Induktivitätsrechner

Induktivitäten in Reihe oder parallel kombinieren, gespeicherte Energie, induktive Reaktanz und RL-Zeitkonstante berechnen. Live-SVG-Schaltbild mit intelligenter Einheitenformatierung.

Einheit

L_ges

32 mH

Formel

L_total = L₁ + L₂ + … + Ln

Dieser Rechner dient nur zu Bildungszwecken. Konsultieren Sie vor Installation oder Reparatur stets einen zugelassenen Elektriker und die örtlichen Elektrovorschriften.

So funktioniert es

1
Modus wahlen
Der Reiter Reihe/Parallel kombiniert bis zu 10 Induktivitaten zu einem Ersatzwert. Der Reiter Energie & Reaktanz berechnet gespeicherte Energie, induktive Reaktanz und die RL-Zeitkonstante fur einen einzelnen Induktor.
2
Werte mit Einheiten eingeben
uH, mH oder H fur Induktivitat; mA oder A fur Strom; Hz, kHz oder MHz fur Frequenz wahlen. Der Rechner konvertiert intern alles in SI-Einheiten. Optional einen Reihenwiderstand fur die Zeitkonstante angeben.
3
Ergebnisse ablesen
Das Ergebnisfeld zeigt die Gesamtinduktivitat (Netzwerkmodus) oder Energie in Joule, Reaktanz in Ohm und Zeitkonstante in Sekunden (Energiemodus). Das SVG-Diagramm aktualisiert sich in Echtzeit.

Induktivitat, Energiespeicherung und Wechselstromreaktanz

Michael Faraday zeigte 1831 die elektromagnetische Induktion: Ein sich anderndes Magnetfeld kann Strom in einem Leiter treiben. Joseph Henry beobachtete denselben Effekt unabhangig davon in Albany, New York, etwa zur gleichen Zeit; die SI-Einheit der Induktivitat, das Henry (H), ehrt seinen Beitrag. Selbstinduktivitat misst den Widerstand eines Leiters gegen Anderungen seines eigenen Stroms: Andert sich der Strom durch eine Spule, induziert die resultierende Flussanderung eine Gegen-EMK, die der Anderung widersteht. Die im Induktor gespeicherte Energie ist E = 1/2 L I zum Quadrat, vollstandig im Magnetfeld gehalten. Diese Energie macht Induktoren unverzichtbar in Schaltnetzteilen, wo jeder Schaltzyklus Energie zwischen dem Spulenfeld und dem Ausgangskondensator ubertragt. In Wechselstromkreisen prasentiert der Induktor eine Reaktanz X_L = 2 pi f L, die linear mit der Frequenz wachst. Bei Gleichstrom (f = 0) ist ein idealer Induktor ein Kurzschluss; bei hohen Frequenzen nahert er sich einem offenen Stromkreis. Dieses frequenzabhangige Verhalten bildet die Grundlage fur EMI-Filter, LC-Schwingkreise und Drosseln. Gangige Induktortypen reichen von Luftspulen fur HF-Schaltungen (nH bis niedrige uH) uber Ferrit- und Eisenpulverkerne in Schaltreglern (zweistellige bis dreistellige uH) bis zu mH-Netzfrequenzdrosseln. Reiheninduktivitaten addieren sich direkt (L_ges = L1 + L2 + ... + Ln) und parallele folgen der Kehrwertregel (1/L_ges = 1/L1 + 1/L2 + ... + 1/Ln), jeweils ohne gegenseitige Kopplung.

Typische Stolperfallen

Über den Sättigungsstrom hinaus fahren. Jeder Ferrit- oder Eisenpulverkern hat I_sat im Datenblatt; darüber sättigt der Kern, L bricht zusammen, und ein Schaltnetzteil wird zum Kurzschluss. Induktivitäten mit I_sat deutlich über dem Spitzen-Schaltstrom wählen, nicht nur über dem DC-Mittelwert.
Wicklungswiderstand (DCR) vernachlässigen. Eine 10-µH-Leistungsinduktivität mit 20 mΩ DCR verheizt bei 5 A Dauerlast 500 mW; direkt aus dem Wirkungsgrad. Niedriger DCR erfordert dickeren Draht und größeren Kern, ein Abtausch von Baugröße gegen Verluste.
Reihenaddition ohne Kopplung annehmen. Zwei Spulen auf demselben Kern haben eine Gegeninduktivität M: L_ges = L1 + L2 ± 2M. Das Vorzeichen hängt von der Wickelrichtung ab; falsch gewählt, wird aus einer Reihen-Erhöhung eine Teilauslöschung. Bei unabhängigen Luftspulen oder getrennten Bauteilen ist die einfache Summe in Ordnung.
Selbstresonanzfrequenz (SRF) vergessen. Jede Induktivität hat parasitäre Kapazität; oberhalb der SRF wirkt sie kapazitiv, nicht induktiv. Eine 10-µH-Chipinduktivität mit 50 MHz SRF ist bei 100 MHz als Induktivität unbrauchbar. SRF vor dem Einsatz in HF- oder EMV-Filterdesigns prüfen.
Energie mit Leistung verwechseln. E = ½ × L × I² ergibt Joule, nicht Watt. 10 A Spitze durch 100 µH speichern 5 mJ; wie oft diese Energie übertragen wird, hängt von der Schaltfrequenz ab. 100.000-mal pro Sekunde ergibt 500 W Übertragungsleistung.

