Messungen an Wechselstromwiderständen

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Questions and Answers

Wie wirkt sich eine Erhöhung der Induktivität einer Spule in einem Schwingkreis auf die induzierte Spannung aus?

  • Die induzierte Spannung wird kleiner, da die Selbstinduktion abnimmt.
  • Die induzierte Spannung bleibt unverändert, da sie nur von der Stromstärke abhängt.
  • Die induzierte Spannung wird größer, da eine höhere Induktivität eine stärkere Gegenwirkung bewirkt. (correct)
  • Die induzierte Spannung wird null, solange die Spule nicht von Gleichstrom durchflossen wird.

Welche physikalische Größe bestimmt die Selbstinduktivität (L) einer Spule?

  • Die Änderungsrate des magnetischen Flusses.
  • Die Stromstärke, die durch die Spule fließt.
  • Die geometrische Form der Spule. (correct)
  • Die angelegte Spannung.

Was beschreibt die Lenz'sche Regel in Bezug auf die induzierte Spannung?

  • Sie besagt, dass die induzierte Spannung so gerichtet ist, dass sie ihrer Ursache entgegenwirkt. (correct)
  • Sie besagt, dass die induzierte Spannung gleich der Ursache für die Feldänderung ist.
  • Sie besagt, dass die induzierte Spannung nur von der magnetischen Flussdichte abhängt.
  • Sie besagt, dass die induzierte Spannung immer in die gleiche Richtung wie die Ursache der Feldänderung wirkt.

Warum ist der Widerstand einer Spule im Gleichstromkreis vergleichsweise gering?

<p>Weil sich die Stromstärke im Gleichstromkreis nicht ändert und somit keine Gegeninduktion entsteht. (A)</p> Signup and view all the answers

Wie ändert sich die induzierte Spannung in einer Spule, wenn die Änderungsrate des Stroms (dI/dt) zunimmt?

<p>Die induzierte Spannung nimmt zu, da die Gegeninduktion stärker wird. (C)</p> Signup and view all the answers

Wie verändert sich der induktive Widerstand $X_L$ einer Spule, wenn die Frequenz des Wechselstroms verringert wird?

<p>Er wird kleiner. (A)</p> Signup and view all the answers

Welche Beziehung besteht zwischen der induzierten Spannung und dem induzierten Widerstand $X_L$ innerhalb einer Spule?

<p>Die induzierte Spannung ist direkt proportional zum induzierten Widerstand. (A)</p> Signup and view all the answers

In der Gleichung für den Reihenschwingkreis, welche physikalische Größe entspricht der Masse $m$ in der Beschreibung einer erzwungenen Schwingung?

<p>Die Induktivität $L$ (A)</p> Signup and view all the answers

Welche der folgenden Größen entspricht in der Beschreibung der erzwungenen Schwingung der Dämpfungskonstante $b$?

<p>Der Ohm'sche Widerstand $R$. (A)</p> Signup and view all the answers

Welche Größe in der Beschreibung eines Reihenschwingkreises entspricht der Rückstellkraft $k_{Fx}$ in der Beschreibung einer erzwungenen Schwingung?

<p>Die Kapazität $C$ in Abhängigkeit von der Ladung $q$ . (C)</p> Signup and view all the answers

Welche der folgenden Gleichungen beschreibt die Beziehung zwischen der Kreisfrequenz ($ω$), der Induktivität ($L$) und der Kapazität ($C$) in einem Schwingkreis?

<p>$ω = \frac{1}{\sqrt{LC}}$ (A)</p> Signup and view all the answers

Wie wird der Gesamtwiderstand einer Reihenschaltung aus einem Widerstand (R), einer Induktivität (L) und einer Kapazität (C) berechnet?

<p>$Z = \sqrt{R^2 + (\omega L - \frac{1}{\omega C})^2}$ (C)</p> Signup and view all the answers

Welche der folgenden Formeln beschreibt den Gesamtwiderstand (Z) eines Parallelschwingkreises im Bezug auf den Widerstand (R), die Kreisfrequenz ($ω$), die Induktivität (L) und die Kapazität (C)?

