Felder und Signale – Gravitationsfeld, Funkwellen, Elektronik
PhysikElektrizität und StromkreiseAlter 16–17
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Zum Starten anmeldenDrei Physikthemen in einer Vorlage, umschaltbar über den Parameter Thema. Gravitationsfeld: Ziehen Sie, um den Bahnradius eines Satelliten um die Erde zu ändern, und sehen Sie die Fallbeschleunigung g = GM/r², die Bahngeschwindigkeit und die Umlaufdauer; finden Sie dann die geostationäre Bahn. Übertragung von Funkwellen: Beobachten Sie, wie Tonsignal, Trägerwelle und die AM- oder FM-modulierte Welle zeitlich ablaufen. Einführung in die Elektronik: eine Einweg- oder Zweiweg-Gleichrichterschaltung, wahlweise mit Glättungskondensator, der die Welligkeit der Ausgangsgleichspannung verringert.
Lektion: Gravitationsfeld; Übertragung von Funkwellen; Einführung in die Elektronik
Was sie zeigt
Drei Modelle der angewandten Physik teilen sich eine Simulation. Das Gravitationsfeld-Modell behandelt einen Satelliten auf einer Kreisbahn, bei dem die Gravitationskraft die Zentripetalkraft liefert: Die Feldstärke g = GM/r² nimmt mit dem Quadrat des Abstands ab, die Bahngeschwindigkeit v = √(GM/r) sinkt und die Umlaufzeit wächst auf etwa 24 Stunden bei rund 6,6 Erdradien, der geostationären Bahn. Das Funkmodell zeigt, wie ein Tonsignal per Amplituden- oder Frequenzmodulation auf einem hochfrequenten Träger übertragen wird. Das Elektronikmodell zeigt Dioden, die Wechselstrom in pulsierenden Gleichstrom umwandeln, und einen Glättungskondensator.
So funktioniert es
Wählen Sie ein Thema über die Reiter. Ziehen Sie unter Gravitationsfeld seitlich, um den Bahnradius zu ändern, lesen Sie g, v und T ab und klicken Sie dann auf Geostationäre Bahn. Ziehen Sie unter Funkwellen, um die Tonfrequenz zu ändern, und vergleichen Sie mit Zu FM wechseln bzw. Zu AM wechseln die modulierten Wellen. Vergleichen Sie unter Elektronik mit Zu Zweiweg wechseln und Zu Einweg wechseln die beiden Gleichrichter, klicken Sie dann auf Glättung ein und beobachten Sie, wie die Welligkeit der Ausgangsspannung abnimmt. Zurücksetzen stellt die Anfangswerte des aktuellen Reiters wieder her.
Einstellbare Parameter
- Aktuelles Thema 1. Gravitationsfeld, 2. Übertragung von Funkwellen, 3. Einführung in die Elektronik
- Bahnradius des Satelliten 1,1–10 Erdradien
- Modulationsart des Trägers AM (Amplitudenmodulation), FM (Frequenzmodulation)
- Frequenz des Tonsignals 200–2000 Hz
- Gleichrichterschaltung Einweggleichrichter (eine Diode), Zweiweggleichrichter (Brückenschaltung mit vier Dioden)
- Glättungskondensator am Ausgang
Fragen zum Erkunden
- Bewegt sich ein Satellit auf niedriger Bahn schneller oder langsamer als ein geostationärer, und wie verhält sich seine Umlaufzeit?
- Welche Eigenschaft der Trägerwelle transportiert bei AM und bei FM die Toninformation?
- Wie sorgt der Glättungskondensator dafür, dass die Ausgangsspannung viel gleichmäßiger ist als die bloß gleichgerichtete Spannung?
