Lenz'sche Regel und Selbstinduktion bei einer Spule

Einleitung

• Erklärung eines einfachen Stromkreises mit Spannungsquelle und Spule.
• Beim Einschalten der Spannung fließt Strom durch die Spule, was ein Magnetfeld erzeugt.

Magnetfeld und Spule

• Allgemeine Regel: Strom durch einen Leiter erzeugt ein Magnetfeld.
• Formel für die magnetische Flussdichte B in einer Spule abhängig von:
  • Länge der Spule
  • Windungsanzahl
  • Quellstrom

Verhalten beim Abschalten

• Beim Abschalten fällt der Quellstrom nicht sofort auf Null ab.
• Induktionsgesetz wird relevant:
  • Induzierte Spannung: ( U = -L \cdot \frac{dI}{dt} )
  • Schneller Abfall des Stroms führt zu einer hohen zeitlichen Änderung der magnetischen Flussdichte.
  • Dies führt zu einer hohen induzierten Spannung und einem induzierten Strom.

Lenz'sche Regel

• Der induzierte Strom wirkt seiner Ursache entgegen.
• Beim Abfall des Quellstroms gibt es einen Anstieg des induzierten Stroms, der dem Abfall entgegenwirkt.

Verhalten beim Einschalten

• Beim Einschalten der Spannung steigt der Strom nicht sofort auf seinen stationären Wert.
• Prinzipien:
  • Starker Anstieg des Stroms von Null führt zu hoher zeitlicher Änderung der magnetischen Flussdichte.
  • Induzierte Spannung und Strom wirken dem Anstieg entgegen.

Grafik und Veranschaulichung

• Beim Einschalten gibt es einen starken Anstieg des Quellstroms.
• Aufgrund der Lenz'schen Regel gibt es einen entgegengesetzten induzierten Strom, der den Anstieg verlangsamt.
• Die Differenz zwischen Quellstrom und induziertem Strom wird mit der Zeit geringer.

Schlussbemerkung

• Erklärung, warum der Strom am Anfang langsam ansteigt.
• Hinweis auf weitere Ressourcen und Kanäle für vertiefte Information.