Elektrotechnik

Gleichung: U / U2 = (R1 + R2)/ R2

Herleitung:

1. Ohm'sches Gesetz: U = I*R.

2. Spannungsteiler-Schaltung: Eine Spannungsteiler-Schaltung besteht aus zwei Widerständen (R1 und R2) in Reihe.

3. Strom durch die Schaltung berechnen: Reihenschaltung, daher der gleiche Strom durch beide Widerstände -> I = U / (R1 + R2)

4. Spannungen an den Widerständen berechnen:

   U1 = I * R1 und U2 = I * R2

5. Ausgangsspannung berechnen: U / U2 = (R1 + R2) / R2.

Draht = ein einzelner Leiter, der teils massiv und dadurch unflexibel ist. Viele Drähte eignen sich außerdem hervorragend zum Löten.

-> am besten für eine feste Verlegung (Gefahr einer Überbeanspruchung durch häufige Bewegung besteht)

+ geringerer Dämpfungswert und höhere elektrische Belastbarkeit

Litze = besteht aus vielen, teilweise mehreren hundert dünnen Einzeldrähten und ist dadurch leicht biegsam

+ besonders hohe Flexibilität

-> bei bewegten Anwendungen

Leuchtdiode (LED): 20 mW

Kühlschrank: 150 W

Waschmaschine oder Herdplatte: 2 kW

Antriebsmotor ICE 3: 8 MW

Typisches Kernkraftwerk: 1 GW

1. P = U * I = 2 V * 1,9 A = 3,8 W

2. I = U / R = 276 V / 543 Ohm = 0,509 A

P = U * I = 276 V * 0,509 A = 140,064 W

3. I = U / R = 71 V / 657 Ohm = 0,108 A

P = U * I = 71 V * 0,108 A = 7,748 W

4. I = U / R = 320 V / 16 Ohm = 20 A

P = U * I = 320 V * 20 A = 6400 W

Amplitude (A), die Frequenz (f) und die Phasenverschiebung (φ) beschrieben werden. Diese Größen genügen, um die Sinusschwingung mathematisch zu beschreiben

y(t) = A * sin(2 * π * f * t + φ)

Nach dem Ausschalten bricht das Magnetfeld der Spule zusammen -> Spannung wird induziert, die einen Stromfluss in der Spule bewirkt -> Lenzsches Gesetz: Der induzierte Strom ist so gerichtet, dass er der Ursache seiner Entstehung entgegen wirkt. Er versucht also, den Abbau des Magnetfeldes zu verzögern und ist deshalb genau so gerichtet, wie der ursprüngliche Stromfluss durch die Spule. Durch die Selbstinduktion in der Spule fließt also im Spulenkreis auch nach dem Abschalten noch eine gewisse Zeit ein Strom, was man am längeren Leuchten der Glühlampe bemerkt.

= Selbstinduktion

-> Spule möchte den Zustand „Strom fließt“ erhalten.

-> Bei sehr schnellem Unterbrechen: Spannungsspitzen

Elektrodynamische Wandler = Spule/Induktion

Elektrostatische Wandler = Plattenkondensator mit Phantomspeisung P48V

Ein Lautsprecher ist ein elektromechanisches Bauteil, das elektrische Signale in Luft-Schallsignale umwandelt.

Elektrodynamischer Schallwandler:

Der Lautsprecher besteht aus einem starken ringförmigen Magneten, in dessen Innern sich ein Eisenkern befindet. Zwischen Magnet und Eisenkern befindet sich eine bewegliche Spule, die sehr viele Kupferdraht-Windungen hat. An der Spule ist die Membran des Lautsprechers aufgehängt.

Während einer Periode wird ein Winkel von 360° durchlaufen.

Bei einer Schwingung mit der Frequenz f wird daher in 1 Sekunde der „Abschnitt“ 2π durchlaufen.

-> Dieser in einer Sekunde durchlaufene Gesamtwinkel ist die Kreisfreuquenz, gemeint sind „ganze Kreise” pro Sekunde.

