Spulen und Magnetischer Kreis

Der Magnetismus ist mit der Elektrotechnik nicht nur eng verwandt.

Ohne die Elektrotechnik, also ohne bewegte Elektronen gibt es kein magnetisches Feld.

Dabei werden Magnetfelder nicht nur in Spulen durch den durchfließenden elektrischen Strom erzeugt.

Auch bei den sogenannten Permanentmagneten wird das Magnetfeld durch Elektronen erzeugt, die sich im magnetisierten Material bewegen.

In dem Gast-Video dieses Artikels gibt Herr Wagener von mg-spots einen gelungenen Einblick in das Thema Spulen und Magnetischer Kreis.

Spulen, Bauformen, Anwendungen, Schaltsymbole

Mit Spulen lassen sich Induktivitäten herstellen.

Zwar hat jede Spule auch einen ohmschen Anteil, denn der Strom muss ja durch ein leitendes Material geführt werden. Gewünscht ist aber meistens die Eigenschaft Induktivität.

Von vielen wird daher der Begriff Induktivität und Spule gleichwertig behandelt, was natürlich so streng genommen nicht korrekt ist.

Eine Spule besteht aus einem Spulenkern, z.B. Eisen. Keramik oder Ferrit, auf dem ein Draht, meistens Kupfer, gewickelt ist. Durch die Anzahl der Windungen und den Kern wird die Induktivität der Spule bestimmt.

Für Spulen gibt es vielen Einsatzgebiete, z.B.

  • Zur Gleichspannungsglättung in Netzteilen
  • In Frequenzweichen von Hifi-Lautsprechern
  • In Filterschaltungen von HF-Geräten
  • In Übertragern und Transformatoren
  • In Elektromotoren und Generatoren
  • In Elektromagneten
  • In Relais und Schützen
  • In Sensoren (z.B. zur Wegmessung, Magnetfeldmessung)

Spule im Gleichstromkreis, Selbstinduktion

Im Gleichstromkreis lässt sich das magnetische Phänomen von Spulen sehr gut erkennen.

Beim Einschalten fließt der elektrische Strom verzögert. Aufgrund der Selbstinduktion, also der Induktion einer Gegenspannung aufgrund des Magnetfeldaufbaus in der Spule steigt die Stromstärke erst allmählich in Form einer e-Funktion an.

Magnetische Felder

Bewegte Ladungen, also beispielsweise der elektrische Strom erzeugt ein magnetisches Feld. Die Feldlinien verlaufen konzentrisch um den elektrischen Strom. Im Video wird der Zusammenhang gezeigt. Weitere Informationen findest Du auch im Video zur Rechte Hand Regel.

Spule im Wechselstromkreis

Im Wechselstromkreis ändert sich fortlaufend die Stromstärke. Also wird in der Spule auch fortlaufend eine Gegenspannung induziert. Dies hat zur Folge, dass der Strom der Spannung bei Induktiven nacheilt. Weitere Informationen findest Du auch im Video Induktive Impedanz.

Magnetisierungskennlinien

Die Materialeigenschaften von Kernen lassen sich mathematisch schlecht beschreiben. Daher findet man bei den Herstellen sogenannte Magnetisierungskennlinien, aus der die Beziehung zwischen der magnetischen Feldstärke und der magnetischen Flussdichte abzulesen ist.

In diesem Artikel findest Du nähere Informationen zu den magnetischen Grundgrößen, wie Durchflutung, magnetische Feldstärke, magnetischer Fluss und Flussdichte.

Der magnetische Kreis

Durch den Eisenkern werden die Magnetfeldlinien in definierten Bahnen geführt. Da der magnetische Widerstand des Kern erheblich kleiner ist, als der der Umgebung, verlaufen die Magnetfeldlinien eben durch den Kern. Im Video wird auf die Zusammenhänge eingegangen.

Elektrische und magnetische Größen im Vergleich

Elektrische Felder und magnetische Felder unterscheiden sich in ihrer Eigenschaft. Es gibt jedoch auch viele Beziehungen. Die sehr ähnlich sind. Im Video stellt Herr Wagener die Eigenschaften von Elektrischen Feldern und magnetischen Feldern gegenüber.

Beispiel-Aufgaben zum Magnetismus

Das Video endet mit einigen Beispiel-Aufgaben und Lösungen zu Spulen und dem Magnetismus.

Nun aber viel Spaß mit dem Video.

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