Hallo Funker, ein resonant betriebener Halbwellendipol soll sich im Speisepunkt wie ein Wirkwiderstand verhalten. Bei einem Wirkwiderstand sind Spannung und Strom proportional. Wenn ich aber die Spannungs- und Stromverteilung des Dipols anschaue, so sind diese beiden Größen um 90° versetzt. Ist das mit dem "Wirkwiderstand" nur ein Mythos? VG vom Verwirrten
Im Einspeisepunkt sieht der Sender einen Wirkwiderstand bei Resonanz. Ist die Antenne etwas zu kurz, sieht der Sender einen kapazitiven Blindanteil, ist sie etwas zu lang, sieht der Sender einen induktiven Blindanteil.
Verwirrter schrieb: > so sind diese beiden Größen um 90° versetzt. Das ist bei jeder Spule so und auch bei einem 240 Ohm Faltdipol.
Vielen Dank für Eure Antworten! Ich versteh Euch so, dass die Strom- und Spannungsverteilung auf dem resonanten Dipol nur den Wirkwiderstand an jedem Punkt grafisch verdeutlichen soll: Im Mittelpunkt ist der Widerstand besonders niedrig (geringe Spannung, hoher Strom) und an den Enden besonders hochohmig (hohe Spannung, geringer Strom). Es handelt sich bei der Verteilung von Strom und Spannung über der Antenne also nicht um eine 90° Phasenverschiebung. Strom und Spannung sind in jedem Punkt der resonanten Antenne proportional, also in Phase. VG vom Verwirrten
von Verwirrter schrieb: >Es handelt sich bei der Verteilung von Strom und Spannung über der >Antenne also nicht um eine 90° Phasenverschiebung. Die Antenne verhält sich im Prinzip wie ein Schwingkreis, der Dipol wie ein Reihenschwingkreis. Bei Resonanz sieht der Generator der den Schwingkreis speist auch keine Phasenverschiebung, obwohl Kondensator und Spule jeder für sich eine Phasenverschiebung machen, aber entgegengesetzt, so daß die sich nach außen hin zum Generator aufheben. Die Antenne ist im Prinzip gleichzeitig Spule und Kondensator. https://www.elektronik-kompendium.de/sites/kom/0810171.htm
Die Frage ist durchaus nicht trivial. Leider geben die bisherigen Antworten nur Woanders-Gelesenes wieder.
Verwirrter schrieb: > ein resonant betriebener Halbwellendipol soll sich im Speisepunkt wie > ein Wirkwiderstand verhalten. Tut er auch. Oft sind das 50Ω. Guck dir das Smith-Diagramm für den Einspeisepunkt einer resonanten Antenne an.
Wolfgang schrieb: > Oft sind das 50Ω. Guck dir das Smith-Diagramm für den > Einspeisepunkt einer resonanten Antenne an. Noch so eine nichtssagende Antwort. Die Frage ist doch nicht: Wo ist der Punkt, sondern wie kommt der Punkt dahin?
Martin schrieb: > ....Leider geben die bisherigen Antworten nur Woanders-Gelesenes wieder. Woher auch? Nicht jeder von uns hat einen Familiennamen, der "Marconi", "Hertz" o.ä. lautet. Aber du scheinst eine "eigens gefundene" Antwort zu haben, die nicht irgendwo gelesen ist?
Michael M. schrieb: > Aber du scheinst eine "eigens gefundene" Antwort zu haben, die nicht > irgendwo gelesen ist? Die bisherigen Antworten sagen nur, dass irgendwo etwas steht, sind aber nicht die vom TO gesuchte Erklärung und gehen stattdessen an dem Problem völlig vorbei.
Hast du nun eine passende, nicht irgendwo gelesene und richtige Antwort für den Fragesteller oder nicht?
Martin schrieb: > Wo ist der Punkt, sondern > wie kommt der Punkt dahin? Weil sich im Resonanzfall der induktive und der kapazitive Anteil aufheben. Ein Halbwellendipol ist ein aufgeklappter Parallelschwingkreis.
Noch ein Beispiel, Parallelschwingkreis. Schließt man
an einen Generator einen Kondensator an, gibt es eine
Phasenverschiebung, schließt man eine Spule an, sieht
der Generator auch eine Phasenverschiebung, schließt
man aber beides gleichzeitig an und beide Blindwiderstände
sind gleich groß, sieht der Generator nur noch einen
Wirkwiderstand und keine Phasenverschiebung mehr.
Dieser Wirkwiderstand ist der sogenannte Resonanzwiderstand,
daß sind die Verluste von Kondensator und Spule.
Beim Dipol sieht der Generator dann die Reihenschaltung
von Verlustwiderstand des Antennendrahtes und
Strahlungswiderstand der Antenne. Die Energie die im
Strahlungswiderstand verschwindet, ist daß was die
Antenne in den Raum abstrahlt.
von Verwirrter schrieb:
>Ist das mit dem "Wirkwiderstand" nur ein Mythos?
Nein ist kein Mythos, weil sich beide Phasenverschiebungen,
induktiv und kapazitiv gegenseitig aufheben.
Wolfgang schrieb: > Weil sich im Resonanzfall der induktive und der kapazitive Anteil > aufheben. Dann sind Strom und Spannung also in Phase. Verwirrter schrieb: > Wenn ich aber die Spannungs- und Stromverteilung des Dipols anschaue, so > sind diese beiden Größen um 90° versetzt. Einer von beiden muss wohl unrecht haben.
Martin schrieb: > Wolfgang schrieb: >> Weil sich im Resonanzfall der induktive und der kapazitive Anteil >> aufheben. > > Dann sind Strom und Spannung also in Phase. > > Verwirrter schrieb: >> Wenn ich aber die Spannungs- und Stromverteilung des Dipols anschaue, so >> sind diese beiden Größen um 90° versetzt. > > Einer von beiden muss wohl unrecht haben. Nein, es werden zwei Aspekte der Antenne beschrieben, die einander nicht widrsprechen. Die Beschreibungen stellen Vereinfachungen dar, was ihrer funktecnischen Nützlivhkeit aber keinen Abbruch tut. "Unrecht" hat nur der, der versucht, einen Widerspruch zu konstruieren, wo keiner besteht. Am Speisepunkt eines Halbwellenstrahlers wird das Errsatzschaltbild der Antenne gesehen. Im eifachsten Fall heben sich die Reaktanzen auf und übrig bleibt der Strahlungswiderstand, der ist reell. Dort geht echte Leistung rein. Strom und Spannung sind in Phase und es erwärmt sich praktisch nichts. Das andere Bild zeigt stehende Strom und Spannungswellen auf dem Halbwellenstrahler, der sich in Resonanz befindet. Dass die Verläufe unterschidlich sind, hat nichts mit neben der Resonanz Liegen un Verstimmung zu tun. Es zeigt nur dass die Verhältnisse von Spannungen und Strömen abhängig von der Lage des Speisepunktes variieren. Es variieren also die Strahlungswiderstände.
