Elektromagnetisches Feld

Navigationshilfe

Diese Navigationshilfe zeigt die ersten Schritte zur Verwendung der Präsention. Sie kann mit ⟶ (Pfeiltaste rechts) übersprungen werden.

Navigation

Zwischen den Folien und Abschnitten kann man mittels der Pfeiltasten hin- und herspringen, dazu kann man auch die Pfeiltasten am Computer nutzen.

Navigationspfeile für die Präsentation

Weitere Funktionen

Mit ein paar Tastenkürzeln können weitere Funktionen aufgerufen werden. Die wichtigsten sind:

F1
Help / Hilfe
o
Overview / Übersicht aller Folien
s
Speaker View / Referentenansicht
f
Full Screen / Vollbildmodus
b
Break, Black, Pause / Ausblenden der Präsentation
Alt-Click
In die Folie hin- oder herauszoomen

Übersicht

Die Präsentation ist zweidimensional aufgebaut. Dadurch sind in Spalten die einzelnen Abschnitte eines Kapitels und in den Reihen die Folien zu den Abschnitten.

Tippt man ein „o“ ein, bekommt man eine Übersicht über alle Folien des jeweiligen Kapitels. Das hilft sich zunächst einen Überblick zu verschaffen oder sich zu orientieren, wenn man das Gefühlt hat sich „verlaufen“ zu haben. Die Navigation erfolgt über die Pfeiltasten.

Referentenansicht

Referentenansicht

Tippt man ein „s“ ein, bekommt man ein neues Fenster, die Referentenansicht.

Indem man „Layout“ auswählt, kann man zwischen verschieden Anordnungen der Elemente auswählen.

Praxistipps zur Referentenansicht

  • Wenn man mit einem Projektor arbeitet, stellt man im Betriebssystem die Nutzung von 2 Monitoren ein: Die Referentenansicht wird dann zum Beispiel auf dem Laptop angezeigt, während die Teilnehmer die Präsentation angezeigt bekommen.
  • Bei einer Online-Präsentation, wie beispielsweise auf TREFF.darc.de präsentiert man den Browser-Tab und navigiert im „Speaker View“ Fenster.
  • Die Referentenansicht bezieht sich immer auf ein Kapitel. Am Ende des Kapitels muss sie geschlossen werden, um im neuen Kapitel eine neue Referentenansicht zu öffnen.
  • Um mit dem Mauszeiger etwas zu markieren oder den Zoom zu verwenden, muss mit der Maus auf den Bildschirm mit der Präsentation gewechselt werden.

Vollbild

Tippt man ein „f“ ein, wird die aktuelle Folie im Vollbild angezeigt. Mit „Esc“ kann man diesen wieder verlassen.

Das ist insbesondere für den Bildschirm mit der Präsentation für das Publikum praktisch.

Ausblenden

Tippt man ein „b“ ein, wird die Präsentation ausgeblendet.

Sie kann wie folgte wieder eingeblendet werden:

  • Durch klicken in das Fenster.
  • Durch nochmaliges Drücken von „b“.
  • Durch klicken der Schaltfläche „Resume presentation:
Schaltfläche für Resume Presentation

Zoom

Bei gedrückter Alt-Taste und einem Mausklick in der Präsentation wird in diesen Teil hineingezoomt. Das ist praktisch, um Details von Schaltungen hervorzuheben. Durh einen nochmaligen Mausklick zusammen mit Alt wird wieder herausgezoomt.

Das Zoomen funktioniert nur im ausgewählten Fenster. Die Referentenansicht ist hier nicht mit dem Präsenationsansicht gesynct.

Elektrisches Feld

Homogenes elektrisches Feld

  • In einem Kondensator wird elektrische Energie gespeichert
  • Die einfachste Art eines Kondensators ist der Plattenkondensator
  • An zwei elektrisch leitenden Platten wird jeweils der Plus- und Minus-Pol angeschlossen
  • Zwischen den Platten baut sich ein homogenes elektrisches Feld (E-Feld) auf
  • Elektrische Feldstärke: $E = \dfrac{U}{d}$ in $\dfrac{V}{m}$
  • Mit $d$ als Abstand der Platten
EB101: Welches Feld stellt sich zwischen zwei parallelen Kondensatorplatten bei Anliegen einer Gleichspannung in Näherung ein?

A: Polarisiertes magnetisches Feld

B: Homogenes elektrisches Feld

C: Polarisiertes elektrisches Feld

D: Homogenes magnetisches Feld

EA103: Welche Einheit wird üblicherweise für die elektrische Feldstärke verwendet?

A: Volt pro Meter (V/m)

B: Ampere pro Meter (A/m)

C: Henry pro Meter (H/m)

D: Watt pro Meter (W/m)

EB102: An einem Plattenkondensator mit 0,6 cm Plattenabstand werden 9 V angelegt. Wie groß ist die elektrische Feldstärke zwischen den beiden Platten näherungsweise?

