Induktivität von Spulen - Vorlesungssammlung Physik

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Karte nur zur Benutzung in den Räumen der Universität Ulm, Vorlesungssammlung Physik
GS
Folie
N
Bestimmung aus Zeitkonstante des Stromanstiegs
V O RL E S U
G
M
Induktivität von Spulen
ITÄT
ERS
UL
IV
EM - 5
Elektromagnetismus
Anz. Blätter: 2
Datum: 03.04.03
Bearbeiter: Dollhopf W.
Stichworte:
Induktivität, Bestimmung aus Zeitkonstante des Stromanstiegs
Zweck:
Aus der Zeitkonstanten beim Anstieg des Stroms nach dem Einschalten kann die
Induktivität bestimmt werden.
Zubehör:
Netzgerät PE1512 {64-4}
Potentiometer 1 Ω / 100 W {66-4}
Spule vom Aufbautrafo 500 Windungen L = 0,011 mH {81-2}
Spule vom Aufbautrafo 1000 Windungen L = 0,04 mH {81-2}
Oszilloskop {63-3}
Morsetaste {61-8}
Bild:
Aufbau:
U = 3-10 V
Morsetaster
1 Ohm
Spule
1000 oder
500 Wind.
zum
Oszilloskop
Einstellung Oszilloskop:
Vertikal: 200 mV/Div (entspricht einem Strom von 20 mA/Div). Pos. –2,1 Div.
Horizontal: 1 ms/Div, bei L-Dekade 2 ms/Div.
Trigger: auf den Messkanal, Normal, Level 460 mV. Position 20%
Einstellung Netzgerät: je nach dem ohmschen Widerstand der Spule ist eine andere
Spannung erforderlich: Spule n=1000: 10V, Spule n=500: 3V
Durchführung:
Beim Drücken der Morsetaste beginnt der Strom durch die Spule zu fließen.
Man berechnet L aus L = τ ⋅ R = τ ⋅ ( RV + RL )
Messbeispiele:
Spule
Aufschrift U0
N=1000 L=44 mH 10 V
I0(t=∞)
I0x0,632
τ
R=RV+RL
L=R τ
904 mA
571 mA
3,44 ms 10,5 Ω
36 mH
829 mA
524 mA
2,66 ms 3,5 Ω
9,3 mH
RV=9,5Ω
N=500
L=11 mH 3 V
RV=2,5Ω
Grafik:
U 0 =3V; Spule n=500; 11mH; 2,5Ω
U 0 =10V; Spule n=1000; 44mH; 9,5Ω
Formeln:
I = I 0 (1 − e
R
− t
L
−
) = I 0 (1 − e ) mit τ =
I 0 = I (t ⇒ ∞) =
Berechnung von
L aus der
Geometrie:
L = µ0 N 2
t
τ
L
und R = RL + RV
R
U0
RL + RV
A
mit µ 0 = 4π ⋅10 −7 und A = 0,0025 m² und l = 0,07 m
l
für N = 500:
L = 0,011 H
für N = 1000: L = 0,044 H
Hinweis:
Siehe auch Anleitung EM-029, Bestimmung von L aus der Anfangssteigung.