Spule Energie Rechner
Dieser Spule Energie Rechner bestimmt die in einer Spule gespeicherte Energie aus Induktivität und Strom mit E = ½ L I². Geben Sie beide Werte ein, und Sie können die Energie einer Spule berechnen, in Joule und Millijoule. Der Rechner wendet die Formel für die magnetische Energie direkt an.
Ergebnisse
Der Spule Energie Rechner gehört zu unserer Sammlung Elektronik Rechner. Entdecken Sie weitere Elektronik Rechner, um passend zu diesem Werkzeug zu dimensionieren, umzurechnen und Ihre Ergebnisse zu prüfen.
Was der Spule Energie Rechner zeigt
Eine Spule speichert Energie im Magnetfeld, das der Strom durch sie erzeugt. Mit dem Rechner können Sie diese Energie der Spule berechnen, aus Induktivität und Strom mit E = ½ L I². Die Energie steigt mit dem Quadrat des Stroms, doppelter Strom speichert also die vierfache Energie. Das Ergebnis steht in Joule und Millijoule.
Die Formel für die Energie der Spule
Die Formel für die magnetische Energie einer Spule lautet:
L ist die Induktivität in Henry und I der Strom in Ampere, das Ergebnis steht in Joule. Der Strom wird quadriert und dominiert daher: Die Energie hängt viel stärker davon ab, wie viel Strom fließt, als von der Induktivität. Das ist das magnetische Gegenstück zum Kondensator, der Energie im elektrischen Feld speichert.
Beispiel: Energie einer Spule berechnen
Eine Spule mit 10 mH führt 2 A:
Die Spule speichert also 20 Millijoule in ihrem Magnetfeld. Ändern Sie den Strom, und der Rechner aktualisiert die Energie sofort.
So können Sie die Energie der Spule berechnen
Geben Sie die Induktivität in Millihenry und den Strom in Ampere ein. Der Rechner liefert die gespeicherte Energie in Joule und Millijoule. Die Induktivität steht auf dem Bauteil, den Strom kennen Sie aus der Schaltung. Da der Strom quadriert wird, bestimmt der Betriebsstrom die gespeicherte Energie viel stärker als die Induktivität.
Energie der Spule berechnen und das Ergebnis deuten
Die gespeicherte Energie gibt die Spule frei, wenn der Strom aufhören soll; deshalb entsteht beim Abschalten einer induktiven Last eine Spannungsspitze, denn die Energie muss irgendwohin. Aus diesem Grund brauchen Relais und Motoren eine Freilaufdiode, die sie sicher aufnimmt. Da die Energie mit dem Quadrat des Stroms wächst, speichert eine Spule mit hohem Strom viel, bemessen Sie Beschaltung und Dioden also für den Betriebsstrom und nicht nur für die Induktivität.
Wann Sie die Energie einer Spule berechnen
- Eine Freilaufdiode anhand der magnetischen Energie der Spule auslegen
- Die Energie in der Spule eines Buck- oder Boost-Wandlers bestimmen
- Eine Aufgabe zur Formel der Energie einer Spule lösen
- Energiespeicher in Spule und Kondensator vergleichen
Häufige Fehler, wenn Sie die Energie der Spule berechnen
- Das Quadrat ignorieren. Die Energie wächst mit dem Quadrat des Stroms, kleine Stromänderungen bewegen sie stark.
- Falsche Einheit der Induktivität. Ein Millihenry ist ein Tausendstel Henry; rechnen Sie vor der Formel um.
- Die Spannungsspitze vergessen. Die gespeicherte Energie muss abgegeben werden; schützen Sie induktive Schalter.
Tipps, um die Energie der Spule zu berechnen
- Nutzen Sie den Spitzenstrom im Betrieb, denn er wird quadriert.
- Setzen Sie eine Freilaufdiode ein, die die Energie beim Abschalten aufnimmt.
- Prüfen Sie, dass der Kern bei der Spitzenenergie nicht sättigt.
Die Formel für die Energie der Spule erklärt
Die Formel E = ½ L I² ergibt sich aus dem Aufbau des Stroms von null an: Während der Strom steigt, wirkt die Spule der Änderung entgegen, und die Quelle verrichtet Arbeit gegen diesen Widerstand. Die gespeicherte Arbeit ist die halbe Induktivität mal dem Quadrat des Endstroms. Das Quadrat beim Strom ist der Kern: Eine Spule mit 4 A hält die vierfache Energie wie bei 2 A, deshalb speichern Drosseln mit hohem Strom und Motorwicklungen erstaunlich viel. Diese Energie ist real und muss beim Öffnen des Stromkreises abgegeben werden; das ist der physikalische Grund, warum eine Spule sich einer plötzlichen Stromänderung widersetzt und eine Gegenspannung erzeugt, wenn man sie erzwingt.
Wo die magnetische Energie der Spule zählt
Am nützlichsten ist die Rechnung bei Schaltnetzteilen und im Schutzentwurf. In einem Buck- oder Boost-Wandler lädt und entlädt sich die Spule in jedem Takt, und ihre Spitzenenergie bestimmt Kerngröße und Strombelastbarkeit; mit E = ½ L I² wählen Sie ein Bauteil, das nicht in die Sättigung geht. Bei Relais, Magnetventilen und Motoren muss eine Freilaufdiode genau diese gespeicherte Energie aufnehmen, wenn die Spule abschaltet, sonst beschädigt die Spannungsspitze den Schalter. Da die Spule im Magnetfeld und der Kondensator im elektrischen Feld speichert, tauschen beide im Schwingkreis bei der Resonanzfrequenz Energie hin und her.
Tabelle: Energie einer Spule berechnen
Gespeicherte Energie für mehrere Paare aus Induktivität und Strom:
| Induktivität | Strom | Energie |
|---|---|---|
| 10 mH | 2 A | 20 mJ |
| 10 mH | 4 A | 80 mJ |
| 100 mH | 2 A | 200 mJ |
| 1 mH | 10 A | 50 mJ |
Häufige Fragen zum Spule Energie Rechner
Wie lautet die Formel für die Energie einer Spule?
E = ½ L I², die halbe Induktivität mal Strom zum Quadrat. Der Rechner wendet sie an und liefert Joule und Millijoule.
Warum ist der Strom so wichtig?
Weil er quadriert wird. Doppelter Strom speichert die vierfache Energie, der Betriebsstrom bestimmt die Energie also viel stärker als die Induktivität.
Wohin geht die Energie, wenn der Strom stoppt?
Sie muss freigegeben werden und erzeugt eine Spannungsspitze; deshalb brauchen induktive Lasten eine Freilaufdiode oder Beschaltung, die sie sicher aufnimmt.
Wie verhält sich die Spule zum Kondensator?
Die Spule speichert Energie im Magnetfeld als ½ L I², der Kondensator im elektrischen Feld als ½ C U². Beide sind Spiegelbilder.