317 - Elektrischer Schwingkreis
Die periodische Anregung freier Schwingungen erfolgt mit kurzen Impulsen, die beim Einkoppeln eines Rechtecksignals über einen Kondensator entstehen (Lade- und Entladespitze).Das Oszibild zeigt eine abklingende Sinusschwingung, deren Frequenz die Eigenfrequenz des Kreises darstellt. Durch Einfügen zusätzlicher Widerstände kann die Dämpfung verstärkt werden bis hin zum sogenannten aperiodischen Grenzfall bzw. Kriechfall.
In einem zweiten Versuchsteil wird der Kreis durch Anlegen eines Sinussignals zu erzwungenen Schwingungen angeregt. Deren Amplitude ist stark frequenzabhängig und erreicht im Resonanzfall ein Maximum. Aus der Resonanzkurve können Bandbreite, Güte und Verlustwiderstand des Schwingkreises berechnet werden.
Sehr interessante Effekte zeigt der letzte Versuch, bei dem ein zweiter identischer Schwingkreis induktiv an den ersten angekoppelt wird. Die ursprüngliche Eigenfrequenz wird dadurch in zwei neue Frequenzen aufgespalten. Der freien Schwingung ist eine Schwebung überlagert, welche ein Ausdruck für den wechselseitigen Energieausstausch zwischenden Kreisen ist.
Diese Resonanzfrequenzaufspaltung gekoppelter gleichartiger Schwingungssysteme ist eine fundamentale physikalische Erscheinung, die auch für mechanische und optische Oszillatoren gilt (vgl.: Entstehung von Energiebändern in einemFestkörper).
Die Oszilloskopbilder können am Digital-Ozilloskop abgespeichert und anschließend am PC ausgewertet und ausgedruckt werden (siehe dazu >>Link ).
Versuchsaufbau:
Obere Ebene: Frequenzgeneratoren, Oszilloskop, Plotter; untere Ebene: Schwingkreis-Schaltung.
Schaltung zur Demonstration induktiv gekoppelter Schwingkreise.
2-Kanal-Oszilloskopbild gekoppelter Schwingungen.