Funkenstrecke

Wissenschaft Physik
#1

Hallo,
Ich hatte gestern vor eine Funkenstrecke (ca. 4cm) bei der es nicht zur Entladung kam (ich hatte die Kondensatoren kurz bevor es zum Überschlag gekommen wäre nicht mehr weiter aufgeladen), mit einem Schraubenzieher zu entladen, sonderbarerweise hüpfte der Funke aber nicht 2x über den Schraubenzieher, sondern entlud sich bei paralleler Annäherung des Schraubenziehers zur Funkenstrecke, dann doch über die Luft direkt von Kugel zu Kugel.
Den Versuch habe ich öfters wiederholt, mit dem selben Ergebnis.
Der Schraubenzieher ist leicht magnetisiert, was grundsätzlich für eine Ablenkung denkbar wäre. Aber mit Ablenkung wird die Funkenstrecke doch nicht kürzer sondern länger, oder tritt damit der Effekt auf, wie beim Auseinanderziehen von Kondensatorplatten, dass die Spannung steigt.
Andererseits, müsste dann aber auch ein Auseinanderziehen der Kugeln, den selben Effekt haben, dazu sind diese meiner Einschätzung nach zu klein und es tritt auch kein Überschlag ein. Also kann das schwache Magnetfeld dies doch kaum verursachen.
Eine Ionisierung kann damit doch auch nicht eintreten außer der Schraubenzieher wäre Radioaktiv (das habe ich noch nicht getestet, da unwahrscheinlich)
Der Schraubenzieher verändert sicher das Potential der umgebenden Luft trotz der Isolierung, da ich Ihn natürlich in der Hand halte und eine Masse darstelle und damit die umgebende Luft entlade, doch auch dann müsste doch der Funke auch eher über den Schraubenzieher gehen.

Was ist die Ursache für den Effekt des Überschlages bei Annäherung des Schraubenziehers?

OL

#2

Nachtrag
Es wäre also die gegenteilige Wirkung eines Blasmagneten, die ich festgestellt habe.

OL

#3

Hallo offline,
einen bisher unbekannten physikalischen Effekt wirst Du wohl nicht entdeckt haben.
Es ist doch auch einfach zu erklären:
1.) Du bringst einen Gegenstand mit unbekanntem Potential zwischen Deine Elektroden / Pole / Kugeln.
2.) Auf beiden Seiten des Gegenstandes herrscht eine jeweils unterschiedliche Feldstärke
3.) Influenz verstärkt diese Feldstärke
4.) Wenn die Luft überall unionisiert ist, schlägt auf der Seite mit der höheren Feldstärke der Funke über ( kürzerer Abstand oder höhere Potentialdifferenz )
5.) Der Gegenstand befindet sich nun auf gleichem Potential wie die Kugel auf der Funkenseite und ist sogar rel. niederohmig mit ihr verbunden ( Blitzkanal )
6.) Die Spannung liegt nun in voller Höhe zwischen Gegenstand ( Schraubendreher ) und der anderen Kugel und schlägt durch.

Freundliche Grüße
Thomas

#4

Hi
zu 1) na eben nicht, der Schraubenzieher ist weder zwischen den kugeln noch mit einer verbunden, er kommt nur in die Nähe und dann springt der Funke zwischen den beiden Kugeln, also umgekehr wie bei einem Blasmagnet oder der Lorenzkraft.
wenn es das Magnetfeld des Schraubenziehers ist müsste der Effekt eben umgekehrt sein.
zu 2) naja eigentlich nicht, nur unterschiedliches Potential.
zu 3) ja die würde ja, wenn sie auftritt dann den Schraubenzieher bei der Entladung miteinbeziehen, tut sie aber nicht.
der Schraubenzieher kann deshalb weil er vielleicht über meinen Körper ein „Massepotential“ hat nicht das potential der Kugeln erhöhen, dann müsste ja eine Entladung der negativen Seite zum Schraubenzieher der noch negativer ist stattfinden, genausogut oder genausowahrscheinlich würde ich aber die positve Seite „Erden“, und dann dürfte gar kein Funke mehr spingen, außer eben über den Schraubenzieher.
zu 4) Logisch tut Sie auch,
nur wieso habe ich immer höheres Potential erreicht durch die Annäherung nie niedrigeres. Niedrigeres wäre ja sogar wahrscheinlicher da ich natürlich zuerst das „Erdfernere“ Erde wegen des höheren Potentialunterschiedes abfangen würde.
zu 5) nein sonst würde der Funke ja auf den Schraubenzieher springen da dieser näher an der Kugel wäre als die 2te Kugel.
zu 6) nein der Funke schlägt dann von Kugel zu Kugel
der Schraubenzieher bleibt unberührt.

