Schwingkreis

Ein elektrischer Schwingkreis ist eine Schaltung aus einer Spule und einem Kondensator, die elektrische Schwingungen erzeugen kann. Mit seiner Hilfe können bestimmte Frequenzen gefiltert werden, was oft in der Rundfunkttechnik genutzt wird. Es gibt zwei verschiedenen Arten von Schwingkreisen, den Parallel- und den Reihenschwingkreis.

Parallelschwinkreis:

Ein Parallelschwingkreis besteht aus einer Parallelschaltung von Spule und Kondensator.

Schaltbild eines Parallelschwingkreises:

Reihenschwingkreis:

Ein Reihenschwingkreis besteht aus einer Reihenschaltung von Spule und Kondensator

Schaltbild eines Reihenschwingkreises:

Wird einer dieser Schwingkreise von einer äußeren Spannung erregt, beginnt er mit seiner Resonanzfrequenz zu schwingen. Diese bestimmt sich nach der Thomson’schen Schwingungsgleichung zu:

Jeder reelle Schwingkreis hat bedingt durch Leitungsverluste und Verluste vor allem an der Spule auch einen ohmschen Anteil, der dazu führt, dass seine Schwingung gedämpft ist. Die Güte eines Schwingkreises ist ein Maß dafür, wie lange ein Schwingkreis seine Schwingung aufrecht erhalten kann. Der sogenannte Gütefaktor bestimmt sich zu:

, wobei B die Bandbreite eines Schwingkreises ist.

Abläufe im Schwingkreis:

1. Ist der Kondensator aufgeladen (durch äußere Einflussnahme oder durch eine vorhergehende Schwingung, befindet sich die gesamte Energie im elektrischen Feld des Kondensators. Es fließt kein Strom.

2. Der Kondensator entlädt sich nun über die Spule. Die Stromstärke im Schwingkreis nimmt zu. Der Kondensator baut sein elektrisches Feld in gleichem Maße ab, wie die Spule, bedingt durch den Stromfluss ein magnetisches Feld aufbaut.

3.Der Kondensator hat sich komplett entladen, der Stromfluss ist maximal und die gesamte Energie des Schwingkreises steckt im Magnetfeld der Spule.

4.Diese bewirkt nun ein Weiterfließen des elektrischen Stromes, wodurch der Kondensator wieder aufgeladen wird. Der Stromfluss nimmt nun wieder ab, und die Spannung am Kondensator zu.

5. Der Kondensator wurde wieder komplett aufgeladen, diesmal jedoch anders herum gepolt. Das Magnetfeld der Spule hat sich abgebaut und es fließt kein Strom mehr. Nun beginnt der Vorgang wieder von vorne.

Würde es sich hierbei um einen idealen Schwingkreis handeln, würde sich dieser Prozess unendlich lange fortsetzen. Bei einem realen Schwingkreis geht jedoch, bedingt vor allem durch den ohmschen Anteil der Spule mit jeder Schwingung ein Teil der Energie verloren.