Der Schwingkreis Teil 4: Induktion als treibende Kraft

Ablauf der Schwingung mit genauer Angabe zu den Induktionsvorgängen:

Erst noch die Lösung der Aufgabe aus dem letzten Post:

Bevor ihr euch die Videos anseht:

Bei Phase 1 tritt Induktion auf, da sich der Kondensator entlädt und ein Strom zu fließen beginnt. Das in der Spule stärker werdende Magnetfeld erzeugt durch Selbstinduktion eine Spannung. Die Induktion unterdrückt diesen starken Anstieg, die Stromkurve steigt langsam an. Die Induktionsspannung wirkt hier gegen die Kondensatorspannung (Lenzsche Regel).

Bei Phase 3 tritt Induktion auf weil die Spannungsquelle Kondensator leer ist, der Strom deshalb zusammenbrechen müsste. Das sich abschwächende Magnetfeld induziert einen Strom, der das Magnetfeld stabilisiert (das haben wir so genannt: Magnetfelder sind träge, man kann sie nicht einfach abbauen). Die Induktionsspannung treibt den Strom  weiter an, sie lädt den Kondensator umgekehrt auf.

Von alledem sieht man an der I-Kurve nichts, sie läuft kontinuierlich als sinus-Kurve weitert.

Achtung: 

Würde man sich nur die Sinus-Kurve für I(t) ansehen, dann müsste  man sagen: Im Maximum ist die Steigung 0, d.h. es gibt keine Änderung des Magnetfeldes und damit keine Induktion.

Das gilt normalerweise wirklich! Denkt an Uind = - L*dI/dt.

Aber hier müssen wir die Spannungskurve ansehen: Die Betriebsspannung des Spulenstroms (nämlich die Kondensatorspannung) ist in diesem Moment 0. Das ist so, als wenn ich in diesem Moment einen Stromkreis unterbreche! Dadurch entsteht der Induktionseffekt, der den Strom weiterfließen lässt (Ihr erinnert euch: Es gab beim Unterbrechen eines Gleichstromkreises einen Funken zwischen den Kontakten!, siehe auch die Funkenstrecke im ersten Video dieses Blogs)).

Nur dadurch bleibt die Stromstärke erst einmal gleich, sie baut sich nur langsam ab.

Viel einfacher ist die folgende erlaubte Erklärung: 

Auf Grund der Trägheit des Stromes in der Spule fließt dieser weiter und lädt den Kondensator erneut auf. Allerdings treten Energieverluste ein (Reibung, ohmscher Widerstand), dadurch ist die Aufladung etwas schwächer, die Schwingung ist gedämpft.

Und nun die Erklärvideos. Bitte mitschreiben!

(Die Nummern in den Videos müssen nicht mit den Nummern für die Phasen oben übereinstimmen..., hab die Filme vorher gedreht).
Im Prinzip erkläre ich nicht viel Neues, aber ich hoffe, dass ich einen anderen Eingangskanal für das Wissen bei euch anspreche, also hört mal zu.

Der Schwingkreis Teil 3: Erklärung des Schwingungsablaufs IV: Schwingungsphasen für U(t) und I(t)

Ablauf der Schwingungsphasen:

In sofatutor.at habe ich einige sehr schöne Darstellungen gefunden:

 Der Kondensator ist aufgeladen, alle Energie (hier mit E bezeichnet!) steckt im elektrischen Feld

 Der Kondensator entlädt sich, die elektrische Energie nimmt ab, durch den Stromfluss entsteht in der Spule ein sich aufbauendes Magnetfeld.
Achtung: Hier tritt zum ersten Mal Induktion ein! An welchem Wort in meinem Text erkennt ihr das?

 Der Kondensator ist entladen, der Stromfluss ist maximal, die gesamte Energie steckt im Magnetfeld.

Beim Abbau des Magnetfeldes (siehe Videos im nächsten Post) entsteht wieder Induktion. Diese Induktionsspannung lässt den Strom weiterfließen (Lenzsche Regel, da nur so der Magnetfeldabbau verhindert werden kann). Dadurch lädt sich der Kondensator erneut (nur umgekehrt) auf.

Das Magnetfeld ist abgebaut, der Strom hört auf, die gesamte Energie steckt wieder im elektrischen Feld des Kondensators.

Und nun beginnt die zweite Hälfte der Schwingung ( das "her" vom "hin und her").

Wir wissen ja schon, dass die Spannungsänderung cosinusförmig und der Stromfluss sinusförmig verlaufen.
Woher? Nur durch den Lösungsanstaz der Differenzialgleichung! Wir haben keine anschauliche Erklärung für diesen Verlauf. Wir verstehen anschaulich lediglich, warum der Strom nicht, wie beim Entladen über einen Widerstand üblich, exponentiell abfällt.

Tragt einmal diese 5 Schwingungsphasen vom österreichischen sofatutor in das folgende Diagramm ein:

Magnetfeld hier mitm H bezeichnet, aus glossar item

Die Lösung gibt es im nächsten Post, dann meine Erklärvideos dazu...und dann haben wir den Stoff der zweiten Woche geschafft...Ich ergänze das dann nur noch durch einen Strukturierungspost.