- Selbstinduktion beim Einschalten
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Selbstinduktion beim Einschalten.

Selbstinduktion beim Einschalten.

Für die Wiedergabe der Versuchsvideos benötigt man das Quicktime-Plugin von Apple.
Wenn du Quicktime nicht hast, kannst du es von dieser Seite kostenlos herunterladen http://www.apple.com/quicktime/download externer Link.


1.) Ein Strom, der zu spät kommt.

Veruch: Lampen an Widerstand und Spule

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.
( Das Video kann man mit den Pfeiltasten in "Zeitlupe" weiterschalten, wenn man zuvor mit der linken Maustaste hineingeklickt hat! )

Quicktime Film 700 kB)

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 Uind.

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 Uq der Quelle, und die veränderliche Induktionsspannung Uind(t) arbeiten gegeneinander.
Uind(t) kann dabei maximal so groß wie Uq werden, es ist also Uq ³ Uind(t) bzw. Uges  ³ 0.

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

Formeln 1

Etwas umgeformt folgt daraus für die Anstiegsgeschwindigkeit der Stromstärke:

Anstiegstempo der Stromstärke

bzw. für den Verlauf der Induktionsspannung Uind(t) :

Induktionsspannung


Simulationen zur Selbstinduktion beim Einschalten:

mit Crocodile Physics : /unterricht/faecher/physik/modell/crocodile/*.cyp
mit Easysim : ind_mit_easysim.htm
mit Excel : /unterricht/faecher/physik/modell/excel/index.htm#e_lehre

Weiterführende Seiten zur Selbstinduktion:

Exakte Gleichungen : Selbstinduktion beim Einschalten
Zusammenfassung : Selbstinduktion
Selbstinduktion beim Ausschalten
Exakte Gleichungen : Selbstinduktion beim Ausschalten

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