Hallo! Da ich neu in diesem Forum bin, möchte ich mich kurz vorstellen: Ich heiße Stephan Theisgen und studiere derzeit im 10. Semester Biochemie. Ich bin gerade dabei meine Diplomarbeit anzufertigen. Hobbymäßig beschäftige ich mich mit Programmierung und mit Elektronik (Löten von Schaltungen etc.) Nun zu meiner Frage. Ich würde gerne als Anschauungsobjekt eine stehende Welle in einem Stück Leiter erzeugen. Und irgendwie auch ausmessen, bzw. sichtbar machen können, wo Spannungsbäuche bzw. -knoten sind. Die Frage ist nun, wie stelle ich das am besten an. Ich habe gemerkt, daß ich zwar eine Vorstellung habe, wie Gleichstrom sich verhält, ich aber bei Wechselstrom keine wirklich Ahnung habe. Ich habe nun viel theoretisches Zeug über Lecher-Leitungen und Wellenleiter gelesen, im Sinus-Generatoren und DDS (direct digital synthesis). Aber irgendwie bin ich mir nicht sicher, ob das für mich überhaupt zutrifft. Außerdem sagen sie nichts zur praktischen Machbarkeit. Könnte ich eigentlich in einen Wechselstromkreis einen normalen Widerstand einbauen, und wenn ich diesen richtig wähle, dann ergibt sich eine stehende Welle? Wie Ihr/Sie seht/sehen, habe ich wenig bis gar keine Ahnung von der Materie und wäre über Beiträge zur Machbarkeit, Anregungen zur praktischen Umsetzung, Links, notfalls auch Buchempfehlungen, und Erklärungen zur Theorie sehr dankbar! Vielen Dank und viele Grüße Stephan Theisgen
kurz gesagt? als anschauungsobjekt unmöglich. da man ja strom nicht sieht, und jeder eingriff auf das kabel verändert die resonanze und damit die stehende welle. als tip, zwar nicht einfach aber machbar. besorg die eine sehr alte leuchtstoffröhre. wenn man die vorsichtig mit hochspannung betreibt. ich meine damit nicht sehr hell. ensteht in einen kleinen bereich eine stehende welle. die herkunft zu erklären ist nicht so einfach. man sieht jedenfals eine hell-dunkel-verteilung.
Hallo Andreas, danke erstmal für die Antwort. Gut, also wäre sie nicht sichtbar zu machen, aber wie müßte ein Aufbau denn aussehen, damit ich eine stehende Welle überhaupt erzeugen könnte. Wie ich sie dann nachweise, muß ich mir dann noch irgendwie überlegen... MfG Stephan
Das Problem ist es, die nötige Wechselspannung mit einigermaßen
brauchbarer Leistung (damit man auch was sehen kann) bei einer
benutzbaren Wellenlänge bereit zu stellen (50 Hz hat ja jeder, aber
man müsste halt 3000 km laufen, um die halbe Wellenlänge zurück zu
legen :).
Was mir in den Sinn kommt: eine CB-Funke nehmen. Die liefert so 2...3
W an HF auf 27 MHz, d. h. bei 11 m Wellenlänge. Das liegt gerade noch
im praktikablen Bereich. An den Ausgang eine Zweidraht-Parallel-
Leitung aus nicht isoliertem Kupferdraht spannen, die ein
ungeradzahliges Vielfaches von lambda/2, also 5,5 m lang ist. Diese
Leitung wird am Ende kurzgeschlossen:
+-----------+ Antennen-
| CB- | buchse
| Funke |-+
| | ---------------------------------------------------*
+-----------+-+ |
\-------------------------------------------------*
|<------------------ l = 5,5 m ------------------>|
Auf der Leitung wird eine kleine Glühlampe (ich würd's mit einer
Fahrradlampe probieren) verschiebbar angebracht. An beiden Enden
ist die Lampe dunkel, in der Mitte ist sie hell. Wenn man den
Platz hat, kann man sie auch 16,5 m lang machen, dann hat man 1,5
komplette Wellenlängen und damit 4 Stromknoten (in denen Strom im
Draht fließt, aber keine Spannung nachweisbar ist) und drei
Spannungsbäuche (bei denen die Lampe leuchtet).
