Elektrischer Schwingkreis

Resonanzschaltung

Basiswissen

Nur Kondensator für sich alleine

• Ein Kondensator kann Energie in Form eines elektrischen Feldes speichern:
  

• Auf zwei gegenüberliegenden Platten stehen sich Elektronen (auf der einen Seite) und Elektronendefizite (auf der anderen Seite) gegenüber.
  

• Die eine Platte ist als negativ geladen (Elektronen), die andere positiv (Elektronenmangel).
  

• Verbindet man die zwei Platten über einen Draht, fließen die Elektronen zur gegenüberliegenden Platte.
  

• Am Anfang fließen die Elektronen mit hoher Stromstärke, die aber dann exponentiell abnimmt.
  

• Irgendwann sind die Elektronendefizite auf der vorher positiven Platte ausgeglichen.
  

• Dann würde kein Strom mehr fließen.
  

• Siehe auch Kondensator (Elektrotechnik) ↗
  

Kondensator mit Spule

• Nun wird eine schraubenförmige Spule in den Draht eingebaut, über den der Strom fließt.
  

• Die Spule ist wie ein Teil des Drahtes, der aber schraubenartig gewunden ist.
  

• Die Spule selbst ist nicht zwingend notwendig für die beteiligten Effekte.
  

• Die Spule verstärkt die Effekte aber, vor allem durch ihre Induktivität ↗
  

Zustand 0: nur elektrisch Energie

• Am Anfang ist der Kondensator maximal aufgeladen.
  

• Alle Elektronen sitzen auf einer Platte, der negativen Platte.
  

• Die gegenüberliegende Platte ist entsprechend positiv geladen.
  

• Die Kondensatorplatten sind nicht miteinander verbunden.
  

• Zwischen den Kondensatorplatten herrscht eine Spannung.
  

• Es fließt nirgends ein elektrischer Strom, es gibt keine Magnetfelder.
  

• In diesem Moment ist die gesamte Energie des Schwingkreises im Kondensator gespeichert.
  

• Das ist der Anfangszustand:
  

• Elektrisch Energie: maximal
  

• Magnetfeldenergie: null
  

• Spannung: maximal
  

• Stromstärke: 0
  

Oerstedsches Gesetz

• Nun werden die Kondensatorplatten dauerhaft über den Draht mit der Spule verbunden.
  

• Werden die Kondensatorplatten verbunden, fließen Elektronen von der negativen zur positiven Platte.
  

• Nach dem oerstedschen Gesetzt erzeugt jeder fließende Strom immer ein Magnetfeld um sich herum.
  

• Also erzeugt der Strom durch Draht und Spule ein Magnetfeld um den Draht und um die Spule.
  

• Mehr dazu unter Oerstedsches Gesetz ↗
  

• Elektrisch Energie: beginnt abzunehmen
  

• Magnetfeldenergie: beginnt zuzunehmen
  

• Spannung: beginnt abzunehmen
  

• Stromstärke: niedrig, steigt aber maximal an.
  

• Siehe Oerstedsches Gesetz ↗
  

(Magnetische) Induktion

• Die Stromstärke im Draht und der Spule steigt zunächst an.
  

• Dadurch wird auch das erzeugte Magnetfeld (nach Oersted) stärker.
  

• Es gibt ein Gesetz, das besagt: jedes sich ändernde Magnetfeld induziert ein elektrisches Feld.
  

• Also erzeugt das stärker werdende Magnetfeld auch ein elektrisches Feld.
  

• Dieser Effekt heißt elektromagnetische Induktion ↗
  

Lenzsche Regel

• Ein durch Induktion erzeugtes elektrisches Feld wirkt seiner Entstehungsursache immer entgegen.
  

• Dieses allgemeine Gesetzt nennt man die Lenzsche Regel.
  

• Auf den Draht und die Spule bezogen bedeutet das konkret:
  

• Das induzierte E-Feld wirkt seiner Ursache entgegen.
  

• Die Ursache ist im Moment die anwachsende Stromstärke.
  

• Die Induktion wirkt also dem Anwachsen der Stromstärke entgegen.
  

• Der Strom wächst weiter, aber langsamer als er ohne Induktion ansteigen würde.
  

• Siehe auch Lenzsche Regel ↗