1Was ist die grundlegende Erkenntnis bei der Induktion?
Je stärker sich die Anzahl der Feldlinien, die durch die Spule verlaufen, ändert, desto größer ist die erzeugte Induktionsspannung.
2Was besagt die Regel von Lenz?
Der Induktionsstrom ist stets so gerichtet, dass er der Ursache seiner Entstehung entgegenwirkt. (Spule ist “konservativ”)
3Was ist die Formel für die Induktionsspannung (mit Lenz Regel)?
Uind = - N * B * l * v
4Formel mit Flächenänderung der vom Magnetfeld durchsetzten Fläche (aber konstant bleibendem Magnetfeld)
U ind = - N * B * A’(t) = - N * B * A (A mit Punkt oben drauf)
5Formel mit Magnetfeldänderung (vom Magnetfeld durchsetze Fläche bleibt gleich, aber zeitliche Änderung des Magnetfelds)
U ind = - N * B’(t) * A = - N * B (B mit Punkt oben drauf) * A
6Aus was setzt sich die Formel der Induktionsspannung zusammen?
Aus der Regel von Lenz (-), der Windungszahl (N), der Magnetfeldänderung B’(t) (in Kombination mit) * vom Magnetfeld durchsetze Fläche (A) bleibt gleich ODER B (konstantes Magnetfeld) * A’(t) (Flächenänderung der vom Magnetfeld durchsetzten Fläche)
7Formel für den magnetischen Fluss (Φ)
Φ = B * A
8Welche Einheit hat der magnetische Fluss?
Weber [Wb] (1Wb = 1Tm^2 = 1Vs)
9Was ist die Fläche A?
Die vom Magnetfeld senkrecht durchsetzte Fläche A⟂
10Was gilt für die Induktionsspannung, die am Spulenenden entsteht bei Änderung des magnetischen Flusses?
Uind = - N * Φ’(t) = - N * Φ (Φ mit Punkt oben drauf) = - N * ΔΦ
11Was bedeutet “Selbstinduktion”?
Verändert sich die Stromstärke in einer Spule, so führt dies zu einer Veränderung des magnetischen Flusses in der Spule selbst.
Dadurch entsteht eine Induktionsspannung in der Spule selbst. Man spricht in diesem Zusammenhang von Selbstinduktion.
12Fomel für die magnetische Flussdichte im inneren der Spule
B = μ0 * μr * N/l * I
13zeitliche Ableitung der magnetischen Flussdichte (Formel)
B (B mit Punkt oben drauf) = μ0 * μr * N/l * I (I mit Punkt oben drauf) = μ0 * μr * N/l * ΔI = ΔB
14Formel für die Induktivität L einer langgestreckten Spule
(μ0 * μr * N^2 * A) / l
15Formel für die Induktionsspannung nach dem Induktionsgesetz
Uind = -L * I’(t) = -L * I (I mit Punkt drauf) = -L * ΔI
16Was versteht man unter einem RL-Glied (Versuchsaufbau)?
Eine Reihenschaltung einer idealen Spule mit Induktivität L und einem ohmschen Widerstand R. Diese steht anstelle der realen Spule, die einen Winderstand besitzt, (da wir so einfacher rechnen können). Um den Versuchsaufbau zu vollenden braucht man noch eine Spannungsquelle (U0), ein Amperemeter (I) und einen Schalter
17Wie lässt sich der Einschaltvorgang beim RL-Glied beschreiben (mit Worten das Zusammenwirken der Spannungen beschreiben)
Die Spule wirkt als Spannungsquelle, die gegen die Eingangsspannung U0 geschaltet ist. Die Gesamtspannung fällt dann am Widerstand R ab.
18Was gilt für UL (L tiefer gesetzt) (Formel)
UL = Uind = -L*I (I mit Punkt drauf)
19Was ist die Formel, die den Einschaltvorgang beschreibt?
UR (R tiefer gestellt) = UL + U0 (L und 0 tiefer gestellt); U0 = R*I + L*I (I mit Punkt oben drauf)
20Formel für den Stromverlauf beim Einschaltvorgang
I = I0 (0 tiefer gestellt) * (1-e^(-t/τ))
21Wie verläuft der Graph (t-I-Diagramm) beim Einschaltvorgang?
Im Ursprung beginnender, steigender Graph, dessen Steigung immer weiter abflacht, bis ein Maximalwert I0 (O tiefer gestellt)
22Formel für die maximale Stromstärke I0 (0 tiefer gestellt)
I0 = U0 / R (0 jeweils tiefergestellt)
23Formel für Zeitkonstante “tau” τ
τ= L / R [Einheit in Sekunden]
24Formel für die Spannung beim Ausschaltvorgang
UR (R tiefergestellt) = UL (L tiefer gestellt) = -L * I (I mit Punkt oben drauf)
25Formel für den Stromverlauf beim t-I-Diagramm
I = I0 (0 tiefer gestellt) * (e^(-t/τ))
26Wie schaut der Graph beim Ausschaltvorgang aus?
der Graph startet bei I0 (0 tiefergestellt) und sinkt, bis die Stromstärke bei 0 ist. (fällt erst stark und dann immer flacher ab)
27Formel für die magnetische Feldenergie Emag
Emag = 1/2 L * I^2
28Formel für die im elektrischen Feld eines Kondensators gespeicherte Energie Eel
1/2 C U^2