Spulenversuche

Es wurde folgende Versuchsanordnung gewählt:

=**Spule im Gleichstromkreis**=

Im ersten Teil des Versuches wird als Spannungsquelle Gleichspannung gewählt und die Spule hat keinen Eisenkern. Nachdem die Spannung eingeschaltet wurde stellt sich ein bestimmter Stromfluss ein und die Lampe leuchtet hell. Nun wird an der Spule ein Eisenkern eingesetzt. Es zeigt sich dass die Lampe unverändert hell leuchtet. Dies ist unabhängig ob ein Eisenkern eingesetzt oder ob dieser offen oder geschlossen ist.



Der Strom durch den Stromkreis ist nur durch den ohmschen Widerstand festgelegt und daher von den magnetischen Eigenschaften unabhängig. Das kann auch mathematisch einfach ausgedrückt werden: =**Spule im Wechselstromkreis**= Als Spannungsquelle wird nun eine sinusförmige Wechselspannung mit einer Frequenz von ca 200Hz gewählt. Die Amplitude der Spannung wird im Verlauf des Versuchs nicht geändert. Zur Aufzeichnung der Spannungsverläufe wird ein Osziloskop verwendet:

Der 1. Kanal des Osziloskops wird zwischen Messpunkt 1 und 3 angeschlossen. Es zeichnet die Versorgungsspannung der Schaltung auf. (Hohe Kurve) Der 2. Kanal wird zwischen Messpunkt 2 und 3 angeschlossen. Es zeichnet die Spannung an der Lampe auf. (niedrige Kurve)

Man kann deutlich den Phasenversatz der beiden Spannungen erkennen (90°)

**Änderung der Spule:**


Dieses Bild zeigt die Spannungsverläufe bei einer Spule ohne Eisenkern. Wenn man den Eisenkern einsetzt so erhält man folgende Kurven:



Der Spannungsabfall an der Lampe ist wesentlich geringer. Das bedeutet der Wechselstromwiderstand der Spule ist wesentlich größer geworden. dies kann auch mathematisch dargestellt werden:





Durch den Einsatz des Eisenkernes erhöht sich die Permerbilität. Alle anderen Größen sind unverändert.

**Änderung der Frequenz**
Dieses Bild zeigt so wie oben die Spannungsverläufe bei einer Spule ohne Eisenkern. Wenn man die Spule unverändert lässt aber die Frequenz der Spannung erhöht so erhält man folgende Kurven: Man kann beobachten dass die Sinuskurve enger zusammendrängt sind. Dies ist der beweis dass die Frequenz erhöht wurde. Aber auch der Spannungsabfall an der Lampe ist geringer(die niedrige Kurve hat weniger Amplitude). Das bedeutet der Wechselstromwiderstand der Spule ist größer geworden. Auch dies kann auch mathematisch dargestellt werden:

Durch die Erhöhung der Frequenz wird die Winkelgeschindigkeit Omega erhöht. Alle anderen Größen sind unverändert.

Es ist spannend zu sehen worüber sich ein Physiklehrer freuen kann ...