A: 150 V/m

B: 5,4 V/m

C: 540 V/m

D: 1500 V/m

Wickelkondensator

  • Bei einem Wickelkondensator wird zwischen den beiden Platten als Metallbeläge ein Isolator als Dielektrikum eingebracht
  • Vorteile: platzsparend und größere Plattenfläche möglich
EB103: An den Metallbelägen eines Wickelkondensators mit 0,15 mm starkem Kunststoff-Dielektrikum liegt eine Spannung von 300 V. Wie hoch ist die elektrische Feldstärke zwischen den Metallbelägen ungefähr?

A: 2000 kV/m

B: 200 kV/m

C: 2000 V/m

D: 200 V/m

EB104: Ein Kondensator in einer Senderendstufe hat eine 0,15 mm starke PTFE-Folie als Dielektrikum. Die Durchschlagsfestigkeit von PTFE beträgt ca. 400 kV/cm. Wie groß wäre die maximale Spannung, die an den Kondensator angelegt werden kann, ohne dass die Folie durchschlagen wird?

A: 2,6 kV

B: 60 kV

C: 26 V

D: 6 kV

Lösungsweg

Der Trick ist hier, dass die Durschlagsfestigkeit die elektrische Feldstärke $E$ ist.

  • Gegeben: $d = 0,15mm$ und $E = 400\frac{kV}{cm}$
  • Gesucht: $U$
  • Lösung:

$E = \frac{U}{d} \Rightarrow U = E\cdot d$

$U = 400\cdot\frac{10^3V}{10^{-2}m}\cdot 0,15\cdot 10^{-3}m$

$U = 6\cdot10^3V = 6kV$

Vertikalantenne

  • An einer Antenne entstehen ebenso elektrische Feldlinien
  • Die Feldlinien einer Vertikalantenne verlaufen vom „positiven Ende“ zur Erde
EB105: Wie werden die mit X gekennzeichneten Feldlinien einer Vertikalantenne bezeichnet?

A: Magnetische Feldlinien

B: Horizontale Feldlinien

C: Radiale Feldlinien

D: Elektrische Feldlinien

Magnetisches Feld

Stromdurchflossener Leiter

  • Fließt Strom durch einen Leiter, bilden sich konzentrische, magnetische Felder um den Leiter
EB201: Wenn ein konstanter Gleichstrom durch einen gestreckten Leiter fließt, sind die ...

A: elektrischen Feldlinien konzentrische Kreise um den Leiter.

B: magnetischen Feldlinien konzentrische Kreise um den Leiter.

C: elektrischen Feldlinien parallel zu den magnetischen Feldlinien um den Leiter.

D: magnetischen Feldlinien sternförmig um den Leiter.

Homogenes magnetisches Feld

  • Wird ein stromdurchflossener Leiter zu einer Zylinderspule aufgewickelt, entsteht im inneren ein homogenes magnetisches Feld (H-Feld)
  • Eine Spule speichert magnetische Energie
EB202: Welches Feld stellt sich im Inneren einer langen Zylinderspule bei Fließen eines Gleichstroms näherungsweise ein?

A: Zentriertes magnetisches Feld

B: Homogenes magnetisches Feld

C: Homogenes elektrisches Feld

D: Konzentrisches magnetisches Feld

EA104: Welche Einheit wird üblicherweise für die magnetische Feldstärke verwendet?

A: Henry pro Meter (H/m)

B: Volt pro Meter (V/m)

C: Ampere pro Meter (A/m)

D: Watt pro Meter (W/m)

Ringkern

  • Leiter wird auf einen magnetisch leitenden Ringkern gewickelt, z.B. Eisen
  • Vorteile: Platzsparend und stabiler
  • Magnetische Feldstärke $H = \dfrac{I\cdot N}{l_m}$ in $\dfrac{A}{m}$
  • mit $N$ als Wicklungsanzahl und $l_m$ mittlere Länge des Rings
EB203: Ein Ringkern hat einen mittleren Durchmesser von 2,6 cm und trägt 6 Windungen Kupferdraht. Wie groß ist die mittlere magnetische Feldstärke im Ringkern, wenn der Strom 2,5 A beträgt?

A: 183,6 A/m

B: 5769 A/m

C: 5,769 A/m

D: 1,836 A/m

EB204: Welcher der nachfolgenden Werkstoffe ist bei Raumtemperatur ein ferromagnetischer Stoff?

A: Chrom

B: Eisen

C: Kupfer

D: Aluminium

Magnetfeld einer Antenne

  • An einer Antenne wirkt das Magnetfeld um den Leiter
  • Hier an einer Vertikalantenne konzentrisch um die Antenne
EB206: Wie werden die mit X gekennzeichneten Feldlinien einer Vertikalantenne bezeichnet?