Formel: ω = 2πf

Einheit = rad/s

Spule: Proportionalitätsfaktor L

L = U/ dI/dt = U/ (A/s)

=> Induktivität (Einheit Henry [H])

Kondensator: Kapazitätskonstante (C)

C = ε * ε0 * A / d

A - Innenfläche einer Platte

d - Abstand der Platten

ε - relative Dielektrizitätskonstante der Platten

ε0 - elektrische Feldkonstante =8,85 * 10^-12 As/Vm

=> Kapazität (Einheit Farad [F])

-> bei beiden sind Strom und Spannung proportional zueinander

Fourier-Synthese:

Die mangelhafte Darstellung einer Funktion mit Hilfe einer Fourierreihe an Sprungstellen wurde speziell von Josiah William Gibbs untersucht, zu dessen Ehren der Effekt Gibbsches Phänomen genannt wurde.

• An den Unstetigkeitsstellen ergeben sich typische Über- und Unterschwingungen die sich auch dann nicht verringern, wenn man versucht, die Funktion noch besser zu approximieren

In der Praxis hat dieser Effekt, der auch Ringing genannt wird, eine große

Bedeutung.

-> Ein Abbildung, die harte Farbübergänge aufweist (wie etwa bei Text, Strichzeichnungen), lässt sich nur sehr schlecht mit verlustbehafteten Verfahren wie JPEG komprimieren.

= Wechselspannung mit überlagerter Gleichspannung

-> elektrische Spannungen, die aus mehreren Einzelspannungen bestehen, die in einem gemeinsamen Leiter übertragen werden. Diese Einzelspannungen können unterschiedlicher Frequenz, Amplitude und Phasenlage sein

-> um die Auswirkungen von Mischspannungen zu minimieren werden Filter verwendet, die spezifische Frequenzbereiche aus den Spannungen herausfiltern

-> Jede beliebige nicht-sinusförmige Wechselgröße kann aus Sinusschwingungen mit passender Amplitude, Frequenz und Phase zusammengesetzt werden

-> Ein periodisches Signal setzt sich zusammen aus einer Grundschwingung und den Oberschwingungen, deren Frequenzen ganzzahlige Vielfache der Grundfrequenz f0 sind, mit passenden Amplituden und Freuquenzen.

Ein Kondensator lässt eine Wechselschwingung in Abhängigkeit von der Frequenz durch

= Frequenzabhängiger Widerstand

Strom I eilt Kondensatorspannung UC um 90° voraus

Es wird keinerlei Leistung am Kondensator verbraucht ➔ kapazitiver Blindwiderstand Xc

• ein Atom besteht aus einem Atomkern und der Hülle. In der Hülle bewegen sich Elektronen auf kreisähnlichen Bahnen.

• im Atomkern gibt es Protonen und Neutronen. Ist die Ladung eines Atoms ausgeglichen gibt es ebenso viele Elektronen wie Protonen (nicht ausgeglichene Ladung = Ion).

• die Elektronen habe eine negative Ladung, die Protonen eine positive.

Elektronen besitzen eine kleinste, nicht weiter teilbare Elementarladung e

Ladung Q = n*e

1 Coulomb = 6,24 * 10+18 e

2 A = 2 C/s

1 C = 6,24 * 10^18 e

2 C/s * 10s

=> 6,24 * 10+18 * 20 Elektronen

• Gerichteter Fluss elektrischer Ladungen

  -> Stromfluss = Tautologie oder ein Pleonasmus (doppelt gemoppelt)

• Elektrischer Strom ist stets von einem Magnetfeld begleitet

Strömung von Ladungsträgern pro Zeiteinheit = elektrische Stromstärke

I = dQ/dt = Q/t

—> 1 Ampere (A) = 1C/1 sek

• Metallen

• Flüssigkeiten

• Gasen

• Vakuum

—> durch diese können elektrische Ströme fließen

Elektronik 1 nA – 10 A

Haushaltsgeräte, Werkzeuge 100 mA – 50 A

Steckdose in der Wohnung max. 16 A

Autoelektrik / Batterie 100 mA – 800 A

Überlandleitung 100 A – 100 kA

Elektrochemie 10 kA – 1 MA

Blitze ca. 200 kA

Für den Menschen ungefährlich 0 – 15 mA

• 1 mA: Wahrnehmbarkeitsschwelle: Darunter kaum wahrnehmbar.

