Die Phänomene von Influenz und Induktion sind von so grundlegender Wichtigkeit für ein fundiertes Verständnis im HiFi-, High-End- und Video-Bereich, dass sie hier kurz erläutert werden sollen.

       Die elektronischen Bauteile, an denen die Phänomene von Influenz und Kapazität stattfinden, sind der Kondensator und die Spule. Es handelt sich bei ihnen um so etwas wie ein komplementäres Paar. Das sollen die folgenden Betrachtungen zeigen, die schliesslich in eine Gegenüberstellung münden werden.

Jeder kennt sicherlich die Tatsache, dass sich Kleidungsstücke, Haare usw. durch Reibung (Anziehen, Kämmen) sich plötzlich so verhalten können, dass zwischen ihnen (dem wollenen Kleidungsstück, welches über ein Kunststoffhemd gezogen wird oder dem Kunststoffkamm, mit welchem man sich kämmt) plötzlich eine Kraft ausgeübt wird. Der Raum, in dem diese Kraft ausgeübt wird, nennt sich elektrisches Feld. Das elektrische Feld ist vorstellbar als die Summe aller gedachten Feldlinien. Sie verlaufen vom Pluspol zum Minuspol.

       Die Reibung hat eine Ladungstrennung (Elektronen von ihrem Atomkern) hervorgerufen, auf Grund derer nun zwei unterschiedlich geladene Komponenten, Haare (+) und Kamm (-), einander gegenüber stehen, die wieder einen Ladungsausgleich anstreben, weshalb sie eine Wirkung, einen Einfluss (Influenz) aufeinander ausüben. (Influenz ist die Beeinflussung von Ladungsverteilung durch Einwirkung elektischer Felder.)

       Stellt man sich zwei flächig einander gegenüberliegende Metallplatten vor, zwischen denen ein Luftspalt ist und bei denen die eine Fläche positiv (+), die andere aber negativ (-) geladen ist, so hat man einen elementaren Kondensator, an welchem die Ladungsdifferenz messbar ist. Da die Ladungen einen Ausgleich anstreben, der durch ein Verbinden der Platten über beispielsweise eine Glimmlampe möglich ist, spricht man auch von einem Speicher, einem Energiespeicher, der theoretisch seine Ladung so lange behält, bis die Energie abgegriffen wird. (Tatsächlich fliessen allerdings sogenannte Leckströme, die Bewirken, dass sich jeder Kondensator mit der Zeit selbstständig entlädt.)

       Die Ladungsmenge, die ein Kondensator in der Lage ist, aufzunehmen, wird als Kapazität bezeichnet und in der Einheit Farad (F = Einheit, C = Formelzeichen) gemessen. Mit Verringern des Plattenabstandes erhöht sie sich. Sie erhöht sich ebenfalls, indem man die Plattenoberfläche vergrössert oder die Spannung erhöht. Die Kapazität hängt also zunächst von den drei Faktoren: Spannung (U), Oberfläche der Platten (A) und Abstand der Flächen (d) zueinander ab.

Der Raum zwischen beiden Platten, das Dielektrikum (dialectric), war bislang mit Luft gefüllt. Nun werden Kondensatoren technisch sehr unterschiedlich gefertig. Die einfachste Form ist die zweier Folienschichten, zwischen denen sich ein Isolator befindet, der dann auch als Dielektrikum bezeichnet wird. Um den Kondensator bautechnisch klein zu halten, wird das Ganze aufgerollt. Man kann nun beobachten, dass durch Verwendung von Isoliermaterial im elektrischen Feld die Kapazität nochmals stark ansteigt. Offensichtlich wird die Kapazität eines Kondensators durch die Materie im elektrischen Feld verstärkt. Man nennt dieses Phänomen Permutivität und bringt das Verhältnis zwischen Dielektrikum und Kapazität in der Permittivität bzw. der Dielektrizitätskonstante (ε) zum Ausdruck. Sie beschreibt die elektrischen Eigenschaften des Raumes.

