Was ist induzierte Spannung?
Die induzierte Spannung ist ein elektrisches Potential, das durch ein elektrisches Feld, ein Magnetfeld oder einen Strom erzeugt wird. Die induzierte Spannung in natürlichen und künstlichen Materialien wird in vielen Disziplinen, einschließlich Sicherheit und Geräteschutz, sorgfältig geplant. In der frühen Geschichte der Elektrizität demonstrierte Benjamin Franklin den Aufbau elektrischer Ladungen in Wolken, die zu elektrostatischer Aufladung und leichter Lumineszenz bestimmter Materialien führten.
Die Reibung zwischen Luft und Wolkenteilchen führt zu elektrostatischer Aufladung in Wolken. Die in Wolken in erhöhter Höhe erzeugten Spannungen können weit über Milliarden Volt liegen. Wenn die atmosphärischen Bedingungen einen Pfad mit geringerem Widerstand zwischen der geladenen Wolke und dem Boden bilden, schlägt ein Blitz dort ein, wo der größte Teil der Energie den Boden erreicht. Der mit einem Blitzeinschlag verbundene hohe Strom wird von einem ionisierten Teil der Atmosphäre auf den Boden geleitet, und dies kann leicht Spannungen in leitendem Material wie Stahltürmen und elektrischen Kabeln induzieren. Das Ergebnis ist eine durch Strom induzierte Spannung, die empfindliche elektronische Geräte beschädigen kann.
Feldinduzierte Spannung wird entweder durch ein elektrisches oder ein magnetisches Feld erzeugt. Ein spannungsinduziertes elektrisches Feld liegt vor, wenn ein Kondensator oder Kondensator mit einem Gleichstrom geladen wird und eine positive Ladung auf einer Platte und eine negative Ladung auf der anderen Platte induziert werden. An den Anschlüssen desselben Kondensators liegt eine Spannung an, und dies ist eine feldinduzierte Spannung. Bei einer Spannungsänderung ändert der resultierende Stromfluss den Pegel der induzierten Spannung. Wenn ein Blitz eine Wolkenformation entlädt, sinkt die extrem hohe Spannung, die zuvor den Blitz verursacht hat, auf einen bestimmten Wert, der durch die Luft- und Bodenbedingungen bestimmt wird.
Diese Spannung kann ferner ein Magnetfeld erzeugen, so dass sie als induziertes Spannungsmagnetfeld bezeichnet werden kann. Wenn ein Blitz auf den Blitzableiter auf einem Funkturm trifft, wandert der Stromstoß über das Erdungskabel in Richtung Boden. Dieser Strom erzeugt ein transientes Magnetfeld, das an einem nahe gelegenen Leiter eine Spannung induzieren kann. Die Transformation kann sich so weit wiederholen, wie es die Intensität der ursprünglichen Energie zulässt. Dies kann darauf hinweisen, warum die Schäden an Geräten aufgrund von Strom- und Spannungsstößen während eines Gewitters erheblich sein können.
In einem elektrischen Transformator induziert die Primärwicklung eine Spannung über der Sekundärwicklung. Die Induktionsspannungsformel legt nahe, dass das Verhältnis der Ausgangsspannung zur Eingangsspannung gleich dem Verhältnis der Anzahl der Einschaltvorgänge der Primärwicklung zur Sekundärwicklung ist. Bei der Spannungsprüfung an einem Transformator wird zusätzlich ein Voltmeter verwendet, das an die Eingangsanschlüsse und später an die Ausgangsanschlüsse des Transformators angeschlossen wird. Durch Vergleichen der beiden Messwerte ist es möglich, das Verhältnis der Windungen zu berechnen.