• 1 – 15 mA: Muskelverkrampfungen -> kann über längere Zeit ertragen werden.

• 15 mA: Loslassschwelle - Ab dieser Stromstärke kann ein unter Spannung stehender blanker Leiter nicht mehr losgelassen werden. Stärkere Verkrampfungen -> Strom kann nur kurzzeitig ertragen werden.

• 50 mA: Gefahrenschwelle: Bei längerer Einwirkung kann Bewusstlosigkeit auftreten.

• 100 mA: länger als eine Herzperiode -> tödliche Wirkung

Gleichstrom = über längeren Zeitraum konstanter Strom

Wechselstrom = ändert Größe und Richtung nach Gesetzmäßigkeiten

Nahezu Lichtgeschwindigkeit:

-> c = 300.000 km/s = 3 * 10^8 m/s

• Minuspol = Ladungsträger/Elektronenüberschuss

• Pluspol = Ladungsträger/Elektronenmangel

—> nur Elektronen können frei wandern

Physikalische und technische Stromrichtung sind entgegengesetzt!

Obwohl sich die Elektronen vom Minuspol (Ladungsträgerüberschuss) zum Pluspol (Ladungsträgermangel) bewegen, wurde als technische Stromrichtung eine Bewegung von Plus nach Minus festgelegt.

Die tatsächliche Stromrichtung ist die physikalische Stromrichtung.

Komma um so viele Stellen verschieben, wie viele Nullen es gibt:

• 0,0000253 = 2,53x10^-5

• 0,000000000884 = 8,84x10^-10

• 3.500.000 = 3,5x10^6

• 4.000.000.000 = 4x10^9

Multiplikation: Mantisse 1 + Mantisse 2, danach Exponent 1 + Exponent 2

Unterschied im elektrischen Potential zwischen zwei Punkten

• U = R* I

• U = W/Q

• Reiben eines Kunststoffstabes an einem Wolltuch

• elektromagnetische Induktion

• Elektrochemie

• lichtelektrischer Effekt

• Piezoeffekt (Biegung/Druck)

• Wärmeeinwirkung

—> Spannung liegt an

Spannungsabfall wird erzeugt durch Strom in einem Widerstand

Rundfunkantenne 0,1 μV – 3 mV

Telefonsprechspannung 1 mV – 1 V

Batterie 1 – 30 V

Spannung in Steckdosen 110 – 400 V

Spannung auf Überlandleitungen 6 kV – 400 kV

Blitze, Hochspannungsanlagen 500 kV – 10 MV

Für den Menschen ungefährlich 0 – 60 V

Spannung zwischen zwei Punkten P und Q ist nichts anderes als die Differenz der Potentialwerte der beiden Punkte.

Definition: Widerstände sind elektronische Bauelemente, die den elektrischen Energiefluss in einem definierten Maß hemmen.

Widerstände begrenzen Ströme und erzeugen Spannungsabfälle, hierbei wird die elektrische Energie in Wärme umwandelt.

R = U / I —> [R] = 1V / 1A = 1 Ohm (Ω)

Widerstand ist auch eine Werkstoffeigenschaft

-> Einteilung in nicht-Leiter (Isolator), Halbleiter und Leiter (CPUs bzw Mikrochips sind typische Halbleiter z.B. ein Kupferdraht wäre ein typischer Leiter).

-> Ein ideales Kabel hat einen möglichst geringen Eigenwiderstand

• Ohmsches Gesetz: Stromstärke ändert sich immer proportional zur am Widerstand anliegenden Spannung —> Der Ohmsche Widerstand ist der Proportionalitätsfaktor

• U = R * I —> R = U / I

• Der Widerstandswert ist unabhängig von Strom und Spannung, aber auch von anderen physikalischen Größen wie Druck, Länge, Temperatur, Magnetfeld, Helligkeit, Frequenz oder Richtung des Stromflusses.

