Tipp

Hier ein sehr schönes Beispiel, wie man mit den im Blog oder Leifi gegebenen Informationen in einer eigenen Mitschrift arbeiten kann.
Ideal hier: Die Mitschrift ist digital angefertigt, die Bilder lassen sich leicht einbinden.

Auch wer das nicht macht, durckt das aus, was ihr dazu kleben wollt.

Wenn ihr so arbeitet, überstehen wir im LK Physik das alles ohne Probleme.

Wechselstromtechnik Teil 6: Sperrkreis: Letzter Teil

Und hier nun mein Notizblatt:

Bitte die Herleitung in euer Heft übertragen und die Aufgabe unbedingt nachrechnen.

Und hier die Zusatzaufgabe aus dem Film: Berechnung der Verstärkung der Induktivität durch den Eisenkern

Konkrekt nun die Antworten:

3) Entwickel eine Formel für eine charakteristische Frequenz und erkläre das Wort Sperrkreis.

siehe erstes Blatt, Sperrkreis heißt die Parallelschaltung, weil sie Wechselströme dieser einen Frequenz sperrt (falls kein ohmscher Wicerstand da ist) 


4) Was würde passieren, wenn die Spule keinen ohmschen Widerstand hat, sondern ideal ist, also eine reine Induktivität?

Der Gesamtwiderstand wird unendlich groß, d.h. der Strom schwingt unendlich lange zwischen Spule und Kondensdator hin- und her...da aber dabei Radiowellen abgestrahlt werden, ist das eine gedämpfte Schwingung...., sie hört also auf...dazu später sehr viel mehr...

So, und nun noch einen Blick in den Physikraum...nachdem ich das alles produziert habe...

Wechselstromtechnik Teil 6: Sperrkreis Teil 3

Und nun kommen wir zu den Fragen 3 und 4.
Zuerst ein Video dazu:

Also noch einmal als Text:

Bei dieser bestimmten Frequenz sind der Wechselstromwiderstand von Spule und Kondensator gleich groß.

 An beiden Bauteilen liegt die gleiche Spannung an, sie haben also den gleichen Spannungszeiger (im Bild nach rechts). Am Kondensator ist I vor U, d.h. der Stromstärkezeiger für den Kondensator geht 90° gedreht nach oben.
An der Spule ist U vor I , also I nach U, d.h. der Stromstärkezeiger für die Spule geht um 90° verdreht nach unten.

Die beiden Ströme sind gleich groß (gleiche Widerstände), sie zeigen in entgegengesetzte Richtung, heben sich also an den Zuleitungspunkten auf. 

Also: Es kann kein Strom in die Parallelschaltung rein und keiner rausfließen. Ihr Widerstand für Durchgangsstrom ist unendlich groß! Bei dieser einen Frequenz sperrt sie den gesamten Stromfluss im Hauptstromkreis!

Das kann man sich auch so vorstellen: Der Strom im Parallelkreis schwingt hin- und her...von der Spule in den Kondensator und zurück...elektrische Energie und magnetische Energie wechseln sich ständig ab.

Das werden wir bald in einem eigenen Kapitel untersuchen, das ist der abiturrelevante Schwingkreis.

Im Moment reicht es aus die Idee zu "erahnen".

Ich habe noch einen schönen Vergleich für den hohen Widerstand:

Versucht mal einen Ball durch ein schaukelndes Kind zu schießen...geht schlecht...

Woran merken wir den gestiegenen Widerstand?

Die Zuleitungsstromstärke ist bei dieser bestimmten Frequenz am kleinsten (achtet auf den Zeiger des Amperemeters). Eigentlich müsste die Stromstärke aber  0 sein. Aber die Spule hat auch einen Ohmschen Widerstand und lässt somit auch dann noch Strom durch, wenn sich die Wechselströme durch die Wechselstromwiderstände aufheben.
Die angelegten 6 V schicken also 0,075 A durch den ohmschen Widerstand der Spule und den ohmschen Widerstand des Lämpchens: U/I ergibt dann 80 Ohm für diese beiden Ohmschen Widerstände. Bei der Spule stehen 9,5 Ohm dran, also bleiben rund 70 Ohm für das Lämpchen (Reihenschaltung).

Das alles war nicht leicht...

Aber schaut euch frühere Posts an, macht euch immer wieder die Zusammenhänge klar...dann klappt das schon.
Und außerdem: Ich bin per Mail oder Telefon immer erreichbar!!!

Im letzten Post dieser Reihe zeige ich euch dann die Herleitung der  Formel für die besondere Frequenz (die wir jetzt Resonanzfrequenz nennen wollen) und wie man damit die magnetische Verstärkung durch den Eisenkern berechnet.

😵




 

Wechselstromtechnik Teil 6: Sperrkreis Teil 2:

Beantwortung der Fragen:


1) Beschreibe das Verhalten der beiden Lampen L1 und L2 und erkläre es.
2) Was wird das Amperemeter anzeigen (keine Zahlen, Zeigerverhalten beschreiben)? Was misst es eigentlich?

Zur Antwort schaut euch den ersten Film an....

Vorerst die wichtigsten Infos in Bildform:

 Hohe Frequenz des Wechselstroms:

Der Strom fließt über den Kondensator, da nur er bei hohen Frequenzen einen kleinen Widerstand hat.

Niedrige Frequenz des Wechselstroms:

Der Strom fließt über die Spule, da nun der Kondensator einen zu großen Wechselstromwiderstand besitzt.

 "Kritische"Frtequenz (wir sprechen später von der Resonanzfrequenz):

Der Strom fließt durch Kondensator und Spule etwa gleich stark. Trotzdem ist die Zuflussstromstärke minimal.

Und nun Vorhang auf zum nächsten KPH Video:

Das Amperemeter misst den Strom, der in die Parallelschaltung hineinfließt. 

Bei niedrigen Frequenzen ist das der Strom durch die Spule (der Kondensator hat da einen sehr hohen Widerstand) und bei sehr hohen Frequenzen ist das der Strom durch den Kondensator (die Spule hat da einen sehr großen Widerstand).

Bei einer bestimmten Frequenz ist der Zuflussstrom am kleinsten. Die Parallelschaltung als Ganzes hat für diese eine Frequenz einen besonders hohen Widerstand.

Ströme mit dieser Frequenz werden also gesperrt.

Deshalb sprechen wir vom Sperrkreis!

(Übrigens: Würde ich die Spule und den Kondensator in Reihe schalten, würden Ströme genau dieser Frequenz durchkommen, eine Reihenschaltung nennt man Siebkreis. Das lassen wir aber weg...).

Darauf bezogen sich die Fragen 3 und 4. Im nächsten Film zeige ich euch den Versuch dazu!

Auf zum nächsten Post....