WikiDer > Spule

Dieser Artikel ist über die elektrische Komponente, für andere Bedeutungen siehe Spule.

Spulen als elektronische Bauteile

Schematisches Symbol einer Spule

EIN Spule ist ein elektrisch Bauteil bestehend aus leitfähigen Wicklungen, meist aus Kupferkabel, auf einen Spulenform (normalerweise aus Kunststoff), die ein magnetisierbares (weiches Eisen) Ader die beweglich sein können oder nicht. Zwei magnetisch gekoppelte Spulen bilden a Transformator.

Operation

Wenn ein elektrischer Strom durch einen Draht fließt, a Magnetfeld aufgeregt. Wird der Draht in einer zylindrischen Spirale zu einer Spule gewickelt (zum Beispiel um ein Rohr oder ein Rohr), wird das Magnetfeld innerhalb der Spule gebündelt und erhält eine Richtung. Wenn ein magnetisierbares Material (Weicheisen, Ferrit) wird die Konzentration des erzeugten Magnetismus stark erhöht. Umgekehrt wandelt die Spule ein variables Magnetfeld in eine elektrische Spannung um.

Anwendung

Eine Spule als Stellglied an einem Heizölbrenner

Erklärung einer Spule als elektromechanischer Aktor

Spulen werden hauptsächlich verwendet als:

• elektrische(on)ische Komponente
• Teile eines Transformators
• Feld- oder Ankerwicklung in Elektromotoren
• elektromechanischer Aktuator

Komponente

In dem Elektronik Spulen werden hauptsächlich zum Filtern und als Teil von frequenzbestimmend Schaltungen zum Abstimmen oder Erzeugen von Signalen. Störsignale von Geräten wie Elektromotoren und Leuchtstofflampen können durch den Einsatz einer Spule gedämpft werden.

Transformator

EIN Transformator besteht grundsätzlich aus zwei oder mehr Spulen, die magnetisch gekoppelt sind.

Feld- oder Ankerwicklung

Zur Erzeugung des erforderlichen Magnetfelds in Elektromotoren werden Spulen verwendet, die meist auf Kernen aus lamelliertem Weicheisen gewickelt sind.

Aktuator

Als elektromechanisches Bauteil wird die Spule auch als bezeichnet Solenoid, eine wörtliche Übersetzung des Englischen Solenoid (Spule). Die Spule ist dann a Antrieb, eine Struktur, die eine mechanische (am meisten lineare) Bewegung erzeugt, wenn ein elektrischer Strom durch die Spule angelegt oder entfernt wird. Die Bewegung wird durch die magnetischen Kräfte verursacht, die in den Teilen des Kerns erzeugt werden und sich gegenseitig anziehen oder lösen. Dies kann ein Relais, wo diese Bewegung elektrische Kontakte betätigt, a Ventil oder Ventil, das ein flüssiges oder gasförmiges Medium wie Wasser, Öl oder Dampf durchlässt oder sperrt, oder a Elektromagnet, die einen Anker so lange von seinem Kern angezogen halten kann, wie der Strom fließt. Bei pneumatischen Stellventilen werden Spulen als Stellglied verwendet, die eigentliche Umschaltung des Mediums erfolgt durch Druckluft versorgt.

ein - Einlass
B - Membran
C - Druckkammer
d - Druckentlastung
E - Magnet
f - Auspuff

Spule als Bedienelement

Induktivität

Eine Spule besitzt konstruktionsbedingt eine Eigeninduktivität, was bedeutet, dass jede Durchflussänderung wird durch einen induzierten elektrische Spannung gemäß:

${displaystyle U_{ ext{ind}}=-L{frac {mathrm {d} I}{mathrm {d} t}}=-N{frac {mathrm {d} {mathit {Phi}}_{ ext{b }}}{Mathematik {d} t}}}$.

Darin ist

${displaystyle U_{ ext{ind}}}$ der Fröhliche elektrische Spannung im Volt

${Anzeigestil I}$ das elektrischer Strom im Ampere

${Anzeigestil L}$ das Induktivität von der Spule in Henry.