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Ich danke Euch ganz herzlich für das Anheizen des Themas. Ich hab anliegend - zur Vereinfachung - ein Halbwellendipol halbiert und in gleiche Induktivitätshäppchen zerlegt und die Streukapazitäten zwischen allen Anschlusspunkten entsprechend "C = K / d" verteilt. Unten hab ich die Generatorspannung an Punkt "A" und den Generatorstrom geplottet. Spannung und Strom iegen in Phase. Der Generator sieht einen reelen Widerstand. Das passt zur Literatur. Oben hab ich die Spannung am Antennenspeisepunkt "B" geplottet. Hier sind angelegte Spannung und eingespeister Strom um 90° verschoben. Offensichtlich muss man Generator und Antenne als zwei per Widerstand lose gekoppelte Schwingkreise verstehen, zwischen denen bei Resonanz immer 90° Phasenverschiebung herrscht, so lange die Antenne keine Leistung aufnimmt. Sobald ich am Speisepunkt jedoch einen Strahlungswiderstand einfüge, reduziert sich die Phasenverschiebung auch am Punkt "B". Die Antenne nimmt nun Wirkleistung auf. VG vom Verwirrten
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Hallo, die Realität bestätigt die Simulation. In der Anlage messe ich in gelb die Generatorspannung . Und in blau die Spannung direkt am Speisepunkt der realen Antenne. Zwischen beiden Punkten befindet sich ein 50 Ohm Widerstand. Die Spannung vor und nach dem Widerstand ist phasenverschoben. Die Phasenverschiebung liegt zwischen 90° (keine Abstrahlung) und 0° (100% Abstrahlung). Die übliche Literaturbehauptung, dass eine Antenne im Resonanzfall ein Wirkwiderstand ist, ist also m.E. falsch. Die Antenne wäre nur dann ein Wirkwiderstand, wenn sie alle eingespeiste Energie zu 100% abstrahlt. VG vom zunehmend weniger Verwirrten
Verwirrter schrieb: > Die übliche Literaturbehauptung, dass eine Antenne im Resonanzfall ein > Wirkwiderstand ist, ist also m.E. falsch. Es kommt auf deine Definition der Antennenresonanz an. Beim besten VSWR kann die Antennenimpedanz komplex sein. Eine andere Definition des Antennenresonanz ist imag{Zin} = 0 > eingespeiste Energie zu 100% abstrahlt. Da ist einiges ungenau. Interne Antennenverluste äußern sich im Realteil der Antennenimpedanz. Es ist auch unklar, was die "eingespeiste" Energie konkret sein soll, Thema Antennenanpassung/Reflektion.
Verwirrter schrieb: > Die übliche Literaturbehauptung, dass eine Antenne im Resonanzfall ein > Wirkwiderstand ist, ist also m.E. falsch. Nein, ist nicht falsch, im Einspeisepunkt ist die Antenne bei Resonanz ein Wirkwiderstand. Was ist denn deiner Meinung nach ein Parallelschwingkreis bei Resonanz, kein Wirkwiderstand? Die sogenannte Magnetic-Loop zum Beispiel ist im Prinzip ein Parallelschwingkreis.
Falls immer noch zweifel besteht, nimm einfach ein Zweistrahloszillograf und messe nach, einmal an einen Dummy und einmal an eine Antenne. Oder vielleicht hat noch jemand anderes eine Ide, wie man daß meßtechnisch beweisen kann.
Hallo Günter, ich kann mich nur wiederholen. Wenn die verlustfreie Antenne keine Leistung abstrahlt, nimmt sie keine Wirkleistung auf. Obwohl sie resoniert, hat sie in dem Fall keinen reellen Eingangswiderstand. Strom und Spannung im Einspeisepunkt sind 90° phasenversetzt. Die Antenne nimmt also lediglich Scheinleistung auf. Die Aussage, dass eine resonierende Antenne als Wirkwiderstand erscheint, ist so pauschal schlichtweg unrichtig, wie ich in Simulation und Praxisexperiment bestätigte. Je mehr Wirkleistung die Antenne abstrahlt, desto größer wird auch die aufgenommene Wirkleistung. Nur im Idealfall (100% Wirkungsgrad) erscheint die resonierende Antenne als Wirkwiderstand. Ein diskreter Resonanzkreis verhält sich absolut gleichartig. Ein verlustfreier Resonanzkreis nimmt keinerlei Wirkleistung auf und erscheint daher auch nicht als Wirkwiderstand. Diese Einsicht ist in meinen Augen trivial und logisch. Die "Fachbücher" (selbst Rothammel) bringen diese Tatsache aber durchweg nicht auf den Punkt. VG vom mittlerweile nicht mehr Verwirrten
Günter Lenz schrieb: > Falls immer noch zweifel besteht, nimm einfach ein > Zweistrahloszillograf und messe nach, einmal an einen > Dummy und einmal an eine Antenne. > > Oder vielleicht hat noch jemand anderes eine Ide, > wie man daß meßtechnisch beweisen kann. Hast Du meinen Beitrag von 08:47 übersehen? Dort habe ich eine reale UKW-Antenne per 2-Strahler nachgemessen. Es gibt eine Phasenverschiebung. Ein Dummy zeigt natürlich keine Phasenverschiebung. VG
Verwirrter schrieb: > Wenn die verlustfreie Antenne keine Leistung abstrahlt, > nimmt sie keine Wirkleistung auf. Genau, die hat dann 0 Ohm Realteil der Antennenimpedanz. Und bei Resonanz auch 0 Ohm Blindanteil. Dann hast du deinen Schwingkreis, der nichts abstrahlt. > Nur im Idealfall (100% Wirkungsgrad) erscheint die > resonierende Antenne als Wirkwiderstand. Die Folgerung ist nun wirklich falsch. Aber eine Diskussion scheint Zeitverschwendung zu sein. Es gab viele, die meinten, die Antennentheorie neu schreiben zu müssen und darauf basierende Wunderantennen erfinden zu können. Viel Erfolg dabei!
Volker M. schrieb: > Es gab viele, die meinten, die Antennentheorie neu schreiben zu müssen > und darauf basierende Wunderantennen erfinden zu können. Das ist sicherlich richtig, die 'Magnetantennen' und 'Mini-Whips' sind ein Beispiel. Aber ich glaube nicht, dass der TO eine 'Wunderantenne' erfinden will. Vielmehr dreht es sich um ein tieferes Verständnis der Vorgänge auf der Antenne als es die üblichen Schulbücher anbieten und die meisten Threadposter wiederkäuen.
von Verwirrter schrieb: >Hast Du meinen Beitrag von 08:47 übersehen? Und zwischen Generator und Einspeisepunkt befindet sich ein Kabel? Ist eine unsinnige Messung. Du mußt schon am Einspeisepunkt Spannung und Strom messen. >Ein diskreter Resonanzkreis verhält sich absolut gleichartig. Ein >verlustfreier Resonanzkreis nimmt keinerlei Wirkleistung auf und >erscheint daher auch nicht als Wirkwiderstand. Und nimmt er deiner Meinung nach Blindleistung auf? Und ist die deiner Meinung nach induktiv oder kapazitiv? Bei einen idealen Schwingkreis ist der Wirkwiderstand unendlich. So ein Schwingkreis gibt es aber nicht. Ein realer Schwingkreis hat einen endlichen Wirkwiderstand, den sogenannten Resonanzwiderstand und der ist um so höher je größer die Güte ist. Ein realer Schwingkreis ist bei Resonanz ein reiner Wirkwiderstand.
