Versuch
Info
Wechselstrom durch einen 200 Ω Widerstand wird am Oszilloskop verglichen mit der Spannung an
1) einem 100 Ω Widerstand (E.H.1.1)
2) einer Spule mit 1000 Windungen (E.H.2.1)
3) einem 8+8 µF Kondensator (E.H.3.1).
Alle vier Elemente sind in Reihe geschaltet.
Durchführungsdauer: 2 Minuten
Beschreibung
Zu 1) \(U(t)=U_{0}\cdot \text{cos}(\omega t)\); \(I(t)=\frac{U_{0}}{R}\cdot \text{cos}(\omega t+\varphi )\)
a) Phasenlage: \(\varphi =0\).
b) Stromamplitude I(t) ist frequenzunabhängig.
c) I(t) ist umgekehrt proportional zu R.
Zu 2) \(U(t)=U_{0}\cdot \text{cos}(\omega t)\); \(I(t)=\frac{U_{0}}{\omega L}\cdot \text{cos}(\omega t+\varphi )\)
a) Phasenlage: \(\varphi =-\frac{\pi }{2}\). Der Strom hinkt hinter der Spannung her.
b) Die Stromamplitude I(t) wächst mit kleiner werdender Frequenz.
c) Die Stromamplitude I(t) sinkt mit größer werdendem L (Joch schließen).
Zu 3) \(U(t)=U_{0}\cdot \text{cos}(\omega t)\); \(I(t)=\omega CU_{0}\cdot \text{cos}(\omega t+\varphi )\)
a) Phasenlage: \(\varphi =+\frac{\pi }{2}\). Der Strom eilt der Spannung voraus.
b) Die Stromamplitude I(t) ist der Frequenz direkt proportional.
c) Die Stromamplitude I(t) ist der Kapazität C direkt proportional.
Hinweise zum Versuchsaufbau:
Gleicher Versuchsaufbau für die Versuche E.H.1.1 sowie E.H.2.1 und E.H.3.1.
Die jeweils zu betrachtende Spannung wird über dem jeweiligen Bauteil mittels Differenzverstärker abgegriffen und im Y2-Kanal des Oszillograph dargestellt.
Der Frequenzgenerator ist auf 400 Hz und Sinusschwingungen einzustellen.
Verstärkung am Differenzverstärker auf 1 einstellen.
Soll gezeigt werden, c) dass die Stromamplitude I(t) der Kapazität C direkt proportional ist, bzw. dass bei gleicher Stromamplitude I(t) die Spannungsamplitude U(t) der Kapazität C umgekehrt proportional ist, so lässt sich dies am besten mit den 2 µF und 4 µF Kondensatoren aus dem Demo-Praktikum zeigen (siehe Fotos).