Hilfe - Selbstinduktion: Wieso ist die induzierte Spannung bei einer Selbstinduktion an der Spule anfangs negativ?
Ist der Stromkreis geschlossen, nimmt der magnetische Fluss zu. Dadurch wird an den Spulenden eine Spannung induziert, die der Quellspannung entgegenwirken soll. Im Buch sieht man das vor allem daran, dass U_{ind}<0 ist. Aber wieso? Wie kann überhaupt eine Spannung negativ sein?
Spannung = Potenzialdifferenz
phi_1 - phi_2 = U
Ist dann phi_2 einfach größer als phi_1
Kann man das auf dieses Beispiel übertragen.. Ich möchte gerne verstehen, wieso sie negativ ist..?
Eine weitere Frage, die ich mir stelle ist, ob die Spannung an der Spule dieselbe wie am Widerstand ist? Oder gilt hier einfach das ohmsche Gesetz?
(Abbildung zum Stromkreis unten, auch ein Graph zur Stromstärke, zu Spannung kann man auf leifi nachgucken: http://www.leifiphysik.de/elektrizitaetslehre/elektromagnetische-induktion/selbstinduktion)
2 Antworten
Vorab: Ich würde U(ind) lieber U_{ind} oder U[ind] schreiben (und habe das auch entsprechend korrigieren lassen), um den Index von einem Argument zu unterscheiden. Manchmal, etwa bei Folgen, ist ein Index tatsächlich so etwas ähnliches wie ein Funktionsargument, nämlich ein diskretes, aber hier ist das nicht der Fall, es spezifiziert nur eine Variable.
Wie kann überhaupt eine Spannung negativ sein?
Diese Frage hast du mit
Spannung = Potenzialdifferenz
phi _1 - phi _2 = U
Ist dann phi 2 einfach größer als phi 1
selbst beantwortet. Genau so ist es. Das Wort »Differenz« wird in der Umgangssprache, wo es auch einfach »Unterschied« heißt (das ist allerdings eher im Englischen so), gern mal im Sinne von »Differenzbetrag« benutzt. Allerdings ist es schon ein Riesenunterschied, ob Du einen Berg hoch- oder herunter fährst, etwa mit dem Fahrrad.
Übrigens ist es mit der Geschwindigkeit ähnlich, das Wort wird gern synonym mit »Geschwindigkeitsbetrag«, »Schnelligkeit« verwendet, etwa wenn man von der Schall- oder der Lichtgeschwindigkeit redet.
Bei Vektoren ist lässt sich allerdings erst recht eine Forderung wie »das Kleinere muss vom Größeren abgezogen werden« nicht aufrechterhalten. Differenzen von Vektoren sind einfach Vektoren, und die haben zwar Beträge, die man aber erst aus dem Vektor gewinnen kann.
Wenn zwei Spannungen unterschiedliches Vorzeichen haben, bedeutetet dies, dass die zugehörigen elektrische Feldstärken einander entgegen gerichtet sind.
Eine Spule bzw Induktivität ist eben kein Widerstand, sondern wie ein Kondensator ein Speicher für elektrische Energie.
Nur ist gegenüber dem Kondensator Spannung und Strom miteinander vertauscht.
Ein Kondensator speichert Strom, der hineinfließt, in Form von Spannung. Je mehr Strom hineinfließt, desto höher wird die Spannung. Wird er entladen, ist der Strom negativ gegenüber dem vorherigen Ladestrom.
Eine Induktivität speichert Spannung, die an ihr liegt, in Form von Strom. Je länger Spannung anliegt, umso höher wird der Strom. Die Induktivität versucht den Strom zu erhalten, auch wenn keine Spannung mehr anliegt. Die fließenden Ladungen haben noch "Schwung", dadurch entsteht ein Ladungsüberschuß in die andere Richtung, die umgekehrte Spannung.
Eine Spule bzw Induktivität ist eben kein Widerstand,...
...jedenfalls kein Ohm'scher, kann man hier ergänzen. Wobei sie natürlich einen Ohm'schen Widerstand besitzt, der aber nach Möglichkeit vernachlässigbar sein sollte.
Die fließenden Ladungen haben noch "Schwung", dadurch entsteht ein Ladungsüberschuß in die andere Richtung, die umgekehrte Spannung.
So kann man es ausdrücken; deshalb lässt sich eine Spule auch prima in einem Schwingkreis verwenden.