Günter Lenz schrieb: > Und zwischen Generator und Einspeisepunkt befindet sich > ein Kabel? Ist eine unsinnige Messung. Hallo Günter, Eigenzitat: "Zwischen beiden Punkten befindet sich ein 50 Ohm Widerstand." Es ist also die gleiche Messung wie zuvor in der Simulation an den Punkten "A" und "B". ----------- Hallo Martin, danke für Deine sehr angenehme Unterstützung. Es geht mir tatsächlich um ein vertieftes Verständnis. Sollten bei dem Lernvorgang "schräge Ideen" entstehen, werde ich mich dem aber nicht verschließen, nur weil es so nicht im Rothammel steht. VG vom Verwirrten
Verwirrter schrieb: > nur weil es so nicht im Rothammel steht. Ds ist auch kein Lehrbuch, sondern eher eine Beispiel-Sammlung.
@von Verwirrter Woher weist du das deine gemessene Antenne in Resonanz ist, wie hast du das festgestellt? Messungen mit UKW-Frequenzen sind nicht einfach, da schleichen sich schnell Meßfehler ein. Bei Messungen zum Beispiel um 1MHz geht das schon einfacher. Eine Antenne die im Einspeisepunkt kein Wirkwiderstand ist, ist nicht resonant. Nur eine nicht resonante Antenne hat in ihren Einspeisepunkt Blindanteile.
@von Verwirrter Schau mal in deiner Nähe ob es da ein Amateurfunkklub gibt, da haben manche Leute Antennenanalysemeßgeräte, die können deine Antenne messen und dir sagen, ob sie in Resonanz ist oder welche Blindanteile sie hat und welchen Fußpunktwiderstand sie hat.
Verwirrter schrieb: > Hallo Funker, > > ein resonant betriebener Halbwellendipol soll sich im Speisepunkt wie > ein Wirkwiderstand verhalten. Bei einem Wirkwiderstand sind Spannung und > Strom proportional. > > Wenn ich aber die Spannungs- und Stromverteilung des Dipols anschaue, so > sind diese beiden Größen um 90° versetzt. > > Ist das mit dem "Wirkwiderstand" nur ein Mythos? > > VG vom > > Verwirrten Schau dir die Antenne als ein Schwinggebilde an das "ausserhalb" der Antenne schwingt und die Dipolarme nur die Resonanzfrequenz vorgeben. Die Resonanzfrequenz wird durch die Laufzeit auf den Armen bestimmt. Kurt
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Hallo, bitte betrachtet mal anliegende Simulation. Der Generator speist einen Wirkwiderstand "Rwirk". Und zugleich eine Serienschaltung aus 50 Ohm und der Antenne. Der Strom in "R1" und der Zuleitung zur Antenne ist identisch. Die Thread-Frage war, ob sich eine resonierende Antenne wie ein Wirkwiderstand verhält. WENN sich die Antenne wie ein Wirkwiderstand verhält, so müssen die in "Rwirk" und "R1" umgesetzte Leistung zu jedem Zeitpunkt proportional sein. Also hab ich oben die Leistung in "R1" und unten die Leistung in "Rwirk" geplottet. Man sieht eindeutig, das die Antenne sich nicht wie "Rwirk" verhält. Wenn man genau hinschaut, bleibt "R1" im Mittel sogar völlig kalt. Die Antenne (und damit auch "R1") nimmt offensichtlich nur eine sehr geringe Wirkleistung auf. Die nur wenig strahlende Antenne reflektiert sämtliche Leistung. Sobald die Antenne jedoch stärker strahlt (ich beeinflusse das in der Simulation mit "Rstrahl"), vermindert sich der Phasenversatz, bis sich schließlich die Antennenleistung und die Wirkwiderstandsleistung im Gleichtakt befinden. Dann reflektiert die Antenne kaum noch Leistung. -------- Ich hab die Simulation der wenig gedämpften Antenne hier mal mechanisch nachgestellt. https://youtu.be/DDn8VYHyaAw Links ist der Generator. Rechts die Antenne. Zwischen beiden Schwingern befindet sich ein Gummi, dass die lose Ankopplung durch den 50-Ohm Widerstand nachahmt. Wenn man genau hinschaut, kann man die aus der Simulation schon bekannte 90° Verschiebung zwischen den Amplituden erkennen. Sobald ich die Antenne jedoch mit einem Luftsegel dämpfe, vermindert sich die Phasenverschiebung. ------- Nach all dem bin ich schwer geneigt, die als Wirkwiderstand erscheinende Antenne als - allerdings erstrebenswerten - Sonderfall zu betrachten. Nur Antennen mit einer hohen Abstrahlung nähern sich dem Verhalten eines Wirkwiderstandes. MEINE Antennen dagegen rühren - trotz Resonanzkatastrophen - stets saft- und kraftlos im Äther herum.... ;) Viele Grüße Verwirrter
von Verwirrter schrieb: >Die Thread-Frage war, ob sich eine resonierende Antenne wie ein >Wirkwiderstand verhält. Wenn das nicht so ist, bedeutet daß die Antenne ist nicht in Resonanz. Schiebe mal die Generatorfrequenz hoch und runter und schau was dann passiert. Du hast immer noch nicht die Frage beantwortet, wie du die Resonanz deiner Antenne festgestellt hast. Besorge dir mal dieses Meßgerät, oder schau in deiner Nähe ob es da ein Funkamateur gibt der so ein Gerät hat. https://www.box73.de/product_info.php?products_id=4383
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Hallo Günter, mir scheint, dass ich Dich mit meinen Versuchen, Simulationen, Erklärungen und dem Youtube-Video nicht erreichen konnte. Mein Physikbuch 12. Klasse schreibt unter dem Thema "Erzwungene Schwingungen": "Bei Resonanz beträgt die Phasendifferenz zwischen Erreger und Oszillator (= Resonator = Pendel = Antenne = Schwingkreis) ... pi /2." Man kann auch in Google "Erzwungene Schwingungen Phasenversciebung" suchen und findet dann z.B. anliegende Grafik auf dieser Seite: http://people.physik.hu-berlin.de/~mitdank/dist/scriptenm/erzwungen.htm -------- Ersetzt man den Resonator durch einen Wirkwiderstand, dann gibt es jedoch prinzipiell niemals eine Phasendifferenz. Insofern ist eine resonierende Antenne kein Wirkwiderstand. Wo klemmt es, Günter? Ich bin Verwirrt
Verwirrter schrieb: > Insofern ist eine resonierende Antenne kein Wirkwiderstand. Nimm anstelle deiner Analogien einfach mal ein geeignetes Meßgerät, mit dem man die Eingangsimpedanz der Antenne messen kann. NanoVNA wäre kostengünstig. Und um es nochmal zu wiederholen: die Definition der Antennenresonanzfrequenz ist Imag{Zin}=0 Wenn du mal was anderes lesen möchtest als dein Physikbuch: http://www.hb9dc.ch/_downloads/5-_Antennen_Resonanz.pdf
Hi, Ich hab mir gerade das Antennen PDF durchgelesen, da wurde der Testdipol mit mit einem Fuchskreis angeschlossen, wie geht das? "Normalerweise" hat der doch nur eine "Antennenleitung" und nicht 2 wie beim Dipol. Ich bin auch noch am versuch das Ganze zu verstehen. Vermutlich zu simpel ^^
PS: Hab ich den Punkt, wo erklärt wird wie man die Antenne nun am besten einrichtet für die maximale Abstrahlung, übersehen, oder fehlt der?
