Selbstinduktivität

Selbstinduktivität, im Allgemeinen als Induktivität bezeichnet, ist die Eigenschaft eines elektrischen Leiters oder einer Spule, eine elektromotorische Kraft (EMK) in Abhängigkeit von der zeitlichen Änderung des eigenen Stroms zu erzeugen. Die Selbstinduktivität L ist die Proportionalitäts-Konstante zwischen der induzierten EMK und der Änderungsrate des Stroms: e = -L di/dt. Die induzierte Größe λ (Verkettungslinkage) ist λ = L I, wobei λ die Gesamter Flux-Linkage ist. Die Einheit der Induktivität ist das Henry (H), wobei 1 H = 1 V·s/A.

Für eine Spule mit N Windungen gilt die Verknüpfung λ = NΦ, wobei Φ der magnetische Fluss durch eine Spulenweite ist. Dann ergibt sich L = NΦ / I. Bei idealen, langgestreckten Spulen lässt sich eine Näherung L ≈ μ0 μr N^2 A / ℓ angeben, mit A der Querschnittsfläche, ℓ der Spirallänge, μ0 die Luftpermeabilität und μr der relativen Permeabilität des Kerns. Die genaue Formel hängt maßgeblich von Geometrie und Kernmaterial ab.

Energie und Verhalten: Die in der Induktivität gespeicherte magnetische Energie beträgt W = 1/2 L I^2. Selbstinduktion führt zu einer Gegen-EMK, die Änderungen des Stroms abbremst (Back-EMF) und dadurch in Gleichstromschaltungen vorübergehende Stromanstiege begrenzt. Die Induktivität ist daher frequenzabhängig und wird durch Kernmaterial, Luftspalte, Sättigung und Verteilungsführung beeinflusst.

Anwendungen umfassen Spulen, Filter, Drosseln und Transformatoren (als Teilgrößen von Selbst- und gegenseitiger Induktion). Selbstinduktivität unterscheidet sich von der gegenseitigen Induktion, bei der zwei Leiter über Magnetfelder gekoppelt sind.