Resonanz im RLC-Reihenkreis

Stimme eine Schaltung wie einen Ton

RLC bedeutet Resistor Inductor Capacitor: Widerstand wandelt Energie in Wärme, Spule speichert magnetische und Kondensator elektrische Energie. Resonanz ist die Frequenz, bei der sich ihre gegenläufigen Blindwiderstände aufheben; diese hemmen veränderlichen Strom. mH ist Millihenry, ein Tausendstel Henry Induktivität; nF Nanofarad, ein Milliardstel Farad Kapazität. Hz zählt Zyklen pro Sekunde.

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EXPERIMENTIERTISCH

Ändere die Schaltungseinstellungen, sage die Messwerte voraus und prüfe eine Aufgabe. Dies sind Lernmodelle; die Annahmen werden in jeder Lektion erklärt.

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So funktioniert es

Idealer Reihenkreis: feste 100 Ω, Sinusquelle mit 1 V Spitze, ohne Einschwingen oder parasitäre Effekte. Lehrmodell, kein praktisch geprüftes Radio.

f0 = 1/(2π√(LC)). L ist Induktivität, C Kapazität und f0 Resonanzfrequenz. XL = 2πfL und XC = 1/(2πfC) sind Blindwiderstände bei Anregungsfrequenz f. Der Strom ist bei XL = XC maximal. 1 V ist Spitze, kein Mittelwert. Der gesamte Blindwiderstand ist XL − XC: positive Beträge mit gegenläufiger Wirkung heben sich bei Gleichheit auf.

Schwierigkeit

Aufbauen · Beobachte
Schalte bei 100 mH, 100 nF und 1000 Hz ein. Finde eine Eigenfrequenz von etwa 1591.55 Hz.
Brauchst du einen Tipp?
100 mH; 100 nF; 1000 Hz → 1591.55 Hz
Erforschen · Stelle ein
Behalte 100 mH und 100 nF; stimme die Frequenz für mindestens 9.9 mA Spitzenstrom ab.
Brauchst du einen Tipp?
100 mH; 100 nF; 1590 Hz → 9.998 mA
Selbst lösen · Entdecke die Grenze
Wähle bei 100 mH und 2500 Hz C für eine Eigenfrequenz von 2450–2550 Hz und mindestens 9 mA Spitzenstrom.
Brauchst du einen Tipp?
100 mH; 40 nF; 2500 Hz → 2516.46 Hz; 9.793 mA

Zusatzwissen und Schaltungsrezepte