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Verständnisprobleme bei Hoch- und Tiefpass
 
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Shivalena



Anmeldungsdatum: 17.06.2011
Beiträge: 3

Beitrag Shivalena Verfasst am: 17. Jun 2011 11:46    Titel: Verständnisprobleme bei Hoch- und Tiefpass Antworten mit Zitat

Meine Frage:
Hallo liebes Physikerboard!

Ich hätte ein Verständnisproblem bzgl. Hoch- und Tiefpässen:

Gegeben habe ich einen Hochpass: hierbei sind ein Kondensator und ein Lautsprecher in Reihe geschaltet, sonst nichts.
In einer anderen Schaltung habe ich einen Tiefpass gegeben: Hier sind Spule und Lautsprecher in Reihe geschaltet.

Die Aufgabe ist, zu sagen, warum es sich um einen einfachen Hoch- bzw. Tiefpass handelt. Leider komme ich damit nicht zurecht.

Meine Ideen:
Ich habe schon im Internet versucht, herauszufinden, was das besondere an Hoch- und Tiefpässen ist. Dabei kam heraus, dass Hochpässe bevorzugt hohe Frequenzen durchlassen und Tiefpässe bevorzugt niedrige Frequenzen. Und wie eine Spule funktioniert (mitsamt Selbstinduktion) und wie ein Kondensator funktioniert, weiß ich auch. Aber ich finde keinen Ansatz, warum der eine nun bestimmte Frequenzen nicht durchlassen sollte.

Idee: der Kondensator lädt und entlädt sich schneller, wenn die Frequenz des Stroms höher ist. Warum ist hierbei aber der Widerstand geringer, als bei niedrigen Frequenzen. Und was passiert mit den niedrigen Frequenzen, wenn sie "nicht durchgelassen werden". Wo gehen sie hin?

Zur Spule hab ich leider garkeine Idee.

Und welche Rolle spielt der Lautsprecher. Stellt er bloß einen Widerstand dar? Meine Idee wäre, dass man die Frequenzen evtl hören kann, wenn die Frequenzen des Stroms mit der Eigenfrequenz des Lautsprechers übereinstimmt.

Bitte helft mir, ich bin echt aufgeschmissen.
GvC



Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14774

Beitrag GvC Verfasst am: 17. Jun 2011 11:56    Titel: Antworten mit Zitat

So wie die Aufgabe gestellt ist, ist davon auszugehen, dass der Lautsprecher einen rein ohmschen Widerstand darstellt.

Jetzt rechne mal per Spannungsteilerregel die Spannung am ohmschen Widerstand aus und schau mal nach, wie sich die bei konstanter Eingangsspannung mit der Frequenz verändert. Du wirst feststellen, dass sie im Falle der Reihenschaltung mit Kondensator mit der Frequenz ansteigt (hohe Frequenzen erzeugen ein stärkeres Signal: Hochpass), im Fallle der Reihenschaltung mit einer Spule aber mit steigender Frequenz kleiner wird bzw. mit kleinerer Frequenz ansteigt (tiefe Frequenzen erzeugen ein stärkeres Signal:Tiefpass).
Shivalena



Anmeldungsdatum: 17.06.2011
Beiträge: 3

Beitrag Shivalena Verfasst am: 17. Jun 2011 13:06    Titel: Antworten mit Zitat

Danke für deine Antwort!

Meinst du mit "Signal", dass aus dem Lautsprecher tatsächlich etwas zu hören ist?

Aber brauche ich denn die Spannungsteilerregel, wenn ich keine Spannungsteilung habe? Ich habe ja keine Knotenpunkte in meinem Stromkreis...

Da ich den Versuch nur theoretisch auf dem Papier habe und nicht durchführen werde, habe ich Probleme, ihn mir vorzustellen. Ist es so, dass die Spannung an sich verschiedene Frequenzen hat und ich mit dem Hoch- und Tiefpass nur bestimmte davon herausfiltere, oder stelle ich die Frequenz manuell ein? Wenn ich nur bestimmte aus einer ganzen Menge herausfiltere, stellt sich ja die Frage, wohin der Rest verschwindet...

Ich rekapituliere mal, was ich verstanden habe aus deinem Beitrag:

Es geht darum, wie hoch die Spannung am Lautsprecher ist.
Wenn ich die Kondensatorschaltung habe, ist die Spannung hoch, wenn die Frequenz der Spannung hoch ist. --> Weil der Widerstand des Kondensators mit hoher Frequenz abnimmt? Warum ist das so?

Wenn ich die Spulenschaltung habe, ist die Spannung am Lautsprecher niedriger, wenn die Frequenz der Spannung höher ist bzw. höher, wenn die Frequenz niedriger ist --> Weil der Widerstand an der Spule (Selbstinduktion?) wächst, wenn die Frequenz hoch ist? Warum ist das so?

Ich komme mir selbst schon etwas begriffsstutzig vor -.- Hoffe, du kannst da Ordnung in das Chaos meiner Gedanken bringen smile
GvC



Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14774

Beitrag GvC Verfasst am: 17. Jun 2011 15:29    Titel: Antworten mit Zitat

Shivalena hat Folgendes geschrieben:
Aber brauche ich denn die Spannungsteilerregel, wenn ich keine Spannungsteilung habe? Ich habe ja keine Knotenpunkte in meinem Stromkreis...


Das ist richtig, Du hast bei einer Reihenschaltung keine Knotenpunkte, d.h. durch alle in Reihe geschalteten Elemente fließt derselbe Strom. Das ist die Grundvoraussetzung für die Anwendung der Spannungsteilerregel.

Shivalena hat Folgendes geschrieben:
Ist es so, dass die Spannung an sich verschiedene Frequenzen hat und ich mit dem Hoch- und Tiefpass nur bestimmte davon herausfiltere


Richtig.

Shivalena hat Folgendes geschrieben:
Wenn ich nur bestimmte aus einer ganzen Menge herausfiltere, stellt sich ja die Frage, wohin der Rest verschwindet...


Eigentlich filterst Du nicht die Frequenzen heraus (obwohl das umgangssprachlich häufig so formuliert wird), sondern Du filterst die Spannung mit den entsprechenden Frequenzen. Beim Hochpass fallen die Spannungsanteile mit tieferen Frequenzen am Kondensator ab und eben nicht am Lautsprecher (Widerstand). Beim Tiefpass fallen die Spannungsanteile mit höheren Frequenzen an der Induktivität ab und eben nicht am Lautsprecher.

Shivalena hat Folgendes geschrieben:
Weil der Widerstand des Kondensators mit hoher Frequenz abnimmt? Warum ist das so?


Weil der Betrag des kapazitiven Widerstandes sich berechnet zu

Xc=1/wC

mit w=2*pi*f

(w: Kreisfrequenz omega, f: Frequenz, C: Kapazität)

Shivalena hat Folgendes geschrieben:
Weil der Widerstand an der Spule (Selbstinduktion?) wächst, wenn die Frequenz hoch ist? Warum ist das so?


Weil der induktive Widerstand sich berechnet zu

XL=wL

(L: Selbstinduktivität der Spule)
Shivalena



Anmeldungsdatum: 17.06.2011
Beiträge: 3

Beitrag Shivalena Verfasst am: 19. Jun 2011 17:24    Titel: Antworten mit Zitat

Nochmals danke für deine Erklärungen! Langsam wird so einiges klar smile
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