Hörner-Blitzableiter

Wissenschaft Physik
#1

Hallo,

es ist mal wieder die Diskussion aufgekommen, wie der Hörner-Blitzableiter funktioniert.
Die gängige These ist, dass die warme Luft aufsteigt und den Funken mitreisst.
Ich erinnere mich aber, dass unser Physiklehrer das Ding umgedreht hat und der Funke nach unten wanderte.
Eine Erklärung hatte ich mal in einem alten Schulphysikbuch gelesen. Vermutlich war es der Höfling ca 60er Jahre.
Wenn ich mich richtig erinnere ist der Stromkreis als Spule aufzufassen, die ein Magnetfeld erzeugt und dadurch den Funken, als beweglichen Leiter, bewegt.
Leider haben wir in unserer Physiksammlung keine geeignenten Spulen um ausreichend hohe Stromstärken zu erzeugen.
Diese sind aber notwendig um den Wärmeauftrieb zu überwinden.
Hat jemand evtl. Infos, evtl. den Höfling, zu diesem Thema.
Für Tipps bin ich sehr dankbar.
Gruß Volker

#2

Hallo,

auch hallo,

es ist mal wieder die Diskussion aufgekommen, wie der
Hörner-Blitzableiter funktioniert.
Die gängige These ist, dass die warme Luft aufsteigt und den
Funken mitreisst.

… Wenn man Überspannungen bei Starkstromanlagen ausgleichen will, so kann man nicht eine einfache Funkenstrecke verwenden, weil bei genügender Nachlieferung von Elektrizitätsmengen der gezündete Funke in einen dauernd brennenden Lichtbogen übergehen würde, der leicht Schaden anrichten könnte. Man verwendet dann den Hörnerblitzableiter.

An der Stelle des kürzesten Abstandes springt bei Überspannung ein Funke über, der als Lichtbogen weiter brennt. Dieser Lichtbogen wandert nach oben, wird dabei länger und reißt schließlich ab. (…) Das Wandern des Lichbogens ist nicht nur auf die mit der Entladung verbundene Erwärmung und Aufwärtsbewegung der Luft zurückzuführen, sondern kommt in erster Linie durch die besonderen Eigenschaftenm des elektromagnetischen Feldes zwischen den Hörnern zustande. Man erkennt dies daran, dass der Lichtbogen bei umgekehrter Stellung des Hörnerblitzableiters und genügend großer Stromstärke nach unten geblasen wird.
(aus Höfling)

Dazu gibt’s noch ein Bildchen, in dem beide Funken-Enden jeweils senkrecht auf ihren Hörnern stehen und somit in der Mitte nach oben gehen und dort spitz zusammen laufen.

Gruß Volker

Gruß
Pat

#3

Hallo,

gleiche elektrische Ladungen stoßen sich ab. Die ionisierten Luftteilchen im Lichtbogen also auch. Und deshalb ‚möchte‘ der Lichtbogen länger werden, was in Richtung des wachsenden Abstands auch möglich ist. Bis die Länge des Lichtbogens so groß wird, daß nicht mehr genug Energie für eine Ionisation vorhanden ist, was den Lichtbogen zum verlöschen bringt. Dadurch wiederum bekommen die vorher durch den Lichtbogen nahezu (es bleibt eine Spannungsdifferenz, sonst würde weder Strom fließen noch Energie für den Lichtbogen vorhanden sein) kurzgeschlossenen Drähte wieder ein ausreichendes Differenzpotential (Spannungsunterschied) und es wird eine neuer Lichtbogen gezündet.

Gruß
Axel

#4

Hallo !

Hörnerableiter :

Ein Überspannungsschutzgerät aus zwei isoliert montierten, v-förmig zueinander gebogenen Drähten, von denen der eine an die zu schützende Leitung angeschlossen, der andere über einen Dämpfungswiderstand geerdet ist.
Ihr Abstand an der engsten Stelle ist so gewählt, dass bei Überspannungen (z.B. durch Schaltvorgänge) dort ein Lichtbogen entsteht, in dem sich diese Spannungen zw. Leitung und Erde ausgleichen. Infolge therm. Auftriebs und durch elektrodynam. Kräfte wird der Lichtbogen nach oben getrieben, wobei er sich immer mehr verlängert, bis er schließlich verlischt.

Quelle : Brockhaus.

mfgConrad

#5

Hallo Axel,

gleiche elektrische Ladungen stoßen sich ab. Die ionisierten
Luftteilchen im Lichtbogen also auch. Und deshalb ‚möchte‘ der
Lichtbogen länger werden, was in Richtung des wachsenden
Abstands auch möglich ist.

Das halte ich aber für ein Gerücht. Natürlich stossen sich gleichnamige Ladungen ab, aber im Entladungskanal ist das Verhältnis von positiven und negativen Ladungen ausgeglichen. Es gibt also keine resultierende elektrostatische Kraft nach außen. Im Entladungskanal können allerdings Temperaturen bis mehrere zehntausend Grad auftreten, was dazu führt, daß die Moleküle nach außen wollen. Das reguliert sich aber nach kurzer Zeit durch einen Druckausgleich und auch so gibt es dann keinen Druck mehr nach außen.
Wenn man sieht, wie so ein Lichtbogen langsam nach oben wandert, gibt es eigentlich nur eine sinnvolle Erklärung: Er folgt der Konvektionsströmung, die das Plasma nach oben treibt.

Bis die Länge des Lichtbogens so
groß wird, daß nicht mehr genug Energie für eine Ionisation
vorhanden ist, was den Lichtbogen zum verlöschen bringt.
Dadurch wiederum bekommen die vorher durch den Lichtbogen
nahezu (es bleibt eine Spannungsdifferenz, sonst würde weder
Strom fließen noch Energie für den Lichtbogen vorhanden sein)
kurzgeschlossenen Drähte wieder ein ausreichendes
Differenzpotential (Spannungsunterschied) und es wird eine
neuer Lichtbogen gezündet.

Das passiert nur im Experiment oder in Frankensteins Labor. Bei Überspannungsableitern ist der Abstand so gewählt, daß der Lichtbogen nur bei Überspannung einmalig zündet und nicht bei normaler Betriebsspannung.

Jörg

#6

Hallo,

vielen Dank für eure Antworten.
Ich habe auch noch im Netz einen Hinweis darauf gefunden, dass der Funken nach unten geht, wenn die Stromstärke sehr groß ist.
Die einzige Quelle in der das beschrieben ist, die ich kenne ist der alte Höfling. Hi Pat, da du offensichtlich diese Quelle kennst, kannst du mir evtl. die konkrete Ausgabe nennen oder gar eine Kopie der Seite zukommen lassen.
Leider konnte ich im Experiment, obwohl ich es genau nach Anleitung aufgebaut habe, den Effekt nicht erreichen. Ich habe offensichtlich nicht eine ausreichende Stromstärke erreichen können.
Da die Spulen schon anfingen zu qualmen habe ich dann abgebrochen.
Der Aufbau sah vor:
primär: 500 Wdg., sec: 23000 Wdg. (alles Leybold)
das alles ans Netz 230 V.
Ich erinnere mich aber auch, dass unser Lehrer an der Schalttafel ordentlich gekurbelt hat bis der Effekt auftrat.
Es wird wohl Drehstrom gewesen sein also 380 V, diese Möglichkeit habe ich leider an dieser Schule nicht.
Trotzdem möchte ich gerne den ungläubigen Kollegen den Versuch vorführen.
Vielleicht hat ja noch jemand einen Tipp welcher Aufbau den Effekt zeigt.
Ich bin dankbar für eure Hinweise.

Gruß Volker