Mir ist etwas merkwürdiges zur Induktion aufgefallen. SIehe Folgende einfache Schaltung: In Grün die Versorgungsspannung, in Rot der Spulenstrom, in Hellblau die Spannung über der Spule. So weit alles jedem bekannt. Mich wundert nur folgende Feststellung: Im Vergleich zum Kondensator werden ja in der SPule keine Elektronen zwischengespeichert. Trennt man nun nach einiger Zeit die Versorgungsspannung von der Spule so fliest ja bekanntlich der Strom ne Weile weiter. Aber wo kommen die Ladungsträger her? Der Stromkreis ist nichteinmal geschlossen! Bekanntlich wird beim Zusammenbruch des Magnetfeldes der Strom induziert. Aber was heißt das ganz genau? Es wird Magnetfeld umgewandelt in Ladungsträger ?! Das würde bedeuten das am Anfang Ladungsträger in Magnetfeld umgewandelt wurden. Das würde heißen die Spule ist ein Konverter der Elektronen in Magnetfeld wandelt ?! WTF ?? Das müsste dann aber auch bedeutend das effektiv mehr Ladungsträger von der Spule aufgenommen werden als durchgelassen werden - solange das Magnetfeld sich aufbaut - und die differenz in Magnetischen FLuss gewandelt wird. Hat das was mit der Blindleistung, Scheinleistung zu tun? Was sagt ihr dazu? Viele Grüße Christian
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christian schrieb: > Im Vergleich zum Kondensator werden ja in der SPule > keine Elektronen zwischengespeichert. Das ist falsch. Im Kondensator werden AUCH keine Elektronen zwischen- gespeichert. Ein geladener Kondensator ist nach außen hin elektrisch genauso neutral wie ein ungeladener. > Trennt man nun nach einiger Zeit die Versorgungsspannung > von der Spule so fliest ja bekanntlich der Strom ne Weile > weiter. Aber wo kommen die Ladungsträger her? Hast Du eine Vorstellung, wie viele frei bewegliche Ladungs- träger in einem Kubikzentimeter Kupfer enthalten sind? Es sind grob über zwei Fäuste 10^19 Stück... Genau DAS -- die frei beweglichen Ladungsträger -- sind das Alleinstellungsmerkmal, das den Leiter vom Nichtleiter unterscheidet... > Der Stromkreis ist nichteinmal geschlossen! Ach. Und beim Blitz, der aus den Wolken niederfährt, ist der Stromkreis auch nicht geschlossen? -- Natürlich ist er das doch, auch wenn das nicht gleich offensichtlich ist. > Bekanntlich wird beim Zusammenbruch des Magnetfeldes > der Strom induziert. Aber was heißt das ganz genau? Es > wird Magnetfeld umgewandelt in Ladungsträger ?! Quark. Erstens ist die Ladungserhaltung fast so grundlegend wie die Energieerhaltung. Wenn ein Elektron erzeugt wird (was physikalisch möglich ist --> Paarbildung) wird auch ein Positron erzeugt, so dass die Bilanz wieder stimmt. Zweitens gibt es eine Maxwellsche Gleichung, die besagt, dass ein sich änderndes Magnetfeld ein elektrisches Wirbel- feld (!!) erzeugt. Dieses elektrische Feld übt auf die frei beweglichen Elektronen im Leiter eine Kraft aus, und das ist die Ursache für den Stromfluss. > Das würde bedeuten das am Anfang Ladungsträger in Magnetfeld > umgewandelt wurden. Nein, siehe oben. In jedem Körper sind Unmassen an Elektronen (und auch anderen Ladungsträgern enthalten). Leiter sind dadurch definiert, dass sie Ladungsträger (meistens Elektronen) enthalten, die innerhalb des Leiters FREI BEWEGLICH sind. > Das würde heißen die Spule ist ein Konverter der Elektronen > in Magnetfeld wandelt ?! WTF ?? Das müsste dann aber auch > bedeutend das effektiv mehr Ladungsträger von der Spule > aufgenommen werden als durchgelassen werden - solange das > Magnetfeld sich aufbaut - und die differenz in Magnetischen > FLuss gewandelt wird. Blühende Phantasie :) > Hat das was mit der Blindleistung, Scheinleistung zu tun? Zum Teil, ja.
