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.

1) Kurzbeschreibung: Diagramm mit einer horizontalen Achse „t“ und einer vertikalen Achse „U“; Skalenmarkierungen auf der horizontalen Achse bei „0.02 s“, „0.04 s“, „0.06 s“, „0.08 s“ und „0.1 s“, auf der vertikalen Achse bei „+325 V“ und „–325 V“; graue, vertikale und horizontale Linien, von den Skalenmarkierungen ausgehend; gestrichelte horizontale Linie bei „230 V“; sinusförmige Kurve um die Nulllinie.

2) Ausführliche Beschreibung: Ein Koordinatensystem hat eine horizontale Achse mit der Beschriftung „t“ und eine vertikale Achse mit der Beschriftung „U“. Auf der horizontalen Achse befinden sich Skalenmarkierungen bei „0.02 s“, „0.04 s“, „0.06 s“, „0.08 s“ und „0.1 s“, auf der vertikalen Achse bei „+325 V“ und „–325 V“. Das Koordinatensystem ist von grauen, vertikalen und horizontalen Linien durchzogen, die jeweils von den Skalenmarkierungen ausgehen. Eine gestrichelte, horizontale gelbe Linie gibt es bei „230 V“. Eine sinusförmige Kurve um die Nulllinie beginnt im Nullpunkt, führt zu einem Maximum bei „+325 V“, danach zu einem Minimum bei „–325 V“ und erreicht die Nulllinie nach „0.02 s“. Dies wiederholt sich noch viermal. Eine Weiterführung der Kurve ist rechts der Markierung von „0.1 s“ in gestrichelter Form angedeutet, ebenso links des Nullpunktes. — Abbildung NEA-2.3.1: Die Spannung des Stromnetzes im zeitlichen Verlauf. Da die Spannung nicht die ganze Zeit den Höchstwert von $\qty{325}{\volt}$ aufweist, wirkt sie effektiv übrigens nur mit $\qty{230}{\volt}$.

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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