Häufig gestellte Fragen

Warum setzt der Rechner die gegenseitige Kopplung auf null?

Wenn zwei oder mehr Spulen magnetischen Fluss teilen, ändert sich die wirksame Induktivität um ±2M, wobei M die Gegeninduktivität ist. Das Vorzeichen hängt davon ab, ob die Wicklungen gleich- oder gegenläufig sind. M hängt von Geometrie, Kernmaterial und relativer Lage ab. Dieser Rechner deckt das häufigste Szenario ab: Spulen auf getrennten Kernen oder mit ausreichend Abstand, sodass M vernachlässigbar ist.

Wie vergleichen sich die Regeln für Induktivitäten mit Widerständen und Kondensatoren?

Induktivitäten kombinieren sich genau wie Widerstände. In Reihe addieren sich die Werte direkt; parallel addieren sich die Kehrwerte. Kondensatoren verhalten sich umgekehrt: parallel addieren sich die Werte, in Reihe die Kehrwerte. Der Grund ist, dass sich der Flussverkettung pro Ampere in Reihe (gleichem Strom) genauso addiert wie die Spannungsabfälle bei Reihenwiderständen.

Was ist die induktive Reaktanz und warum ist sie wichtig?

Die induktive Reaktanz X_L = 2πfL ist der Wechselstromwiderstand einer Spule bei Frequenz f. Bei Gleichstrom (f = 0) ist X_L null, die Spule leitet frei. Mit steigender Frequenz wächst X_L linear und blockiert höherfrequente Signale. Diese Eigenschaft macht Induktivitäten unverzichtbar in EMI-Filtern, Drosseln, Frequenzweichen und LC-Schwingkreisen.

Wie wird die Energie E = ½LI² gespeichert, und wohin geht sie?

Die Energie steckt im Magnetfeld um die Spule. Wird der Strom unterbrochen, bricht das Feld zusammen und die gespeicherte Energie muss irgendwohin. Ohne Freilaufdiode oder Snubber entsteht eine Spannungsspitze. In Schaltreglern wird die Energie gezielt jeden Taktzyklus an den Kondensator oder die Last übergeben.

Was ist die RL-Zeitkonstante und wie nutzt man sie?

Die Zeitkonstante τ = L / R beschreibt, wie schnell der Strom in einem Reihen-RL-Kreis an- oder absteigt. Nach einem τ hat der Strom rund 63,2 % seines Endwerts erreicht. Nach fünf τ liegt er innerhalb von 0,7 % des stationären Werts. Halbiert man R, verdoppelt sich τ — niederohmige Kreise mit großer Induktivität können überraschend lange Einschwingzeiten haben.

Welche Spulentypen werden häufig eingesetzt?

Luftspulen haben keine Sättigungsgrenze und werden im HF-Bereich ab einigen MHz verwendet. Ferritkernspulen bieten mehr Induktivität pro Volumen und sind bei Schaltnetzteilen, EMI-Filtern und Reglern von einigen kHz bis MHz üblich. Ringkerninduktivitäten schließen den Fluss gut ein und erzeugen wenig Streufeld. Eisenpulverkerne bewältigen hohe Gleichstromvormagnetisierung. SMD-Chip-Induktivitäten dienen kompakten Platinenlayouts im nH- bis niedrigen µH-Bereich.

Wann verwendet man Mikrohenry, wann Millihenry?

Die Frequenz entscheidet. HF-Schaltungen (über 1 MHz) nutzen Induktivitäten im nH- bis niedrigen µH-Bereich. Schaltregler bei 100 kHz bis 2 MHz brauchen zweistellige bis dreistellige µH. Audio- und Netzfrequenzschaltungen, darunter Gleichtaktdrosseln, erfordern oft mH-Werte. Der Rechner akzeptiert jede Mischung aus µH, mH und H und rechnet intern in Henry um.