Spitzenendladungen Elektrisches Erdfeld

[Markus T. (1lc)]

Hallo E-techniker,
Ich hätt eine Frage aus Neugierde.
Die Erde besitzt ja ein elektrisches Feld von Rund 300V/m.
Und Feldliniendichten sind an spitzen Oberfächen (kleiner 
Krümmungsradius) deutlich höher als anderwo.

Könnte man das Elektrische Feld der Erde nutzen um ohne von außen 
anliegende Spannung, Spitzenentladungen zwischen zwei Nadeln,(Spitzen) 
zu erzeugen?
Man könnte ja die zwei nadeln voneinander Isolieren, sie in 
unterschiedlicher höhe aufhängen, und das alles nochmal vom Boden 
isolieren.
Dann besitzen sie doch ein Unterschiedliches Potential, oder?
Somit gehen Feldlinien von beiden aus, und bei hinreichend kleinem 
Krümmungsradius der Spitzen und Abstand zwischen den zwei Nadeln müsste 
die Luft doch ionisiert werden?
Zudem könnte man ja die Feldliniendichte durch Dielektrika zwischen den 
beiden Spitzen erhöhen, indem man sie dorthin verdränkt

Bei Kondensatoren beispielsweise herrscht in kleinen Lufträumen ja auch 
eine deutlich höhere Feldstärke als im Dielektrikum, deswegen versucht 
man sie auszufüllen, Harztränkung etc., sodass ein Durchschlag nicht 
passiert.
Mfg
1lc

[Staubfänger (Gast)]

Wie genau soll es funktionieren, dass zwischen den Spitzen die 
Feldstärke höher ist, als sie es allein durch den Abstand in der Luft 
wäre?

Zeichne das doch bitte mal genauer mit Angaben der Maße und Feldstärken 
ein.

[Staubfänger (Gast)]

Staubfänger schrieb:
> Wie genau soll es funktionieren, dass zwischen den Spitzen die
> Feldstärke höher ist, als sie es allein durch den Abstand in der Luft
> wäre?
>
> Zeichne das doch bitte mal genauer mit Angaben der Maße und Feldstärken
> ein.

Ups. Meine Nachfrage ist vielleicht mißverständlich:

Der Zusammenhang zwischen Radius und Feldstärke an sich ist durchaus 
bekannt.

Es geht mir vielmehr darum, auf welche Weise die Feldstärke zwischen den 
Spitzen so erhöht werden soll, das ein Überschlag stattfindet.
Nehmen wir mal an, Du hängst einen 1m langen (statischen) Leiter in die 
Gegend, der gegen Erde isoliert ist. Am unteren Ende hast Du 300V/m und 
am oberen (nur mal so als Hausnummer) 100V/m. Das selbe machst Du mit 
einem zweiten Leiter dessen eines Ende nahe dem Ende des ersten ist. An 
diesem Ende herrscht an sich erstmal auch 300V/m. Und an seinem anderen, 
sagen wir, 600V/m. Was passiert dann und wie?

[Der Andere (Gast)]

Mit deinem Leiter schliesst du das Feld in der Umgebung kurz.

[Staubfänger (Gast)]

Der Andere schrieb:
> Mit deinem Leiter schliesst du das Feld in der Umgebung kurz.

Das würde ich auch sagen. Falls da irgendwo freie Ladungen sind, wandern 
sie auf dem Leiter entlang zu dem Punkt mit der geringeren Feldstärke.

[Stefan M. (derwisch)]

Beide Spitzen sind geerdet.
Die Potenzialdifferenz zwischen den Spitzen ist Null.

[nichtderwisch (Gast)]

@derwisch : nein sind sie nicht. Die obere ist mit einem idealen 
Isolator aufgehängt...

[Klaus R. (klara)]

Markus L. schrieb:
> Könnte man das Elektrische Feld der Erde nutzen um ohne von außen
> anliegende Spannung, Spitzenentladungen zwischen zwei Nadeln,(Spitzen)
> zu erzeugen?

Du kannst ja mal bei Gewitter einen Drachen steigen lassen, wie Benjamin 
Franklin.

[Markus T. (1lc)]

Ich hab meinen Gedanken nocheinmal ein bisschen überdacht.
Mein Ursprungsgedanke kam vom Elmsfeuer oder Koronaentladungen an 
Metallspitzen bei Gewittern mit hoher Feldstärke c.a 25kv/m.
Dort treten selten auch sichtbare Entladungen an der Luft auf.

Mein Gedanke ist nun, ein geerdeter Metallstab mit niedrigem Widerstand 
und kleiner Spitze( kleinem Krümmungsradius) ragt in die Höhe.
Pro Meter wächst das Potential um 100-300V an. (feldstärke von 
100-300V/m)
Das heißt ab einigen Metern liegt das Potential schon auf 1000V, in der 
Luft.
Der Leiter bildet eine Äquipotentialfläche und ist überall 0V.

Da die Spitze sehr spitz ist, verdichtet sie die Feldlinien sehr stark.
Mein Gedanke: Falls die Feldstärke hoch genug ist (Durchbruchfeldstärke 
der Luft) könnte doch eine Entladung stattfinden. Je höher der STab in 
die Höhe ragt, desto größer ist das Potential in der Luft, während der 
STab stets auf 0V liegt (geerdet). Bei hinreichend kleinem 
Krümmungsradius und hinreichend großer Höhe müsste es zum Durchschlag 
kommmen, dachte ich mir?

