Sinusschwingung

Wir haben gelernt: Elektrische Schwingungen bestehen aus Wechselspannung, die abwechselnd positive und negative Polarität annimmt. Die Spannung wechselt meist aber nicht abrupt von positiv nach negativ und zurück. Wie man im Bild NEA-2.3.1 sehen kann, schwingt die Spannung im Stromnetz beispielsweise immer wieder sanft wie ein Pendel von Plus über 0 nach Minus und wieder über 0 zurück nach Plus.

Der folgende Alt-Text wurde noch nicht geprüft: 1) Kurze Zusammenfassung: Ein Diagramm zeigt eine sinusförmige Spannung U über der Zeit t mit Skalenmarken bei 325 V und −325 V sowie einer waagerechten gestrichelten Linie bei 230 V.

2) Detaillierte Beschreibung: Links ist die y‑Achse mit Pfeil nach oben und der Beschriftung „U“, rechts die x‑Achse mit Pfeil nach rechts und der Beschriftung „t“. Neben der y‑Achse stehen oben „325 V“ und unten „−325 V“. Entlang der x‑Achse sind Markierungen „0.02 s“, „0.04 s“, „0.06 s“, „0.08 s“ und „0.1 s“, mit hellgrauen vertikalen Hilfslinien an diesen Positionen. Eine dünne waagerechte schwarze Mittellinie verläuft durch die Nulllage. Eine schwarze, durchgezogene Sinuskurve verläuft mittig um die Nulllinie und erreicht annähernd die Höhen der Beschriftungen „325 V“ und „−325 V“; von 0 s bis 0.1 s sind fünf vollständige Schwingungen sichtbar. Links unten und rechts außen setzt sich die Sinuskurve jeweils kurz als graue gestrichelte Linie fort. Etwas oberhalb der Mitte verläuft eine waagerechte orangefarbene, gestrichelte Linie über fast die gesamte Breite; rechts daneben steht in Orange „230 V“. — Abbildung NEA-2.3.1: Die Spannung des Stromnetzes im zeitlichen Verlauf. Da die Spannung nicht die ganze Zeit den Höchstwert von 325 V aufweist, wirkt sie effektiv übrigens nur mit 230 V.

Diese Grundform nennt man Sinusschwingung. Man kann sie gut an ihrem wellenförmigen Verlauf erkennen. Neben den sinusförmigen Wechselspannungen gibt es eine Vielzahl weiterer Schwingungen. Die bekanntesten sind folgende:

Rechteckförmige Schwingung (Abbildung NEA-2.3.2)
Dreieckförmige Schwingung (Abbildung NEA-2.3.3)
Sägezahnförmige Schwingung (Abbildung NEA-2.3.4)

1) Kurzbeschreibung: Diagramm mit einer vertikalen Achse („U“) und einer horizontalen Achse („t“) sowie einer Kurve aus vertikalen und horizontalen Linien um die Nulllinie.

2) Ausführliche Beschreibung: Rechtwinkliges Koordinatensystem mit einer vertikalen Achse (Beschriftung „U“) und einer horizontalen Achse (Beschriftung „t“). Die Kurve beginnt links an der Nulllinie, steigt zunächst als vertikale Linie in den positiven Bereich zu einem Maximum, verläuft horizontal weiter. In der Bildmitte fällt sie vertikal durch die Nulllinie zu einem Minimum im negativen Bereich. Anschließend verläuft sie horizontal und steigt dann wieder vertikal bis zur Nulllinie. Es gibt keine Skalenmarken, Zahlen oder weiteren Beschriftungen. — Abbildung NEA-2.3.2: Rechteckförmige Schwingung

1) Kurzbeschreibung: Diagramm mit einer vertikalen Achse („U“) und einer horizontalen Achse („t“) sowie einer Kurve aus geraden Linien um die Nulllinie.

2) Ausführliche Beschreibung: Rechtwinkliges Koordinatensystem mit einer vertikalen Achse (Beschriftung „U“) und einer horizontalen Achse (Beschriftung „t“). Die Kurve beginnt links an der Nulllinie, steigt zunächst als gerade Linie in den positiven Bereich zu einem spitzen Maximum, fällt dann geradlinig ab, schneidet die Nulllinie und erreicht in der rechten Bildhälfte ein spitzes Minimum im negativen Bereich. Anschließend steigt sie wieder geradlinig an und endet kurz vor dem rechten Bildrand an der Nulllinie. Es gibt keine Skalenmarken, Zahlen oder weiteren Beschriftungen. — Abbildung NEA-2.3.3: Dreieckförmige Schwingung

1) Kurzbeschreibung: Diagramm mit einer vertikalen Achse („U“) und einer horizontalen Achse („t“) sowie einer Kurve aus diagonalen und verikalen Linien um die Nulllinie.

2) Ausführliche Beschreibung: Rechtwinkliges Koordinatensystem mit einer vertikalen Achse (Beschriftung „U“) und einer horizontalen Achse (Beschriftung „t“). Die Kurve beginnt links an der Nulllinie, steigt zunächst als gerade diagonale Linie in den positiven Bereich zu einem Maximum. In der Bildmitte fällt sie vertikal zur Nulllinie zurück. Anschließend verläuft sie diagonal bis zum Maximum und fällt dann vertikal bis zur Nulllinie zurück. Es gibt keine Skalenmarken, Zahlen oder weiteren Beschriftungen. — Abbildung NEA-2.3.4: Sägezahnförmige Schwingung

NB401: Welches Bild zeigt eine sinusförmige Wechselspannung?

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