Physik-LK · Skript PL3 · Elektrizitätslehre
Entdämpfung
Jeder echte Schwingkreis verliert Energie: Im Draht der Spule wird sie in Wärme umgewandelt, die Schwingung klingt ab. Für eine Dauerschwingung muss man in jeder Periode Energie nachliefern, und zwar im richtigen Moment. Wie bei der Schaukel kommt es auf den Takt an, nicht nur auf die Kraft.
So gehst du vor
- 1Beobachte die Schwingung ohne Nachliefern. Mit „Kondensator laden“ startest du neu.
- 2Wähle „Von Hand“ und tippe „Stoß“. Probiere, wann der Stoß die Schwingung verstärkt: Beobachte dazu den Zeiger im Kreis.
- 3Wähle „Rückkopplung“. Jetzt schließt die Schaltung den Schalter selbst, solange der Zeiger im orangen Fenster liegt.
- 4Ziehe das Fenster am Griff um den Kreis und vergleiche zugeführte und verlorene Energie.
Der blaue Zeiger dreht sich einmal je Periode gegen den Uhrzeigersinn. Zeigt er nach rechts, fließt der größte Strom in Richtung der Quelle, zeigt er nach oben, ist der Kondensator voll geladen. Orange unterlegt sind die Zeiten, in denen der Schalter geschlossen ist. Der Transistor der Meißner-Schaltung ist hier zu einem Schalter vereinfacht.
Energie nachliefern
Widerstand R
140 ΩSpannung der Quelle UQ
2,0 VJe Periode zugeführt
0,00 mJ
Je Periode verloren
0,00 mJ
Energie im Kreis
0,00 mJ
Amplitude Û
0,0 V
Daten des Kreises
T ≈ 2π · √(L · C) = 1,00 s
δ = R2 L = 0,111 s−1
Energiebilanz: W = UQ · I · Δt kommt dazu, R · I² · Δt geht verloren.
Aufträge
- Lasse den Kreis ohne Nachliefern schwingen. Nach welcher Zeit ist die Amplitude auf die Hälfte gesunken? Vergleiche mit ln(2)δ. Wohin geht die Energie?
- Von Hand: Gib genau dann einen Stoß, wenn der Zeiger nach rechts zeigt, dann einmal, wenn er nach links zeigt. Was passiert mit der Amplitude? Warum?
- Rückkopplung mit ψ = 0°, UQ = 2,0 V, R = 140 Ω: Starte aus der Ruhe mit „Alles entladen“. Was passiert? Auf welchen Wert läuft die Amplitude zu? Vergleiche die beiden Energien je Periode am Ende.
- Verdopple UQ oder R. Wie ändert sich die Endamplitude?
- Ziehe das Taktfenster auf ψ = 90°, dann auf 180°. Was passiert jeweils?
- Vergleiche mit einer Pendeluhr. Was entspricht dem Schwingkreis, der Quelle und der Rückkopplungsspule?
Theorie: Elektrizitätslehre-Skript, Abschnitt „Dämpfung und Entdämpfung“. Die Rückkopplung ist dort Zusatz, die Ursache der Dämpfung ist Abiturstoff.