elektromagnetischer schwingkreis gedämpft/ungedämpft?
Ich habe gelesen, dass die elektromagnetischen Schwingungen gedämpft sind, da in einem Stromkreis grundsätzlich Widerstand auftritt.
Aber wenn in der Spule durch den Stromfluss doch Spannung induziert wird, sind die Schwingungen dann nicht ungedämpft? Weil es wird doch eine dem Stromfluss entsprechende Spannung induziert, sodass die notwendige Energie zugeführt ist und somit doch eigentlich kein Energieverlust zu bemerken sein sollte, oder?
5 Antworten
Würden die Schwingungen ungedämpft verlaufen, so hätten wir das Perpetuum mobile. Leider geht bei jeder Schwingung ein Teil der Energie aus dem System verloren. Ein elektrischer Schwingkreis verhält sich diesbezüglich wie eine Kinderschaukel, die Schwingungen werden schwächer und schwächer bis die Schaukel schließlich stillsteht. Wenn das Kind weiterschaukeln will, so muss man immer im richtigen Moment anstoßen. Beim el. Schwingkreis geschieht das so, dass mit einer externen Spule ein Teil der Schwingungsenergie "entnommen" und anschließend verstärkt wird. Der verstärkte Impuls wird im richtigen Moment dem Schwingkreis wieder zugeleitet und die Schwingung kann ungedämpft verlaufen.
das bedeutet doch, dass durch den Stromfluss in der Spule(aus dem Schwingkreis) eine Induktionsspannung entsteht, die dem Kondensator(aus dem Schwingkreis) immer die richtige und auch dem Stromfluss entsprechende Menge an energie zuführt, oder?
hättest du zufälig noch einen Link dazu?
Weil es wird doch eine dem Stromfluss entsprechende Spannung induziert, sodass die notwendige Energie zugeführt ist und somit doch eigentlich kein Energieverlust zu bemerken sein sollte
Erstmal: ÄNDERUNG eines Stromflusses induziert eine Spannug. Daher funktioniert dein Beispiel schonmal nur mit WECHSELspannung.
Zweitens: Strom im Draht macht ein dazu proportionales Magnetfeld. Änderung im Magnetfeld induziert eine Spannug in einem geschlossenen Draht, der von diesem Magnetfeld durchflossen wird.
Diese Spannung verursacht aber in dem geschlossen Drahtring keinen unendlichen Strom (was nötig wäre, um die Energie im B-Feld 100% zu erhalten) sondern einen endlichen, der sich nach dem ohmschne Gesetz über den Widerstand des Drahtringes ergibt, Also U/R=I. Damit ist also ein Teil der Energie als Wärme verloren und damit kann auch nur weniger Energie zurückgegeben werden.
Die Schwingung ist gedämpft.
aber ich habe doch wechselspannung wenn sich die polung des kondensators ständig ändert, oder?
dann hätte ich doch unendlichen Strom, oder?
Im Schwingkreis wird keine Energie erzeugt. Elektrische Energie (in Form einer Potentialdifferenz) wird in elektromagnetische Feldenergie umgewandelt und wieder zurück.
Der klassische Schwingkreis besteht aus einer Spule(Induktion) und einem Kondensator. Die Schwingung besteht aus dem abwechselnden Aufladen der Kondensator Spannung und anschließenden Entladung des Kondensators. Dabei fließt jeweils Strom durch die Spule, der phasenverschoben eine Gegenspannung induziert. Dabei entstehen abwechselnd elektrische und magnetische Felder, die in Gegen Phase zwischen 0 und einem Maximum pendeln. Wenn der Draht der Spule nicht supraleitend ist, erwärmt er sich etwas und entzieht dadurch der Schwingung Energie, sodass der Kondensator auf eine etwas kleinere Spannung geladen wird als zuvor - es entsteht eine gedämpfte Schwingung. In der Praxis wird dieser Verlust durch Rückkoppelung mit einem Transistor kompensiert, der aus der Batterie Energie im richtigen Takt nach liefert und dadurch eine ungedaempfte Schwingung erzwingt. Das ist analog zu einer Schaukel, die wegen der Reibung im Gelenk allmählich langsamer wird und durch Anschieben im richtigen Moment in Gang gehalten wird.
Denk einfach an die Schaukel. Da ändert sich auch die Richtung, trotzdem schaukelste nich ewig. :D
aber durch die Induktionsspannung wird doch wieder Energie zugeführt anders gesagt: der Kondensator wird doch aufgeladen, oder?
Und bei der Schaukel:
Aber durch die Gravitation wird doch wieder Energie zugeführt, anders gesagt: Das schaukelnde Kind wird doch beschleunigt, oder?
Warum schaukelt das Kind trotzdem nich ewig?
weil in dem seil oder der Kette große Reibung auftritt, die nicht durch die gravitationskraft ausgeglichen wird, da die Gravitationskraft die Schaukel nach Erreichen des tiefsten Punktes nicht loslässt und somit auch beim Aufwärtsbewegen zusätzlich bremst
Jap, so ungefähr jedenfalls, und grob gesagt haste das selbe Problem im Schwingkreis. Immer wenn der Strom fließt gibts "Reibung" im Draht (der hat ja nen Widerstand), der Draht wird heiß, und mit jeder Runde haste weniger Ladung im Kondensator.
Wie das genau mit der Reibung und der Gravitation funktioniert, könntetse vielleicht auch nochma anschauen. :D
was ich bis hierhin schon alles verstanden habe ist, dass es keine Spannungsquelle gibt, aber durch die Induktionsspannung wird der Kondensator wieder aufgeladen; und das ständig im Wechsel
aber meine Frage ist, ob dieser ständige Wechsel durch den Widerstand im Schwingkreis gehemmt wird, oder ob dieser Widerstand durch die Induktionsspannung ausgeglichen wird