Verwirrter schrieb: > bitte betrachtet mal anliegende Simulation. > Der Generator speist einen Wirkwiderstand "Rwirk". Und zugleich eine > Serienschaltung aus 50 Ohm und der Antenne. Der Strom in "R1" und der > Zuleitung zur Antenne ist identisch. Diese Ersatzschaltung ist leider falsch. Denn eine Antenne ist kein Sperrkreis, sondern ein durch die Abstrahlung von Energie bedämpfter Schwingkreis. Es fehlt also der Ohmsche Widerstand im Schwingkreis. Außerdem erfolgt die Einspeisung nicht am Ende, sondern als Reihenschaltung. Noch eine Anmerkung zum Artikel von HB9DC: Haarsträubend ist für mich der Begriff "Antiresonanz"! Richtig wäre stattdessen, von Parallel- und Serienresonanz zu sprechen.
Hallo Volker, vielen Dank für die PDF. Zwei kurze Fragen: 1. Hast Du die PDF selbst gelesen? 2. Und hast Du meine Experimente, Schilderungen usw. auch gelesen? Es steht doch in Deiner PDF überhaupt nichts anderes, als ich stets gesagt hab: Seite 37 unten links: "Bei Resonanz sinkt der Eingangswiderstand auf den Strahlungswiderstand herab" und "Es wirkt (Anm.: bei Resonanz) nur der rein ohmsche Strahlungswiderstand". Ich beleuchte aber hier in diesem Thread den Fall einer schlecht strahlenden Antenne! Also einer Antenne mit einem hochohmigen Strahlungswiderstand. Die Antenne resoniert zwar und sie hat kaum Verluste. Aber sie strahlt eben nicht. Wie mein mechanisches Pendel in meinem Youtube-Video. In dem Fall besteht zwischen Generator und Antenne bei loser Kopplung über einen 50 Ohm Generatorwiderstand ein Phasenunterschied von 90°. Das ist IMMER so. Sobald aber die Antenne strahlt, sinkt der Phasenunterschied. Bis bei perfekt strahlender Antenne schließlich nur noch der Strahlungswiderstand als Wirkwiderstand in Erscheinung tritt. Das war aber nicht meine Frage an Euch. Ich hatte nicht gefragt "Ist ein gut strahlender resonanter Halbwellendipol ein Wirkwiderstand?". Ich hatte hinterhältiger gefragt. Weil es mich tierisch ärgert, dass jedes "Fachbuch" (auch Deine "Funk"-PDF) suggeriert, dass immer ausschließlich ein Wirkwiderstand erscheint, wenn die Antenne nur resoniert. Das ist Humbug und Schwachsinn. So... das musste mal raus... nun gehts mir besser.... ;) VG
DH1AKF W. schrieb: > Diese Ersatzschaltung ist leider falsch. Denn eine Antenne ist kein > Sperrkreis, sondern ein durch die Abstrahlung von Energie bedämpfter > Schwingkreis. Es fehlt also der Ohmsche Widerstand im Schwingkreis. > Außerdem erfolgt die Einspeisung nicht am Ende, sondern als > Reihenschaltung. Hallo Wolfgang, eine Groundplane, bei der zwischen Ground und Stab eine Unterbrechung zum Anschluss des Generators ist, ist ein Saugkreis mit dem Nachteil, dass der Generatorwiderstand den Kreis dämpft, da er in Reihe mit Spule und Streukapazitäten liegt. Bei einer Groundplane kann der Antennenstab aber auch galvanisch mit Ground verbunden sein. Dann stellen Stab und Kapazitäten einen Parallelkreis dar. Der Generatorwiderstand befindet sich dann nicht im Stromkreis und man erzielt eine hohe Güte. Eingekoppelt wird die Energie über Schellen auf dem Stab mit dem Vorteil, dass man einfach die Impedanzen anpassen kann. In beiden Fällen liegt am freien Ende des Stabes die höchste Spannung und unten fließt der meiste Strom. VG Verwirrter
Verwirrter schrieb: > 1. Hast Du die PDF selbst gelesen? In Teilen, insbesondere was die Hinweise für dich zur Resonanz angeht. > 2. Und hast Du meine Experimente, Schilderungen usw. auch gelesen? In Teilen, aber da aufgehört wo es zu merkwürdig wurde. Magnetfeldmessungen mit so einer großen Schleife sind ungeeignet. Auch die Wiederholung, daß eine Antenne bei Resonanz (was definitionsgemäß der Punkt auf der reellen Achse ist, wo der Imaginärteil 0 ist) einen Blindanteil haben soll ermüdet. Das wird nicht richtiger, wenn du es ständig wiederholst. > Es steht doch in Deiner PDF überhaupt nichts anderes, als ich stets > gesagt hab: > > Seite 37 unten links: "Bei Resonanz sinkt der Eingangswiderstand auf den > Strahlungswiderstand herab" und "Es wirkt (Anm.: bei Resonanz) nur der > rein ohmsche Strahlungswiderstand". Soweit stimmt es auch. > Ich beleuchte aber hier in diesem Thread den Fall einer schlecht > strahlenden Antenne! Also einer Antenne mit einem hochohmigen > Strahlungswiderstand. Die Antenne resoniert zwar und sie hat kaum > Verluste. Aber sie strahlt eben nicht. Moment ... das geht schon wieder in die falsche Richtung. Wie gut die Abstrahlung ist (Antennenwirkungsgrad) das hängt vom Verhältnis aus Strahlungswiderstand und Verlustwiderstand der Antenne hab. Hoher Strahlungswiderstand ist NICHT grundsätzlich nachteilig, solange die Energie überwiegend in den Strahlungswiderstand geht und nicht in die Verluste. Das Thema, wie mal diese Antennenimpedanz dann an 50 Ohm anpasst, klammern wir hier mal bewusst aus. > In dem Fall besteht zwischen Generator und Antenne bei loser Kopplung > über einen 50 Ohm Generatorwiderstand ein Phasenunterschied von 90°. Das > ist IMMER so. Das mag alles sein, aber wenn man die Eingangsimpedanz einer Antenne bei Resonanz misst, so ergibt sich ein reeller Widerstand. Schon definitionsgemäß. > Ich hatte nicht gefragt "Ist ein gut strahlender resonanter > Halbwellendipol ein Wirkwiderstand?". Ich hatte hinterhältiger gefragt. > Weil es mich tierisch ärgert, dass jedes "Fachbuch" (auch Deine > "Funk"-PDF) suggeriert, dass immer ausschließlich ein Wirkwiderstand > erscheint, wenn die Antenne nur resoniert. Das ist Humbug und > Schwachsinn. Ok, nun geht es dir besser, aber deine Darstellung ist und bleibt falsch. Auch wenn du sie wiederholst. In jeder Hinsicht falsch, sowohl per Definition wie auch praktisch. Dort wo du einen Blindwiderstand misst bist ist deine Antenne nicht in Resonanz. Du definierst "irgendwas" als Resonanz und damit kommt dann "irgendwas" heraus. Tut mir leid um die verschwendete Zeit.
Verwirrter schrieb: > Bei einer Groundplane kann der Antennenstab aber auch galvanisch mit > Ground verbunden sein. Dann stellen Stab und Kapazitäten einen > Parallelkreis dar. Sehr gute Idee! Dann haben wir z.B. einen koaxialen Hohlraumresonator. Der strahlt nicht. Ist aber leider keine Antenne... Übrigens: Das mechanische Pendel als Antennen-Analogon ist auch eher abwegig, denn es wird nur Energie zum Ausgleich der Reibung zugeführt und nichts "abgestrahlt".
