Hallo Leute,
und zwar wollte ich mal fragen, was für verschiedene Arten es gibt die
Induktivität einer Spule zu messen, bzw. wäre es auch seeeehr nett, wenn
man die erklären könnte. (bin noch Schüler, habe aber Physik LK :D )
VARIANTE 1:
Sagen wir die Spule selbst hat einen Widerstand sodass wir hiermit
rechnen müssten.
Z= (R^2+(omega*L)^2)^0,5 oder?! Zumindest für den Scheinwiderstand einer
RL Schaltung wobei R hier der Eigenwiderstand der Spule ist.
Dann müssten wir durch Messung Ueff und Ieff (und dann mit Z=U/I) auf L
kommen wenn ich mich nicht irre oder?!
VARIENTE 2:
Wir könnten eine R L C- Reihenschaltung benutzen.
Da gilt für Z=(R^2+(omega*L - 1/omegaC)^2)0.5
Jetzt müssten wir eigentlich mit der Benutzung eines Sinusgenerators und
der genauen Einstellung der Frequenz irgenwann die Resonanzfrequenz
treffen oder wenn nämlich Xc=Xl ist und somit der ganze rechte Term der
Gleichung oben (omegaL-1/omegaC) komplett wegfällt und damit =0 wird.
Dadurch hätten wir sozusagen den Tiefpunkt des omega-Z-Graphen oder?!
Denn genau dann gleichen sich die Scheinwiderstände des Kondesators und
der Spule gegenseitig aus und übrig bleibt nur noch R.
VARIANTE 3:
Darauf hatte mich mein Lehrer hingewiesen und diese habe ich selber
nicht verstanden...
Undzwar stellt man sich wieder den omega-Z-Graphen vor. Also jeweiter
wir auf der x-achse wandern durch höherstellen der Freequenz, desto
weiter tendiert der Scheinwiederstand des Kondensators zu null und desto
größer wird der Xl Term, also der Scheinwiederstand der Spule bis es
irgendwann nahezu linear wird. Dann sollte man irgendwie über die
Steigung dieser Linearen auf L kommen, was ich nicht so richtig
nachvollziehen kann...
Hat jemand so eine Ahnung was an meinen bisherigen Möglichkeiten
auszusetzten ist und wie man die dritte Variante vervollständigen kann?!
Ich muss diese verschiedenen Wege nämlich miteinander auf die
Genauigkeit prüfen, wo ich noch nich genau weiß wie ich das anstellen
soll.
Ich hoffe man kann verstehen, was ich meine
VARIANTE 4:
Oscillator aufbauen mit LM311 der Parallelschwingkreis
zum schwingen bringt.
Frequenz messen. Kondensator bekannter Größe
dazuschalten. Wieder Frequenz messen. Dann lässt sich
die Induktivität errechnen.
> was für verschiedene Arten es gibt die Induktivität einer Spule zu messen
Eine Menge, unter anderem den Aufdruck ablesen,
bloss normalerweise will man mehr wissen als das,
was sowieso schon aufgedruckt ist.
Nämlich die reale Induktivität bei bestimmter Frequenz,
bei bestimmtem Maximalstrom,
und Widerstand des Drahtes (meist recht gering)
und Kapazität zwischen den Windungen,
also die Güte der Spule.
Induktivitäten für sehr hohe Ströme sind nicht so ohne weiters in einen
Schwingkreis zu packen. Da kann man mit einer Spanungsquelle
(Knondensatorbank) mittels Thyristor/IGBT draufschalten (knallen) und
Anhand des Anstiegs des Stromes das L berechnen. Die Kondensatorspannung
mittmessen. Man sieht da sehr schön das Sättigen der Drossel. So ein
Selbstgemurkste Messaordnung steht in jedem größeren Leistungslabor.
MFG
Also Variante 4 ist mir etwas zu schwer...
Ich kenn mich mit solchen Bautteilen nicht so richtig aus, halt nur mit
einigermaßen simplen Stromkreisen. Kann jemand das Bauteil vielleicht
erklären? Ich komme mit der Beschreibung des Teil nicht richtig klar.
Genau das mit der frequenzabhängigen Strommessung beschreibt gerade
meine Variante 2. Zumindest beruht diese schließlich darauf.
In meinem Physikbuch hab ich nocheine gefunden :)
Variate 5:
Dafür brauchen wir sogar nur lediglich eine Gleich"spannungs"quelle.
Ich zitiere:
Wir können die Induktivität L der Spule aus dem t-I-Diagramm berechnen.
