in geeignetem Abstand hinter der Sende- oder Empfangsantenne ein zweiter Antennenstab als Reflektor freihändig gehalten wird (Abb. b). |
| Versuch 4 | Für quantitative Versuche in größerer Entfernung von der Sendeantenne wird der Empfangs- Dipol mit Diode aufgestellt und mit dem 1mA- Gleichstrom-Messbereich des Demonstrations-Drehspulinstrumentes verbunden. Im Bedarfsfalle sind andere Messbereiche einzuschalten. Jetzt kann man die Wirkung eines geeignet platzierten Reflektorstabes quantitativ zeigen, aber auch ein an geeigneter Stelle zwischen Sende- und Empfangsantenne angebrachter Antennenstab, der Direktor, verstärkt die Sendewirkung auf den Empfänger. Ebenso lassen sich für die genannten Stäbe Orte finden, für die die Empfangsfeldstärke stark verringert wird. |  Abb. b |
ACHTUNG! Bei diesen Versuchen stört die Anwesenheit des Experimentators sehr, weil allein dessen Körperbewegungen die Empfangsfeldstärke laufend verändern. Es ist deshalb zweckmäßig, die als Reflektor bzw. Direktor eingebrachten Resonatoren mit Klebeband oder anderen Hilfsmitteln an einem nicht leitenden Meterstab oder Holzlineal zu befestigen, so dass der Experimentator selbst in einiger Entfernung vom Sender verbleiben kann.
| Versuch 5 | Sowohl das offene 5/4 λ - als auch das abgeschlossene 6/4 λ - Lecher-System befindet sich in Resonanz mit dem Sender. Es wird mit seinem geschlossenen Ende induktiv an die Endstufen des Senders so angekoppelt, indem man dieses Ende in geringem Abstand über der Plastikkappe des Senders so angeordnet, dass das Magnetfeld des Anodenkreises das Lecher-System noch durchsetzt. Je nach den weiteren Versuchsbedingungen ist die günstigste Lage für diese Ankopplung von Fall zu Fall auszuprobieren. Man weist die Stromverteilung auf dem angekoppelten Lecher-System dadurch nach, dass man den Tastkopf mit Glühlampe durch einen λ/4-Kurzschlussbügel abschließt und mit seinem kurzgeschlossenen Ende über das Lecher-System hinwegführt. Immer wenn ein sogenannter Strombauch passiert wird, leuchtet die Glühlampe des zweiten Lecher-Systems auf. | Versuch 6 | Man kann die Spannungsverteilung des angekoppelten Lecher-Systems nachweisen, indem man die an das Wechselstromnetz 220 V angeschlossene Feld-Indikatorlampe im Inneren des Lecher-Systems an einem der Drähte entlang führt. In den sogenannten Spannungsbäuchen leuchtet diese Lampe deutlich sichtbar rot auf. Der Nachweis der Spannungsbäuche kann aber auch dadurch erfolgen, dass man den Tastkopf mit Glühlampe mit seinen offenen Enden dicht über dem Paralleldraht-System entlang führt. In den Spannungsbäuchen findet eine beträchtliche Energieübertragung vom Lecher-System auf das abgestimmte System des Tatkopfes statt, so dass die Glühlampe aufleuchtet. |
| Versuch 7 | Steckt man den Schleifen-Dipol auf das an den schwingenden Sender angekoppelte 5/4 λ - Lecher-System, so kann man dessen Sendewirkung mit einem der Empfangs-Dipole bzw. die Feldstärke an dessen Enden mit der Feld-Indikatorlampe nachweisen. Dagegen gelingt der Nachweis von Strom- bzw. Spannungsbäuchen am schwingenden Lecher-System praktisch nicht, ein Zeichen dafür, dass die Energie am Schleifen-Dipol nicht reflektiert, sondern an diesen zur Ausstrahlung weitergeben wird. |
| Versuch 8 | Stellt man den Satz Dipole im leeren Wassertank entsprechend Abb. c vor den arbeitenden Dezimeterwellensender mit aufgelegtem λ/2- Sende-Dipol, so zeigt das Aufleuchten der Glühlampe des ebenfalls λ/2 langen unteren Empfangsdipols im Wassertank Resonanz an. Wird das Gefäß nun mit destilliertem Wasser gefüllt (ca. 1,2 l erforderlich), so erlischt die untere Indikator-Lampe: statt dessen leuchtet das Lämpchen im kurzen Dipol auf, sobald sich dieser vollständig im Wasser befindet.
Damit ist gezeigt, dass die Wellenlänge bei gleicher Sendefrequenz im Wasser wesentlich geringer ist als in Luft. |
 Abb. c |
Mit diesem Ergebnis lässt sich auf die unterschiedlichste Ausbreitungsgeschwindigkeit elektromagnetischer Wellen in verschiedenen Medien (c = λ • n), sowie auf die starke Zunahme der Dielektrizitätskonstanten ε in Wasser (λ-Luft/λ-Wasser = √ε) schließen. Dieser Grundversuch kann folgendermaßen erweitert werden:
| Zum Nachweis der Reflexion elektromagnetischer Wellen in Wasser bewegt man eine Metallplatte entsprechender Größe durch den Wassertank (Abb. d). Auf den kurzen Dipol wirkt durch Überlagerung des ursprünglichen und des reflektierten Wellenfeldes je nach Stellung der Reflexionsplatte ein Feld maximaler Intensität, angezeigt durch sehr gelles Aufleuchten der Lampe oder ein stark abgeschwächtes Feld, in dem der Schwingungsindikator nur schwach oder gar nicht leuchtet.
Hinweise: a) Wird der Wassertank mit Leitungswasser statt destilliertem Wasser gefüllt, so leuchtet die Lampe im kurzen Dipol nur schwach. b) Eine quantitative Auswertung zur Bestimmung der Dielektrizitätskonstanten kann u. a. aus folgenden Gründen keine Werte liefern, die mit der Theorie übereinstimmen: - Die Dipole befinden sich nicht vollständig in Wasser. - Die Erzeugung eines Wellenfeldes in Wasser ist mit hohen Verlusten behaftet. - Die Dielektrizitätskonstante von Wasser weicht im Dezimeterwellenbereich wesentlich von 81 ab. |
 Abb. d |
| Versuch 9 | Der Sender lässt sich über die seitliche Buchse modulieren. Für Sprech- und Tonfrequenz-Übertragung ist der Aufbau im Folgenden beschrieben: (1) Mikrofon oder (2) Verstärker (niederohmigen Ausgang verwenden) (3) Trenntransformator (z. B. Experimentiertransformator mit 2 Spulen mit je 1000 Windungen) (4) Dezimeterwellensender mit Sendedipol (Achtung: Die Modulationsbuchsen des Senders führen ca. 250 V Gleichspannung gegen das geerdete Sendergehäuse) (5) Empfangsdipol |
 Abb. e (6) Verstärker (7) Lautsprecher Für die Modulation mit einer festen Frequenz kann an Stelle des Mikrofons (1) mit Verstärker (2) eine andere Wechselspannungsquelle treten. |