Serien- und Parallelresonanzkreis

Kurzbeschreibung

Ein Kondensator (0,033 µF) und eine Spule (250 Wdg. im geschlossenen Joch) können wahlweise in Serie oder parallel geschaltet werden. Die Schaltung wird über einen Strommesser (Mavo- Gerät) an den Funktionsgenerator mit konstanter Ausgangsspannung angeschlossen. Wir messen nun den von der Schaltung aufgenommenen Strom in Abhängigkeit von der Frequenz, die wiederum so gewählt wird, saß sie im Hörbereich liegt. Dann kann sie mit Hilfe des Tonverstärkers und eines Lautsprechers demonstriert werden. Eine andere Möglichkeit besteht darin, Spannung und Strom auf dem Schirm eines Zweikanaloszillografen zu zeigen (dann sieht man auch die Phasenverschiebung). Fährt man nun die Frequenz durch, manuell oder automatisch, zeigt der Strom im Fall der Serienschaltung ein Maximum. im Fall der Parallelschaltung ein Minimum. Man stellt die Endwerte der Frequenz möglichst so ein, daß die Extremwerte von Null oder Vollausschlag aus erreicht werden.

Physikalische Erklärung

Den Serienresonanzreis kann man verstehen, wenn man ihn zerlegt betrachtet. Der Kondensator setzt niederfrequentem Strom einen hohen Widerstand entgegen, hochfrequenter Strom kann den Luftspalt hingegen sehr gut überwinden. Bei der Spule ist es genau anders herum. Durch die Selbstinduktion werden schnelle Wechsel der Stromrichtung verhindert (Lenzsche Regel), hochfrequenter Strom kann sie also nur schwer passieren. Für niederfrequenten Strom ist die Spule hingegen nur ein Stück Draht, das einen sehr geringen Widerstand hat. Bei einer bestimmten Frequenz sind die Widerstände X_L und X_C vom Spule und Kondensator gerade gleich groß. Da sie außerdem jeweils um 90° in entgegengesetzte Richtungen phasenverschoben sind (siehe Zeigerdiagramm), heben Sie sich gegenseitig auf und es bleibt nur der ohmsche Widerstand R_L der Spule übrig.

Den Parallelresonanzkreis betrachtet man einfacher anhand der Energie. Wenn man ihn mit seiner Resonanzfrequenz betreibt, muss man nur die Energie nachführen, die am ohmschen Widerstand der Spule dissipiert wird. Betreibt man ihn jedoch entfernt von seiner Resonanzfrequenz, muss man dem Schwingkreis eine andere Frequenz "aufzwingen" und deshalb laufend Energie zu- und abführen.

Betriebsanleitungen: Elektrogeräte

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