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Volker M. schrieb: > Strahlungswiderstand und Verlustwiderstand der Antenne Ergänzung: Das ist in dem "funk"-Artikel tatsächlich schlecht dargestellt: dort wird der Widerstand bei Resonanz als Strahlungwiderstand erklärt. Das ist für verlustarme Antennen auch näherungsweise richtig, aber ganz allgemein wäre es die Summe aus Strahlungs- und Verlustwiderstand. Bei Antennen mit schlechtem Wirkungsgrad (z.B. Magnetic Loop aus dünnen Leitern) ist der Verlustwiderstand wichtig. Wenn Verlustwiderstand = Strahlungswiderstand sinkt der Wirkungsgrad entsprechend auf 50%, bei einer zu kleinen Loop kann der Wirkungsgrad auch noch schlechter werden. Resonanz ist definitionsgemäß dort, wo Realteil Zin = 0 ist. Wie ich oben bereits schrieb ist das nicht immer der Punkt des minimalen VSWR. Das minimale VSWR kann auch bei Antennenimpedanz mit Blindanteil liegen.
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Verwirrter schrieb: > Hallo, > bitte betrachtet mal anliegende Simulation. > Der Generator speist einen Wirkwiderstand "Rwirk". Und zugleich eine > Serienschaltung aus 50 Ohm und der Antenne. Ich sehe nur einen Sperrkreis in Reihe mit 50 Ohm. Wo ist die Antenne? Verwirrter schrieb: > Also hab ich oben die Leistung in "R1" und unten die Leistung in "Rwirk" > geplottet. Man sieht eindeutig, das die Antenne sich nicht wie "Rwirk" > verhält. Durch einen Sperrkreis fließt kein/kaum Strom, d.h. keine Leistung in R1. Verwirrter schrieb: > Wenn man genau hinschaut, bleibt "R1" im Mittel sogar völlig kalt. Die > Antenne (und damit auch "R1") nimmt offensichtlich nur eine sehr geringe > Wirkleistung auf. Die nur wenig strahlende Antenne reflektiert sämtliche > Leistung. Angehängt ist die Ersatzschaltung eines 100MHz Lambda/2 Dipols. Die Antenne verhält sich wie ein Wirkwiderstand bei Resonanz, die Leistung in der Antenne ist identisch mit der im Innenwiderstand der Quelle (Leistungsanpassung). Strom und Spannung sind am Antenneneingang in Phase.
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Hallo an alle und hallo besonders an Argos, danke für Deine Simulation einer perfekten Antenne. Deine Antenne resoniert, sie hat den maximalen Wirkungsgrad und sie erscheint als reiner Wirkwiderstand. Herzlichen Glückwunsch zu diesem Sonderfall. -------- Das war aber nicht meine Frage hier im Thread! Meine angehängte Antenne resoniert ebenso wie Deine, denn sie verwendet die gleichen Dimensionierungen wie Deine Antenne. Einzig beim Wirkungsgrad funktioniert meine Antenne nicht so toll wie Deine. Um das zu simulieren, hab ich den Wirkungsgrad mit einem höherohmigen R1 verschlechtert. Ich hätte genauso gut Verlustwiderstände einfügen können. Ist meine Antenne keine "Antenne", nur weil sie einen schlechteren Wirkungsgrad hat? Ist ein Wirkungsgrad unterhalb des Maximums nicht sogar der Normalfall? -------- Sobald ich den Wirkungsgrad verschlechtere, steigt die Phasenverschiebung, wie die Simulation zeigt. Von 0° beim maximalen Wirkungsgrad bis zu 90° beim minimalen Wirkungsgrad. (Anm: bei Serienkreisen gibts einen Phasenunterschied der Spannung, bei Parallelkreisen einen Phasenunterschied des Stromes und bei Wirkwiderständen weder das eine noch das andere.) -------- Folglich ist meine Threadfrage mit einem klaren "nicht immer" zu beantworten. VG vom Verwirrten
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Dein Rwirk parallel zur Spannungsquelle ist wirkungslos. Und was die Resonanz angeht, so zitier ich mich mal selbst: Resonanz ist definitionsgemäß dort, wo Realteil Zin = 0 ist. Wie ich oben bereits schrieb ist das nicht immer der Punkt des minimalen VSWR. Das minimale VSWR kann auch bei Antennenimpedanz mit Blindanteil liegen. Das ist bei deiner schlechten Antenne mit 201 kOhm und resultierendem VSWR=100 der Fall. Die Resonanz Imag (Zin)=0 liegt bei 98.3MHz, das minimale VSWR liegt bei 99.8 MHz. Der Vollständigkeit halber noch die Antenne von argos, wo der Parallelwiderstand 2.1 kOhm beträgt und nicht 201 kOhm Hier fallen Minimum VSWR und Imag(Zin)=0 beide auf 100 MHz. Die Parallelschaltung aus 631.7nH || 2.1kOhm entspricht bei 100MHz einer Serienschaltung aus 609.9nH + 72.4 Ohm und damit liegt die Resonanz bei 100 MHz. https://www.elektroniktutor.de/analogtechnik/aequival.html
Wolfgang schrieb: > Martin schrieb: >> Wo ist der Punkt, sondern >> wie kommt der Punkt dahin? > > Weil sich im Resonanzfall der induktive und der kapazitive Anteil > aufheben. > Ein Halbwellendipol ist ein aufgeklappter Parallelschwingkreis. Das passt aber nicht so recht. Ein Dipol/Antenne ist ein Laufzeitgebilde. Die Laufzeit auf dem Draht bestimmt/dominiert das Verhalten. Im Endeffekt ist die Antenne ein "Verbraucher" der das antreibende Signal nicht in Wärme umsetzt, sondern in "Strahlung". Ob dabei der Sender einen induktiven oder kapazitiven Verbraucher sieht ist wohl ein "sekundäres Ereignis" und den Umständen der Antenne geschuldet. Für die Resonanzfrequenz ist primär die Drahtlänge, also die Laufzeit auf diesem, verantwortlich. Kurt
von Jens >PS: Hab ich den Punkt, wo erklärt wird wie man die Antenne nun am besten >einrichtet für die maximale Abstrahlung, übersehen, oder fehlt der? Einfach Resonanz herstellen und Leistungsanpassung herstellen und Verluste möglichst gering halten. Also zum Beispiel den Antennendraht nicht zu dünn machen. Man muß dafür sorgen das der Sender überhaupt Leistung in die Antenne hinein bekommt. Das ist maximal nur möglich bei Leistungsanpassung. Leistungsanpassung bedeutet, Sender und Antenne haben gleiche Impedanz. Wenn das nicht der Fall ist, muß man irgendwie transformieren. von kurt schrieb: >Im Endeffekt ist die Antenne ein "Verbraucher" der das antreibende >Signal nicht in Wärme umsetzt, sondern in "Strahlung". Das ist zu mindest das Ziel, gelingt aber nie zu 100%.
