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Erklärung zu Versuch: Erzwungene elektrische Schwingungen
 
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zscherepacha



Anmeldungsdatum: 26.08.2016
Beiträge: 10

Beitrag zscherepacha Verfasst am: 26. Aug 2016 13:36    Titel: Erklärung zu Versuch: Erzwungene elektrische Schwingungen Antworten mit Zitat

Hallo zusammen Willkommen,

ich habe unten aufgeführten Schaltkreis und Versuchsaufbau im Online-Format zugewiesen bekommen. Meine Aufgabe ist es eine Versuchsbeschreibung bzw. Anleitung zu schreiben.

Parameter, die ich ändern kann, sind:

für den Kondensator C [47 nF; 100 nF, 470 nF]

für den Widerstand R [10 Ohm; 20 Ohm; 47 Ohm]

Die Frequenz kann ich frei anlegen, die Spule L bleibt dabei immer bei 2 mH.

Mein Problem:
Ich verstehe einfach nicht was ich da eigentlich messe oder besser gesagt, was dieser Versuch mir zeigen soll (Vorallem den Graphen). Ich komme nicht weiter... Ich habe schon sämtliche Literatur und andere Versuche aus dem Netz recherchiert, aber nirgends finde ich einen Graphen der den Strom in Abhängigkeit zur Frequenz darstellt. grübelnd

Leider bin ich kein Elektroniker oder Physiker auf hohem Niveau, könnt Ihr mir bitte weiterhelfen? Hilfe



ErzwElektrSchw_Versuchaufbau.jpg
 Beschreibung:
Versuchsaufbau im Online-Format mit 11 Beispielmessungen

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GvC



Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861

Beitrag GvC Verfasst am: 26. Aug 2016 13:47    Titel: Antworten mit Zitat

Du hast die Schaltung samt Messwerttabelle und Frequenzgang so zugewiesen bekommen? Oder hast Du die Messung selber durchgeführt?
zscherepacha



Anmeldungsdatum: 26.08.2016
Beiträge: 10

Beitrag zscherepacha Verfasst am: 26. Aug 2016 13:53    Titel: Antworten mit Zitat

Die Messung habe ich selber durchgeführt. Ich weiß nämlich nicht, wie ich die Messung durchführen soll, um ein aussagekräftiges Ergebnis zu bekommen. Das ist einfach eine "Beispielmessung" Augenzwinkern

Dh. ich kann die Parameter wie oben beschrieben frei wählen und dazu eine Frequenz bestimmen. Aber ich habe keine Ahnung welche Werte ich einzutragen habe, damit da was Sinnvolles rauskommt.
GvC



Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861

Beitrag GvC Verfasst am: 26. Aug 2016 13:58    Titel: Antworten mit Zitat

zscherepacha hat Folgendes geschrieben:
Die Messung habe ich selber durchgeführt.


Dann hast Du falsch gemessen.

zscherepacha hat Folgendes geschrieben:
Ich weiß nämlich nicht, wie ich die Messung durchführen soll, um ein aussagekräftiges Ergebnis zu bekommen.


Das sagt Dir aber die Messwertetabelle. Du sollst den Strom bei unterschiedlichen Frequenzen messen. Dabei müssen natürlich alle Bauteilwerte und vor allem auch die Spannung unverändert bleiben.
zscherepacha



Anmeldungsdatum: 26.08.2016
Beiträge: 10

Beitrag zscherepacha Verfasst am: 26. Aug 2016 14:05    Titel: Antworten mit Zitat

GvC hat Folgendes geschrieben:
zscherepacha hat Folgendes geschrieben:
Die Messung habe ich selber durchgeführt.


Dann hast Du falsch gemessen.

zscherepacha hat Folgendes geschrieben:
Ich weiß nämlich nicht, wie ich die Messung durchführen soll, um ein aussagekräftiges Ergebnis zu bekommen.


