Indusi - Zugbeeinflussung?
Hallo,
ich benötige Hilfe, ich bin ned der beste in Physik und muss morgen kurz die physikalische Erklärung hinter der Zugbeeinflussung Indusi meiner Klasse vortragen.
Im Buch steht: am Triebfahrzeuges des Zuges ist ein Schwingkreis mit gleicher Eigenfrequenz montiert, ein Wechselstromgenerator regt in ihm Schwingungen an. Bei grün ist der Gleichschwingungskreis durch Kurzschließen unwirksam geschaltet, bei Rot ist der Schalter geöffnet. passiert nun der Zug das Signal, so wird der Gleichschwingungskreis durch den Schwingkreis der Lok zu Schwingungen angeregt. Dabei wird dem Schwingkreis der Lok Energie entzogen, das Relais schaltet um und die Zwangsbremsung wird eingeleitet.“
kann mir jemand bitte diesen Mechanismus simpel erklären ?
was ändert sich, wenn die Frequenz beim Magnet am Gleis größer wird ?
2 Antworten
Es gibt keinen "Gleichschwingungskreis".
Die Parallelschaltung von Kondensator und Spule ergibt einen Resonanzkreis. Durch Resonanz wird eine eingespeiste, hier induzierte, Schwingung verstärkt.
Der Resonanzkreis wird durch den Kontakt kurzgeschlossen, ist also unwirksam.
Welche Themen in diesem Zusammenhang sind dir ein Begriff?
V. s. von folgenden:
elektromagnetischer Schwingkreis
Bandpass
Wechselstromwiderstand / Impedanz
Resonanz
Energieerhaltung
Energieübertragung bei Resonanz
wechselseitige Induktion / Gegeninduktion
Phasenverschiebung
erzwungene Schwingung
Wenn du in ein Musikinstrument hineinsingst, klingt dir der Ton zurück. Wenn du allerdings die Spannung aus der Saite herausnimmst, das Schallloch zuhältst oder sonst die Grundlage der Schwingung wegnimmst, tritt keine Resonanz auf.
Die Energie für die Resonanz kommt von deiner Stimme.
Allerdings kann bei der Musikinstrument-Resonanz die Energie von deiner Stimme auch in den Raum entweichen. Wenn sie das nicht könnte, würdest du merken, ob Resonanz auftritt oder nicht - mit Resonanz ist das Singen anstrengender als ohne.
Ähnlich ist das auch hier: der aktive Schwingkreis am Zug kann seine Energie nur sehr schlecht an die Umgebung abgeben, weil er keine dafür angepasste Antenne hat (anders als ein Radiosender). An einen Resonanz-Schwingkreis in der Nähe kann er aber seine Energie abgeben (der passive Schwingkreis an drr Schiene). Dadurch verliert er Energie, dieser Energieverlust muss vom Generator nachgeliefert werden, und dadurch schaltet das Relais.
Der passive Schwingkreis ist nur dann auf Resonanz abgestimmt, wenn er nicht kurzgeschlossen ist.
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Wie oft in der Physik, gibt es auch hier verschiedene Betrachtungsweisen.
Die in Serie geschalteten Elemente Induktivität und Kondensator im aktiven Schwingkreis bilden einen "Bandpass": Ein Kondensator lässt nur Wechselstrom durch (je höher die Frequenz, desto besser), aber keinen Gleichstrom (da lädt er sich auf, und das war es dann); eine Induktivität lässt Gleichstrom durch und Wechselstrom umso besser, je niedriger die Frequenz ist. Dadurch kommt weder Gleichstrom noch hochfrequenter Wechselstrom durch, sondern nur Wechselstrom mit einer Frequenz in der Nähe der Resonanzfrequenz.
Wenn eine andere Induktivität in der Nähe ist, die von der ersten Induktivität angeregt werden kann (wechselseitige Induktivität), dann wird Energie ausgekoppelt. Das führt dazu, dass die erste Induktivität die "Phase" des Wechselstroms verschiebt, und dadurch ist der Bandpass nicht mehr ganz so durchlässig - es fließt etwas weniger Strom. Das reicht offensichtlich, dass das Relais umschaltet.
Wow, wirklich vielen Dank für die sehr ausführliche Antwort, ich hab es von Freunden auf Mittelstufe-Niveau erklärt bekommen, aber bei der Erklärung fällt meiner Physik-Lehrerin der Mund auf 🤣🤣🤣
wiirklich vielen Dank
Phasenverschiebung hab ich schon mal gehört,elektromagnetischer Schwingkreis auch, ich weiß noch, dass sich der Kondensator auflädt und wenn der Magnet über ihn ist, entlädt er sich wieder