Beobachtungen:
Wellen, Ausbreitungsgeschwindigkeit, Wellenlänge
1.1
Wasserwellen
1.2
Torsionspendelkette
1.3
Wellen im Metallstab, Schallgeschwindigkeit
1.3.1
Soliton, Wellenpaket
2.1
Ausbreitungsgeschwindigkeit in einem wassergefüllten
Schlauch
2.1.1
Soliton, Wellenpaket
2.2
Seilwelle
2.3
Wellenwiderstand bei einer elektrischen Leitung
2.4
Wasserwellen in Kanälen unterschiedlicher Breite
2.5
Wellenwiderstand, Nachbildung durch Kapazitäten und
Induktivitäten
2.6
Abschlußwiderstand bei Lecherleitung für Mikrowellen
2.7
Wellenwiderstand, Abschlußwiderstand bei einem Koax-Kabel
Als
Wellenlänge
bezeichnet man den Abstand zwischen zwei Wellenbergen bzw.
-tälern.
Die Anzahl der Schwingungen pro Sekunde nennt man
Frequenz.
Wellen haben eine
Ausbreitungsgeschwindigkeit.
Beispiel: für die beiden unterschiedlichen Wellenarten Licht
und Schall sind es Licht- beziehungsweise
Schallgeschwindigkeit.
Doch nicht nur die Art der Welle, sondern auch das Material,
in dem sich die Wellen ausbreiten, hat einen Einfluß auf
deren Ausbreitungsgeschwindigkeit.
In der Optik nutzt man diese Abhängigkeit aus, um
beispielsweise mit einem Glasprisma die Farben des weißen
Lichtes in seine Bestandteile zu zerlegen. Rotes Licht hat
eine andere Ausbreitungsgeschwindigkeit als blaues.
(Dispersion)
dispersion .
Auch mit einem Gitter läßt sich die Verteilung der
Wellenlängen sichtbar machen.
lichtzerlegung
Das Produkt aus Wellenlänge L und Frequenz f ergibt
die Ausbreitungsgeschwindigkeit c. c
= L * f
Normalerweise findet bei der Ausbreitung von Wellen ein
Energietransport (nicht
Massentransport) statt. Es gibt aber auch besondere Wellen,
die
stehenden Wellen,
bei denen zwei Wellen gleicher Eigenschaft
aufeinanderzulaufen und sich überlagern.
Hier verschwindet der Energietransport, weil in der Summe
die Transporte in entgegengesetzten Richtungen sich
aufheben.
stehende-welle
Durchläuft die Welle einen Bereich, in dem das Medium für
die Ausbreitung andere Eigenschaften hat, dann kommt es in
der Regel zu
Reflexionen. Hierbei ändert ein Teil
oder die gesamte Welle ihre Ausbreitungsrichtung.
spiegelung
Was bei optischen Spiegeln gewünscht ist, kann bei der
Weiterleitung von hochfrequenten Wellen in einem Kabel
unerwünscht sein, wenn beispielsweise an einer schlecht
konstruierten Verbindungsstelle zweier Kabelstücke ein Teil
der Energie wieder zurückfließt. Für ungehinderte
Ausbreitung, d.h. ohne Reflexionen, sollte der
Wellenwiderstand einer
Leitung überall gleich sein.
Diese Größe ist konstruktionsbedingt und ergibt sich aus den
geometrischen Abmessungen sowie aus den
Materialeigenschaften der Leitung.
In diesem Sinne muß auch das Ende einer Leitung "unsichtbar"
sein, wenn die dorthin fließende Welle nicht wieder
zurückreflektiert werden soll, d.h. der Verbraucher oder
Empfänger muß für die Welle den gleichen Widerstand wie den
Wellenwiderstand der Leitung haben.
In Antennendosen baut man zu diesem Zweck einen
"Abschlußwiderstand" ein. Für die Welle erscheint dann die
