Wundersames, Elektrisches, Elektrophor

Der Elektrophor

Das Elektrophor, Electrophorus

Der Elektrophor ist die Urform der Influenzmaschine. Sein Prinzip war bereits 1753 dem Canton von London bekannt, und 1762 (oder 1764?) beschrieb der schwedische Physiker Johannes Wilcke eine solche Vorrichtung. Das Gerät wurde dann 1775 von Alessandro Volta für die Praxis perfektioniert (er nannte es "elettroforo perpetuo") und fand vielfältigen Einsatz.

Diese leicht herstellbare und leicht benutzbare Spannungsquelle für elektrische Experimente besteht aus wenigen Teilen:

Eine isolierende Platte H (dem "Harzkuchen"), die durch Reibung elektrostatisch gut aufgeladen werden kann und die Ladung lange halten muss. Damals bestand der Harzkuchen aus einer Schicht Karnaubawachs oder einer Schellack / Resin- oder Terpentin / Wachs / Kollophonium-Mischung auf einem Zinnteller. Der Kuchen wurde in erwärmten Zustand eingegossen und erstarrte beim Erkalten. Heutzutage sind Kunststoffe wie Teflon, Hartgummi, Kunstharz, Plexiglas, Styropor o. ä. bestens geeignet.
Eine leitende Platte M (Metall) mit isolierendem Handgriff
Eine leitende, geerdete Grundplatte P

Ist der Harzkuchen gut gerieben (Katzenfell, Wolle, Seidenstoff) und geladen, kann das folgende Spiel ablaufen:
Absenken der Metallplatte auf den Kuchen. Sie lädt sich auf der Unterseite positiv und auf der Oberseite negativ per Influenz auf. Insgesamt ist die Metallplatte noch ungeladen. Ableiten der negativen Ladung von der Platte. Sie wird positiv geladen. Der Stromstoß kann z. B. eine Leuchtstofflampe kurz aufleuchten lassen. Anheben der geladenen Metallplatte gegen den Widerstand der sich anziehenden unterschiedlichen Ladungen. Ableiten der positiven Ladung. Die Leuchtstofflampe kann wiederum aufleuchten.
Vom Kuchen fließen keine Elektronen auf die Platte, seine Ladung bleibt unverändert. Also kann 'beliebig' oft Elektrizität von der Platte abgenommen werden. Wenn man die Folge der Stromstöße beschleunigen könnte, hätte man eine mit Wechselstrom betriebene Leuchtstoffröhre. Harzkuchen und Metallplatte ziehen sich in Phase 3 einander an und man muss einen Widerstand beim Anheben überwinden. Je größer der Abstand Kuchen / Platte, je größer also die hineingegebene potentielle Energie, um so größer die elektrische Spannung zwischen ihnen. Und entstehende Funken werden auch größer: Unter günstigen Umständen können 2 cm lange Funken mit einer kreisförmigen Platte von 15 cm Durchmesser erzeugt werden. Der Elektrophor funktioniert besser, wenn der Kuchen auf einer geerdeten, leitenden Grundplatte liegt. Sie begrenzt das Potential beim Anheben der Platte und verhindert die Entladung des Kuchens durch Büschelentladung. Das Gerät ist (wie alle Hochspannungsgerätschaften) empfindlich gegenüber Luftfeuchte und anderen ableitenden Gegebenheiten, wie z. B. scharfen Kanten oder Spitzen.

Der Göttinger Physikprofessor Georg Christoph Lichtenberg (1742-1799) baute den größten Elektrophor seiner Zeit. Mit 2,5 m Durchmesser erzeugte er Funken bis zu 40 cm Länge (dies entspricht ca. 1 Million Volt). Auf dem Harzkuchen des Elektrophors beobachtete er, dass feine Staubteilchen an den Einschlagstellen strahlenförmige Figuren bilden (Lichtenberg-Figuren).
Menschen, die vom Blitz getroffen wurden, zeigen oft Verbrennungen, die dieselbe Gestalt wie Lichtenberg-Figuren haben.

http://www.literaturatlas.de/~lc12/
http://www.rzuser.uni-heidelberg.de/~gj7/lichtenberg.html

Der Bennet-Verdoppler Bennet's Doubler Kurze Zeit später wurde der Elektrophor durch Abraham Bennet 1787 verfeinert. Es ist ein klug ersonnenes Gerät, das durch fortwährend wiederholte Bewegungen eine ursprünglich kleine Ladung immer weiter vergrößern kann. Es besteht aus drei voneinander isolierten Metallplatten. Die unterste Platte liegt hier auf einem Elektroskop, die mittlere und oberste Platte hat jeweils einen Griff.
Die oberen Platten müssen bewegt und in bestimmten Positionen mit dem Finger berührt werden, um die Ladungen auf der oberen Seite abzuführen. Es ist eine Ursprungs-Ladung der unteren Platte notwendig, die z. B. per Reibungselektrizität und anschließendem "Abstreifen" an der unteren Platte erzeugt werden kann.
Im Jahr 1788 wurde der Bennet-Verdoppler mechanisiert und der "Nicholson-Verdoppler" entwickelt, die erste rotierende Influenzmaschine! Ähnlich dazu ist Bohnenberger's Maschine (1798). Das Prinzip nach Bennet ist dann in Vergessenheit geraten.

Letzte Änderung 10.8.2000