Elektrodynamik und Optik - Fachbereich Physik der Universität ...

Computersimulation
Transformator: Änderung
der
Windungsverhältnisse
und res. Spannungen.
90 Experimentalphysik 2 für Biologen & Chemiker
V13 Schaltvorgänge und Wechselstromwiderstände
Wiederholung
• Das Faraday’sche Gesetz sagt voraus, dass sich Ströme in
Leiterschleifen sowohl durch sich ändernde Magnetfelder als auch durch
Bewegung der Leiterschleife in einem konstanten Magnetfeld induzieren
lassen. Damit lassen sich in einem Generator, also einer Spule, die in
einem Magnetfeld rotiert, Ströme erzeugen.
• Wechselspannungen lassen sich mit Hilfe von Transformatoren leicht
erhöhen oder absenken. Die Kombination aus Biot-Savart’schem Gesetz
und Faraday-Gesetz führt zu einer Leistungsübertragung zwischen zwei
Spulen über einen Kern aus magnetisierbarem Material (i.d.R. Eisen).
5.7 Elektrische Bauelemente in Gleich- und Wechselstromkreisen
5.7.1 Ein- und Abschaltvorgänge in Gleichstromkreisen
Wie verhalten sich ein Widerstand R, ein Kondensator mit der Kapazität C und
eine Spule mit der Induktivität L bei An- und Abschaltvorgängen in
Gleichstromkreisen?
Mittels eines Schalters lässt sich zwischen der Gleichspannungsquelle (z.B. eine
Batterie) und einem Kurzschluss umschalten. Im Experiment wird eine
Rechteckspannung zwischen Uaus = 0 V und Uan > 0 V an die Bauelemente
angelegt, die diesen Schaltvorgang simuliert.
5.7.1.1 Widerstand beim An- und Abschalten einer Gleichspannungsquelle
Strom und Spannung haben den gleichen zeitlichen Verlauf, eine Folge aus dem
Ohm’schen Gesetz (U = R · I):
U
I = .
R
I ändert sich also nur dann, wenn sich auch U ändert. Ansonsten ist I unabhängig
von der Zeit.