PhysProf - Resonanz - Resonanzkurve - Resonanzfall - Resonanzschwingung
Fachthema: Resonanz
PhysProf - Elektrotechnik - Ein Programm zur Visualisierung physikalischer Sachverhalte mittels Simulationen und 2D-Animationen für die Schule, das Abitur, das Studium sowie für Lehrer, Ingenieure und alle die sich für Physik interessieren.
Online-Hilfe für das Modul
zur grafischen Darstellung und Auswertung der Resonanzkurven von RLC-Kreisen.
Dieses Unterprogramm ermöglicht die Durchführung der Steuerung entsprechender Abläufe zur Echtzeit und bietet die Möglichkeit, die Einflüsse relevanter Größen interaktiv zu untersuchen.
Es unterstützt dabei ein tiefergehendes Verständnis zu diesem Themengebiet zu erlangen und kann zum Lösen vieler diesbezüglich relevanter Aufgaben eingesetzt werden.
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Themen und Stichworte zu diesem Modul:Resonanz - Resonanzkurve - Resonanzen - Resonanzfrequenz - Resonanzfall - Schwingkreis - Kreisfrequenz - Erregerfrequenz - Resonanzkreis - Induktivität - Kapazität - Frequenz - Erklärung - Einfach erklärt - Bedeutung - Was bedeutet - Dämpfung - Diagramm - Ohmscher Widerstand - Induktiver Widerstand - Kondensator - Spule - Rechner - Berechnen - Berechnung - Darstellen - Kapazitiver Widerstand - Formel - Resonanzamplitude - Resonanzschwingung - Resonanzkatastrophe - Einführung - Grafik - Graph - Kritische Drehzahl - Was - Wie - Weshalb - Was ist - Warum - Definition - Physik |
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Resonanz - Resonanzkurve
Modul Resonanz
Das Programmmodul [Elektrotechnik] - [Resonanz] erlaubt es, die Resonanzkurve eines RLC-Stromkreises darstellen zu lassen und auszuwerten.
Resonanz - Abbildung 1
Resonanz - Abbildung 2
Unter Resonanz versteht man das Mitschwingen eines schwingungssfähigen Systems, wenn dies durch eine Erregerfrequenz in der Nähe seiner Eigenfrequenz angeregt wird. Als Erregerfrequenz wird die Frequenz bezeichnet, mit der das System (bei einer erzwungenen Schwingung) angeregt wird. Schwingende Systeme (Körper) können durch externe Energiezufuhr zum Ausführen erzwungener Schwingungen angeregt werden. Entspricht die Eigenfrequenz des schwingenden Systems der Erregerfrequenz, so erreicht die Amplitude des Systems ein Maximum.
Eine Resonanzkurve gibt die Schwingungsamplitude eines solchen Systems in Abhängigkeit von der Erregerfrequenz an. Eine hohe, steile Resonanzkurve entspricht einer geringen Dämpfung.
Ein elektrischer Schwingkreis (Resonanzkreis) ist eine elektrische Schaltung, die elektrische Schwingungen ausführen kann, resonanzfähig ist und aus einer Spule sowie einem Kondensator besteht.
Als Resonanzfrequenz wird die Frequenz bezeichnet, bei welcher die Amplitude einer erzwungenen Schwingung ihre größte Amplitude (Resonanzamplitude) aufweist. Verfügt ein schwingendes System über mehrere Eigenfrequenzen, so besitzt es auch mehrere Resonanzfrequenzen.
Stimmen die Erregerfrequenz und Eigenfrequenz eines schwingenden Systems überein, so erreicht die Amplitude einen Maximalwert. Dieses Auftreten wird Resonanzfall genannt.
Bei ungedämpften, schwingfähigen Systemen kann die Resonanz bis zum grenzenlosen Anstieg der Amplitude führen. Eine flache Resonanzkurve entspricht einer starken Dämpfung. Bei elektrischen Schwingkreisen stellen Resonanzkurven den Gesamtwiderstand des Schwingkreises in Abhängigkeit von der Frequenz dar. Hierbei gilt:
ω0: Resonanzfrequenz [1/s]
ω: Kreisfrequenz (ω = 2πf) [1/s]
R: Ohmscher Widerstand (Wirkwiderstand) [Ω]
L: Induktivität [H]
C: Kapazität [F]
XL: Induktiver Widerstand [Ω]
XC: Kapazitiver Widerstand [Ω]
Meist sind Systeme schwingungsfähig und können durch äußere Einflüsse entsprechend angeregt werden. Liegt ein Resonanzfall vor, so kann es zum Hochschaukeln kommen, welches bis zur Resonanzkatastrophe und somit zur Zerstörung des gesamten Systems führen kann. Bei Drehbewegungen wird die Resonanzfrequenz als kritische Drehzahl bezeichnet.
