Was sind hochfrequente elektromagnetische Felder?

Hochfrequente elektromagnetische Felder

Frequenzbereich:
100 Kilohertz bis 300 Gigahertz


Hertz (Abkürzung: Hz) ist die Maßeinheit für die Frequenz, das heißt, für die Zahl der
Schwingungen pro Sekunde.


Im elektromagnetischen Spektrum sind die hochfrequenten Felder im Frequenzbereich zwischen etwa 100 Kilohertz (1 kHz = 1.000 Hz) und 300 Gigahertz (1 GHz = 1.000.000.000 Hz) angesiedelt.

Im Bereich der hochfrequenten Felder sind die elektrischen und magnetischen Felder eng miteinander gekoppelt. Man spricht daher von „elektromagnetischen“ Feldern – im Gegensatz zum niederfrequenten und statischen Bereich. Dort spricht man von „elektrischen und magnetischen“ Feldern.

Frequenz und Wellenlänge elektromagnetischer Felder sind über die Ausbreitungsgeschwindigkeit (im freien Raum ist das die Lichtgeschwindigkeit) fest miteinander verbunden und beschreiben den Wellencharakter des Feldes. Bei hohen Frequenzen, sind die Wellenlängen klein, während niedrige Frequenzen mit großen Wellenlängen einhergehen. Bei einer Ausbreitung im freien Raum liegen die Wellenlängen hochfrequenter elektromagnetischer Felder zwischen 3 Kilometer und 1 Millimeter.

Nutzung hochfrequenter Felder für die moderne Kommunikation

Hochfrequente elektromagnetische Felder werden im Allgemeinen von einer Antenne abgestrahlt. Im freien Raum breiten sie sich mit Lichtgeschwindigkeit aus und können dabei Energie und Informationen über große Entfernungen übertragen. Diese Eigenschaft wird besonders für die moderne Kommunikation genutzt - zum Beispiel für Rundfunk, Fernsehen, Mobilfunk sowie für schnurlose Telefone und drahtlose Computernetzwerke („Wireless LAN“ oder „WLAN“).  Auch Funkanwendungen für kurze Entfernungen nutzen hochfrequente elektromagnetische Felder, so zum Beispiel Funkmodule nach dem „Bluetooth“-Standard.

Aufgrund der vielfältigen Nutzungsmöglichkeiten hochfrequenter elektromagnetischer Felder ist der Mensch heutzutage von einer Vielzahl verschiedener Sendeeinrichtungen umgeben, die mit unterschiedlichen Sendeleistungen und Frequenzen arbeiten (siehe Tabelle "Quellen hochfrequenter Felder"). Die Intensität oder Stärke der Felder wird entweder in Form der elektrischen Feldstärke (Maßeinheit: Volt pro Meter, V/m) oder der magnetischen Feldstärke (Maßeinheit: Ampere pro Meter, A/m) oder in Form der Leistungsflussdichte (Maßeinheit: Watt pro Quadratmeter, W/m2) angegeben. Die Leistungsflussdichte ist das Produkt aus elektrischer und magnetischer Feldstärke.

Ausbreitung der hochfrequenten elektromagnetischen Felder

Mit zunehmender Entfernung von einer Sendeeinrichtung verringern sich die Feldstärken schnell. Im freien Raum sinkt die Leistungsflussdichte mit dem Quadrat der Entfernung, das heißt, sie verringert sich auf ein Viertel, wenn sich der Abstand verdoppelt. Aufgrund der häufig stark gerichteten Abstrahlung mit bestimmten Vorzugsrichtungen kann die Intensität aber an verschiedenen Orten im Umkreis um einen Sender trotz identischer Abstände zur Quelle sehr unterschiedlich sein. Alleine ausgehend vom Abstand kann daher in der Regel nicht auf die Feldstärken an einem bestimmten Ort geschlossen werden. Hochfrequente elektromagnetische Felder werden zudem von Objekten, die sich in der Ausbreitungsrichtung befinden, unter anderem in Abhängigkeit vom Material des Objekts, reflektiert beziehungsweise ganz oder teilweise absorbiert. Daher unterscheiden sich die Ausbreitungsverhältnisse hochfrequenter Felder in der realen Umwelt oft deutlich von dem oben angegebenen einfachen Fall, der Ausbreitung im freien Raum.

Abschirmung

Durch leitfähige Materialien, zum Beispiel Metallfolien oder Metallgitternetze, aber auch durch metallisch bedampfte Fensterscheiben (zum Wärmeschutz) lassen sich hochfrequente elektromagnetische Felder vollständig oder teilweise abschirmen.


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