Untersuchung mit dem Oszilloskop
- Mit Hilfe eines Relais kann das Umschalten zwischen dem Laden des Kondensators und dessen Entladung über die Spule und den Widerstand sehr schnell hintereinander und in gleichen Zeitabständen durchgeführt werden.
- Gegenüber dem "klassischen" Schwingkreisversuch mit Drehspulinstrumenten, ist sowohl die Kapazität C des Kondensators als auch die Induktivität der Spule so klein gewählt, dass die Schwingungsdauer der gedämpften elektromagnetischen Schwingung im C-L-R-Kreis so klein ist, dass das Zwei-Kanal-Oszilloskop gut für die Darstellung des zeitlichen Verlaufs der Kondensatorspannung und des Schwingkreisstroms eingesetzt werden kann.
- Mit dem Schiebewiderstand können die ohmschen Verluste und damit die Dämpfung in dem Schwingkreis variiert werden.
- Am Widerstand R kann die Spannung UR abgegriffen werden, welche proportional zum zeitlichen Verlauf des Schwingkreisstroms ist.
Experimentelle Hinweise:
- Damit ein stabiles, stehendes Bild auf dem Schirm des Oszilloskops entsteht, hat es sich bewährt mit Reed-Relais zu arbeiten.
- Eine externe Triggerung des Oszilloskops mit dem Steuersignal für das Relais ist sinnvoll.
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Im Oszilloskop wird intern sehr schnell zwischen den Anschlüssen 1 und 2 hin- und hergeschaltet. Auf diese Weise kann U C(t) und U R(t) für das Auge "gleichzeitig" dargestellt werden. |
Bei den folgenden Oszillogrammen ist im linken Bild die gedämpfte elektromagnetische Schwingung für einen bestimmten Wert von C (z.B. 1,0μF) und L (Spule mit 600 Windungen mit Eisenkern) dargestellt.
Zieht man den Eisenkern aus der Spule bzw. verringert man die Kapazität des Kondensators, so erhöht sich die Frequenz der gedämpften Schwingung. Zum Beispiel hat eine Verringerung der Kapazität um den Faktor 4 eine Erhöhung der Frequenz um den Faktor 2 zur Folge (rechtes Bild).
Erhöht man den Wert des Widerstandes R im Schwingkreis (bei gleichem C und L), so verkleinern sich die Amplituden von Strom und Spannung schneller, die Frequenz des Schwingkreises wird jedoch nur unwesentlich beeinflusst.
Ergebnis:
- Bei der Entladung eines Kondensators über eine Spule tritt eine gedämpfte elektromagnetische Schwingung auf, deren Frequenz durch die Werte von C und L bestimmt ist.
- Die Frequenz nimmt dabei mit sinkenden Werten von C und L zu.
- Je höher der ohmsche Widerstand im Schwingkreis ist, desto größer ist die Dämpfung.
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Hinweis:
Anstelle des Oszilloskops kann auch ein Computer mit Messwerterfassungssystem verwendet werden.
