Experimente zu Hochspannung:

Ablenken eines Wasserstrahls mit einem an Wolle geriebenen Massstab:




Influenz: Der geladene Massstab beeinflusst die Anzeige beim elektrostatischen Voltmeter:




Elektrische Abstossung beim Papierbüschel:




Polaritätsprüfung bei der Influenzmaschine (der Minuspol im Lämpchen leuchtet).
Achtung: Leydenerflaschen ausschalten, sonst "zwickt's":




Ein elektrostatischer Motor:

Ein Joghurtbecher (isolierender Drehkörper) wird drehbar gelagert. Auf zwei gegenüberliegenden Seiten werden in geringem Abstand metallische Spitzen positioniert, welche mit einer Hochspannungsmaschine verbunden sind. Der Joghurtbecher kommt in rasche Drehung:




Einzelheit dazu:




Ein Hochspannungserzeuger

Mit etwas Geduld kann sehr billig ein Hochspannungserzeuger selber hergestellt werden:

Wassertropfen können elektrische Spannungen um 10'000V erzeugen! Wir bauen einen Kelvinschen Hochspannungsgenerator:

Bei einem Kelvinschen Wassertropfen-Generator fließen aus zwei feinen Düsen Wasserstrahlen, die sich kurz vor den Ringen in Tröpfchen teilen müssen. Sie fallen durch die Ringe in elektrisch gut isolierte Behälter (Isolatoren= umgedrehte Joghurtbecher). Die Ringe sind elektrisch leitend mit dem Wasser des jeweils anderen Behälters verbunden. Nach kurzer Zeit laden sich die Behälter mit Spannungen von einigen tausend Volt auf.

Die Tröpfchen werden immer stärker von den Ringen angezogen und vom Wasser unter ihnen abgestoßen. Sie können in abenteuerlichen Spiralbewegungen in den attraktiveren "falschen" Behälter wandern oder auch nur daneben fallen. Bei relativ geringer Luftfeuchte und nicht zu großem Abstand der Drähte können Blitze beobachtet werden (bei der 'Spark Gap' d.h. 'Funken-Lücke').



Theorie:
Genaueres dazu unten auf dieser Seite. (Das Gerät funktioniert per Influenz und positiver Rückkopplung. Ist das Anfangs-Potential der beiden Auffangbehälter ein wenig verschieden, was stets der Fall ist, so wird in den Düsen bzw. Wasserstrahlen die jeweils entgegengesetzte Spannung induziert. Wenn sich der Tropfen vom Wasser-Strahl abtrennt, behält er die Ladung. Durch die Über-Kreuz-Anordnung fallen in den positiven Behälter positiv geladene Tröpfchen und umgekehrt. Die Behälter laden sich immer schneller und stärker auf.)



Geisslerröhren

Wenn man an beiden Seiten eines Glasrohres mit verdünnter Luft oder verdünnten Gasen Hochspannung anlegt (über eingeschmolzene oder mit Gummistopfen eingeführte Elektroden), so kann man schöne Leuchterscheinungen beobachten:

Eine selbstgebaute Geissler-Röhre (Luft teilweise ausgepumpt):





Eine professionelle Geisslerröhre:




Leuchtstoffröhre und Glühlampe an Hochspannung:












Schattenkreuzröhre nach Crookes

Demonstration frei 'fliegender' Elektronen





Video dazu (mp4, 0.7 MB)


Die durch die Röhre fliegenden Elektronen erzeugen durch Fluoreszenz ein Schattenbild des Malteserkreuzes auf der Glaswand, das mit einem Magneten verformt werden kann. Der Kreuzschatten kann also nicht durch Lichtstrahlen erzeugt worden sein!