Aus U=2,5V und dem asymptotischen Endwert für die Stromstärke I=0,30mA
folgt der Widerstand des Kreises zu R=U/I= 8,3kOhm. Bei der Stromstärke
von z.B. I=0,20mA fällt an ihm die Teilspannung U=IR=0,2*8,3=1,7V ab. An
der Spule musst man den Rest, die Teilspannung UL=(2,5-1,7)V=0,8V
Das elektrische Feld von UL kompensiert das der induzierten
Gegenspannung Uind(t)=-LdI/dt. Deshalb gilt stets
UL(t)=-Uind(t)=+LdI/dt. Die Tangentensteigung für I=0,20mA ergibt sich
aus einem Steigungsdreieck zu dI/dt= 0,016mA/s. Damit erhalten wir als
Induktivität L=UL/dI/dt = 5*10^4H.
Soviel dazu UL konnte ich hier nicht anders schreiben, soll nichts
anderes sein als die Teilspannung U die lediglich an der Spule anliegt.
Zudem habe ich noch folgendes gefunden:
http://www.physikdidaktik.uni-koeln.de/fileadmin/physikfiles/Studium/Versuchanleitungen/Fortgeschrittenenpraktikum/Fortgeschrittenen-Vers_11.pdf
So zur Umsetzung sollte ich mich wohl für ich denke so ungefähr 3
verschiedene Varianten entscheiden und diese 3 Varianten soll ich dann
testen. Das Problem ist halt nur, ich bin an die Geräte der Schule
gebunden. Mehr hab ich da nicht.
Nennt sich Power Cassy wird an den PC angeschlossen und kann bis 5000Hz
Sinus,Dreieck... AC erzeugen und dabei gleichzeitig Spannung und Strom
messen und graphisch darstellen. Was denkt ihr welche bisherigen
Varianten da wohl am besten sind?!
Ach ja und zu Variante 3: Ich denke was er vielleicht gemeint hatte ist,
dass wenn sie gerade nahezu linear ist und ich die Steigung berechne,
kann ich deswegen, weil je höher die Frequenz ist und somit je größer
die Bedeutung von L im Vergleich zu C wird, da Xc gerade zu null geht, L
ausrechnen, oder?! Mal schauen was da so mathematisch gesehen bei
herauskommt...
Anas Ayad schrieb:> und zwar wollte ich mal fragen, was für verschiedene Arten es gibt die> Induktivität einer Spule zu messen, bzw. wäre es auch seeeehr nett, wenn> man die erklären könnte. (bin noch Schüler, habe aber Physik LK :D )
In richtigen (aber älteren) Labor-Meßgeräten macht man es so, daß man
die unbekannte Spule in einer Brückenschaltung mit einer bekannten
Induktivität vergleicht. Die Brückenschaltung ist dabei einigermaßen
kompliziert und besteht aus einer Reihe von Transformatoren mit ner
Menge Anzapfungen (digitale Umschaltung der Referenzinduktivität).
Beispiel: RLC-Meßbrücke E7-8 (russisches Produkt, so Ende der 70er
Jahre). Man kommt damit recht weit, die E7-8 konnte 4 stellig von 0.01
pF bis ca. 20 uF oder 0.01 nH bis einige mH messen, dabei bei C's eine
Gleichspannung und bei L's einen Gleichstrom überlagern, womit man prima
Kapazitätsdioden ausmessen konnte.
In richtigen (neueren) Labor-Meßgeräten wird zumeist ganz einfach die
unbekannte Impedanz mit einem bekannten Widerstand in Reihe geschaltet,
das Ganze dann an eine Wechselspannung angeschlossen und Betrag und
Phase der Spannung über der unbekannten Impedanz gemessen. Der Rest ist
dann Rechnerei im uC.
In Bastel-L/C-Metern a la AADE gibt es einen Schwingkreis, der zusammen
mit einem Verstärker einen Oszillator bildet, dessen Frequenz
gemessenwird. Der unbekannte Kondensator bzw. die Spule wird an diesen
Schwingkreis angeschlossen, so daß sich der Wert der ohnehin im
Schwingkreis vorhandenen L bzw. C etwas erhöht. Nun wird die dadurch
verursachte Frequenzänderung erfaßt und der Rest ist wieder Rechnerei im
uC. Nachteil dieser Bastelschaltung: Güteänderungen verursachen auch
Frequenzänderungen, die dann den Meßwert verfälschen oder gar zum
Aussetzen der Schwingung führen können. Aber dafür ist sowas gut
nachbastelbar und reicht oftmals für den Amateurgebrauch völlig aus.
W.S.