Leitung so, als wäre sie unendlich lang. Denn unendlich lang
bedeutet: es dauert unendlich, bis ein Echo zurückkommt,
also nie!
Mit anderen Worten, damit es nicht zu Reflexionen kommt, muß
der Empfänger im optimalen Fall die Energie von der Leitung
komplett übernehmen. Man nennt diesen Zustand
Anpassung.
Leitung mit einheitlicher Eigenschaft
Sender
=====================================Empfänger
Leitungen mit wechselnden Eigenschaften erzeugen Reflexionen
Sender
==================----------------------Empfänger
Energieverluste
treten auf dem Weg vom Sender zum Empfänger auf, wenn
beispielsweise ein Teil der Energie in Wärme oder andere
Strahlung umgewandelt wird oder die Leitung auch seitlich
abstrahlt.
Im Fall von Reflexionen geht die Energie nicht verloren, sie
kommt nur nicht beim Empfänger an. Der Sender wird sie nicht
los, weil sie dorthin wieder zurückkommt.
Dualismus Welle-Teilchen
Teilchen erzeugen Wellen, Wellen bewegen/erzeugen Teilchen
Welle-Teilchen
Eigenschaften von Wellen:
Schwingungsrichtung in Richtung der Ausbreitung oder dazu
senkrecht,
longitudinal bzw.
transversal.
Damit sich eine Welle ausbreiten kann, muß permanent ein
Austausch zwischen zwei
unterschiedlichen Energiespeichern stattfinden.
Schallwellen
in Gasen, Flüssigkeiten und Festkörpern
Es bewegen sich gekoppelte Masseteilchen um eine Ruhelage,
dabei findet ein ständiger Wechsel
von
Lage-
und Bewegungsenergie ab.
(Beispiel: Feder-Masse-System, hier wirkt die Feder als
rückstellende Kraft)
Elektromagnetische Wellen
in Vakuum, Gasen, Flüssigkeiten und Festkörpern
Es ändern sich permanent elektrisches und magnetisches Feld
im Wechsel, damit gibt es einen ständigen Austausch
von
elektrischer
und
magnetischer Energie.
Alfvén-Wellen
Wellen durch Kopplung von mechanischen mit
elektromagnetischen Energien:
geladene Masseteilchen bewegen sich im Magnetfeld, dabei
wirkt das Magnetfeld als rückstellende Kraft
(magneto-hydrodynamische Wellen, Alfvén-Wellen)
????? weitere Wellen
geladene Masseteilchen
im elektrischen Feld,
Ladungsverschiebung
durch mechanische Kraft, Piezo-Effekt,
Magnetfeld
bewirkt Verschiebung von magnetischen Atomen,
Magnetistriktion
Verknüpfung unterschiedlicher
physikalischer Eigenschaften/Größen zu Wellen
Darstellung der Wechselwirkung untereinander
rot: Schulbuchphysik
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elektrisch |
magnetisch |
akustisch |
Schwerkraft |
Teilchen
aus Weltall (Kosmos) |
Teilchen
aus der Erde |
elektrisch |
Skalarwellen? |
elektro-
magnetisch |
im Festkörper:
piezoelektrisch |
? |
? |
? |
magnetisch |
|
? |
im
Gas:
Alfven-Wellen, im Festkörper:
Magnetostriktion |
? |
? |
? |
akustisch |
|
Schall |
? |
? |
? |
Schwerkraft |
|
Schwerkraft-
wellen? |
? |
? |
Teilchen aus Weltall
(Kosmos) |
|
kosmische Teilchen,
Sonnenwind, . . |
? |
Teilchen aus der Erde |
|
Radioaktivität, Zerfall |
|
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|
1.1 Wasserwellen