Je geringer der Widerstand desto höher die Stromstärke bei entsprechender Spannung

• Atome des Leiters schwingen bei erhöhter Temperatur mehr -> den Elektronen wird immer wieder der Weg versperrt und sie kollidieren mit den Atomrümpfen

• Steigt die Temperatur erhöht sich die Auslenkung der Atomrümpfe, dadurch werden die Elektronen häufiger abgebremst

  = steigende Widerstandswerte durch stärkere Bewegung der Atomkerne

Elektrischer Stromkreis = Verbindung von Spannungsquelle und Widerstand

-> Stromkreis wird von Strom mit Stromstärke I durchströmt.

• Die Spannung U (energetische Antriebsgröße) setzt den Stromfluss in Bewegung.

• I strömt durch alle Teile eines Stromkreises

  -> Erzeugt an allen Widerständen R die jeweiligen Spannungsabfälle UR.

==> Die Spannung U ist die Ursache für den Strom I

Es gibt die Schutzklassen 0 bis III. Üblich sind:

• Schutzklasse 0 (Es besteht neben der Grundisolierung kein besonderer Schutz gegen einen elektrischen Schlag. Der Anschluss an das Schutzleitersystem ist nicht möglich. Der Schutz muss durch die Umgebung des Betriebsmittels sichergestellt werden

• Schutzklasse I = Alle elektrisch leitfähigen Gehäuseteile des Betriebsmittels sind mit

  dem Schutzleitersystem der festen Elektroinstallation verbunden

  (Schukostecker).

Alle leitenden und zugleich von außen berührbaren Teile eines Geräts sind an den Schutzleiter angeschlossen. Löst sich innen ein Kabel und kommt es an diese Gehäuseteile wird die Spannung über den Schutzleiter sofort abgeführt

-> es ist unmöglich, einen Schlag zu bekommen.

• Eignung von elektrischen Betriebsmitteln für verschiedene Umgebungsbedingungen an, andererseits den Schutz von Menschen bei deren Benutzung gegen potentielle Gefährdung.

• Den Buchstaben IP wird eine zweistellige Zahl angehängt. Diese zeigt an, welchen Schutzumfang ein Gehäuse bezüglich Berührung bzw. Fremdkörper (erste Ziffer) und Feuchtigkeit (zweite Ziffer) bietet.

—> Die Schutzartkennzeichnung gibt an inwieweit ein Gerät unempfindlich gegen Staub und Schmutz sowie Feuchtigkeit ist.

Der Fehlerstromschalter (FI-Schalter oder RCD) erfasst den Strom, der in ein Gerät hineinfließt und vergleich ihn mit dem Strom, der wieder hinausfließt. -> Liegt die Differenz über einem vorher eingestellten Wert wird der Stromkreis allpolig (also auf allen Leitungen) unterbrochen.

= Knotenpunktsatz:

“Summe der hineinfließenden Ströme ist gleich der Summe der herausfließenden Ströme”

Physikalisches Gesetz: Elektrische Ladung kann nicht vernichtet werden

Iges = I1 = I2 = I3 = … (in Reihenschaltung!)

= Maschenregel:

Eine erzeugte, am Netzwerk anliegende Spannung muss an Verbrauchern wieder abfallen. Somit gilt:

“Alle Teilspannungen eines Umlaufs bzw. einer Masche in einem elektrischen Netzwerk addieren sich zu Null.”

Uges = U1 + U2 + U3 + … (in Reihenschaltung)

Iges = I1 = I2 = I3 = …

Uges = U1 + U2 + U3 + …

Rges = R1 + R2 + R3 + …

Es gilt das 1. Kirchhoffsche Gesetz. Daher ist die Stromstärke durch alle Widerstände gleich.

Iges = I1 + I2 + I3 +…

Uges = U1 = U2 = U3 = …

1/Rges = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 +…

Auch hier passt das 1. Kirchhoffsche Gesetz. Die Gesamtstromstärke addiert sich. Weiterhin liegt an allen Widerständen die gleiche Spannung an.

