Informieren Sie sich über den elektrischen Schwingkreis in Ihrem Lehrbuch auf Seite 107. Schauen Sie sich diese Folge des Telekollegs an (https://www.br.de/telekolleg/faecher/physik/trimester3/physik-25-schwingungen100.html). Der erste Teil ist eine Wiederholung. Wesentlich ist der Abschnitt über den elektrischen Schwingkreis.
Um die Vorgänge im Schwingkreis sichtbar zu machen, können Sie auch folgende Simulation nutzen.
Übertragen Sie die folgenden wesentlichen Informationen zur Sicherung in Ihr Heft:
Ein elektrischer Schwingkreis besteht aus einem Kondensator und einer Spule, die über Leitungen miteinander verbunden sind. Führt man dem Schwingkreis Energie zu, indem man z.B. den Kondensator auflädt, so ändert sich anschließend Stromstärke und Spannung periodisch. Ebenso wird die elektrische Energie, die im elektrischen Feld des Kondensators gespeichert ist, periodisch in magnetische Energie der Spule überführt. Für die Schwingungsdauer eines Schwingkreises gilt die Thomson-Formel:
\(T=2 \cdot \pi \cdot \sqrt{L \cdot C}\)Für die zeitliche Änderung der Spannung gilt bei einem zunächst zum Zeitpunkt \(t=0\) maximal aufgeladenen Kondensator:
\(U(t)=U_{max} \cdot cos (\omega \cdot t)\)Für die zeitliche Änderung der Stromstärke gilt:
\(I(t)=-I_{max} \cdot sin (\omega \cdot t)\)Die Energie des Schwingkreises setzt sich aus der Energie des elektrischen Feldes und der Energie des magnetischen Feldes zusammen. Bei einem idealen Schwingkreis, bei dem keine Energieverluste durch einen ohmschen Widerstand entstehen, bleibt die Gesamtenergie erhalten.
Für die magnetische Energie in der Spule gilt:
\(W_{mag}(t)=\frac{1}{2} \cdot L \cdot I(t)^2\)und damit für den zeitlichen Verlauf der magnetischen Energie:
\(W_{mag}(t)=\frac{1}{2} \cdot L \cdot (-I_{max} \cdot sin (\omega \cdot t))^2\)Für die elektrische Energie im Kondensator gilt:
\(W_{el}(t)=\frac{1}{2} \cdot C \cdot U(t)^2\)und somit
\(W_{el}(t)=\frac{1}{2} \cdot C \cdot (U_{max} \cdot cos(\omega \cdot t))^2\)
Skizzieren Sie Bild 3 auf Seite 107 in Ihr Heft.
Aufgabe aus dem Internet:
Übungsaufgabe: S 107 Nr. 1
Übungsaufgabe: S 107 Nr. 3