       Wenn man eine Lampe zwischen eine Spannungsquelle und einen Kondensator schliesst, leuchtet diese beim Einschalten kurz hell auf und wird dann rasch vollkommen dunkel. Dieses Verhalten ist leicht zu erklären: der ungeladene Kondensator kann viele Ladungen aufnehmen, weshalb ein entsprechend hoher Strom fliesst, der Kondensator ist widerstandslos. Ist die Kapazität erschöpft, der Kondensator geladen, kann kein Strom mehr fliessen. Das entstandene Spannungsfeld ist stabil. Der Kondensator wirkt nun wie ein unendlich grosser Widerstand, ein Isolator: die Lampe erlischt.

Ändert man die Spannungspolarität, so leuchtet die Lampe kurz sehr hell auf, um wieder zu erlöschen. Offensichtlich fliesst im Stromkreis eines Kondensators nur dann ein Strom, wenn sich die Spannung ändert und zwar genau solange, bis das elektrische Feld zur Ruhe gekommen ist. Das bedeutet, dass bei einem Kondensator Strom und Spannung nicht parallel verlaufen: Der Strom eilt der Spannung voraus. Denn wenn die Lampe hell erleuchtet fliesst ein hoher Strom aber die Spannung am Kondensator ist noch gering. Ist die Lampe erloschen, fliesst praktisch kein Strom mehr, das elektrische Feld am Kondensator aber hat sein Maximum erreicht. Dieses Phänomen wird als Phasenverschiebung bezeichnet und beträgt beim idealen Kondensator 90°.

       Legt man an die gleiche Versuchsanordnung eine Wechselspannung, so wird man feststellen, dass die Lampe bei niedriger Frequenz dunkel flackert, während sie bei steigender Frequenz immer heller wird, bis sie fast kontinuierlich brennt. Das ist aus obigem Phänomen gut zu erklären. Zunächst ist, auf Grund der nahezu abgeschlossenen Umpolung des elektrischen Feldes, die Widerstandswirkung des Kondensators noch relativ gross. Mit steigender Frequenz gelingt die Umpolung des elektrischen Feldes immer unvollständiger, es kommt gar nicht mehr zu Ruhe. Und solange sich das elektrische Feld (die Spannung) ändert, ist der Kondensator scheinbar durchlässig, ist sein Widerstand gering, kann er Ladungen aufnehmen. Da dieser Widerstand offensichtlich von der Fequenz abhängig ist, wird er auch als Wechselspannungswiderstand bezeichnet.

       Das Widerstandsverhalten eines Kondensators wird auch als kapazitiver Blindwiderstand bezeichnet. Blindwiderstand (oderReaktanz) deshalb, weil durch die Phasenverschiebung - anders als beim Wirkwiderstand (oderResistanz) von beispielsweise Halbleiterwiderständen - keine Verlustleistung (z.B. in Form von Wärme) auftritt. (Verluste treten höchstens in Form von Leckströmen der Dielektrika auf, weshalb sich der reale Kondensator langsam entlädt.)


Die einzelnen Adern eines Kabels stellen auf Grund ihrer physikalischen Dichte zueinander und ihrer elektrischen Isolation einen Kondensator mit relativ geringer Kapazität dar. Das bedeutet gleichzeitig, dass alle Phänomene, wie sie dem Kondensator zugeschrieben werden - wenn auch in abgeschwächter Form - so doch Kabeln ebenfalls zugeschrieben werden müssen. Daraus wiederum folgt, dass sich eine bedenkenlose Verwendung von Kabeln durchaus als problematisch erweisen kann.

Jeder kennt die Wirkung eines Magneten auf Eisen oder andere Magneten: Eisen wird angezogen, andere Magneten auch oder sie werden abgestossen. Man nennt den Bereich, in welchem ein Magnet den beschriebenen Einfluss ausübt, das magnetische Feld.

       Die die Wirkung eines Magneten bedingende Kraft nennt man magnetischen Fluss (Wb = Einheit, ø = Formelzeichen), der an einer beliebigen Stelle als magnetische Flussdichte oder magnetische Induktion mit der Einheit Tesla gemessen werden kann (T = Einheit, B = Formelzeichen).