ich habe es mittlerweile mit einem unmagnetisiertem Gegenstand versucht, da tritt der Effekt nicht auf.
Ich werde es heute Abend, wenn es dunkel genug ist um Sprühendladungen zu sehen, mit einem ganz kleinen Magneten am Nylonfaden noch versuschen.
OL

#5

Hallo,
meine Deutung:
der Schraubendreher SD verkürzt den wirksamen Abstand zwischen den Elektroden (Elektrode-SD-Elektrode ist kleiner als Elektrode-Elektrode). Die Luft zwischen SD und Elektroden wird ionisiert und damit leitfähig. Es gibt einen Blitz, der aber durch Bewegung des leitenden Kanals sich sofort verkürzt und direkt zwischen den Elektroden den größten Teil der Energie überträgt. Und nur diesen Hauptteil des Blitzes sieht man mit dem Auge. Genauer könnte man sowas nur mit einer Highspeed-Kamera untersuchen. Da müsste man den ganzen Vorgang beobachten können.

Ist übrigens das gleiche wie bei einer Blitzröhre - die hat auch eine Hilfselektrode zum Zünden. (http://de.wikipedia.org/wiki/Blitzr%C3%B6hre)
Gruß
Testare_

#6

Hallo offline,

1.) Du bringst einen Gegenstand mit unbekanntem Potential zwischen Deine
Elektroden / Pole / Kugeln.

zu 1) na eben nicht, der Schraubenzieher ist weder zwischen
den kugeln noch mit einer verbunden, er kommt nur in die Nähe
und dann springt der Funke zwischen den beiden Kugeln, also
umgekehr wie bei einem Blasmagnet oder der Lorenzkraft.
wenn es das Magnetfeld des Schraubenziehers ist müsste der
Effekt eben umgekehrt sein.

Ich habe nicht geschrieben, dass der SD mit einer der Kugeln verbunden wäre.

3.) Influenz verstärkt diese Feldstärke

zu 3) ja die würde ja, wenn sie auftritt dann den
Schraubenzieher bei der Entladung miteinbeziehen, tut sie aber
nicht.

Ich meinte, die Influenz beeinflusst ( polarisiert ) den SD zusätzlich ( ist aber auch nicht essentiell )

4.) Wenn die Luft überall unionisiert ist, schlägt auf der Seite mit der höheren Feldstärke der Funke über ( kürzerer Abstand oder höhere Potentialdifferenz )

zu 4) Logisch tut Sie auch,
nur wieso habe ich immer höheres Potential erreicht durch die
Annäherung nie niedrigeres. Niedrigeres wäre ja sogar
wahrscheinlicher da ich natürlich zuerst das „Erdfernere“ Erde
wegen des höheren Potentialunterschiedes abfangen würde.

Den Satz verstehe ich nicht.

5.) Der Gegenstand befindet sich nun auf gleichem Potential wie die Kugel auf der Funkenseite und ist sogar rel. niederohmig mit ihr verbunden ( Blitzkanal )

zu 5) nein sonst würde der Funke ja auf den Schraubenzieher
springen da dieser näher an der Kugel wäre als die 2te Kugel.

Ich meine einen „LeitBlitz“, der aufgrund der geringen Kapazität des SD dünn und unsichtbar ist.

6.) Die Spannung liegt nun in voller Höhe zwischen Gegenstand ( Schraubendreher ) und der anderen Kugel und schlägt durch.

zu 6) nein der Funke schlägt dann von Kugel zu Kugel
der Schraubenzieher bleibt unberührt.

Die Entladung findet hauptsächlich zwischen den Kugeln statt, da die ja auch ( rel. )nachhaltig eine Potentialdifferenz aufweisen.

ich habe es mittlerweile mit einem unmagnetisiertem Gegenstand
versucht, da tritt der Effekt nicht auf.

Ein leitfähiger Gegenstand?
Ein gut isolierter Gegenstand?

Ich werde es heute Abend, wenn es dunkel genug ist um
Sprühendladungen zu sehen, mit einem ganz kleinen Magneten am
Nylonfaden noch versuschen.

