Serienschwingkreise

Der Serienschwingkreis, auch Seriens-Schwingkreis genannt, ist eine einfache elektromagnetische Schaltung, die aus einem Induktor L, einem Kondensator C und in der Regel einem Widerstand R besteht, die in Serie geschaltet sind. Er bildet eine grundlegende Baueinheit in frequenzbestimmenden Schaltungen, Filtern, Takt- und Abstimmkreisen sowie in Oszillatoren.

Bei der Frequenz ω0 = 1/√(LC) heben sich die reaktiven Anteile L und C gegenseitig auf, sodass der Gesamtimpedanz Z bei Resonanz rein ohmsch ist: Z(ω0) = R. Die Stromstärke ist I = V / R. Außerhalb der Resonanz wächst die Impedanz aufgrund der verbleibenden Blindimpedanzen (Z = R + j(ωL − 1/ωC)). Die Impedanzänderung erzeugt eine schmalbandige Frequenzselektion um ω0.

Die Energie wechselt periodisch zwischen dem magnetischen Feld der Induktivität und dem elektrischen Feld des Kondensators. Gleichzeitig können die Spannungen an L und C erheblich größer sein als die Versorgung. Der Gütefaktor Q des Kreises wird als Q = ω0 L / R = 1/(ω0 C R) definiert. Die Bandbreite Δω des Resonanzsignals erfüllt ≈ ω0 / Q. Je kleiner R, desto höher ist die Güte und desto schmalbandiger der Kreis.

Serienschwingkreise finden Anwendung in Radios und Empfängern als Tast-, Abstimm- oder Filterkreise sowie zur Impedanzanpassung. Praktische Auslegungen berücksichtigen Verluste (Spulenwiderstand, ESR des Kondensators) und parasitäre Effekte, die Resonanzfrequenz und Güte beeinflussen. In der Praxis ermöglichen Serienschwingkreise eine gezielte Frequenzselektion und Energieübertragung in gekoppelten Netzwerken.