Kernbegrippen
Fysica
Radiogolven
Elektriciteit
Elektromagnetisme
Draadloze communicatie
Inleiding
Heeft u zich ooit afgevraagd hoe een radio muziek en nieuwsuitzendingen kan ontvangen door de ijle lucht? Radio’s, maar ook radiografisch bestuurbare auto’s en mobiele telefoons, ontvangen allemaal informatie via onzichtbare golven. Sommige van deze golven worden radiogolven genoemd.
Radiogolven zijn een soort elektromagnetische straling, een soort energie waartoe ook zichtbaar licht behoort. Radiogolven zijn niet schadelijk, maar in feite uiterst nuttig om over lange afstanden te communiceren. Om informatie met behulp van radiogolven te verzenden, zendt een zendantenne een radiogolf uit met een bepaalde frequentie (die ons de grootte van de golf kan vertellen), en deze wordt opgepikt door een ontvangstantenne. Sommige materialen kunnen radiogolven blokkeren of hinderen. Is het u wel eens opgevallen dat u de ontvangst van een autoradio of mobiele telefoon verliest als u een tunnel of een ondergrondse parkeergarage binnenrijdt? Welke materialen blokkeren de radiogolven, en welke laten de golven gemakkelijk door?
Achtergrond
Een zendantenne, of zender, wekt radiogolven op en zendt ze uit dankzij een bepaalde elektrische stroom. Dit is mogelijk omdat zich binnen in zenders draden bevinden die negatief geladen deeltjes, elektronen genaamd, door zich heen laten stromen, waardoor een elektrische stroom ontstaat. Wanneer in een draad stroom vloeit, genereert deze een elektromagnetisch veld rond de draad. Dit elektromagnetische veld straalt uit de antenne in alle richtingen, waardoor onzichtbare radiogolven ontstaan.
Wanneer de elektromagnetische radiogolven een ontvangstantenne, of ontvanger, zoals een radio, raken, wekt dit een stroom op binnen in een draad in de ontvanger. (Het omgekeerde proces van wat er in de zender gebeurde, toen de stroom het elektromagnetische veld in eerste instantie opwekte). De ontvanger verwerkt vervolgens de stroom weer tot de uitgezonden informatie, waardoor u, in het geval van een radio, muziek of andere uitzendingen kunt horen. Sommige materialen kunnen de radiogolven blokkeren die de zender genereert, hetgeen kan worden getest door te zien of een ontvanger de door een zender gezonden informatie kan verwerken en erop kan reageren.
Materialen
– Radiografisch bestuurbare auto en bijbehorende afstandsbediening (beide met werkende batterijen)
– Katoen (zoals een kledingstuk van katoen)
– Aluminiumfolie
– Plasticfolie
– Waspapier
– Rubberen handschoen
– Een gladde, ruime open ruimte om een proefrit te maken met je radiografisch bestuurbare auto
Voorbereiding
– Controleer eerst de radiografisch bestuurbare auto en de afstandsbediening om er zeker van te zijn dat ze allebei nieuwe batterijen hebben. Controleer of de auto goed rijdt op de open ruimte die u gaat gebruiken.
– Zorg ervoor dat u genoeg van elk materiaal dat u wilt testen heeft (het katoen, aluminiumfolie, plasticfolie, waspapier en rubberen handschoen) om de afstandsbediening van de RC auto volledig te bedekken. Elke bedekking moet los genoeg zijn zodat je nog steeds de knoppen van de afstandsbediening erdoor kunt bedienen.
Procedure
– Wikkel de afstandsbediening in katoen. Zorg ervoor dat de afstandsbediening volledig en stevig bedekt is, zodat er geen openingen of gaten in de bedekking zitten, en dat de bedekking los genoeg zit zodat u de knoppen nog kunt bedienen.
– Probeer de radiografisch bestuurde auto te bedienen met de met katoen bedekte afstandsbediening. Werkt hij? Beweegt de auto?
– Verwijder het geteste materiaal van de afstandsbediening. Test of de auto nog werkt als hij met geen enkel materiaal is bedekt.
– Herhaal dit proces met elk verschillend materiaal afzonderlijk. Bij welke materialen werkt de auto nog wel, en bij welke materialen niet meer? Waarom denkt u dat dit zo is?
-Extra: Worden de draadloze signalen die door andere apparaten worden uitgezonden geblokkeerd door hetzelfde materiaal (of dezelfde materialen) waarvan je in deze activiteit vond dat ze de signalen van de afstandsbediening konden blokkeren? Je kunt deze activiteit opnieuw proberen, maar dan met andere afstandsbedieningen, zoals de afstandsbediening van je tv of stereo-installatie. Hoe reageren verschillende draadloze apparaten? Denk je dat ze dezelfde of verschillende soorten golven gebruiken?
– Extra: Moet je de afstandsbediening van de radiografisch bestuurbare auto volledig afdekken om het signaal te blokkeren? Gebruik het materiaal dat je gevonden hebt om de signalen van de afstandsbediening naar de radiografisch bestuurde auto te blokkeren. Bedek de afstandsbediening volledig zoals je in deze activiteit hebt gedaan en verwijder dan langzaam de bedekking van de afstandsbediening terwijl je probeert de auto te bedienen. Hoeveel bedekking is er nodig om het signaal te blokkeren? Zijn sommige delen van de afstandsbediening belangrijker om af te dekken om het signaal te blokkeren?
Observaties en resultaten
Hield het afdekken van de afstandsbediening van de radiografisch bestuurbare auto met aluminiumfolie de werking van de radiografisch bestuurbare auto tegen? Heeft een van de andere geteste materialen de auto tegengehouden?
Wanneer u de auto bedient met de afstandsbediening, zendt de afstandsbediening radiogolven uit op specifieke frequenties die door de auto kunnen worden ontvangen. De afstandsbediening werkt als een zender en de auto als een ontvanger. Wanneer de auto de radiogolven ontvangt, die elektromagnetische golven zijn, wekken de golven een stroom op in een draad in de auto, en dit vertelt de auto in welke richting hij moet rijden. Afhankelijk van de dikte en samenstelling van een materiaal, kan het radiogolven blokkeren of verstoren. Dunne hoeveelheden plasticfolie, waspapier, katoen en rubber zullen waarschijnlijk geen radiogolven tegenhouden. Aluminiumfolie en andere elektrisch geleidende metalen, zoals koper, kunnen echter de radiogolven weerkaatsen en absorberen en daardoor de transmissie ervan verstoren. De zender of ontvanger in een volledig gesloten vat van sterk geleidend metaal plaatsen, zoals in deze activiteit is gedaan, is de meest efficiënte manier om radiogolven te verstoren.
Meer om te ontdekken
“Radiogolven lokaliseren water binnen muren” van Scientific American
A Science Odyssey: Radio transmissie van PBS Online
Blocking Radio Waves van Newton: Ask A Scientist
Wat zijn elektromagnetische velden? van de Wereldgezondheidsorganisatie
Wave Blockers van Science Buddies
Deze activiteit wordt u aangeboden in samenwerking met Science Buddies