Das Experiment erfordert 10 kV Hochspannung (z. B. von einem Funkeninduktor), was leider auch geringe Röntgenstrahlung auftreten lässt. Letzteres lässt sich mit einem Geiger-Müller-Zähler leicht nachweisen. Messbare Röntgenstrahlung tritt bei solchen Experimenten mit Abkömmlingen von Geisslerröhren ab ca 5 kV auf:




Man kann ersatzweise (ohne Röntgenstrahlen) diese magnetische Ablenkung an einem alten TV-Apparat zeigen, da er im Prinzip auch eine solche Röhre (Bildröhre) enthält (aber die Röntgenstrahlung durch Bleiglas abschirmt):




Beachte im Folgenden den Einfluss der drei Magnete (links am Gehäuse) auf das Bild:



Ebenso geht der Versuch mit einem sogenannten "Magisches Band" eines Oldtimer-Röhren-Radios.
Beim Bewegen eines Magneten in der Nähe verformen sich die beiden grünen Leuchtbalken stark:



In der Gegenrichtung zu den Elektronen bei der Crookes-Röhre "fliegen" positiv geladene Ionen. Diese können in ihrer Auswirkung bei der Kanalstrahlröhre schön gezeigt werden:








Das "Elektronen-Kügelchen-MODELL" kann auch mit folgender (sehr wertvollen) Röhre (Railwayröhre, Railwaytube) gezeigt werden: Das Rädchen dreht sich vom Minus zum Plus, da die Elektronen beim Minuspol austreten und die Flügel des Rädchens von dort her treffen:




Video dazu (mp4, 1 MB)




Hochspannungsversuche in einem "Techno-Park".



Video 1 (mp4)


Video 2 (mp4)




Genauere Theorie zu obigem Kelvinschen Hochspannungserzeuger:


Vereinfachte Gedankenkonstruktion zum besseren Verständnis:


Die elektrische Energie wird nur aus herunterfallenden Wassertropfen gewonnen. Im Bild nebenan wird gezeigt, wie Wassertropfen durch Influenz aufgeladen werden und dann durch Ladungstrennung elektrische Energie erzeugt wird. Diese wird in einem Auffangbehälter gespeichert. Aus einem Vorratsbehälter A fließt Wasser durch eine feine Düse B nach unten. Nach kurzer Fallzeit bilden sich aus dem zusammenhängenden Strahl Wassertropfen. Die Stelle, an der sich aus dem Wasserstrahl Tropfen bilden, befindet sich in einem Metallzylinder oder vereinfach Drahtring), der vor Beginn positiv aufgeladen worden ist. Durch Influenz wird der Wasserstrahl und somit auch die Tröpfchen negativ aufgeladen. Die positive Ladung zieht sich nach oben in den Behälter A zurück. Die negative Ladung der Tropfen sammelt sich im isoliert aufgestellten Auffangbehälter D. Dem Zylinder C wird keine Energie/Ladung entzogen. Die Energieerzeugung erfolgt nur durch Ladungstrennung aufgrund der Schwerkraft. Das Wasser hat also ursprünglich seine Energie dadurch erhalten, dass es auf die Höhe H über dem Erdboden entgegen der Schwerkraft gebracht wurde.
Würde das Wasser in einem ununterbrochenen Strahl herunterfließen, wären die Behälter A und D durch das Wasser kurzgeschlossen und es könnte sich keine Spannung zwischen ihnen aufbauen.



Baut man nun eine zweite identische Anordnung entsprechend nebenstehendem Bild auf, aber mit negativ geladenem Zylinder C, dann wird der Auffangbehälter D positiv aufgeladen. Die Anordnung kann sich aufgrund der Konstruktion übers Kreuz selbst erregen und immer weiter aufladen, bis durch Isolation und Korona-Verluste eine Grenze erreicht wird. Entscheidend ist auch hier, dass sich die Tropfen innerhalb der Metallzylinder bilden, damit die durch Influenz erzeugte gleichnamige Ladung zurück in den Vorratsbehälter fließen kann. Da immer irgendwelche Restladungen vorhanden sind, erregt sich die Anordnung von selbst. Bei allen Metallteilen, Zylindern, Auffangbechern und Leitungsverbindungen sollen scharfe Kanten und kleine Krümmungsradien vermieden werden.




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