Durch die folgenden Maßnahmen können zu große Amplituden eines Schwingungssystems und somit dessen Zerstörung verhindert werden:
- Einsatz geeigneter Dämpfungselemente
- Resonanzfrequenz lediglich in Zeiträumen zulassen, in denen diese kleiner sind als die Einschwingzeit des Systems
- Einwirken periodisch wirkender Kräfte vermeiden (bei mechanischen Schwingungssystemen)
- Sorge dafür tragen, dass die Erregerfrequenz und die Eigenfrequenz große Unterschiede aufweisen
Programmbedienung
Die Nutzung dieses Unterprogramms erlaubt es, Untersuchungen hierzu am RLC-Kreis durchzuführen. Das Diagramm zeigt hierbei das Verhältnis Uc/U in Relation zur Schwingkreisfrequenz. Durch die Positionierung der entsprechenden Rollbalken R, L, C und ω können der Widerstand R, die Kapazität C des Kondensators, der Wert für die Induktion der Spule L sowie die Frequenz ω einer externen Quelle eingestellt werden. Bei jeder Änderung der Parameter werden die Resonanzkurve und das Zeigerdiagramm aktualisiert, sowie die Eigenfrequenz ω0 des Systems ausgegeben.
Mit Hilfe dieses Programms lassen sich unter anderem Grafiken für Arbeitsblätter zur nichtkommerziellen Nutzung für Unterrichtszwecke erstellen. Beachten Sie hierbei jedoch, dass jede Art gewerblicher Nutzung dieser Grafiken und Texte untersagt ist und dass Sie zur Verfielfältigung hiermit erstellter Arbeitsblätter und Unterrichtsmaterialien eine schriftliche Genehmigung des Autors (unseres Unternehmens) benötigen.
Diese kann von einem registrierten Kunden, der im Besitz einer gültigen Softwarelizenz für das entsprechende Programm ist, bei Bedarf unter der ausdrücklichen Schilderung des beabsichtigten Verfielfältigungszwecks sowie der Angabe der Anzahl zu verfielfältigender Exemplare für das entsprechende Arbeitsblatt unter der auf der Impressum-Seite dieses Angebots angegebenen Email-Adresse eingeholt werden. Es gelten unsere AGB.
Dieses Programm eignet sich neben seinem Einsatz als Berechnungs- bzw. Animationsprogramm zudem zum Lernen, zur Aneignung entsprechenden Fachwissens, zum Verstehen sowie zum Lösen verschiedener Aufgaben zum behandelten Fachthema. Durch seine einfache interaktive Handhabbarkeit bietet es die auch Möglichkeit der Durchführung unterschiedlicher Untersuchungen hierzu. Es kann sowohl zur Einführung in das entsprechende Fachthemengebiet, wie auch zur Erweiterung des bereits hierzu erlangten Fachwissens genutzt werden.
Mittels der anschaulichen Gestaltung und leichten Bedienbarbarkeit der einzelnen Module dieser Software werden oftmals häufig gestellte Fragen mit den Anfangsworten Was ist?, Was sind?, Wie?, Wieviel?, Was bedeutet?, Weshalb?, Warum? zum entsprechenden Themengebiet auf verständliche Weise beantwortet und einfach erklärt sich durch dessen Benutzung vieles von alleine. Zudem liefert diese Applikation zu vielen gestellten Fragen eine verständliche Antwort, Beschreibung und Erklärung.
Eine kleine Übersicht in Form von Bildern und kurzen Beschreibungen über einige zu den einzelnen Fachthemengebieten dieses Programms implementierte Unterprogramme finden Sie unter Kurzbeschreibungen von Modulen zum Themengebiet Mechanik - Kurzbeschreibungen von Modulen zum Themengebiet Elektrotechnik - Kurzbeschreibungen von Modulen zum Themengebiet Optik - Kurzinfos zum Themengebiet Thermodynamik sowie unter Kurzbeschreibungen von Modulen zu sonstigen Themengebieten.
Hilfreiche Informationen zu diesem Fachthema sind unter Wikipedia - Schwingkreis und unter Wikipedia - Erzwungene Schwingung zu finden.
