Benutzer:RobertKuhlmann/BaustelleInfluenzmaschine
Influenzmaschinen sind elektrostatische Generatoren, die zur Spannungserzeugung das Prinzip der Trennung elektrischer Ladungen durch Influenz nutzen. Der schwedische Physiker Johan Carl Wilcke beschrieb 1762 erstmals den sogenannten Elektrophor. Alessandro Volta entwickelte ihn 1775 weiter, sodass er für Experimente besser genutzt werden konnte. Der Elektrophor wird oft als erste Influenzmaschine bezeichnet, obwohl er keine kontinuierliche Spannungserzeugung erlaubte. Im Jahre 1865 mechanisiert Wilhelm Holtz die Funktionsweise des Elektrophors und baute die erste Influenzmaschine, die kontinuierlich Gleichspannung erzeugte.
Funktionsweise
Einige Bauarten von Influenzmaschinen benötigen vor der Inbetriebnahme eine elektrostatische Aufladung. Verbesserte Influenzmaschinen arbeiten nach einem selbst verstärkenden Prinzip und kommen ohne anfänglich Aufladung aus. Die Funktionsweise von Influenzmaschinen wird in Abbildung 2 dargestellt. Dabei ist zu beachten, dass die konkrete Konstruktion der Maschinen in der Praxis von diesem Schema stark abweicht. Das Funktionsprinzip ist allerdings bei allen Influenzmaschinen gleich.
Eine Influenzmaschine führt wiederholt die Trennung elektrischer Ladungen durch Influenz und Ableitung dieser getrennten Ladung in einem fortwährenden Kreisprozess durch. Abbildung 2 veranschaulicht das zugrunde liegende Funktionsprinzip. Im ersten Schritt werden die Ladungen auf einem elektrisch leitenden Plättchen durch die elektrostatische Ladung eines Induktors aufgeteilt und verschoben. Danach wird in Schritt 2 auf einer Seite der dort jetzt vorhandene Überschuss an Ladungsträgern abgenommen und zum Induktor gleicher Polarität geleitet. Durch die Ableitung der überschüssigen Ladung einer Seite bleibt das leitende Plättchen geladen zurück (in der Abbildung Schritt III). Im nächsten Schritt findet durch Kontakt zur Erdung die Neutralisierung des Metallplättchens statt, indem das Ungleichgewicht an elektrischen Ladungen wieder ausgeglichen wird. Jetzt kann der Prozess wieder von vorne beginnen. In der Abbildung 2 wird zusätzlich gezeigt, dass sowohl der Überschuss negativer, als auch positiver Ladungen genutzt werden kann.
Die Bewegung von positiven und negativen Ladungen ist in der Abbildung nur zur Veranschaulichung gewählt. Physikalisch werden Elektronen bewegt und die Pluszeichen in der Abbildung repräsentieren Elektronenmangel.
In vielen Influenzmaschinen werden zwei parallel zueinander angebrachte, gegenläufig rotierende Scheiben verwendet und die Influenz findet zwischen den Metallstreifen statt, die auf den Scheiben angebracht sind. Die verschiedenen Bauformen von Influenzmaschinen mit rotierenden Scheiben unterscheiden sich meistens in den folgenden Punkten voneinander:
- Anzahl, Abstand und Material der Metallstreifen auf den rotierenden Scheiben.
- Material der rotiernden Scheiben.
- Ort und Ableitung der getrennten elektrischen Ladungen (bei einigen Maschinen auch einstellbar).
- Art und Ort der Neutralisation der geladenen Metallstreifen.
- Art und Ort der Ableitung der erzeugten Hochspannung.
- Grad der Verwendung der erzeugten Hochspannung zur Verstärkung der Influenz.
- Anzahl der Scheibenpaare.
- Antrieb der Scheibenpaare.
Nach dem äußeren Anschein von Influenzmaschinen ist oft kaum auf ihre jeweilige Umsetzung des Funktionsprinzips zu schließen. So sind Pelletrons und Kelvin-Generator völlig anders aufgebaut, als Influenzmaschinen mit rotierenden Scheiben. Trotzdem ist das Grundprinzip der Ladungstrennung durch Influenz all diesen Maschinen gemein.
Entwicklung und Anwendung
Gegen Ende des 19. Jahrhunderts lieferten Influenzmaschinen dauerhaftere und gleichmäßigere Hochspannung, als die zuvor verwendeten Elektrisiermaschinen, die Reibungselektrizität nutzten. Bereit einfache Maschinen können bis zu 100.000 Volt Gleichspannung erzeugen. Der Erfinder James Wimshurst konstruierte Ende des 19. Jahrhunderts Influenzmaschinen mit mehreren parallel auf einer Achse angebrachten Scheiben, die unter anderem zur Stromversorgung von Röntgenstrahl-Röhren eingesetzt wurden.
Eine ganz eigene Form der Nutzung von Influenz hat Lord Kelvin mit seinem Kelvin-Generator gefunden. In diesem so genannten Wassertropfengenerator wird die Influenzierung von Wassertropfen zur Trennung elektrischer Ladungen eingesetzt, wodurch Spannungen von bis zu 4.000 Volt erzeugt werden können.
Modernster Vertreter der Influenzmaschine sind Pelletrons, die in Teilchenbeschleunigern zum Einsatz kommen. Sie gleichen in ihrem Aufbau eher einem Bandgenerator, arbeiten jedoch nach dem Prinzip der Influenz. Pelletrons können Spannungen bis zu 32 Millionen Volt erzeugen.
In eingen Sekten und in Parawissenschaften werden oft Abwandlungen von Influenzmaschinen als Basis von Antrieben für fliegende Untertassen (sogenannten „Levitationsscheiben“) oder als Overunity-Maschinen zur Energiegewinnung gezeigt. Aufgrund der schwer zu verstehenden Funktionsweise der Influenzmaschinen halten sich Gerüchte, nach denen Effekte außerhalb der bekannten Physik für die Funktion von Influenzmaschinen verantwortlich sein sollen, hartnäckig. Bisher konnte jedoch kein nachprüfbarer Beweis geführt werden, dass andere Kräfte in Influenzmaschinen wirken, als die in der Physik wissenschaftlich belegten.
Literatur
- Wilhelm Holtz: „Annalen der Physik und Chemie“, Band 130, Poggendorf, 1865, Leibzig, S. 128ff, S. 157ff
Weblinks
- Nachbauten und Übersicht über viele Varianten (engl.)
- Influenzmaschine von Wimshurst (dt.)
- Nachbau der ersten Bohnenberger-Maschine (engl.)
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