Een eenvoudige proef: kennis maken met draadloze verbinding Teach article

Vertaald door Roland Van Kerschaver. Vindt je de wanordelijke boel van draden die je DVD speler verbindt met je satellietschotel, TV en videorecorder ook maar niets? Wist je dat je deze kabels kan doorknippen en dat er dan nog altijd een verbinding is tussen die toestellen? Alessandro Iscra,…

Figuur met dank aan
Pixelquelle.de

Aangemoedigd door het wijdverspreid gebruik van moderne draadloze toestellen, zoals mobieltjes, satelliet TV ontvangers en draadloze computernetwerken, hebben veel leerlingen belangstelling voor het thema van de draadloze verbinding. Omwille van deze belangstelling, hebben we zowel werkbladen als experimentenw1 ontwikkeld, waarvan enkele gebruik maken van moderne draadloze toestellen die we gewoonlijk thuis aantreffen.  Aan het project werkten veel leraars in groep mee om artikels, multimedia-activiteiten en werkwijzen te ontwerpen.

Hieronder beschrijven we een eenvoudig experiment dat radiotransmissie bijbrengt bij jonge leerlingen gebruikmakend van een videocassettenrecorder (VCR) en een televisie (TV).

Het radiotransmissie experiment

Een VCR kan geluid en beelden uitzenden naar een TV zowel via de SCART kabel als de klassieke coaxiale antenne kabel. Bij het uitzenden via de coaxiale kabel, bootst de VCR een TV zender na: in andere woorden, de ontvanger weet niet of het een programma ontvangt uitgezonden door een verafgelegen, normale zender of door de dichtbijgelegen VCR. De VCR brengt een radiosignaal voort dat de TV bereikt via de coaxiale kabel. Als we de kabel doorknippen, en de stukken kabel verbinden met twee antennes, dan zal de TV de audio- en videosignalen uitgezonden door de VCR ontvangen zonder enige fysische verbinding: we hebben een radiotransmissie tot stand gebracht. Het uitgezonden signaal is zeer zwak, daarom mogen de twee antennes slechts enkele meters van elkaar verwijderd zijn.

De volgende instrukties zijn bruikbaar voor alle leraars, met inbegrip van deze die niet goed uit de voeten kunnen met elektrische toestellen. Een PowerPointpresentatiew2 en een korte videoclipw3 zijn online beschikbaar.

Wat heb je nodig?

Een spectrumanalyser, een
klassieke richtantenne en een
coaxiale kabel: drie zeer
belangrijke toestellen
gebruikt bij experimenten in
verband met
radiotransmissie
  • Een TV
  • Een VCR
  • Twee coaxiale antennekabels gebruikt om een VCR te verbinden met een TV (met een mannelijke en een vrouwelijke coaxiale connector). Een kabel wordt geleverd met de VCR; de tweede, identiek met de eerste, kan gekocht worden in een TVwinkel, of gemaakt met materiaal (de coaxiale kabel en de connectors) gekocht in een winkel waar elektrische toestellen verkocht worden.
  • Een metalen rooster (niet strikt nodig)

Hoe gaan we te werk?

  • Stap 1. Verbind de VCR met de TV gebruikmakend van de originele coaxiale antennekabel. Een VCR is normaal verbonden met een TV met een dikke kabel die twee rechthoekige connectors verbindt (de SCART connectors) en/of door een dunne kabel die twee cilindrische connectors verbindt (de coaxiale antennekabel). Deze laatste verbinding is nodig om normale televisiekanalen te ontvangen, zodat het aanwezig zou moeten zijn als de TV niet enkel gebruikt wordt om videobanden te bekijken. Het eerste dat je moet doen is al de verbindingen achteraan de VCR te verwijderen; de enige verbinding zou deze moeten zijn met de TV via de coaxiale kabel (zie hiernaast).
De VCR verbonden met de TV alléén gebruik makend van de coaxiale kabel
Een dipoolantenne gevormd
van een eind coaxiale kabel
  • Stap 2. Tracht een videoband af te spelen gebruikmakend van de configuratie beschreven in Stap 1. Daarom moet je alléén de videoband inbrengen en afspelen en dan de voordien ingestelde programma’s afzoeken met de afstandsbediening van de TV. Omdat de VCR niet verbonden is met de antenne kan de TV alléén signalen ontvangen uitgezonden door de VCR.
    Als er nog geen TV programma toegekend is aan de VCR, moet dit gedaan worden. Je zal misschien het instructieboekje van de TV moeten raadplegen of een technieker om hulp vragen.
  • Stap 3. Vervang de originele coaxiale kabel door een tweede coaxiale kabel, en controleer of het systeem het nog steeds doet. Dan wordt de nieuwe coaxiale kabel doorgesneden. De TV zal geen enkel signaal meer ontvangen.
  • Stap 4. Verwijder de twee stukken van de nieuwe coaxiale kabel van de TV en VCR en verwijder het uitwendige en inwendig isolatiematerial over een lengte van ongeveer 20 à 30 cm (deze lengte is niet zo van belang).
  • Stap 5. Maak met de twee van isolatie ontdane delen van de twee einden kabel, twee kleine antennes. Doe dit door de binnenste geleider bloot te leggen en door van de buitenste geleider een enkel eind te maken zoals hier onder getoond. Zie deze websitesw2,w3 voor meer hulp.
  • Stap 6. Bedek de twee antennes met isolatieband.
  • Stap 7. Verbindt de einden kabel opnieuw aan de TV en VCR. Er dient een afstand van ongeveer 1 m te zijn tussen de twee antennes. De TV moet een signaal ontvangen van de VCR, die zich gedraagt als een zwakke radiozender (zie hier onder).
Radiotransmissie en polarisatie van de elektromagnetische golven: E stelt de elektrische en H de magnetische veldvector voor. De stippellijn stelt de voortplantingsrichting voor

