Wenn man einen aufgeladenen Kondensator an eine Spule anschließt, dann entstehen sinusförmige
Schwingungen.
Einen ersten Zugang zum Verständnis der Funktionsweise von Schwingkreisen kann man
sich verschaffen, wenn man die Simulation von Walter Fendt für verschiedene Parameter ausführt
und den Verlauf von Strom und Spannung beobachtet.
Simulation eines Schwingkreises
Es gibt zwei Arten von Schwingkreisen: den Reihen- und den Parallelschwingkreis.
Beschreiben Sie den Aufbau und die Wirkungsweise des Reihenschwingkreises.
Was versteht man unter Resonanzfrequenz? Wie wird sie berechnent.
Zeichenen Sie die Zeigerdiagramme für die Spannungsfälle und Widerstände
Entwickeln Sie aus dem Zeigerdigramm der Widerstände eine
Formel für die Berechnung der Impedanz.
Zeichnen Sie den qualitativen Verlauf der Impedanz Z = g(f).
Eine Reihenschaltung aus einem Widerstand von R = 10 Ω einer Spule
mit L = 100 mH und einem Kondensator mit C = 100 µF wird an eine Spannungsquelle
mit U = 230 (f = 50 Hz) angeschlossen.
Berechnen Sie alle Teilspannungen, den Strom und den Gesamtwiderstand.
Simulieren Sie einen Reihenschwingkreis mit LTSpice.
Leiten Sie die Formel für die Berechnung der Resonanzfrequenz her.
Nennen Sie ein Anwendungsbeispiel für Reihenschwingkreise.
Begründen Sie die Spannungsüberhöhung bei Resonanz.
Welche Gefahren können von einer Spannungsüberhöhung ausgehen?
Der ohmsche Widerstand R, der Kondensator C und die Spule L sind parallel geschaltet.
Aufgaben
Beschreiben Sie den Aufbau und die Wirkungsweise des Parallelschwingkreises.
Was versteht man unter Resonanzfrequenz? Wie wird sie berechnent.
Zeichnen Sie die Zeigerdiagramme für die Ströme und Leitwerte
Entwickeln Sie aus dem Zeigerdigramm der Leitwerte eine
Formel für die Berechnung der Admittanz.
Zeichnen Sie den qualitativen Verlauf der Admittanz Y = g(f).
Eine Parallelschaltung aus einem Widerstand von R = 1000 Ω einer Spule
mit L = 100 mH und einem Kondensator mit C = 100 µF wird an eine Spannungsquelle
mit U = 230 (f = 50 Hz) angeschlossen.
Berechnen Sie alle Teilströme, den Gesamtstrom und den Gesamtwiderstand.
Simulieren Sie einen Parallelschwingkreis mit LTSpice.
Leiten Sie die Formel für die Berechnung der Resonanzfrequenz her.
Nennen Sie ein Anwendungsbeispiel für Parallelschwingkreise.
Begründen Sie die Stromüberhöhung im Kondensator und in der Spule bei Resonanz.
Welche Gefahren können von einer Stromüberhöhung ausgehen?
