"Black-Box"

speedyschmidt · Anmeldungsdatum: 05.01.2006 Beiträge: 48

Hallo

Ich habe hier eine Aufgabe bei der ich nicht weiß welche Schaltung zum folgenden Sachverhalt passt:

Von der Schaltung weiß man, dass sie aus einer Spule mit verschwindendem ohmschen Widerstand, einem Kondensator und einem ohmschen Widerstand besteht. Außerdem kennt man folgende Versuchsergebnisse:
1. Beim Anlegen einer Gleichspannung von 1V fließt durch die Schaltung ein Gesamtstrom von 1mA.
Nun wird an die Schaltung eine sinusförmige Wechselspannung mit dem Effektivwert 1V angelegt. Die Frequenz der Wechselspannung wird, beginnend bei sehr niedrigen frequenzen, auf sehr hohe Frequenzen gesteigert. Dabei zeigt sich:
2. Bei einer bestimmten Frequenz(wert für Lösung unwichtig) ergibt sich ein Maximum des Gesamtstroms (

).
3. Geht man von dieser Frequenz zu sehr hohen Frequenzen, so nimmt der strom wieder bis zu einem Wert 1mA (Effektivwert) ab.

Nun sind 8 Schaltungsmöglichkeiten vorgegeben(gemalt), die ich euch kurz beschreiben möchte:

a) Widerstand, Kondensator und Spule sind in Reihe geschaltet
b) Widerstand ist mit einer Parallelschaltung aus Kondensator und Spule in Reihe geschaltet
c) Kondensator ist mit einer Parallelschaltung aus Widerstand und Spule in Reihe geschaltet
d)Spule ist mit einer Parallelschaltung aus Kondensator und Widerstand in Reihe geschaltet
e) Kondensator ist mit einer Reihenschaltung aus Spule und Widerstand parallel geschaltet
f) Widerstand ist mit einer Reihenschaltung aus Spule und Kondensator parallel geschaltet
g) Spule ist mit einer Reihenschaltung aus Kondensator und Widerstand parallel geschaltet
h)Spule, Kondensator und Widerstand sind parallel geschaltet

Eine dieser Möglichkeiten ist richtig, die anderen lassen sich aus anzuführenden Gründen ausschließen.

a)&c) schließe ich aus, da der Kondensator ein unüberwindbares Hindernis für den Strom darstellen dürfte, der sich dann nicht wie in 1 beschrieben, bei einer Gleichspannungsquelle, verhalten dürfte
d) & h) würde ich ausschließen, da ich denke, dass die Spule mit dem nicht vorhandenem ohmschen widerstand einen Kurzschluss auslösen würde

Meine Fragen lauten nun:
1.Welche Möglichkeiten lassen sich noch ausschließen und wieso?
2. Sind die möglichkeiten, die ich ausgeschlossen habe, tatsächlich ausschließbar und sind meine Begründungen richtig?

Danke schonmal im Voraus! Mit Zunge

Euer speedy

Gast

a) Widerstand, Kondensator und Spule sind in Reihe geschaltet
- kein Strom bei Gleichspannung
b) Widerstand ist mit einer Parallelschaltung aus Kondensator und Spule in Reihe geschaltet
- kein Strom-Maximum sondern -Minimum bei Resonanzfrequenz
c) Kondensator ist mit einer Parallelschaltung aus Widerstand und Spule in Reihe geschaltet
- kein Strom bei Gleichspannung
d) Spule ist mit einer Parallelschaltung aus Kondensator und Widerstand in Reihe geschaltet
- Strom bei hoher Frequenz < 1 mA
e) Kondensator ist mit einer Reihenschaltung aus Spule und Widerstand parallel geschaltet
- Strom bei hoher Frequenz > 1 mA
f) Widerstand ist mit einer Reihenschaltung aus Spule und Kondensator parallel geschaltet
- zeigt das beschriebene Verhalten
g) Spule ist mit einer Reihenschaltung aus Kondensator und Widerstand parallel geschaltet
- Strom bei Gleichspannung > 1 mA
h) Spule, Kondensator und Widerstand sind parallel geschaltet
- Strom bei Gleichspannung > 1 mA

Der Widerstand hat 1000 Ohm.

Gast

Wow, das ist zwar alles schön und gut. Mit Sicherheit ist es auch richtig. nur leider blicke ich da nicht so ganz durch! grübelnd

Es wäre schön, wenn du(ihr), die Lösungen begründen könte(s)t! Mit Zunge

Dankeschön,

speedy

Gast

Was speziell ist dir rätselhaft?
Ist dir das Verhalten von Parallel- und Reihenschwingkreis bekannt?

para · Moderator Anmeldungsdatum: 02.10.2004 Beiträge: 2874 Wohnort: Dresden

Wenn du dir das was 'gast' gepostet hast nicht unbedingt so einfach vorstellen kannst, kannst du dir mal die Verläufe der Scheinwiderstände in Abhängigkeit von der Frequenz ansehen.

Aus den Angaben der Aufgabe lässt sich folgendes für den gesuchten Verlauf ableiten:

Für eine bestimmte Frequenz f sinkt Z auf ein Minimum.

Für sehr große Frequenzen f konvergiert Z wieder gegen Z(0)
Malt man sich die einzelnen Verläufe für Z(f) für die noch nicht ausgeschlossenen Fälle b), d), e) und f) auf, erhält man schematisch ein Bild wie im Anhang. Daran werden alle Aussagen von 'gast' noch einmal deutlich und man sieht, dass nur f) das beschriebene Verhalten zeigt.