1. Ubersicht
1. Ubersicht
1. Ubersicht
Sie wollen auch ein ePaper? Erhöhen Sie die Reichweite Ihrer Titel.
YUMPU macht aus Druck-PDFs automatisch weboptimierte ePaper, die Google liebt.
Mir bauen e Radio Science Club<br />
<strong>1.</strong> <strong>Ubersicht</strong><br />
<strong>1.</strong> <strong>Ubersicht</strong> ....................................................................... 1<br />
2. Grundlegende physikalische Begriffe ........................ 2<br />
2.1 Die elektrische Spannung und die elektrische Stromstärke<br />
2.2 Gleichspannung und Wechselspannung<br />
2.3 Magnetismus<br />
2.4 Frequenz und Wellen<br />
2.5 Elektromagnetische Wellen<br />
3. Elektronische Bauelemente .................................... 5<br />
3.1 Der elektrische Widerstand<br />
3.2 Kondensator und Spule – Resonanz<br />
3.3 Der Gleichrichter<br />
3.4 Der Transistor<br />
4. Das Radio ........................................................... 7<br />
4.1 Das Ubertragungsprinzip<br />
4.2 Die einfachste Schaltung<br />
4.3 Unser erstes Radio<br />
4.4 Verstärkung über einen Transistor<br />
5. Internetlinks ............................................................ 13<br />
6. Materialliste ............................................................ 13<br />
D. Mancini, R. Kneip S.1
Mir bauen e Radio Science Club<br />
2. Grundlegende physikalische Begriffe<br />
2.1 Die elektrische Spannung und die elektrische Stromstärke<br />
Jedes elektrische Gerät muss über das Netz, über Batterien,<br />
über Solarzellen, ... mit elektrischer Energie versorgt werden.<br />
Eine charakteristische Grösse ist die elektrische Spannung.<br />
Sie charakterisiert den Ladungsunterschied zwischen den<br />
beiden Polen der Steckdose, der Batterieanschlüssen, ...<br />
Beispiele:<br />
Netzspannung:<br />
Batterie:<br />
230 V (Wechselspannung)<br />
<strong>1.</strong>5 V (Gleichspannung)<br />
4.5 V<br />
9 V u.v.m.<br />
Wird über eine Batterie zum Beispiel eine Glühlampe angeschlossen, so beginnt diese Lampe<br />
zu leuchten. Das Leuchten der Glühbirne ist ein Hinweis darauf, dass ein elektrischer Strom<br />
fliesst. Je heller die Glühlampe leuchtet, um so grösser ist die elektrische Stromstärke.<br />
Sowohl die elektrische Spannung als auch die Stromstärke können über ein Voltmeter bzw.<br />
ein Ampèremeter bemessen werden. Die elektrische Spannung wird in Volt, die elektrische<br />
Stromstärke in Ampère gemessen.<br />
Beispiel:<br />
Aufbau eines einfachen Stromkreises mit Batterie, Glühlampe,<br />
Kabel, Schalter.<br />
D. Mancini, R. Kneip S.2
Mir bauen e Radio Science Club<br />
2.2 Gleichspannung und Wechselspannung<br />
Es besteht ein wichtiger Unterschied zwischen der Netzspannung und der Spannung an einer<br />
Batterie (abgesehen vom Betrag der Spannung).<br />
Die Batterie liefert ein konstante Spannung (Gleichspannung) von z.B. <strong>1.</strong>5 V. Das heisst,<br />
während der ganzen Betriebszeit der Batterie liegt der Ladungsunterschied zwischen<br />
positivem und negativem Pol bei <strong>1.</strong>5 V.<br />
Am Netz wechselt die Spannung ständig vom positiven zum negativen Wert. Die<br />
Schnelligkeit dieses Wechsels beträgt 50 Hertz (50 Hz), d.h. 50 mal pro Sekunde! Diese<br />
Größe wird auch Frequenz genannt.<br />
2.0<br />
Gleichspannung an <strong>1.</strong>5 V-Batterie<br />
400<br />
Netzspannung<br />
U (V)<br />
<strong>1.</strong>8<br />
<strong>1.</strong>6<br />
<strong>1.</strong>4<br />
<strong>1.</strong>2<br />
<strong>1.</strong>0<br />
0.8<br />
0.6<br />
0.4<br />
0.2<br />
t (s)<br />
0.0<br />
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05<br />
u (V)<br />
300<br />
200<br />
100<br />
0<br />
t (s)<br />
0<br />
-100<br />
0.01 0.02 0.03 0.04 0.05<br />
-200<br />
-300<br />
-400<br />
Beispiel:<br />
Messung der Spannung am Oszilloskop<br />