Bin gespannt :wink:

Freundliche Grüße
Thomas

#7

Hi, ja vielleicht eine Erklärung,aber so nah komme ich gar nicht an die Elektroden, Eöektrode -SD- Elektrode ist größer als Elektrode-Elektrode (aber das messe ich nochmal) und der Blitz geht nicht seitlich aus den Kugeln sondern auf kürzestem Weg ziemlich gerade von den Kugelmitten aus. Bei der Blitzröhre ist es denke ich etwas anderes, bei der Blitzröhre wird ja eine Spannung angelegt die vielleicht ein 1/3 bis ein 1/5 der Durchbruchspannung beträgt zB.: beträgt die Betriebsspannung regelbar 100-700Volt, dann liegt noch eine Hilfsspannung von 600-650 Volt an um im unteren Leistungsbereich die Betriebsspannung mit zu entladen, getriggert wird dann so mit ca. 20KV heute meist ohne Verbindung zur Betriebsspannung einfach Außenzündraht gegen Erdung,
und es wird das Xenon ionisiert ohne Funken.
Ohne Betriebsspannung leuchtet einfach das Gasvolumen kurz auf (sieht man nur m völlig finsteren)

ich werde den Vorgang einfach im finsteren fotografieren mit langer Öffnungszeit, dann sehe ich auch eventuell schwache Sprühentladungen.
Und habe keine Verfälschungen vom Licht, das eben auch ionisierend wirkt.
OL

#8

Hallo Thomas,

4.) Wenn die Luft überall unionisiert ist, schlägt auf der Seite mit der höheren Feldstärke der Funke über ( kürzerer Abstand oder höhere Potentialdifferenz )

zu 4) Logisch tut Sie auch,
nur wieso habe ich immer höheres Potential erreicht durch die
Annäherung nie niedrigeres. Niedrigeres wäre ja sogar
wahrscheinlicher da ich natürlich zuerst das „Erdfernere“ Erde
wegen des höheren Potentialunterschiedes abfangen würde.

Den Satz verstehe ich nicht.

Ich probiere es heute NAcht um zu sehen ob eine ionisierung der Luft stattfindet oder nicht, es ist aber heute trockener als gestern,
ich ginge ja eigentlich davon aus dass ich mit dem Schraubenzieher trotz Isolierung das stärkere Potential aufnehme (das stärkere gegen Erde da ich mich ja parallel zu den Feldern nähere) und eigentlich durch meinen Körper geringfügig erde.
dann würde das Potential zwischen den Kugeln eher abnehmen als zunehmen

5.) Der Gegenstand befindet sich nun auf gleichem Potential wie die Kugel auf der Funkenseite und ist sogar rel. niederohmig mit ihr verbunden ( Blitzkanal )

naja dann würde der Blitz wohl vom Schraubenziehr zu einer kugel gehen, da der Schraubenzieher ja zb. ca.2,5 cm von beiden Kugeln weg ist, und die Kugeln ca. 4 cm Abstand haben.

zu 5) nein sonst würde der Funke ja auf den Schraubenzieher
springen da dieser näher an der Kugel wäre als die 2te Kugel.

Ich meine einen „LeitBlitz“, der aufgrund der geringen
Kapazität des SD dünn und unsichtbar ist.

naja warum heisst er Leitblitz? da er die Luft dort ionisiert und die Spannung dann mit geringem Widerstand dort entladen kann.

6.) Die Spannung liegt nun in voller Höhe zwischen Gegenstand ( Schraubendreher ) und der anderen Kugel und schlägt durch.

zu 6) nein der Funke schlägt dann von Kugel zu Kugel
der Schraubenzieher bleibt unberührt.

Die Entladung findet hauptsächlich zwischen den Kugeln statt,
da die ja auch ( rel. )nachhaltig eine Potentialdifferenz
aufweisen.

ich habe es mittlerweile mit einem unmagnetisiertem Gegenstand
versucht, da tritt der Effekt nicht auf.

Ein leitfähiger Gegenstand?
Ein gut isolierter Gegenstand?

ein Metallmesser mit Kunststoffgriff
ich kann es auch mit einem unisolierten Metallstück probieren

Ich werde es heute Abend, wenn es dunkel genug ist um
Sprühendladungen zu sehen, mit einem ganz kleinen Magneten am
Nylonfaden noch versuschen.

Bin gespannt :wink:

Freundliche Grüße
Thomas

OL

#9

Hallo OL,

Damit du einen Überschlag hinbekommst, brauchst du eine minimale Feldstärke.

Das sieht bei dir Anfänglich so aus:
http://www.phynet.de/upload/E-Lehre%20-%20Elektrisch…

Hier kannst du sehen, wie alleine die Elektrodenform, das Feld beeinflusst:
http://www.fahrzeug-elektrik.de/iaaca.gif

Ausgangspunkt bei dir ist das Bild oben Mitte.

Unten Links ist nur die Elektrodenform anders. An der Spitze ergeben sich aber hohe Feldstärken.