       Das magnetische Feld ist die Summe aller gedachten magnetischen Feldlinien. Wie ein Magnet, so sind auch sie polarisiert. Der Richtungssinn der Feldlinien wurde so festgelegt, dass sie in Richtung des Nordpoles der Magnetnadel zeigen, also ausserhalb des Magneten vom Nord- zum Südpol und innerhalb genau umgekehrt. Die Feldlinien sind folglich immer geschlossen zu denken.

       Ein magnetisches Feld wird auch durch Stromfluss erzeugt. Jeder stromdurchflossene Leiter erzeugt ein ihn ringförmig umgebendes Magnetfeld relativ geringer Flussdichte. (Hält man den Daumen der rechten Hand in die Luft, so gibt dieser den Stromfluss an, während die anderen vier Finger die Richtung der magnetischen Feldlinien angeben.) Wickelt man den stromdurchflossenen Leiter nun aber beispielsweise zu einer Ringspule, so wird die Flussdichte erhöht, "gebündelt". Je mehr Windungen auf der Spule sind, desto stärker ist das in ihrem Innern erzeugte Magnetfeld. Die Stärke des elektrischen Magnetfeldes wird als magnetische Feldstärke (A/m = Einheit, H = Formelzeichen) bezeichnet. Sie ist Abhängig vom Stromfluss (A = Einheit - Ampère, I = Formelzeichen), der Windungszahl (N) und der Länge (m = Einheit, l = Formelzeichen) bzw. dem Umfang der Ringspule.

Ein weiterer Faktor, welcher sich auf das magnetische Feld auswirkt, ist der Raum, in welchem es sich befindet. Befindet sich nun keine Luft in den Windungen der Ringspule sondern beispielsweise Eisen, so verstärkt sich die magnetische Flussdichte enorm. Das wird in der Angabe der magnetischen Feldstärke nicht berücksichtigt. Die magnetische Flussdichte und magnetische Feldstärke stehen aber über die Permeabilitätskonstante (Vs/Am = Einheit, μ = Formelzeichen) in Beziehung, welche die magnetischen Eigenschaften des Raumes beschreibt. Erhöht der verwendete Stoff im Raum die magnetische Flussdichte merklich (z.B. das Eisen), so bezeichnet man ihn als ferromagnetisch.

       Die magnetische Flussdichte ist in Luft nahezu proportional zur magnetischen Feldstärke. Bei Verwendung ferromagnetischen Kernmaterials aber variiert der Zusammenhang: Während die magnetische Feldstärke kontinuierlich steigt, tritt nach einer anfänglich schnell steigenden magnetischen Flussdichte diese plötzlich in eine Sättigungsphase. Das Kernmaterial ist gesättigt.

Der Zusammenhang der magnetischen Flussdichte zur magnetischen Feldstärke wird auch durch das Phänomen der Remanenz an einem Eisenkern deutlich: Eine magnetische Feldstärke bewirkt eine bestimmte magnetische Flussdichte. Ist die Feldstärke wieder 0, so ist immer noch ein Rest magnetischer Flussdichte zu messen. Dieser Restmagnetismus wird als Remanenz (Br) bezeichnet und bedarf zu seiner Neutralisation einer gegenläufigen Feldstärke, die als Koerzitivfeldstärke (Hc) bezeichnet wird.

       InduktivitätWenn man zwischen Spule und Spannungsquelle eine Lampe schaltet, so lässt sich bobachten, dass die Lampe nach dem Einschalten der Spannung nur verzögert aufleuchtet, bis sie ihre volle Helligkeit erreicht hat. In der Spule findet ein Prozess statt, den man Selbstinduktion nennt: Dass einen stromdurchflossenen Leiter umgebende Magnetfeld besitzt die Eigenschaft, umgekehrt eine Spannung in diesen zu induzieren, die der das Mangnetfeld hervorrufenden Spannung gegenläufig ist (Lenzsche Regel). Durch diese Gegenläufigkeit wirkt sich die Spule wie ein Widerstand aus, der die Helligkeit der Lampe zunächst gering hält. Dieser Widerstand, welcher sich aus dem Verhältnis von angelegter zu induzierter Spannung ergibt, kommt im Selbstinduktionskoeffizienten, der Induktivität, zum Ausdruck. (Weil er im stromlosen Zustand nicht gemessen werden kann, wird er auch Scheinwiderstand genannt.)

