maximale Stromstärke < Physik < Naturwiss. < Vorhilfe
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(Frage) beantwortet  | | Datum: | 13:14 So 30.03.2008 | | Autor: | Laserua |
Hallo,
es tut mir leid, wenn ich schon wieder stören muss. Aber mich beschäftigt im Moment noch eine physikalische Frage zur Selbstinduktion beim "Ausschalten" ;).
Also ich habe einen Stromkreis und wenn ich den Schalter öffne, wird die Spannung vom Stromkreis weggenommen, die normalerweiße von außen angelegt ist. Da sich noch eine Spule mit einer hohen Induktivität in dem Stromkreis befindet, entsteht eine Induktionsspannung, weil die Spule die Elektronen ja in die ursprüngliche Richtung weiterfließen lässt, um ihr magnetisches Feld aufrechtzuerhalten. So weit so gut, aber jetzt befindet sich in dem Stromkreis auch noch ein zusätzlicher Wiederstand.
Wie kann ich jetzt die Maximalstromstärke ausrechnen, die sich sofort nach dem "Ausschalten" ergibt?
In meinem Physikbuch steht, dass ich die Maximalstromstärke folgendermaßen berechnen kann:
I(ta)=Uind/Rges
ta: "Ausschaltzeitpunkt"
Rges: Ersatzwiederstand der Spule und des zusätzlichen Wiederstandes
Ja, das leuchtet mir ein, ich weiß auch, wie ich den Ersatzwiederstand berechnen kann (Parallel- oder Reihenschaltung, usw...), aber jetzt haben wir bei einer Aufgabe aufgeschrieben, dass man, um die Maximalstromstärke zu berechnen, nur den Wiederstand der Spule berücksichtigen muss.
Jetzt bin ich ziemlich verwirrt und weiß nicht mehr, was richtig ist.
Ich würde mich sehr über jede Hilfe freuen!
Gruß,
Laserua
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(Antwort) fertig  | | Datum: | 13:38 So 30.03.2008 | | Autor: | Infinit |
Hallo laserua,
es gibt mehrere Möglichkeiten Ohmsche Widerstände und eine Spule zusammenzuschalten und von diesen Feinheiten hängt auch die exakte Lösung ab.
Ich gehe hier mal zunächst davon aus, dass die Schaltung mit einer Gleichspannung betrieben wird, die schon relativ lange anliegt. Die Schaltung ist eingeschwungen, wie man so schön sagt. Die Spule kann Energie speichern, besitzt aber einen Widerstand von 0 Ohm für einen Gleichstrom. Der durch die Schaltung fließende Strom hängt dann nur von der Zusammenschaltung der Ohmschen Widerstände in dieser Schaltung ab. Öffnet man dann den Schalter zur Stromversorgung, so fließt in diesem Moment der gerade eben beschriebene Strom weiter, seine Stärke nimmt aber exponentiell ab mit einer Zeitkonstanten, die durch die Induktivität und die Ohmschen Widerstände bestimmt ist.
Anders sieht die Sache beim Anlegen einer Wechselspannung aus, hier besitzt die Spule einen Widerstand, der mit der Frequenz der angelegten Spannung ansteigt. Diesen Widerstand nennt man auch Impedanz und mit ihr lässt sich betragsmäßig genauso rechnen wie Du es vom Ohmschen Gesetz her kennst. Der Strom, der durch solch eine Spule fließt, hängt von der Größe der Wechselspannung und von der Impedanz ab.
Kann es sein, dass Du diese zwei Fälle meinst, die aber eben unterschiedliche elektrische Verhalten beschreiben?
Viele Grüße,
Infinit
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(Frage) beantwortet | | Datum: | 13:52 So 30.03.2008 | | Autor: | Laserua |
Hallo Infinit!
Vielen Dank für deine Antwort!
Ja, es könnte durchaus möglich sein, dass es sich um diese beiden Fälle gehandelt hat. Wir haben das nur nie im Unterricht so genau besprochen, dass es diese Unterschiede gibt (also Gleichspannung und Wechselspannung).
Bei der Gleichspannung brauche ich nur die anderen Wiederstände zu berücksichtigen und bei der Wechselspannung muss ich nur den "Wiederstand" der Spule berücksichtigen. Habe ich das richtig verstanden?
Und wie erkenne ich anhand eines gezeichneten Stromkreises, ob nun eine Gleichspannung oder eine Wechselspannung anliegt?
Danke schon mals =)!
Gruß,
Laserua
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(Antwort) fertig | | Datum: | 14:14 So 30.03.2008 | | Autor: | Infinit |
Hallo Laserua,
für den Ausschaltvorgang ist dieser Ansatz okay, es hängt aber sehr stark von der Art der Aufgabenbeschreibung an, so dass eine allgemeingültige Antwort Dich in der Zukunft eher verwirren würde. Was ist zum Beispiel bei einem Gemisch von Gleich- und Wechselspannung? Ich weiss, das ist eine gemeine Frage und Du sollst sie auch nicht beantworten, denn ohne eine saubere Aufgabenbeschreibung kommt man hier nicht weiter.
Was nun das Erkennen von Wechsel- und Gleichspannungsquellen angeht, dies ist recht einfach. Im Symbol für die Gleichspannungsquelle befinden sich zwei horizontal liegende, parallele Striche, wohingegen bei einer Wechselspannungsquelle eine kleine Sinuskurve eingemalt wird. Das gilt natürlich genauso für Stromquellen.
Viele Grüße,
Infinit
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Hallo!
Ich denke, Infinit geht da schon etwas zu weit voraus. Hier gehts eindeutig um Gleichspannung, sonst würde die Aufgabe kaum Sinn machen.
Generell sagst du ja schon, daß der Strom nach dem Abkoppeln der Spannungsquelle weiter fließt. Er muß durch den Widerstand, und durch die Spule. Diese hat aber nebem ihrer Induktivität auch noch einen geringen Innenwiderstand, denn die Spule besteht ja gewöhnlich aus einem langen Kupferdraht.
Der Gesamtwiderstand ergibt sich aus der Summe der beiden Widerstände, sodaß du den fließenden Strom berechnen kannst.
Jetzt weißt du, daß ein kleinerer Widerstand auch einen größeren Strom verursacht. Wenn du den äußeren Widerstand kurz schließt, also duch einen Draht ersetzt, sieht der Strom doch nur noch den Innenwiderstand der Spule. Es fließt nun ein maximaler Strom, welcher eben nur noch durch den Innenwiderstand der Spule begrenzt wird. Du kannst den Strom nur noch vergrößern, indem du eine andere Spule aus dickerem Draht oder anderem Material benutzt, sodaß der Innenwiderstand sinkt.
Noch ne Kleinigkeit: Der Widerstand setzt sich der Spannung entgegen, und wird ohne e geschrieben (wie Widerspiegeln, etwas ist zuwider ). Das wieder mit e steht für "nochmal" (wiederkommen, wiederholen)
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(Mitteilung) Reaktion unnötig  | | Datum: | 21:40 So 30.03.2008 | | Autor: | Laserua |
Vielen Dank an euch beide =)!
Ich werde mir eure Antworten jetzt mal durchlesen und dann hoffe ich, dass sich meine Fragen geklärt haben ^^.
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