Der Parallelresonanzkreis

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.)

(Thomsonsche Gleichung)

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:

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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)