Elektrophor


Elektrophor

Der Elektrophor ist eine Form von historischer Influenzmaschine und dient zur Trennung elektrischer Ladungen und der Erzeugung hoher elektrische Spannungen mit Hilfe der Influenz. Die Bezeichnung Elektrophor leitet sich vom griechischen elektron = Bernstein (als Prototyp des Trägers von Reibungselektrizität) und pherein = tragen ab.

Diese und ähnliche Arten der Ladungstrennung und die Erzeugung einer elektrischen Spannung ist die Grundlage der Elektrizitätsforschung, wie sie maßgeblich von Alessandro Volta betrieben wurde. Von ihm wurde 1775 ein brauchbarer Elektrophor entwickelt. Der Göttinger Gelehrte Georg Christoph Lichtenberg baute im selben Jahrhundert große Elektrophore mit bis zu 2,5 m Durchmesser, die Funkenüberschläge über 70 Zentimeter ermöglichten.[1]

Historisches Elektrophor, um 1840

Inhaltsverzeichnis

Aufbau

Ein Elektrophor besteht aus zwei Teilen: einem Metallteller mit isoliertem Griff, vergleichbar der Platte eines Kondensators, und einem sogenannten Kuchen z.B. aus Hartgummi oder aus Plexiglas, in nebenstehender Abbildung unten dargestellt.

Verwendungsweise

Ladungsverteilung am Elektrophor

Der rückseitig geerdete Kuchen wird mit einem Fell gerieben, es entsteht Reibungselektrizität in Form überschüssiger negativer Ladungen auf dem Kuchen. Setzt man den elektrisch neutralen Metallteller auf die Platte, so bewirkt die Influenz des elektrischen Feldes der Kuchenladungen eine Änderung dessen Potentiales gegenüber Erde: geladener Kuchen und Platte bilden einen Kondensator, dessen Kapazität durch die Annäherung stark angestiegen ist. Die Platte bildet den negativen, das Erdpotential den positiven Pol. Da kein Stromfluss und somit keine Ladungsänderung stattfindet, würde die Platte nach Entfernen wieder Erdpotential besitzen. Wird nun aber die Metallplatte während des Aufliegens auf dem geladenen Kuchen geerdet, so besitzt sie danach eine positive Ladung. Die Metallplatte ist jetzt insgesamt nicht mehr elektrisch neutral, trägt einen Überschuss positiver Ladungen. Wird nun die Erdverbindung entfernt und die Metallplatte wird an einem isolierten Griff vom Kuchen abgehoben, baut sich zwischen Metallplatte und Erde mit zunehmender Entfernung eine steigende Elektrische Spannung auf. Die Höhe der Spannung U lässt sich nach der Beziehung:

U = \frac{Q}{C}

aus der Menge der Ladung Q und der Kapazität C der Anordnung Metallplatte – Erde berechnen. Die Kapazität C geht nach dem Abheben auf weniger als ein Picofarad zurück, wogegen sie bei aufliegender Platte einige 10 bis einige 100 pF beträgt.

Bei Annäherung eines geerdeten Stabes an die abgehobene Metallplatte kann anhand der Schlagweite festgestellt werden, dass die Spannung gegenüber Erde erheblich höher ist als zu dem Zeitpunkt, als sie auf dem Kuchen auflag. Der gesamte Vorgang lässt sich beliebig oft wiederholen, weil die im Kuchen gespeicherten Ladungen selbst nicht abgeleitet („verbraucht“) werden.

Die Elektrische Energie, die bei einer Funkenentladung frei wird, wurde vorher insbesondere durch die mechanische Arbeit beim Abheben der Metallplatte gegen die Kraftwirkung des Elektrischen Feldes aufgebracht.

Weitere Anwendungen des Prinzips

Das Prinzip des Elektrophors lässt sich äquivalent verwirklichen, indem der Kondensator (aufliegende Platte), statt dessen Dielektrikum zu reiben, mit einer extern erzeugten Spannung geladen wird: Lädt man eine Anordnung, die bei aufliegender Platte eine Kapazität von 100 pF besitzt, auf 100 V und verringert die Kapazität durch Abheben auf 1 pF, erreicht man theoretisch 10 kV.

Das Kondensatormikrofon nutzt die durch Schall erzeugten Abstandsänderungen einer Kondensatoranordnung, um daraus eine Spannungsänderung (NF-Signal) zu erzeugen. Es benötigt zur Ladung eine Vorspannung. Beim Elektretmikrofon, welches ähnlich funktioniert, ist diese Ladung permanent in einer Elektretfolie gespeichert und muss nie erneuert werden.