Rges = (R1*R2)/(R1+R2)

Reihenfolge:

Rges,

-> Iges = I1+I2

-> damit U1+U2

-> U5=U -U1-U2

-> damit I5, Iges - I5 = I3 und I4

-> damit U3 und U4

Ein Spannungsteiler vermindert die Eingangsspannnung U1 mit Hilfe zweier in Reihe geschalteter Widerständen, wichtigste Grundschaltung in der Elektronik.

Der Strom am Abgriff AB tendiert gegen 0A, da der Widerstand sehr hoch ist

Rges = R1 + R2

I = Uges/Rges = U/(R1+R2)

Ausgangsspannung:

U2 = U/Rges * R2 = (U1*R2)/(R1+R2)

Verhältnis von Eingangs- und Ausgangsspannung:

U2/U = R2/(R1+R2), das Gleiche wie

U/U2 = (R1+R2)/R2

Ein Potentiometer ist so gesehen ein variabler Spannungsteiler mit festem

Gesamtwiderstand. Die Werte von R1 und R2 werden durch die Position

des Schleifers bestimmt, Rges ist stets R1 + R2

Der Spannungsabfall am Vorwiderstand muss 12 V betragen, der Strom

durch ihn liegt bei 24/12=2A. R=12/2=6 Ohm.

Die Leistung liegt ebenso bei 24 W, es fällt die gleiche Leistung wie am eigentlichen Nutzen, der Glühbirne ab. -> weil beides 12V ist! Sonst einfach P=U*I

Spannungsabfall am Vorwiderstand: 3 Volt. R=U/I=3/0,02=150 Ohm.

Leistung am Widerstand P=3x0,02=60 mW

Über dem Vorwiderstand müssen 3 V abfallen. Der Strom durch die

Glühbirne liegt bei I=P/U=3/6=0,5A. Damit muss der Vorwiderstand

R=U/I=3/0,5=6 Ohm betragen.

Beim Dimmen der Glühbirne auf 200 V müssen 30 V am Vorwiderstand

abfallen. Der Widerstand der Glühbirne beträgt R=U²/P=230²/60=882

Ohm. Die Teilung der Spannung erfolgt im Verhältnis der Widerstände.

Der gesuchte Widerstand muss daher (30/200)*882=132 Ohm betragen.

An ihm fallen dann P=U²/R=6,8 W ab.

Es gilt (siehe oben):

UE / R1+R2 = UA / R2.

Damit müssen die Widerstände im Verhältnis 9:1 gewählt werden.

Leuchtdauer: 20x /Tag je 3 Minuten = 60 Minuten / Tag bzw.

30 Stunden pro Monat. Leistungsaufnahme 500 W

->Energiebedarf 30 h x 500 W = 15000 Wh = 15 kWh

->Kosten bei 20 Ct/kWh: 15 kWhx0,20€/kWh = 3 Euro.

Der Kurzschlussstrom fließt nur, wenn ein ausreichend kleiner Widerstand

zwischen die Pole der Batterie gebracht wird. Der Widerstand des

Menschen liegt bei ca. 2 kOhm. Der Strom wird daher etwa

I=U/R= 24 V / 2000 Ohm= 12 mA erreichen und liegt daher sicher im

ungefährlichen Bereich.

Der Wirkungsgrad ist der Quotient aus eingebrachter zu abgenommener

Energie. Der Wert schwankt stark und liegt beispielsweise bei Solarzellen

bei 15%, beim Automotor etwa bei 30% und erreicht bis zu 98% beim

Elektromotor.

Eta = 0,85; Paus = 3387 W; Pein = 7507 W

R=U/I=4,5/5=0,9 Ohm. Nach Alterung R=4,5/0,02=225 Ohm

Am Innenwiderstand der Batterie R_i fallen 0,4 V ab, an der Glühbirne

noch 8,8 V. Als erstes berechnen wir die Daten für den Verbraucher.

