Inductiespoel

Inductiespoel, een elektrisch apparaat voor het produceren van een intermitterende bron van hoogspanning. Een inductiespoel bestaat uit een centrale cilindrische kern van weekijzer waarop twee geïsoleerde spoelen zijn gewikkeld: een binnenste of primaire spoel, met relatief weinig windingen van koperdraad, en een omringende secundaire spoel, met een groot aantal windingen van dunnere koperdraad. Een onderbreker wordt gebruikt om de stroom in de primaire spoel automatisch te maken en te verbreken. Deze stroom magnetiseert de ijzeren kern en produceert een groot magnetisch veld in de gehele inductiespoel.

Ruhmkorff spoel
Ruhmkorff spoel

Ruhmkorff spoel.

Hannes Grobe

Het werkingsprincipe van de inductiespoel werd in 1831 gegeven door Michael Faraday. De inductiewet van Faraday toonde aan dat als het magnetisch veld door een spoel wordt veranderd, een elektromotorische kracht wordt geïnduceerd waarvan de waarde afhangt van de tijdssnelheid van de verandering van het magnetisch veld door de spoel. Deze geïnduceerde elektromotorische kracht is volgens de wet van Lenz altijd in een richting die tegengesteld is aan de verandering van het magnetisch veld.

Faraday, Michael
Faraday, Michael

Michael Faraday houdt een lezing over elektriciteit en magnetisme, Royal Institution, Londen, 23 januari 1846.

© Photos.com/Thinkstock

Wanneer een stroom in de primaire spoel wordt gestart, ontstaan geïnduceerde elektromotorische krachten in zowel de primaire als de secundaire spoel. De tegengestelde elektromotorische kracht in de primaire spoel doet de stroom geleidelijk stijgen tot zijn maximumwaarde. Wanneer de stroom begint, zijn de veranderingssnelheid in de tijd van het magnetisch veld en de geïnduceerde spanning in de secundaire spoel dus relatief klein. Wanneer daarentegen de primaire stroom wordt onderbroken, vermindert het magnetisch veld snel en wordt in de secundaire spoel een relatief grote spanning opgewekt. Deze spanning, die enkele tienduizenden volts kan bereiken, houdt slechts zeer korte tijd aan gedurende welke het magnetisch veld verandert. Een inductiespoel produceert dus een grote spanning gedurende een korte tijd en een kleine sperspanning gedurende een veel langere tijd. De frequentie van deze veranderingen wordt bepaald door de frequentie van de onderbreker.

Na Faraday’s ontdekking werden vele verbeteringen aangebracht aan de inductiespoel. In 1853 plaatste de Franse natuurkundige Armand-Hippolyte-Louis Fizeau een condensator over de onderbreker, waardoor de primaire stroom veel sneller werd onderbroken. De methoden voor het winden van de secundaire spoel werden sterk verbeterd door Heinrich Daniel Ruhmkorff (1851) in Parijs, door Alfred Apps in Londen, en door Friedrich Klingelfuss in Bazel, die in staat was vonken in lucht te verkrijgen van ongeveer 150 cm (59 inches) lang. Er zijn verschillende soorten onderbrekers. Voor de kleine inductiespoelen wordt een mechanisch exemplaar aan de spoel bevestigd, terwijl voor de grotere spoelen een afzonderlijk apparaat wordt gebruikt, zoals een kwikstraalonderbreker of de elektrolytische onderbreker die in 1899 door Arthur Wehnelt werd uitgevonden.

Armand-Hippolyte-Louis Fizeau.
Armand-Hippolyte-Louis Fizeau.

© Photos.com/Jupiterimages

Gebruik een Britannica Premium-abonnement en krijg toegang tot exclusieve inhoud. Subscribe Now

Inductiespoelen werden gebruikt om de hoge spanning te leveren voor elektrische ontladingen in gassen bij lage druk en waren als zodanig van groot belang bij de ontdekking van kathodestralen en röntgenstraling in het begin van de 20e eeuw. Een andere vorm van inductiespoel is de Tesla-spoel, die hoge spanningen genereert bij hoge frequenties. De grotere inductiespoelen die bij röntgenbuizen werden gebruikt, werden als spanningsbron verdrongen door de transformator-gelijkrichter. In de 21e eeuw bleven kleinere inductiespoelen wijdverbreid in gebruik als cruciaal onderdeel in de ontstekingssystemen van benzinemotoren.

Nikola Tesla
Nikola Tesla

Publiciteitsfoto van Nikola Tesla in zijn laboratorium in Colorado Springs, Colorado, in december 1899. Tesla poseert met zijn “vergrotende zender”, die in staat is miljoenen volt elektriciteit te produceren. De afgebeelde ontlading is 6,7 meter lang.

Wellcome Library, Londen

Geef een antwoord

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd.