Versuch 2: Parallelschwingkreis

Praktikum: Grundlagen
der Elektrotechnik
BERUFSAKADEMIE SACHSEN
Staatliche Studienakademie
Leipzig
Studiengang Service
Engineering
2. Semester
Versuch 2
Parallelschwingkreis
Dr. S. Schneider
M. Bach
Prof. Dr. U. Regel
Versuchsaufgabe
Einfache passive Vierpole sind Parallelschaltung von Widerstand und Kondensator, der
Parallelschwingkreis und der Serienschwingkreis. Zur Bestimmung des Frequenzverhaltens
des komplexen Widerstandes passiver Vierpole wird ein Sinusgenerator mit ̂ = 1 V im
Frequenzbereich f = 10 Hz … 100 kHz verwendet. Zur Spannungsmessung wird ein
Oszilloskop verwendet.
1. Entwerfen Sie nach Abb. 1 die Schaltung eines Parallelschwingkreises mit den
Parametern L = 22 mH für den induktiven Widerstand, C = 0,2 µF für den kapazitiven
Widerstand und einen ohmschen Widerstand R1. Die folgenden Messungen werden für
drei verschiedene Werte von R1 durchgeführt: R1 = 100 Ω, 470 Ω, 2,2 kΩ. Um einen
Kurzschluss der Spannungsquelle zu vermeiden, ist in Reihe zum Schwingkreis ein
weiterer Widerstand R2 = 100 Ω zu schalten, welcher als Dämpfung wirkt.
Abbildung 1: Schaltung des Parallelschwingkreises
2. Im Idealfall gilt für den Scheinwiderstand
des ungedämpften Parallelschwingkreises:
.
Demnach ist der Scheinwiderstand der Schaltung proportional zum Quotienten
. Da
am Zweikanal-Oszilloskop die Spannungen
und
nicht gleichzeitig messbar sind,
werden als Richtgrößen die Spannungen
der Spannungsquelle und die
Ausgangsspannung
der Schaltung gemessen. Die Spannung
ist dabei konstant bei
̂
einer Amplitude von
zu halten.
(a) Ermitteln Sie für jeden der drei Widerstände R1 die Resonanzfrequenz mit Hilfe der xy-Darstellung am Oszilloskop!
(b) Messen Sie für die verschiedenen Widerstände R1 die Amplitude der
Ausgangsspannung
und die Phasenverschiebung φ (Vorzeichen beachten!) von
zur Eingangsspannung in Abhängigkeit von der Frequenz der Eingangsspannung!
Wählen Sie dafür sinnvolle Messpunkte aus (zusätzliche Messpunkte bei und um die
Resonanzfrequenz)!
(c) Stellen Sie die Messergebnisse für
und
jeweils in einem (ausreichend
großen) halblogarithmischen Diagramm dar (Messreihen für alle drei Widersände R1
in ein Diagramm)!
3. Ermitteln Sie aus den Messungen die Bandbreite der gedämpften Schwingkreise!
Inwiefern ist diese Größe von R1 abhängig? Welchen Filtercharakter tragen die
aufgebauten Schwingkreise?
4. Vergleichen Sie die ermittelten Werte der Resonanzfrequenz und der Bandbreite mit den
berechneten Werten für den ungedämpften Parallelschwingkreis! Was stellen Sie fest?
5. Diskutieren Sie mögliche Fehlereinflüsse und die Genauigkeit der durchgeführten
Messungen!
Vorbereitungsthemen
Kondensator, Kapazität, Aufbau und Handhabung eines Elektrolytkondensators, Spule,
Induktivität, Zeitkonstanten, Frequenz, Wechselspannung, Wechselstrom, Hoch- und
Tiefpass, Bandpass/Schwinkreise, Funktionsweise eines Oszilloskops
Messgeräte und Hilfsmittel
Frequenzgenerator, Oszilloskop, Elektronik-Steckbrett, Steckverbinder, Laborkabel,
Messleitungen, Bauelemente (Widerstände, Kondensator, Spule)
Literatur
Plassmann, Schulz: Handbuch Elektrotechnik, Vieweg+Teubner, 2009 (Springer EBooks)
Oszilloskop.pdf, I:\material\schneider_susanne\Elektrotechnik_Elektronik\SE 2009\2.Semester\Praktikum