Induktanzen

Induktanzen (Induktivität) sind passive elektrische Bauelemente, die Energie in einem magnetischen Feld speichern, das durch den Stromfluss durch eine Spule erzeugt wird. Sie wirken gegen Änderungen des Stroms, eine Folge der Selbstinduktion. Die Einheit ist das Henry (H). Die Induktivität L einer Schaltung wird definiert als L = V/(di/dt); praktischer ausgedrückt: 1 H erzeugt bei einer Stromänderung von 1 A pro Sekunde eine Spannung von 1 V.

Der Wert der Induktivität hängt von Geometrie und Material ab. Für eine lange Spule gilt grob L ∝ μ N^2 A / l, wobei μ das magnetische Permeabilitätsmaß ist, N die Windungsanzahl, A die Querschnittsfläche und l die Länge der Spule. Bei Luftkern ist μ ungefähr μ0; durch Kernmaterialien wie Eisen oder Ferrit kann μ signifikant erhöht werden. Die gespeicherte Energie beträgt W = 1/2 L I^2. In Wechselstromschaltungen besitzt eine Induktanz den frequenzabhängigen Impedanzwert Z = j ω L.

Induktanzen gibt es in verschiedenen Bauformen: Luftkernspulen, Spulen mit Eisen- oder Ferritkern, toroidale Kerne sowie variabel einstellbare Kerne. Praktische Eigenschaften umfassen den DC-Widerstand der Spule (DCR) und parasitäre Kapazitäten zwischen Windungen, die zu einer Eigenresonanz führen können. Der Q-Faktor beschreibt die Verhältnis von gespeicherter zur dissipierten Energie und gibt die Selektivität an.

Anwendungen umfassen Filter (Tief- und Hochpass), Drosseln in Netzteilen, Energiespeicherung in Gleichspannungsversorgungen, RF-Tuning und Impedanzanpassung. Durch Kopplung zweier Spulen entsteht eine gegenseitige Induktanz M; Transformatoren basieren auf diesem Prinzip. Induktanzen speichern Energie im Magnetfeld und sind in der Elektronik unverzichtbar.