Plasmakugel
Je geringer der Luftdruck desto größer der Lichtbogen
Bei normalem Luftdruck
(etwa 1 bar) benötigt man etwa 1kV pro 1mm. Bei höherem Druck wird
eine höhere Spannung benötigt, und die Entladungen sind auf schmale
Kanäle begrenzt. Das heißt der Lichtbogen ist sehr dünn und
sehr intensiv, wie halt ein normaler Lichtbogen ist. Wird der Druck verringert,
gibt es weniger Zusammenstöße, und die freien Ionen brauchen immer
niedrigere Spannungen. Dabei werden auch die Entladungen immer diffuser, so
wie in einer Plasmakugel. Hier sind die Lichtbogen sehr breit und nicht klar
abgegrenzt, zum Teil auch wolkenartig.
Wenn der Druck eine gewisse Grenze in der Größenordnung von ein paar
µ-Bar unterschreitet, gibt es zuwenig freie Gasmoleküle, die Ionisiert
werden können, eine einfache Gasentladung ist nicht mehr möglich,
und die benötigte Spannung steigt stark an. Bei einem fast nahezu völligem
Vakuum ist ein Stromfluß schließlich nur noch möglich, wenn
eine Glühkathode o.ä. Elektronen freisetzt. Bei Feldstärken von
über 100kV/mm können dann allerdings Elektronen direkt aus kalten
Metalloberflächen herausgezogen werden.
Ich habe hierzu einen sehr eindrucksvollen Versuch durchgeführt, indem
ich aus einem Glas, in dem sich eine Elektrode befindet, die Luft abgesaugt
habe. Der Druck war dann unter 100mbar (grob geschätzt). Dann habe ich
an die Elektrode(n) verschiedene Spannungen angelegt:
a) 10kV DC an beide Elektroden
Noch in Arbeit
b) 10kV 10kHz an beide Elektroden, ein Pol geerdet
Noch in Arbeit
c) 10kV 500kHz an eine Elektrode, den anderen Pol geerdet
Hier
ein Bild mit hoher Frequenz und ganz geringem Luftdruck. Oben ist mein Finger
zu erkennen. Der Plasmastrahl wird sofort vom Finger angezogen.
Hier
nochmal ein Bild mit voller Leistung und ohne Hand.
Hier
ist die Frequenz etwas geringer und der Luftdruck etwas höher. Diese Bild
soll beweisen, das die Plasmaflamme wirklich in einem normalen Glas ist.
Dasselbe
Bild in abgedunkeltem Raum.
An
der Elektrode hatte ich ein Cu Draht angelötet, der ducth die Hitze abgefallen
ist. Hier ein Bild ohne Elektrode.
Auch
hier wird die Flamme von meinem Finger abgelenkt.
Hier
nochmal ein Bild. Man kann deutlich die Verästelungen an der Glaswand sehen,
wo der Lichtbogen versucht eine größtmögliche Oberfläche
zu bekommen um das Glas zu durchdringen.
Hier möchte ich jetzt mal eine genaue Bauanleitung für dieses faszinierende Objekt schreiben:
Also erstmal die benötigten Teile:
- Ein Glas mit Metalldeckel
- Ein 4mm Glasbohrer (oder am besten gleich mehrere)
- Eine Vakuumpumpe oder ein Monitor / TV
- Silikon
- ein Kupferrohr
- wenn möglich ein starker Lötkolben
Ziel ist es in dem Glas ein möglichst gutes Vakuum zu erzeugen und dieses möglichst lange zu erhalten.
Als erstes ein Loch
in den Deckel bohren, damit das Kupferrohr durchpasst. Dann den Lack außen
und die Gummi/Kunstoffschicht innen etwa 1cm um das Loch herum entfernen. Dann
das Rohr mit dem Deckel verlöten, so dass es Luftdicht ist. Dabei wird
warscheinlich der restliche Lack und das Gummi verbrennen. Dann muss man dieses
ganz enfernen und stattdessen dünn Silikon auftragen, damit das Glas wieder
Luftdicht wird.
Nun zum Glas: In den Boden ein 4mm Loch bohren. Dabei nicht zufest drücken,
Glas ist sehr zerbrechlich ! Dann hier mit einer Schraube außen ein Kabel
befestigen und innen einen Kupferdraht anschrauben. Schrauben ist wichtig, denn
durch die Hitze schmilzt Lötzinn.
Damit ist die eigentliche
Plasmakugel fertig. Um nun die Luft herauszusaugen, nimmt man eine Bildröhre,
sucht den Hochspannungsanschluß (das dicke rote Kabel zum Zeilentrafo)
und zieht es ab (zusammendrücken, damit sich die Klammern lösen).
Dann entfernt man die Klammern und das Kabel von dem Gummisaugfuß und
steckt stattdessen einen dünnen Schlauch rein und dichtet sehr gut ab.
Am anderen Ende des Schlauchs ein kleiner Hahn zum regulieren der Luft. Auf
das Kupferrohr der "Plasmakugel" steckt man auch einen Schlauch und
einen Hahn. So kann man beide verbinden und das Glas leer saugen und nachher
wieder beides trennen.
Jetzt kommt ein kritischer Schritt: Erst muss die Metallkappe vom Hochspannungsanschluss
der Bildröhre gut gereinigt werden, damit der Gummisaugfuß gut und
Luftdicht haftet. Das kann man ausprobieren indem man den Hahn zu dreht und
den Suagfuß aufsetzt und festdrückt Normalerweise müsste er
jetzt von selbst ein paar Stunden oder Tage kleben bleiben. Man nimmt dann einen
möglichst dünnen Bohrer (1mm oder dünner) und bohrt ein Loch
in die Metallkappe. Sobald ein Loch drinnen ist strömt Luft ein und man
muss möglichst schnell die Kappe darauf setzten. Dann kann man das Glas
damit verbinden und leer saugen. Das dauert aber je nach Glas bis zu 5 Minuten