Remote Farm Institut für Festkörperphysik
Prof. Dr. Christian Thomsen
rem-exp-l(at)physik-tu(dot)berlin(dot)de
TU-Berlin

Erzwungene Schwingung im Schwingkreis

In diesem Experiment wird ein elektrischer Schwingkreis mittels eines Funktionsgenerators zum schwingen angeregt. Durch eine Änderung der anregenden Frequenz kann eine Resonanzkurve aufgenommen werden.

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Beschreibung:

Abbildung 1: Schaltskizze des elektrischen Schwingkreises.

Das Experiment beschreibt einen erzwungenen Schwingkreis. Dabei sind ein Kondensator der Kapazität C = 1 µF und eine Spule der Induktivität L=10mH parallel geschaltet (siehe Abbildung 1), und bilden ein schwingungsfähiges System, bei dem Spannung und Stromstärke oszillieren, sofern das System angeregt wird. Dies kann zum Beispiel durch Laden des Kondensators geschehen.
Wenn sich der Kondensator entlädt baut sich in der Spule durch den Stromfluß ein magnetisches Feld auf, das nach der Lenz'schen Regel eine Spannung bewirkt, die der Änderung des Stromflusses entgegenwirkt.
Dadurch fließt der Strom auch weiter, wenn der Kondensator bereits entladen ist, und dies lädt den Kondensator ein weiteres mal auf. Dadurch entsteht im ungestörten Fall eine Schwingung der Frequenz

(Thomsonsche Regel)

(siehe Skript)


In einem erzwungenen Schwingkreis wird die Schwingfrequenz durch einen äußeren Einfluß, zum Beispiel durch Radiowellen, die über eine Antenne empfangen werden, festgelegt.

In diesem Experiment kann der Nutzer ein Frequenzintervall bestimmen, mit dem der Schwingkreis angeregt wird. Gemessen wird dann die Spannung des Systems in Abhängigkeit von der Frequenz.

Abbildung 2:Messung der Resonanzfrequenz des Schwingkreises. Klick on the Image to enlarge it.

Die Messung wird in zwei Graphen abgebildet (siehe Abbildung 2):
Im oberen Graph wird die momentane Schwingung als Spannung über der Zeit dargestellt. Im unteren Graph sehen Sie die Amplitudenresonanzkurve (Amplitude über Frequenz). Es lassen sich drei weitere Kondensatoren parallel und drei weitere Spulen in Reihe hinzuschalten, wodurch sich die einzelnen Werte der Kapazität, bzw. Induktivität addieren. Zusätzlich lässt sich der Schwingkreis gezielt dämpfen, indem ein oder zwei Widerstände zwischengeschaltet werden. Auf diese Weise lassen sich Resonanzfrequenz und Kurvenform gezielt beeinflussen und untersuchen. Die jeweils aktuelle Messung kann mit dem ovalen Schalter Save Data abgespeichert werden. Die daten sind dann in Ihrem persönlichen Bereich abrufbar:

Messdaten (öffnet den privaten Messdatenbereich)