Hallo Jörg Wunsch! Der Tip klingt ganz gut. Ist zwar immer noch etwas lang, aber wahrscheinlich noch machbar! Allerdings schnalle ich immer noch nicht warum ich unbedingt eine Parallel-Leitung brauche? Ist das unbedingt nötig für die stehende Welle, oder nur für den Nachweis, hier um die Lampe zum Leuchten zu bringen? Viele Grüße Stephan
Stehende Wellen entstehen auf Leitungen, und damit man sie vernünftig reproduzieren kann, braucht man eine (einigermaßen) konstante Impendanz (Wellenwiderstand) der Leitung. Diese wiederum erreicht man (solange man nicht auf der Leitung das Dielektrikum wechselt) durch ein konstantes Verhältnis von Drahtabstand zu -durchmesser. Die parallele Leitung ist halt die einfachste Form davon, und sie gestattet zudem eine einfache Ankopplung der Glühlampe als Indikator.
Mhm, ok das glaube ich habe ich geschnallt. Auch wenn für meinen Fall wohl nicht relevant, aber nur des Interesse wegens: Kennst Du noch andere Möglichkeiten außer durch eine zweite Leitung?
Nach nochmaligem Durchrechnen korrigiere ich meinen Vorschlag ein wenig. Am Ende der Leitung keinen Kurzschluss anbringen, sondern eine vernünftige Last. Dafür müsste sich eine Kfz-Glühlampe 12 V / 4 W (Standlicht) eignen. Diese verheizt die vom Funkgerät abgegebene Energie bei einigermaßen passender Größe als Abschlusswiderstand. Als Indikator dann eine kleine 24-V-Glühlampe (24 V / 50 mA) benutzen.
Nun ja, einen Hinweis sollte ein Stehwellen-Messgerät liefern können. Nein, dass ist kein Witz, das sind gängige Geräte. Wobei ein solches eigentlich zum Nachweis der Abwesenheit einer stehenden Welle und anderer Grausamkeiten dient und sich der Zeiger bei einer stehenden Welle um den Zeigeranschlag biegen müsste :-)
Stephan Theisgen wrote: > Kennst Du noch > andere Möglichkeiten außer durch eine zweite Leitung? Aus HF-Sicht ist das eine Leitung ;-). Ja, es gäbe andere Methoden, beispielsweise eine Antenne. Allerdings wird da der Nachweis schwieriger, und der Aufbau insgesamt unhandlicher. Bei höheren Frequenzen kann man das natürlich kleiner bauen, aber da fällt mir auf Anhieb nichts ein, was man problemlos beschaffen könnte. Freenet-Walkie-Talkies laufen auf 148 MHz mit 2 m Wellenlänge, aber erstens produzieren sie nur 0,5 W an HF, und zweitens haben sie eine integrierte Antenne und damit keine Antennenbuchse, an die man einfach was anklemmen kann. Als Indikator könnte man auch eine LED mit Vorwiderstand nehmen, die entzieht weniger Energie als eine Glühlampe. Man muss aber entweder noch eine normale Diode davor schalten, die in Sperrichtung die LED schützt, oder aber zwei LEDs gegensinning parallel ("antiparallel") schalten. Vorwiderstand vielleicht 1 kΩ. Günstig an dieser Anordnung ist, dass man die äquivalente HF-Spannung (arithmetischer Mittelwert) durch Helligkeitsvergleich mit einer durch Gleichspannung gespeisten LED ermitteln kann. Ich vermute, dass bei der CB-Funke da durchaus Spannungen von 40 V entstehen können im Spannungsbauch.
Hallo, UHF-Oszillator nehmen, irgendwo um 400MHz, Lecherleitung dran und Glühlampe drüberschieben. Und nicht erwischen lassen. :-) Ein ganz früher ;) üblicher Röhrenoszillatoren mit EC92 o.ä. und ein 6V 0,1A (Fahrrad-Rücklicht) klappte problemlos. Man konnte mit schön den Abstand zwischen den Spannungsmaxima messen und die Frequenz daraus berechnen. Sollte mit passendem Halbleiter selbstschwingend auch heute kein wirkliches Problem sein. Verstößt sicherlich gegen diverse Vorschriften... Gruß aus Berlin Michael
Der OP schrob aber, dass er Biochemie studiert... Ich fürchte, ihm den Aufbau einer HF-Schaltung zuzumuten, ist ein wenig übers Ziel hinaus geschossen. Daher habe ich einfach nach Möglichkeiten für einen HF-Generator gesucht, den man auf relativ einfache Weise erlangen kann. Die CB-Funke dürfte da immer noch das Günstigste sein. Klar, wenn er einen Funkamateur in seiner Nähe hat, kann der ihm vielleicht auch eine 145- oder 433-MHz-Funke leihen, aber dann hätte er möglicherweise gar nicht erst hier nachfragen müssen.
