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Roger Wolf authoredRoger Wolf authored
Hinweise für den Versuch Resonanz
Aufgabe 2: Erzwungene Schwingung [2/2]
Hinweise zur Durchführung
Aufgabe 2.1: Mechanische Schwingungen
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Zur Aufnahme der Resonanzkurven schlagen wir I_B=400,200\hspace{0.05cm}\mathrm{mA} vor. Beginnen Sie mit der höheren Dämpfung, bei der sich das System schneller einschwingt.
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Die Bewegung des Motors wird über einen Winkelgeber in eine Spannung (0-5\hspace{0.05cm}\mathrm{V}) umgewandelt und über den zweiten CASSY-Eingang (Eingang B) ausgelesen. Damit die Nulllage mit dem Pendel übereinstimmt, müssen Sie zu Beginn einen offset von 2,5\hspace{0.05cm}\mathrm{V} vorgegeben.
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Die Drehzahl des Antriebsmotors wird aus dem Winkel-Zeit-Diagramm mit Hilfe des CASSY-Systems bestimmt. Achten Sie auf eine ausreichende Dichte der Messpunkte, besonders in Resonanznähe und passen Sie die Schrittweite entsprechend an (siehe Hinweise-CASSY.md).
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Vergleichen Sie den Verlauf der gemessenen Resonanzkurven mit Ihrer Erwartung. Benutzen Sie zur Bestimmung von Q(I_{\mathrm{B}}) die Werte für \Omega bei denen die Amplitude jeweils auf den Wert 1/\sqrt{2} des maximalen Werts abgefallen ist. Vergleichen Sie Ihre Ergebnisse mit denen von Aufgabe 1.3.
Aufgabe 2.2: Elektrische Schwingung
- Nehmen Sie Resonanzkurven für die drei angebotenen Widerstände (von 8,2\hspace{0.05cm}\Omega, 47\hspace{0.05cm}\Omega und 100\hspace{0.05cm}\Omega) auf. Wählen Sie für den Messbereich der Erregerspannung U_{0}=0-70\hspace{0.05cm}\mathrm{V}.
- Stellen Sie die Schwingungsamplitude und die Impedanz des Schwingkreises in einer gemeinsamen Darstellung als Funktion von \Omega dar und bestimmen Sie die Gütefaktoren Q(I_{\mathrm{B}}) der Schwingkreise jeweils aus der Resonanzbreite.
- Demonstrieren Sie das Phänomen der Resonanzüberhöhung, indem Sie die Spannungsverläufe an Spule und Kondensator zusammen mit der Erregerspannung U_{0} als Funktion von \Omega darstellen. Bestimmen Sie auch daraus die Güte Q des Schwingkreises.
- Stellen Sie die Phasenverschiebung \phi als Funktion von \Omega dar.