HW:Glimmlampen

Die Glimmlampe kann im Unterricht dazu verwendet werden z.B. elektrostatische Ladungen mit Vorzeichen sichtbar zu machen

Aufbau und Funktionsweise

Aufbau

Die Glimmlampe ist ein kleines Glasgefäß mit zwei Elektroden. Das Gefäß ist zum Beispiel mit Neongas niedrigem Druckes gefüllt.

Funktionsweise

Werden an die von außen zugänglichen Kontakte der Elektroden Spannungen größer der Zündspannung angeschlossen, dann vollzieht sich eine Stoßionisation im Gas, sodass in der Glimmlampe ein leuchtendes Plasma gezündet wird. Dieser Prozess startet bei einem natürlich ionisierten Gasatom, das zum Beispiel durch Höhenstrahlung erzeugt wird. Durch das elektrische Feld zwischen den Elektroden werden Ion und Elektron voneinander getrennt und am Rekombinieren gehindert . Durch das elektrische Feld werden Elektron (und Ion) beschleunigt bis das Elektron in einem Stoßprozess angesammelte kinetische Energie dafür nutzen kann ein weiteres Gasatom zu ionisieren. Dadurch ergibt sich ein Lawineneffekt der einen Stromfluss erzeugt, sofern die Zündspannung groß genug ist um den Lawineneffekt am Laufen zu halten. Strahlende Rekombinationen von Elektronen und Ionen führen dabei zu einem Leuchten. Vorzugsweise geschieht dies auf der Kathodenseite, da hier die Elektronen in das Plasma einströmen und die Ionen von der Kathode angezogen werden.

Die Zündspannung kann nun mit dem Gas(gemisch) dem Gasdruck und dem Elektrodenabstand beeinflusst werden. Die Glimmlampen haben hier eine Zündspannung im Bereich von ca. 100 V. Sobald der Lawineneffekt eingetreten ist senkt sich der Widerstand der Glimmlampe ab deshalb wird in der Plasmaphysik statt Zündspannung auch gern von Durchbruchspannung gesprochen. Dies ist deshalb von Bedeutung, weil die Glimmlampe bei eine elektrischen Quelle mit konstanter Spannung nach dem Durchbruch sehr viel Strom leitet und dabei heiß wird und letztlich kaputt geht. Es ist deshalb zu beachten, dass die Spannungsquelle auf ca. 0,2 mA Strom begrenzt ist. Die Glimmlampe kann mit diesen Eigenschaften nun für den Nachweis un die Charakterisierung von statischen Ladungen verwendet werden oder sie wird generell als Leuchtmittel eingesetzt.

Einzelne Glimmlampe

Wichtige Daten

Sammlungsposition	Elektronik: 5f
Zündspannung	ca.100 V
Strom	max. 0,2 mA

Fotos

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       Einzelne Glimmlampe
  

Literatur

Universität Stuttgart, 5. Physikalisches Institut, AG Physik und ihre Didaktik, lizenziert unter CC BY-NC-SA 4.0