Induktivität spule messen

Teste dein Wissen zum Thema Induktivität! Um die Induktivität einer Spule mit einem LCR-Meter zu ermittelt, wird die Spule einfach an das Messgerät angeschlossen und der Wert wird automatisch berechnet.

Eine weitere Methode zur Messung ist die Verwendung eines Schwingkreises.

6 Volt muss über der Induktivität L mit steigender Frequenz f eine immer größere Spannung U_L abfallen.

Schlussfolgerung: Bei einem Tiefpass nimmt der Widerstand einer Spule mit steigender Frequenz zu oder anderes gesagt: tiefe Frequenzen werden mit einem RL-Tiefpass gut, hohe Frequenzen schlecht oder gar nicht übertragen.

Eingangssignale mit tiefen Frequenzen durchlaufen die LR-Schaltung nahezu ungehindert oder wie man auch sagt: "fast ohne Dämpfung".

Die Grenzfrequenz f_G

Die Frequenz, bei der der Wirkwiderstand R und der Blindwiderstand X_L der Spule gleich groß sind, wird als Grenzfrequenz f_G bezeichnet.

Da die Impedanz aus Frequenz und Kapazität errechnet werden kann, lässt sich nun auch der ESR ermitteln. Im Vergleich mit einem normalen 22µF-ELKO kleiner Bauform ist das ein hervorragender Wert, aber mit 22 µF kann man nun mal nicht viel anfangen.

Fazit
Offensichtlich muss man bei Standard-ELKOS immer einen ESR von mindestens 50 mOhm erwarten, egal wie groß das Gehäuse oder die Kapazität ist.

in weiten Frequenzbereichen eine extrem kleine Spannung am Voltmeter gemessen.

Die Induktivität ist eine wichtige physikalische Größe in der Elektronik.

Dafür benutzt du folgende Formel: 

Induktivität berechnen 

Wenn du die Induktivität eines elektrischen Leiters berechnen willst, eignet sich die allgemeine Formel: 

Wenn du jetzt allerdings für spezielle Leiter die Induktivität herausfinden möchtest, kommen andere Variationen der Formel zum Einsatz.

Die Zusammenhänge zwischen den drei Größe X_L, R und Z zeigen die folgenden Formel:

stehen für den Blindwiderstand,

für den Wirkwiderstand und

für den Scheinwiderstand.

Einsetzen von (6) und (7) in (8) und auflösen nach L ergibt für die Induktivität L:

Bestimmung der Induktivität einer Spule
Material	1x  Steckbrett 1x  Spule unbekannter Induktivität 1x  Funktionsgenerator 1x  Widerstand, 39 Ohm 1x  USB-Oszilloskop 1x  Drehspulinstrument diverse Steckdrähte
Aufgaben	Bestimme den ohmschen Widerstand der gegebenen Spule aus dem Datenblatt des Bauteils. Baue die Schaltung nach Schaltskizze auf einem Steckbrett auf. Stelle mit Hilfe des Drehspulinstrumentes und des Funktionsgenerators die Stromstärke durch die Spule für eine Frequenz f1 von ca. Setzt man Wirk- und Blindwiderstand gleich und löst die Gleichung nach f auf, ergibt sich für die Grenzfrequenz Sind die beiden Widerstände gleich groß, dann sind auch die über ihnen abfallenden Spannungen gleich groß und es gilt: Bei der Grenzfrequen fG gilt, dass das Signal um den Faktor 0,707... (Je nach DC-Spannungsquelle kann es nötig sein, die Spannungsquelle mit einem großvolumigen ELKO zu überbrücken.) Das Voltmeter misst nun den AC-Spannungsabfall am Gesamtwechselstromwiderstand des ELKOs. Der ESR ist ähnlich klein. ELKOs mit kleinem Gehäuse und/oder kleiner Kapazität haben einen wesentlich größeren ESR. Zur groben Abschätzung verwende ich folgende empirische Näherungsformel: ESR [Ohm] = 50 000 / (C * V) C: Kapazität in µF V: Gehäusevolumen in cmm oder die folgende Näherungsformel: ESR [Ohm] = 60 000 / (C * h * d2) C: Kapazität in µF h: Gehäusehöhe in mm d: Gehäusedurchmesser in mm Die so errechneten Werte dienen natürlich nur einer groben Orientierung. Bei 100kHz filtert ein 100µF-ELKO mit einem ESR von 24 Milliohm genausogut, wie ein 1000µF-ELKO mit einem ESR von 38 Milliohm. Die erzeugte Frequenz wird mit einem Zählfrequenzmesser gemessen. Beim Laden des Ausgangs-ELKOs liegt die Ausgangsspannung deshalb 0,5V höher als die ELKO-Spannung, beim Entladen aber 0,5V tiefer. Der Widerstand einer Spule ist in einem Wechselstromkreis im Gegensatz zu dem eines ohmschen Widerstandes frequenzabhängig. Benutze dazu das Programm Excel o.a. Interpretiere deine Messergebnisse. Bestimme die Grenzfrequenz fG aus dem Graphen und vergleiche sie mit dem rechnerischen Wert.

Messreihe

Normalerweise wird bei der Darstellung eines Amplituden-Frequenzganges in der Fachliteratur das Spannungsverhältnis Ue/Ua oder das Pegelmaß in der Einheit dB verwendet.

Der Wirkwiderstand ist rein ohmsch, während der Blindwiderstand frequenzabhängig ist und von den Bauteileigenschaften der Spule abhängt. Alle Größen auf der linken Seite sind messbar (U₀ ist die angelegte Spannung des Funktionsgenerators, U(t) ist die zum Zeitpunkt t über dem Widerstand R abfallende Spannung.

Trägt man

auf der Hochachse und t auf der Rechtsachse an, ergibt sich eine Gerade.

Benutze dazu das Programm Excel o.ä.

Interpretiere deine Messergebnisse.

Schaltskizze

RL-Tiefpassschaltung mit R = 470 Ohm und L = 20 mH. Die Strombegrenzung ist nötig, da der steigende Spulenstrom das Netzteil nach wenigen Millisekunden kurzschließt.
Das Netzteil muss in der Lage sein, sehr schnell auf Laständerungen zu reagieren.

Es ist also prinzipiell ein scheinbarer Widerstand, der mit der Kapazität in Reihe geschaltet ist. Da 10A nicht zur Verfügung stehen, wickelt man 100 Windungen als zweite Wicklung auf den Kern, und speist in diese Wicklung 2A (2A * 100Wdg.