D. Mancini, R. Kneip S.3
Mir bauen e Radio Science Club<br />
2.3 Magnetismus<br />
2.4 Frequenz und Wellen<br />
<strong>1.</strong>5<br />
Wellen unterschiedlicher Frequenz<br />
<strong>1.</strong>0<br />
0.5<br />
Ampl<br />
0.0<br />
-0.5<br />
0.0 0.5 <strong>1.</strong>0 <strong>1.</strong>5 2.0 2.5<br />
-<strong>1.</strong>0<br />
-<strong>1.</strong>5<br />
t (s)<br />
2.5 Elektromagnetische Wellen<br />
D. Mancini, R. Kneip S.4
Mir bauen e Radio Science Club<br />
3. Elektronische Bauelemente<br />
3.1 Der elektrische Widerstand<br />
Einsatz: dient u.a. der Strombegrenzung in elektrischen Schaltungen;<br />
kann auch als Spannungsteiler eingesetzt werden<br />
Einheit: Ohm (Ω), auch kΩ, ...<br />
Widerstandsangabe in Form eines Farbkodes mit z.B. vier Farbringen<br />
Drehpotentiometer: Widerstand kann manuell bis zu einem<br />
Maximalwert (z.B.: 0...10 kΩ) eingestellt werden.<br />
3.2 Kondensator und Spule – Resonanz<br />
Kondensator:<br />
Aufbau: besteht aus zwei leitenden Folien, die durch eine elektrisch<br />
nicht leitfähige Schicht getrennt sind<br />
Einsatz: kann elektrische Ladungen speichern und wieder abgeben<br />
Einheit: Farad (F), auch µF (mikro-), nF (nano-), pF (piko-)<br />
Spule:<br />
Aufbau: isolierter Draht, aufgewickelt auf einem nichtleitenden Körper<br />
Einsatz: kann magnetische Energie speichern und wieder abgeben<br />
Einheit: Henry (H), auch µH, u.s.w.<br />
Werden Spule und Kondensator in Schaltungen mit Wechselspannung gleichzeitig eingesetzt,<br />
zeigen sie ein ganz spezielles Verhalten: bei einer bestimmten Frequenz (Resonanzfrequenz)<br />
gerät die Eingangsspannung in Resonanz, d.h. jede Schwingung verstärkt sich selbst und man<br />
erhält eine hohe Ausgangsspannung. Diese Eigenschaft wird beim Radio ausgenutzt, um<br />
einen maximalen Empfang bei einer bestimmten Frequenz zu erzielen.<br />
16<br />
LC-Resonanz<br />
14<br />
12<br />
10<br />
Ua/Ue<br />
8<br />
6<br />
4<br />
2<br />
0<br />
10000 20000 30000 40000 f (Hz) 50000<br />
D. Mancini, R. Kneip S.5
Mir bauen e Radio Science Club<br />
3.3 Der Gleichrichter (Diode)<br />
Die Diode besteht aus einem Halbleiter<br />
(vorwiegend Silizium oder Germanium) und<br />
besteht aus zwei Schichten (n-dotierte und<br />
p-dotierte Schicht).<br />
Die Diode kennzeichnet<br />
sich dadurch, dass sie den<br />
Strom nur in eine<br />
Richtung durchlässt.<br />
Wird eine Wechselspannung an eine Diode<br />
angelegt (mit positiver und negativer<br />
Halbwelle), so lässt die Diode nur die<br />
positive Halbwelle durch. Dazwischen liegt<br />
die Spannung bei etwa 0 Volt.<br />
Da die Grenzspannung am Germanium<br />
geringer ist als beim Silizium, ist es wegen<br />
der geringen nachzuweisenden Spannungen<br />
vorteilhafter eine Ge-Dioden zu benutzen.<br />
<strong>1.</strong>5<br />
Wechselspannung<br />
1<br />
0.5<br />
U 0<br />
t<br />
0<br />
-0.5<br />
2 4 6 8 10<br />
-1<br />
-<strong>1.</strong>5<br />
Wechselspannung nach Gleichrichtung<br />
<strong>1.</strong>3<br />
0.8<br />
0.3<br />
U<br />
t<br />
-0.2 0 2 4 6 8 10<br />
-0.7<br />
-<strong>1.</strong>2<br />
3.4 Der Transistor<br />
Der Transistor, ebenfalls ein Halbleiter, hat drei Anschlüsse die als Basis (B),<br />
Kollektor (C) und Emitter (E) bezeichnet werden. Der Transistor kann als<br />
Verstärker eingesetzt werden:<br />
• B→E: kein Strom<br />
• B→E: kleiner Strom<br />
⇒ C→E: kein Strom<br />
⇒ C→E: hoher Strom<br />
Die Verstärkung kann über das Verhältnis von Basisstrom I B zu Kollektorstrom I C bestimmt<br />
werden. Wird der (schwache) Basisstrom z.B. über unsere erste Radio-Schaltung geliefert, so<br />
steht am Kollektor ein höherer Strom für den Kopfhörer zur Verfügung.<br />
Damit der Transistor allerdings funktionniert ist eine Spannungsquelle (z.B.: Batterie)<br />
notwendig.<br />
D. Mancini, R. Kneip S.6