Aufbau:
- Spule (630H)
- Kondensator (40μF)
- Elektrizitätsquelle (ca. 2V)
- Voltmeter
- Schalter, Kabel
Wie entsteht eine elektromagnetische Schwingung?
Aufbau:
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Durchführung:
Durch das Schließen des Schalters wird der Kondensator aufgeladen und ein Strom
durch die Spule erzeugt.
Anschließend wird der Schalter geöffnet
Dieser Versuch wird mit einer Kleineren Spule (315H) wiederholt.
Beobachtung:
Nach dem Schließen des Schalters springt das Voltmeter auf einen negativen
Wert, der deutlich höher ist als der Ausgangswert von 2V.
Anschließend schwingt die Spannung mehrmals mit abnehmender Amplitude hin und
her (harmonische gedämpfte Schwingung). Die Frequenz beträgt ca. 1Hz.
Verkleinert man die Induktivität, so nimmt der Betrag des ersten negativen
Ausschalg deutlich ab (nur noch ca. 3V) und die Schwingungsdauer nimmt ab.
(f>>1Hz)
Ergebnis:
Die Parallelschaltung eines Kondensators mit einer Spule erzeugt ein
schwingungsfähiges System. Seine Frequenz und Amplitude ist von der
Induktivität (und wahrscheinlich auch von der Kapazität) abhängig.
Erklärung:
Aufgrund der Selbstinduktion kommt es nach dem Öffnen des Schalters zu einer
starken negativen Spannung an der Spule. Diese lädt dann den Kondensator weiter
auf. Ist dieser vollständig geladen (U=max. , I=0) ist auch der Spulenstrom
zusammengebrochen.
Nun kann sich der Kondensator über die Spule wieder entladen. Das dadurch
aufgebaute Magnetfeld bricht bei vollständiger Entladung des Kondensators
wieder zusammen und erzeugt erneut eine Induktionsspannung.
Dadurch kommt es zu einer elektromagnetischen Schwingung.
Aufbau:
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Durchführung: Für verschiedene Kombinationen
von Spulen und Kondensatoren wird die Schwingung auf einem Oszilloskop
dargestellt. Dabei misst man die Schwingungsdauern T.
Messung: Die Amplitude der angelegten
Recheckspannung beträgt 6V.
T in sec
| C in μF | ||||
| L in mH | 0,1 | 1 | 10 | |
| 0,1 | 0,02 | 0,063 | 0,2 | |
| 1 | 0,063 | 0,2 | 0,63 | |
| 3,3 | 0,11 | 0,36 | 1,1 | |
| 10 | 0,2 | 0,63 | 2 | |
| 150 | 0,77 | 2,4 | 7,7 |