Versuch: Selbstinduktion mit veränderten Windungszahlen

Spulenhans · Anmeldungsdatum: 22.11.2013 Beiträge: 2

Meine Frage:
Wir haben eine reale Spule am Stromnetz angeschlossen und messen in 0,5A Schritten die selbstinduzierte Spannung von 1A-8A. Das gleiche wird noch einmal wiederholt jedoch mit einer Windungszahl die 2/3 der ersten Windungszahl entspricht.
Trägt man beide U(ind) gegen I auf und zieht jeweils eine Ausgleichsgerade so erkennt man kaum einen Unterschied für N=100% bekommen wir y=1,4906x-0,0072 und für N=66,7% y=1,4733x+0,0675. (U(ind) auf Y-Achse, I(eff) auf X-Achse).

Unabhängig von den genauen Werten, warum verändert sich die induzierte Spannung(so stark/schwach)? Könnte sie auch gleich gewesen sein und durch verschiedene Fehler haben wir das Ergebnis beeinflusst und wenn ja, warum?

Hoffe das Problem ist klar geworden, vielen Dank!

Meine Ideen:
Meiner Meinung nach müsste sich die induzierte Spannung um den Faktor 2/3 verringern, da die Induktivität abhängig von der Windunszahl ist. Dieser Faktor stimmt auch für die Berechnung der Spannung an einer idealen Spule überein. Mit Hilfe von L=1mH=(\mu 0*N²*A/l)* dI/dt und U(ideale Spule)=L*2\pi *f*I(eff)*\sqrt{2} lässt sich dies berechnen. Jedoch arbeiten wir mit einer realen Spule des Widerstandes R=0,5Ohm.

Steffen Bühler · Moderator Anmeldungsdatum: 13.01.2012 Beiträge: 7257

Willkommen im Physikerboard!

Du hast zwar nicht verraten, bei welcher Frequenz Ihr gemessen habt, aber ich gehe mal von 50 Hz aus. Dann ist der Blindwiderstand wL=0,314 Ohm (wobei Du auch nicht verrätst, bei welcher Windungszahl die Induktivität die angegebenen 1mH beträgt).

Was Ihr bei Euren Messungen als Induktionsspannung nehmt, ist die Spannung, die am Scheinwiderstand Z=R+jwL abfällt! Die Induktionsspannung, die Euch interessiert, fällt aber am Blindwiderstand ab. Also müsst Ihr die zunächst ausrechnen.

Viele Grüße
Steffen

Spulenhans · Anmeldungsdatum: 22.11.2013 Beiträge: 2

Danke schonmal und Tut mir Leid, habs übersehen Hammer

50Hz sind richtig, wir haben eine Windungsdichte von 485 Windungen/m und haben die erste Messung mit l=0,75m also 364 Windungen und die zweite Messung mit l=0,50m also 243 Windungen gemacht.

Wie ist denn die gerine Änderung unser gemessenen Spannung physikalisch zu erklären, möglichst ohne große Rechnung, da dies bei uns nicht gefragt ist?

Gruß

Spulenhans

Steffen Bühler · Moderator Anmeldungsdatum: 13.01.2012 Beiträge: 7257

Der Grund ist der hohe Wirkwiderstand, der ja fast im Bereich des Blindwiderstands liegt!

Aber doch mal eine kleine Rechnung zur Veranschaulichung:

Angenommen, Ihr hättet zunächst 0,314 Ohm Blindwiderstand gehabt, dann ergibt das einen Scheinwiderstand von knapp 0,6 Ohm.

Nun nehmt Ihr nur noch 2/3 vom Blindwiderstand, da bleiben 0,21 Ohm übrig. Die ergeben dann einen Scheinwiderstand von 0,54 Ohm. Der geht also nur 10% in die Knie (und so auch Eure gemessene Spannung), auch wenn der interessierende Blindwiderstand (und damit Eure Induktionsspannung) ja 33% kleiner ist.

Viele Grüße
Steffen