Physik compact, Basiswissen 7, Schulbuch

98 ElektromagnetischeWellen 18 Kondensator: I eff = ~ · C · U eff Spule: L U 1 eff eff $ $ ~ I = I eff … effektive Stromstärke U eff … effektive Spannung Da durch beide Bauteile (idealisiert ohne Ohm´sche Verluste in den Leitungen) der gleiche Strom I eff fließt, ergibt sich: C U U L 1 eff eff $ $ $ $ ~ ~ = Da die Spannung U eff an Spule und Kondensator gleich ist, ergibt sich nach der Division durch U eff : C L 1 $ $ ~ ~ = Wir lösen nach ~ auf und erhalten die A1 Überprüfe die Richtigkeit der Herleitung der Thomson´schen Schwingungsformel, indem du die Umformungsschritte durchführst! A2 Gib eine Schwingungsformel für die Frequenz f des Schwingkreises aus einem Kondensator mit Kapa- zität C und einer Spule mit Induktivität L an! A3 Ein Schwingkreis enthält einen Kondensator mit einer Kapazität von 2 nF und eine Spule mit ei- ner Induktivität von 1 H. Berechne die Frequenz des Schwingkreises! A4 Gib an, worin die Ähnlichkeiten eines Federpen- dels und eines elektrischen Schwingkreises liegen! A5 Finde heraus, nach wem die Thomson´sche For- mel benannt ist. Angeregter LC-Schwingkreis Wie jeder Schwingungsvorgang kommt auch die Schwingung der Ladungen im Schwingkreis durch in- nere Reibung und Abstrahlung von Energie rasch zum Stillstand. Schwingkreise in der Technik müssen daher im„richtigen Takt“ durch Energiezufuhr angeregt wer- den, um die Reibungsverluste auszugleichen. 18.1.3 Dabei bedient man sich beispielsweise der Rück- kopplung – der Schwingkreis steuert selbst den Mo- ment des Energienachschubes: A6 Finde ein Beispiel für eine angeregte Schwingung aus dem Alltag! A7 Überlege:Wie kann die lnduktivität L der Schwing­ kreisspule und die Kapazität C des Schwingkreiskon- densators verändert werden? Wir verringern die Induktivität L der Schwingkreis­ spule und beobachten die Frequenz des im Lautspre- cher erzeugten Tones. Wir ersetzen den Kondensator durch Kondensatoren mit höherer oder niedrigerer Kapazität und beobachten die Frequenz des erzeug- ten Tones. Versuch Angeregter Schwingkreis Durch den Kopplungstransformator (induktive Rückkopplung) wird erreicht, dass die Basis des Transistors im richtigen Moment (synchron mit der Schwingung im Schwingkreis) mit positiver Span- nung angesteuert wird. Die Größe dieser Spannung wird dabei durch die Wahl der Widerstände so bestimmt, dass der Transistor durchsteuern kann. Der Transistor steuert somit synchron mit dem Schwingkreis durch und führt ihm im richtigen Takt Energie zu. Auch der Lautsprecher im Kollektorstromkreis wird durch den Kollektorstrom mit der Frequenz des Schwingkreises ein- und ausgeschaltet, sodass ein Ton mit der Frequenz des Schwingkreises entsteht. Der Kondensator zwischen Spule und Transistor dient zur Abschirmung des Gleichstromes der Bat- terie von der Basis. BC 182 B 2:1 10 V 10 k Ω 100 Ω 2 k Ω 100 F µ 0,15 F µ Abb. 98.1 Ein durch Kopplungstrafo und Transistor ange- regter Schwingkreis. Baue diese Schaltung nach! L C 1 $ ~ = ~ … Kreisfrequenz des Schwingkreises L … Induktivität der Spule C … Kapazität des Kondensators Thomson´sche Formel Nur zu Prüfzweck n – Eigentum des Verlags öbv