III_13

13.Selbstinduktion; Induktivität
13.1. Selbstinduktion bei Ein- und Ausschaltvorgängen
Versuch 1:
Bei geschlossenem Schalter S wird der Widerstand R1 so groß gewählt, dass die
Glühlämpchen G1 und G2 gleich hell leuchten. Somit sind die Stromstärken in den beiden
Zweigen gleich groß. Nun wird Schalter S wieder geöffnet. Beim Schließen des Schalters S
leuchtet das Glühlämpchen G2 später auf als G1.
Erklärung:
Beim Einschalten einer Spule ändert sich das durch sie erzeugte Magnetfeld. Diese Änderung
bewirkt die Induktion einer Spannung in der Spule selbst, die sogenannte Selbstinduktion.
Bei jeder Stromstärkeänderung durch die Spule kann dieser Effekt beobachtet werden, dabei
ist die induzierte Spannung, die nach der Regel von Lenz seiner Ursache entgegengerichtet
ist, solange vorhanden, bis sich sein Magnetfeld nicht mehr ändert.
Versuch 2:
In der Schaltung von Versuch 1 wird ein Schalter S2 eingefügt und die Glühlämpchen durch
eine Glimmlampe ersetzt. Der Stromkreis kann somit durch beide Schalter unterbrochen
werden. Zunächst seinen S1 und S2 geschlossen, es fließt Dauerstrom. Zusätzlich kann noch
ein Stromstärkemessgerät eingebaut werden. Wir unterscheiden zwei Fälle und ihre Ursachen:
Fall 1: S1 wird geöffnet, was eine Abnahme der Stromstärke I zur Folge hat. Die Glimmlampe
leuchtet hierbei nicht. Der Grund für die allmähliche Stromstärkeabnahme ist der in der Spule
induzierte Spannungsstoß, der so lange vorhanden ist, wie in der Spule der magnetische Fluss
abnimmt.
Fall 2: Bei geschlossenem Schalter S1 wird S2 geöffnet, so dass die Stromstärke I unmittelbar
auf null zurückgeht und eine Elektrode der Glimmlampe kurz aufleuchtet. Die
Induktionsspannung Ui übersteigt die ursprünglich angelegte Spannung U0 wesentlich.
Ursache ist die kurze Abklingdauer, die durch den Schalter bestimmt ist. Trotz gleich großer
induzierter Spannungsstöße (Gleiche Flussänderung!) entsteht nun wegen der kürzeren
Abklingzeit eine größere Spitzenspannung.