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Spule

In einer Spule ist der Leitungsdraht in sehr vielen Windungen übereinander gewickelt. Jede einzelne Wicklungsschleife wirkt wie ein kreisförmiger Leiter. Die einzelnen Magnetfelder, die jede der Wicklungsschleifen umgeben, überlagern sich zu einem intensiven Gesamtfeld. Häufig befindet sich in der Spule ein Eisenkern, durch den das Magnetfeld zusätzlich verstärkt wird. Im Magnetfeld einer Spule wird Feldenergie gespeichert.

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In einer Spule ist der Leitungsdraht in sehr vielen Windungen übereinander gewickelt. Jede einzelne Wicklungsschleife wirkt wie ein kreisförmiger Leiter. Die einzelnen Magnetfelder, die jede der Wicklungsschleifen umgeben, überlagern sich zu einem intensiven Gesamtfeld. Häufig befindet sich in der Spule ein Eisenkern, durch den das Magnetfeld zusätzlich verstärkt wird. Im Magnetfeld einer Spule wird Feldenergie gespeichert.

Die Stärke des in einer Spule entstehenden Magnetfeldes hängt von der Induktivität der Spule und der durch sie fließenden Stromstärke ab. Befindet sich eine Spule im Wechselstromkreis, dann besitzt sie zusätzlich zum ohmschen Widerstand ihrer Drahtwicklungen auch noch einen induktiven Widerstand. Der induktive Widerstand einer Spule entsteht aufgrund der in ihr ablaufenden Selbstinduktion.

Technische Anwendungen von Spulen

Spulen werden hauptsächlich aus zwei Gründen eingesetzt. Sie werden verwendet, wenn man mit ihrer Hilfe starke Magnetfelder erzeugen möchte. In diesem Fall bezeichnet man die Spulen auch als Elektromagnete. Alle größeren Generatoren und Elektromotoren sind zur Magnetfelderzeugung mit Elektromagneten versehen. Auch in der Lichtmaschine des Autos befindet sich ein Elektromagnet. Elektromagnete finden weiterhin als Lastenhebemagnete und zur Werkstofftrennung - etwa in der Müllsortierung - Anwendung. Dabei nutzt man aus, dass Elektromagneten auch größere Metallgegenstände merklich anziehen, während beispielsweise Kunststoffe keiner derartigen Kraftwirkung unterliegen. Weitere Anwendungen für Elektromagnete sind verschiedene Relais, die Klingel, Transformatoren oder Lautsprecher.
Ein weiteres Einsatzgebiet von Spulen beruht auf den von ihnen ausgelösten Vorgängen der Fremd- und Selbstinduktion. Fremdinduktion nutzt man in Transformatoren. Dort wird mittels einer zweiten Spule die elektromagnetische Energie eines Primärstromkreises auf einen Sekundärstromkreis übertragen. Die Selbstinduktion, die den induktiven Widerstand einer Spule bewirkt, macht man sich in Drosselspulen zunutze.
Spulen sind ein wesentlicher Bestandteil von elektrischen Schwingkreisen.

In jeder Spule wird aufgrund der Selbstinduktion eine Spannung induziert, die nach dem lenzschen Gesetz der Ursache ihrer Entstehung - also dem Stromfluss durch die Spule - entgegenwirkt. Dadurch erfolgt eine Verringerung der Stromstärke. Somit besitzt jede Spule neben dem ohmschen Widerstand ihrer Wicklungen einen zusätzlichen Widerstand, der durch ihre Induktivität zustande kommt. Man nennt diesen Widerstand induktiven Widerstand.

Lernhelfer (Duden Learnattack GmbH): "Spule." In: Lernhelfer (Duden Learnattack GmbH). URL: http://www.lernhelfer.de/index.php/schuelerlexikon/physik/artikel/spule (Abgerufen: 01. July 2025, 23:13 UTC)

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Zum Spektrum elektromagnetischer Wellen gehören neben dem Wechselstrom u. a. die hertzschen Wellen, das infrarote Licht, das sichtbare Licht, das ultraviolette Licht, Mikrowellen und Röntgenstrahlung. für die Informationsübertragung und die Kommunikationstechnik spielen hertzsche Wellen die entscheidende Rolle. Sie können mithilfe von Schwingkreisen erzeugt werden. mit dem Test können Sie prüfen, wie gut ihre Kenntnisse über elektromagnetische Schwingungen und Wellen sind.

 

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Selbstinduktion und Induktivität

Eine stromdurchflossene Spule wird von einem Magnetfeld durchsetzt und ist auch von diesem Feld umgeben. Bei konstanter Stromstärke ist dieses Feld zeitlich konstant. Verändert sich die Stromstärke, so verändert sich auch die Stärke des Magnetfeldes, das von der Spule umschlossen wird. Damit wird nach dem Induktionsgesetz in der felderzeugenden Spule selbst eine Spannung induziert. Diese Erscheinung wird als Selbstinduktion, die entstehende Spannung als Selbstinduktionsspannung bezeichnet. Der Bau der Spule, der für den Betrag der Induktionsspannung eine erhebliche Rolle spielt, wird durch die Größe Induktivität charakterisiert.

Transformatoren

Transformatoren oder Umformer werden verwendet, um elektrische Energie eines Wechselstromes von einem Primärstromkreis auf einen Sekundärstromkreis zu übertragen. Bei dieser Übertragung kann man die Werte für die Spannungen und die Stromstärken verändern. Das Funktionsprinzip von Transformatoren beruht auf der elektromagnetischen Induktion, wobei die eine Spule als felderzeugende Spule und die andere als Induktionsspule dient.
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Ohmsche, induktive und kapazitive Widerstände im Wechselstromkreis

Unter einem Wechselstromkreis versteht man einen Stromkreis, in dem sich die Polarität der elektrischen Quelle periodisch so ändert, dass sich auch die Flussrichtung periodisch ändert. Wir beschränken uns auf die Betrachtung von sinusförmigem Wechselstrom. Wie im Gleichstromkreis bilden auch im Wechselstromkreis ohmsche Widerstände ein Hindernis für den Strom, also einen elektrischen Widerstand. Darüber hinaus verhalten sich im Wechselstromkreis auch Kondensatoren und Spulen wie elektrische Widerstände. Den Widerstand eines Kondensators bezeichnet man als kapazitiven Widerstand, den einer Spule als induktiven Widerstand. Alle drei Arten von Widerständen im Wechselstromkreis werden als Wechselstromwiderstände bezeichnet. Sie weisen jeweils Besonderheiten auf, die in dem Beitrag ausführlich dargestellt sind.

Wirbelströme

Wenn sich ein elektrisch leitender Gegenstand in einem Magnetfeld bewegt oder von einem zeitlich veränderlichen Magnetfeld umschlossen ist, dann werden in ihm Ströme induziert. Handelt es sich bei dem Leiter um einen langen Draht oder eine Spule, dann ist die Richtung des induzierten Stromes eindeutig vorgegeben. In räumlichen oder flächenhaften Metallstücken unterliegt die Stromrichtung turbulenten Veränderungen. Solche Ringströme bezeichnet man als Wirbelströme. Sie werden einerseits z.B. bei Wirbelstrombremsen genutzt, führen aber andererseits bei vielen elektrischen Maschinen, z.B. Transformatoren und Generatoren, zu Energieverlusten (Wirbelstromverlusten) und müssen dort möglichst klein gehalten werden.

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