Nachfolgend finden Sie ein Video zu diesem Fachthema, welches Sie durch die Ausführung eines Klicks
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Schräger Wurf - Schiefer Wurf, Waagerechter Wurf - Horizontaler Wurf, Hookesches Gesetz, Mechanische Arbeit, Zweites Newtonsches Gesetz, Drittes Newtonsches Gesetz, Gedämpfte mechanische Schwingung, Bewegungen auf einer Kreisbahn, Hebelgesetz, Chaotisches Doppelpendel, Mathematisches Pendel, Freier Fall und Luftwiderstand, Harmonische Schwingungen, Molekularbewegungen, Brownsche Bewegungen, Potentielle und kinetische Energie, Ideale Strömung - Volumenstrom, Druck in Flüssigkeiten, Wellen - Simulationen, Zusammengesetzte Bewegung, Bewegungen in der Ebene, Carnotscher Kreisprozess, Adiabatische Zustandsänderung, Isotherme Zustandsänderung, Isobare Zustandsänderung, Isochore Zustandsänderung, Beugung am Spalt, Hohlspiegel, Sammellinse, Zerstreuungslinse, Wechselstromkreise, RLC-Kreis - RLC-Schaltung, RL-Kreis - RL-Schaltung, RC-Kreis - RC-Schaltung, Resonanz - Resonanzkurve, Widerstände im Wechselstromkreis, Schwingungen und deren Überlagerung, Plattenkondensator, Ladung und Entladung von Kondensatoren, Reihenschaltung und Parallelschaltung, Lissajou-Figuren, 1. Keplersches Gesetz, 2. Keplersches Gesetz, 3. Keplersches Gesetz
Lissajousche Figuren - Reihen- und Parallelschaltung - Widerstände im Wechselstromkreis - Messbrücke - Widerstandsgesetz - Kondensator Ladung - Entladung - Kondensator - Kapazitäten - Plattenkondensator - Transformator - Schwingungsüberlagerung - RC-Kreis - RL-Kreis - RLC-Kreis - Wechselstromkreis
Unterprogramm Resonanz
PhysProf 1.1 - Unterprogramm RLC-Kreis
MathProf 5.0 - Unterprogramm Kurven in Parameterform
SimPlot 1.0 - Grafik- und Animationsprogramm für unterschiedlichste Anwendungszwecke
Physik interaktiv
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Es eignet sich insbesondere dafür, um interaktive grafische Untersuchungen sowie numerische Berechnungen zu entsprechenden Fachthemen durchführen zu lassen. Mehr als 300 verschiedene Unterprogramme decken die mathematischen Themenbereiche Analysis, Geometrie, Trigonometrie, Algebra, Stochastik, 3D-Mathematik und Vektoralgebra großflächig ab.
Durch die Nutzbarkeit vieler implementierter grafischer Features bestehen vielseitige gestaltungstechnische Möglichkeiten, ausgegebene Grafiken in entsprechenden Unterprogrammen auf individuelle Anforderungen anzupassen. Durch die freie Veränderbarkeit von Parametern und Koordinatenwerten bei der Ausgabe grafischer Darstellungen, besteht in vielen Modulen zudem die Möglichkeit, Veränderungen an dargestellten Gebilden und Zusammenhängen manuell oder durch die Verwendung automatisch ablaufender Simulationsprozesse in Echtzeit zu steuern und zu analysieren.
Es verfügt über eine umfangreiche Programmhilfe mit ca. 1600 Seiten.
Eine Übersicht aller in MathProf 5.0 zur Verfügung stehender Programmteile finden Sie im MathProf - Inhaltsverzeichnis, oder durch einen Klick auf die nachfolgend dargestellte Schaltfläche.
- Kurzinfos zum Themengebiet Analysis
- Kurzinfos zum Themengebiet Geometrie
- Kurzinfos zum Themengebiet Algebra
- Kurzinfos zum Themengebiet 3D-Mathematik
- Kurzinfos zum Themengebiet Stochastik
- Kurzinfos zum Themengebiet Vektoralgebra
- Kurzinfos zum Themengebiet Trigonometrie
- Kurzinfos zu sonstigen Themengebieten
Visualisierung und Simulation interaktiv
SimPlot 1.0 ist eine Anwendung, welche es unter anderem durch interaktiv erstellbare Präsentationen ermöglicht, sich Sachverhalte aus vielen technischen, wissenschaftlichen und anderen Bereichen grafisch darstellen und diese multifunktional sowohl statisch, wie auch in Form bewegter Grafiken ausgeben zu lassen. Das Programm erlaubt die Erstellung von Gebilden mit zweidimensionalen grafischen Objekten, welche als geometrische Figuren und Bilder zur Verfügung stehen.
Es bietet zudem die Möglichkeit, Zusammenhänge im Bereich der Planimetrie auf einfache Weise interaktiv zu analysieren. Unter anderem wird es ermöglicht, mit erzeugten Gebilden geometrische Transformationen durchzuführen und diesen automatisch ablaufende Bewegungs- und Verformungsprozesse zuzuweisen.
SimPlot kann sowohl zur Erstellung von Infografiken, zur dynamischen Datenvisualisierung, zur Auswertung technisch-wissenschaftlicher Zusammenhänge sowie zur Erzeugung bewegter Bilder für verschiedenste Anwendungsbereiche eingesetzt werden. Neben der Bereitstellung vieler mathematischer Hilfsmittel und zusätzlicher Unterprogramme erlaubt es auch die Einblendung von Hilfslinien zur Echtzeit, welche dienlich sind, um sich relevante Sachverhalte und Zusammenhänge unmittelbar begreiflich zu machen.
Dieses Programm verfügt über eine umfangreiche Programmhilfe mit ca. 900 Seiten.
Nachfolgend finden Sie ein Video zu einer mit SimPlot 1.0 erstellten Animationsgrafik, welches Sie durch die Ausführung eines Klicks auf die nachfolgend gezeigte Grafik abspielen lassen können.
Nachfolgend finden Sie ein Video zu einer mit SimPlot 1.0 erstellten Animationsgrafik, welches Sie durch die Ausführung eines Klicks auf die nachfolgend gezeigte Grafik abspielen lassen können.
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