|
Abb. 01-01: Wasserwellen treffen schräg
auf einen Uferstreifen. Die abnehmende Wassertiefe
beeinflußt die Ausbreitungsgeschwindigkeit. Dabei
ändert sich bei gleichbleibender Frequenz die
Wellenlänge. (FB) |

|
Abb. 01-02: Eine bisher geradlinige
Wellenfront im tiefen Wasser bekommt bei schräger
Annäherung an das Ufer eine gekrümmte Kontur. Man
sagt, die Wellen werden (in ihrer Richtung)
gebrochen.
Wellen im flachen Wasser in Ufernähe laufen
langsamer als die Wellen im tieferen
Wasser. (FB) |
|
Abb. 01-03: Ein Boot hinterläßt ein
Wellenfeld.
Die Wellen breiten sich mit unterschiedlicher
Geschwindigkeit aus.
Für große
Wellenlängen gilt:
Wellen mit großer Wellenlänge sind schneller als
solche mit kurzer.
Am Ende bleibt offensichtlich eine Welle mit kleiner
Wellenlänge (rechts im Bild) übrig.
(FB)
|

|

|
Abb. 01-3a:
|
Abb. 01-3b:
|
Eine kurze Anregung durch zwei Luftströme mit
Paketen aus mehreren schnellen Schwingungen auf eine
Wasseroberfläche löst zwei Systeme von Kreiswellen
aus, die sich überlagern. Das Interferenzmuster in
der Mitte mit den kleinen Wellenlängen hat sich
schon eingestellt bevor die Wellen mit den großen
Wellenlängen diese Region erreicht haben. Abstand
der Blasdüsen etwa 8 Zentimeter.
Bei sehr kleinen Wellenlängen macht sich der Einfluß
der Oberflächenspannung
bemerkbar und die Ausbreitungsbeschwindigkeit ändert
sich in umgekehrter Weise wie oben.
Für sehr kleine
Wellenlängen gilt:
Wellen mit kleiner Wellenlänge sind schneller als
solche mit großer. (FB) |

|

|
Abb. 01-04: zwei
Enten schwimmen auf dem Wasser. Sie erzeugen eine
Bugwelle. (FB)
|
Abb. 01-04a: Die
Bugwelle besteht aus kleinen Wellen, deren
Ausbreitungsrichtung aber nicht mit der der Bugwelle
übereinstimmt.
(FB)
|

|
Abb. 01-05:
Wellenwanne und Schwimmmer (Tucke) aus dem
Anglerbedarf. (FB)
|

|
Abb. 01-05a:
Die Schwimmkörper folgen der Neigung der
Oberflächen.
Sie zeigen damit an, daß auch unterhalb der
Oberfläche das Wasser seitlich hin und her strömt.
(FB)
|

|
Abb. 01-05b:
Wasseroberfläch und Schwimmkörper, die Wellenberge
sind spitzer als die Täler. (FB)
|

|
Abb. 01-05c:
Lautsprecher mit dünnem Rohr und Styropor-Verdränger
als Wellengenerator, Frequenz im Bereich von
etwa 2 Hz. (FB)
|
 |
Abb. 01-05d:
Die Ostsee ist ruhig? Geringer Wind erzeugt kleine
Wellen mit kurzer Reichweite.
Die sich diagonal durch das Bild ziehende lang
ausgedehnte Welle könnte von Schiffen oder
vorheriger Dünung stammen. . .
.
Original
date/time: 2008:05:03 10:33:36 (FB) |
 |
Abb. 01-05e:
. . . und es gibt noch größere (bezüglich
Wellenlänge, Periodendauer) Wellen:
Im Vergleich zum vorherigen Bild ist der Wasserstand
hier rund 20 cm tiefer.
Zeitlicher Abstand der Bilder: etwa 100 Sekunden.
Original
date/time: 2008:05:03 10:31:50 (FB) |
|
1.2 Torsionspendelkette |
 |
Abb.
01-06:
Abb. 02-13: Torsionspendelkette
Entlang der Strecke befindet sich ein gespannter
Stahldraht ( Klaviersaite) an dem die einzelen
Pendel befestigt sind. Über den Draht sind die
Pendel miteinander gekoppelt. (FB)
|
 |
Abb. 01-06a:
Abb. 02-14: Torsionspendelkette in Ruhe, rechts ein
Aluminiumring zwischen den Polen eines
Elektromagneten zur einstellbaren Dämpfung
(Wirbelstrombremse), über den Gleichstrom
einstellbar.
Diese Bremse wirkt wie der Abschlußwiderstand
bei einer Leitung.
Bei korrekter Einstellung gibt es keine
Reflexionen. (FB)
|