Hallo Volker, "Rwirk" ist wirkungsvoll, weil man an ihm in der Simulation überprüfen kann, wie sich ein Wirkwiderstand verhalten sollte. Ich brauchte "Rwirk" um Soll und Ist vergleichend plotten zu können. ------- Du bist Funker und freust Dich, wenn die Antenne strahlt. ICH freu mich aber, wenn was Resonantes nicht strahlt. Denke nur mal an einen auf Resonanz abgestimmten Koxialkabel-Stub, wenn man mal Nanosekunden-Impulse braucht. Aber ich bekomm meine Message halt nicht durch. Trotzdem war dieser Thread sinnvoll, weil ich zumindest begriffen hab, wie Funker so ticken. Und Ihr habt begriffen, dass ich so nicht ticke. Damit kann ich leben... ;) VG
Hallo Günter, > Man muß dafür sorgen das der Sender überhaupt Leistung in > die Antenne hinein bekommt. Das ist maximal nur möglich > bei Leistungsanpassung. das ist nicht korrekt. Man bekommt auch bei Quellen mit eingeprägter Spannung bzw. eingeprägtem Strom selbstverständlich Leistung in die Antenne hinein. Wenn man zum Beispiel einen Generator mit einem vernachlässigbar geringen Innenwiderstand hat, so nimmt die Antenne 4-mal mehr Leistung auf als bei einem spannungsgleichen Generator, dessen Innenwiderstand gleich dem Lastwiderstand ist. VG vom Verirrten
Verwirrter schrieb: > Bei einem Wirkwiderstand sind Spannung und > Strom proportional. Bei einem Blindwiderstand auch. Du meinst nicht die Proportionalität, sondern dass Spannung und Strom nicht phasenverschoben, also "in Phase", sind.
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Volker M. schrieb: > Das ist bei deiner schlechten Antenne mit 201 kOhm und resultierendem > VSWR=100 der Fall. Die Resonanz Imag (Zin)=0 liegt bei 98.3MHz, das > minimale VSWR liegt bei 99.8 MHz. Hallo Volker, anliegend "mist_983" und "mist_998", die die Phasenverschiebung auch bei diesen Frequenzen zeigen. VG
Verwirrter schrieb: > Volker M. schrieb: >> Das ist bei deiner schlechten Antenne mit 201 kOhm und resultierendem >> VSWR=100 der Fall. Die Resonanz Imag (Zin)=0 liegt bei 98.3MHz, das >> minimale VSWR liegt bei 99.8 MHz. > > Hallo Volker, > > anliegend "mist_983" und "mist_998", die die Phasenverschiebung auch bei > diesen Frequenzen zeigen. > > VG Das was du hier zeigst sind zwei Generatoren die gegeneinander arbeiten. Kurt
Verwirrter schrieb: > anliegend "mist_983" und "mist_998", die die Phasenverschiebung auch bei > diesen Frequenzen zeigen. Na, dann werfe in meine 50k€ Simulationssoftware und 30 Jahre Erfahrung in der HF-Simulation jetzt in die Tonne? Weil du was anderes simulierst?
Hp M. schrieb: > Verwirrter schrieb: >> Bei einem Wirkwiderstand sind Spannung und >> Strom proportional. > > Bei einem Blindwiderstand auch. > > Du meinst nicht die Proportionalität, sondern dass Spannung und Strom > nicht phasenverschoben, also "in Phase", sind. Hallo Hp M., wenn an einem Wirkwiderstand die Spannung ansteigt, so steigt auch der Stromwert proportional zum Spannungsanstieg. Proportionalität ist bei einem Blindwiderstand nicht der Fall. Dort kann der Strom noch sinken, während die Spannung schon wieder steigt. Du denkst gewiss an Wechselspannungsgrößen, wie zum Beispiel Effektivwert, Scheitelwert oder sonstwas. Davon hab ich aber nichts geschrieben. VG
Hallo Kurt,
> Das was du hier zeigst sind zwei Generatoren die gegeneinander arbeiten.
Yin und Yang in LTSpice?
;)
VG
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Verwirrter schrieb: > Meine angehängte Antenne resoniert ebenso wie Deine, denn sie verwendet > die gleichen Dimensionierungen wie Deine Antenne. Deine willkürliche Änderung im Ersatzschaltbild des 100MHz Dipols führen zu Zin=0,75+j13,4 bei 100MHz. Von Resonanz keine Spur. Verwirrter schrieb: > Ich beleuchte aber hier in diesem Thread den Fall einer schlecht > strahlenden Antenne! Also einer Antenne mit einem hochohmigen > Strahlungswiderstand. Die Antenne resoniert zwar und sie hat kaum > Verluste. Aber sie strahlt eben nicht. Dazu nehme ich als Bsp. eine Fuchsantenne für das 30m Band. Diese ist resonant aber hochohmig (rund 6,8kOhm). Eine Anpassschaltung transformiert auf den 50 Ohm der Quelle. Die Antenne strahlt genauso gut wie der Dipol.
Verwirrter schrieb: > Hallo Kurt, > >> Das was du hier zeigst sind zwei Generatoren die gegeneinander arbeiten. > > Yin und Yang in LTSpice? > > ;) > > VG Dir kommt diese meine Aussage wohl lächerlich vor. Sie ist es nicht. Kurt
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mist_reso.jpg
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argos schrieb: > Deine willkürliche Änderung im Ersatzschaltbild des 100MHz Dipols führen > zu Zin=0,75+j13,4 bei 100MHz. Von Resonanz keine Spur. Hallo Argos, "von Resonanz keine Spur"? LTSpice plottet eine Resonanzfrequenz von 98,3 MHz (guckst Du unten links auf dem angelegten Bild). Das ist genau die Frequenz, die Volker ausgerechnet hatte. An der Phasenverschiebung ändert aber auch diese Generatorfrequenz nichts, wie wir ja schon länger wissen: https://www.mikrocontroller.net/attachment/491102/mist_983.jpg VG
Verwirrter schrieb: > > An der Phasenverschiebung ändert aber auch diese Generatorfrequenz > nichts, wie wir ja schon länger wissen: > > https://www.mikrocontroller.net/attachment/491102/mist_983.jpg > > VG Die Phasenverschiebung kommt deswegen zustande weil zwei Generatoren gegeneinander arbeiten. Kurt
Verwirrter schrieb: > Du denkst gewiss an Wechselspannungsgrößen, wie zum > Beispiel Effektivwert, Scheitelwert oder sonstwas. > Davon hab ich aber nichts geschrieben. Richtig. Das beweist nur, dass Du entweder nicht willens oder nicht in der Lage bist, Dich sauber auszudrücken. Die Begriffe "Spannung" und "Strom" lassen nämlich offen, ob Du Momentanwerte (im Zeitbereich) oder Amplituden (im Frequenzbereich) betrachten möchtest. Einerseits von "Blindwiderständen" zu sprechen, die ja nur im Frequenzbereich definiert sind, und andererseits Momentanwerte zu betrachten, das ist schon... nun ja... "speziell".
