Serienresonanzkreis - Reihenschaltung von Spule und Kondensator
Schwingkreis
Ein elektrischer Schwingkreis ist eine resonanzfähige elektrische Schaltung aus einer Spule (L) und einem Kondensator (C), die elektrische Schwingungen ausführen kann.
Bei diesem LC-Schwingkreis wird Energie zwischen dem magnetischen Feld der Spule und dem elektrischen Feld des Kondensators periodisch ausgetauscht, wodurch abwechselnd hohe Stromstärke oder hohe Spannung vorliegen.
Die Frequenz, mit der sich dieses im ungestörten Fall periodisch wiederholt, ist die oben rechts stehende, wobei L für die Induktivität der Spule und C für die Kapazität des Kondensators stehen. Diese Gleichung heißt thomsonsche Schwingungsgleichung.
Wird ein Schwingkreis durch einen Schaltvorgang oder einen Impuls einmalig angestoßen, dann führt er freie Schwingungen (Eigenschwingungen) aus, die in der Realität aufgrund von Verlusten nach einer gewissen Zeit abklingen
Wird er jedoch periodisch erregt, dann führt er auch nach Ablauf der Einschwingzeit periodische erzwungene Schwingungen aus, deren Frequenz identisch mit der Erregerfrequenz ist. Die dabei auftretenden Resonanzerscheinungen haben für die praktische Anwendung überragende Bedeutung.
Bei einem Schwingkreis mit äußerer Anregung unterscheidet man je nach Anordnung in Bezug zur Anregungsquelle zwischen Parallelschwingkreis (L parallel zu C) und Reihen- oder Serienschwingkreis (L in Reihe zu C).
aus: Wikipedia, http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Schwingkreis&oldid=118019532 (abgerufen am 7. Mai 2013, 08:44 UTC)
Prinzipschaltbild und Versuchsbeschreibung
Der Serienresonanzkreis in diesem Projekt besteht aus einem Serienschwingkreis, also der Reihenschaltung einer Spule und eines Kondensators, sowie aus einem Netzgerät, einer Platine und einer Leuchtstoffröhre.
Die Spule und der Kondensator haben sowohl einen reellen Widerstand als auch einen imaginären, welchen man auch als Blindwiderstand bezeichnet. Der Blindwiderstand ist die Beschreibung der Phasenverschiebung zwischen Strom zu Spannung um +90° (beim Kondensator) und -90° (bei der Spule) so die Begrenzung des Stromes. Der Blindwiderstand ist abhängig von der Frequenz als auch von der bauteilspezifischen Größe L (Induktivität) bzw. C (Kapazität). Die an dem Blindwiderstand entstehende Spannung kann durchaus höher sein als die ursprüngliche Eingangspannung. Bei Resonanzfrequenz, in diesem Fall etwa 138 kHz, heben sich die Blindwiderstände gegenseitig auf, was bedeutet, dass die Effektivspannung kleiner als die Quellspannung ist. Die Frequenz kann in diesem Versuch durch ein Potentiometer verändert werden.
Bei einem Resonanzschwingkreis entstehen in der Nähe der Spule elektrische und magnetische Felder. Um deren Wirkung zu verdeutlichen, bringt man die Leuchtstoffröhre in die Nähe der Spule. Sie beginnt durch den Einfluss der Felder zu leuchten, völlig ohne Kabel.
Der ganze Aufbau ist durch ein Multifunktionsrelais zeitlich begrenzt worden. Versorgt werden die Bauteile durch ein 24V-Netzgerät, für den Schwingkreis musste die Spannung jedoch mittels eines Spannungswandlers auf 12V gebracht werden.
