Elektromagnetische Wellen und Funk
Funk nutzt elektromagnetische Wellen. Sie breiten sich ohne Medium mit Lichtgeschwindigkeit aus.
Das lernst du heute
- Ich kann elektromagnetische Wellen beschreiben.
- Ich kann Schall und elektromagnetische Wellen vergleichen.
- Ich kann erklären, wie ein Signal per Amplitudenmodulation gefunkt wird.
Das brauchst du schon: Vielleicht hilft dir zuerst eine dieser Lektionen: Wie Schall sich ausbreitet, Analog und digital
Ein Sender erzeugt sehr schnell wechselnde Ströme in einer Antenne. Die Antenne sendet dann elektromagnetische Wellen aus. Sie breiten sich im Raum aus, auch im luftleeren Raum, mit Lichtgeschwindigkeit. Das sind etwa 300 000 km pro Sekunde. Schall braucht dagegen ein Medium wie Luft und ist mit etwa 340 m/s viel langsamer. Beim Gewitter siehst du den Blitz sofort, den Donner hörst du später. Für Frequenz f und Wellenlänge λ gilt c = λ · f. Beispiel: Ein UKW-Sender mit 100 MHz hat die Wellenlänge 300 000 000 m/s : 100 000 000 Hz = 3 m. WLAN mit 2,4 GHz hat eine Wellenlänge von etwa 12,5 cm. Um ein Signal wie Musik zu übertragen, nutzt man eine Trägerwelle mit hoher Frequenz. Bei der Amplitudenmodulation (AM) folgt die Amplitude der Trägerwelle dem Signal. Der Empfänger wählt die Frequenz des Senders aus und trennt das Signal wieder ab. Bei der Frequenzmodulation ändert sich die Frequenz. Wellen können reflektiert, gebrochen oder absorbiert werden. Metall reflektiert Funkwellen stark. Darum ist der Empfang in einem Aufzug schlecht. Das Funksignal zum Mond braucht etwa 1,3 s.
| Schall | elektromagnetische Welle | |
|---|---|---|
| Medium nötig? | ja (Luft, Wasser, Stoffe) | nein |
| Geschwindigkeit | etwa 340 m/s in Luft | etwa 300 000 km/s |
| Beispiele | Sprache, Musik | Licht, Funk, WLAN |
Wellenlänge berechnen
- Gegeben: f = 100 MHz = 100 000 000 Hz, c = 300 000 000 m/s.
- Formel: λ = c : f.
- λ = 300 000 000 m/s : 100 000 000 Hz.
- λ = 3 m.
Ich verstehe das noch nicht
Such dir aus, was dir hilft.
Noch einfacher erklärt
Wellen tragen Information durch den Raum.
Die Trägerwelle schwingt schnell.
Das Signal verändert die Trägerwelle.
Ein Beispiel
Auf dem Mond hört man keinen Schall, weil keine Luft da ist. Funkgeräte funktionieren dort trotzdem.
Schritt für Schritt
Du rechnest mit Wellenlänge und Frequenz.
- Notiere f in Hz.
- Nimm c = 300 000 000 m/s.
- Rechne λ = c : f.
- Gib die Einheit m an.
Mit einem Bild erklärt
| Dienst | Frequenz | Wellenlänge |
|---|---|---|
| UKW-Radio | 100 MHz | 3 m |
| Mobilfunk (Beispiel) | 900 MHz | etwa 33 cm |
| WLAN | 2,4 GHz | etwa 12,5 cm |
Zur Grundlage zurück
- Wie Schall sich ausbreitet – Du kennst die Ausbreitung von Schall.
- Analog und digital – Du kennst Signale.
Jetzt zusammen
Wir lösen die Aufgabe gemeinsam. Nutze die Hilfen, wenn du sie brauchst.
Zeig mir den ersten Schritt
Denke an Licht von der Sonne.
Lösung ansehen
Lösung: Nein, sie breitet sich auch im Vakuum aus.
Jetzt du
Jetzt probierst du es allein.
Wie lang ist die Wellenlänge bei 100 MHz in m? (c = 300 000 000 m/s)
Zeig mir den ersten Schritt
λ = c : f.
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Lösung: 3
300 000 000 : 100 000 000 = 3 m.
Tipp: Rechne die Frequenz in Hz um: 1 MHz = 1 000 000 Hz und 1 GHz = 1 000 000 000 Hz.
Merksatz: Elektromagnetische Wellen: kein Medium nötig, c ≈ 300 000 km/s, c = λ · f. AM: Amplitude folgt dem Signal.
Typischer Fehler: Viele denken, Funkwellen seien Schallwellen. Sie sind elektromagnetische Wellen und brauchen keine Luft. Schall braucht ein Medium.
Mini-Quiz
5 kurze Fragen, ohne Noten. Bei jeder Frage kannst du dir die Lösung ansehen.
Lösung ansehen
Lösung: mit etwa 300 000 km/s
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Lösung: Stimmt
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Lösung: Schall ist viel langsamer als Licht.
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Lösung: Metall reflektiert die Wellen.
Frage 5 Ein Funksignal ist zum Mond etwa 384 000 km unterwegs. Wie lange dauert das ungefähr in s? Runde auf eine Stelle nach dem Komma.
Zeig mir den ersten Schritt
Strecke durch 300 000 km/s.
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Lösung: 1,3
384 000 : 300 000 = 1,28, gerundet 1,3 s.
Geschafft
Funk nutzt elektromagnetische Wellen. Sie breiten sich ohne Medium aus. Man überträgt ein Signal, indem man eine Trägerwelle moduliert, also verändert.
Kannst du das schon?
Hake ab, was du schon kannst. Was noch fehlt, schaust du dir einfach noch einmal an.
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