Der Parallelresonanzkreis
In Abbildung 1 ist ein Schwingkreis dargestellt, in dem eine Spule mit
einem Kondensator parallelgeschaltet wurde. Ein Sinusgenerator versorgt diesen
Stromkreis mit einem Wechselstrom von einstellbarer Frequenz. Die Glühlampen
dienen als Verbraucher, und um ungefähr die Qualität der Ströme anzuzeigen.
Bei tiefen Frequenzen leuchtet die blaue Lampe
gleich hell wie die rote Lampe, während die grüne Lampe gar nicht leuchtet. Der
Wechselstromwiderstand ist groß, so daß der Strom größtenteils über die
Spule fließt.
Bei hohen Frequenzen ist es umgekehrt: Jetzt leuchtet die grüne Lampe
genau so hell wie die blaue, während die rote Lampe gar nicht leuchtet.
Im Resonanzkreis hat sich ein hoher Blindstrom aufgeschaukelt, während
der um 90° phasenverschobene Wirkstrom in der Zuleitung nur die Energieverluste
ausgleicht. Der Parallelkreis hat bei Resonanz einen hohen Widerstand, denn es
fließt bei konstanter Spannung in der Zuleitung ein kleinerer Strom als bei
Frequenzen, die über- oder unterhalb der Resonanzfrequenz liegen. (siehe Widerstand einer Parallelschaltung von
R, L und C, Buch S.264 ff.)
Der Widerstand eines
Parallelresonanzkreises hat ein Maximum bei der Eigenfrequenz:
Bei dem Versuchsaufbau in Abbildung 1 sind die Werte angegeben, deshalb
ist die Resonanzfrequenz
Das heißt, wie oben schon erläutert, daß die blaue und die grüne Lampe
leuchten, wenn f0>600 Hz ; und daß die blaue und die rote Lampe
leuchten, wenn f0<600 Hz.
Praktische Anwendung:
Dieses Prinzip benutzt man unter anderem
bei dem Bau von Lautsprechern für Stereoanlagen. Um eine qualitative
Verbesserung des Sound zu erzielen, benutzt man in vielen Boxen zwei
Lautsprecher. Einen Hochtöner, der besonders gut hohe Frequenzen abstrahlen
kann, und einen Tieftöner oder Baßlautsprecher, der besonders gut tiefe
Frequenzen darstellen kann.
Dort setzt man einfach anstatt der roten und der grünen Lampe einen
Hoch- und einen Tieftöner ein. Man berechnet die Resonanzfrequenz und
dimensioniert die Kapazität des Kondensators und die Induktivität der Spule so,
daß als Resonanzfrequenz eine Frequenz von ungefähr 3000 – 4500 Hz. Dadurch
werden alle Töne mit der Frequenz >3000 – 4500 Hz an den Hochtöner im
Kondensatorzweig “geschickt”, während alle Frequenzen unterhalb der
Resonanzfrequenz vom Tieftöner (Baßlautsprecher) im Spulenzweig dargestellt
werden. (f0 < 3000 – 4500
Hz).
Bei der Frequenzweiche in Abbildung 2 liegt die Resonanzfrequenz (auch
Trennfrequenz genannt) bei:
.
In der praktischen Vorführung in der Schule (mein Referat) habe ich die
gleiche Schaltung genommen, habe aber anstatt von 2 speziellen Lautsprechern
(einen Hoch- und Tieftöner) nur einen Breitbandlautsprecher benutzt, der fast
alle hörbaren Frequenzen darstellen kann. Diesen habe ich dann abwechselnd
zwischen Spulenzweig und Kondensatorzweig angeschlossen, um den Unterschied
zwischen den Frequenzbereichen zu
zeigen. (Man hat nur “hohe” oder “tiefe” Musik gehört)
