Een Resonante Tankcircuit Construeren: Spoel, Condensator, en Praktische Inzichten

ONDERDELEN EN MATERIALEN

• Oscilloscoop (hoge‑spanning compatibel)
• Niet‑gepolairiseerde condensatoren (0,1 µF–10 µF)
• Stap‑down krachttransformator (120 V / 6 V) – gebruik slechts één wikkeling als spoel
• 10 kΩ weerstanden
• 6‑V batterij

De transformator fungeert uitsluitend als spoel; laat de ongebruikte wikkeling open. Als een speciale dempings spoel beschikbaar is, kan deze de transformator vervangen, maar dempingspoels zijn minder gebruikelijk in hobbykits.

NASLAGWERKEN

Lessons In Electric Circuits, Volume 2, hoofdstuk 6: "Resonance"

LEERDOELEN

• Een resonante tankcircuit bouwen
• Begrijpen hoe condensatorwaarde de resonante frequentie beïnvloedt
• Leren antiresonantie (demping) in de schakeling introduceren

SCHEMA

ILLUSTRATIE

INSTRUCTIES

Sluit een spoel en een condensator in parallel. Energieer het netwerk kortstondig met een DC‑bron (batterij). De opgeslagen energie schuttelt tussen het elektrische veld van de condensator en het magnetische veld van de spoel, wat gedempte oscillaties produceert. Observeer de golfvorm op een oscilloscoop aangesloten over de tank.

Veiligheidslet op: Vermijd het gebruik van een PC of geluidskaart als oscilloscoop. Inductieve terugslag kan spanningen genereren die gemakkelijk gevoelige audio‑ingangen beschadigen.

De natuurlijke (resonante) frequentie van een tankcircuit wordt gegeven door:

Voor veel kleine krachttransformatoren is de primaire wikkelinginductie ongeveer 1 H; gebruik dit als startpunt bij het schatten van de oscillatiefrequentie. Hogere‑Q spoels zullen oscillaties langer handhaven.

Experimenteer door de condensatorwaarde te variëren. Noteer de resulterende frequentieverschuivingen en vervaltijden. Met een bekende capaciteit (van een meter) en gemeten resonante frequentie (van de oscilloscoop), kunt u de formule herschikken om de inductie op te lossen:

$$L = \frac{1}{(2\pi f)^2 C}$$

Het toevoegen van bewuste weerstand — in serie of parallel — introduceert antiresonantie, wat de oscillaties dempt vergelijkbaar met een auto's schokdemper.

COMPUTERSIMULATIE

Het schema bevat een afwijkende weerstand (R_stray) om real‑world verliezen na te bootsen. Het verlagen van R_stray verlengt de verval, terwijl het verwijderen ervan leidt tot eeuwige oscillatie.

Netlist voor SPICE Simulatie

tank circuit with loss
l1 1 0 1 ic=0
rstray 1 2 1000
c1 2 0 0.1u ic=6
.tran 0.1m 20m uic
.plot tran v(1,0)
.end

GERELATEERDE WERKBLADEN

• Resonantie Werkblad
• Passieve Filterschakelingen Werkblad
• Oscillatorschakelingen Werkblad