Das sagt Dir aber die Messwertetabelle. Du sollst den Strom bei unterschiedlichen Frequenzen messen. Dabei müssen natürlich alle Bauteilwerte und vor allem auch die Spannung unverändert bleiben.


Genau das habe ich getan: Die C, R, L -Werte sind bei den 11 Messwerten konstant. Die Frequenz hab ich für jeden Messwert verändert, siehe Messwerttabelle
GvC



Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861

Beitrag GvC Verfasst am: 26. Aug 2016 14:21    Titel: Antworten mit Zitat

Dann hast Du die Spannung nicht kontrolliert. Die muss ebenfalls konstant bleiben.
zscherepacha



Anmeldungsdatum: 26.08.2016
Beiträge: 10

Beitrag zscherepacha Verfasst am: 26. Aug 2016 14:22    Titel: Antworten mit Zitat

GvC hat Folgendes geschrieben:
Dann hast Du die Spannung nicht kontrolliert. Die muss ebenfalls konstant bleiben.


Auf die habe ich keinen Einfluss, ich kann da nichts ändern oder einstellen...
GvC



Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861

Beitrag GvC Verfasst am: 26. Aug 2016 14:28    Titel: Antworten mit Zitat

Dann bleibt nur noch übrig, dass Du eine andere Frequenz eingestellt als Du eingetragen hast, oder Du hast die Bauteilwerte unbeabsichtigerweise zwischendurch verstellt.

Mit welchen Bauteilwerten hast Du denn gemessen?
zscherepacha



Anmeldungsdatum: 26.08.2016
Beiträge: 10

Beitrag zscherepacha Verfasst am: 26. Aug 2016 14:34    Titel: Antworten mit Zitat

Also für

C: 47 nF
R: 47 Ohm
L: 2mH

dann habe ich die Frequenz mit 100 Hz angelegt (Messwert 1), erhöht auf 1000 Hz (Messwert 2), erhöht auf 5000 Hz (Messwert 3) und von da an jeweils um weitere 5000 Hz erhöht. Nach 11 Messwerten ist, dann dieser Graph rausgekommen, wie oben im Attachement.
Steffen Bühler
Moderator


Anmeldungsdatum: 13.01.2012
Beiträge: 7294

Beitrag Steffen Bühler Verfasst am: 26. Aug 2016 14:41    Titel: Antworten mit Zitat

Wenn ich mal was einwerfen darf: vom Wert bei 25000 Hz abgesehen, ist der Verlauf des Stroms für einen solchen Reihenschwingkreis doch recht plausibel, oder?

Viele Grüße
Steffen
GvC



Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861

Beitrag GvC Verfasst am: 26. Aug 2016 14:44    Titel: Antworten mit Zitat

Und wie groß ist die Spannung?
zscherepacha



Anmeldungsdatum: 26.08.2016
Beiträge: 10

Beitrag zscherepacha Verfasst am: 26. Aug 2016 14:45    Titel: Antworten mit Zitat

Ich weiß es leider nicht. Es sieht plausibel aus. Aber erklären kann ich mir das nicht. Deswegen bin ich ja hier Big Laugh

ps: Ich habe mehrmals rumgespielt und Messungen durchgeführt, die jeweils um 1000 Hz erhöht wurden, da wird das ganze viel deutlicher. Aber ich hätte gerne eine Eklärung des Zusammenhangs... ich komm da nicht ganz drauf
zscherepacha



Anmeldungsdatum: 26.08.2016
Beiträge: 10

Beitrag zscherepacha Verfasst am: 26. Aug 2016 14:47    Titel: Antworten mit Zitat

GvC hat Folgendes geschrieben:
Und wie groß ist die Spannung?


Das kann ich dir leider nicht sagen. Alles was ich im Online-Versuch sehe, siehst du im Bild. LOL Hammer
GvC



Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861

Beitrag GvC Verfasst am: 26. Aug 2016 14:56    Titel: Antworten mit Zitat

Steffen Bühler hat Folgendes geschrieben:
Wenn ich mal was einwerfen darf: vom Wert bei 25000 Hz abgesehen, ist der Verlauf des Stroms für einen solchen Reihenschwingkreis doch recht plausibel, oder?