christian schrieb: > Trennt man nun nach einiger Zeit die > Versorgungsspannung von der Spule so fliest ja bekanntlich der Strom ne > Weile weiter. Sicher nicht. Strom kann nur in einem geschlossenen Stromkreis fließen, Und eine Spule ansich ist keiner. Wenn du den Strom weiter fließen lassen willst, mußt du die Spule kurzschließen. MfG Klaus
Klaus schrieb: > christian schrieb: >> Trennt man nun nach einiger Zeit die >> Versorgungsspannung von der Spule so fliest ja bekanntlich der Strom ne >> Weile weiter. > > Sicher nicht. Strom kann nur in einem geschlossenen Stromkreis fließen, Siehe hier: Egon D. schrieb: > Ach. > Und beim Blitz, der aus den Wolken niederfährt, ist der > Stromkreis auch nicht geschlossen? -- Natürlich ist er > das doch, auch wenn das nicht gleich offensichtlich ist. Der Strom fließt definitiv weiter. Bei einer Spule ist der Strom kontinuierlicht, er springt nicht. Und falls das nicht mehr so sein sollte, ist das ein Fall für Stockholm. Deshalb braucht man für Transistoren als Schalter eine Freilaufdiode und bei mechanischen Schaltern irgendwann einen neuen Schalter, nachdem die Kontakte abgebrannt sind.
Klaus schrieb: > christian schrieb: >> Trennt man nun nach einiger Zeit die Versorgungsspannung >> von der Spule so fliest ja bekanntlich der Strom ne >> Weile weiter. > > Sicher nicht. Doch. > Strom kann nur in einem geschlossenen Stromkreis fließen, > Und eine Spule ansich ist keiner. Stimmt beides. Ein Schalter, der sich gerade öffnet, stellt aber kein nennenswertes Hindernis für den Spulenstrom dar. Insofern: Dass der Schalter rein MECHANISCH unterbrochen ist, heißt noch lange nicht, dass auch der STROMFLUSS unterbrochen ist (--> Abreissfunken, Lichtbogen).
Ein Magnetfeld ist ein Feld welches durch die Ausrichtung der Elektronen in die gleiche Richtung erfolgt (Spin der Elektronen). Ähnlich als wenn Leute ihre Kraft in eine Richtug bündeln als wenn alle in unterschiedliche Richtungen ziehen würden. Wenn ein Strom ein Leiter durchfließt, baut sich ein Magnetfeld auf. Im Umkehrschluss heißt das wenn ein Leiter in ein Magnetfeld bewegt wird, werden die Elektronen angeregt sich zu bewegen. Und erst diese Bewegung oder Ansammlung von Elektronen im Leiter kennt man als induzierte Spannung in einem Leiter durch das Magnetfeld. In den Kondensator muss erst ein Strom rein fließen, daraus wird ein elektrisches Feld aufgebaut. Diese Ansammlung von Elektronen ist das elektrische Feld was dann eine Elektronenunterschied als Potentialdifferenz an den beiden Kontakten als Spannung gemessen werden kann. Elektronen können nicht erschaffen werden...
Hier kann man das Magnetfeld bei der Arbeit belauschen: https://m.youtube.com/watch?v=wyzXZ_NFVrg mfG
Chris H. schrieb: > Elektronen können nicht erschaffen werden... Ahh. Und die Paarbildung ist meiner kranken Phantasie entsprungen?
