elektrische Wellen

elẹktrische Wellen,

 

Bezeichnung für diejenigen elektromagnetischen Wellen, die mithilfe elektrischen Anordnungen (z. B. Schwingkreise) erzeugt werden. Sie reichen von den zum technischen Wechselstrom gehörenden elektrischen Wellen bis zu den kürzesten Millimeterwellen, deren Bereich mit dem der langwelligsten Wärmestrahlen überlappt.

 

Die technischen Geräte, mit denen elektrische Wellen erzeugt werden, enthalten zwei wesentliche Bestandteile: ein schwingungsfähiges Gebilde und ein Schaltorgan, das elektrostatische Energie (Gleichspannung) in Schwingungsenergie umsetzt. Eine Ausnahme bilden die Wechselstromgeneratoren und Hochfrequenzmaschinen, die unmittelbar mechanische Energie in elektrische Schwingungen umwandeln. Das schwingungsfähige Gebilde ist im einfachsten Fall ein thomsonscher Schwingkreis, bestehend aus einem Kondensator (Kapazität C) und einer Spule (Induktivität L). Wird der aufgeladene Kondensator über die Spule entladen, so entstehen gedämpfte elektrische Schwingungen (genauer: elektromagnetische Schwingungen) mit einer Frequenz f, die durch die Thomson-Formel f = 1/(2π ) gegeben ist. Der Entladungsstrom erzeugt in der Spule ein Magnetfeld, bei dessen Abbau eine Induktionsspannung entsteht, die den Kondensator entgegengesetzt auflädt, bis die magnetische Energie verbraucht ist und die elektrische Energie im Kondensator ein Maximum erreicht. Dann wiederholt sich der Vorgang in umgekehrter Richtung. Da es praktisch nicht möglich ist, vollkommen verlustfreie Schwingkreise zu bauen, treten immer mehr oder weniger gedämpfte Schwingungen auf. Man kann jedoch ungedämpfte Schwingungen erzeugen, indem man nachgelieferte Gleichstromenergie kontinuierlich in Schwingungsenergie umwandelt. Das erreicht man mit einem Röhren- oder Transistorsender. Bei kleinen Wellenlängen (λ < 1 m) muss man zu anderen Formen der Schwingungskreise übergehen (Lecher-Leitung, Hohlraumresonator, Hohlleiter, Klystron, Wanderfeldröhre, Magnetron).

 

Jeder Schwingkreis, der nicht allseitig abgeschirmt ist, strahlt elektrische Wellen (und damit Energie) in den Raum ab. Wenn man diese Abstrahlung begünstigen will, muss man dem Leiter eine besondere Form geben (offener Schwingkreis), sodass er zur Sendeantenne wird (Antenne).