Hallo kurt, ich nahm Deinen Beitrag absolut ernst. Ich gab mir nur bei meiner Antwort mit Yin und Yang lediglich ähnlich viel Mühe wie Du bei Deinen Einwänden. Ich darf mich zu Deiner 2-Generator-Anmerkung selbst zutieren (28.1.2021 um 10:55h) Verwirrter schrieb: > Wenn man genau hinschaut, bleibt "R1" im Mittel sogar völlig kalt. Die > Antenne (und damit auch "R1") nimmt offensichtlich nur eine sehr geringe > Wirkleistung auf. Die nur wenig strahlende Antenne reflektiert sämtliche > Leistung. VG
Egon D. schrieb: > Das beweist nur, dass Du entweder nicht willens oder > nicht in der Lage bist, Dich sauber auszudrücken. Hallo Egon D., ich wäre Dir sehr dankbar, wenn Du zukünftig meine unsaubere Ausdrucksweise in vorschriftsmäßiges Funker-Sprech übersetzen würdest und dadurch mithilfst, Hürden zwischen Euch und mir Nicht-Funker abzubauen, statt welche zu errichten. Vielen Dank vorab vom verwirrten
Verwirrter schrieb: > wenn an einem Wirkwiderstand die Spannung ansteigt, so steigt auch der > Stromwert proportional zum Spannungsanstieg. > > Proportionalität ist bei einem Blindwiderstand nicht der Fall. Dort kann > der Strom noch sinken, während die Spannung schon wieder steigt. Natürlich gilt die "Proportionalität" U = Z*I auch bei komplexer Impedanz. Die Phase steckt doch gerade in der komplexen Impedanz. Schreib die einfach in Polardarstellung und dann steht die Phase dort explizit. Das hat auch nichts mit "Funkersprech" zu tun, sondern Grundlagen 1. Semester Elektrotechnik.
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Verwirrter schrieb: > An der Phasenverschiebung ändert aber auch diese Generatorfrequenz > nichts, wie wir ja schon länger wissen: Über einen reellen Widerstand können nur reelle Ströme fließen. Da wird man keine Phasenverschiebung sehen können. Im Resonanzfall wird der Strom durch den Widerstand R2 maximal. Siehe Anhang.
Bernd schrieb: > Verwirrter schrieb: >> An der Phasenverschiebung ändert aber auch diese Generatorfrequenz >> nichts, wie wir ja schon länger wissen: > > Über einen reellen Widerstand können nur reelle Ströme fließen. Da wird > man keine Phasenverschiebung sehen können. > Ja. > Im Resonanzfall wird der Strom durch den Widerstand R2 maximal. Siehe > Anhang. Nachdem sich der zweite "Generator" eingeschwungen hat, Verwirrter schrieb: > Hallo kurt, > > ich nahm Deinen Beitrag absolut ernst. Ich gab mir nur bei meiner > Antwort mit Yin und Yang lediglich ähnlich viel Mühe wie Du bei Deinen > Einwänden. Mir war nicht klar was du sagen wolltest. > > Ich darf mich zu Deiner 2-Generator-Anmerkung selbst zutieren (28.1.2021 > um 10:55h) > > Verwirrter schrieb: >> Wenn man genau hinschaut, bleibt "R1" im Mittel sogar völlig kalt. Die >> Antenne (und damit auch "R1") nimmt offensichtlich nur eine sehr geringe >> Wirkleistung auf. Die nur wenig strahlende Antenne reflektiert sämtliche >> Leistung. Klar, wo soll sie denn auch hin. Schaus mal aus meiner Sicht an, das passt dann zu dem was du schreibst. Der linke Generator erzeugt eine Schwingung, damit regt er den rechten "Saugkreis" an, dieser wird dadurch zum Generator und schwingt phasenverschoben. Da er nichts abstrahlt würde er ja eine über-alle-Massen grosse Schwingamplitude aufbauen (ein Resonanzkörper ist nun mal ein akkumulierendes Gebilde) und letztendlich durchschlagen. Da dies nicht passiert, die Schwingamplitude sich stabilisiert, auch nichts abgestrahlt oder in Wärme umgesetzt wird, bleibt nur ein Weg um seine "Leistung" zu verbraten. Diese geht in/durch den linken Generator und wird dort zu Wärme. Daher meine Aussage das hier zwei Generatoren arbeiten. Du kannst das prüfen indem du die Schwingspannung am "rechten Generator" betrachtest. Sie muss so hoch sein/werden das sie die "Vorgabe" die ja der linke Generator vorgibt, überwinden kann. Es muss also einen Einschwingvorgang geben der die passende Amplitude erreicht. Kurt
Verwirrter schrieb: > ich wäre Dir sehr dankbar, wenn Du zukünftig meine > unsaubere Ausdrucksweise in vorschriftsmäßiges > Funker-Sprech übersetzen würdest Grundsätzlich gern. Jedoch... > und dadurch mithilfst, Hürden zwischen Euch und > mir Nicht-Funker abzubauen, statt welche zu > errichten. ...ist offenbar Deiner geschätzten Aufmerksamkeit entgangen, dass ich dies bereits versucht habe -- in dem Teil des Textes, den Du versehentlich nicht mit zitiert hast. Ich schrieb nämlich:
1 | |
2 | > Die Begriffe "Spannung" und "Strom" lassen nämlich |
3 | > offen, ob Du Momentanwerte (im Zeitbereich) oder |
4 | > Amplituden (im Frequenzbereich) betrachten möchtest. |
5 | > |
6 | > Einerseits von "Blindwiderständen" zu sprechen, die |
7 | > ja nur im Frequenzbereich definiert sind, und |
8 | > andererseits Momentanwerte zu betrachten, das ist |
9 | >schon... nun ja... "speziell". |
Ich erläutere den Gedanken gern näher.
Die Experimentalphysik hat die Phänomene, von denen
bekannt war oder vermutet wurde, dass sie mit der
Elektrizität in Verbindung stehen, zunächst einzeln
untersucht: Lichtenberg, Musschenbroek ("Leidener
Flaschen") befassten sich mit statischer Elektrizität,
Gauss, Oerstedt, Weber, Ampere mit dem Magnetismus,
Volta und Galvani mit der Wirkung des elektrischen
Stromes.
Georg Simon Ohm publizierte ab 1825 seine Erkenntnisse
zum Zusammenhang zwischen (Gleich)Spannung und
fließendem (Gleich)Strom; Faraday entdeckte 1831 die
elektromagnetische Induktion.
1845 formulierte Kirchhoff die bekannten "Kirchhoffschen
Regeln" (namentlich also den Knotenpunktsatz und den
Maschensatz) für elektrische Netzwerke, die Gauss einige
Jahre zuvor entdeckt hatte. Der Gang der Geschichte legt
nahe, dass diese zunächst nur für Gleichstrom und Gleich-
spannung formuliert worden sein können.
1864 folgte dann der Geniestreich von James Clerk
Maxwell, dem es nicht nur gelang, statische Elektrizität,
elektrischen Strom, elektrische Spannung und den
Elektromagnetismus in einer einheitlichen Beschreibung
zusammenzufassen, sondern überdies auch noch die elektro-
magnetischen Wellen vorherzusagen, die Heinreich Hertz
später experimentell entdecken konnte.
Warum walze ich das hier so breit aus?
Erstens sprechen wir hier noch von Physik, nicht von
Elektrotechnik -- technische Anwendungen gab es im
großen und ganzen noch nicht.
Zweitens waren Kondensatoren (als Bauelemente der
statischen Elektrizität), Widerstände (als strom-
durchflossene Bauteile) und Spulen (als Bauelemente
des Elektromagnetismus) bereits bekannt; diese solten
später die Grundelemente der theoretischen Elektro-
technik bilden.
Drittens aber beschreiben die Maxwellschen Gleichungen
in der klassischen Formulierung die elektrischen
Phänomene in Raum und ZEIT .
1889 schlug dann die Stunde des aus Polen in die
Vereinigten Staaten emigrierten Charles Protheus
Steinmetz, der in seiner Dissertation die "symbolische
Methode der Wechselstromrechnung" schuf, also das, was
uns heute auch als "komplexe Wechselstromrechnung"
geläufig ist. (Ihm verdanken wir somit nicht nur die
Steinmetz-Schaltung, sondern auch das Symbol "j"
für die imaginäre Einheit, um es vom Strom "i" zu
unterscheiden.)
