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E-Wellen Intensität - Mit Radiowellen Glühlampe betreiben
 
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tracer



Anmeldungsdatum: 26.06.2006
Beiträge: 5

Beitrag tracer Verfasst am: 26. Jun 2006 18:59    Titel: E-Wellen Intensität - Mit Radiowellen Glühlampe betreiben Antworten mit Zitat

Brauche dringend Hilfe bei einer interessanten Ü-Aufgabe:

Ein UKW-Sender mit vertikaler Antenne strahlt mit der Richtungscharakteristik eines Dipols, dessen Senderleistung 100kW beträgt.

a) In der Nähe wird versucht, die große Feldstärke zum Betrieb von Glühlampen zu verwenden. Wie dicht muss man an den Sender, um eine effektive Spannung von 12V über die 10m lange Anschlußleistung der Glühlampe abgreifen zu können?

Bisher vermute ich nur das die Empfangsleitung folgendermaßen anzuordnen ist:

--------------------------------(X)--------------------------------

Glühlampe mit zwei Leitern dessen Länge jeweils ein Vielfaches der halben Wellenlänge ist die Enden sind einfach offen.

b) Welche max. Leistung fällt auf eine Leiterschleife von 1m x 1cm in 20km horizontaler Entfernung ab?

c) Angenommen, diese Leistung wird vollständig absorbiert, wie groß ist die Spannungsamplitude an einer Leitung mit dem Wellenwiderstand 300Ohm?

Ich habe ersteinmal die gesamte Aufgabe gestellt, ich hoffe aber das ich mit einem guten Ansatz die Teilaufgaben selbst lösen kann.

Schonmal danke im Vorraus.
dermarkus
Administrator


Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788

Beitrag dermarkus Verfasst am: 27. Jun 2006 01:25    Titel: Antworten mit Zitat

ein paar Tipps, die dir schonmal weiterhelfen dürften, sind:

In der a) würde ich die elektrische Feldstärke E der elektromagnetischen Welle am Empfangsort berechnen. (aus Intensität S und Wellenwiderstand Z)

Und aus Feldstärke mal Länge des Empfangskabels bekommst du dann die Amplitude der Wechselspannung.

In der b) würde ich die empfangene Leistung aus der Intensität S in der gegebenen Entfernung berechnen und die Formel S= P/A verwenden.

Und falls dir dabei noch Formeln fehlen, könnte dir folgender Thread noch weiterhelfen:

http://www.physikerboard.de/htopic,4256,antenne+gewinn.html

Kommst du damit schon ein bisschen weiter?
tracer



Anmeldungsdatum: 26.06.2006
Beiträge: 5

Beitrag tracer Verfasst am: 28. Jun 2006 09:32    Titel: Antworten mit Zitat

Danke Markus,

das E-Feld am Empfänger zu berechnen ist schonmal kein Problem mehr
aber ich habe noch einen Lösunghinweis bekommen, und zwar soll man da es sich um Dipol-Strahlung handelt irgendwie folgende Integral-Gleichung verwenden :



entspricht Ny
entspricht Phi

ich denke das sollte auf jeden fall in den Lösungsweg hinein.

Ich hoffe jemand kann damit was anfangen.

Schon mal danke im Vorraus.
dermarkus
Administrator


Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788

Beitrag dermarkus Verfasst am: 28. Jun 2006 10:08    Titel: Antworten mit Zitat

Okay, dann sollt ihr die Abstrahlcharakteristik des Dipols in a) berücksichtigen, daher würde ich die Spannung 12 V zwischen den Enden des Empfängerkabels ausdrücken als Integral des E-Feldes vom einen bis zum anderen Ende. Als Integrationsweg empfehle ich einen Kreisbogen, der also durch einen deiner beiden Winkel in Kugelkoordinaten parametrisiert ist. (Die Mitte dieses Winkelbereiches liegt so, dass die Dipolstrahlung senkrecht zur Dipolachse zur Empfängermitte geht, dann wird die Spannung maximal).

Und in der b) kannst du die in der Leiterschleife ankommende Leistung als Teil der gesamten vom Dipol ausgestrahlten Leistung berechnen, indem du über die Winkelbereiche und integrierst, die diese Leiterschleife aufspannen.