Das ist richtig. Aber wenn es denn ein einfaches Rechenprogramm ist, kann ein solcher Fehler nicht auftreten. Im Übrigen hätte der Fragesteller so um die 16kHz herum eine feinere Frequenzstufung vornehmen sollen. Dann hätte er möglicherweise gesehen, dass in dieses Programm auch "Ausreißer" eingebaut sind, also Messfehler, wie sie in der Realität auch mal vorkommen können.

Empfehlung an zscherepacha:
Mach die Messung nochmal mit denselben Bauteilwerten, mach den Frequenzbereich insgesamt schmaler (wie Du siehst, passiert oberhalb 30kHz sowieso nichts mehr), und nimm um die Resonanzfrequenz (ca. 16,5kHz, falls ich mich nicht verrechnet habe) herum eine feinere Frequenzabstufung vor. Und dann stelle das Ergebnis hier nochmal vor.
zscherepacha



Anmeldungsdatum: 26.08.2016
Beiträge: 10

Beitrag zscherepacha Verfasst am: 26. Aug 2016 15:16    Titel: Antworten mit Zitat

GvC hat Folgendes geschrieben:
Steffen Bühler hat Folgendes geschrieben:
Wenn ich mal was einwerfen darf: vom Wert bei 25000 Hz abgesehen, ist der Verlauf des Stroms für einen solchen Reihenschwingkreis doch recht plausibel, oder?


Das ist richtig. Aber wenn es denn ein einfaches Rechenprogramm ist, kann ein solcher Fehler nicht auftreten. Im Übrigen hätte der Fragesteller so um die 16kHz herum eine feinere Frequenzstufung vornehmen sollen. Dann hätte er möglicherweise gesehen, dass in dieses Programm auch "Ausreißer" eingebaut sind, also Messfehler, wie sie in der Realität auch mal vorkommen können.

Empfehlung an zscherepacha:
Mach die Messung nochmal mit denselben Bauteilwerten, mach den Frequenzbereich insgesamt schmaler (wie Du siehst, passiert oberhalb 30kHz sowieso nichts mehr), und nimm um die Resonanzfrequenz (ca. 16,5kHz, falls ich mich nicht verrechnet habe) herum eine feinere Frequenzabstufung vor. Und dann stelle das Ergebnis hier nochmal vor.


Ok, habe ich gemacht. Ich hoffe das ist fein genug, wenn es nicht reicht mache ich gerne noch ein Versuch. Max. Strom haben wir bei einer Frequenz von 16k Hz.



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Steffen Bühler
Moderator


Anmeldungsdatum: 13.01.2012
Beiträge: 7294

Beitrag Steffen Bühler Verfasst am: 26. Aug 2016 15:45    Titel: Antworten mit Zitat

Ich mach mal kurz weiter, GvC ist nicht da.

Ja, das ist jetzt ein Verlauf wie im Lehrbuch, prima. Und Du schreibst ja selbst, dass der Strom bei 16kHz ein Maximum hat, bei höheren und niedrigeren Frequenzen ist er kleiner.

Genau das ist auch die Eigenschaft dieses Schaltkreises. Kannst Du Dir in etwa vorstellen, warum das so ist? Kennst Du prinzipiell den frequenzabhängigen Widerstand einer Spule beziehungsweise eines Kondensators?
zscherepacha



Anmeldungsdatum: 26.08.2016
Beiträge: 10

Beitrag zscherepacha Verfasst am: 26. Aug 2016 16:00    Titel: Antworten mit Zitat

Steffen Bühler hat Folgendes geschrieben:
Ich mach mal kurz weiter, GvC ist nicht da.

