PhysProf - RLC - Kreis - Reihenschaltung - Gleichstrom - Kennlinie

Fachthema: RLC-Kreis

PhysProf - Elektrotechnik - Eine Anwendung zur simulationstechnischen Darstellung physikalischer Sachverhalte mittels 2D-Animationen für die Schule, das Abitur, das Studium sowie für Techniker, Ingenieure und alle die sich für Physik interessieren.

Online-Hilfe für das Modul
zur grafischen Darstellung und Analyse der Vorgänge in einem RLC-Kreis bei Gleichstrom.

Dieses Unterprogramm ermöglicht die Durchführung der Steuerung entsprechender Abläufe zur Echtzeit und bietet die Möglichkeit, die Einflüsse relevanter Größen interaktiv zu untersuchen.

Es unterstützt dabei ein tiefergehendes Verständnis zu diesem Themengebiet zu erlangen und kann zum Lösen vieler diesbezüglich relevanter Aufgaben eingesetzt werden.

     

Themen und Stichworte zu diesem Modul: RLC-Schaltung - RLC Reihenschaltung - RLC-Glied - RLC-Glieder - RLC Schwingkreis - RLC - Kreis - Reihenschwingkreis - Schwingkreis - Gedämpfter Schwingkreis - Elektromagnetischer Schwingkreis - Serienschwingkreis - Thomson Formel - Thomson - Schwingungsgleichung - Thomsonsche Schwingungsgleichung - Thomsonsche Gleichung - Elektromagnetische Schwingungen - Widerstand - Wirkwiderstand - Kondensator - Kapazität - Induktivität - Spule - Ladung - Frequenz - Kennlinie - Spannung - Stromstärke - Zeitkonstante - Periodendauer - Formelzeichen - Einführung - Verändern - Veränderung - Ändern - Änderung - Was - Wie - Weshalb - Was ist - Warum - Bedeutung - Was bedeutet - Erklärung - Einfach erklärt - Beschreibung - Begriff - Begriffe - Arbeitsblatt - Arbeitsblätter - Unterrichtsmaterial - Unterrichtsmaterialien - Lernen - Erlernen - Aufgaben - Abituraufgaben - Abiturvorbereitung - Abitur - Abi - Leistungskurs - LK - Klassenarbeit - Klassenarbeiten - Anwendungsaufgaben - Lösungen - Kreisfrequenz - Berechnen - Zeit - Zeitfunktion - Rechner - Simulation - Berechnung - Darstellen - Formel

   

Modul RLC-Kreis

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Mit Hilfe des Unterprogramms [Elektrotechnik] - [RLC-Kreis] können Schwingungsvorgänge, welche in einem RLC-Kreis vorherrschen, untersucht werden.
 

RLC-Kreis - Abbildung 1


RLC-Kreis - Abbildung 2

 
 
Als RLC-Glied (RLC-Kreis) wird in der Elektrotechnik eine Schaltung bezeichnet, die aus einem ohmschen Widerstand und einer Spule sowie einem Kondensator aufgebaut ist und bei welcher der Widerstand, die Spule wie auch der Kondensator in Reihe geschaltet sind. Eine Schaltung dieser Art wird auch als RLC-Schaltung, RLC -Reihenschaltung oder RLC Schwingkreis bezeichnet.
 
Einfachste elektrische Schaltkreise bei welchen Schwingungen auftreten sind RLC-Glieder. In einem ungedämpften elektrischen Stromkreis kann der Lade- bzw. Entladevorgang eines Kondensators beschrieben werden durch:
 

 

Da beim Schwingungsvorgang ein Teil der im Stromkreis gespeicherten elektromagnetischen Energie in Wärme umgewandelt wird, wird das System gedämpft. Hierbei auftretende Ladevorgänge lassen sich beschreiben mit:
 

 

mit der Zeitkonstanten:
 

und der Periodendauer:


T = 2π√ LC 

Die Periodendauer ist der Kehrwert der Resonanzfrequenz des Schwingkreises.

Mit Hilfe der Thomsonschen Schwingungsgleichung kann die Resonanzfrequenz f₀ eines Schwingkreises mit der Kapazität C und der Induktivität L berechnet werden. Die Thomsonsche Schwingungsgleichung lautet:

f₀ = 1 / (2π√ LC)
 

Die Dämpfung der oben beschriebenen Schwingung wird durch folgende Funktion beschrieben:

 Deren Stärke hängt exponentiell von der Zeit ab.

 

Q_o: Ladung des Kondensators im Anfangszustand [C]

Q: Ladung des Kondensators zur Zeit t [C]

T: Periodendauer [s]

ω: Kreisfrequenz (ω = 2π/T) [1/s]

t: Zeit [s]

δ: Zeitkonstante [Ω/H]

R: Ohmscher Widerstand (Wirkwiderstand) [Ω]

L: Induktivität [H]

C: Kapazität [F]

I: Stromstärke [A]

e: Eulersche Zahl
f₀: Resonanzfrequenz [1/s]

  

Programmbedienung

 
In diesem Modul können Sie das Verhalten des durch den Stromkreis fließenden Stroms sowie der Ladung einer Spule in einem RLC-Kreis untersuchen. Dieser besteht aus einer Reihenschaltung von Spule, Widerstand und Kondensator. Durch die Positionierung der entsprechenden Rollbalken stellen Sie die Kapazität C des Kondensators, den Wert des Ohmschen Widerstands R, die Induktion der Spule L sowie die Anfangsladung Q₀ des Kondensators ein.
 
