Selbstinduktion beim Einschalten

Selbstinduktion beim Einschalten.

1.) Ein Strom, der zu spät kommt.

In einem Stromkreis sind zwei Glühlämpchen 3,8V; 70 mA parallelgeschaltet.
Vor der einen Glühlampe liegt eine Spule L im Teilzweig (2), vor der anderen Lampe ein ohm'scher Widerstand. Sein Widerstandswert wurde so gewählt, dass er gleich dem ohm'schen Widerstand des Spulendrahts der Spule ist. (1)
(vgl. Schaltskizze).

Beide Teilstromkreise werden durch einen Schalter gleichzeitig mit der Quelle verbunden.

Schau dir im Film an was passiert.

Während die Lampe im Teilstromkreis mit dem ohmschen Widerstand sofort aufleuchtet, leuchtet die Lampe mit der vorgeschalteten Spule verzögert auf.

->Warum passiert dies?

2.) Die Spule induziert sich selbst.

Steigt beim Einschalten die Stromstärke in der Spule an, so baut sich ein Magnetfeld B auf. Die magnetische Flussdichte B und der magnetische FlussF nehmen zu.

Dieser sich ändernde Fluss kann nun nicht nur in einer anderen Spule eine Induktionsspannung erzeugen, sondern auch in der felderzeugenden Spule selbst. Man nennt dies Selbstinduktion, die erzeugte Spannung Selbstinduktionsspannung U_ind.

Es gilt:

Formel Selbstinduktion

Die Größe L heißt Eigeninduktivität.. Sie ist die Kenngröße einer Spule, so wie die Kapazität die Kenngröße eines Kondensators ist.

Es gilt offenbar auch:

Einheit der Eigeninduktivität

3.) Theorie zur Induktionsspannung und zum Induktionsstrom beim Einschalten.

....ersetzt und um die Ecke gedacht......

Die Glühlampe wurde für die folgende Betrachtung weggelassen, sie diente im Versuch oben nur als Nachweisinstrument für den Stromfluss, ist für die Induktion aber nicht wichtig.

Ersatzschaltbild

Die beiden Spannungsquellen, die konstante Spannung U_q der Quelle, und die veränderliche Induktionsspannung U_ind(t) arbeiten gegeneinander.
U_ind(t) kann dabei maximal so groß wie U_q werden, es ist also U_q ³ U_ind(t) bzw. U_ges ³ 0.

Für die Spannungen und die Stromstärke I(t) im Stromkreis ergeben sich also:

Formeln 1