Trotz moderner Halbleitertechnik ist die 'uralte' Technik der Induktivität in der Elektrotechnik und Elektronik unverzichtbar. Es würde ohne Induktivität keine Elektromotoren, kein Radio oder Funk geben. Auch so moderne Technologien wie die Magnetschwebebahn wären undenkbar.

Induktivitäten werden in mehreren Bereichen eingesetzt. Da wären zum Beispiel in der Elektronik als Spulen, Drosseln, Frequenzfilter oder auch als Transformatoren oder Übertrager. In einem Relais sorgt die Induktivität dafür, dass die Schaltkontakte betätigt werden. Auch ein Motor funktioniert dadurch erst.

Aber auch für die Gewinnung von elektrischer Energie ist die Induktivität äußerst wichtig. Nahezu jeder Generator kann ohne diese nicht funktionieren.

Was hat es aber nun mit dieser geheimnisvollen Induktivität auf sich? Dazu muss erst noch einmal in die Physik abgeschweift werden.

Jeder Strom der durch einen elektrischen Leiter fließt sorgt dafür, dass sich um diesen Leiter ein kleines Magnetfeld aufbaut. Welche Polarität dieses Magnetfeld besitzt, wird bestimmt durch die Stromrichtung in dem entsprechenden Leiter. Wird der Strom in dem entsprechenden Leiter verändert, verändert man damit auch die Stärke des Magnetfeldes. Diesen Effekt nutzt man z.B. bei Zangenstrommetern. Dadurch ist es möglich, einen Wechselstrom in einer Leitung zu messen, ohne diese aufzutrennen.

Aber nicht nur durch die Erhöhung des Stromes lässt sich das Magnetfeld verstärken. Dies wäre auch nicht sonderlich effektiv. Legt man mehrere Leitungen nebeneinander und lässt diese durch einen Strom durchfließen, ist das resultierende Magnetfeld das Vielfache eines einzelnen Leiters. Wer sich eine Relaisspule oder die Wicklungen ansieht, wird sehen, dass diese Spulen aus einigen 100 Windungen besteht. Welche Kraft sich dabei entwickelt, wird wohl jedem bekannt sein. Aber nicht nur durch etliche Windungen kann man die Kraft des Magnetfeldes erhöhen. Bei einer einfachen Spule wird die Magnetenergie durch eine ungeordnete 'Flugbahn' etwas gebremst. Wenn man nun aber die Spule durch einen Kern ausstattet, welcher magnetisch leitfähig ist, wird die entstehende Energie geordnet und kann viel stärker wirken. Wie stark ein Material die magnetische Energie leiten kann, wird durch die Permeabilität angegeben. Die Permeabilitätszahl hat als Zeichen µr. Für die meisten nicht magnetisch leitenden Stoffe, wie Luft z.B., ist diese Zahl 1. Für Eisen sind es min. 2000.

Nimmt man nun so eine Magnetspule und schaltet diese abrupt ab, so sieht man oft Funken an den Schaltkontakten. Diese entstehen durch die Spule beim abschalten. Warum ist das so?

Wird der Strom einer Spule verändert, ändert sich, wie bekannt, auch der magnetische Strom. Diese Änderung des magnetischen Stromes hat zur Folge, dass in der Spule eine Spannung entsteht, die entgegen der ursprünglichen Stromrichtung gerichtet ist. Die induzierte Spannung kann durchaus um einiges höher sein als die ursprünglich angelegte Spannung (Energieerhaltungsgesetz).

Welches bei Drosselspulen gewünscht ist, um Wechselstromsignale abzuschwächen, ist in einigen Bereichen der Elektronik eher hinderlich. Relais die abgeschaltet werden, erzeugen so einen kurzen, aber für die Elektronik gefährlichen, Spannungsstoss. Die steuernde Elektronik, muss man daher unbedingt vor diesen Selbstinduktionsspannungen schützen. Dafür wird meist eine Diode antiparallel zur Relaisspule geschaltet wird. Diese leitet dann, wenn die negative Spannung, beim Abschalten der Spule, entsteht. Siehe hierzu auch Relais - Ferngesteuertes Schalten.

Bei Motoren wird durch so genannte Entstörkondensatoren dafür gesorgt, dass sich diese Spannungen nicht ausbilden. Dazu an anderer Stelle mehr.

Das sich in einer Spule eine Spannung bildet, kann man sehr gut nutzen um elektrische Energie zu erzeugen. Man muss nur dafür sorgen, dass sich das Magnetfeld in einer Spule ständig ändert. Dies macht man in der Regel dadurch, dass man einen Magneten in einer Spule dreht. So ändert sich dauernd das Magnetfeld und es entsteht eine Wechselspannung. Werden mehrere Spule um diesen Magneten gelegt, so kann man z.B. Drehstrom erzeugen, wie es in Kraftwerken der Fall ist.

Da die genaue Technik für den Elektroniker weniger von Interesse ist, werde ich es hier auch nicht näher ausführen. Im Internet ist über Generatoren und deren Technik etliches Material zu finden.

Man kann aber auch das ändern des Magnetfeldes durch eine zweite Spule erreichen, die man mit einer Wechselspannung speist. Beide Spulen müssen dann auf einen magnetisch leitfähigen Kern sitzen. Wird jetzt eine Spannung eingespeist, entsteht an der zweiten Spule ebenso eine Spannung. Die Höhe dieser induzierten Spannung hängt vom Verhältnis der Windungszahl zur einspeisenden Spule ab.

Man hat hier dann einen Transformator geschaffen, mit dem es möglich ist, Spannungshöhen relativ leicht in andere Größen umzuwandeln. Transformatoren sind im übrigen auch ein Grund, warum unser Haushaltsnetz mit Wechselstrom bzw. Drehstrom arbeitet. Ohne Transformatoren wäre unser Energienetz in dieser Form nicht vorstellbar.