|

|
Abb. 01-06b:
Torsionspendelkette, demonstriert das Entstehen und
Verhalten von Wellen. (FB)
|
Abb. 01-06c: Eine
Reihe von kleinen Pendeln ist auf einer
durchgehenden Torsionsfeder (Stahldraht) angebracht.
Jedes Pendel kann mit Hilfe dieser Feder einen Teil
seiner Energie auf das Nachbarpendel übertragen.
(FB)
|

|

|

|

|
Abb. 01-06d: Bei
einer Welle bleiben die Schwinger an ihrer Position,
der Ort mit dem größtem Ausschlag verschiebt sich
mit der Zeit. (in Richtung Kamera) (FB)
|
Abb. 01-06e:Die
Pendelkette in Bewegung. Vier Bilder jeweils rund
0,2 Sekunden nacheinander aufgenommen. (FB)
|
|
Abb. 01-07:
Ein Scheibenläufermotor bildet das Endlager des
Torsionsdrahtes
läuft sehr leicht, Drehzahl ist proportional zur
Spannung
Der Aluminiumstab auf dem Vierkant sorgt für eine
mechanische Begrenzung bei der Anregung. (FB)
|

|
Abb. 01-08:
Torsionspendelkette, angeregt mit
Scheibenläufermotor, am hinteren Ende festgelegt.
Einige Schwingungen sind: fest-fest (10,12,14), die
meisten: fest-lose
Anregung mit Frequenzgenerator plus Sinusgenerator
mit DA-Wandler (H. N.)
Es gibt 62 Pendel
Bei tiefster Frequenz gibt es zwei Zustände:
Knoten-Bauch-Knoten und Knoten-Bauch, wechselnd im
Zeitraum von mehreren Minuten
alter Draht 28.5.2004 / neuer Draht 23.6.2004
Anzahl: 61 1937 mHz
Jedes zweites Pendel steht
|

|
Abb. 01-09:
Frequenzen der stehenden Wellen mit altem
Draht (blau), neuem Draht (rot)
Die Frequenzen folgen nicht genau dem Vielfachen
einer Grundfrequenz.
(FB)
|

|
Abb. 01-09a:
im unteren Frequenzbereich gibt es stehende Wellen
mit Viertelwellenlängen.
Im unteren Frequenzbereich ist die Kurve nicht
linear.
(FB)
|
1.3
Wellen im Metallstab, Schallgeschwindigkeit
1.3.1 Soliton,
Wellenpaket
siehe auch
stehende-welle.htm#eisenstab

|
Abb. 01-20: Mehrere Stäbe aus Metall.
Holz und Kunststoff liegen auf dem Tisch.
Dazu gibt es zwei Piezo-Druckaufnehmer und einen
kleinen Hammer zum Anschlagen der Stäbe. (FB)
|

|
Abb. 01-21: Der Aluminiumtab steht
auf dem Druckaufnehmer, von oben wird mit dem Hammer
geklopft.
Dieser Impuls breitet sich nach unten aus, wird
reflektiert usw. bis die Energie aufgezehrt
ist. (FB)
|

|
Abb. 02-22: gemessenes Signal bei dem
Eisenstab.
eisenstab-schall-001.wav
(FB)
|

|
Abb. 02-22a: gemessenes Signal bei
dem Eisenstab.
eisenstab-schall-001.wav
(FB) |

|
Abb. 02-23: Frequenzanalyse: Es gibt
Harmonische bei 2590 Hz, 5180 Hz, 7765 Hz, 10350 Hz
12930 Hz usw.
eisenstab-schall-001.wav
(FB)
|

|
Abb. 02-24: Die Frequenzen der
Harmonischen aufgetragen ergeben eine Gerade.
Aus der Steigung folgt für die Schallgeschwindigkeit
(Hin- und Rückweg: Faktor 2) 5074 m/s
eisenstab-schall-001.wav (FB)
|

