Lösung der Übungsaufgabe:

Lösungen:

Obere Schaltung:

Spule und Kondensator sind in Reihe geschaltet. Der Tieftöner ist parallel zum Kondensator geschaltet, erhält also die am Kondensator abfallende Spannung.

Niedrige Frequenz:
Die Spule besitzt einen kleinen Widerstand, der Kondensator einen großen >>>
Die angelegte Spannung fällt fast vollständig am Kondensator ab. Die abgefallene Spannung betreibt den Tieftöner.

Hohe Frequenz:
Spule hat hohen Widerstand, Kondensator einen kleinen. >>>
Am Kondensator fällt fast keine Spannung ab, der Tieftöner erhält kein Signal.

Zahlenwerte:
50 Hz:
RL = 0,314 Ω, RC = 3200 Ω, Verhältnis 1:10000

5000 Hz
RL = 31,4 Ω, RC = 32 Ω, Verhältnis 1:1

Anmerkung: Ich habe noch mal nachgerechnet...und Werte korrigiert (auch das Verhältnis in der Aufgabenstellung)...Paul hat Recht!!
Für die hohe Frequenz  ist das 1:1 Verhältnis nicht so toll, da muss man in der Praxis eine höhere Induktivität der Spule nehmen oder einen Eisenkern verwenden.

Bei der unteren Schaltung sind Spule und Kondensator vertauscht, der Hochtöner wird von der an der Spule abfallenden Spannung betrieben. Man hätte ihn auch umstöpseln können...

Zusatzaufgabe:

Falls jemand die Spannungen ausrechnen will:

Es seien 10 V angelegt.
Es gibt zwei Gleichungen:

Spannungen stehen im gleichen Verhältnis wie die Widerstände, an denen sie abfallen.
Die Summe aller abfallenden Spannungen ist gleich der angelegten Spannung.

UL/UC = RL/RC  und UL + UC = 10

(L und C sind Indizes)

Mit diesen beiden Gleichungen könntet ihr die einzelnen (Effektivspannungen) ausrechnen. Habt ihr in der Mittelstufe geübt, schadet fürs Abi nix...sowas kam durchaus schon mal dran...

Bitte die Aufgaben und die Lösungen ins Heft übertragen.

Wechselstromtechnik Teil 3: Impedanzen: Übungsaufgabe

Übungsaufgabe zu Impedanzen:

Hier ist ein typisches Beispiel für eine Frequenzweiche (conrad):

Schauen wir uns mal die Schaltung an.
Zwischen 1 und 2 liegt die Wechselspannung an, die der Verstärker ausgibt. In der oberen Schaltung soll ein Tieftöner angeschlossen werden, also ein Lautsprecher, der möglichst wenig Signale von hohen Frequenzen bekommt.

Aufgabe 1:
Erst einmal müsst ihr die Schaltung verstehen:

Da ist eine Reihenschaltung und eine Parallelschaltung versteckt. Und: Der Tieftöner wird durch eine Spannung betrieben, die an einem Widerstand abfällt.

Ich nehme jetzt einmal fiktive Daten an:

Induktivität der Spule: L = 1 mH
Kapazität des Kondensators: C = 1 μF

Aufgabe 2:
Berechne die Wechselstromwiderstände für eine Frequenz von 50 Hz (sehr tiefer Ton) und 5000 Hz (hoher Ton).

Aufgabe 3:
Zeige, dass die Widerstände ungefähr im Verhältnis 1:10000 (bei 50 Hz) und 1:1 (bei 5kHz) stehen
(in aktueller Version korrigierte Werte)

Aufgabe 4:
Begründe damit, wieso die Frequenzweiche funktioniert.

Bei der unteren Schaltung sind Spule und Kondensator vertauscht...

Aufgabe 5:
Wieso ist das eine Weiche für Hochtöner?


Sehr oft sind Frequenzweichen viel komplizierter, sie erhalten auch Schwingkreise.

Nun noch zur Zusatzfrage des letzten Posts:

Durch die Wechselstromwiderstände entstehen Phasenunterschiede. Wir Menschen hören aber die Phase einer Schallwelle nicht, deswegen stört das nicht...

Die Lösung gibt es bald in einem eigenen Post.