Elektromagnetischer Oszillator
1. Gib die Zusammensetzung und die Eigenschaften eines elektromagnetischen Oszillators an.
Lösung:
Ein elektromagnetischer Oszillator ist ein Wechselstromkreis mit einer Spule (Induktivität) und einem Kondensator (Kapazität). Er wird auch Schwingkreis oder LC-Schwingkreis genannt. Im Schwingkreis wird elektrische Energie periodisch in magnetische Energie umgewandelt und zurück. Dabei entstehen elektromagnetische Schwingungen. Für die Frequenz des elektromagnetischen Oszillators (die Eigenfrequenz des Schwingkreises) gilt die Thomson-Beziehung:
2. Wie ändert sich die Schwingungsfrequenz des LC-Schwingkreises, wenn wir die Platten des Kondensators näher zusammenbringen?
Lösung:
Wenn wir die Platten des Kondensators im Schwingkreis näher zusammenbringen, wird d kleiner, C größer und die Frequenz f kleiner.
3.Die Schwingkreise haben folgende Parameter:
Welcher Schwingkreis schwingt mit der höheren Frequenz?
Lösung:
Analyse:
Beide LC-Schwingkreise schwingen mit derselben Frequenz, f1 = f2 = 6,3 MHz.
4.Ein Schwingkreis besteht aus einem Kondensator mit der Kapazität C = 10 μF und einer Spule mit veränderlicher Induktivität. In welchem Bereich muss die Induktivität der Spule liegen, damit die Eigenfrequenz des Schwingkreises von 400 Hz bis 500 Hz variiert?
Lösung:
Analyse:
Die Induktivität der Spule muss von L1 = 16 mH bis L2 = 10 mH variieren.
5.Der Schwingkreis besteht aus einer Spule mit der Induktivität L = 3 mH und einem Plattenkondensator, dessen Platten Scheiben mit dem Radius 1,2 cm sind. Der Plattenabstand beträgt 0,3 mm. Bestimme die Periodendauer des Schwingkreises. Wie ändert sich die Periode, wenn wir ein Dielektrikum mit εr = 4 zwischen die Platten einfügen?
Lösung:
Analyse:
Wenn wir ein Dielektrikum mit εr = 4 zwischen die Platten des Kondensators einfügen, verdoppelt sich die Periodendauer des Schwingkreises.
6.Wir schließen einen Kondensator mit der Kapazität C1 an eine Spule mit konstanter Induktivität L an. Wir stellen fest, dass der Oszillator mit der Eigenfrequenz f1 = 100 kHz schwingt. Wenn wir einen Kondensator mit der Kapazität C2 an diese Spule anschließen, schwingt der Oszillator mit der Eigenfrequenz f2 = 160 kHz. Welche Eigenfrequenz hat der Oszillator, wenn wir beide Kondensatoren an die Spule anschließen
Lösung:
Analyse:
f1 = 100 kHz = 105 s-1, f2 = 160 kHz = 1,6×105 s-1
