Entladevorgang einer Spule, Ausschaltvorgang, Strom und Spannung | Gleichstromtechnik #19

Summary

In diesem Video wird der Entladevorgang einer Spule erklärt, der auf den zuvor behandelten Aufladevorgang aufbaut. Es wird gezeigt, wie die Spule während des Entladens Energie aus ihrem Magnetfeld freisetzt und dabei eine negative Spannung erzeugt, die den Strom noch eine Weile weiterführt. Der Zusammenhang zwischen Induktionsgesetz und Lenz'scher Regel wird erläutert, ebenso wie die Bedeutung des Verhinderns von Spannungsspitzen, die beim Öffnen des Schalters auftreten können. Zur Schutzmaßnahme wird die Verwendung einer Freilaufdiode vorgestellt.

Takeaways

• 😀 Spulen werden beim Entladevorgang zu Erzeugern und wirken wie Generatoren.
• 😀 Die Energie in einer Spule wird im Magnetfeld gespeichert, das beim Entladevorgang abgebaut wird.
• 😀 Beim Öffnen des Schalters fließt der Strom zunächst weiter, weil die Spule eine gegenläufige Spannung erzeugt, um den Strom zu halten.
• 😀 Der Entladevorgang der Spule folgt dem Induktionsgesetz und führt zu einer exponentiellen Abnahme des Stroms und der Spannung.
• 😀 Die Spannung in der Spule ist während des Entladevorgangs negativ, da die Spule als Erzeuger wirkt und eine entgegengesetzte Spannung zur Quelle erzeugt.
• 😀 Wenn der Schalter während des Entladevorgangs geöffnet wird, kann eine hohe Spannung entstehen, die zu einem Lichtbogen führen kann.
• 😀 Die Schaltung mit einer Freilaufdiode verhindert, dass beim Entladen der Spule eine hohe Spannung am Schalter entsteht.
• 😀 Der Entladevorgang zeigt eine exponentielle Abnahme der Spannung und des Stroms, die von der Zeitkonstanten der Spule abhängt.
• 😀 Die Spule will den Strom nach dem Öffnen des Schalters weiterfließen lassen, was zu einer schrittweisen Reduktion des Stroms führt.
• 😀 Eine Freilaufdiode parallel zur Spule schützt elektronische Bauteile, wie Transistoren, vor Schäden, die durch hohe Spannungen entstehen könnten.

Q & A

Was passiert beim Entladevorgang einer Spule?

Beim Entladevorgang wird die in der Spule gespeicherte Energie durch das Magnetfeld freigesetzt. Das Magnetfeld der Spule nimmt ab und induziert eine Spannung, die den Strom weiter antreibt, obwohl der Stromkreis unterbrochen wurde.

Warum fließt nach dem Öffnen des Schalters noch Strom durch die Spule?

Nach dem Öffnen des Schalters fließt weiterhin Strom, weil die Spule ihr Magnetfeld verliert. Laut dem Induktionsgesetz wird eine Spannung induziert, die dem Abbruch des Stroms entgegenwirkt. Die Spule versucht, den Stromfluss aufrechtzuerhalten.

Was ist die Ursache für die negative Spannung während des Entladevorgangs?

Die negative Spannung entsteht, weil die Spule beim Entladen zur Energiequelle wird. Sie induziert eine Spannung, die dem ursprünglichen Stromfluss entgegenwirkt und somit eine negative Spannung erzeugt.

Wie sieht der Stromverlauf während des Entladevorgangs aus?

Der Strom nimmt während des Entladevorgangs nicht sofort ab, sondern sinkt exponentiell, weil die Spule den Strom weiterhin antreibt, bis der Strom schließlich auf null geht.

Warum muss beim Entladevorgang eine geschlossene Stromkreisanordnung bestehen?

Ein geschlossener Stromkreis ist notwendig, um zu verhindern, dass beim Öffnen des Schalters eine hohe Spannung entsteht, die zu einem Lichtbogen führen könnte. Ohne den geschlossenen Kreis könnte die Energie nicht sicher abfließen.

Was ist eine Freilaufdiode und welche Funktion hat sie?

Eine Freilaufdiode wird parallel zur Spule geschaltet, um eine hohe Spannung am Schalter während des Entladevorgangs zu verhindern. Sie ermöglicht einen geschlossenen Stromkreis und schützt vor Lichtbögen.

Was passiert, wenn ein Schalter im Stromkreis einfach geöffnet wird, ohne eine Freilaufdiode?

Wenn der Schalter geöffnet wird, während die Spule noch Energie im Magnetfeld gespeichert hat, könnte dies zu einer hohen Spannung führen, die zu einem Lichtbogen und möglicher Schädigung des Schalters oder Transistors führen kann.

Was zeigt der zeitliche Verlauf des Stroms und der Spannung beim Aufladevorgang der Spule?

Beim Aufladevorgang steigt der Strom zunächst an und erreicht nach einigen Millisekunden einen konstanten Wert, wobei die Spannung an der Spule zu diesem Zeitpunkt null ist, da die ideale Spule keinen Widerstand bietet.

Warum wird eine Spule als 'Erzeuger' beim Entladevorgang bezeichnet?

Die Spule wird beim Entladevorgang als Erzeuger bezeichnet, weil sie die gespeicherte Energie aus dem Magnetfeld in Form einer induzierten Spannung wieder abgibt, die den Strom weiterhin antreibt.

Wie verändert sich die Spannung an der Spule während des Entladevorgangs?

Die Spannung an der Spule springt sofort auf einen negativen Wert, der der Höhe der Quellenspannung entspricht, und fällt dann exponentiell ab, da die Spule ihre Energie langsam verliert und der Strom immer weiter sinkt.