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Aufgabenstellung:

In der skizzierten Schaltung wird der Schalter zum Zeitpunkt geschlossen. Es gilt:

Abbildung

a) Berechnen Sie den Zeitpunkt , an dem im Magnetfeld der Spule die Energie gespeichert wird.

b) Berechnen Sie die elektrische Energie, die bis zum Zeitpunkt aus der Spannungsquelle entnommen wird.
Zum Zeitpunkt wird der Schalter geöffnet.

c) Skizzieren Sie den Verlauf der Spannung und des Stromes für . Geben Sie dabei die Minimal- und Maximalwerte von Strom und Spannung sowie die Zeitkonstante des Abklingvorganges an.

Lösungsweg:

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a) Für gilt:

An einer Induktivität gilt folgender Zusammenhang zwischen Strom und Spannung:

Der Strom durch die Spule steigt bis linear an, da die Spule durch eine ideale Spannungsquelle aufmagnetisiert wird.

Ergebnis:

b) Der Quelle wird neben der Energie, die zum Aufbau des Magnetfeldes verwendet wird, auch elektrische Leistung entnommen, die im Widerstand umgesetzt wird:

c)

Abbildung

Lösung:

siehe Lösungsweg