Elektromagnetische Schwingungen

Elektromagnetismus

Das Kapitel Elektromagnetische Schwingungen in unserem Online-Kurs Elektromagnetismus besteht aus folgenden Inhalten:

1. Elektromagnetische Schwingungen

   Elektromagnetische Schwingungen

   

   ... Paradigma (Musterbeispiel) für das Thema "Elektromagnetische Schwingungen" ist der sogenannte elektromagnetische Schwingkreis.Analog zu einer mechanischen Schwingung (z. B. im Fall des Federpendels), bei der periodisch potentielle Energie in kinetische Energie transformiert wird, kann bei einer elektromagnetischen Schwingung periodisch magnetische Energie in elektrische Energie umgewandelt werden. Doch wie kann man sich das konkret feststellen?Definition eines SchwingkreisesDies werden wir ...

2. Elektromagnetischer Schwingkreis

   Elektromagnetische Schwingungen > Elektromagnetischer Schwingkreis

   

   Chronologischer Ablauf der SchwingungElektromagnetische SchwingungZunächst ist der Kondensator vollständig aufgeladen. Es herrscht ein elektrisches Feld zwischen den Kondensatorplatten. Die Spannung $U$ ist maximal. Die gesamte Energie des Schwingkreises ist im elektrischen Feld gespeichert. ($t=0$)Nun entlädt sich der Kondensator und die elektrische Feldenergie führt dazu, dass ein Strom $I$ durch die Spule fließt. (Die Elektronen werden zur positiv geladenen Kondensatorplatte ...

3. Energieerhaltung

   Elektromagnetische Schwingungen > Elektromagnetischer Schwingkreis > Energieerhaltung

   

   Wir wollen nun die Energie im (idealen) Schwingkreis betrachten.Das Video wird geladen...(abiweb-physik-kondensator-im-schwingkreis)Darstellung der Spannung und des StromsDie Darstellung der Verläufe der Spannung $U$ und Stromstärke $I$ in Abhängigkeit von der Zeit erweist sich als kosinus-bzw. sinusförmig. Daher kann man folgende Formeln aufschreiben:$U=U_{max}\cos{\omega t}$$I=I_{max}\sin{\omega t}$$U_{max}$ ist der Scheitelwert (Maximalwert) der Spannung, $I_{max}$ der Scheitelwert ...

4. Elektromagnetische Schwingungsdifferentialgleichung, Schwingungsdauer

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   Wir gehen nun dazu über eine Differentialgleichung für den Schwingkreis herzuleiten, die man auch als (elektromagnetische) Schwingungsdifferentialgleichung bezeichnet.Zu der Herleitung gibt es im Wesentlichen zwei Methoden:Man nutzt die Tatsache, dass die Gesamtenergie im Schwingkreis konstant ist.Man nutzt die Kirchhoffsche Maschenregel.Obwohl die erste Methode im Hinblick auf die Ideen der höheren Physik sehr attraktiv erscheint, nutzen wir hier die 2. Methode, die einen geringeren ...

5. Erzwungene Schwingung- Resonanz

   Elektromagnetische Schwingungen > Erzwungene Schwingung- Resonanz

   

   Ein schwingungsfähiges System (Federpendel, Schwingkreis) schwingt, wenn es sich selbst überlassen wird, mit seiner Eigenfrequenz $f_E$.Eigenfrequenzen von SystemenFolgende Formeln haben wir bereits für die Eigenfrequenzen kennengelernt:Ein Federpendel schwingt mit der Eigenfrequenz $f_E=\frac{1}{2\pi}\sqrt{\frac{D}{m}}$.Ein Schwingkreis schwingt mit der Eigenfrequenz $f_E=\frac{1}{2\pi}\sqrt{\frac{1}{LC}}$.Äußere Anregung (elektromagnetischer) SchwingungenEin schwingungsfähiges ...

6. Elektromagnetische und mechanische Schwingung-Vergleich

   Elektromagnetische Schwingungen > Elektromagnetische und mechanische Schwingung-Vergleich

   

   Wir wollen nun zum Abschluß des Kapitels die Analogien zwischen einer elektromagnetischen und mechanischen Schwingung herausarbeiten. Zum Vergleich verwenden wir natürlich den Schwingkreis und das bereits bekannte Federpendel.Harmonische Schwingung:Schwingkreis versus FederpendelBetrachten wir nun die verschiedenen analogen Größen in beiden Systemen in tabellarischer Form.SchwingkreisFederpendelSchwingungsgrößeLadung $Q$Elongation $y$zeitliche Änderung der SchwingungsgrößeStromstärke ...