|
Abb. 02-25: Erster Peak. Es gibt
weitere Schwingungen im Abstand von rund 30 und 60
Hz.
2525 2590 2660 2690
(Biegeschwingung?)
eisenstab-schall-001.wav
(FB)
|
zum Vergleich Schallgeschwindigkeit in einem akustischen
Rohr
blechblasinstrument-00.htm#kapitel-00-00-01
2.1
Ausbreitungsgeschwindigkeit in einem wassergefüllten
Schlauch
Ein 10 Meter langer PVC-Plastikschlauch (4 mm
Innendurchmesser) liegt auf dem Boden.
Er ist mit Wasser gefüllt. An beiden Enden ist jeweils ein
Drucksensor angebracht.
Schlägt man mit der Kante eines Holzbrettes auf den
Schlauch, breitet sich in beiden Richtungen eine Welle aus.
Wenn der Aufschlagpunkt in der Mitte ist, sind die
Laufzeiten bis zu den Sensoren gleich lang.
Ist er nicht in der Mitte, dann kann man aus den
unterschiedlichen Laufzeiten der Signale die
Ausbreitungsgeschwindigkeit bestimmen.
In diesem Beispiel beträgt die
Ausbreitungsgeschwindigkeit
57 m/s
Strecke / m |
Laufzeit / s |
0 |
0 |
1 |
0.015 |
2 |
0.032 |
3 |
0.052 |
4 |
0.069 |
5 |
0.088 |
6 |
0.102 |
2.1.1 Soliton,
Wellenpaket

|
Abb. 02-01: PVC-Plastikschlauch (4 mm
Innendurchmesser) ist wassergefüllt. An jedem Ende
ist ein Drucksensor angebracht. (FB)
|

|
Abb. 02-02: Mit der Kante dieses
Brettes wird ein Impuls auf die Flüssigkeit gegeben.
(FB)
|

|
Abb. 02-02a: Hinter den beiden
Messingzylindern sitzen Druckaufnehmer, Meßbereich
250 mmWS (FB)
|

|
Abb. 02-02b: MicroSwitch,
Differenzdrucksensor, 395-241 (FB)
|

|
Abb. 02-03: Signale an den
Drucksensoren: rot: linke Strecke und schwarz:
rechte Strecke
schall_im_wasser-pvc-007.lab
(FB)
|

|
Abb. 02-04: Startposition ist in der
Mitte, Laufzeit 0.0 s
rot: linke Strecke, schwarz: rechte
Strecke (FB) |

|
Abb. 02-05: Strecke 1 m, Laufzeit
0.015 s (FB) |

|
Abb. 02-06: Strecke 4 m, Laufzeit
0.69 s (FB) |

|
Abb. 02-07: Strecke 6 m, Laufzeit
0.102 s (FB)
|

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Abb. 02-08: Die
Ausbreitungsgeschwindigkeit beträgt 57
m/s. (FB)
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2.2
Seilwelle
Ausbreitungsgeschwindigkeit v =
Wurzel aus (
Zugspannung / Materialdichte)
v = Wurzel aus ( Kraft/Fläche / Masse /
Volumen)
v = Wurzel aus (Kraft / Masse pro
Fläche*Länge/Fläche) = Wurzel aus
(Kraft / Masse pro Länge)

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Abb. 02-09: seitlich angestoßenes
Wellenpaket auf dem Seil eines Skiliftes (FB)
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
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Abb.02-10: Schraubenfeder, senkrecht
aufgehängt. Hier kann man gut sichtbar Wellenpakete
von einem Ende zum anderen laufen lassen.
Allerdings ändern sich die Eigenschaften während der
Ausbreitung, da die Feder durch das Eigengewicht
oben stärker gedehnt ist als unten. (FB)
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
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Abb.02-10a: Solitone auf einem
Seil, Computeranimation
Seilwelle, mit Impuls ohne Ende
https://www.edumaps.de/media/phet/wave-on-a-string_de.html
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stehende-welle.htm

