Grundlagen der Hochfrequenztechnik - IHE

2.3 Induktivitäten, Spulen 23
I
Bild 2.13: Prinzip einer Spule
2.3.1 Magnetische Energie in einer Spule
Ein vom Strom I durchflossener Drahtring umgibt sich mit magnetischen Feldern H, die teils in
Luft, teils in einem eventuell vorhandenen ferromagnetischen Kern verlaufen (siehe Bild 2.13).
Diese Felder besitzen eine magnetische Feldenergie Wm, die sich aus drei Teilen zusammen-
setzt:
• der Feldenergie Wm1 der Felder innerhalb des Drahtes
• der Energie Wm2 der Felder in der Luft
• der Energie Wm3 der Felder im ferromagnetischen Kern
2.3.2 Eigenkapazität einer Spule
Bei einer stromdurchflossenen Spule bestehen Spannungen zwischen benachbarten Windungen
und daher auch elektrische Felder in der Umgebung der Wicklung. Die Feldlinien verlaufen
nach Bild 2.14(a) vorzugsweise zwischen benachbarten Windungen, aber auch zwischen ent-
fernteren Windungen und zwischen der Wicklung und dem Eisenkern bzw. der anderen Umge-
bung. Man muss diese Feldstärke bei Spulen mit größerer Blindleistung annähernd kennen, um
durch ausreichende Leiterabstände und isolierendes Dielektrikum die Spannungsfestigkeit der
Spule zu sichern. Diese Felder enthalten eine elektrische Feldenergie, die kapazitive Wirkungen
verursacht. Zwischen den Spulendrähten und auch gegen die Umgebung entstehen daher nach
Bild 2.14(b) zahlreiche Kapazitäten, deren Leitwerte mit wachsender Frequenz zunehmen und
ein kompliziertes Verhalten der Spule ergeben.
H