Physik LF / Wechselstromlehre (4): Spule (Induktivität) im WSK

Zu der Frage ab 08:38: Der Post #27 von "vanhees71" im Forum www.physicsforums.com/threads/boundary-conditions-for-a-purely-inductive-load-in-an-ac-circuit.984318/#google_vignette enthält eine ausführliche Erklärung der mathematischen Hintergründe. Besten Dank an E. Gaertig für diesen Hinweis.

[@KaiManuel161]

In einem „Abi Training Physik“-Buch aus den 90ern habe ich folgende physikalische Erklärung gefunden: Einer additiven Konstante C ungleich 0 entspricht die Überlagerung des AC-Kreises mit einem (zeitlich konstanten) Gleichstrom-Anteil. Der Wechselstrom oszilliert somit um eine „Nulllage“, die dem Gleichstrom-Anteil entspricht. Klingt erst mal nicht ganz unlogisch, wobei man sich natürlich fragen kann, was für ein Bauteil / Vorgang diesen Gleichstromanteil erzeugt…

@KaiManuel161 Immerhin ein schlüssiges physikalisches Argument ... da keine DC-Quelle im Stromkreis ist, muss c entfallen. Vielen Dank fürs Nachforschen!

Erklärung zur seltsamen Verschiebung der Stromstärke in everycircuit (von E. Gaertig - besten Dank dafür): "Du benötigst ja zum eindeutigen Lösen einer ODE immer eine Anfangsbedingung (die Integrationskonstante). Offenbar rechnet dein Simulations-Tool für sinusförmige Spannungsverläufe mit I(0) = 0. Wenn du mit dieser Bedingung die Konstante C im von mir gestern verlinkten Blogeintrag bestimmst und mit den Werten R = 10 mOhm und L = 50 mH den Zeitverlauf plottest, dann kommt da auch ein (zunächst) 'verschobener' Cosinus bei heraus. Wenn du deine Simulation mal 5min oder so laufen lässt, solltest du sehen, dass der offset im Stromverlauf gaaanz langsam verschwindet und du eine Stromoszillation um die Null herum bekommst. Bei anderen Werten für R und L läuft dieser Vorgang sehr viel schneller ab und du bekommst sozusagen instantan den 'reinen' phasenverschobenen Stromverlauf geliefert. Bin mir, wie gesagt, relativ sicher, dass das an der Anfangsbedingung im Simulationsprogramm liegt."

[@KaiManuel161]

„Was zum *piiiep* ist ne ideale Spule?!“ 😂

🤣

[@theofuhrmann1984]

Ich brauch's zwar nicht mehr, schau es mir aber immer gerne an ... Ab 08:38 "Da fällt mir kein rein mathematisches Argument ein, ... warum ich hier begründen kann, dass c Null ist." Als gelernter Ingenieur habe ich technische Fächer unterrichtet und zwangsläufig auch "Fachrechen" betrieben. Dabei war es nicht ungewöhnlich, dass Mathematik manchmal mehr Lösungen liefert als technisch sinnvoll sind. Da ich kein Mathematiker bin, habe ich mir darüber keine theoretischen Gedanken gemacht. Hätte ich das tun müssen? Dagegen habe ich von den SchülerInnen verlangt, dass sie angeben, welche Lösungen sinnvoll oder eben nicht sind.

Vielen Dank für den ausführlichen Kommentar, Herr Fuhrmann! Und dass Sie Zuschauer auf diesem Kanal sind. Ich habe mich über die Uni- und Schul-Literatur immer geärgert, wenn Argumente ausgelassen wurden, weil mir dann nicht klar war, ob es trivial oder zu mühsam zum Erklären ist. Von daher versuche ich Argumente so schlüssig und vollständig wie möglich darzustellen und eben auch zu sagen, wenn mir selber etwas nicht klar ist. Mal sehen, ob jemand eine Antwort findet. Herzliche Grüße

Siehe Post #27 von "vanhees71" im Forum www.physicsforums.com/threads/boundary-conditions-for-a-purely-inductive-load-in-an-ac-circuit.984318/#google_vignette

[@theofuhrmann1984]

Auch ich danke für Ihre Antwort und für Ihr Angebot, dessen Zuschauer ich sein darf😀 Ich stimme mit Ihnen überein, dass Bücher u.ä. oft nicht vollständig erklären und dass es Aufgabe des Lehrers ist, diese Lücken für sich selbst (!) und die Schülerinnen zu schließen. Ebenso habe ich meinen Schülern oft erzählt, was ich selbst nicht weiß oder wie ich selbst zu einer Erkenntnis gekommen bin (Stichwort: "wie lerne ich"), weil der Lernprozess für unsere Klientel eigentlich doch wichtiger ist als das konkrete Ergebnis. Mit den theoretischen Überlegungen bzgl. Mathematik, die ich ausgelassen habe, meinte ich ein anderes Thema: Kann man von der Mathematik verlangen, dass sie nicht nur mögliche Lösungen eines technischen Problems liefert, sondern auch noch die technisch sinnvollen herausfiltert?

@@theofuhrmann1984 Danke für den ausführlichen Kommentar. Sie sind studierter Ingenieur und dann Lehrer geworden? Sie haben jedenfalls sehr vernünftige Ansichten zum Thema Unterrichten / Erkenntnisgewinn. Mir wurde oft erst durch das Nachfragen meiner Klassen und Kurse bewusst, dass ich Vieles weniger gut verstehe, als ich eigentlich dachte und konnte dadurch im Laufe der Jahre einige Erklärungen verbessern. Ganz wichtig finde ich allerdings nach wie vor ehrlich zu sagen "weiß ich nicht" (passiert in Physik häufiger), anstatt irgendeine halbgare Antwort zu erfinden.

[@theofuhrmann1984]

Ingenieur und Lehrer: Ja, ich gehörte zu diesen Seiteneinsteigern, die mit einer pädagogischen Schnellbleiche auf die Schülerschaft losgelassen werden ;-) Natürlich wollte ich meine Aufgabe trotzdem anständig erledigen und bin dazu wie folgt vorgegangen: 0) Den Sprung aus der Industrie in die Schule habe ich mir vorher gut überlegt, denn mir war bewusst, dass Lehrer kein Job für jeden ist. 1) Zu Beginn habe ich mich an meinen eigenen Lehrern orientiert, an die ich gute Erinnerungen hatte. Das waren eher die strengen Typen, die trotzdem auf die Schüler eingegangen sind; die, die verlangten, aber auch vorlebten usw. Später habe ich den Austausch mit den Kollegen gesucht, die von den Schülern respektiert wurden - Sie gehören sicher dazu - schon wegen der sauberen Tafeln ;-) 2) Im Unterricht war ich nie damit zufrieden, nur meinen Stoff loszuwerden, und wenn Schüler meinen Stoff nicht verstanden haben, habe ich die Ursache nicht zuerst bei ihnen gesucht. Stattdessen habe auch ich Rückmeldungen aus den Klassen zu meiner eigenen Entwicklung genutzt. Und wie bei Ihnen, kommt da im Laufe der Jahre einiges zusammen - KVP bzw. Kaizen lassen grüßen. In der Praxis habe ich jede Idee und jedes Problem möglichst sofort während des Unterrichtes in meine U-Planung notiert - und später bei Gelegenheit die Planung verbessert. Übrigens: „Weiß ich nicht“ passiert nicht nur in Physik häufig ;-)