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Aufgabe

Einschaltvorgang bei Spulen

Schwierigkeitsgrad: mittelschwere Aufgabe

Die nebenstehende Abbildung zeigt die \(t\)-\(I\)-Kurven für den Einschaltvorgang bei den Spulen 1, 2 und 3. Die angelegte Spannung \(U_{\rm{B}}\) ist jeweils gleich.

Vergleiche für die Spulen 1 und 2 sowie für die Spulen 1 und 3 jeweils die Induktivität und den OHMschen Widerstand.

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Vergleich der Spulen 1 und 2

Beide Spulen haben den gleichen OHMschen Widerstand, da der Endwert der Stromstärke gleich groß ist.

Spule 1 hat die höhere Induktivität, da sich die Stromstärke langsamer ihrem Endwert nähert.

Vergleich der Spulen 1 und 3

Beide Spulen haben in etwa die gleiche Induktivität, da die Steigung der beiden Kurven im Ursprung gleich ist:\[{{U_{\rm{i}}}(t) =  - L \cdot \dot I(t) \Rightarrow {U_{\rm{i}}}(0) =  - L \cdot \dot I(0) \Leftrightarrow \dot I(0) =  - \frac{{{U_{\rm{i}}}(0)}}{L}}\]Zum Zeitnullpunkt gilt \(U_{\rm{B}} = - U_{\rm{i}}(0)\) . Somit kann man schreiben\[ \dot{I}(0) = \frac{U_{\rm{B}}}{L} \]Da die Batteriespannung für beide Spulen gleich ist, kann man aus der gleichen Steigung der Stromkurve für \(t = 0\) auf die gleiche Induktivität schließen.

Da der stationäre Wert des Endstroms bei Spule 3 ungefähr halb so groß ist wie bei Spule 1, kann man folgern, dass der OHMsche Widerstand der Spule 3 doppelt so groß ist wie der OHMsche Widerstand der Spule 1.

Grundwissen zu dieser Aufgabe

Elektrizitätslehre

Elektromagnetische Induktion