Der Schwingkreis

In dieser Übung soll ein Einstieg in die dynamische (zeitabhängige) Simulation und Analyse einfacher elektronischer Schaltungen mit dem CircuitJS Simulator (eingebettet in diese Übung) erfolgen.

• Wir betrachten hier nun resistive (zeitunabhängige), d.h. (ideale) Widerstände, und nicht-resistive (reaktive) Komponenten (zeitabhängig), d.h. Kondensatoren und Spulen

Der Simulator ist am Ende der Übung eingebettet. Die Schaltung wird in den Editorbereichen gespeichert, kann aber nicht direkt vom Simulator genutzt werden.

• Daher muss man eine Schaltung aus dem Editor in dem Simulator über den Clipboard Speicher kopieren.

  • Im Editor gibt es rechts zwei Pfeilbuttons. Der nach unten zeigende Pfeil ist die Past Operation, der nach oben zeigende Pfeil ist die Copy Operation.
  • Alternativ kann Ctrl-C und Ctrl-V verwendet werden. Paste via Button funktioniert nicht in allen Browsern, leert aber das Editorfenster.

• Im Simulator gibt es über das File Menü "Import from Text" und "Export to Text" als Schnittstelle.

Aufgabe 1. Welche Eigenschaften treffen auf passive Komponenten der Elektronik zu?

Der LCR Schwingkreis

Der Schwingkreis der hier betrachtet wird besteht aus mindestens drei Komponenten:

1. Einem ohmschen Widerstand R
2. Einem Kondensator C (Kapazität)
3. Einer Spule L (Induktivität)

Diese Komponenten können:

1. In Serie (Serienschwingkreis),
2. Parallel geschaltet werden (Parallelschwingkreis).

Serienschwingkreis

Parallelschwingkreis

Aufgabe 2. Erstelle der Serienschwingkreis gemäß obiger Schaltung. Die Werte für C, R, und L sollen mittels Slider variabel sein: R=[10-1000 Ω], C=[1-20μF], L=[1-10 H].

Aufgabe 3. Erstelle der Parallelschwingkreis gemäß obiger Schaltung. Die Werte für C, R, und L sollen mittels Slider variabel sein: R=[100-10k Ω], C=[1-20μF], L=[1-10 H].

Frage 4. Welche Rolle spielt der Widerstand R im Serien- und im Parallelschwingkreis bzw. zu welchen Schwingkreisverhalten führt er? Warum sind die Widerstandswerte bei den beiden Schwingkreisarten so unterschiedlich gewählt?

Für den Serienschwingkreis gilt genähert für die Resonanzfrequenz:

Aufgabe 5. Serienschwingkreis: Messe die Frequenz aus der Periodendauer (Oszilloskop) für vier verschiedene LC Wertkombinationen und vergleiche die Werte mit denen aus obiger Gleichung.

Aufgabe 6. Parallelschwingkreis: Messe die Frequenz aus der Periodendauer (Oszilloskop) für vier verschiedene LC Wertkombinationen und vergleiche die Werte mit denen aus obiger Gleichung. Stimmt diese auch für den Parallelschwingkreis?