Nachweis des allmählichen Stromanstiegs beim Einschalten der Spannung an einer Spule mit Glühlampe
In dem Parallelkreis befindet sich im oberen Zweig ein Lämpchen \(\rm{Lp}_1\) und ein Widerstand, dessen Widerstandswert in etwa gleich dem ohmschen Widerstand der Spule im unteren Zweig ist. Im unteren Zweig ist eine Spule hoher Induktivität und ein Lämpchen \(\rm{Lp}_2\) gleicher Bauart wie im oberen Zweig in Reihe geschaltet.
Im gezeigten Versuchsaufbau wird ein Gleichspannungsnetzgerät genutzt, dessen Ausgangsspannug auf ca. \(U=15\,\rm{V}\) eingestellt ist. Der ohmsche Widerstand der Spule beträgt \(R=280\,\Omega\). Ein entsprechender Widerstand ist im oberen Zweig eingebaut. Die Spule hat eine Induktivität von \(L=630\,\rm{H}\) und die beiden Lämpchen haben Leistungswerte von \(4\,\rm{V}, 40\,\rm{mA}\).
Abb. 1 Qualitative Demonstration der Selbstinduktion mit Glühlampen
Schließt du nun den Schalter in der Hauptleitung, so leuchtet das Lämpchen\(\rm{Lp}_1\) sofort hell auf, während das Lämpchen \(\rm{Lp}_2\) erst nach einer gewissen Zeit seine volle Helligkeit erreicht (vgl. Animation). Der langsamere Stromanstieg im unteren Zweig ist auf die Selbstinduktion in der Spule zurückzuführen.
Versuch und Erklärung im Video
Nachweis des allmählichen Stromanstiegs beim Einschalten der Spannung an einer Spule mit Strommessers
Die Glühlampe werden durch schnell reagierende Strommesser A1 und A2 mit Nullpunkt in der Mitte ersetzt. Hiermit lässt sich der Stromverlauf etwas genauer untersuchen.
Abb. 3 Qualitative Demonstration der Selbstinduktion mit Zeigermessgeräten
Auch hier ist wieder beim Einschalten der langsame Stromanstieg im Spulenzweig zu sehen. Beim Abschalten fließt der Strom im Spulenzweig in die gleiche Richtung noch nach. Im oberen Zweig kommt es dagegen zu einer abrupten Stromumkehr, da bei geöffnetem Schalter nur noch der in der Animation dargestellte Kreisstrom fließen kann.
Versuch und Erklärung im Video
Nachweis, dass beim Abschalten des Stroms durch eine Spule u.U. eine hohe Spannung auftreten kann
Parallel zur Spule wird eine Glimmlampe geschaltet, deren Zündspannung bei ca. \(80\,\rm{V}\) liegt.
Beim Schließen des Schalters zündet die Glimmlampe nicht, da die Spannung des Niederspannungsnetzgerätes nicht ausreicht.
Beim Öffnen des Schalter kommt es dagegen zu einem hellen Aufblitzen der Glimmlampe. Offensichtlich kann es beim Abschalten des Spulenstroms zu einer sehr hohen Spannung kommen.