Spule: Unterschied zwischen den Versionen

Version vom 27. Oktober 2009, 09:32 Uhr

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Schaltzeichen einer Spule. Oben nach IEC 617-4 (1983), unten nach DIN EN 60617-4 (1997))

Eine Spule ist zum einen ein passives Bauelement, deren wesentliche Eigenschaft eine definierte Induktivität ist. Sie werden überwiegend im Bereich der Signalverarbeitung für Schwingkreise oder Filter eingesetzt.

Zum anderen sind Spulen definiert als Wicklungen, die ein Magnetfeld erzeugen oder erkennen können. Sie sind dann Bestandteil eines zusammengesetzten Bauelementes, wie z.B. eines Transformators, eines Relais oder eines Elektromotors.

Grundlagen

Aufbau einer Spule

Eine Spule bestehen aus mindestens einer Wicklung aus Draht, wobei diese Wicklung mindestens eine volle Windung besitzen muß. Der Draht kann dabei um einen festen Spulenkörper gewickelt sein; meist ist zudem ein magnetisierbarer Kern vorhanden. Die Windungsanordnung, ihr Durchmesser, der verwendete Draht sowie das Kernmaterial legen dabei den Wert der Induktivität und andere Eigenschaften der Spule fest.

Der Spulenkörper dient der mechanischen Stabilisierung des Drahtes und hat im Gegensatz zum Spulenkern keinen magnetischen Einfluß. Man spricht von Luftspulen, wenn der Spulenkörper fehlt oder aus nichtmagnetischem Material besteht.

Neben dem aufgewickelten Draht und dem Spulenkörper weisen Spulen im Inneren oft einen Spulenkern aus magnetisierbarem Material auf, um die Induktivität zu erhöhen.

Spulen gibt es in beliebig geformtem Spulenquerschnitt. Darüber hinaus sind auch spiralförmig angelegte Leiterbahnen auf Leiterplatten Spulen in diesem Sinne.

Spulen besitzen eine bestimmte Induktivität, diese kann ihr eigentlicher Zweck (z.B. bei Filterspulen) oder nur eine sekundäre Eigenschaft sein (z.B. bei Transformatoren oder Relais).

Spule an Gleichspannung

Spule an Wechselspannung

Technisch bedeutsame Größen

- Induktivität

Wird eine Spule von einem sich ständig ändernden Strom durchflossen, so entsteht um die Spule herum ein sich ständig änderndes Magnetfeld. Jede Änderung des Stroms bzw. des magnetischen Flusses erzeugt dabei in der Spule eine Selbstinduktionsspannung. Diese Spannung ist dabei so gerichtet, dass sie einer Änderung entgegen wirkt. Eine Abnahme des Stroms führt also zur Erhöhung der Spannung, die der Abnahme des Stroms entgegen wirkt. Der Einfluss der Spule auf diese Selbstinduktionsspannung wird durch den Selbstinduktionskoeffizienten angegeben, den man auch Induktivität nennt.

Die Induktivität L ist eine bauliche Größe. Die Selbstinduktionsspannung ist umso größer, je größer die Induktivität und je größer die Stromänderung, aber je kleiner die Zeit für diese Stromänderung ist.

Die Induktivität hat die Einheit Ωs; die Einheit Ωs wird mit H (Henry) bezeichnet. Eine Spule hat eine Induktivität von 1 H, wenn bei gleichförmiger Stromänderung von 1 A in einer Sekunde eine Selbstinduktionsspannung von 1 V entsteht.

In der Elektronik wird bei Spulen mit einer kleinen Induktivität diese meist in mH angegeben.

- Magnetfeld und Flußdichte

Verwendung

Transformatoren

Relais

Motoren

Filter und Schwingkreise

Weitere Einsatzgebiete

Meßgeräte, Elektromagnete, Lautsprecher und Mikrofone, Ablenkspulen (TV), Zündspule (KFZ)

Anmerkungen

Der Autor möchte hier weder die an anderen Stellen zu findenden Formelsammlungen wiedergeben, noch mit diesem Artikel ein Fachbuch ersetzten. Einzig die Grundlagen, die (aus eigener Erfahrung) für einen Hobby-Bastler von Interesse sind, sollen hier dargestellt werden.

Weblinks

Autor

--Williwilli 08:00, 27. Okt 2009 (CET)