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Aufgabe

Zungenfrequenzmesser

Schwierigkeitsgrad: mittelschwere Aufgabe

 

Julo, Public domain, via Wikimedia Commons
Abb. 1 Frequenzmessung
Joachim Herz Stiftung Leonie Englert
Abb. 2 Zungenfrequenzmesser

Ein Zungenfrequenzmesser dient der Messung der Frequenz von Wechselströmen. Er besteht aus einer Zahl unterschiedlich abgestimmter Stahlzungen, die vom Elektromagneten, der vom zu untersuchenden Strom durchflossen wird, zu Schwingungen angeregt werden.

Erläutere das Prinzip der Frequenzmessung.

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Die unterschiedlich abgestimmten Stahlzungen besitzen verschiedene Eigenfrequenzen. Im nebenstehenden Gerät liegen die Eigenfrequenzen der Stahlzungen zwischen \(7\,\rm{Hz}\) und \(13\,\rm{Hz}\).

Hat der durch den Elektromagneten fließende Wechselstrom die Frequenz \(10\,\rm{Hz}\), so wird aufgrund der Resonanz die auf \(10\,\rm{Hz}\) abgestimmte Stahlzunge am heftigsten schwingen. Die benachbarten Stahlzungen (z.B. die mit den Eigenfrequenzen \(9{,}5\,\rm{Hz}\) und \(10{,}5\,\rm{Hz}\)) werden zwar auch zum Schwingen angeregt, jedoch nicht so stark, da die Resonanzbedingung nur annähernd erfüllt ist.

Grundwissen zu dieser Aufgabe

Mechanik

Kopplung von Schwingungen