Schwingungen

Ein Wechselstromkreis ist ein Stromkreis, bei dem sich Stromstärke und Spannung periodisch ändern, man spricht daher von Wechselstrom und Wechselspannung. Für Wechselspannung verwendet man häufig das Symbol U~. Nach der engl. Bezeichnung „alternating current“ benutzt man für Wechselstrom auch die Abkürzung AC. Typische Elemente eines Wechselstromkreises sind eine Energiequelle, welche die Wechselspannung liefert, Ohm’sche Widerstände, Spulen und Kondensatoren. Meist ändern sich Stromstärke und Spannung (annähernd) sinusförmig, es gilt dann: \(I(t) = \hat I\cdot \sin \omega t \\ U(t) = \hat U...

Die Frequenz (von lat. frequentia „Häufigkeit“) f gibt an, wie oft ein Vorgang sich innerhalb einer Zeitspanne t wiederholt: \(f = \dfrac n t\) (n: Anzahl der Wiederholungen). Bei Schwingungen und Wellen gibt die Frequenz an, wie viele Perioden pro Zeiteinheit durchlaufen werden. f ist der Kehrwert der Dauer T einer Schwingungsperiode: \(f = \dfrac 1 T\) Die Einheit von f ist demnach das 1/s. Hierfür wird in der Regel der Name Hertz (nach Heinrich Hertz) benutzt, es ist \(1\,\text{Hz} = \dfrac 1 {\text s}\). Das \(2\pi\)-Fache der Frequenz ist die Kreisfrequenz \(\omega = 2\pi f\). In Natur...

Ein Schwingkreis ist ein (geschlossener) Stromkreis, in dem eine Spule und ein Kondensator in Reihe geschaltet sind. Ein realer Schwingkreis besitzt immer auch einen Ohm’schen Widerstand, dies vernachlässigt der ideale Schwingkreis jedoch wegen der einfacheren Berechnung. Werden die Ladungen im Schwingkreis einmal in Bewegung versetzt, führen Strom und Spannung harmonische Schwingungen aus, wobei die Energie zwischen dem Kondensator (elektrische Energie) und der Spule (magnetische Energie) hin- und herschwingt. Strom und Spannung sind dabei um 90° bzw. \(\pi/2\) phasenverschoben. Ein realer...

Schwingungen (Oszillationen) und Wellen sind, ganz allgemein ausgedrückt, periodische Änderungen von physikalischen Größen, wobei diese bei Schwingungen unabhängig vom Ort bzw. an einem festen Ort stattfinden und sich bei Wellen durch den Raum ausbreiten (s. u.). Bei einer mechanischen Schwingung ändert sich der Ort eines Körpers periodisch, etwa bei einem Fadenpendel, einer Geigensaite oder einer Membran. Bei einer elektromagnetischen Schwingung sind die periodisch veränderlichen Größen etwa die elektrische und magnetische Feldstärke, die elektrische Ladung oder Stromstärke bzw. Spannung...

Eine Bewegung ist eine Rotationsbewegung, Drehbewegung oder Kreisbewegung, wenn sich ein Massenpunkt oder Körper auf einer kreisförmigen Bahn bewegt. Ist er dazu mit mit konstanter Bahngeschwindigkeit (der Betrag \(v\) des Geschwindigkeitsvektors \(\vec v\)) unterwegs, spricht man von einer gleichförmigen Kreisbewegung. Eine Kreisbewegung, auch eine gleichförmige, ist immer eine beschleunigte Bewegung, weil sich die Richtung der Geschwindigkeit beständig ändert. Bei gleichförmiger Kreisbewegung ist die Tangentialbeschleunigung \(\vec a_\text t\) gleich null, weswegen die Bahngeschwindigkeit...