Vom Schwingkreis zum Dipol
Die folgenden Versuche werden mit einem Dezimeterwellensender durchgeführt. Ein Netzgerät liefert über ein Vielfachkabel die notwendigen Spannungen. Die Schwingkreisfrequenz des Senders ist 434MHz.
Durch eine Plexiglasabdeckung kann man die "Spule" des Senders erkennen, an die ein Schwingkreis oder ein Stabdipol induktiv gekoppelt werden können.
Ergebnis
Auch ein Drahtstück (vorausgesetzt es hat die richtige Länge) kann zu Schwingungen angeregt werden. Für das Auftreten von elektromagnetischen Schwingungen ist also nicht unbedingt ein "geschlossener" Kreis notwendig.
Stromverteilung am Dipol
In einen Stabdipol sind drei gleichartige Glühlämpchen eingebaut. Wird der Dipol durch den Dezimeterwellensender zu Schwingungen angeregt, so erkennt man deutlich, dass das mittlere Lämpchen heller leuchtet als die beiden weiter am Ende angebrachten Lämpchen.
Ergebnis
Bei einem Dipol (in der Grundschwingung) ist der Strom in der Mitte am größten (Strombauch) und nimmt gegen die Enden zu immer mehr ab (Stromknoten).
Aufgabe
Skizzieren Sie für \(t = 0\) (oberes Dipolende maximal positiv geladen), \(t = \frac{1}{4}T\), \(t = \frac{1}{2}T\) und \(t = \frac{3}{4}T\) jeweils die Ladungsverteilung (durch große bzw. kleine \(+\) bzw. \(-\)) und die Stromstärkeverteilung (durch große bzw kleine Pfeile) in einem Dipol.
Spannungsverteilung am Dipol
Ein Stabdipol wird mit einem Glimmlämpchen an den Enden berührt. Dort leuchtet das Glimmlämpchen im Regelfall gleich auf. Eventuell kann man durch nähern eines geriebenen Hartgummistabs das Aufglimmen bewirken. Verschiebt man das Glimmlämpchen zur Stabmitte, so erlischt es.
Ergebnis
Bei einem Dipol (Grundschwingung) ist die Spannung an den Enden am größten (Spannungsbauch) und nimmt gegen die Mitte immer mehr ab (Spannungsknoten).
Aufgabe
Skizzieren Sie für \(t = 0\) (oberes Dipolende maximal positiv geladen), \(t = \frac{1}{4}T\), \(t = \frac{1}{2}T\) und \(t = \frac{3}{4}T\) jeweils die Spannungsverteilung und die Stromstärkeverteilung als Diagramm längs des Dipols für die Grundschwingung.
Spannungsverteilung mittels Leuchtstoffröhre
Anregung in der Grundschwingung
Legt man parallel und eng zum Stabdipol eine Neonlampe, so kann man mit Hilfe eines geriebenen Hartgummistabes die Lampe an den Dipolenden zum Leuchten anregen. Ein Verschieben der Lampe längs des Dipols zeigt, dass das Leuchten mit dem Dipol, nicht mit der Lampe mitwandert.
Anregung in der ersten Oberschwingung
Regt man einen Stabdipol der doppelten Länge im ersten Viertel mit der Spule des Dezimeterwellensenders an, so zeigt er die erste Oberschwingung mit zwei Strombäuchen jeweils bei ein Viertel und drei Viertel der Länge und eine Neonlampe zeigt drei Spannungsmaxima.
Ergebnis
Bei einem Dipol kann man die Spannungsbäuche (E-Feld-Maxima) gut mit einer Leuchtstoffröhre erkennbar machen.