Oder liege ich irgendwo falsch?

[Staubfänger (Gast)]

Markus L. schrieb:
> [...]
>
> Mein Gedanke ist nun, ein geerdeter Metallstab mit niedrigem Widerstand
> und kleiner Spitze( kleinem Krümmungsradius) ragt in die Höhe.
> [...]
> Oder liege ich irgendwo falsch?

Durchaus nicht. Du befindest Dich in guter Gesellschaft z.B. mit 
Benjamin Franklin. Der hat so ein Ding "Blitzableiter" genannt. Wie soll 
den Deins heissen?

[The D. (thedaz)]

Die Frage ist, wie du den Stab über fast seine gesamte Länge vom 
elektronischen Feld isolierst, damit tatsächlich an der Spitze ein 
anderes Potential herrscht.

[Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)]

Das bißchen Feld reicht für optisch sichtbare Effekte nicht aus...

Damit man da was sieht benötigt man einen hohen Turm bzw. Spitzen an 
Masten usw. und viel Glück. Bei einem Gewitter können dann Entladungen 
auftreten (Elmsfeuer). Diese sind sehr selten, deswegen braucht man eine 
Hälfte vom Glück. Die andere Hälfte braucht man, um den direkt 
bevorstehenden Blitzeinschlag zu überleben.

Weniger Glück brauchst Du nachts bei 400kV Umspannwerken oder manchen 
Masten. An spitzen Kanten an unter Hochspannung stehenden Teilen treten 
diese Entladungen auch auf, sind aber schwer zu sehen.

[Jobst M. (jobstens-de)]

Deine 300V/m starten erst an dem Punkt, wo Dein Stab endet.


Gruß

Jobst

[Markus T. (1lc)]

Ben B. schrieb:
> Das bißchen Feld reicht für optisch sichtbare Effekte nicht aus...
>
> Damit man da was sieht benötigt man einen hohen Turm bzw. Spitzen an
> Masten usw. und viel Glück. Bei einem Gewitter können dann Entladungen
> auftreten (Elmsfeuer). Diese sind sehr selten, deswegen braucht man eine
> Hälfte vom Glück. Die andere Hälfte braucht man, um den direkt
> bevorstehenden Blitzeinschlag zu überleben.
>
> Weniger Glück brauchst Du nachts bei 400kV Umspannwerken oder manchen
> Masten. An spitzen Kanten an unter Hochspannung stehenden Teilen treten
> diese Entladungen auch auf, sind aber schwer zu sehen.

ok das könnte ich mir vorstellen dass eben die feldstärke nicht 
ausreicht

[Markus T. (1lc)]

Jobst M. schrieb:
> Deine 300V/m starten erst an dem Punkt, wo Dein Stab endet.
>
>
> Gruß
>
> Jobst

Sicher? Wir haben gelernt dass das elektrische Feld der Erde vom Boden 
aus startet (Potential = 0) und mit der Höhe wächst. Beispielsweise ist 
das Potential in Kopfhöhe schon c.a 200-300V, da wir aber eine 
Äquipotentialfläche bilden spüren wir davon nichts.

So dachte ich sei es mit dem Stab auch, wenn der Stab jetzt 5m hoch ist 
dann ist das Potential direkt über ihm c.a (200-300)*5V hoch, und an der 
Spitze 0V. Das was anders ist, ist die Feldliniendichte, so dachte ich, 
und natürlich etwas gekrümmte Feldlinien

[Jobst M. (jobstens-de)]

Markus L. schrieb:
> Sicher?

Ja.

Markus L. schrieb:
> Wir haben gelernt dass das elektrische Feld der Erde vom Boden
> aus startet (Potential = 0) und mit der Höhe wächst.

Soweit korrekt.

> Beispielsweise ist
> das Potential in Kopfhöhe schon c.a 200-300V,

Aber nicht, solange dort ein Kopf ist.

> da wir aber eine
> Äquipotentialfläche bilden spüren wir davon nichts.

Weil eben genau das passiert was ich geschrieben habe. Die Spannung 
steigt erst ab dort.

Wenn Du mit einem geerdeten Leiter in ein solches Feld piekst, schieben 
sich die Äquipotentialflächen davon weg bzw. Du drückst sie damit 
zusammen.

Oder glaubst Du, dass auf der Spitze des Eifelturms 90.000V herrschen? 
Was ist mit Gebirgen?


Gruß

Jobst

[Ahnungsloser (Gast)]

> Die Erde besitzt ja ein elektrisches Feld von Rund 300V/m.

Toll. Gegen was ?

[Jobst M. (jobstens-de)]

Ahnungsloser schrieb:
> Toll. Gegen was ?

Es ist ein Feld.

Also einfach zwischen den beiden Punkten, die sich in einem gewissen 
Abstand zueinander senkrecht zum Feld befinden.


Gruß

Jobst

[Klettermaxe (Gast)]

Jobst M. schrieb:
> Oder glaubst Du, dass auf der Spitze des Eifelturms 90.000V herrschen?
> Was ist mit Gebirgen?

 daher kommt das kribbeln im Bauch wenn man den Gipfel erreicht hat ??

[Ahnungsloser (Gast)]

> Es ist ein Feld.

Was für ein "Feld"?   Kartoffelfeld?          ;-)

> Also einfach zwischen den beiden Punkten, die sich in einem gewissen
> Abstand zueinander senkrecht zum Feld befinden.
                     *********

Dann wäre die Potentialdifferenz doch null?