Egon D. schrieb: > Chris H. schrieb: > Elektronen können nicht erschaffen werden... > Doch, das zeigt die Desy Blasenkammeraufnahme: https://de.m.wikipedia.org/wiki/Paarbildung_(Physik) http://www.slac.stanford.edu/exp/e144/e144.html mfG
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Egon D. schrieb: > Das ist falsch. > Im Kondensator werden AUCH keine Elektronen zwischen- > gespeichert. Ein geladener Kondensator ist nach außen > hin elektrisch genauso neutral wie ein ungeladener. jaja aber die platten für sich sind es nicht also wird dort ein elektronenüberschuss und mangel erzeugt. > Hast Du eine Vorstellung, wie viele frei bewegliche Ladungs- > träger in einem Kubikzentimeter Kupfer enthalten sind? Es > sind grob über zwei Fäuste 10^19 Stück... > Genau DAS -- die frei beweglichen Ladungsträger -- sind > das Alleinstellungsmerkmal, das den Leiter vom Nichtleiter > unterscheidet... wenn aber DIESE elektronen nach dem unterbrechen des Stromkreises weiterfliessen würden, dann wäre die spule nicht mehr elektrisch neutral und würde sich aufladen. das können also nicht die von der spule kupfereigenen elektronen sein! >> Der Stromkreis ist nichteinmal geschlossen! > > Ach. > Und beim Blitz, der aus den Wolken niederfährt, ist der > Stromkreis auch nicht geschlossen? -- Natürlich ist er > das doch, auch wenn das nicht gleich offensichtlich ist. ja beim Blitz stellt die Atmosphäre eine Platte und die Erdoberfläche die andere Platte eines Kondensators dar, welcher durchschlägt wegen zu hoherspannung. der stromkreis ist ganz offensichtlich geschlossen. > Quark. > > Erstens ist die Ladungserhaltung fast so grundlegend wie > die Energieerhaltung. Wenn ein Elektron erzeugt wird (was > physikalisch möglich ist --> Paarbildung) wird auch ein > Positron erzeugt, so dass die Bilanz wieder stimmt. okay Energieerhaltung. Energie wird von der Spannungsquelle in die spule in Form von magnetischem Feld gesteckt. das heißt U*I*t. also muss irgendwas davon beim aufladen der spule vorne mehr reingegangen sein als hinten rausgekommen! Die Zeit kann es nicht sein. Also Strom oder Spannung oder beides?
Christian S. schrieb: > Guck da: > > Youtube-Video "Lec 16: Electromagnetic Induction | 8.02 Electricity and > Magnetism, Spring 2002 (Walter Lewin)" > > MfG Christian S. schrieb: > Hier kann man das Magnetfeld bei der Arbeit belauschen: > > Youtube-Video "Jean Michel Jarre - Magnetic Field" > > mfG danke dafür ich werde das anschauen
christian schrieb: >> Das ist falsch. >> Im Kondensator werden AUCH keine Elektronen zwischen- >> gespeichert. Ein geladener Kondensator ist nach außen >> hin elektrisch genauso neutral wie ein ungeladener. > > jaja aber die platten für sich sind es nicht also wird > dort ein elektronenüberschuss und mangel erzeugt. Das stimmt zwar, ändert aber nichts an meinem Argument: Ein Kondensator speichert KEINE (!) Elektronen. Begründung: Ein ungeladener Kondensator enthält genauso viele Elektronen wie ein geladener -- was der einen Platte fehlt, hat die andere zuviel. Ein Kondensator speichert ENERGIE, und die elektrische Energie steckt im FELD -- im Feld ZWISCHEN den beiden Platten. >> Hast Du eine Vorstellung, wie viele frei bewegliche Ladungs- >> träger in einem Kubikzentimeter Kupfer enthalten sind? Es >> sind grob über zwei Fäuste 10^19 Stück... >> Genau DAS -- die frei beweglichen Ladungsträger -- sind >> das Alleinstellungsmerkmal, das den Leiter vom Nichtleiter >> unterscheidet... > > wenn aber DIESE elektronen nach dem unterbrechen des > Stromkreises weiterfliessen würden, dann wäre die spule > nicht mehr elektrisch neutral und würde sich aufladen. > das können also nicht die von der spule kupfereigenen > elektronen sein! Wieso denn nicht? Genau das ist doch der Grund, warum man immer einen StromKREIS benötigt: Die Elektronen, die zum einen Anschluss herausfließen, müssen zum anderen hinein. >> Ach. >> Und beim Blitz, der aus den Wolken niederfährt, ist der >> Stromkreis auch nicht geschlossen? -- Natürlich ist er >> das doch, auch wenn das nicht gleich