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Abb. 02-11: Ein Gummiseil wird
periodisch angeregt. Es bildet sich eine stehende
Welle.
stehende-welle.htm
(FB)
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
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Abb. 02-12: Ein dünner Draht ist zur
Form einer Glocke gebogen. Er wird in der Mitte
periodisch angeregt. Es bilden sich stehende Wellen
aus. An den beiden unteren Enden ist jeweils ein
Schwingungsbauch. Bei der Anregung oben ist ein
Knoten. (Beim akustischen Rohr wäre dies ein
offenes Ende und ein geschlossenes Ende)
stehende-welle.htm
(FB)
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
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Abb. 02-13: Torsionspendelkette
wie in Abb. 01-06 bis 01-09
Entlang der Strecke befindet sich ein gespannter
Stahldraht ( Klaviersaite) an dem die einzelen
Pendel befestigt sind. Über den Draht sind die
Pendel miteinander gekoppelt. (FB)
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
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Abb. 02-14: Torsionspendelkette in
Ruhe, rechts ein Aluminiumring zwischen den Polen
eines Elektromagneten zur einstellbaren Dämpfung
(Wirbelstrombremse), über den Gleichstrom
einstellbar.
Diese Bremse wirkt wie der Abschlußwiderstand
bei einer Leitung.
Bei korrekter Einstellung gibt es keine
Reflexionen. (FB)
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
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Abb. 02-15: Eine Gassäule in einem
Rohr wird an einem Ende mit Schallwellen aus einem
Lautsprecher angeregt. (Dort ist das Rohr mit einer
elastische Folie abgeschlossen.) Dadurch läßt sich
der Druck im Rohr ortsabhängig verändern. Die Länge
der Flammen zeigt an, wie groß der aktuelle Druck
gerade ist. So lassen sich stehende Wellen im Rohr
sichtbar machen. Rubens'sches Flammenrohr. (FB)
|
2.3
Wellenwiderstand bei einer elektrischen Leitung
Bei einer zweiadrigen Leitung gibt es bei Wechselstrom
kapazitive und induktive Effekte.
kapazitiv: Die Drähte wirken wie ein Kondensator, in
dessen Zwischenraum ein Verschiebungsstrom fließt.
induktiv: Die Magnetfelder der Ströme in
beiden Drähte beeinflussen sich gegenseitig.
Die Geometrie der Leitung hat somit einen Einfluß auf deren
Wechselstromeigenschaft.
Wegen der kapazitiven Effekte fließt ein Teil des
eingespeisten Stromes nicht bis zum Ende der Leitung, der
andere geht schon vorher durch den Kondensatoreffekt
verloren.
Wegen der induktiven Effekte verringert sich die Spannung
zwischen den Drähten ständig auf dem Weg bis zum Ende der
Leitung.
Unendlich lange Leitung: Welcher Wechselstrom stellt
sich ein bei vorgebener Wechselspannung?
Wenn man an einer beliebigen Stelle der Leitung Strom und
Spannung mißt, dann zeigt sich ein
konstantes Verhältnis
von beiden.
Dieses Verhältnis ist der
Wellenwiderstand und
beschreibt die Eigenschaft des Mediums.
Obwohl Spannung und Strom wegen der kapazitiven und
induktiven Verluste sich entlang der Leitung ständig
verringern, bleibt aber deren Verhältnis gleicht.
Da das Ende einer solchen Leitung unendlich weit weg ist,
kommen
Reflexionen erst nach unendlich langer Zeit
an, d.h. nie.
Und deren Intensität wäre unendlich klein.
Abschlußwiderstand
Bei einer kurzen Leitung (praktisches Beispiel:
Fernsehkabel von der Sat-Schüssel bis zum Receiver)
ist das Ende nicht weit weg und es kann Reflexionen mit
nicht vernachlässigbarer Intensität geben.
Abhilfe: Man bringt am Ende beim Empfänger einen ohmschen
Widerstand an, bei dem das Verhältnis von Spannung und Strom
genau so ist wie bei einer unendlichen Leitung. Dann gibt es
keine Reflexionen. Vom Sender aus gesehen verhält sich die
kurze Leitung dann so wie eine unendlich lange.
Ein Kabel mit Wellenwiderstand von 75 Ohm benötigt am Ende
einen Widerstand von 75 Ohm.
2.4
Wasserwellen in Kanälen unterschiedlicher Breite

