[photo:267:a_U_eilt_vor:Phasenverschiebung an einer Spule zwischen Spannung und Strom]
* Phasenverschiebung von $\qty{90}{\degree}$
* Spannung eilt dem Strom voraus
Merke: Bei Induktivitäten, Ströme sich verspäten -oder- Induktivitääät, Strom zu spääät!
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[question:AC201]
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### Wirkleistung
[picture:944:a_Blindleistung Spule:Das Produkt von $U \cdot I$ ergibt die grüne Leistungskurve]
* Die grüne Leistungskurve ist das Produkt von Strom und Spannung
* Die Leistung schwankt symmetrisch um die Nulllinie und gleicht sich aus
* *Blindleistung* an einem *Blindwiderstand*
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* Blindwiderstand nimmt keine Wirkenergie auf
* Eine ideale Spule wird nicht warm
* Jedoch besteht eine Spule aus Draht und hat dadurch ohmsche Verluste
* Zusätzlich wirkt der Skin-Effekt
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[question:AC202]
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### Induktiver Blindwiderstand $X_{\textrm{L}}$
Spule dreht an Wechselspannung angeschlossen ständig das magnetische Feld $\rightarrow$ Wechselstromwiderstand / induktiver Blindwiderstand
1. Wenn die Frequenz der Wechselspannung an einer Spule erhöht wird, dann fließt weniger Strom; dies bedeutet, der induktive Blindwiderstand ist größer geworden.
2. Wenn die Induktivität der Spule erhöht wird, dann verringert sich auch der Strom, d.h. der Blindwiderstand wird auch größer.
$|X_{\textrm{L}}| = \omega \cdot L = 2\pi \cdot f \cdot L$
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[question:AC203]
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[question:AC204]
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#### Lösungsweg
* gegeben: $L = \qty{3}{\micro\henry}$
* gegeben: $f = \qty{100}{\mega\hertz}$
* gesucht: $X_{\textrm{L}}$
$\begin{split} |X_{\textrm{L}}| &= \omega \cdot L = 2\pi \cdot f \cdot L\\ &= 2\pi \cdot \qty{100}{\mega\hertz} \cdot \qty{3}{\micro\henry}\\ &\approx \qty{1885}{\ohm} \end{split}$
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### Steigerung der Induktivität
Zylinderspule
$L = \dfrac{\mu_0 \cdot \mu_r \cdot N^2 \cdot A_S}{l}$
* Windungszahl $N$ erhöhen
* Spulenlänge $l$ verkürzen
* Querschnittsfläche $A_S$ der Spule vergrößern
Ringkernspule
$L = N^2 \cdot A_{\textrm{L}}$
* Windungszahl $N$ erhöhen
* Magnetisch leitfähigereres Material (mit größerer Induktivitätskonstante $A_{\textrm{L}}$) als Kern verwenden
Deshalb werden (Ring-)Kerne eingesetzt
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[question:AC211]
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[question:AC205]
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#### Lösungsweg
* gegeben: $N = 14$
* gegeben: $A_{\textrm{L}} = \qty{1,5}{\nano\henry}$
* gesucht: $L$
$\begin{split} L &= N^2 \cdot A_{\textrm{L}}\\ &= 14^2 \cdot \qty{1,5}{\nano\henry}\\ &= \qty{0,294}{\micro\henry} \end{split}$
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[question:AC206]
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#### Lösungsweg
* gegeben: $N = 300$
* gegeben: $A_{\textrm{L}} = \qty{1250}{\nano\henry}$
* gesucht: $L$
$\begin{split} L &= N^2 \cdot A_{\textrm{L}}\\ &= 300^2 \cdot \qty{1250}{\nano\henry}\\ &= \qty{112,5}{\milli\henry} \end{split}$
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[question:AC207]
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#### Lösungsweg
* gegeben: $L = \qty{2}{\milli\henry}$
* gegeben: $A_{\textrm{L}} = \qty{250}{\nano\henry}$
* gesucht: $N$
$\begin{split} L &= N^2 \cdot A_{\textrm{L}}\\ N &= \sqrt{\frac{L}{A_{\textrm{L}}}} = \sqrt{\frac{\qty{2}{\milli\henry}}{\qty{250}{\nano\henry}}} \\ &= 89\,\text{Windungen} \end{split}$
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[question:AC208]
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#### Lösungsweg
* gegeben: $L = \qty{12}{\micro\henry}$
* gegeben: $A_{\textrm{L}} = \qty{30}{\nano\henry}$
* gesucht: $N$
$\begin{split} L &= N^2 \cdot A_{\textrm{L}}\\ N &= \sqrt{\frac{L}{A_{\textrm{L}}}} = \sqrt{\frac{\qty{12}{\micro\henry}}{\qty{30}{\nano\henry}}} \\ &= 20\,\text{Windungen} \end{split}$
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### Spulenverluste
* Verlustfaktor $\tan(\delta) = \frac{R}{X_L}$
* Verluste im Leiter
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[question:AC209]
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### Scheinwiderstand
* Reihenschaltung von Blindwiderstand und Wirkwiderstand $\rightarrow$ Scheinwiderstand $Z$
* Tritt nur bei Wechselspannung auf
* Kann nicht mit einem Ohm-Meter gemessen werden
* Spule in der Funktechnik $\rightarrow$ *Impedanz*
* Antennenimpedanz, Eingangs- und Ausgangsimpedanz, Impedanzwandler, …
* Impedanz $Z$ in $\unit{\ohm}$
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[picture:1067:a_impedanzdreieck:Impedanz $Z$ als geometrische Addition von $R$ und $X$]
$Z = \sqrt{R^2 + X^2}$
* Wirkwiderstand $R$
* Blindwiderstand $X_{\textrm{L}}$
* Scheinwiderstand ist über Pythagoras zu berechnen
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[question:AA101]
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### Abschirmung von magnetischen Feldern
* Zur Abschirmung: Ein Gehäuse aus einem gut leitfähigem Material.
* Beispiel: Abschirmbecher aus Stahl oder Eisen.
* Verstellbaren Ferritkern um die Induktivität zu verändern.
[photo:333:a_abschirmbecher:Beispiel für Spulen mit Abschirmbecher zur Abschirmung von magnetischen Feldern]
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[question:AC210]