HW:Influenzmaschine

Bei einer Influenzmaschine handelt es sich um einen elektrostatischen Generator, der zur Erzeugung von hohen Spannungen das Prinzip der Landungstrennung durch Influenz nutzt.

Aufbau und Funktionsweise

Aufbau

Die Influenzmaschine (siehe Abbildung) besteht aus zwei gleich großen Acrylglasscheiben mit gleich großen Stanniolplatten auf den Außenseiten im regelmäßigen Abstand. Diese sind mit einem geringen Abstand auf einer horizontalen Drehachse gelagert. An jedem der beiden Querleiter - vorne und hinten - sind jeweils zwei Metallpinsel angebracht. Sie verbinden jeweils gegenüber liegende Stanniolplatten elektrisch miteinander. Die Querleiter sind idealerweise um etwa 45° gegen die Horizontale verkippt und der vordere und der hintere stehen etwa senkrecht zueinander. An den Isolierleisten - vorne und hinten - befinden sich zusätzlich jeweils zwei Metallbürsten, eine links und eine rechts, die einige Millimeter (einstellbar) von den Scheiben entfernt sind. Diese zweimal zwei Metallbürsten sind über Bügel elektrisch leitend mit jeweils einer Elektrodenstang verbunden. Über die beiden Schalthebel können die beiden Leidener Flaschen (Kondensatoren) hinzu geschaltet werden. Über den Trennschalter können die beiden Leidener Flaschen kurzgeschlossen oder getrennt werden. Angetrieben werden die Kunststoffscheiben durch eine Kurbel mit zwei Antriebsriemen auf der Rückseite. Einer der beiden Antriebsriemen läuft überkreuz, sodass sich die beiden Acrylglasscheiben gegenläufig drehen.

Funktionsweise

Sind durch Fluktuationen einige Stanniolplatten schwach aufgeladen, so wird durch viele Influenzvorhänge, hervorgerufen durch die gegenläufige Rotation der Acrylglasscheiben, die Aufladung weiter verstärkt. Dies geschieht so lange bis es zu einem Funkenschlag an den Elektroden kommt.

Ist nun beispielsweise eine der Stanniolplatten schwach negativ geladen, so kommt es auf der Platte, die gegenüber auf der anderen Acrylglasscheibe liegt durch Influenz zu einer Ladungstrennung. Die negativen Ladungen werden dabei abgestoßen und wandern im Plättchen nach außen während die positiven Ladungen angezogen werden. Werden die Acrylglasscheiben nun gegeneinander verdreht so setzt sich dieser Vorgang der Ladungstrennung durch Influenz auf den nächsten Stanniolplatten fort. Über die Querleiter und die Metallpinsel sind die gegenüberliegenden Seiten je einer Acrylglasplatte miteinander verbunden. Die Ladungstrennung wird so über die gesamte Platte schneller verteilt. Die jeweils zwei Bürsten pro Seite greifen diese getrennten Ladungen nun ab und leiten sie entweder direkt zu den Elektrodenstangen oder, falls die Schalthebel geschlossen sind, in die Leidener Flaschen (Kondensatoren). In den Leidener Flaschen werden die Ladungen über einen längeren Zeitraum gespeichert.

Dreht man nun immer schneller an der Kurbel, so kann es Aufgrund der schnellen Aufladung zu Spannungsüberschlägen kommen. Sind alternativ die Leidener Flaschen stark geladen kann es bei passendem Abstand der Elektroden ebenfalls zu einem Funken zwischen den Elektroden kommen.

Betriebsanweisung

• Influenzmaschine

Bedienungsanleitung des Herstellers

• Bedienungsanleitung 3B Scientific Physics

Influenzmaschine von 3B Scientific.

Wichtige Daten

Sammlungsposition	Elektronik: 4c
Hersteller	3B Scientific
Abmessung (L $\times$ B $\times$ H)	360 mm $\times$ 290 mm $\times$ 450 mm
Scheibendurchmesser	310 mm
Funkenlänge	max. 120 mm
Kurzschlussstrom	ca. 30 μA
Masse	3,4 kg

Fotos

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       vorne
  

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       hinten
  

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       Blitz
  

Literatur

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