PhysProf - RLC-Kreis - Gleichstromkreis - Widerstände - Kennlinie

Fachthema: RLC-Kreis

PhysProf - Elektrotechnik - Eine Anwendung zur simulationstechnischen Darstellung physikalischer Sachverhalte mittels 2D-Animationen für die Schule, das Abitur, das Studium sowie für Techniker, Ingenieure und alle die sich für Physik interessieren.

Online-Hilfe für das Modul
zur Analyse der Vorgänge in einem RLC-Kreis bei Gleichstrom.

Dieses Unterprogramm ermöglicht die Durchführung der Steuerung entsprechender Abläufe zur Echtzeit und bietet die Möglichkeit, die Einflüsse relevanter Größen interaktiv zu untersuchen.

 

 

Durch die Ausführung eines Klicks auf die nachfolgend gezeigte Schaltfläche können Sie eine kostenlose Demoversion des Programms PhysProf 1.1 herunterladen.

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Mit Hilfe des Unterprogramms [Elektrotechnik] - [RLC-Kreis] können Schwingungsvorgänge, welche in einem RLC-Kreis vorherrschen, untersucht werden.
 

RLC-Kreis - Abbildung 1


RLC-Kreis - Abbildung 2

 
Einfachste elektrische Schaltkreise bei welchen Schwingungen auftreten sind RLC-Glieder. In einem ungedämpften elektischen Stromkreis kann der Lade- bzw. Entladevorgang eines Kondensators beschrieben werden durch:

Da beim Schwingungsvorgang ein Teil der im Stromkreis gespeicherten elektromagnetischen Energie in Wärme umgewandelt wird, wird das System gedämpft. Hierbei auftretende Ladevorgänge lassen sich beschreiben mit:

mit der Zeitkonstanten:

und der Periodendauer:

Q_o: Ladung des Kondensators im Anfangszustand [C]

Q: Ladung des Kondensators zur Zeit t [C]

T: Periodendauer [s]

ω: Kreisfrequenz (ω = 2π/T) [1/s]

t: Zeit [s]

δ: Zeitkonstante [Ω/H]

R: Ohmscher Widerstand (Wirkwiderstand) [Ω]

L: Induktivität [H]

C: Kapazität [F]

I: Stromstärke [A]

e: Eulersche Zahl
 

Die Dämpfung der oben beschriebenen Schwingung wird durch folgende Funktion beschrieben:

Die Stärke dieser hängt hierbei exponentiell von der Zeit ab.

Programmbedienung

In diesem Modul können Sie das Verhalten des durch den Stromkreis fließenden Stroms sowie der Ladung einer Spule in einem RLC-Kreis untersuchen. Dieser besteht aus einer Reihenschaltung von Spule, Widerstand und Kondensator. Durch die Positionierung der entsprechenden Rollbalken stellen Sie die Kapazität C des Kondensators, den Wert des Ohmschen Widerstands R, die Induktion der Spule L sowie die Anfangsladung Q₀ des Kondensators ein. Durch die Aktivierung der entsprechenden Kontrollkästchen Hüllkurve, Q(t) bzw. I(t) können Sie wählen, ob eine Hüllkurve dargestellt werden soll und welche Kurve ausgegeben werden soll. Die Bedienung des Schalters Start veranlasst das Programm dazu eine Simulation zu starten und veranschaulicht das zeitliche Verhalten von Ladung Q und Stromfluss I in einem solchen Stromkreis.
 

Hilfreiche Informationen zu diesem Fachthema sind unter Wikipedia - Schwingkreis zu finden.
 

Nachfolgend finden Sie ein Video zu diesem Fachthema, welches Sie durch die Ausführung eines Klicks
auf die nachfolgend gezeigte Grafik abspielen lassen können.

Lissajousche Figuren - Reihen- und Parallelschaltung - Widerstände im Wechselstromkreis - Messbrücke - Widerstandsgesetz - Kondensator Ladung - Entladung - Kondensator - Kapazitäten - Plattenkondensator - Transformator - Schwingungsüberlagerung - RC-Kreis - RL-Kreis - Resonanz - Wechselstromkreis
 

Unsere Produkte

 

PhysProf 1.1
Physik interaktiv

 

PhysProf 1.1 ist ein Programm für alle, die die Aufgabe oder das Ziel haben, sich physikalische Gesetzmäßigkeiten und Gegebenheiten zu verdeutlichen. Es spricht alle an, die sich für die Ergründung physikalischer Prozessabläufe und derartige Zusammenhänge interessieren. In zahlreichen Unterprogrammen besteht die Möglichkeit, Veränderungen von Einflussgrößen manuell, oder durch die Ausgabe automatisch ablaufender Simulationsprozesse in Echtzeit zu steuern und zu analysieren. Inhaltlich umfasst es ca. 70 verschiedene Unterprogramme zu den Fachthemenbereichen Mechanik, Elektrotechnik, Thermodynamik und Optik.
 

 

Durch die Benutzung dieses Programms wird es ermöglicht, bereits bekannte Fachthemeninhalte aufzuarbeiten und entsprechende Sachverhalte numerisch wie auch grafisch zu analysieren. Mittels der freien Veränderbarkeit der Parameter von Einflussgrößen bei der Ausgabe grafischer Darstellungen besteht in vielen Unterprogrammen die Möglichkeit, Veränderungen an dargestellten Zusammenhängen manuell oder durch die Anwendung automatisch ablaufender Simulationsprozesse in Echtzeit zu steuern und zu analysieren.

Es verfügt über eine umfangreiche Programmhilfe mit ca. 300 Seiten.
 

 

   

MathProf 5.0
Mathematik interaktiv
 

MathProf 5.0 ist ein Programm für alle, die die Aufgabe oder das Ziel haben, sich mathematische Sachverhalte auf einfache Weise zu verdeutlichen. Zudem spricht es diejenigen an, die sich für Mathematik interessieren, oder mathematische Probleme verschiedenster Art zu lösen haben und von grafischen 2D- und 3D-Echtzeitdarstellungen sowie Animationen beeindruckt sind.
 

 

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 zu Inhalten einiger in MathProf 5.0 eingebundnener Unterprogramme erhalten Sie unter:
 

• 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
   

Videos zu einigen mit diesem Programm erzeugten Animationen finden Sie unter Videos, oder einen Klick auf die nachfolgend dargestellte Schaltfläche ausführen.
 

 

 

 

SimPlot 1.0

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.
 

Eine Inhaltsübersicht dessen finden Sie unter SimPlot - Inhaltsverzeichnis, oder durch einen Klick auf die nachfolgend dargestellte Schaltfläche.

 

Beispiele einiger mit Simplot 1.0 erzeugter Grafiken finden Sie unter Beispiele, oder durch einen Klick auf die nachfolgend dargestellte Schaltfläche.

 

Videos zu einigen mit diesem Programm erzeugten Animationen finden Sie unter Videos, oder einen Klick auf die nachfolgend dargestellte Schaltfläche ausführen.
 

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