Der Innenwiderstand liegt bei R=U*U/P. Damit kommen wir auf

R_Glühbirne = 9*9/2 = 40,5 Ohm.

Der Strom durch die Glühbirne beträgt damit I=U/R=8,8/40,5=0,217 A.

Der Grund für den Spannungsabfall an der Batterie ist ihr

Innenwiderstand.

Mit Hilfe dieses Stroms und der am Innenwiderstand abfallenden 0,4 V

erhalten wir für R_i = U/I = 0,4/0,217 = 1,87 Ohm.

Die an R_i abfallende Leistung beträgt P = U*I = 0,4 * 0,217 = 86,8 mW.

Der alternative Ansatz, den Strom durch die Glühbirne über

I=P/U=2/8,8=0,23A. zu bestimmen, ist leider nicht richtig. Der

Innenwiderstand einer Glühbirne ist konstant und ergibt sich über die

Leistungsdaten wie in der Lösung zu sehen ist.

Die Batterie hat wie jede Spannungsquelle einen Innenwiderstand. An

diesem fällt eine Spannung ab. Der Spannungsabfall wird größer, je

größer der Strom wird: U=R*I. Durch den Leistungsabfall erwärmt sich die

Batterie.

In Reihe 4,5 V, parallel 1,5 V. Der erreichbare Gesamtstrom geht bei der

Parallelschaltung auf den dreifachen Wert. Allerdings entladen sich die

Batterien gegenseitig. Wird eine höhere Stromstärke benötigt, ist auf einen

anderen Batterietyp zu wechseln.

Aus elektrischer Sicht fällt an dem Innenwiderstand des Akkus eine

Spannung ab. Multipliziert man diese mit dem Ladestrom, dann erhält man

die Verlustleistung während des Vorgangs.

Die identische Leistung fällt natürlich auch beim Entladen ab, denn es hat

sich ja nur die Stromrichtung geändert. Die Erwärmung scheint hier aber in

der Regel geringer zu sein, da der Betriebsstrom und damit der

Entladestrom geringer ist als der Ladestrom - in der Regel wünscht der

Nutzer eine Schnellladung.

Gleichnamige Ladungen stoßen sich ab, entgegen gesetzte ziehen sich

an. Daher wird ein gleichmäßig geladener Körper bei Annäherung eines

geladenen Körpers selbst aus dem inneren Ladungs-Gleichgewicht

gebracht.

Je größer die Oberfläche und je kleiner der Abstand, umso größer ist die

Kapazität. Weiterhin wird C durch die Art des Füllmaterials bestimmt. Das

elektrische Feld zwischen den bei Platten enthält die Energie W

Cges = C1 + C2 + C3 Die Oberfläche der einzelnen Kondensatoren addiert

sich, die angelegte Spannung bleibt gleich.

Die Menge an positiven Ladungsträgern, die auf der einen Platte eines

einzelnen Kondensators sitzen, muss genauso groß sein wie die Anzahl

an negativen Ladungsträgern auf der gegenüberliegenden des gleichen

Kondensators.

Bei einer Hintereinanderschaltung muss die Menge an positiven und

negativen Ladungsträgern aber auch innerhalb eines Bereichs „untere

Kondensatorplatte, Verbindungsdraht und obere Kondensatorplatte des

nächsten Kondensators“ ausgeglichen sein. Die Anzahl an positiven

Ladungsträgern, die auf der einen Kondensatorplatte zu finden ist, muss

auf der anderen Kondensatorplatte fehlen und so zu eine gleichgroßen

negativen Ladung führen.

47 + 220 + 470 = 737 μF bzw. 35,78 μF

Tau =R*C

Die Magnetfeldstärke einer Spule wird durch die Zahl der Wicklungen und

das Material in ihrem Inneren bestimmt. Die Richtung des Magnetfelds

bestimmt die Rechte-Hand-Regel. Also muss man den Strom umpolen.

Um jeden stromdurchflossenen Leiter baut sich ein Magnetfeld auf. Diese

kommt in Wechselwirkung mit dem externen Magnetfeld. Daher kommt es

zu Anziehung oder zu Abstoßung.