Hier noch der volle Text zum Bild:
http://www.fahrzeug-elektrik.de/Eaac.htm

Mit 3 Elektroden sieht es dann so aus:
http://www.leifiphysik.de/sites/default/files/medien…

Dieses hier kommt deinem Versuch schon etwas näher:
http://www.leifiphysik.de/sites/default/files/medien…

Da dein Schraubenzieher magnetisch ist, lenkt er natürlich die Elektronen auch noch etwas ab.

Vielleicht hilft dir da hier noch etwas weiter:
http://www.leifiphysik.de/themenbereiche/ladungen-fe…

MfG Peter(TOO)

#10

Guten Tag,

sofern der Durchmesser der Kugeln deutlich größer ist als der Durchmesser des Schraubendreherschafts, gibt es folgende mögliche Erklärung:

Die Feldstärke in der Nähe des Schraubendrehers wird sehr hoch wegen des geringen Durchmessers (Spitzenwirkung). Es tritt um den Schraubendreher Stoßionisation ein und es werden Lichtbögen gezündet jeweils zwischen Schraubendreher und Kugeln.

Im folgenden nehmen wir an, dass der Strom vom der rechten zur linken Kugel (über den Schraubendreher) fließt. Dies nur, damit im Folgenden die Richtung der magnetischen Induktion beschrieben werden kann.

Es stellt sich zwischen den beiden Lichtbögen ein magnetisches Feld ein, das dem Betrachter entgegen fließt. (Rechte Fausregel).

Damit wirken auf die Lichtbögen Kräfte, die diese nach außen drücken, d.h. den rechten nach rechts und den linken nach links. (Rechte Hand - Dreifingerregel)

Die Länge der Lichtbögen vergrößert sich, bis sie erlöschen.

Da jetzt genügen Ladungsträger im Raum zwischen den Kugeln sind, zündet ein neuer Lichtbogen direkt zwischen den Kugeln.

MfG

AGb

#11

Hallo,
Du weißt ja wohl, was Du tust und mit welchen Energien Du experimentierst:

ich kann es auch mit einem unisolierten Metallstück probieren

Ich werde es heute Abend, wenn es dunkel genug ist um
Sprühendladungen zu sehen, mit einem ganz kleinen Magneten am
Nylonfaden noch versuschen.

Bin gespannt :wink:

auf die Fotos

Freundliche Grüße
Thomas

#12

jaja,
metall leitet auf jedenfall besser als ich
aber es kam jetzt leider ein kräftiger Regenguß,
also habe ich noch Schonfrist.
OL

#13

Hallo Peter, naja das macht eben genau die Sache unverständlich,
da eben die Theorie genau meiner Vorstellung (bzw. dem erlernten entspricht).
Die Anordnung der 2 Kugeln hat eben genau zwischen den Kugeln unter Rücksichtnahme der Feldlinien ohne Magnet genau die geringste Distanz, Mit Magnet können zumindest die mittleren Feldlinien nur länger werden, deshalb ja die Blasmagnete an Kontakten.

Ich werde der Sache natürlich bei nächster Gelegenheit weiter auf den Grund gehen und berichten,

OL

#14

Guten Tag,

sofern der Durchmesser der Kugeln deutlich größer ist als der
Durchmesser des Schraubendreherschafts, gibt es folgende
mögliche Erklärung:

Ja so ist es

Die Feldstärke in der Nähe des Schraubendrehers wird sehr hoch
wegen des geringen Durchmessers (Spitzenwirkung). Es tritt um
den Schraubendreher Stoßionisation ein und es werden
Lichtbögen gezündet jeweils zwischen Schraubendreher und
Kugeln.

Im folgenden nehmen wir an, dass der Strom vom der rechten zur
linken Kugel (über den Schraubendreher) fließt. Dies nur,
damit im Folgenden die Richtung der magnetischen Induktion
beschrieben werden kann.

Es stellt sich zwischen den beiden Lichtbögen ein magnetisches
Feld ein, das dem Betrachter entgegen fließt. (Rechte
Fausregel).

Damit wirken auf die Lichtbögen Kräfte, die diese nach außen
drücken, d.h. den rechten nach rechts und den linken nach
links. (Rechte Hand - Dreifingerregel)

Die Länge der Lichtbögen vergrößert sich, bis sie erlöschen.

Alles für das Auge und Ohr nicht wahrnehmbar

Da jetzt genügen Ladungsträger im Raum zwischen den Kugeln
sind, zündet ein neuer Lichtbogen direkt zwischen den Kugeln.

dieses ist durch Knall und Blitz wahrnehmbar

mich wundert nur dass es nicht sofort eine bemerkbare Entladung beim Schraubenzieher gibt.

OL