Durch die Aktivierung der entsprechenden Kontrollkästchen Hüllkurve, Q(t) bzw. I(t) können Sie wählen, ob eine Hüllkurve dargestellt werden soll und welche Kurve ausgegeben werden soll. Die Bedienung des Schalters Start veranlasst das Programm dazu eine Simulation zu starten und veranschaulicht das zeitliche Verhalten von Ladung Q und Stromfluss I in einem solchen Stromkreis.
 

  

RLC-Kreis - Abbildung 3


RLC-Kreis - Abbildung 4
 

 
Mit Hilfe dieses Programms lassen sich unter anderem Grafiken für Arbeitsblätter zur nichtkommerziellen Nutzung für Unterrichtszwecke erstellen. Beachten Sie hierbei jedoch, dass jede Art gewerblicher Nutzung dieser Grafiken und Texte untersagt ist und dass Sie zur Verfielfältigung hiermit erstellter Arbeitsblätter und Unterrichtsmaterialien eine schriftliche Genehmigung des Autors (unseres Unternehmens) benötigen.

Diese kann von einem registrierten Kunden, der im Besitz einer gültigen Softwarelizenz für das entsprechende Programm ist, bei Bedarf unter der ausdrücklichen Schilderung des beabsichtigten Verfielfältigungszwecks sowie der Angabe der Anzahl zu verfielfältigender Exemplare für das entsprechende Arbeitsblatt unter der auf der Impressum-Seite dieses Angebots angegebenen Email-Adresse eingeholt werden. Es gelten unsere AGB.
 

   
Dieses Programm eignet sich neben seinem Einsatz als Berechnungs- bzw. Animationsprogramm zudem zum Lernen, zur Aneignung entsprechenden Fachwissens, zum Verstehen sowie zum Lösen verschiedener Aufgaben zum behandelten Fachthema. Durch seine einfache interaktive Handhabbarkeit bietet es die auch Möglichkeit der Durchführung unterschiedlicher Untersuchungen hierzu. Des Weiteren eignet es sich beim Üben dazu, um das Erlernte hinsichtlich praktizierter Übungen bzw. bearbeiteter Übungsaufgaben zu überprüfen und hierzu erworbenes Wissen festigen zu können.

Es kann sowohl zur Einführung in das entsprechende Fachthemengebiet, wie auch zur Erweiterung des bereits hierzu erlangten Fachwissens sowie als Unterstützung bei der Bearbeitung von Anwendungsaufgaben genutzt werden. Des Weiteren eignet es sich auch als Begleiter bei der Bearbeitung von Abituraufgaben sowie zur Vorbereitung auf Klassenarbeiten, zur Unterstützung bei der Abiturvorbereitung und zur Intensivierung des erforderlichen Wissens beim Abitur (Abi) im entsprechenden Leistungskurs (LK).

Mittels der anschaulichen Gestaltung und einfachen Bedienbarbarkeit einzelner Module dieser Software können Fragen zum entsprechenden Themengebiet, die mit den Worten Was ist?, Was sind?, Wie?, Wieviel?, Was bedeutet?, Weshalb?, Warum? beginnen beantwortet werden. Dieses Programm kann auch dabei behilflich sein, einen Begriff zum entsprechenden Fachthema zu erklären.

Bei Fragen deren Wörter Welche?, Welcher?, Welches?, Wodurch? bzw. Wie rechnet man? oder Wie berechnet man? sind, können zugrunde liegende Sachverhalte oftmals einfach erklärt und nachvollzogen werden. Auch liefert diese Applikation zu vielen fachthemenbezogenen Problemen eine Antwort und stellt eine diesbezüglich verständliche Beschreibung bzw. Erklärung bereit.
   

Eine kleine Übersicht in Form von Bildern und kurzen Beschreibungen über einige zu den einzelnen Fachthemengebieten dieses Programms implementierte Unterprogramme finden Sie unter Kurzbeschreibungen von Modulen zum Themengebiet Mechanik - Kurzbeschreibungen von Modulen zum Themengebiet Elektrotechnik - Kurzbeschreibungen von Modulen zum Themengebiet Optik - Kurzinfos zum Themengebiet Thermodynamik sowie unter Kurzbeschreibungen von Modulen zu sonstigen Themengebieten.

 

 

Hilfreiche Informationen zu diesem Fachthema sind unter Wikipedia - Schwingkreis zu finden.
 

 

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Lissajousche Figuren - Reihen- und Parallelschaltung - Widerstände im Wechselstromkreis - Messbrücke - Widerstandsgesetz - Kondensator Ladung - Entladung - Kondensator - Kapazitäten - Plattenkondensator - Transformator - Schwingungsüberlagerung - RC-Kreis - RL-Kreis - Resonanz - Wechselstromkreis
 

 

Unterprogramm RLC-Kreis
 

 

PhysProf 1.1 - Unterprogramm Adiabatische Zustandsänderung
 

MathProf 5.0 - Unterprogramm Kurven in Parameterform
 

SimPlot 1.0 - Grafik-  und Animationsprogramm für unterschiedlichste Anwendungszwecke

    

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