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Elektromagnetischer Schwingkreis – Zusammenfassung fürs Physik Abitur - YouTube
Genau dieses Konzept kann man auch auf die Nanoskala übertragen und einen Schwingkreis mit Nanoteilchen bauen. Der Schwingkreis schwingt, weil immer wieder elektrische in magnetische Feldenergie umgewandelt wird. Betrachten wir folgende Animation und beginnen mit einem geladenen Kondensator. Dieser ist voll mit getrennten Ladungen und erzeugt somit ein elektrisches Feld. Elektromagnetischer schwingkreis animation maker. Diese getrennte Ladung will ausgeglichen werden und so fließt ein Strom über die Spule zur anderen Seite des Kondensators. Dieser Strom in der Spule erzeugt ein magnetisches Feld. Aufgrund der sogenannten "Selbstinduktion" will die Spule das Magnetfeld aufrecht erhalten und saugt immer mehr Ladungsträger aus dem Kondensator, bis das Magnetfeld letzten Endes doch zusammenbricht. Nun hat sich aber im Kondensator wieder ein elektrisches Feld mit jetzt anderes herum getrennten Ladungsträgern aufgebaut und das ganze geht wieder von vorne los. Funktionsprinzip eines elektrischen LC-Schwingkreises, Quelle: Wikipedia, public domain Die kleinste Spule, die wir technisch herstellen können, ist ein kleiner Ring, oder ein kleines Quadrat mit einem Loch in der Mitte (siehe Abbildung unten).
Die Gleichung muss noch so umgeformt werden, dass nur noch eine zeitabhängige elektrische Größe vorkommt, zum Beispiel die Ladung. Die Kondensatorspannung ist der Quotient aus Ladung und Kapazität. Die Stromstärke ist bei der verwendeten Vorzeichenfestlegung gleich der negativen Ableitung der Ladung nach der Zeit. (Zeitliche Ableitungen werden üblicherweise durch Punkte ausgedrückt. ) In dieser Gleichung kommen neben der gesuchten Funktion auch Ableitungen dieser Funktion vor. Man spricht von einer Differentialgleichung, genauer von einer linearen Differentialgleichung 2. Ordnung mit konstanten Koeffizienten. Differentialgleichungen haben im Allgemeinen unendlich viele Lösungen. Elektromagnetischer Schwingkreis niederfrequent (Animation) | LEIFIphysik. Eindeutig festgelegt wird die Lösung durch zwei Anfangsbedingungen: Zur Zeit t = 0, also zu Beginn des Schwingungsvorgangs, muss die Ladung der Batteriespannung U 0 entsprechen. Außerdem muss zu diesem Zeitpunkt die Stromstärke gleich 0 sein. Entsprechend lautet die Differentialgleichung für die Spannung: Die zugehörigen Anfangsbedingungen sind: Bei der Lösung dieser Differentialgleichung stellt sich heraus, dass drei Fälle zu unterscheiden sind, nämlich der Schwingfall, der Kriechfall und der aperiodische Grenzfall.
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