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Spule an Wechselspannung


Eine Spule verhält sich an einer Wechselspannung anders als an einer Gleichspannung.



Spule an Wechselspannung

Legt man eine Spule an eine Wechselspannung, so ändert sich fortlaufend der Strom und damit der magnetische Fluß in der Spule wodurch auch fortlaufend eine Spannung induziert. Diese Selbstinduktionsspannung ist aufgrund der lenzschen Regel immer so gepolt, daß sie hemmend auf den Stroman- bzw. abstieg wirkt. Die Selbstinduktionsspannung begrenzt damit die Stromaufnahme einer Spule an Wechselspannung. Die Spule verhält sich so, als ob sie einen zusätzlichen Widerstand hätte. Diesen bezeichnet man als induktiven Blindwiderstand. Bei der idealen Spule eilt der Wechselstrom der Wechselspannung um 90 Grad nach - beide sind also phasenverschoben. Der induktive Blindwiderstand berechnet sich wie folgt:


Ónduktivblindw1.gif

F ist die Frequenz in Hertz und L die Induktivität der Spule in Henry.

Durch den induktiven Blindwiderstand ist die Stromaufnahme einer Spule im Wechselstromkreis geringer als bei Gleichstrom.

Die Phasenverschiebung von 90 Grad zwischen Wechselstrom der Wechselspannung gilt nur für die ideale Spule, also für die reine Induktivität. Da Kupferleitungen auch einen Widerstand haben, hat jede Spule zusätzlich einen ohmschen Widerstand, auch Wirkwiderstand genannt. Das Ersatzschaltbild einer Spule besteht daher aus einem Widerstand und einer Induktivität, die in Reihe liegen:


spulen.gif

Ersatzschaltbild einer Spule


Wegen des Wirkwiderstandes ist bei der realen Spule die Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung stets kleiner als 90 Grad.

Der induktive Blindwiderstand wird umso größer, je höher die Frequenz und je höher die Induktivität der Spule ist.

Da der induktive Blindwiderstand einer Spule mit zunehmender Frequenz größer wird, kann man eine Spule z. B. als Tiefpass einsetzen, der hohe Frequenzen sperrt. Im Rundfunkbereich werden Spulen zum Aufbau von Schwingkreisen verwendet. Jeder Trafo besteht aus zwei Spulen, die elektrisch keinen Kontakt miteinander haben. Die Spannung in der zweiten Spule, der Ausgangsspule, wird durch Induktion erzeugt. Die Vorschaltgeräte für Leuchtstofflampen bestehen aus sogenannten Drosselspulen. Drosselspulen daher, weil sie beim Betrieb der Lampe durch ihren Blindwiderstand den Strom begrenzen (drosseln).


sinusphasenverschoben.jpg

Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung auf dem Oszilloskop


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