       Das geht aber nur so lange, bis das Magnetfeld stabil, d.h. in Ruhe ist. Dann hat es keine Rückwirkung mehr auf die Spule, deren Widerstand wird 0 und die Lampe leuchtet jetzt hell.

       Schaltet man den Strom ab, so ist für kurze Zeit eine sehr hohe Spannung an der Spulle messbar: die "in" der Spule als Magnetfeld "gespeicherte" Energie bewirkt auf Grund der Stromänderung (Abschaltprozess) wieder eine Selbstinduktion.

Offensichtlich verlaufen hier, wie auch beim Kondensator, Strom und Spannung nicht parallel. Aber anders als beim Kondensator eilt hier die Spannung dem Strom voraus. Diese Phasenverschiebung beträgt bei der idealen Spule 90°.

       Legt man nun eine Wechselspannung an eine solche Versuchsanordnung, dann kommt es zu ständigen Stromstärkeänderungen, einem sich ständig ändernden Magnetfeld und damit zu einer ständigen Selbstinduktion: Die Lampe leuchtet immer nur gedämpft. D.h. eine Wechselspannung kann eine Spule nicht ungehindert passieren.

       Je höher die Frequenz der Wechselspannung ist, desto häufiger ändert sich die Polung der Spannung, findet eine Stromflussänderung statt, ändert sich das Magnetfeld, wird die Lampe immer dunkler. Diesen Verhalten ist, wie zu erwarten, genau umgekehrt zu dem des Kondensators. Der Scheinwiderstand einer Spule ist folglich ebenfalls abhängig von der Frequenz. Da auch dieser Widerstand frequenzabhängig ist, wird er als Wechselstromwiderstand bezeichnet. (Der Scheinwiderstand setzt sich aus dem Gleichstromwiderstand der Spule, der immer messbar ist und dem induktiven Blindwiderstand, der nur bei Wechselstrom messbar ist, zusammen.)


Eingangs wurde der stromdurchflosse Leiter erwähnt, der dann, um das Magnetfeld zu "bündeln", zur Spule gewunden wurde. Das bedeutet aber gleichzeitig, dass jedes Kabel induktive Phänomene aufweisen muss, wie sie hier beschrieben wurden. Das wiederum bedeutet, dass die Verwendung von Kabeln im HiFi-Bereich grösseren Problemen unterworfen ist, als man zunächst annehmen möchte.

Kondensator und Spule lassen sich, wie bereits Eingangs erwähnt, als komplementär zueinander auffassen. Folgende zwei Pukte sollen diese These weiter zu stützen versuchen:


Während es beim Kondensator um elektrische Felder geht, geht es bei der Spule um magnetische. Doch ist das so nicht ganz richtig. Der Bereich, in welchem die Influenz stattfindet, ist das elektrische Feld, der wo die Induktion stattfindet, das magnetische. Dennoch ist eine Spule nicht auf das magnetische Feld beschränkt, denn dieses induziert ja in den Leiter, welchen es umgibt, eine Spannung: Änderung eines magnetischen Feldes erzeugt Elektrizität.
Ähnlich verhält es sich mit dem Kondensator, nur sind da die Verhältnisse nicht so offensichtlich: Fliesst ein Strom - das elektrische Feld wird aufgebaut -, resultiert aus diesem Stromfluss selbstverständlich ebenfalls ein Magnetfeld: Änderung eines elektrischen Feldes erzeugt Magnetismus.
Tatsächlich spricht man auch vom Elektromagnetismus: Dabei greifen die einzelnen Felder Ringförmig ineinander, wie die Glieder einer Kette. Entdeckt wurde der Zusammenhang mehr zufällig. Der dänische Universitätsprofessor Hans Christian Oersted (1777 - 1851) entdeckte bei der Vorbereitung auf eine Vorlesung den Einfluss elektrischer Ströme auf eine Magnetnadel.


Besonderes Augenmerk verdienen die Kennlinien des idealen Kondensators und der idealen Spule: Die Spannungskurve des Kundensators entspricht nahezu der Stromkurve der Spule und umgekehrt.