Versuch

Spannungsresonanz

Info

Spannungen an der Spule und am Potentiometer

Spannungen an der Spule und am Potentiometer bei der Resonanzfrequenz

Skizze eines optionalen Aufbaus zum Wobbeln mit Diode und Kondensator

Optionaler Aufbau zum Wobbeln mit Diode und Kondensator

Ein R-L-C-Reihenkreis ist an einen Funktionsgenerator angeschlossen. Man variiert die angelegte Frequenz. Am Oszilloskop werden die Spannung U(t) am Kondensator und/oder der Spule sowie der Strom I(t) bzw. die Spannung U(t) am Ohm’schen Widerstand dargestellt. Die Phasenbeziehung bleibt fest. Bei der Resonanzfrequenz beobachtet man eine maximale Amplitude.
Alternativ kann die Phasenbeziehung zwischen der Gesamtspannung am Funktionsgenerator und der Spannung am Ohm’schen Widerstand dargestellt werden (E.H.7.3).
Zusätzlich oder alternativ kann ein Lämpchen als Stromindikator (E.H.6.2) eingebaut werden. Für weitere optionale Messungen siehe „Beschreibung“.

Vorbereitungsdauer: 1.0 Tage
Durchführungsdauer: 4 Minuten

Beschreibung

Hinweis zur Durchführung:
Mit einer Spule N = 1000 und dem Kondensator C = 1 nF liegt die Resonanzfrequenz zwischen 24 und 26 kHz. Der Kippschalter am Bauteil erlaubt, stattdessen einen Kondensator mit C = 10 nF oder C = 100 nF zu wählen. Es lässt sich demonstrieren, dass die Resonanzfrequenz \(f_{0}=\frac{1}{2\pi \sqrt{L\cdot C}}\) um den Faktor \(\sqrt{10}\) bzw. \(\sqrt{100}\) abnimmt.

Um die Resonanzkurve auf dem Oszillographen anzuzeigen (E.H.7.1), wobbelt man die Erregerfrequenz mit dem internen Wobbler oder einem zweiten Frequenzgenerator.
X-Achse: Wobbelspannung
Y-Achse: Signal
Schaltet man eine Diode und einen Kondensator parallel zum Widerstand und betrachtet das Signal am Kondensator (siehe Skizze und Fotos), erhält man die positive bzw. negative Einhüllende der Resonanzkurve.

Hinweis zum Aufbau:
Benutzt man als Stromindikator ein Lämpchen (3,5 V; 0,2 A), sollte man besser 2 Spulen mit je 1000 Windungen parallel schalten. Dadurch wird der Widerstand verringert.

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