Lichtbogen mit fallender Kennlinie

Kurzbeschreibung

Eine alte Kohlenbogenlampe (ohne Automatikantrieb) wird über eine Vorwiderstand (31Ω) an eine 110 V Gleichspannung gelegt. Mit Mavo - Instrumenten macht man die Spannung am Bogen und den fließenden Strom sichtbar. ändert man den Strom durch Verschieben des Abgriffs am Widerstand oder durch Verändern des Kohlenabstandes der Lampe, so ändert sich die Bogenspannung gegensinnig. Der Bogen selbst wird optisch abgebildet (f = 50 mm).

Betriebsanleitungen:Kohlebogenlampen, Lichtbogen,Elektrogeräte

Physikalische Erklärung:

Werden zwei zuvor in Kontakt gebrachte stromführende Kohleelektroden auseinandergezogen, so bildet sich zwischen ihnen eine Bogenentladung (Lichtbogen) aus.
Zur Strombegrenzung wird ein Vorwiderstand benötigt.
Die Entladung besitzt einen Kathodenfall ( Volumenbereich um die Kathode in einer Gleichstrom-Gasentladung, in dem eine relativ hohe Feldstärke herrscht) mit einem steilen, durch eine Raumentladung positiver Ionen verursachten Potentialanstieg. An diesem schließt sich das leuchtende Plasma an, welches bis zur Anode reicht, in der das Potential jedoch nur noch langsam ansteigt.
In der Bogenentladung ist der Kathodenfall jedoch deutlich geringer als in der Glimmentladung. Daraus ergibt sich eine vergleichsweise niedrige Brennspannung.
Die Elektronenemmission der Kathode wird durch den Aufprall positiver, im Kathodenfall beschleunigter Ionen verursacht. Sie beruht im wesentlichen auf der hohen Kathodentemperatur. Hierfür ist eine vergleichsweise hohe Stromdichte erforderlich. Es werden jedoch nicht nur im Kathodenfall sondern auch im Plasma Gasatome, bzw. -moleküle durch Stoß ionisiert. In der Bogenentladung bewirken den Hauptanteil der Ionisierung die Zusammenstöße von Atomen, bzw. Molekülen untereinander. Die hierfür benötigte thermische Energie erhält das Plasma durch Stöße von Ionen und Elektronen, die im Feld beschleunigt worden sind.

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