Selbstinduktion
Wenn der Schalter geschlossen wird, dann fließt ein Strom. Der Strom verzweigt sich in die Zweige der Lampen L1 und L2.
Das Potentiometer hat die Aufgabe, den Ohmschen Widerstand der Spule auszugleichen. Somit wird ein gleicher Stromfluss durch die Lampen L1 und L2 realisiert.
Nach dem Schließen des Schalters leuchtet Lampe L1. Nach kurzer Zeit leuchtet dann auch Lampe L2. Wie ist dieser Effekt zu erklären?
Theoretisch handelt es sich um ein exponentielles Wachstum. Das bedeutet, dass der Strom erst nach einer unendlich langen Zeit seinen Maximalwert erreicht. Praktisch ist aber, in Abhängigkeit von der gewählten Spule, nach wenigen Sekunden keine Zunahme des Stromes mehr zu beobachten.
Im Einschaltmoment baut sich in der Spule ein Magnetfeld auf. Ein sich aufbauendes Magnetfeld – ist ein sich veränderndes Magnetfeld. Dieses veränderliche Magnetfeld induziert eine Spannung, die nach der LENZschen Regel der Ursache ihrer Entstehung entgegenwirkt. Durch die Induktion in der Spule, behindert diese also den Stromfluss. Die Spule stellt also einen Widerstand dar, einen induktiven Widerstand. Da der induzierte Strom stets kleiner sein muss als der Induktionsstrom, (sonst hätten wir ein Perpetuum mobile) nimmt der Strom langsam zu, bis er nach einiger Zeit seinen Maximalwert erreicht hat.
Beim Ausschalten wiederholt sich der Vorgang der Selbstinduktion mit veränderten Vorzeichen. Das Ausschalten und somit die Unterbrechung des Stromflusses stellt eine starken Änderung des Stromflusses und des ihn umgebenden Magnetfeldes dar. Die Spule wirkt kurzzeitig als Energiequelle. Die Lampen, das Poti und die Spule befinden sich jetzt in einer Reihenschaltung. Die Lampen leuchten, nach dem Öffnen des Schalters, für eine sehr kurze Zeit weiter.
Im oben dargestellten Versuch wurde mit einer Gleichspannung gearbeitet. Der induktive Widerstand macht sich hier nur im Einschalt- und Ausschaltzustand bemerkbar.
In Wechselstromkreisen muss der induktive Widerstand berücksichtigt werden.
induktiver Widerstand:
Wird eine Spule von einem Wechselstrom durchflossen, so baut sich ein veränderliches Magnetfeld auf. Dieses veränderliche Magnetfeld erzeugt wiederum einen Induktionsstrom. Nach der LENZschen Regel wirkt der Induktionsstrom der Ursache seiner Entstehung entgegen. Der Stromfluss wird gehemmt. Dieses Verhalten stellt für den Stromfluss einen Widerstand dar, den INDUKTIVEN WIDERSTAND. Die Größe des induktiven Widerstandes hängt von den Spulenparametern (der Induktivität) und der Frequenz der Wechselspannung ab.
LENZsche Regel
Der Induktionsstrom ist stets so gerichtet, dass er der Ursache seiner Entstehung entgegenwirkt.
Die LENZsche Regel ist ein Spezialfall des Energieerhaltungssatzes.