Über 1,6 Millionen Schüler*innen nutzen sofatutor!
  • 93%

    haben mit sofatutor ihre Noten in mindestens einem Fach verbessert

  • 94%

    verstehen den Schulstoff mit sofatutor besser

  • 92%

    können sich mit sofatutor besser auf Schularbeiten vorbereiten

Spule und induktiver Widerstand im Wechselstromkreis

Du willst ganz einfach ein neues Thema lernen
in nur 12 Minuten?
Du willst ganz einfach ein neues
Thema lernen in nur 12 Minuten?
  • Das Mädchen lernt 5 Minuten mit dem Computer 5 Minuten verstehen

    Unsere Videos erklären Ihrem Kind Themen anschaulich und verständlich.

    92%
    der Schüler*innen hilft sofatutor beim selbstständigen Lernen.
  • Das Mädchen übt 5 Minuten auf dem Tablet 5 Minuten üben

    Mit Übungen und Lernspielen festigt Ihr Kind das neue Wissen spielerisch.

    93%
    der Schüler*innen haben ihre Noten in mindestens einem Fach verbessert.
  • Das Mädchen stellt fragen und nutzt dafür ein Tablet 2 Minuten Fragen stellen

    Hat Ihr Kind Fragen, kann es diese im Chat oder in der Fragenbox stellen.

    94%
    der Schüler*innen hilft sofatutor beim Verstehen von Unterrichtsinhalten.
Bewertung

Ø 4.3 / 9 Bewertungen
Die Autor*innen
Avatar
Wolfgang Tews
Spule und induktiver Widerstand im Wechselstromkreis
lernst du in der 11. Klasse - 12. Klasse - 13. Klasse

Spule und induktiver Widerstand im Wechselstromkreis Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Spule und induktiver Widerstand im Wechselstromkreis kannst du es wiederholen und üben.
  • Beschreibe das Sinusdiagramm.

    Tipps

    Eine vollständige Schwingung geht praktisch einmal im Kreis, wenn man die Sinuskurve umlegt.

    Lösung

    Allerhand Schwingungen und Frequenzen werden durch Sinus-Schwingungen beschrieben. Daher ist es auch wichtig, ihre Darstellung zu kennen.

    Sinnvoll fängt man bei der Zeit 0 als Anfangspunkt an. Man kann den Koordinatenursprung auch anders setzen, aber dann wird es meist unnötig kompliziert.

    Eine Wellenlänge ist ein Wellenberg und ein Wellental. Legt man sie übereinander, hat man zwar eher ein Oval, aber modelliert schon einen Kreis. Das sieht man an dem Zeigerdiagramm.

    Die Auslenkung ist der Wert über/unter 0. Dessen Extrema, also maximale Auslenkungen, heißen Amplitude.

  • Beschreibe das Zeigerdiagramm.

    Tipps

    Das Zeigerdiagramm beschreibt genau die Schwingungen, die du in Aufgabe 1 gesehen hast.

    Lösung

    Das Zeigerdiagramm ist geeignet sinusförmige Schwingungen zu veranschaulichen.

    Denn die Bewegung des Zeigers auf der Kreisoberfläche lässt sich in ein Sinusdiagramm übertragen und bildet dann solch eine Schwingung ab.

    Man sieht schnell, dass es sich um periodische, kreisförmige Bewegungen handelt. Somit lassen sie sich auch über einen zeitabhängigen Winkel beschreiben.

  • Berechne die Spannung zur Zeit t.

    Tipps

    Die Spannung lässt sich als Sinusschwingung beschreiben, also mit einer Amplitude und einer zeitlichen Änderung der Auslenkung.

    Multiplizierst du die maximale Spannung mit einer Funktion, die zeitlich von 0 bis 1 geht (z.B. Sinus), erreichst du alle Spannungen im Verlauf der Zeit.

    Lösung

    Durch den Wechselstrom und die daraus folgende ständige Induktion verändert sich die Spannung mit der Zeit (auch der Strom). $U_0$ ist die maximal Spannung, die wir zuführen.