Bei einem Elektromotor wird die Kraftwirkung auf einen

stromdurchflossenen Leiter permanent ausgenutzt, in dem der Draht

drehbar aufgehängt wird, und der Strom regelmäßig im richtigen Moment

umgepolt wird.

Beim Generator wird das Prinzip des Elektromotors umgekehrt, die

drehbar aufgehängte Spule wird von außen mechanisch angetrieben und

dadurch eine Spannung im Draht induziert.

N1 zu N2 wie U1 zu U2

Von einer galvanischen Trennung spricht man, wenn die Signale in einem

Stromkreis die Signale in einem anderen steuern, ohne dass zwischen

beiden ein Strom fließt. Zur Umsetzung kann beispielsweise ein

Transformator verwendet werden. Hier überträgt das Magnetfeld den

Zustand von der Senderseite auf die Empfängerseite.

Alternativ könnte die Weitergabe der Information mit Hilfe von Licht

erfolgen. In diesem Fall befindet sich auf der primären Seite eine

Lichtquelle wie z.B. eine Leuchtdiode, auf der sekundären ein

lichtempfindlicher Baustein.

Eine weitere Version findet sich in Pneumatikelementen, bei diesen erfolgt

die Regelung mittels Luft.

In allen Fällen fließt kein elektrischer Strom zwischen den beiden

Stromkreisen.

Wird eine Spule von einem sich ändernden Strom durchflossen erzeugt

dies in ihrem Inneren und ihrer Umgebung ein sich änderndes Magnetfeld.

Bringt man eine zweite Spule in die Nähe der ersten, wird dort eine

Spannung induziert – darauf baut der Transformator auf.

Aber: Die stromdurchflossene Spule reagiert auf dieses von ihr selbst

erzeugte Magnetfeld genauso wie auf ein fremdes Magnetfeld.

Diesen Vorgang nennt man Selbstinduktion. Die entstehende

Spannung ist die Selbstinduktionsspannung. Ihr Vorzeichen ist der

ursächlichen Spannung entgegengesetzt.

Die Auswirkung auf den Stromfluss durch die Spule ist stets so, dass der

aktuelle Zustand erhalten werden soll.

Zu beobachten ist die Auswirkung z.B. bei Transformatoren, wenn diese

von der Versorgungsspannung getrennt werden kann eine Funke

entstehen. Ebenso bei Elektromotoren, hier kommt es zu Funkenbildung

am Schleifer. Bei Leuchtstoffröhren wird der Effekt zum Zünden der

Gasentladung verwendet. Ebenso bei der Zündung eines Benziners

(Unterbrecher und Zündspule, die Hochspannung wird an die Zündkerze

weitergeleitet, der Funke entsteht im Brennraum), bei

Personenschutzgeräten u.a.. Dieser Effekt ist ebenso dafür verantwortlich,

dass bei einer S-Bahn am Abgreifer zeitweise Funken sprühen.

Spulen bestehen aus einer großen Zahl von Drahtwicklungen. Möchte

man die Induktivität erhöhen, kann zusätzlich ein Material mit höherer

Permeabilitätszahl in die Mitte gebracht werden

Der Strom steigt exponentiell bis zu seinem Maximalwert an. Wie beim

Kondensator gilt der Vorgang nach 5x Tau als abgeschlossen.

Es gilt λ=c/f. Bei c = 300.000 km/s erhalten wir für die Wellenlänge 3 m.

u(t) = U * sin(2*π*f + φ)

Es gilt T = 1/f. Die Periodendauer T liegt bei 20 ms

z.B. Rechteck, Dreieck, Sägezahn, Nadelimpulse, Treppenfunktion

Fourier-Analyse

Die Amplitude liegt abgelesen bei 0,6 V. Drei volle Schwingungen

benötigen 1 ms (z.B. von 0,4 ms bis 1,4 ms abgemessen). Die

Periodendauer beträgt 0,333 ms. Damit liegt die Frequenz bei 3 kHz.