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Induktiver Widerstand - eine Erklärung aus der Physik

Ein induktiver Widerstand lässt sich in einem Wechselstromkreis mit einer Spule realisieren. Aber was versteht man darunter und woher kommt er?

Spulen haben einen induktiven Widerstand.
Spulen haben einen induktiven Widerstand.

Was Sie benötigen:

  • Grundkenntnisse "Wechselstrom"
  • Bleistift und Papier
  • evtl. Taschenrechner

Spule im Wechselstromkreis - einfach erklärt

  • Im Gegensatz zu einem "normalen" Ohmschen Widerstand, der sowohl in Gleichstrom- als auch in Wechselstromkreisen auftritt, gibt es zusätzlich in Wechselstromkreisen noch zwei weitere Arten von Widerständen, nämlich den induktiven und den kapazitiven Widerstand.
  • Ein kapazitiver Widerstand ist mit einem Kondensator (und dem dort vorhandenen elektrischen Feld beim Auf- und Entladen) verbunden. Auf diesen Fall soll jedoch hier nicht näher eingegangen werden.
  • Ein induktiver Widerstand ist mit einer Spule verbunden. Schaltet man den Strom ein, so baut sich in der Spule ein magnetisches Feld in der Spule auf (Beispiel für Elektromagnet). Schaltet man den Strom ab, so bricht das Feld wieder zusammen.
  • Liegt Wechselstrom an der Spule an, so wird das Feld im Takt der Wechselspannung umgepolt.
  • Das Zwischenspeichern von Energie in diesen wechselnden Magnetfeldern hat Auswirkungen auf die Zeitabhängigkeit von Strom und Spannung in diesem Wechselstromkreis. So treten zwischen Strom und Spannung sog. Phasenverschiebungen auf, sprich: Strom und Spannung haben nicht zur gleichen Zeit die maximale Amplitude.
  • Einfach formuliert, passiert Folgendes: Durch den Aufbau des Magnetfeldes "hinkt" der Strom der eingeschalteten Spannung hinterher. 

Induktiver Widerstand - das versteht man darunter

  • Vereinfacht gesagt, sorgt eine Spule dafür, dass der Strom nicht gleich in vollem Umfang fließt. Dies gilt sowohl für den Gleichstrom- als auch für den Wechselstromfall.
  • Die Spule wirkt also wie ein Widerstand, der für eine gewisse Verzögerung des Stroms sorgt.
  • Dieser Widerstand wird induktiver Widerstand genannt, weil eine elektrische Kenngröße der Spule, nämlich ihre Induktivität L (in der Einheit "Henry", abgekürzt H = Vs/A) diesen verursacht.
  • Die Induktivität einer Spule berechnet sich nach der Formel L = µr* µo * n² * A/l. Dabei ist µr die relative Permeabilität des Füllmaterials der Spule (beispielsweise Eisen), µo die magnetische Feldkonstante im Vakuum, n die Anzahl der Spulenwindungen, A die Querschnittsfläche der Spule (in m²) und l die Länge der Spule (in m).
  • Mit der Induktivität L berechnen Sie den induktiven Widerstand einer Spule RL = 2 * Pi * f * L. Pi ist dabei die bekannte Kreiszahl (etwa 3,14) und f die Frequenz der angelegten Wechselspannung (in Hz = 1/s).
  • Achtung: Zusätzlich haben Spulen natürlich - bedingt durch ihre Drahtleitung - noch einen Ohmschen Widerstand.
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