Inhaltsverzeichnis
Versuchsdurchführung
a) Reihenschwingkreis
Folgender Schaltplan zeigt den Aufbau des Reihenschwingkreises:
Es wird der Stromfluss im Reihenschwingkreis durch abgreifen der Spannung über dem in Reihe geschalteten Widerstand (Gesamtwiderstand 102kΩ) für verschiedene Eingangsfrequenzen gemessen.
Hierzu wird der Signalverlauf der Eingangsspannung und des Stroms auf dem Oszilloskop für Frequenzen zwischen 50Hz und 8kHz gezeigt.
Es ergibt sich dabei folgender beispielhafter Verlauf:
Frequenz 50-2500Hz
- Strom (Spannung über R) nimmt mit steigender Frequenz zu
- Phasenverschiebung beträgt anfangs -90° und nimmt mit steigender Frequenz ab
- Strom eilt Spannung voraus, da Verhalten des Kondensators den Stromfluss dominiert
Frequenz 2500Hz (Resonanz)
- Strom und Spannung genau in Phase, da Phasenverschiebung von L und C genau entgegengesetzt gleich sind und induktive und Kapazitive Widerstände sich aufheben
- Stromfluss ist nun maximal und Spannung über Widerstand entspricht der Eingangsspannung
Frequenz 2500-8000Hz
- Amplitude des Stroms nimmt wieder ab
- Phasenverschiebung bewegt sich in positive Richtung
- Für sehr hohe Frequenzen (8kHz) beträgt Phasenverschiebung nahezu +90°, da Verhalten der Spule den Stromfluss dominiert
b) Parallelschwingkreis
Folgender Schaltplan zeigt den Aufbau des Parallelschwingkreises:
Es wird der Stromfluss im Parallelschwingkreis durch abgreifen der Spannung über dem parallel geschalteten Widerstand (2kΩ) für verschiedene Eingangsfrequenzen gemessen.
Hierzu wird der Signalverlauf der Eingangsspannung und des Stroms auf dem Oszilloskop für Frequenzen zwischen 50Hz und 30kHz gezeigt.
Es ergibt sich dabei folgender beispielhafter Verlauf:
Frequenz 50-2550Hz
- Stromfluss (Spannung über Widerstand) zu Beginn sehr groß (Maximum beträgt halbe Ausgangsspannung) nimmt mit steigender Frequenz stark ab
- Phasenverschiebung beträgt anfangs +90° da Verhalten der Spule den Stromfluss dominiert (im Versuch weniger als 90°, da Spule relativ hohen Ohm´schen Widerstandsanteil besitzt 2,6kΩ)
- Phasenverschiebung nimmt mit steigender Frequenz ab
Frequenz 2550Hz (Resonanzfrequenz)
- Eingangsspannung und Strom sind jetzt genau in Phase
- Praktisch kein Stromfluss mehr durch Messwiderstand, da nur noch Strom zwischen Spule und Kondensator im Schwingkreis verlustarm hin und her fließt
- Blindwiderstände von L und C im Idealfall entgegengesetzt gleich und induktiver und kapazitiver Widerstand heben sich im Idealfall auf
Frequenz 2500-30000Hz
- Amplitude des Stroms nimmt wieder zu
- Amplitude erreicht erst bei sehr hohen Frequenzen von 30kHz wieder den Anfangswert von halber Eingangsspannung
- Phasenverschiebung nähert sich schnell -90° an, da Verhalten des Kondensators nun den Stromfluss dominiert