Induktivitäten

Induktivitäten sind eine Eigenschaft elektrischer Bauelemente, die die von Änderungen des durch das Bauelement fließenden Stroms erzeugte Gegenspannung beschreibt. Die Induktivität L bezeichnet das Verhältnis von Spannungsänderung zu Stromänderung: V = L di/dt. Die SI-Einheit ist das Henry (H). Für eine Spule mit N Windungen, durch deren Kern das Magnetfeld verläuft, gilt Ψ = NΦ und L = Ψ / I = NΦ / I. Daraus folgt V = dΨ/dt = N dΦ/dt.

In einfachen geometrischen Anordnungen mit konstantem mittleren Permeabilitätswert kann L grob als L ≈ μ N^2 A / l beschrieben werden (Luftkern: μ ≈ μ0). Induktivität steigt mit der Anzahl der Windungen, dem Querschnitt der Fluxpfade und der Permeabilität des Kerns; sie nimmt ab bei Temperaturänderungen, Materialverzerrungen und Sättigung des Kerns.

Die gespeicherte Energie in einem idealen Induktor beträgt W = 1/2 L I^2. Bei Wechselstrom verhalten sich Induktivitäten wie reaktive Komponenten: Z = R + j ω L; die induktive Blindimpedanz ist X_L = ω L.

Mutualinduktivität M beschreibt die Kopplung zwischen zwei Spulen: V1 = L1 dI1/dt + M dI2/dt und V2 = M dI1/dt + L2 dI2/dt. M lässt sich als M = k sqrt(L1 L2) ausdrücken, wobei k der Kopplungsgrad ist.

Anwendungen umfassen Drosseln, Filter, Transformatoren und Energiespeicherung in der Leistungselektronik. Typische Bauteilformen reichen von Luftkern- über Eisenkern- bis zu ferrit- oder amorphiskernbasierten Induktivitäten. Induktivitäten lassen sich mit LCR-Messgeräten oder durch Bestimmung der Resonanzfrequenz präzise bestimmen.