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Schwingkreis

Elektrodynamik und Elektrotechnik, RLC-Kreis, ein elektrischer Schaltkreis, der aus einer Reihen- oder Parallelschaltung von einem Kondensator (C), einer Spule (L) und einem Widerstand (R) besteht und in der Lage ist, gedämpfte elektrische Schwingungen auszuführen (siehe Abb. 1). Verschwindet der Widerstand des Kreises im Idealfall völlig, so erhält man ungedämpfte Schwingungen. Im Nieder- und Hochfrequenzbereich werden Schwingkreise aus konzentrierten Schaltelementen (Spulen, Kondensatoren) verwendet, bei höheren Frequenzen (Dezimeter-, Mikrowellen) verwendet man Topfkreise und Hohlraumresonatoren. Bei offenen Schwingkreisen geht der Plattenabstand des Kondensators gegen unendlich, beispielsweise bei Dipolantennen (Antenne, siehe Abb.2). Die Differentialgleichung eines RLC-Reihenschwingkreises lautet

Schwingkreis

Die Lösungen sind gedämpfte Schwingungen mit einer Resonanzfrequenz

Schwingkreis

Wird ein Reihenschwingkreis extern erregt – führt er also erzwungene Schwingungen aus – wird der Strom maximal, wenn die Erregerfrequenz gleich der Resonanzfrequenz wird. Die Spannungen an Kondensator und Spule erhöhen sich um den Gütefaktor Q (Güte), der Werte von typischerweise einigen Hundert annehmen kann. Man spricht daher bei Reihenschwingkreisen auch von Spannungsüberhöhung oder von Spannungsresonanz. Bei Parallelschwingkreisen sind die Verhältnisse umgekehrt, hier überhöhen sich die Ströme um den Gütefaktor, und man spricht von Stromresonanz. Wegen seines hohen Resonanzwiderstandes wird der Parallelschwingkreis als Sperrkreis verwendet.

Schwingkreis

Schwingkreis 1: a) Reihenschwingkreis; b) Parallelschwingkreis mit parallel geschaltetem Ohmschen Widerstand Rp und c) mit in Serie geschaltetem Ohmschen Widerstand RS.

Schwingkreis

Schwingkreis 2: Ein offener Schwingkreis sendet elektrische (E) und magnetische (H) Felder als elektromagnetische Wellen aus. a) Entstehung eines offenen Schwingkreises, b) Dipolantenne.

 

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