<p>$Z = \frac{R^2 + \omega^2 L^2}{ \omega C \left(R^2 + (\omega L - \frac{1}{\omega C})^2 \right) }$ (D)</p> Signup and view all the answers

Was passiert mit der Resonanzfrequenz eines Schwingkreises, wenn ein lamellierter Eisenkern in die Spule eingeführt wird?

<p>Die Resonanzfrequenz verringert sich. (A)</p> Signup and view all the answers

Für welche Schaltung muss die Thomson-Formel angewendet werden?

<p>Um einen passenden Kondensator für einen Reihenschwingkreis in Resonanz auszuwählen. (A)</p> Signup and view all the answers

Was ist das Hauptziel eines Versuchsaufbaus mit einem Reihenschwingkreis?

<p>Die Resonanzfrequenz durch einen Eisenkern zu verändern. (A)</p> Signup and view all the answers

Was ist der Unterschied in der Messung zwischen einem Reihen- und einem Parallelschwingkreis im gegebenen Text?

<p>Der Aufbau und die Berechnung des Gesamtwiderstandes sind unterschiedlich. (D)</p> Signup and view all the answers

Warum wird ein lamellierter Eisenkern in der Spule eines Schwingkreises verwendet?

<p>Um die Induktivität der Spule zu verändern. (B)</p> Signup and view all the answers

Flashcards

Induktionsspannung

Die Induktionsspannung wird in einer Spule erzeugt, wenn sich der magnetische Fluss durch die Spule ändert. Die Induktionsspannung ist gemäß der Lenz'schen Regel so gerichtet, dass sie ihrer Ursache entgegenzuwirken versucht.

Selbstinduktivität

Die Selbstinduktivität (L) ist ein Maß für die Fähigkeit einer Spule, ein magnetisches Feld zu erzeugen. Sie hängt von der Geometrie der Spule ab, wie z.B. Anzahl der Windungen und ihrem Radius

Magnetischer Fluss

Der magnetische Fluss durch eine Spule ist proportional zur Stromstärke und der Selbstinduktivität der Spule. Er beschreibt die Stärke des Magnetfelds.

Induktionsspannung und Stromänderung

Die Induktionsspannung in einer Spule ist proportional zur zeitlichen Änderung der Stromstärke (dI/dt). Je schneller sich die Stromstärke ändert, desto höher ist die Induktionsspannung.

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Induktionsspannung im Gleich- und Wechselstrom

Im Gleichstromkreis ist die Induktionsspannung in einer Spule vernachlässigbar, da sich die Stromstärke nicht ändert. Im Wechselstromkreis hingegen ist die Induktionsspannung deutlich messbar, da die Stromstärke ständig schwankt.

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Induktive Reaktanz (XL)

Die induzierte Spannung in einer Spule ist direkt proportional zur Frequenz des Wechselstroms.

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XL = ω ⋅ L

Die Gleichung beschreibt die Beziehung zwischen der Frequenz ω, der Induktivität L und der induktiven Reaktanz XL.

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Kirchhoff'sches Maschengesetz für Wechselstromkreis

Die Gleichung beschreibt die Spannung in einem Schwingkreis, bestehend aus einem Widerstand, einer Spule und einem Kondensator.

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Analogie zur erzwungenen Schwingung

Diese Gleichung zeigt eine Analogie zwischen dem Wechselstromkreis und einer erzwungenen mechanischen Schwingung.

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Differenzialgleichung für die Ladung im Kondensator

Die Gleichung beschreibt das Verhalten der Ladung q im Kondensator in Abhängigkeit von der Zeit.

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Kreisfrequenz (ω) in einem Schwingkreis

Die Kreisfrequenz (ω) eines Schwingkreises hängt von der Induktivität (L) und der Kapazität (C) des Kreises ab. Sie gibt an, wie schnell die Schwingung im Kreis erfolgt.

