Analog Audio - Grundlagen der Pro Audio Technik

Induktivität und Gleichstrom
Autor: Gerd Jüngling - Copyright: Alle Rechte vorbehalten
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Zurück zum Strom. Läßt man einen Gleichstrom durch einen Leiter fließen bildet sich das oben beschriebene Magnetfeld um den Leiter herum aus. Für den Aufbau des Energiefeldes ist Energie erforderlich, die beim Einschalten des Gleichstroms aus der elektrischen Energie sozusagen abgezweigt wird. Ein Teil der elektrischen Energie wird praktisch gesehen in das Magnetfeld investiert und dort 'eingelagert'. Solange der Strom nicht verändert wird, ändert sich auch das Magnetfeld nicht. Beim Einschalten eines Gleichstroms wird zunächst ein sehr hoher Teil der elektrischen Energie zum Aufbau des Magnfeldes benötigt der dann jedoch schnell abklingt. Dies führt dazu, dass der Strom nicht sofort seinen durch Spannung und Widerstand gegebenen, statischen Wert erreicht. Der Verlauf nach dem Einschalten ist der einer sogenannten e-Funktion. Im Moment des Einschaltens geht die gesamte Energie in den Aufbau des Feldes. Nach einer Zeit, die man als Zeitkonstante 'tau' bezeichnet und die von den Eigenschaften des Stromkreises abhängig ist, erreicht der Strom 63 % seines statischen Wertes. Nach 3 x tau ist der Betrag des Stroms bei 99 % angelangt. Im weiteren Verlauf nähert sich der Strom dann weiter an den statischen Wert von 100 % an, erreicht diesen aber nie ganz, was in der Praxis von keiner Bedeutung ist.

Solange wie sich nun nichts mehr an dem Stromkreis ändert bleibt nach dem Einschaltvorgang nichts. Das Magnetfeld besteht und speichert die während des Einschaltvorgangs eingebrachte Energie der Strom hat seinen Nennwert erreicht.

Jede Änderung des Stroms erzwingt natürlich auch eine Änderung des Magnetfeldes. Erhöht man den Strom wird sich das Magnetfeld verstärker und damit erneut einen Einschaltvorgang verursachen, der sich lediglich dadurch unterscheidet, dass der statische Wert des Stroms nun der Anfangswert ist und der Stromanstieg die Änderung bewirkt.

Schaltet man den Strom ab so bleibt die im Magnetfeld gespeicherte Energie ja vorhanden. Diese Energie wandelt sich nach dem Abschalten nun wieder in elektrische Energie um, da die Ursache für das Magnetfeld, nämlich eben der jetzt nicht mehr vorhandene Stromfluß ja entfallen ist. Nach dem Satz von der Erhaltung der Energie kann diese Energie natürlich nicht einfach verschwinden. Dieser Sachverhalt führt zu dem aus erster Sicht kuriosen Effekt das der Stromfluß nach dem Abschalten nicht aufhört, sondern mit dem gleichem Verlauf wie beim Einschalten, nur jetzt in umgekehrter Richtung, langsam auf 0 zurückgeht. Dieser Stromfluß ohne Spannung entsteht durch die Rückumwandlung der Energie, die im Magnetfeld gespeichert ist und die nach dem Abschalten nicht einfach verschwinden kann. Da jede Elektronenbewegung einen Teil der gespeicherten Energie verbraucht, klingt der Strom schnell ab und verschwindet wenn die Energie des Magnetfeldes 'aufgebracht' - also komplett rückgewandelt - ist.

Es bedarf keiner Erklärung, daß die Stärke des Magnetfeldes die Dauer und Stärke des Stroms bestimmt. Bei einem einfachen Stück Draht - auch wenn es etliche Meter lang ist und der Strom einige Ampere beträgt, ist dieser Effekt so gering, daß man einen erheblichen Aufwand betreiben muss um ihn nachzuweisen und zu messen.

 


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