Kondensator, Spule und Widerstand in Reihenschaltung.
Eine Hintereinanderschaltung von Kondensator, Spule und Widerstand (oder
auch Kondensator und reale Spule) wird auch Siebkette
genannt. |
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Voraussetzungen.
Wie immer bei einer Reihenschaltung ist die Stromstärke I(t) an allen Stellen des Stromkreises gleich groß, auch zu allen Zeiten.
Die Teilspannungen an Kondensator
UC, an der Spule UL
und am Widerstand UR darf man NICHT einfach (algebraisch)
addieren um die Gesamtspannung Uges zu
erhalten.
Die einzelnen Teilspannungen sind nicht phasengleich:
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Um die Gesamtspannung
Uges(t) zu erhalten, muss man nun die einzelnen
Teilspannungen phasenrichtig, d.h. vektoriell addieren.
Dabei wird schom deutlich, dass die Teilspannungen an Kondensator und Spule
gewissermaßen "gegeneinander" wirken.
Im Gegensatz zur Seite RLC1 kann man
bei dem Applet auf dieser Seite die Frequenz durch einen Regler
"stufenlos" einstellen. |
Ein Klick mit der rechten Maustaste in das Diagramm der Spannungs- und Stromstärkeverläufe, öffnet das Diagramm in einem neuen Fenster.
Je nach Java-Umgebung reagiert
das Applet etwas träge auf das Ziehen des Reglers.
Wir empfehlen den Internet-Explorer 6.
Fragen / Aufgaben:
1) Schiebe den Regler für die Frequenz hin und her.
- Welcher der Zeiger für ÛC und ÛL ist bei kleiner Frequenz länger (Welche der Spannungen ist also größer)?
- Welcher der Zeiger ist für große Frequenz länger?
- Erkläre mit Hilfe der Wechselstromwiderstände!
2) Achte nun auf den Zeiger Î - also den Scheitelwert der
Stromstärke.
Finde die Stellung des Reglers, in der Î maximal wird.
(Besonders leicht sieht man das, wenn man den Radius des hellgrünen
Kreises betrachtet.)
- Was kann man über die Länge der Zeiger von ÛC und ÛL bei dieser Frequenz aussagen?
- Was bedeutet das für die Wechselstromwiderstände des Kondensators und der (idealen) Spule?
- Wie ist die Phasenlage von Îund ÛR dann?
- Wie ist die Phasenlage von Î und Ûges?
- Wie groß ist der gesamte Wechselstromwiderstand der
Hintereinanderschaltung?
(Prüfe nach indem du die Spannung Ûges und Stromstärke im Diagramm abliest.)
Der Name "Siebkette" dieser Schaltung kommt daher, dass die Reihenschaltung für eine bestimmte Frequenz einen besonders kleinen Widerstand (nämlich nur den ohmschen Widerstand des Spulendrahtes) darstellt. Diese Frequenz wird also aus einem Frequenzgemisch praktisch "herausgesiebt".
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Die Simulationen entstanden mit Hilfe von Physlets von Wolfgang
Christian und Mario Belloni vom Davidson College, USA (Copyright Hinweise) |
