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Jakobsleiter

Ein, bei Hochspannungsexperimentatoren sehr beliebter Versuch ist die Jakobsleiter. Zwischen zwei senkrechten, V-förmig gebogenen Elektroden wird ein Lichtbogen gezündet. Der Lichtbogen wandert durch thermische und magnetische Kräfte nach oben und verlöscht am offenen Ende der Elektroden. Nach dem Verlöschen kann am unteren Ende ein neuer Lichtbogen zünden der wiederum nach oben wandert.
Technisch wird dieser Effekt beim Hörnerblitzableiter angewandt. So werden die Anschlüsse eines Trafos mit Hörnerelektrode geschützt. Der Abstand der Elektroden wird so gewählt das bei normalen Betriebsbedingungen kein Überschlag stattfindet. Bei einer Überspannung, z.B. durch Blitzschlag zündet die Funkenstrecke, der Lichtbogen wandert nach oben und erlischt automatisch am oberen Ende der Elektrodenstrecke. Bei einer normalen Funkenstrecke würde der Lichtbogen bestehen bleiben und der hohe fließende Strom die Anlage schädigen.

Am Besten gelingt der Versuch mit einem Streufeldtrafo hoher Spannung und nicht zu kleiner Leistung, 10 kV und 100 mA wären ideal. Leider sind solche Trafos groß, schwer und auch teuer.
Bei geeignetem Aufbau können auch mit kleineren Einheiten schöne Effekte erzielt werden. Hier wird zum Betrieb ein Trafo aus einem Mikrowellenofen (MOT) benützt, der eine Sekudärspannung von etwa 2kV aufweist. Um bei so niedrigen Spannungen eine Entladung zünden zu können wird wird eine dritte, eine Zündektrode verwendet. Zur Zündung wird diese Elektrode mit einer 5 kV Spannung aus einem kleinen Hilfstrafo beaufschlagt.

Die Schaltung kann sehr kompakt aufgebaut werden. Der HV-Trafo stammt wie erwähnt aus einem Mikrowellenherd, ebenso die beiden Leistungsrelais. Die beiden Stabelektroden sind aus 3 mm Stahldraht. Da diese Elektroden im Betrieb sehr heiß werden sind sie mit hitzefesten Keramikisolatoren befestigt.Die Steuerung übernimmt eine einfache Relaisschaltung. Nach dem Anlegen der 12 V Steuerspannung wird für circa 0,3 s die 5 kV Zündspannung an die Mittelelektrode angelegt und gleichzeitig der MOT für etwa 2 s eingeschaltet. Im Primärkreis des MOT's ist ein 5 Ohm Widerstand eingeschleift um den hohen Einschaltstrom zu begrenzen
Auf dem linken Flash Film ist der Ablauf der Entladung zu sehen.

Interessant ist, dass sich die Entladung am oberen Ende von den Elektroden von löst und eine Plasmawolke für einige Zeit über den Elektroden schwebt, wie auf den rechten Einzelbildern zu sehen ist
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