Früher gab's die s.g. Messleitung, wurde zur Bestimmung von unbekannten Impedanzen benutzt. So eine Art Vorläufer der Networkanalyser. Der Aufbau besteht aus einem Generator und einem Rundhohlleiter, der der Länge nach geschlitzt ist. Durch diesen Schlitz kann man mit einer Antenne die Feldstärke innerhalb des Hohlleiters messen. D.h. die Antenne ist auf einem Schlitten montiert, den man am Hohlleiter entlang schieben kann. Schliesst man am Ende eine Impedanz ungleich dem Wellenwiderstand der Messleitung an gibt es Reflexionen und im Hohlleiter entstehen "stehende Wellen". Aus dem Verhältnis von Minimum zum Maximum der Feldstärke und dem Abstand der Minima zueinander kann man auf die angeschlossene Impedanz zurückrechnen. In manchen Laboren findet sich in irgendeiner Ecke noch sowas. Damit liese sich das Feld recht gut visualisieren. Großes Zeigerinstrument ist da auch immer dabei.
Buch "Minispione 2": 2 Watt Sender für UKW ca. 100 MHz gibt "handlichere" Paralleldrahtleitung; Anwendung nur in EMV-Kabine zulässig, Fahrradbirne ( hinten ) geht gut ... Gruss
Messleitung, oder im Neudeutschen auch "Slotted Line" betitelt. Normalerweise, wie mein Vorredner schreibt, eigentlich eher für den GHz Bereich als Hohlleiterversion verwendet. Es gibt aber auch solche mit einem echten koaxialen Aufbau, die bis hinunter auf 600 MHz einsetzbar sind. Habe so ein Ungetüm von Siemens (l = 0,4m, 6kg Messing , 7/16 50 Ohm) noch bei mir hinter dem Schreibtisch stehen, und nutze es gelegentlich als einstellbaren Feintrieb ;) . Falls sowas noch igendwo im laboreigenem steht, könnte man das Gesamtkunstwerk irgendwo in einem ISM Band wie be 866 MHz betreiben und hätte einen echten koaxialen Aufbau. Frag doch einfach mal die HF Etechniker an Deiner Hochschule, die haben dann bestimmt auch gleich einen geeignetenSynthesizer bis 1 GHz dazu. Die Version mit der Lecherleitung und der CB Funke gefällt mir persönlich aber am besten, ggfs. ein entsprechendes Anpassnetzwerk am CB Gerät auf die 240 - 300 Ohm der Leitung ergänzen. mfg Maik
> Diese verheizt die vom Funkgerät abgegebene Energie bei einigermaßen > passender Größe als Abschlusswiderstand. -> Anpassung Und wie bekommen wir jetzt eine stehende Welle, wenn am Ende der Leitung die Energie verheizt wird. Der Endstufe vom Funkgerät wird es bestimmt auch nicht gefallen, eine nennenswerte Menge der zurücklaufende Energie zu verheizen. Für solche Experimente braucht man reflexionsfeste Entstufen. Oder einen Zirkulator, aber bei 27MHz dürfte der ein wenig groß ausfallen. ;-) > Es gibt aber auch solche mit einem echten koaxialen Aufbau, die bis > hinunter auf 600 MHz einsetzbar sind. > Habe so ein Ungetüm von Siemens (l = 0,4m, 6kg Messing , 7/16 50 Ohm) Im Praktikum hatten wir eine 2m lange mit 60 Ohm Wellenwiderstand. Gearbeitet hatten wir mit 200MHz. MfG Holger
Tipp: An der Uni einen Funkamateur auftun, der eine 70cm Funke /430MHz besitzt. Lecherleitung, 2m..3m lang, aus zwei parallelen Kupferdrähten aufbauen, die durch große Lüsterklemmen als Abstandshalter gezogen werden. Die Klemmen werden auf eine lange Leiste geschraubt. An einem Ende Koax vom Sender anklemmen, das andere Ende ist offen oder geschlossen. Als Anzeige mit einer Glühlampe z.B. 6V/0,18A in einer aufgespreizten Fassung auf den beiden Drähten entlangrutschen -> Knoten und Bäuche sind prima zu erkennen! Variante: GLühlampe irgendwo in der Mitte festlöten, vom Ende her mit einem kräftigen Schraubendreher die Lecherleitung kurzschließen und in Richtung Senderankopplung rutschen. Jetzt schieben sich periodisch Knoten und Bäuche an der Lampe vorbei. Klappt prima mit einer eingekoppelten Leistung ab 5W, das macht jedes Amateurfunkgerät .. Viel Vergnügen
Ein interessanter Link zum Thema Leitung und Hochfrequenz: http://www.hf.rub.de/lehre/Animationen/Leitung1.html Und hier das Gleiche noch einmal mit Impulsen: http://www.hf.rub.de/lehre/Animationen/Leitung2.html MfG Holger
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