offensichtlich ist. > > ja beim Blitz stellt die Atmosphäre eine Platte und die > Erdoberfläche die andere Platte eines Kondensators dar, > welcher durchschlägt wegen zu hoherspannung. der stromkreis > ist ganz offensichtlich geschlossen. Richtig! Sehr gut. >> Erstens ist die Ladungserhaltung fast so grundlegend wie >> die Energieerhaltung. Wenn ein Elektron erzeugt wird (was >> physikalisch möglich ist --> Paarbildung) wird auch ein >> Positron erzeugt, so dass die Bilanz wieder stimmt. > > okay Energieerhaltung. Energie wird von der Spannungsquelle > in die spule in Form von magnetischem Feld gesteckt. Genau. > das heißt U*I*t. Ja, im Prinzip ja. Für die in der Spule gespeicherte Energie gilt
In der Induktivität L stecken auch noch die Spannung und die Zeit drin, so dass Deine Formel vom Prinzip her in die richtige Richtung geht. > also muss irgendwas davon beim aufladen der spule > vorne mehr reingegangen sein als hinten rausgekommen! > Die Zeit kann es nicht sein. Also Strom oder Spannung > oder beides? Beides. Wenn Du die zunächst stromlose (ideale) Spule an eine Spannung anschaltest, dann liegt eine Spannung an, und der Strom beginnt allmählich zu fließen. Aber: Die (ideale) Spule wird -- im Gegensatz zu einem ohmschen Widerstand -- nicht warm, obwohl Spannung anliegt und Strom fließt. Warum nicht? Naja, die aufgenommene Leistung wird nicht wie beim ohmschen Widerstand in Wärme umgesetzt, sondern in das magnetische Feld gesteckt. Wenn jetzt die äußere Quelle abgeschaltet wird, liefert die Spule die im Magnetfeld gespeicherte Energie wieder zurück -- der Strom fließt also noch einen Moment weiter, und es liegt auch noch Spannung an. Und -- ja, das ist im Prinzip das, was man Blindleistung nennt.
Es gibt noch solche anschauliche Animationen, hier mit klassischer Walzermusik untermalt. https://m.youtube.com/watch?v=ukBFPrXiKWA mfG
Egon D. schrieb: > Chris H. schrieb: > >> Elektronen können nicht erschaffen werden... > > Ahh. > Und die Paarbildung ist meiner kranken Phantasie > entsprungen? Das hab ich nicht behauptet aber spielt hier beim Magnetfeld keine Rolle!!! Antimaterieatomkern Atomkern würde aus Elektronen und Neutronen bestehen, aussen würden dann die Positronen umherschwirren "normaler" Atomkern Atomkern besteht aus Protoen und Neutronen, aussen schwirren die Elektronen umher. christian schrieb: > Egon D. schrieb: > >> Das ist falsch. >> Im Kondensator werden AUCH keine Elektronen zwischen- >> gespeichert. Ein geladener Kondensator ist nach außen >> hin elektrisch genauso neutral wie ein ungeladener. > > jaja aber die platten für sich sind es nicht also wird dort ein > elektronenüberschuss und mangel erzeugt. Christian genauso siehts aus. Im Kondensator werden Elektronen auf einer Platte(-) gesammelt und sogenannte "Löcher"(+) auf der anderen Seite aber diese Löcher sind weder neutral noch positiv, noch sonst irgendwas sondern einfach nur Löcher die durch den Ausgleich der freien Elektronen wieder aufgefüllt werden. @Egon D. Was ist denn ein Photon ? Ein Elektron nur auf einen anderen Energieniveau... Aber mehr dazu vom Dr.PRof. Harald Lesch ab ca 7:25min https://www.youtube.com/watch?v=mNRnwzmB5bI Egon D. schrieb: >> okay Energieerhaltung. Energie wird von der Spannungsquelle >> in die spule in Form von magnetischem Feld gesteckt. > > Genau. Falsch in Form von Strom was dann das Magnetfeld hervorruft. Kein Magnetfeld = kein Strom!!! christian schrieb: > Aber wo kommen die Ladungsträger her? + Egon D. schrieb: > Hast Du eine Vorstellung, wie viele frei bewegliche Ladungs- > träger in einem Kubikzentimeter Kupfer enthalten sind? Es > sind grob über zwei Fäuste 10^19 Stück... quasi aus der restlichen Leitung. Jetzt sollte man aber wissen das es eine technische und natürliche Stromrichtung gibt Technische Richtung betrachtet die Löcher die bei Abfluss von Elektronen im Gitter entstehen. Der Strom fließt bei dieser Betrachtung von + nach -!!! Natürliche Richtung betrachtet die Elektronen selbst. Bedeutet hier fließt der Strom von - nach + fließt!!!
