Aufbau:
Der Thomson'sche Schwingkreis besteht aus einer Parallelschaltung, in welcher ein Kondensator (ca. 40\(\mu\)F) parallel zur einem Netzgerät (ca. 5V Gleichstrom) und einer Spule (ca. 500H) geschaltet ist. Durch einen Schalter kann der Stromkreis zwischen Kondensator und Netzgerät geschlossen werden (Schalterposition 1) oder zwischen Kondensator und Spule (Schalterposition 2). An dem Kondensator wird die Spannung gemessen und hinter der Spule in Reihe die Stromstärke.

Beobachtung:
Schalterposition 1: Das Spannungsmessgerät zeigt eine Spannung von 5V an. Das Stromstärkemessgerät liegt bei 0A.
Schalterposition 2: Nach dem Umschalten fällt die Spannung sofort ab. Parallel dazu steigt die Stromstärke langsam an. Ist die Spannung bei 0V, so ist die Stromstärke gerade maximal (ca. 4mA). Anschließend fällt die Spannung weiter ins Negative ab, während die Stromstärke ebenfalls sinkt. Der weitere Verlauf kann den folgenden Graphen entnommen werden:

Der Verlauf der Spannung nach dem Umschalten des Schalters entspricht also einer Kosinus-Funktion mit einer Periodendauer von ca. 1s und exponentiell abnehmender Amplitude. Die Stromstärke ist dazu um \(\pi/2\) Phasenverschoben.

Erklärung:
Schalterposition 1: (a)Der Kondensator wird durch die Spannung aufgeladen. Im Kondensator wird dadurch ein elektrisches Feld aufgebaut. Schalterposition 2: Durch das Abtrennen der Spannungsquelle vom Kondensator und das Schließen des Stromkreises über die Spule, entsteht ein elektrischer Strom durch die Spule vom Minuspol des Kondensators zum Pluspol. Dabei baut sich das elektrische Feld im Kondensator langsam ab. (b) Gleichzeitig wird in der Spule ein magnetisches Feld aufgebaut. Dieses sich zeitlich ändernde Magnetfeld durchsetzt den Innenbereich der Spule. Die daurch hervorgerufene Selbsinduktion wirkt nach der Lenz'schen Regel dem Aufbauen des Magnetfeldes (Ursache für Selbstinduktion) entgegen. Der Induktiosnstrom bremst also den Entladestrom des Kondensators aus, sodass dieser nur langsam ansteigt. Dabei nimmt die Stärke des Magnetfeldes weiter zu. (c) Ist der Kondensator entladen, so ist die Änderung des Magnetfeldes kurzzeitig 0, damit herrscht keine Selbstinduktion und der Entladestrom ist maximal. (d) Da der Kondenstor entladen ist, nimmt der Entladestrom wieder ab und somit auch das Magnetfeld. Durch die Änderung des Magnetfeldes findet erneut Selbstinduktion in der Spule statt, welche dem Abbauen des Magnetfeldes entgegen wirkt. Dafür muss in der Spule der Entladestrom aufrecht erhalten werden. Dieser Strom läd nun den neutral geladenen Kondensator in umgekehrter Richtung elektrisch auf, sodass am Kondensator die Spannung das Vorzeichen ändert. (e) Der Induktionsstrom wird dabei scheinbar solange aufrecht gehalten, bis am Kondensator ungefährt eine Spannung von -5V anliegt. Sofern in den Bauteilen keine Energie abgegben wird, muss die Spannung genau -5V erreichen, damit die Energieerhaltung weiterhin erfüllt ist. Anschließend wiederholt sich der Prozess mit umgedrehter Stromrichtung.
Folgende Abbildungen zeigen nochmal anschlaulich den Verlauf von magnetischem und elektrischem Feld.

Wir können den Verlauf der Stromstärke \(I(t)\) dabei mathematisch wie folgt herleiten:
Für die Parallelschaltung gilt \[U_L(t)+U_C(t)=0.\] Mit \[U_L(t)=L\frac{dI(t)}{dt}\quad (Selbstinduktion)\] und \[U_C(t)=\frac{Q(t)}{C}\quad (Kapazität)\] folgt: \[L\frac{dI(t)}{dt}+\frac{Q(t)}{C}=0\] Leitet man diese Gleichung nach der Zeit ab, so erhält man: \[L\frac{d^2I(t)}{dt^2}+\frac{1}{C}\frac{d Q(t)}{dt}=0\] Mit \[I(t)=\frac{dQ(t)}{dt}\] folgt: \[L\frac{d^2I(t)}{dt^2}+\frac{1}{C}I(t)=0\] bzw. umgestellt: \[\frac{d^2I(t)}{dt^2}=-\frac{1}{LC}I(t)\] Die Lösung dieser Differentialgleichung kennen wir bereits vom harmonischen Oszillator: \[I(t)=\hat{I}\sin(\omega t)\] mit \[\omega =\frac{1}{\sqrt{LC}}\]