Spule (Energie)
Im Magnetfeld einer Spule gespeicherte Energie: E_L = ½ · L · I².
Spule (Energie) berechnen
Im Magnetfeld einer Spule gespeicherte Energie: E_L = ½ · L · I².
- EL — Energie
- L — Induktivität
- I — Stromstärke
Wie speichert eine Spule Energie?
Eine stromdurchflossene Spule baut um sich ein Magnetfeld auf. Die dazu nötige Arbeit bleibt als Feldenergie gespeichert, solange der Strom fließt. Beim Abschalten wird sie wieder frei — meist schlagartig, was die berüchtigten Spannungsspitzen erzeugt.
Die Beziehung ist quadratisch in I, analog zur Kondensatorenergie ½ · C · U². Spule und Kondensator sind die zwei Energiespeicher der Elektrotechnik.
Die Formel
E_L = ½ · L · I²
Umstellungen:
L = 2 · E_L / I²
I = √(2 · E_L / L)Die Variablen
| Symbol | Bedeutung | Einheit | Erklärung |
|---|---|---|---|
| E_L | Energie | J | Im Magnetfeld gespeicherte Energie. |
| L | Induktivität | H | Induktivität der Spule. |
| I | Stromstärke | A | Stromstärke durch die Spule. |
Minimal-Beispiel
L = 100 mH, I = 2 A:
E_L = ½ · 0,1 · 4 = 0,2 J = 200 mJPraxis-Beispiele
Beispiel 1 — Schaltnetzteil-Drossel
L = 47 μH, I = 5 A:
E_L = ½ · 4,7 · 10⁻⁵ · 25
≈ 5,9 · 10⁻⁴ J
≈ 0,59 mJPro Schaltzyklus wird genau diese Energie übertragen.
Beispiel 2 — Zündspule (KFZ)
L = 10 mH, I = 8 A (Primärstrom):
E_L = ½ · 10⁻² · 64
= 0,32 JDiese Energie wird in 1 ms auf den Funken übertragen — Spitzenleistung 320 W.
Beispiel 3 — Strom aus gewünschter Energie
Soll E_L = 1 J in einer Spule mit L = 20 mH gespeichert werden:
I = √(2 · 1 / 0,02)
= √100
= 10 ABeispiel 4 — Supraleitende Speicherspule (SMES)
L = 1 H, I = 1.000 A:
E_L = ½ · 1 · 10⁶
= 5 · 10⁵ J
= 500 kJIndustriell bis in den MJ-Bereich für Netzstützung.
Beispiel 5 — Induktivität aus Energie und Strom
In einem Filterkreis sind 5 mJ bei 2 A messbar.
L = 2 · E_L / I²
= 0,01 / 4
= 2,5 · 10⁻³ H
= 2,5 mH