Physik-LK · Skript 3 · Elektrizitätslehre

Elektromagnetischer Schwingkreis

Ein geladener Kondensator wird über eine Spule entladen. Der Strom baut in der Spule ein Magnetfeld auf, das den Strom weitertreibt, bis der Kondensator umgekehrt geladen ist, und so fort: Elektrische und magnetische Energie wechseln sich ab wie potentielle und kinetische Energie beim Federpendel. Für die Periodendauer gilt die Thomsonsche Gleichung T = 2π · √(L · C).

So gehst du vor

1Wähle Spule und Kapazität.
2Tippe „Schalter auf 1: Kondensator laden“, dann „Schalter auf 2: schwingen lassen“.
3Beobachte Energiebalken und Oszilloskop (U orange, I blau).
4Tippe „Periodendauer am Oszilloskop messen“, dann „C und T in die Tabelle“.
5Für jede weitere Kapazität erneut laden, schwingen lassen und messen.

Periodendauer (Oszilloskop)

–,––– s

Spulenwiderstand

140 Ω

Spule L

Kapazität C

Die Wicklung der Spule hat einen Widerstand, deshalb ist die Schwingung gedämpft. Mit 630 H und 40 µF ist die Schwingung so langsam, dass man sie an einem Zeigerinstrument verfolgen könnte.

Thomsonsche Gleichung: T² über C

Spule während der Messreihe nicht wechseln. Aus T² = 4π² · L · C folgt L aus der Steigung.

Nr.	Kapazität C in µF	Periodendauer T in s

Aufträge

Lade den Kondensator und lass den Kreis schwingen. Beschreibe anhand der Energiebalken, was in einer Periode passiert.
Lies am Oszilloskop ab: Wann ist die Spannung null, wann der Strom? Um welchen Bruchteil der Periode sind beide verschoben?
Miss mit der 630-H-Spule die Periodendauer für alle Kapazitäten und bestimme L aus der Tabelle.
Ziehe den Eisenkern heraus (kleinere Induktivität). Wie ändern sich Periodendauer und Dämpfung? Begründe mit δ = R2L.
Stelle die Analogie zum Federpendel als Tabelle auf: Was entspricht L, C, Q und I?