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Elektromagnetische Schwingungen und Hertz'sche Wellen

Wie aus schwingenden elektromagnetischen Feldern moderne Kommunikationsmittel werden.

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Von elektromagnetischen Feldern zu elektromagnetischen Wellen

Magnetische Felder werden von Strom oder Permanentmagneten erzeugt. Elektrische Felder werden durch Ladungen erzeugt. Dabei spielt es keine Rolle ob die Ladung ruht oder ob sie sich in Bewegung befindet. Sich bewegende Ladungen sind aber nichts anderes als Strom. Elektrische und magnetische Felder (kurz: elektromagnetische Felder) treten demnach überall auf, wo Elektrizität genutzt wird und Strom fließt. Strom wird aber in jedem Aspekt des täglichen Lebens benutzt und ist von großer Bedeutung für die moderne Zivilisation. Folglich gibt es auch überall elektromagnetische Felder.

Elektrische und magnetische Felder treten aber nicht bloß als ein Nebenprodukt bei der Stromnutzung auf, sondern erfüllen selbst wichtige Funktionen im 21. Jahrhundert. In einem elektromagnetischen Schwingkreis kannst du beispielsweise elektromagnetische Felder gezielt und auf Knopfdruck erzeugen. Ein elektromagnetischer Schwingkreis ist in der einfachsten Variante eine elektrische Schaltung, die aus einem Kondensator und einer Spule in Reihe besteht. Im Kondensator und in der Spule des Schwingkreises bilden sich abwechselnd elektrische und magnetische Felder, die sich periodisch auf- und wieder abbauen: Sie bilden eine elektromagnetische Schwingung. Die Eigenschaften des Schwingkreises sind übrigens vergleichbar mit denen der mechanischen Schwingung. Durch den periodischen Wechsel zwischen E- und B-Feld entstehen schließlich elektromagnetische Wellen, die abgestrahlt werden.

Elektromagnetische Wellen

Gezielt schwingende elektromagnetische Felder erzeugen elektromagnetische Wellen. Diese wiederum sind nichts anderes als elektromagnetischen Felder, die sich im Raum in jede Richtung ausbreiten - auch ohne Medium wie im Weltall. Alle Eigenschaften der Welle sind durch ihre Frequenz $f$ gegeben. Außerdem lassen sich elektromagnetische Wellen verschiedener Frequenz beispielsweise aus zwei verschiedenen Schwingkreisen überlagern und somit modulieren. Durch Modulation können sie Informationen übertragen und zwar mit der schnellstmöglichen Geschwindigkeit: der Lichtgeschwindigkeit. Dies sind hervorragende Eigenschaften zur technischen Nutzung für den (Mobil)Funk, Radio, Fernsehen, GPS, etc.

Hertzsche_Welle.jpg

Besonders hervorzuheben sind dabei Hertz'sche Wellen. Das sind elektromagnetische Wellen, die in einem Frequenzbereich liegen, der sich ideal zu eben jener Informationsübertragung eignet. Sie werden daher in der modernen Kommunikation verwendet. Aber auch Wellen anderer Frequenz sind technisch nutzbar: Sie erwärmen Essen, erleuchten Räume oder röntgen Körper.