Ja, das ist jetzt ein Verlauf wie im Lehrbuch, prima. Und Du schreibst ja selbst, dass der Strom bei 16kHz ein Maximum hat, bei höheren und niedrigeren Frequenzen ist er kleiner.

Genau das ist auch die Eigenschaft dieses Schaltkreises. Kannst Du Dir in etwa vorstellen, warum das so ist? Kennst Du prinzipiell den frequenzabhängigen Widerstand einer Spule beziehungsweise eines Kondensators?


Leider habe ich keine Ahnung von Elektronik. Ich habe im Rahmen eines Physik-Moduls die Schwingungslehre hinter mir, das ist alles. Ich hoffe Ihr könnt mir irgendwie weiterhelfen, sei es Literatur, Links oder eine Erklärung hier. Ihr würdet mir sehr weiterhelfen smile
Steffen Bühler
Moderator


Anmeldungsdatum: 13.01.2012
Beiträge: 7294

Beitrag Steffen Bühler Verfasst am: 26. Aug 2016 16:13    Titel: Antworten mit Zitat

Du brauchst mich nicht komplett zu zitieren, ich weiß schon, was ich geschrieben habe. Augenzwinkern

Hm, wenn Du wirklich keine elektrischen Grundkenntisse hast, wundert es mich, dass Du diese Aufgabe lösen musst. Kann es denn sein, dass Du, wie Du ja auch schreibst, eigentlich nur eine Versuchsbeschreibung/Anleitung abliefern sollst? Also gar nicht wissen oder gar erklären musst, warum diese Ergebnisse rauskommen?

Denn hier in einem Thread Kenntnisse zu vermitteln, die andere in einem Jahr lernen, wird selbst das Physikerboard nicht schaffen. Wir geben Nachhilfe, aber ein bisschen Basiswissen muss halt da sein.

Dennoch mal zum Thema: sehr vereinfacht ausgedrückt, lässt ein Kondensator Wechselstrom mit hoher Frequenz besser fließen als solchen mit niedriger. Bei der Spule ist es genau umgekehrt: da fließt Wechselstrom mit niedriger Frequenz leichter durch als mit hoher. Dem Widerstand hingegen ist es egal, welche Frequenz der Strom hat, der lässt alle gleich stark fließen.

Kannst Du Dir nun vorstellen, was passiert, wenn diese drei Bauteile hintereinandergeschaltet werden, wie in Deinem Versuch?
zscherepacha



Anmeldungsdatum: 26.08.2016
Beiträge: 10

Beitrag zscherepacha Verfasst am: 26. Aug 2016 17:11    Titel: Antworten mit Zitat

Vielen Dank, dass hilft schon weiter. Also macht der Graph nach dieser vereinfachten Erklärung auch Sinn, denn der maximale Strom müsste dann fließen, wenn sich Kondensator und Spule "ausgleichen", da sie entgegenwirken. Dh. verstärke ich den Kondensator bspw. auf 470 nF, so verschiebt sich das Maximum in einen höheren Frequenzbereich? Liege ich da mit meiner Vermutung richtig oder bin ich aufn Holzweg Hammer

ps.: Das Zeichen ganz Links im Schaltkreis (Kreis mit Pfeil und ~) habe ich in der Wiki-Liste für Schaltzeichen nicht gefunden. Ist das ein Oszillator und was bedeutet es?
GvC



Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861

Beitrag GvC Verfasst am: 26. Aug 2016 17:19    Titel: Antworten mit Zitat

zscherepacha hat Folgendes geschrieben:
Dh. verstärke ich den Kondensator bspw. auf 470 nF, so verschiebt sich das Maximum in einen höheren Frequenzbereich?


Nein, zu einer niedrigeren Frequenz. Je größer Induktivität und Kapazität sind, desto niedriger ist die Resonanzfrequenz. Richtig lägest Du, wenn Du den kapazitiven Widerstand erhöhen würdest. Der ist nämlich umgekehrt proportional zur Kapazität.
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