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Spule-Induktiionsgesetz (Editiert) (Elektronik)

verfasst von BernhardB, Berlin, 19.08.2011, 13:51 Uhr
(editiert von BernhardB am 19.08.2011 um 14:29)

Hallo,

ich glaube Dir mal, dass Du allen anderen Stoff ehrlich durchgerackert hast...

» 1)Berechne und skizziere den zeitlichen Verlauf des Spulenstromes im
» vergleich zum rechteckförmigen
» Spannungssignal(R(Spule)=10[ohm],L=200[mH]).
»
» 2)Der aufgewickelte Draht einer Spule hat einen Widerstand von
» R(Spule)=8[ohm].
» a)Welcher Strom darf durch diese Spule fließen,damit eine
» maximale Leistung von 1[W]nicht überschritten wird?
» b)Mit welcher Gleichspannung darf die Spule somit maximal
» betrieben werden?
»
Dann solltest Du aber 2a und 2b sofort lösen können. (Es gibt Formeln, die verknüpfen P und R mit I bzw. mit U, eine davon brauchst Du nur...).

Die erste Frage ist allerdings nicht so trivial. Das erkennt man daran, dass die sich aus den Spulendaten ergebende Zeitkonstante L/R= (200mVs/A)/10(V/A)= 20ms ist, die Periodendauer aber nur 10ms. Folglich sind die Einschwingprozesse nach dem ersten Übergang der Eingangsspannung von 0 Volt auf 5 Volt noch nicht abgeschlossen, wenn die Eingangsspannung wieder auf 0 Volt wechselt. Für das Abklingen des Spulenstroms gilt das gleiche, auch hier ist nach einer halben Periode noch nicht der stationäre Wert erreicht.
Die nächste Schwingungsperiode der Eingangsspannung beginnt daher von anderen Ausgangsbedingungen aus.
Erst nach hinreichend vielen Perioden wird sich ein stationärer Zustand einstellen, bei dem sich der Stromverlauf von Periode zu Periode nicht mehr merklich ändert.
Ich weiß nicht, aus was für einer Art von Aufgabensammlung diese Aufgabe stammt, aber ohne höhere Mathematik und Differentialgleichungen ist da wohl nichts mit Berechnen.
Im eingeschwungenen Zustand, also nach den oben erwähnten vielen Perioden, kann man den Stromverlauf zumindest qualitativ abschätzen- der Strom sollte "irgendwie" näherungsweise linear zu- und wieder abnehmen. Um eine quantitative Aussage würde ich mich aber erst mal drücken.

(Edit): Ach ja, diese Zu- und Abnahmen des Stromes bewegen sich um einen Mittelwert > 0 A, da ja die Spannungsquelle ebenfalls eine Spannung mit einem zeitlichen Mittelwert > 0 Volt liefert. Diesen Mittelwert des Stromes kann man aber recht gut abschätzen...

(Nochmal edit): Wenn ich so drüber nachdenke- die Spule speichert ja eine mittlere Energie, die diesem mittleren Strom entspricht. Wenn man jetzt mal berechnet, welche Energie die Spule in 5ms aufnimmt und in den nächsten 5ms wieder abgibt, könnte man ja, mit der Vereinfachung, dass sich der Strom tatsächlich linear ändert, sogar die Stromänderung recht gut abschätzen...
Ich denk' jetzt nicht mehr länger drüber nach!

Gruß
Bernhard