Schwingkreis_mit_Soundkarte
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PRAKTIKUM PHYSIK Gr./ 10.05 Der elektrische Schwingkreis Eine Parallelschaltung eines (geladenen) Kondensators und einer Spule wird als „elektrischer Schwingkreis“ bezeichnet. Wir untersuchen das Verhalten dieser Schaltung mit Hilfe eines Computers mit Soundkarte. Benötigte Materialien: Funktionsgenerator Gleichspannungsquelle Kondensatoren 1 F, 2 F, 4 F Spulen 600, 1200 und 3600 Wdg. Drehwiderstand 100 k Anschlusskabel an Soundkarte Schalter, Kabel Freeware Programme Audacity oder Sharewareprogramm Goldwave Aufgaben: Baue folgende Schaltung auf: Verwende als Quelle zunächst den Funktionsgenerator in Stellung „Sinus“. Benutze für die folgenden Versuche die Spule mit 1200 Wdg (9 mH) und den Kondensator mit 4 F. Regle die Ausgangsspannung am Funktionsgenerator nicht zu hoch ein. Das Potentiometer (Poti) wird zunächst auf minimale Teilspannung eingestellt. (Der Abgriff wird dorthin geregelt, wo das zweite Kabel zur Soundkarte eingesteckt ist). 1) Welche Rolle spielt die Quelle? 1.1) Stelle die Frequenz des Generators auf 200 Hz - Starte die Aufzeichnung mit Audacity oder Goldwave und schalte den Schalter um. Wiederhole ggf. den Versuch und regle am Poti so lange, bis die Spannung für eine gute Aufzeichnung reicht. - Ermittle die Periodendauer und die Frequenz der Schwingung, die sich nach dem Ausschalten des Schalters ergibt. 1.2) - 1.3) Stelle am Generator auf „Dreiecksignal“ um (Frequenz bleibt gleich) Wiederhole den Versuch mit einem Dreiecksignal gleicher Frequenz. Bestimme wieder Frequenz und Periodendauer der sich ergebenden Schwingung. Wähle in Stellung „Sinus“ zwei andere Frequenzen. Seite 1 von 3 PRAKTIKUM - 1.4) - PHYSIK Gr./ 10.05 Der Versuch wird einmal mit einer Frequenz deutlich unter 200 Hz und mit einer Frequenz deutlich über 200 Hz (z.B. 1000 Hz) wiederholt Verwende nun als Quelle statt des Funktionsgenerators eine Gleichspannungsquelle. Bestimme wieder Frequenz und Periodendauer der Schwingung. Was kann man feststellen, wenn man die Ergebnisse der Experimente 1.1) bis 1.4) vergleicht? Erkläre! _________________________________________________________________ 2) 2.1) 2.2) Was beeinflusst die Eigenfrequenz des Schwingkreises? Verwende statt der Spule mit 1200 Wdg. (35 mH) die Spule mit 600 Wdg. (9 mH) und die Gleichspannungsquelle. - Welche Eigenfrequenz ergibt sich nun? - Welchen Zusammenhang zwischen der Eigeninduktivität L und der Schwingkreisfrequenz f kann man vermuten? Verwende wieder die 1200 Wdg. Spule und schalte verschiedene Kondensatoren parallel. - 2.3) Bei welcher Kapazität ergibt sich die doppelte Eigenfrequenz im Vergleich zu den Versuchen 1.1) bis 1.4) ? Teste nun die Kombination aus Spule 600 Wdg (9 mH) und einem 1 F Kondensator. - Welche Eigenfrequenz ist zu erwarten? (vor dem Experiment) - Führe das Experiment aus. 3. Zusammenhang zwischen Stromstärke und Spannung im Schwingkreis. Seite 2 von 3 PRAKTIKUM PHYSIK Gr./ 10.05 Ändere den Versuch mit Hilfe des Soundkartenkabels für 3 Anschlüsse in folgender Weise ab: Nun wird die Spannung auf einem Kanal der Soundkarte und die Stromstärke in der Spule auf dem anderen Kanal aufgezeichnet. - Welchen Wert hat die Stromstärke in dem Augenblick, in dem die Spannung maximal, der Kondensator also gerade ganz geladen ist? - Welche Spannung am Kondensator misst man, wenn die Stromstärke in der Spule maximal ist? - Was bedeutet dies für die Energie in Kondensator und Spule im jeweiligen Augenblick? _________________________________________________________________ 4) Die Theorie des elektrischen Schwingkreises Vergleich schwingender Systeme Offensichtlich gibt es viele Parallelen zwischen der Schwingung eines elektrischen Schwingkreises und der Schwingung eines Feder-Masse-Systems. - Arbeite folgende beiden Internet-Seiten durch und erkläre diese Parallele danach in einem Kurzvortrag: http://www.physik-bw.de/online_material/e_lehre_2/wechselstr Seite 3 von 3
