Wenn Gleichstrom (DC) durch eine Spule fließt, erzeugt er gemäß der rechten Regel des Elektromagnetismus ein Magnetfeld um die Spule. Die magnetische Feldstärke ist proportional zur Strommenge, die durch die Spule fließt, und zur Anzahl der Drahtwindungen in der Spule. Dieses Phänomen ist von grundlegender Bedeutung für den Betrieb von Elektromagneten, die in verschiedenen Anwendungen wie Elektromotoren, Relais und Magnetspulen eingesetzt werden. Die Richtung des Magnetfeldes hängt von der Richtung des Stromflusses durch die Spule ab und kann zur Anziehung oder Abstoßung magnetischer Materialien oder zur Verrichtung mechanischer Arbeit genutzt werden.
Wenn Gleichstrom durch eine Spule geleitet wird, erzeugt die Spule ein gleichmäßiges Magnetfeld, solange der Strom fließt. Die Stärke dieses Magnetfelds steht in direktem Zusammenhang mit der Strommenge, die durch die Spule fließt, und den physikalischen Abmessungen der Spule selbst. Dieses Magnetfeld kann in zahlreichen Anwendungen genutzt werden, einschließlich Induktivitäten in elektronischen Schaltkreisen, in denen Energiespeicherung oder -filterung erforderlich ist. Es ist auch ein wesentlicher Bestandteil von Geräten wie Transformatoren, bei denen Spulen eine entscheidende Rolle bei der Umwandlung von Spannungsniveaus in Stromverteilungs- und Übertragungssystemen spielen.
Wenn Strom durch eine Spule fließt, erzeugt die Spule um sich herum ein Magnetfeld. Dieses Magnetfeld ist proportional zur Strommenge, die durch die Spule fließt, und zur Anzahl der Drahtwindungen in der Spule. Die Richtung des Magnetfelds folgt der Rechte-Hand-Regel, wobei sich die Finger der rechten Hand in Richtung des Stromflusses durch die Spule krümmen und der Daumen in Richtung des erzeugten Magnetfelds zeigt. Dieses Prinzip liegt dem Betrieb von Elektromagneten und Induktoren zugrunde, die wesentliche Komponenten in elektrischen und elektronischen Systemen für Aufgaben sind, die von Schaltvorgängen in Relais bis hin zur Energiespeicherung in Netzteilen reichen.
Wenn der durch eine Spule fließende Gleichstrom abgeschaltet wird, bricht das Magnetfeld um die Spule zusammen. Gemäß dem Faradayschen Gesetz der elektromagnetischen Induktion induziert eine Änderung des magnetischen Flusses durch eine Spule eine Spannung (oder elektromotorische Kraft, EMF) in der Spule. Wenn der Strom unterbrochen oder abgeschaltet wird, induziert das zusammenbrechende Magnetfeld eine Spannung in der Spule, die einen kurzen Stromstoß erzeugen kann, der als elektromotorische Gegenkraft (Gegen-EMK) bezeichnet wird. Diese Gegen-EMF kann möglicherweise Spannungsspitzen im Stromkreis verursachen, die mit geeigneten Schutzvorrichtungen wie Dioden oder Überspannungsschutzschaltungen bewältigt werden müssen, um Schäden an elektronischen Komponenten zu verhindern.
Wenn Gleichstrom durch einen Induktor fließt, widersteht der Induktor aufgrund seiner inhärenten Eigenschaft, die als Induktivität bezeichnet wird, Änderungen im Stromfluss. Wenn Gleichstrom angelegt wird, ermöglicht die Induktivität zunächst einen reibungslosen Stromfluss. Kommt es jedoch zu einer plötzlichen Änderung der angelegten Gleichspannung oder wird der Strom abrupt abgeschaltet, wirkt die Induktivität der Änderung entgegen, indem sie eine Spannung (Gegen-EMK) induziert, die der anfänglichen Stromänderung entgegenwirkt. Dieses Verhalten wird durch das Lenzsche Gesetz beschrieben, das besagt, dass die induzierte EMF immer der Änderung des magnetischen Flusses entgegenwirkt, die sie erzeugt hat. Induktivitäten werden in Schaltkreisen verwendet, um Energie vorübergehend zu speichern und die Änderungsrate des Stroms zu steuern, beispielsweise in DC-DC-Wandlern, Filtern und Energiespeicheranwendungen.
