Wellenausbreitung 2018
Theoriefragen mit Antworten
Theoriefragen mit Antworten
Kartei Details
| Karten | 76 |
|---|---|
| Lernende | 14 |
| Sprache | Deutsch |
| Kategorie | Elektrotechnik |
| Stufe | Universität |
| Erstellt / Aktualisiert | 10.06.2018 / 28.02.2024 |
| Lizenzierung | Keine Angabe (D. Firehill) |
| Weblink |
https://card2brain.ch/box/20180610_wellenausbreitung_2018
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1. Welcher grundsätzliche Zusammenhang (Proportionalität) besteht zwischen Empfangsleistung und Sendeleistung als Funktion der Distanz bei leitungsgeführter Strahlung und bei Freiraumausbreitung
\(\text{Leitung:} \frac{P_e}{P_s} \propto e^{- \alpha r} \\ \text{Freiraum:} \frac{P_e}{P_s} \propto \frac{1}{r^2}\)
Für die Freiraumausbreitung nimmt der Verlust mit Verdopplung der Entfernung nur um 6dB zu, wohingegen sich bei der Leitung der in dB gemessene Dämpfungswert verdoppelt.
2. Wie hängt die in Dezibel ausgedrückte Dämpfung eines Wellenleiters mit seiner Länge zusammen? Welche Dämpfung hat ein unter optimalen Bedingungen eingesetztes 100km langes Stück Glasfaserkabel?
Die doppelte Länge, bedeuted die doppelte Dämpfung in db gemessen
\(0.2\frac{dB}{km} \cdot 100km = 20dB\)
Wobei angenommen wird, daas die typische Dämpfung pro km des Glasfaserwellenleiters bei 0.2dB liegt.
3. Nennen Sie je zwei Vor- und Nachteile von Freiraumausbreitung im Vergleich zur Übertragung über Leitungen!
Vorteile
- Kommunikation in entlegene Gebiete möglich, weil geringere Dämpfung als Leitungen bei großen Entfernungen.
- Kommunikation mit bewegten Teilnehmern möglich
- Verbindung zu vielen Teilnehmern gleichzeitig möglich
- Keine Kosten für Leitungen/Trassen
Nachteile
- Geringere Abhörsicherheit
- Große Dämpfung bei kurzen bis mittleren Distanzen
- Größere Störanfälligkeit
- Nur geringe Leistungen übertragbar, daher muss die entfernte Station in der Regel extra versorgt werden
5. Schreiben Sie die vier Maxwellgleichungen in differentieller Form an!
\( \vec{\nabla} \cdot \vec{D} = \rho\\ \vec{\nabla} \cdot \vec{B} = 0 \\ \vec{\nabla} \times \vec{E} = - \frac{\partial}{\partial t} \vec{B} \\ \vec{\nabla} \times \vec{H} = \vec{S} + \frac{\partial}{\partial t} \vec{D} \)
6. Schreiben Sie die vier Maxwellgleichungen für harmonische Vorgänge in komplexer Schreibweise an! Es sei
Ladungsfreiheit angenommen. Verwenden Sie wenn möglich lediglich \(\vec{E}\) und \(\vec{H}\).
\(\vec{\nabla} \cdot \vec{E} = 0\\ \vec{\nabla} \cdot \vec{H} = 0 \\ \vec{\nabla} \times \vec{E} = -j\omega\mu \vec{H} \\ \vec{\nabla} \times \vec{H} = j\omega \delta\vec{E} \)
7? Aus welchen Komponenten setzt sich die Gesamtstromdichte in einem Quasidielektrikum zusammen?
\(\vec{S}_{ges} = \sigma \vec{E} + \frac{\partial}{\partial t} \vec{D}\)
Die Gesamtstromdichte setzt sich aus der Konvektionsstromdichte und der Verschiebungsstromdichte zusammen.
8. Wie lautet die Kraftgleichung für ein Elektron, auf welches sowohl eine elektrostatische als auch eine Lorentz-Kraft einwirkt?
\(\vec{F} = q \cdot (\vec{E} + \vec{v} \times \vec{B})\)
9. Was bedeutet der Begriff "effektive Ladungsfreiheit"? Durch welche Formel wird die dielektrische Relaxationszeit \(\tau_D\) angegeben und wie groß ist diese näherungsweise bei Kupfer?
Effektive Ladungsfreiheit ist gegeben, wenn die dielektrische Relaxationszeit im Vergleich zum betrachteten Zeitraum klein ist. Generell beschreibt diese Relaxationszeit, wie schnell sich Ladungsausgleichsvorgänge innerhalb eines Materials stattfinden.
Bei effektiver Ladngsfreiheit gilt: \(\vec{\nabla} \cdot \vec{E} = 0\)
Für Kupfer gilt: \(\tau_D = \frac{\epsilon}{\sigma} \approx 10^{-19}s\)
