Berechne die Induktivität einer Spule aus Windungszahl, Kernquerschnitt und Permeabilität
Spulen-Induktivität berechnen
Berechne L = (\u00B50 * \u00B5r * N\u00B2 * A) / l
Hinweis
Die Berechnung gilt für zylindrische Einlagespulen. Bei mehrlagigen Spulen, Ringkernen oder Spulen mit Luftspalt können die realen Werte abweichen. Streueffekte und Skin-Effekt werden nicht berücksichtigt.
Changelog
Änderungen am Rechner „Coil-Rechner / Spulenrechner“.
µr = relative Permeabilität. T = Tesla (Sättigungsflussdichte). Werte sind typische Richtwerte.
Häufig gestellte Fragen zum Coil-Rechner / Spulenrechner
Was ist Induktivität und wie wird sie gemessen?
Die Induktivität (L) beschreibt die Fähigkeit einer Spule, Energie im Magnetfeld zu speichern. Die Einheit ist Henry (H). Typische Werte: Luftspulen im µH-Bereich, Ferritkerne im mH-Bereich, Netztransformatoren im H-Bereich. Die Induktivität hängt von Windungszahl, Kernmaterial und Geometrie ab.
Welches Kernmaterial eignet sich für welche Anwendung?
Luftkerne: HF-Anwendungen (keine Kernverluste). Eisenpulver: Niedrige Frequenzen, moderate Induktivität. Ferrit: Mittlere bis hohe Frequenzen (100 kHz - 10 MHz), Schaltregler. Nanokristallin: Hohe Induktivität bei kompakter Bauweise, EMV-Filter. Siliziumeisen: Netzfrequenz (50/60 Hz), Transformatoren.
Wie beeinflusst die Windungszahl die Induktivität?
Die Induktivität ist proportional zum Quadrat der Windungszahl (N²). Verdopplung der Windungen vervierfacht die Induktivität. Daher ist die Windungszahl der effektivste Stellhebel. Aber: Mehr Windungen bedeuten auch mehr Drahtwiderstand und größere Bauform.
Was ist die Impedanz einer Spule und wofür brauche ich sie?
Die Impedanz (Z = 2*pi*f*L) ist der frequenzabhängige Wechselstromwiderstand einer Spule. Sie steigt linear mit der Frequenz. Bei 1 mH und 1 kHz beträgt die Impedanz ca. 6,28 Ohm. Dies ist wichtig für Filterschaltungen, Frequenzweichen und die Berechnung von Spannungsabfällen.
Was ist der Unterschied zwischen Einlagen- und Mehrlagen-Spulen?
Einlagenspulen haben die Windungen in einer einzelnen Lage nebeneinander und lassen sich mit der einfachen Formel L = mu0*mur*N²*A/l gut berechnen. Bei Mehrlagen-Spulen liegen Windungen übereinander, die Kapazitäten zwischen den Lagen spielen eine Rolle und die Berechnung ist komplexer (Wheeler- oder Brooks-Formel).
Warum weicht mein gemessener Wert vom berechneten ab?
Mögliche Ursachen: Streufluss (nicht alle Feldlinien gehen durch den Kern), parasitäre Kapazitäten zwischen Windungen, Frequenzabhängigkeit der Permeabilität, Skin-Effekt bei hohen Frequenzen, Kernsättigung bei hohen Strömen, Luftspalt bei Ringkernen oder ungenauer Geometrie der Spule.
Was ist der Skin-Effekt und wann muss ich ihn berücksichtigen?
Bei hohen Frequenzen fließt der Strom bevorzugt an der Oberfläche des Leiters (Skin-Effekt). Die Eindringtiefe bei Kupfer: 2,09 mm bei 1 kHz, 0,066 mm bei 1 MHz. Bei Frequenzen über einige kHz verwendet man daher HF-Litze (viele dünne isolierte Einzeldrähte) statt massivem Draht.
Was bedeutet Sättigung bei einem Spulenkern?
Jedes magnetische Material hat eine Sättigungsflussdichte, oberhalb derer die Permeabilität drastisch sinkt. Ferrit: ca. 0,3-0,5 T, Siliziumeisen: ca. 1,5-2,0 T, Nanokristallin: ca. 1,2 T. Bei Sättigung bricht die Induktivität ein und der Strom steigt sprunghaft. Die Sättigungsgrenze muss bei der Auslegung berücksichtigt werden.
Welche Spulendaten braucht der Coil-Rechner?
Wichtig sind Windungszahl, Drahtdurchmesser, Spulendurchmesser, Länge, Kernmaterial und gewünschte Induktivität. Luftspule und Kernspule müssen getrennt betrachtet werden.
Wann sollte ich eine Spule messen statt nur berechnen?
Parasitische Kapazitäten, Drahtwiderstand, Kernverluste und Wicklungsqualität beeinflussen reale Spulen. Bei Audio, Funk oder Leistungselektronik ist Nachmessen sinnvoll.