Big Bang Physik 6, Schulbuch

Felder  113 Elektrische Ströme und Magnetfelder  26  Abb. 26.36:  Stromstärke und die Selbstinduktionsspannung in der Spule beim Ein- und Ausschalten des Stroms kerzen im Benzinmotor. Die Selbstinduktionsspannung ist umso größer, je größer die so genannte Induktivität der Spule ist. Ähnlich wie die Kapazität das wichtigste Merkmal eines Kondensators ist, ist die Induktivität das wichtigste Merkmal einer Spule.  Info: Zündspule  Info: Induktivität Formel: Selbstinduktionsspannung U ind = – L · ​  D I  __  D t ​ U ind …. Induktionsspannung [V] L … Induktivität einer Spule [H] (Henry) I … Stromstärke [A] t … Zeit [s] F Zündspule Wie schafft man es, mit einer Ausgangsspannung von 12V 15.000V zu erzeugen ( F14 )? Mit Hilfe der Selbstinduktion! Ein Unterbrecher schließt und öffnet dabei den Stromkreis pausenlos (Abb. 26.37). Beim Ausschalten entstehen sehr hohe Induktionsspannungen, die noch zusätzlich von der als Transformator (siehe „Big Bang 7“) wirkenden Zündspule verstärkt werden. Auf diese Weise kann man die Batterie- spannung um weit mehr als das 1000fache erhöhen, aber natürlich nur für kurze Funken, nicht im Dauerbetrieb. i Abb. 26.37:  Die Unterbrechung des Stroms führt zu hohen Induktions- spannungen in der Primärwicklung, die in der Sekundärwicklung noch weiter verstärkt werden. Zusammenfassung Die Größe der Selbstinduktionsspannung einer Spule beim Ein- und Ausschalten wird von ihrer Induktivität bestimmt. Diese ist die wichtigste Eigenschaft einer Spule, vergleich- bar mit der Kapazität eines Kondensators. Induktivität Die magnetische Induktion im Inneren einer Spule kann man so berechnen (zu m r siehe S. 108): B = m r  · m 0  · ​  N · I  ___ l ​  Weiters gilt: U ind = – N · ​  D F  ___ D t ​ (siehe Kap. 26.5, S. 111). Das N in der Gleichung steht für die Windungszahl einer Spule, da es ja in jeder einzelnen Wicklung zur selben Induktionsspannung kommt. Aus beiden Gleichungen zusammen ergibt sich dann: U ind = – N · ​  A D B ____  D t ​ = – ​  m r  · m 0  · N 2  · A _________  l  ​ ​  D l __ D t ​ Der Proportionalitätsfaktor – ​  m r  · m 0  · N 2  · A _________  l  ​ wird kurz als Induktivität L bezeichnet und hat die Einheit Henry [H]. Er hängt im Wesentlichen nur vom Aufbau der Spule samt Eisenkern ab und ist für ihre induktiven Eigen- schaften kennzeichnend. i Z Elektrische Ströme und Magnetfelder Elektrische Ladungen treten auch einzeln auf. Wie ist das bei magnetischen Polen? L Es gibt Verschwörungstheorien, nach denen die Mondlandungen gar nicht stattgefunden haben. Ein Argument ist, dass die Strahlung beim Durchfliegen des Van-Allen-Gürtels die Astronauten töten würde. Stimmt das? Besorge dir Daten aus dem Internet. L Was versteht man unter einem Induktionsherd? L Warum wird ein unmagnetisches Stück Eisen von einem Magneten angezogen (Abb. 26.6, S. 105)? L Definiere in Worten, wann eine Spule eine Induktivität von 1 H hat. L Nimm an, im LHC könnte man magnetische Monopole erzeugen (siehe Lösung zu F16 ). Wie groß müsste der Radius des Beschleunigers sein, damit man mit 10 T auskommt? L Wie funktioniert der Starter einer Leuchtstoffröhre? Stimmt es, dass das Einschalten sehr viel Strom verbraucht? L 26 F16 W2 F17 E2  F18 W1 F19 W2 F20 W1 F21 S2 F22 E2  Nur zu Prüfzw cken – Eigentum des Verlags öbv