Interferentie

Als het experiment buitenshuis uitgevoerd wordt of als het klaslokaal zich dicht bij een TV zender bevindt, dan kan de TV andere signalen dan deze van de VCR ontvangen. In dat geval, stel je zowel de TV als de VCR opnieuw af. Zoek eerst naar een kanaal waarop de TV geen signaal ontvangt. Dan stem je het kanaal van de VCR dat het signaal afgeeft af op dat kanaal. Indien nodig, raadpleeg de instruktieboekjes. Als alternatief kan het experiment ook uitgeprobeerd worden in een ander lokaal waar de interferentie kleiner kan zijn.

Waarschuwing

Niet toegelaten radiouitzendingen zijn strikt verboden. Plaats geen toestellen zoals versterkers tussen de VCR en de antenne die uitzendt.

De voortplanting van elektromagnetische golven

Een verklaring van de waargenomen verschijnselen

Radiotransmissie gebeurt wanneer energie overgebracht wordt door elektromagnetische golven. Deze transmissie wordt bekomen door eenvoudig een spanning met een hoge frequentie aan te leggen aan een dipoolantenne met een totale lengte die overeenkomt met de golflengte van de elektromagnetische golven.

VCR’s wekken signalen met ultra-hoge frequenties (UHF) op in het bereik van 470 à 862 MHz; de juiste  frequentie hangt af van het Europees kanaal dat gekozen wordtw4. Omdat het verband  tussen de golflengte (l) en de frequentie (f) gegeven wordt door de eenvoudige formule l = c/f (waarin c de lichtsnelheid  is), is de golflengte in het bereik van 0,35 à 0,63 m, zodat een kleine antenne nodig is.

Elektromagnetische golven opwekt door een dipoolantenne zijn lineair gepolariseerd. De richtihg van het elektrisch veld (E in de bovenstaande figuur) is evenwijdig met de antenne.

Iets dat er bij hoort

Een zelfgemaakte
condensator, gebouwd door
studenten van Liceo
Scientifico Nicoloso da Recco,
wordt gebruikt om te tonen
dat een veranderlijk
elektrisch veld een
magnetisch veld opwekt

De scholen betrokken in dit project organiseerden onlangs een openbaar event over de wetenschappelijke, technische en sociale aspecten van elektromagnetische velden. Gedurende dit optreden, werden zeven projekten voorgesteld aan de  bezoekers door de leerlingen van de school.

Deze activiteit werd gesponsord  door Consorzio Elettra 2000w5,die een nationale wedstrijd organiseerde – Campi Elettromagnetici e Società (Elektromagnetische Velden en Gemeenschap) – met de bedoeling de secundaire scholen te stimuleren bij het ontwikkelen van projekten die het hebben over de sociale aspecten van elektrische en magnetische velden. Consorzio Elettra 2000 zorgde voor de instrumenten die nodig waren om de elektrische en magnetische velden te meten. Meer details over deze gebeurtenis zijn onlinew6 beschikbaar.De zeven schoolprojekten namen ook deel aan een nationale wedstrijd, waarbij een ervan een reis won naar Rome.

 

Download

Download this article as a PDF

Web References

Resources

Author(s)

Alessandro Iscra geeft les aan het IIS “Deambrosis-Natta” in Sestri Levante, Italïe.

Maria Teresa Quaglini geeft les aan het  IIS “Maserati” in Voghera, Italïe.

Giuseppina Rossi geeft les aan het Liceo “Cairoli” in Pavia, Italïe.


Review

Dit artikel beschrijft een gemakkelijk voor te bereiden en interessant fysica-experiment om draadloos elektromagnetisme aan te tonen. Zowel de eenvoudige theoretische als praktische aspekten worden behandeld.


Myrto Pouangare, Cypru




License

CC-BY-NC-SA