${Displaystil N}$ die Windungszahl der Spule

${displaystyle {mathit {Phi}}_{ext{b}}}$ das magnetischer Fluss in der Spule in weber.

Das Minuszeichen zeigt das Gegenwirken der Spule (Induktivität) an.

Diese Formel heißt die Gesetz von Lenz, zusammengestellt 1833 (oder '34) vom baltischen Physiker Heinrich Lenz, als Erweiterung der Faradaysches Induktionsgesetz. Der Anfangsbuchstabe l seines Namens wird als Symbol für die Selbstinduktion verwendet.

Eine Drosselspule ist eine Spule mit einer hohen Induktivität und einem niedrigen ohmschen Widerstand. Drosseln werden häufig verwendet, um Wechselstromkomponenten (AC) beispielsweise in einem Gleichrichter zu unterdrücken.

Komplexe Impedanz

Wenn durch eine Spule mit Induktivität ${Anzeigestil L}$ ein Strom

${displaystyle I=I_{0}cdot e^{jomega t}}$

in Form einer einzelnen Sinuswelle ergibt sich die induzierte Spannung aus:

${displaystyle U_{ ext{ind}}=-L{frac {mathrm {d} I}{mathrm {d} t}}=-Lcdot jomega I_{0}cdot e^{jomega t}=-jomega Lcdot I}$

Die Spannung ${Displaystil U}$ über der Spule ist der induzierten Spannung entgegengesetzt, also:

${displaystyle U=-U_{ ext{ind}}=jomega Lcdot I}$.

Für die Induktivität, der Komplex Impedanz der Spule, so folgt:

${displaystyle Z_{L}=jomega L}$.

Nicht ideale Spule

Eine nicht ideale Spule hat immer a elektrischer Wiederstand${displaystyle R_{ ext{L}}}$ (Innenwiderstand) was als Serienwiderstand interpretiert werden kann. In diesem Fall wird die komplexe Impedanz zu:

${displaystyle Z_{L}=R_{ext{L}} jomega L}$.

Verschiedene Anwendungen

• Als Energiepuffer. Spulen können verwendet werden in elektronisch Schaltungen für ihre Induktivität. sehen ersticken, TL-Leuchten und Schaltnetzteil.
• Umwandlung in Magnetismus. Manchmal enthält eine Spule a ferromagnetischer Kern. Durch den Magnetkern ist die Induktion oben. Eine Spule erzeugt ein unter dem Einfluss eines elektrischen Stroms Magnetfeld auf.
• Umwandlung von elektrischer Energie in mechanische Bewegung. Dieser Effekt wird angewendet bei:
  • Türklingeln
  • Elektromotoren
  • Relais
  • Sprecher
  • Laufwerke und Schreib-/Leseköpfe in Festplatten
  • Elektrische Türschlösser
• Umwandlung von magnetischer Energie in Elektrizität. Dieses Prinzip wird angewendet bei:
  • Generatoren/Dynamo's
  • Transformer
  • Zündspulen
  • Dynamisch Mikrofone
  • Gitarren-Tonabnehmer

Richtung und Größe des Magnetfeldes

Um sich bei der Konstruktion dieser Geräte die Richtung des Magnetfelds und des elektrischen Stroms relativ zueinander leicht merken zu können, Korkenzieherregel oder der rechte hand regel Die Größe (und Richtung) lässt sich mit dem Gesetz von Biot-Savart oder Zugriff über die magnetisches Moment.

Siehe auch

• Gyrator Ersatzspule (L) von Quadrupol mit einem Kondensator (C) in bestimmten Anwendungen.
• Elektromagnet
• Elektromotor
• Magnetventil
• Transformator
• Wicklung des Leistungstransformators
• Spulenberechnungen
• ersticken
• Orthozyklische Wicklung

Externer Link

• (und) Spule als Linearantrieb (Grundlagen zu Magnetventilen)

Siehe die Kategorie Spulen von Wikimedia Commons für Mediendateien zu diesem Thema.