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Übersicht Als Selbstinduktion bezeichnet man die Induktionswirkung eines Strom durchflossenen Leiters auf sich selber. Sie ist z.B. die Ursache dafür, dass nach dem Einschalten eines Stromkreises im Kreis nicht sofort die maximale Stromstärke fließt. Das Anwachsen der Stromstärke hat ein Anwachsen des magnetischen Feldes zur Folge, das bedeutet, der magnetische Fluss ändert sich. Dem Induktionsgesetz folgend, wird im Leiterkreis eine Gegenspannung induziert, die das Erreichen der maximalen Stromstärke verzögert. Die Selbstinduktion wirkt also ihrer Ursache entgegen. In diesem Applet von Jakob Vogel ist der Standartversuch (hier allerdings zusätzlich noch mit einer Diode) bei dem im Unterricht die Selbstinduktion entdeckt wird interaktiv dargestellt. Die beiden Diagramme zeigen den Verlauf von Spannung bzw. Stromstärke in Abhängigkeit der Zeit an. Die Stärke des magnetischen Feldes an der Spule wird durch unterschiedliche Anzahl an Feldlinien angezeigt, die Stromstärke in den einzelnen Zweigen durch die Helligkeit der Lämpchen.
Anschaltvorgang: Wird der Strom angeschaltet wird durch die Spule ein Magnetfeld aufgebaut. Dieses Feld induziert in der gleichen Spule eine Spannung, die nach der Regel von Lenz der Ursache entgegenwirkt. Somit ist der Strom im zweiten Zweig schwächer, bis das Magnetfeld vollständig aufgebaut ist. Ausschaltvorgang: Auch in diesem Fall wird in der Spule eine Gegenspannung induziert, aber nur solange bis das Magnetfeld abgebaut ist. Die Gegenspannung fließt nicht durch den Zweig mit dem ersten Widerstand, der ja durch die Diode gesperrt wird, sondern durch den jetzt durchlässigen ersten Zweig. Die Gegenspannung wird jeweils nur solange induziert, solange sich das Magnetfeld ändert. Die Induktivität einer Spule ist eine sie charakterisierende Größe. Sie ist der Proportionalitätsfaktor, welcher angibt wie stark eine Spule auf Änderungen der Stromstärke reagiert. Der magnetische Fluss einer lang gestreckten Spule ist:
Beim Einschalten des Stromes ändert sich bei einer Spule nur die Stromstärke - also I(t) (die Fläche A bleibt konstant). Damit ist die Ableitung des Flusses nach der Zeit:
Damit können lässt sich die Selbstinduktionsspannung berechnen:
Die in der Klammer stehen unveränderliche Spulengrößen werden zu einer Größe L - der Induktivität - zusammen gefasst:
Die Induktivität hat die folgende Einheit
letzte Änderung: 29.12.2004 |
