EMP - elektromagnetischer Empuls

Technik Elektronik & Elektrotechnik
#1

Frage an die Wissenschaftler unter euch: (ist eine klassische Frage die nach ein paar Bier auftritt ^^)

Mal angenommen man befände sich im Wirkungsbereich einer EMP (elektromagnetischer Empuls)… ob jetzt durch eine EMP-Bombe verursacht (sofern es die gibt?) oder durch Atombombe ist jetzt egal - es geht hier nur um die Auswirkungen des EMP.

Bekanntlich zerstört es ja sämtliche Elektrogeräte die sich im Wirkungsbereich befinden…

Frage A:
was passiert bei so einer EMP genau?

Frage B:
zerstört es auch Geräte die nicht in Betrieb sind? (im Standby-Modus) und am Stromnetz hängen?
Das Stromnetz wird wahrscheinlich im A… sein - aber ist das GERÄT selbst auch zerstört?

Frage C:
zerstört es auch Geräte die Batteriebetrieben sind?

Frage D:
zerstört es auch batteriebetriebenen Geräte in denen sich zu diesem Zeitpunkt KEINE Batterie befindet?

Danke für eure Rückmeldungen.

Baumi

#2

Keine Ahnung, nur dass es elektromagnetischer Impuls oder elektromagnetischer Puls heißt: https://de.wikipedia.org/wiki/Elektromagnetischer_Puls

#3

^^ Danke

#4

Der EMP „belegt“ das Gerät mit einem starken Magnetfeld. Dieses Magnetfeld erzeugt Spannungen (durch Induktion) in den elektronischen Schaltungen (falls vorhanden). Diese Spannungen erzeugen Stromfluss, der wiederum Spannungen an anderer Stelle, innerhalb der Schaltung erzeugt. Diese sind dann (im Idealfall) so hoch, dass das Gerät dabei zerstört wird.

Das hat nichts damit zu tun, ob Batterien eingelegt sind oder das Gerät am Netz ist. Elektronische Schaltungen, Computer, Autoelektronik etc. werden zerstört; Geräte ohne empfindliche Elektronik könnten es durchaus überleben.

Gruß Oberberger

#5

Hallo!

Vielleicht noch zur empfindlichen / unemfindlichen Elektronik:

Ein elektronischer Chip besitzt winzig kleine Strukturen, bei CPUs reden wir heute von Größenordnungen von 10nm. Die Spannung in ner CPU liegt heute oftmals bei etwa 1V. Wenn da tatsächlich zwei Leiterbahnen so dicht beieinander liegen, und die eine 0V und die andere 1V führt, herrscht dazwischen ein Feld von 100.000.000V/m. (In trockener Luft würde es schon bei 3.000.000V/m zu elektrischen Überschlägen kommen)

Die Leiterbahnen liegen in wirklichkeit nicht ganz so dicht beieinander, aber die Zahlen zeigen, daß man sich hier in Bereichen bewegt, die man eigentlich nur aus der Hochspannungstechnik kennt.

Wenn da jetzt so ein EMP daher kommt, und durch Induktion mal eben ganze 3V oder so erzeugt, kann man sich vorstellen, was da im Inneren des Chips passiert.

Bei allem, was größer ist, machen solche Spannungsspitzen eigentlich nicht so viel aus. Daher ist alles, was eher Elektrik statt Elektronik ist, weniger empfindlich auf EMPs.

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#6

Ähm - nö.

Wie der name schon sagt, handelt es sich um einen Elektro-Magnetischen Impuls. Genausowenig wie ein Rundfunksender ein Magnetfeld erzeugt, tut es das diese spezielle Atombombe. Ohne den elektrischen Teil könnte sich das Magnetfeld gar nicht ausbreiten. Und ohne elektrischen Teil gäbe es auch keine Spannungen in den elektronischen Baugruppen.
Gruß
anf

#7

Doch, durchaus. http://winfuture.de/news,87931.html
Und das war 2015, also vor einer Ewigkeit.

Bei allem, was größer ist, erzeugt die dann ebenfalls größere Antenne wesentlich größere Spannungen. Ich weiß nicht, wer Dir erzählt hat, dass nur Prozessoren und Chips mit ähnlich kleinen Strukturen kaputtgehen, es ist jedenfalls völlig falsch.

Gruß
anf

#8

Bei so einem. DER Impuls, nicht die Impuls.

Ein EMP ist ein elektromagnetischer Impuls (Englisch: „ElectroMagnetic Pulse“), der nichts anderes als einen wahnsinnig starken, kurzeitigen Radiosender darstellt.

Jedes Stückchen Draht ist eine Antenne. Jedes Stückchen Leiterbahn ebenso. Jede Antenne empfängt elektromagnetische Wellen bzw. elektromagnetische Felder. Durch diese Felder wird eine Spannung erzeugt. Und wenn die Spannung hoch genug ist, können elektronische Bauteile am Ende der Antennen zerstört werden. Beim EMP ist die Spannung hoch genug, wenn der Hersteller eines Gerätes keine entsprechenden Maßnahmen getroffen hat. Diese Maßnahmen können Abschirmungen sein, die das Feld nicht ins Gerät lassen oder auch spezielle Schutzschaltungen, die die Spannungen oder Ströme ableiten. Und man kann auch durch entsprechende Leiterbahnführung dafür sorgen, dass die Antennen und dementsprechend auch die entstehenden Spannungen möglichst klein sind. Und schließlich kann man Bauteile verwenden, die höhere Spannungen und Ströme vertragen. Ob das Gerät dann tatsächlich zerstört wird oder nicht hängt dann von allen beteiligten Faktoren ab - natürlich auch von der Entfernung und Richtung zum EMP.