//edit: Tippfehler beseitigt


Zuletzt bearbeitet von dermarkus am 28. Jun 2006 13:08, insgesamt einmal bearbeitet
tracer



Anmeldungsdatum: 26.06.2006
Beiträge: 5

Beitrag tracer Verfasst am: 28. Jun 2006 12:09    Titel: Antworten mit Zitat

Warum sol ich denn als Integratinsweg einen Kreisbogen verwenden?
Kann ich nicht einfach die Länge der Antenne verwenden =>
Somit wäre das benötigte E-Feld am Empfänger .
Außerdem weiß ich nicht genau wie das aus dem Integral definiert ist. Ist es ?.
Warum ist es eigentlich ein dreifach Integral müsste es nicht ein Doppeltes sein? Selbst wenn sich das r rauskürzt bleibt das dr, oder soll ich über nur von 0 bis 0 intigieren da ich davon ausgehen kann das sich alles in einer Ebene abspielt .
dermarkus
Administrator


Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788

Beitrag dermarkus Verfasst am: 28. Jun 2006 13:22    Titel: Antworten mit Zitat

Einverstanden, wenn ich mir deine Formel genauer anschaue, dann ist mir da auch ein Integralzeichen und ein zu viel drin.

Dann ist das I_0 die abgestrahlte Gesamtleistung P geteilt durch die Oberfläche einer Kugel mit Radius 1.

Das ganze passt zusammen, wenn der Term die Abhängigkeit der Intensität der Strahlung deines Dipols von Abstrahlrichtung und Entfernung beschreibt.

Dein liefert nur dann das richtige Ergebnis, wenn die Amplitude des elektrischen Feldes in ausreichend guter Näherung konstant über die Länge des Empfangsdrahtes ist. Ob diese Bedingung erfüllt ist, kann ich erstmal nicht so schnell sagen. Möglicherweise sollst du aber tatsächlich einfach mal so rechnen.

//edit: Wegen ist die Einheit von die einer Leistung und damit der Radius = 1 der oben genannten Kugel einheitenlos.


Zuletzt bearbeitet von dermarkus am 28. Jun 2006 23:53, insgesamt einmal bearbeitet
jentowncity



Anmeldungsdatum: 08.05.2005
Beiträge: 132
Wohnort: hamburg

Beitrag jentowncity Verfasst am: 28. Jun 2006 22:42    Titel: Antworten mit Zitat

Hallo an alle,
das sieht ja ziemlich interessant aus...

dermarkus hat Folgendes geschrieben:
Einverstanden, wenn ich mir deine Formel genauer anschaue, dann ist mir da auch ein Integralzeichen und ein zu viel drin.
Das ganze passt zusammen, wenn der Term die Abhängigkeit der Intensität der Strahlung deines Dipols von Abstrahlrichtung und Entfernung beschreibt.

Also in meinem Skript ist genau diese Abhängigkeit angegeben, aber das mit dem dritten Integralzeichen verstehe ich auch noch nicht.

Es muss doch als Ergebnis rauskommen: Leistung = Intensität * Fläche , also hat hier ein Volumen eigentlich nichts zu suchen, aber andererseits muss auch irgendwo was mit r vorkommen, weil man ja den Abstand sucht.

Also ich hab hier irgendwie auch noch keinen Durchblick
grübelnd
dermarkus
Administrator


Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788

Beitrag dermarkus Verfasst am: 29. Jun 2006 00:02    Titel: Antworten mit Zitat

Mit dem Einheitenargument von jentowncity bin ich einverstanden.

Die Abhängigkeit von r bekommt man in der a) durch die Formel hinein, die besagt, wie das vom Dipol erzeugte E-Feld vom Radius (und von der Ausbreitungsrichtung) abhängt. Habt ihr die schon?
tracer



Anmeldungsdatum: 26.06.2006
Beiträge: 5

Beitrag tracer Verfasst am: 29. Jun 2006 09:09    Titel: Antworten mit Zitat

nein die habe ich leider nicht parat, wäre nett wenn du sie uns geben könntest
dermarkus
Administrator


Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788

Beitrag dermarkus Verfasst am: 29. Jun 2006 10:10    Titel: Antworten mit Zitat

Ich dachte, da bist du nun schon so nahe dran, dass du selber draufkommen kannst. Ein Tipp: Welche Beziehung zwischen Intensität I und elektrischer Feldstärke E kennst du?
tracer



Anmeldungsdatum: 26.06.2006
Beiträge: 5

Beitrag tracer Verfasst am: 29. Jun 2006 21:33    Titel: Antworten mit Zitat

Ja, klar ich hatte wohl Tomaten auf den Augen.

Dank dir für die Hilfe, habe die Aufgabe jetzt fertig.
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