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Aufgabenstellung:

Der in Bild a dargestellte Ringkem aus Eisen hat einen Querschnitt von Auf dem Kem ist eine Spule mit Windungen aufgebracht. An der Spule liegt eine (sinusförmige) Wechselspannung mit der Frequenz . Die im Eisenkem auftretende magnetische Flussdichte soll - zur Vermeidung einer magnetischen Eisensättigung - einen Scheitelwert von nicht überschreiten. Der Wirkwiderstand der Spule sei vemachlässigbar klein.

 

Wie groß darf die an der Spule anliegende Spannung höchstens sein?

Abbildung

a) Gegebene Anordnung

b) Verlauf des im Eisenkern auftretenden magnetischen Flusses

Lösungsweg:

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Spannung

Der in der Spule fließende Strom verursacht den in Bild 11.1b eingetragenen magnetischen Fluss . Dieser stellt einen Wechselfluss dar, der seine Größe und Richtung sinusförmig ändert. Hierbei gilt - bei vemachlässigbarem Wirkwiderstand - die Beziehung

In dieser Gleichung sind der Scheitelwert des auftretenden magnetischen Flusses und der Effektivwert der anliegenden Spannung. Mit wird daraus

Setzen wir die gegebenen Zahlenwerte ein, erhalten wir die gesuchte Spannung als

Lösung: