Stiftung PHÄNOMENTA Lüdenscheid

Plasmakugel

Lfdn Nr 128In den Leuchtfäden fließt Strom! Du kannst ihn durch deine Finger ablenken.

WORUM GEHT ES?
Wie kleine Blitze zucken rote und blaue Leuchtfäden in der Glaskugel. Und physikalisch betrachtet handelt es sich tatsächlich um Blitze, wenn auch von viel geringerer Energie.

Das faszinierende Spiel der Leuchtfäden wird aber noch beeindruckender, wenn man mit einer Hand die äußere Kugel berührt. Es bilden sich kräftige, hell leuchtende Fäden aus, die an den Fingern enden. Warum aber kann man die Kugel anfassen, ohne einen Stromschlag zu bekommen?

WESHALB IST DAS SO?
Im Sockel der Plasmakugel befindet sich ein Tesla-Transformator, der eine Wechselspannung (mit hoher Frequenz und hoher Spannung von einigen tausend Volt) zwischen der äußeren Glaskugel und dem kleinen, mit Metallwolle gefüllten Kern im Zentrum aufbaut. Der Raum zwischen den bei den Kugeln ist mit einer Mischung verschiedener Gase (vor allem Argon) bei niedrigem Druck befüllt. Die natürliche radioaktive Umgebungsstrahlung ist in der Lage, einzelne Atome des Gases zu ionisieren, d. h. aus ursprünglich neutralen Atomen werden Elektronen herausgeschlagen. Diese negativ geladenen Teilchen werden durch die Wechselspannung zwischen Kern und Glaskugel so stark beschleunigt, dass sie selbst in der Lage sind, andere Elektronen aus anderen Atomen herauszulösen. Dadurch entsteht in kürzester Zeit eine Kettenreaktion, bei der sehr viele Elektronen aus verschiedenen Gasatomen herausgelöst werden. Diese werden dank der Wechselspannung mal von der positiv geladenen Glaskugel, mal von dem dann positiv geladenen Kern angezogen, sodass ein Strom aus Elektronen entsteht, der ständig seine Richtung ändert.

Durch die Ionisierung der Atome erhitzt sich das Gas in der Nähe der Kettenreaktion. Weil die warme Luft aufgrund ihrer geringeren Dichte nach oben steigt, springen die Entladungsfäden dann in der Glaskugel hin und her. Das Leuchten der Fäden entsteht übrigens dadurch, dass einige Gasatome kein Elektron abgeben, sondern zum Leuchten angeregt werden.

Berührt man nun das Glas von außen, wird das elektrische Feld der Kugel verändert. Es bildet sich mit dem eigenen Körper ein induzierter (also kein geschlossener) Stromkreis zwischen der Erde und dem Inneren der Kugel, über den reichlich Elektronen abfließen können. Die Entladungsfäden bleiben nicht mehr ungerichtet, sondern alle Elektronen können über einen einzelnen Faden abfließen. Er leuchtet heller und erscheint dicker als vorher. Für den Menschen ist das ungefährlich, weil die Wechselspannung so schnell wechselt, dass der Strom nicht in die Haut eintritt, sondern nur über sie abfließt (Skin-Effekt).

Termine

23. September 2017
Physik in Hollywood
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27. September 2017
Fachtag Grundschule
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Bitte beachten!

Wegen einer Veranstaltung ist das Phänorama am 09.09.2017 bis 14 Uhr nicht zugänglich.

Am 12.10.2017 findet eine ganztätige Veranstaltung in der PHÄNOMENTA statt. Das Phänorama sowie die Bereiche „Von Strahlen und Spiegeln“ und „Farbforschen“ sind an diesem Tag nicht zugänglich! Einige Exponate aus diesen Bereichen sind aber an anderer Stelle im Haus zu finden.

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