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Versuche

Selbstinduktion

Qualitative Versuche

Nachweis des allmählichen Stromanstiegs beim Einschalten der Spannung an einer Spule mit Glühlampe

In dem Parallelkreis befindet sich im oberen Zweig ein Lämpchen Lp1 und ein Widerstand, dessen Widerstandswert gleich dem ohmschen Widerstand der Spule im unteren Zweig ist. Im unteren Zweig ist eine Spule hoher Induktivität (630H) und ein Lämpchen Lp2 - gleicher Bauart wie im oberen Zweig - in Serie geschaltet.

Abb. 2 Aufbau, Durchführung und Beobachtungen des Versuchs zum Nachweis der Selbstinduktion in Spulen mit Glühlampen

Schließt man den Schalter in der Hauptleitung, so leuchtet Lp1 sofort hell auf, während Lp2 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.

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. 4 Aufbau, Durchführung und Beobachtungen des Versuchs zum Nachweis der Selbstinduktion in Spulen mit Strommessern

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.

Nachweis, dass beim Abschalten des Stroms durch eine Spule u.U. eine hohe Spannung auftreten kann
Abb. 5 Aufbau, Durchführung und Beobachtungen des Versuchs zum Nachweis der Selbstinduktion in Spulen mit einer Glimmlampe

 

Parallel zur Spule wird eine Glimmlampe geschaltet, deren Zündspannung bei ca. 80V 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.

Quantitative Versuche

Nachweis des allmählichen Stromanstiegs beim Einschalten der Spannung an einer Spule mit einer Glühlampe

In dem Parallelkreis befindet sich im oberen Zweig ein Strommesser A1 und ein verstellbarer Widerstand R (Potentiometer). Im unteren Zweig ist eine Spule hoher Induktivität (630H) und ein Strommesser A2. Parallel zu A2 ist der t-y-Schreiber angeschlossen.

Man erkennt, dass der Strom beim Ausschalten umso rascher abfällt, je größer der Widerstand im Parallelzweig ist.

Nachweis der Induktionsspannung an der Spule hoher Induktivität

Die Registrierung des Verlaufs der an der Spule induzierten Spannung ist durch den Anschluss des Schreibers an die zur Spule hoher Induktivität gekoppelte kleine Spule mit wenig Windungen möglich (vgl. Schaltbild)

Man erkennt, dass die Induktionsspannung beim Ausschalten umso höher ist und umso rascher abfällt, je größer der Widerstand im Parallelzweig ist.