    $U_0\cdot\sin(\omega\cdot t)=20~\text{V}\cdot\sin(10~\text{Hz}\cdot 5~\text{s})=15,3~\text{V}\approx 15~\text{V}$

    Die Gleichung kann man sich veranschaulichen, indem man sich bewusst macht, dass der Sinus zwischen 0 und 1 pendelt, und man dadurch multipliziert mit der Maximalspannung eben Spannungen zwischen 0 und 20 Volt bekommt.

    Nach 5 Sekunden beträgt die Spannung gerade 15 Volt. Bei 9 Sekunden hat sie ihr Maximum mit 20 Volt.

  • Berechne die Stromstärke zur Zeit t.

    Tipps

    $J(t)$ hinkt der Spannung $U(t)$ um $\dfrac{\pi}{2}$ hinterher. Zu $U_0$ kommt auch noch ein Vorfaktor hinzu.

    So kannst du dir die lange Stromgleichung mit der kurzen Spannungsgleichung leichter merken.

    Lösung

    Durch die Wechselspannung ändert sich das induzierte Feld ständig. Daher sind auch Spannung und Strom ständig anders: Sie pendeln zwischen zwei Maximalwerten um ihre Ruhelage (also 0).

    An welchem Punkt der Sinusschwingung wir uns gerade befinden, erfahren wir durch die Kreisfrequenz und die verstrichene Zeit.

    Letztendlich haben wir die Formel:

    $J(t)=\dfrac{U_0}{\omega\cdot L}\cdot\sin(\omega\cdot t-\dfrac{\pi}{2})=\dfrac{20~\text{V}}{10~\text{Hz}\cdot 2~\text{H}}\cdot\sin(10~\text{Hz}\cdot 4~\text{s}-\dfrac{\pi}{2})=0,6~\text{A}$.

    Das ist dann also der Strom nach 4 Sekunden. Nach 9 Sekunden erreicht der Strom sein Maximum bei fast einem Ampere.

  • Nenne Eigenschaften von Induktion im Wechselstromkreis.

    Tipps

    Welche Größe "hinterherhinkt", kannst du sehen, wenn du bei beiden Gleichungen die Sinusterme vergleichst.

    Überlege, was es bedeutet, wenn Strom und Spannung sich als Sinusfunktion darstellen lassen.

    Lösung

    Schauen wir uns mal die Eckdaten der Induktion bei Wechselstrom an.

    Wechselstrom bedeutet, dass sich die Polung ständig änder. Das bedeutet dann nach Lorenz eben auch, dass sich die induzierte Feldrichtung ändert.

    Dadurch wird klar, dass all diese Änderungen periodisch sind, sich also stetig wiederholen.

    Die Spannung lässt sich darstellen durch $U(t)=U_0\cdot\sin(\omega\cdot t)$. Bei der Stromstärke kommt allerdings noch ein Phasenfaktor beim Sinus dazu. Dadurch hängt sie der Spannung hinterher.

  • Beschreibe das Verhalten der Eisenstäbe in der Spule.

    Tipps

    Versuche dich an das Magnetfeld zu erinnern, was in einer Spule entsteht. Achte dabei auf die Polung.

    Lösung

    Hier schauen wir uns mal die magnetische Induktion an. Denn das entstehende Magnetfeld induziert in den Eisenstäben ebenfalls eine magnetische Ausrichtung.

    Die Polung der Eisenstäbe ist dann identisch mit der Spule.

    Das bedeutet aber, dass beide Stäbe am gleichen Ende die gleiche Polung haben und sich daher abstoßen.

30 Tage kostenlos testen
Mit Spaß Noten verbessern
und vollen Zugriff erhalten auf

8.095

sofaheld-Level

6.601

vorgefertigte
Vokabeln

7.921

Lernvideos

37.010

Übungen

34.273

Arbeitsblätter

24h

Hilfe von Lehrer*
innen

laufender Yeti

Inhalte für alle Fächer und Klassenstufen.
Von Expert*innen erstellt und angepasst an die Lehrpläne der Bundesländer.

30 Tage kostenlos testen

Testphase jederzeit online beenden