Sonnenuntergang in Kassel (Lara Bendig)

Samstag, 14. März 2020

Wenn elektrische Felder Wirbel bilden

Magnetische Felder im Kosmos sind oft an der Beschleunigung von Ladungen beteiligt. Das geht eigentlich nicht so einfach, denn die Kraft, die ein Magnetfeld auf eine bewegte elektrische Ladung ausübt, wirkt immer senkrecht zur Bewegungsrichtung. Diese Lorentzkraft macht also die Ladungen nicht schneller, sondern lenkt sie nur ab.

Ändern sich aber die Magnetfelder sehr schnell, dann erzeugen sie elektrische Wirbelfelder um sich herum. Längs dieser Wirbelfelder werden Ladungen beschleunigt und können dann, wenn sie herausfliegen, mit hohen Geschwindigkeiten durch den Kosmos fliegen.

Was sind elektrische Wirbelfelder?

Normalerweise beginnen elektrische Feldlinien auf einer Ladung und enden auch auf einer Ladung, sie bilden keine Kreise wie magnetische Feldlinien.
Entstehen elektrische Felder aber durch sich schnell ändernde Magnetfelder, so bilden ihre Feldlinien geschlossene Wirbel, verlaufen also kreisförmig.

In einem spektakulären Versuch habe ich diese Wirbel sichtbar gemacht:

Mit einem Hochspannungstransformator erzeuge ich eine sehr hohe Spannung (etwa 10500 V), die an eine Funkenstrecke angeschlossen ist.
Eine Funkenstrecke besteht aus einer Folge dicht beieinander liegender Metallplatten, zwischen denen dann ständig Funken entstehen. Durch diese Funkenfolge wird ein nachgeschalteter Schwingkreis aus einem Kondensator (Leydener Flasche) und einer Ringspule zu einer eigenen hochfrequenten Schwingung angeregt.

Die Ringspule erzeugt somit ein schnell wechselndes Magnetfeld, um das herum sich ein starkes ringförmiges elektrisches Feld bildet.

Dieses elektrische Wirbelfeld beschleunigt Ladungen in einem verdünnten Neongas, die dann an die Atome knallen und diese zum Leuchten anregen:

Das elektrische Wirbelfeld mit geschlossenen elektrischen Feldlinien wird sichtbar.



Das war der letzte Versuch, den ich meinem Leistungskurs zeigen konnte, bevor wir 5 Wochen aus der Schuke verband worden sind. Jetzt unterrichte ich sie in einem eigenen Blog.
Die Welt hat sich geändert, wird es jemals wieder so wie es war?





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