Basis dieser komplexen Wechselstromrechnung sind zwei
fundamentale Annahmen:
1. Die verwendeten Grundelemente weisen LINEARES
Verhalten auf, so dass der Überlagerungssatz
gilt: "Die Wirkung einer Summe von Größen lässt
sich stets berechnen aus der Summe der Wirkungen
der Größen."
2. Das elektrische Netzwerk wird durch rein sinus-
förmige Größen unveränderlicher Frequenz und
Amplitude (!) erregt.
Steinmetz' Entdeckung erlaubte eine fundamentale
Vereinfachung der Berechnungen: Waren bisher zur
Berechnung von Wechselspannungsnetzen stets noch
Integral- bzw. Differentialgleichungen zu lösen,
so konnte Steinmetz zeigen, dass man auf diese
vollständig verzichten kann, wenn man
1. sich auf Anregung des Netzwerkes mit sinusförmigen
Größen zeitlich unveränderlicher Amplitude und
Frequenz beschränkt,
2. der Überlagerungssatz gilt und
3. die Größe von Spulen, Kondensatoren und Ohm'schen
Widerständen geeignet durch komplexe Zahlen
dargestellt wird.
Etwas abstrakter formuliert: Steinmetz erkannte,
dass man lineare Wechselstromnetzwerke nicht
zwingend mittels Differentialgleichungen im Zeit-
bereich berechnen muss, sondern auch (lineare)
algebraische Gleichungen verwenden kann, wenn man
alles in die Frequenzdomäne transformiert.
Punkt 3 führt auf die üblichen technischen Begriffe
"Blindwiderstand", "Wirkwiderstand" und so fort.
Zusammen mit Punkt 1. (Anregung durch rein sinusförmige
Größen unveränderlicher Amplitude und Frequenz) ergibt
sich, dass es lächerlich ist, von "einer sich ändernden
Spannung an einem Blindwiderstand" zu sprechen.
Der Begriff "Blindwiderstand" (oder "imaginärer Widerstand")
ist nur auf Basis einer unveränderlichen (stationären)
sinusförmigen Anregung definiert .
ENTWEDER man betrachtet Spulen, Kondensatoren,
Ohmwiderstände und Momentanwerte, ODER man betrachtet
komplexe Widerstände und komplexe Spannungen und Ströme.
Ein bisschen hiervon und ein wenig davon zusammenzurühren
und daraus angebliche Widersprüche zu konstruieren -- das
ist nervtötend und bringt niemanden weiter.
Egon D. schrieb: > aus Polen in die Vereinigten Staaten emigrierten > Charles Protheus Steinmetz Als Karl August Rudof Steinmetz 1889 aus Breslau floh, gab es den Staat Polen noch gar nicht. Ich hoffe, Du hast den Rest Deines Statements nicht genauso blind abgeschrieben.
eric schrieb: > Egon D. schrieb: >> aus Polen in die Vereinigten Staaten emigrierten >> Charles Protheus Steinmetz > > Als Karl August Rudof Steinmetz 1889 aus Breslau > floh, gab es den Staat Polen noch gar nicht. Tatsächlich, Du hast Recht. Das habe ich verwechselt. Charles P. Steinmetz, wie er sich später nannte, ist kein polnisch-amerikanischer Elektrotechniker, sondern ein deutsch-amerikanischer. Ich bitte für den Fehler um Entschuldigung. > Ich hoffe, Du hast den Rest Deines Statements > nicht genauso blind abgeschrieben. ?
Hallo Egon D. Vielen Dank für die Erläuterung! Dadurch ist mir die Wirkungsweise des Dipols viel klarer geworden. Gruß Udo
Verwirrter schrieb: > Wenn ich aber die Spannungs- und Stromverteilung des Dipols anschaue, so > sind diese beiden Größen um 90° versetzt. > > Ist das mit dem "Wirkwiderstand" nur ein Mythos? Wobei du aber den Strom am Einspeisepunkt und die Spannung am Ende der Antenne misst. Diese beiden Punkte sind aber räumlich um eine viertel Wellenlänge voneinander entfernt, oder 90°, oder zeitlich um eine viertel Periode. Am Speisepunkt sind aber Strom und Spannung wie bei einem Wirkwiderstand in Phase, und das ändert sich auch nicht, wenn die am Ende des Drahtes reflektierte (und durch Strahlungsverluste gedämpfte) Welle nach einer weiteren viertel Periode wieder am Speisepunkt ankommt. Lediglich erhöht die dort mit 180° Phasenverschiebung eintreffende reflektierte Welle den Strom und erniedrigt so den Eingangswiderstand im Vergleich zu einem unendlich langen Draht, von dem nichts zurückkommt. Es ist leicht einzusehen, dass diese Stromerhöhung im Speisepunkt dann maximal ist, wenn die reflektierte Welle mit genau 180° Phasenverschiebung dort eintrifft, und das ist eben die Resonanzstelle, und dann ist die Phasenverschiebung zwischen Speisestrom unmd Speisespannung tatsächlich 0. P.S.: Verwirrter schrieb: > Mein Physikbuch 12. Klasse schreibt unter dem Thema "Erzwungene > Schwingungen": "Bei Resonanz beträgt die Phasendifferenz zwischen > Erreger und Oszillator (= Resonator = Pendel = Antenne = Schwingkreis) > ... pi /2." Das ist auch richtig, aber bei erzwungenen Schwingungen hast du es kaum mit Resonanzphänomen zu tun. Wenn du da die typischen Resomnzeffekte wie die Spannungsüberhöhung sehen willst, musst du den Zwang (=die Ankopplung) gering halten und Generator und Resonator tunlichst nicht mit einem Wirkwiderstand, sondern mit einem Blindwiderstand (typisch einige pF bei einigen MHz) miteinander koppeln. Dieser Blindwiderstand sorgt dann für die 90° Phasenverschiebung. Da liegen also völlig andere Verhältnisse wie bei einer Antenne vor, die ja ein absichtlich schlechter Resonator ist.
Verwirrter schrieb: > ein resonant betriebener Halbwellendipol soll sich im Speisepunkt wie > ein Wirkwiderstand verhalten. > Ist das mit dem "Wirkwiderstand" nur ein Mythos? Nein, das ist eine beobachtbare Tatsache. Mit geeigneten Messmitteln kannst du sie jederzeit nachvollziehen. Wenn deine Überlegungen und Simulationen zu anderen Ergebnissen führen, dann entsprechen sie eben nicht der Realität. Verwirrter schrieb: > wenn Du zukünftig meine unsaubere > Ausdrucksweise in vorschriftsmäßiges Funker-Sprech übersetzen würdest > und dadurch mithilfst, Hürden zwischen Euch und mir Nicht-Funker > abzubauen, statt welche zu errichten. Wenn du tatsachenwidriges behauptest, kann man das durch keine Übersetzungsaktionen in wahre Aussagen überführen. Die Probleme liegen nicht darin, was du etwas abwertend "vorschriftsmäßiges Funker-Sprech" nennst, sondern im Inhalt deiner Aussagen. Es ist nicht so, dass sich eine finstere Funkergemeinde verschworen hat, dich zu verwirren. Es geht im Grund um Physik. Die allgemein beobachtbaren physikalischen Tatsachen, kann man u. a. in den Lehrbüchern nachlesen.
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