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Egon D. schrieb: >> wenn aber DIESE elektronen nach dem unterbrechen des >> Stromkreises weiterfliessen würden, dann wäre die spule >> nicht mehr elektrisch neutral und würde sich aufladen. >> das können also nicht die von der spule kupfereigenen >> elektronen sein! > > Wieso denn nicht? > > Genau das ist doch der Grund, warum man immer einen StromKREIS > benötigt: Die Elektronen, die zum einen Anschluss herausfließen, > müssen zum anderen hinein. ja aber was passiert dann wenn man den stromkreis einfach trennt wie durch einen schalter. das magnetfeld bricht schlagartig zusammen und die energie muss freigesetzt werden aber wie wenn der stromkreis unterbrochen ist? > Wenn jetzt die äußere Quelle abgeschaltet wird, liefert > die Spule die im Magnetfeld gespeicherte Energie wieder > zurück -- der Strom fließt also noch einen Moment weiter, > und es liegt auch noch Spannung an. > Und -- ja, das ist im Prinzip das, was man Blindleistung > nennt. Das heißt,das das Netzteil beim Aufbauen des Magnetfeldes mehr Leistung liefern muss als während dessen als WIrkleistung in dem Stromkreis verheizt wird und dann erst beim Zusammenbrechen wenn das Netzteil keine Leistung mehr liefert wird diese Energie frei und als Wirkleistung im Stromkreis verheizt. Richtig? Wenn ja dann zeigt LTSpice diesen vorgang garnicht an, da die Leistung von Netzteil und Spule symetrisch sind und bei 0 Volt / 0 watt trotzdem im stromkreis Strom fliesst der ja alleine an dem ohmschen wiederstand der spule (1ohm) wirkleistung verheizen müsste ?! was ist hier los?
christian schrieb: > ja aber was passiert dann wenn man den stromkreis einfach trennt wie > durch einen schalter. das magnetfeld bricht schlagartig zusammen und die > energie muss freigesetzt werden aber wie wenn der stromkreis > unterbrochen ist? Da gibts einen Abschaltfunken, und die Spule hat ja auch noch parasitäre Kapazität und Widerstand. Das gibt dann noch eine abklingende Schwingung auf der Resonanzfrequenz der Spule.
Christian S. schrieb: > Es gibt noch solche anschauliche Animationen, hier mit klassischer > Walzermusik untermalt. > > Youtube-Video "Inductors and Inductance" > > mfG ah ja danke dafür. nettes video. also beim schlagartigen öffenen eines schalters wird ein blitz dort entstehen. die frage zur leistung während den charakteristischen phasen bleibt...
Das ist alles nur Physik. Einfach nur Maxwell fragen und gut zuhören. Naja, meist schreitert es an Letzterem. Das wird alles ganz einfach, wenn verstanden wurde, dass das B-Feld nix anderes ist als eine relativistischer Effekt des E-Feldes. Also einfach nur Einstein auch fragen und gut zuhören. Naja, meist schreitert es wiederum an Letzterem. Gespeicherte Induktionsenergie ist das Integral der Selbstinduktion mal des Stromverlaufs. Der Strom kann nicht springen, höchstens knicken. Als Flyback kann maximal auch nur die gespeicherte Induktionsenergie auftreten. Ach ja, für die praktische Erklärung gäbe es noch mechanische Analogien für wirkliche Nicht-Physiker.
Chris H. schrieb: > ng betrachtet die Elektronen selbst. > Bedeu kraaaaaaasses video danke. aber klärt noch nicht alles auf^^
hinz schrieb: > christian schrieb: >> ja aber was passiert dann wenn man den stromkreis einfach trennt wie >> durch einen schalter. das magnetfeld bricht schlagartig zusammen und die >> energie muss freigesetzt werden aber wie wenn der stromkreis >> unterbrochen ist? > > Da gibts einen Abschaltfunken, und die Spule hat ja auch noch parasitäre > Kapazität und Widerstand. Das gibt dann noch eine abklingende Schwingung > auf der Resonanzfrequenz der Spule. ja macht sinn. danke! hätte man auch selbst drauf kommen können.... echt super geiles forum hier. MEGA Comunity ! bereits so viele verschiedene diskusionen gehabt wo ich so viel gelernt habe :-)
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