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Abb. 02-15a: In der Emeritage in
Bayreuth gibt es dieses Wasserbauwerk.
Über schmale Kanäle sind drei ovale Becken
miteinander verbunden.
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
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Abb. 02-15b: An dem einen Ende läuft
ein Springbrunnen. Die Fontaine erzeugt in dem
Becken Kreiswellen. (FB)
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
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Abb. 02-16: Kamera um 90° geschwenkt:
Die Kreiswellen pflanzen sich auch in dem schmalen
Verbindungskanal fort. Dort sind sie am Anfang noch
bogenförmig. (FB)
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
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Abb. 02-17: Kamera um insgesamt 180°
geschwenkt: Blick auf das mittlere und das hintere
Becken. Hinter der Kamera ist das Becken mit der
Fontaine. Aus den bogenförmigen Wellen sind
parallele Wellen geworden, die nur noch sehr schwach
sind. (FB)
|
2.5
Wellenwiderstand, Nachbildung durch Kapazitäten und
Induktivitäten

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Abb. 02-18: Nachbildung eines
Wellenleiters, der aus Spulen (Induktivitäten) und
Kondensatoren zusammengebaut wurde. Diese
Anordnung steht stellvertretend für eine lange
Leitung aus zwei Drähten. Durch die verschiedenen
Steckmöglichkeiten lassen sich Hindernisse
(Änderungen des Wellenwiderstandes)
einbauen.
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
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Abb. 02-19: Sechs Kondenstoren ändern
hier den Wellenwiderstand. (FB)
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
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Abb. 02-20: Spulen: 1 mH,
Kondensatoren: 1,95 nF (FB)
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2.6
Abschlußwiderstand bei Lecherleitung für Mikrowellen

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Abb. 02-21: Zwei parallele Drähte
bilden eine Lecherleitung.
Wenn man sie von außen mit Mikrowellen (einige
Zentimeter Wellenlänge) bestrahlt, können sich auf
dieser Leitung stehende Wellen ausbilden. Die kleine
vergoldete Hochfrequenzdiode dient als Detektor, mit
dem man Knoten und Bäuche entlang der Leitung
nachweisen kann.
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
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Abb. 02-22: Mit einem verschiebbaren
Widerstand lassen sich die Eigenschaften der Leitung
verändern (FB)
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2.7 Wellenwiderstand,
Abschlußwiderstand bei einem Koax-Kabel

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Abb. 02-23: Praxistaugliches
Experiment für den Wellenwiderstand von
Koaxialkabeln (Antennleitung für Fernseher)
Der Funktionsgenerator rechts speist mit 1.128 MHz
in das Kabel ein. Am linken Ende wird mit dem
Oszillographen gemessen. Der obere Meßkanal ist das
direkte Signal ( schwarze Verbindung), der
untere zeigt das Signal am Ende des Kabels. Damit
läßt sich Laufzeit im Koaxialkabel ermitteln:
40 Meter, ein Abschlußwiderstand ist offen
(FB)
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
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Abb. 02-24: Das Kabel ist nicht mit
korrekten Widerständen abgeschlossen. Es gibt
Reflexionen.
0.1 us/div (FB)
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
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Abb. 02-25: Ausschnitt, ohne
Abschlußwiderstände gibt es Reflexionen an
den Enden. (FB)
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
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Abb. 02-26: Laufzeit im Koaxialkabel
1,5 Einheiten bei 0.1 us/div, also 0.15 us.
bei 40 Meter, v= 40 m / 0.15
us =266 000 000
m/s (etwa 90% der
Lichtgeschwindigkeit)
Signal mit Abschlußwiderständen auf beiden Enden,
TastPauseVerhältnis ungleich eingestellt (FB)
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