A: Vertikale Feldlinien

B: Offene Feldlinien

C: Elektrische Feldlinien

D: Magnetische Feldlinien

Elektromagnetisches Feld

  • Fließt ein zeitlich veränderlicher Strom durch einen Leiter, z.B. eine Antenne, entsteht sowohl ein elektrisches als auch ein magnetisches Feld
  • Dieses wird als elektromagnetisches Feld bezeichnet
  • Die beiden Felder stehen in einem 90º-Winkel zueinander
EB301: Wodurch entsteht ein elektromagnetisches Feld beispielsweise?

A: Ein elektromagnetisches Feld entsteht, wenn eine zeitlich konstante Spannung an einem elektrischen Leiter anliegt.

B: Ein elektromagnetisches Feld entsteht, wenn ein zeitlich veränderlicher Strom durch einen elektrischen Leiter fließt.

C: Ein elektromagnetisches Feld entsteht, wenn eine zeitlich konstante Spannung an einem elektrischen Isolator anliegt.

D: Ein elektromagnetisches Feld entsteht, wenn ein zeitlich konstanter Strom durch einen elektrischen Leiter fließt.

EB302: Wie erfolgt die Ausbreitung einer elektromagnetischen Welle? Die Ausbreitung erfolgt ...

A: durch die unabhängige Ausbreitung von elektrischem und magnetischem Feld.

B: nur über das magnetische Feld. Das elektrische Feld wirkt sich nur im Nahfeld aus.

C: durch eine Wechselwirkung zwischen elektrischem und magnetischem Feld.

D: nur über das elektrische Feld. Das magnetische Feld wirkt sich nur im Nahfeld aus.

EB303: Der Winkel zwischen den elektrischen und magnetischen Feldkomponenten eines elektromagnetischen Feldes beträgt bei Freiraumausbreitung im Fernfeld ...

A: 360°.

B: 90°.

C: 45°.

D: 180°.

EB304: Welche Aussage trifft auf die elektromagnetische Ausstrahlung im ungestörten Fernfeld zu?

A: Die E-Feldkomponente und die H-Feldkomponente stehen in einem rechten Winkel zueinander. Die Ausbreitungsrichtung hat keine feste Beziehung dazu.

B: Die E-Feldkomponente, die H-Feldkomponente und die Ausbreitungsrichtung stehen in einem rechten Winkel zueinander.

C: Die E-Feldkomponente und die H-Feldkomponente sind phasengleich und sind parallel zueinander. Die Ausbreitungsrichtung verläuft dazu in einem rechten Winkel.

D: Die Ausbreitungsrichtung befindet sich parallel zur E-Feldkomponente und verläuft senkrecht zur H-Feldkomponente.

Polarisation elektromagnetischer Wellen

Horizontale Polarisation

  • Die Lage des E-Feldes gibt die Polarisation an
  • Breitet sich das E-Feld horizontal aus, wird von horizontaler Polarisation gesprochen
  • Ist von Bauform der Antenne abhängig
EB305: Die Polarisation einer elektromagnetischen Welle ist durch die Richtung ...

A: des elektrischen Feldes (Vektor des E-Feldes) bestimmt.

B: des unmittelbaren Nahfeldes ($\lambda/4$-Bereich) bestimmt.

C: des magnetischen Nordpols (relativ zur Antenne) bestimmt.

D: der Ausbreitung (S-Vektor/Poynting-Vektor) bestimmt.

EB306: Das folgende Bild zeigt eine Momentaufnahme eines elektromagnetischen Feldes. Welche Polarisation hat die skizzierte Welle?

A: Rechtszirkulare Polarisation

B: Vertikale Polarisation

C: Horizontale Polarisation

D: Linkszirkulare Polarisation

EB309: Die Polarisation des Sendesignals in der Hauptstrahlrichtung dieser Richtantenne ist ...

A: horizontal.

B: linksdrehend.

C: rechtsdrehend.

D: vertikal.

Vertikale Polarisation

  • Die Lage des E-Feldes gibt die Polarisation an
  • Breitet sich das E-Feld vertikal aus, wird von vertikaler Polarisation gesprochen
  • Ist von Bauform der Antenne abhängig
EB307: Das folgende Bild zeigt eine Momentaufnahme eines elektromagnetischen Feldes. Welche Polarisation hat die skizzierte Welle?

A: Vertikale Polarisation

B: Rechtszirkulare Polarisation

C: Horizontale Polarisation

D: Linkszirkulare Polarisation

EB310: Die Polarisation des Sendesignals in der Hauptstrahlrichtung dieser Richtantenne ist ...

A: vertikal.

B: linksdrehend.

C: horizontal.

D: rechtsdrehend.

Zirkulare Polarisation

  • Die Lage des E-Feldes gibt die Polarisation an
  • Breitet sich das E-Feld zirkular aus, wird von zirkularer Polarisation gesprochen
  • Es ist rechts- und linksdrehend möglich
  • Ist von Bauform der Antenne abhängig
EB308: Das folgende Bild zeigt eine Momentaufnahme eines elektromagnetischen Feldes. Welche Polarisation hat die skizzierte Welle?

A: Zirkulare Polarisation

B: Diagonale Polarisation

C: Vertikale Polarisation

D: Horizontale Polarisation

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