Auch der Bandgenerator benutzt das Prinzip des Elektrophors: die influenzierende Ladung wird entweder durch „Reibungs“elektrizität ( durch Abheben des Isolierstoff-Bandes von der unteren dielektrischen Rolle) oder durch Aufsprühen (Spitzenentladung) auf das Band aus einer externen Spannungsquelle erzeugt. Ladungen auf dem Band werden anschließend beim Aufwärtslaufen des Bandes von Erdnähe wegbewegt. Eine Weiterentwicklung des Bandgenerators ist das Pelletron.

Weblinks

  1. http://www.elementa-mannheim.de/Elementa1/elektro/PDFelektro/elektrophor.pdf Elektrophor auf der Elementa/Mannheim

Wikimedia Foundation.

Schlagen Sie auch in anderen Wörterbüchern nach:

  • Elektrophōr — (griech.), Vorrichtung zur Erregung von Elektrizität durch die verteilende Wirkung (Influenz) eines geriebenen Nichtleiters. Eine Scheibe von Harz oder Hartkautschuk, der Kuchen g (s. Abbildung), ist in eine metallene Form n n gegossen oder in… …   Meyers Großes Konversations-Lexikon

  • Elektrophor — heißt einer der ältesten, zur Erzeugung statischer Elektrizität dienenden Apparate (Volta 1776). In der »Form« aus Blech befindet sich der »Kuchen« aus Harz; sie bilden zusammen die Basis, als die aber auch ein… …   Lexikon der gesamten Technik

  • Elektrophor — (grch.), Elektrizitätsträger [Tafel: Elektrizität II, 2], ein aus Schellack, Kolophonium und venet. Terpentin zusammengeschmolzener Harzkuchen, der entweder auf eine flache Blechschüssel gegossen oder auf ein mit Stanniol überzogenes Brett gelegt …   Kleines Konversations-Lexikon

  • Elektrophor — Elektrophor, Elektricitätsträger, ein Instrument zur Erregung und längern Aufbewahrung der Elektricität. Es besteht aus einem Harzkuchen, der in ein metallenes Gefäß, die Form, eingegossen ist, mit möglichst ebener Oberfläche, und einem… …   Herders Conversations-Lexikon

  • Elektrophor — ◆ Elek|tro|phor 〈m. 1〉 Gerät zum Trennen elektrischer Ladungen durch Influenz [<Elektro... + grch. phoreus „Träger“] ◆ Die Buchstabenfolge elek|tr... kann in Fremdwörtern auch elekt|r... getrennt werden. * * * Elektrophor   der, s/ e, von A.… …   Universal-Lexikon

  • Elektrophor — elektroforas statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. electrophorus vok. Elektrophor, n rus. электрофор, m pranc. électrophore, m …   Fizikos terminų žodynas

  • Elektrophor — ◆ E|lek|tro|phor 〈m.; Gen.: s, Pl.: e〉 Gerät zum Trennen elektrischer Ladungen durch Influenz [Etym.: <Elektro… + …phor2]   ◆ Die Buchstabenfolge e|lek|tr… kann auch e|lekt|r… getrennt werden …   Lexikalische Deutsches Wörterbuch

  • Elektrophor — Elek|tro|phor* der; s, e <zu ↑...phor> Elektrizitätserzeuger; vgl. ↑Influenzmaschine …   Das große Fremdwörterbuch

  • Elektrische Influenz — Influenz, lat. Einfluss, auch Elektrostatische Induktion, bezeichnet die Verlagerung beweglicher elektrischer Ladungen in einem Leiter durch die Einwirkung eines elektrischen Feldes. In einem Isolator können keine Ladungen verschoben werden, es… …   Deutsch Wikipedia

  • Influenz — (lat. Einfluss, seltener Elektrostatische Induktion genannt) bezeichnet die Beeinflussung elektrischer Ladungen durch die Einwirkung eines elektrischen Feldes. Bei einem Leiter werden die beweglichen Ladungen, fast immer Elektronen, auf der… …   Deutsch Wikipedia


Share the article and excerpts

Direct link
Do a right-click on the link above
and select “Copy Link”

We are using cookies for the best presentation of our site. Continuing to use this site, you agree with this.