Induktivität
Physik
Definition
L: Wie viel Gegenspannung eine Stromstärkenänderung bewirkt. Die Induktivität ist eine Eigenschaft eines Bauteiles, einer Änderung der Stärke des durch ihn hindurchfließenden elektrischen Stromes entgegenzuwirken. Das Formelzeichen ist ein großes L, die Einheit das Henry (H). Anschaulich: je mehr Henry, desto stärker widersetzt sich ein Bauteil einer Stromstärkenänderung, destro träger ist es im Bezug auf eine Änderung der Stromstärke.
Formel
- L = U durch (delta i durch delta t)
- L = U durch (dI/dt)
Legende
- L = die Induktivität in => Henry
- U = die induzierte => elektrische Spannung
- I = die momentane => Stromstärke
- t = der momentane Zeitpunkt
- dI/dt = delta-I duch delta-t: die erste Ableitung der Stromstärke nach der Zeit
- dI/dt = ein Maß dafür, wie schnell sich die Stromstärke ändert
Erklärung
Ein fließender Strom - auch Gleichstrom - erzeugt immer ein Magnetfeld (Oerstedsches Gesetz). Dieses Magnetfeld hat dann eine Flussdichte B. Ändert sich die Stromstärke, ändert sich auch die Flussdichte B des Magnetfeldes. Ein zeitlich sich veränderndes Magnetfeld erzeugt wiederum immer ein elektrisches Feld (Prinzip der Induktion). Dieses elektrische Feld wirkt dann auf die Ladungen des ursprünglichen Stromes zurück. Diese Rückwirkung wirkt immer bremsend auf die ursprüngliche Änderung der Stromstärke (Lenzsche Regel). Die Induktivität L gibt anschaulich gesprochen dann an, wie groß die induzierte (Gegen)Spannung) pro Ampere-pro-Sekunden Stromstärkenänderung für ein Bauteil ist. Diese Angabe findet sich zum Beispiel als Henry-Wert auf gekauften Spulen.
Einheit
- Das Formelzeichen für die Induktivität ist das große L.
- Die Einheit der Induktivität ist das große lateinische H.
- 1 H ist in anschaulich => Volt pro Ampere-pro-Sekunde
- 3 H meint: bei 1 A Stromstärkenänderung pro Sekunde werden 3 V induziert.
- Mehr unter => Henry
Spulen
- Jedes elektrische Bauteil hat eine Induktivität.
- Insbesondere hat ein gerader Leiter auch eine Induktivität.
- Der Effekt kann aber in Spulen kontrolliert verstärkt werden.
- Deshalb meint "eine Induktivität" oft eine dazu eingesetzte => Spule
Einschaltvorgang
Man stelle sich eine Spule in einem Stromkreis vor. Der Stromkreis ist noch noch nicht geschlossen. In dem Moment, in dem der Stromkreis geschlossen wird, beginnt die Stromstärke zu steigen. Je schneller und stärker, desto größer ist die induzierte Gegenspannung. Dadurch wird der Anstieg der Stromstärke also gebremst. Eine Spule "glättet" den Anstieg.
Ausschaltvorgang
Wird ein Stromfluss unterbrochen, sinkt die Stromstärke rapide ab. Dadurch wird eine Gegenspannung induziert. Die Gegenspannung versucht, den Stromfluss weiter aufrecht zu erhalten. Wie beim Einschalten bremst die Induktivität also die Änderung.
Wechselstrom
Die Stromstärke ändert sich beim Wechselstrom ständig, woher auch der Name stammt. Je höher die Frequenz des Wechselstromes ist, desto schneller ändert sich die Stromstärke auch mit der Zeit. Baut man eine Spule (man sagt oft: eine Induktivität) in den Stromkreis ein, so wird ständig eine änderungshemmende Gegenspannung induziert. Auf einen Wechselstromkreis wirkt eine Induktivität wie ein hemmender Widerstand. Im Gegensatz zu einem ohmschen Widerstand wird aber keine Energie in Wärme verwandelt.
Gleichstrom
In einem gleichmäßig starken Gleichstrom hat eine Spule (Induktitivät) keinerlei Wirkung. Nur beim Ein- und Ausschalten widersetzt sich die Induktivität der Änderung.