Weil die Drähte und Leiterbahnen natürlich auch dann vorhanden sind, wenn das Gerät ausgeschaltet ist, mit Batterien betrieben wird oder ganz von jeder Energiequelle getrennt, wird es auch dann zerstört.
Gruß
anf

#9

Das Grundproblem ist, wie schon richtig beschrieben, jedes Stück Draht, welches als Antenne wirkt.
das grösste Problem sind die dabei auftretenden Spannungen.

Ein Metallgehäuse wirkt als Abschirmung aber heute haben die wenigsten Geräte noch ein geschlossenes Metallgehäuse.
Ein Computer im Metallgehäuse kann einen EMP also überleben, allerdings nur wenn keine Kabel angeschlossen sind.
Mit erheblichem Aufwand kann man die externen Anschlüsse schützen, aber auch nicht wirklich zu 100%.

Röhrengeräte sollten einen EMP relativ gut überstehen. Kritisch sind dabei vor allem die Kondensatoren aber bei Röhrengeräten sind diese noch auf bis zu einigen 100V ausgelegt, moderne miniaturisierte oft nur noch für 6V.
Röhren verkrafte sogar Hochspannungsüberschläge zwischen den Anschlüssen. Oft verschieben sich dadurch die Parameter etwas aber sie funktionieren noch.
Ein interner Spannung-Überschlag bei einem Halbleiter führt immer zu dessen Zerstörung und wie auch schon geschrieben wurde, werden die Halbleiter mit zunehmender Strukturverkleinerung immer empfindlicher.
Bis Ender der 60er war ESD (Elektrostatische Entladung, das was man im Winter z.B. der Türfalle gewischt bekommt.) noch kein Thema. Mit dem Aufkommen der MOS-FET wurde dann ESD wichtig für die Qualität.

Übrigens erzeugt auch jeder Blitz einen EMP, natürlich nicht einen so starken wie eine EMP-Bombe. Aber es genügt schon, wenn der Blitz in der Nähe einschlägt um Geräte zu zerstören.

Der EMP wurde eigentlich schon bei den ersten Atombomben-tests entdeckt, die Feldtelefone klingelten, ist dem aber zuerst nicht wirklich nachgegangen.

Wie ich schon geschrieben habe, erzeugt ein Blitz auch schon einen EMP. Die EMP-Bomben sind im Prinzip normale A-Bomben, welche in grosser Höher gezündet werden und deren Explosion somit keine Auswirkung hat.
Daneben gibt es mittlerweile noch EMP-Kanonen. bei diesen wird im Prinzip durch eine Spule der Impuls erzeugt. Solche Teile befinden sich auch schon im Einsatz um z.B. Drohnen vom Himmel zu holen.
Eine weitere Quelle ist noch die Sonne. Bei einem Sonnensturm kommt es auch zu einem EMP. Dieser ist aber sehr Niederfrequent und zerstört meist keine Geräte aber Anlagen mit sehr grossen Antennen, wie z.B. das Stromnetz mit seinen langen Übertragungsleitungen.
1847, 1859, 1921 und 1940 führten Sonneneruptionen zu Störungen im Telegraphennetz. 1989 wurde ein Transformator der Stromversorgung in Quebec durch einen Sonneneruption zerstört. Es gibt auch einige Stromausfälle in den USA, welche auf Sonneneruptionen als Ursache zurückgeführt werden. Je mehr ein Stromnetz an seinen Grenzen betrieben wird umso empfindlicher wird es.
Heute befürchtet man, dass ein grosser Sonnensturm kontinentale oder globale Ausfälle verursachen könnte. Das tragische dabei ist, dass dabei viele Transformatoren durchbrennen. Diese sind aber nirgendwo in solchen Stückzahlen an Lager und müssten erst einmal hergestellt werden. Allerdings hätten in einem solchen Fall auch die Trafohersteller erst einmal keinen Strom …

MfG Peter(TOO)

#10

Und wo genau steht das dort? AMD hat dieses Jahr den Ryzen herausgebracht, der wird in 14nm-Technik gefertigt, Intels aktuelle 8000er Serie ebenfalls. Ja klar, die nächste Generation wird in 10nm gefertigt. Allerdings sind diese 10nm keineswegs die Abstände der Leiterbahnen, sondern nur quasi „die Breite des Stifts, mit dem die Strukturen gezeichnet werden.“ Das heißt aber nicht, daß die Abstände zwischen den Leiterbahnen auch tatsächlich 10nm beträgt.

Naja, ich meinte, daß größere, grobschlächtigere Elektrik weniger anfällig ist als integrierte Schaltkreise. Wie etwas als Antenne wirkt, und welche Auswirkungen das hat, kann sehr verschieden sein.
Wenn du so willst, kann man auch Schwankungen des Erdmagnetfeldes durch Sonnenaktivitäten als EMP bezeichnen. Sowas führt schonmal zu nem Stromausfall in Kanada, grillt aber keine Mikroelektronik.

#11

In der Überschrift.

Das sind ja auch nicht die kleinsten Abstände. Die findet man in den Halbleitern, aus denen der Chip besteht. An den Sperrschichten.

Aber darum geht es ja auch gar nicht. Gerade weil die Leiterbahnen im Chip so eng sind, sind sie auch gleichzeitig so kurz, dass sie keine nennenswerten Antennen darstellen. Und damit auch gar nicht den Hauptangriffspunkt für einen EMP darstellen.

Gruß
anf