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Widerstand eines Schwingkreises

Der Widerstand eines Schwingkreises hängt von der Kreisfrequenz (ω), der Induktivität (L) und der Kapazität (C) ab. Bei der Resonanzfrequenz ist der Widerstand minimal.

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Gesamtwiderstand eines Reihenschwingkreises

Die Formel Z = |R + j(ωL - 1/(ωC))| beschreibt den Gesamtwiderstand eines Reihenschwingkreises. Sie hängt von der Kreisfrequenz (ω) ab.

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Reihenschwingkreis

Ein Reihenschwingkreis besteht aus einem Widerstand, einer Spule und einem Kondensator, die in Reihe geschaltet sind. Bei der Resonanzfrequenz ist der Widerstand des Kreises minimal.

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Gesamtwiderstand eines Parallelschwingkreises

Die Formel Z = | R / (1+ (ωC)^2 * (R^2 + ω^2 * L^2))| beschreibt den Gesamtwiderstand eines Parallelschwingkreises. Sie hängt von der Kreisfrequenz (ω) ab.

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Parallelschwingkreis

Ein Parallelschwingkreis besteht aus einem Widerstand, einer Spule und einem Kondensator, die parallel geschaltet sind. Bei der Resonanzfrequenz ist der Widerstand des Kreises maximal.

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Thomson-Formel

Die Thomson-Formel beschreibt die Resonanzfrequenz eines Schwingkreises. Sie hängt von der Induktivität (L) und der Kapazität (C) des Kreises ab.

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Resonanzfrequenz-Änderung durch Induktivitätsveränderung

Im Versuch wird durch die Änderung der Induktivität mit einem lamellierten Eisenkern die Resonanzfrequenz des Schwingkreises verändert.

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Study Notes

Messungen an Kombinierten Wechselstromwiderständen

  • Aufgabenstellung: Der Versuch zeigt die Auswirkungen einer Änderung der Spuleninduktivität auf Spannungen und Stromstärken in verschiedenen Schwingkreisen.

Theorie

  • Induktionsspannung: Ein sich änderndes Magnetfeld in einer geschlossenen Leiterschleife erzeugt eine Induktionsspannung.
  • Lenz'sches Gesetz: Die induzierte Spannung wirkt der Ursache entgegen (äußeres Magnetfeld).
  • Magnetfluss: Φmag = LI (Proportionalität zwischen magnetischem Fluss und Stromstärke)
  • Induzierte Spannung (Faraday'sche Gesetz): Uind = -LdI/dt (Induzierte Spannung ist proportional zur Änderung der Stromstärke).
  • Selbstinduktivität (L): Ein Wert, der die Geometrie einer Spule beschreibt.
  • Wechselstromwiderstand (XL): Der in einer Spule im Wechselstromkreis auftretende Widerstand ist proportional zur Frequenz (ω) und zur Induktivität (L). XL = ωL

Weitere Erkenntnisse

  • Kirchhoff'sches Maschengesetz: Verwendet in Reihenschwingkreisen (Widerstand, Spule, Kondensator).
  • RLC-Schaltung: Die Formel zur Berechnung des Gesamtwiderstandes in einer Reihenschaltung.
  • Parallelschwingkreis: Ein Schaltungstyp, der eine andere Berechnung des Gesamtwiderstandes benötigt.
  • Resonanzfrequenz: Ein Zustand, bei dem der Widerstand in einem Schwingkreis seinen minimalen Wert aufweist.
  • Eisenkern: Ein Material, das in die Spule eingefügt wird, um die Induktivität zu ändern.

Durchführung

  • Aufbau: Die Experimente werden basierend auf zwei Schaltbildern (Reihenschaltung und Parallelschaltung) durchgeführt.
  • Messung: Die Stromstärken und Spannungen in den verschiedenen Komponenten werden gemessen, während die Spuleninduktivität verändert wird.
  • Messinstrumente: Es werden Mehrbereichsinstrumente verwendet.

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