English version Experimente - Tesla
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Blitze aus der Spule

Am Anfang war ein Mann: Nicola Tesla (Wen's interessiert: Er lebte von 1856 bis 1943). Den Nachnamen hast Du sicher schon einmal gehört, denn Tesla ist auch die Maßeinheit für die magnetische Kraftflußdichte, also die Stärke eines Magnetfeldes. Doch die Versuche von Nicola Tesla, der für uns von weitaus größerer Bedeutung sind, sind seine Experimente mit einer eigenartigen Spule, die später den Namen Teslaspule erhalten sollte.

Aller Anfang ist schwer: die Theorie

Nun möchte ich mal kurz auf die Grundlagen für diese Spule eingehen. Wenn Dich das jetzt garnicht interessiert, dann kann ich Dir leider auch nicht weiterhelfen, überspringe diesen Absatz am Besten. Ansonsten: Die Teslaspule funktioniert eigentlich wie ein großer Trafo. Eine "kleine" (eigentlich einige zehntausend Volt) Spannung wird auf die die wenigen Wicklungen der Primärseite einer Spule gegeben, und auf der Sekundärseite (der eigentlichen Tesla-Spule) mit ihren vielen Wicklungen kommt eine hohe Spannung raus. Doch das ist nur die halbe Wahrheit.

Denn der Unterschied liegt in der Frequenz, die der Wechselstrom hat, der an der Primärseite anliegt. Diese Frequenz ist im Vergleich zum normalen Wechselstromnetz sehr viel höher und zwar wird sie so gewählt, daß sie auf der Resonanzfrequenz der Teslaspule liegt. Man kommt zu dieser Frequenz, durch die Formel: Lichtgeschwindigkeit = Wellenlänge * Frequenz. Hierbei hängt die Wellenlänge mit der Länge des Drahtes für die Sekundärspule zusammen. Auf jeden Fall ergibt sich so ein besonders hoher Wirkungsgrad der Teslaspule. Bleibt nur noch die Frage, wie man diese Frequenz nun erzeugt.

Dafür bedarf es eines Kondensators, der parallel zur Primärseite geschaltet ist. Er bildet mit ihr jetzt also einen Schwingkreis. Dabei muß man die Induktivität der Spule und die Kapazität des Kondensators jetzt "nur" so wählen, daß am Ende die richtige Frequenz entsteht. Doch wir sind leider immernoch nicht am Ziel, denn der Kondensator braucht seine Spannung ja auch irgendwoher und er darf sich auch nicht einfach irgendwann entladen, sondern möglichst erst dann, wenn er voll ist.

Geladen wird der Kondensator über eine kleine Hochspannungsquelle (z. B. einen Zeilentrafo, dazu werde ich später noch kommen) und die richtige Entladung des Kondensators wird durch eine Funkenstrecke geregelt. Durch sie kann der Schwingkreis erst geschlossen werden, wenn die Spannung am Kondensator einen bestimmten Wert überschreitet und ein Lichtbogen in der Funkenstrecke überspringen kann und somit für Bruchteile einer Sekunde den Stromkreis schließt.

Die Praxis ist noch viel schwerer: der Bau

Nun machten wir uns also an den Bau. Wir hatten die Werte schön ausgerechnet und wie sich später zeigen sollte, haben sie eh nicht gestimmt oder ließen sich nicht einhalten.

verkabelter Zeilentrafo Angefangen hatten wir mit den Zeilentrafo. Dies ist der Trafo, der sich in Fernsehern befindet und für den Aufbau der Hochspannung zuständig ist. Da wir gerade einen kaputten Fernseher zur Verfügung hatten, war die Beschaffung dieses Bauteils kein großes Problem. Ein Problem war es dahingegen, ihn richtig anzusteuern, da auch dieser Trafo natürlich mit Wechselstrom betrieben werden muß. Also besorgten wir uns aus dem Internet eine Bauanleitung für eine Ansteuerungselektronik. Nach einigen durchgebrannten Transistoren (die leider recht teuer sind und von denen zuletzt selbst unser Elektronikladen keine mehr hatte, *ups) hat dieser Teil auch funktioniert. Nun hatten wir also eine 24 kV Spannungsquelle, die den Strom am Ende für uns sogar schon gleichgerichtet liefert. Damit konnte man dann direkt den Kondensator laden.

Ich weiß jetzt nicht, ob es Dir aufgefallen ist, aber ich rede davon, vierundzwanzigtausend Volt in einen Kondensator mit ca. 20 nF zu jagen. Diese Teile gibt's leider nicht von der Stange zu kaufen und wenn doch, wären sie verflixt teuer. Nun gut, habe wir uns also unseren eingenen Kondensator gebaut. Das Prinzip: Eine Schicht Alufolie geflogt von mehreren Schichten Plastikfolie als Isolation zwischen den Platten und das ganze etliche Male übereinander. Jetzt die Anschlußkabel nicht vergessen und oben und unten Holzplatten anbringen, die über Schrauben den Kondensator zusammendrücken. Doch damit nicht genug, denn die Funken sind an den Rändern immernoch überall durchgeschlagen. Also habe wir uns ein zweites Gefäß aus Plexiglas (wegen der besseren Sicht, man ist ja neugierig), PVC, und Holz gebaut in das der Kondensator kam und dann mit Öl (Marke Salatöl) aufgefüllt wurde. Das war zwar eine ziemlich schmierige Sache und Dicht ist das Teil bis heute noch nicht, aber der Kondensator taugt.

Die Funkenstrecke war da wieder einfacher zu bauen: Ein Nagel und eine Schraube, die durch eine Mutter an dem Gehäuse mit dem Nagel befestigt ist, damit man die Entfernung regeln kann und das war's schon.

Blieb also noch die eigentliche Tesla-Spule. Das Prinzip ist auch hier einfach, doch die Ausführung ist langwierig. Wickeln wir also über einen Kilometer dünnsten Spulendraht auf ein PVC-Rohr mit 30 cm Länge und 10 cm Durchmesser. Dabei darf natrülich keine Lage über der anderen liegen und nichts verrutschen. Dazu wurde am Ende alles mit einer dicken Lackschickt überzogen. Bei uns war diese Schicht auch zur Isolation gedacht, da wir die Frequenz unserer Spule leider nicht genau treffen konnten, hat sie nicht nur oben gefunkt, sondern auch an den Seiten.

Doch die Mühe lohnt sich...

Jetzt konnten wir sie endlich aufbauen, unsere Teslaspule. Doch schon der Aufbauplatz wollte gute ausgesucht sein, denn bei einem Test in einem ansonsten nach außen abgeschirmten Raum hat ein in der nähe stehender Fernseher der ausgeschaltet war plötzlich so merkwürdige bunte Streifen auf der Mattscheibe bekommen (ist zum Glück aber noch ganz). Um Fernseher und Computer zu schonen zogen wir also in einen etwas abgelegeneren Raum.

Nach ein paar Feinjustierungen lief dann auch endlich alles. Die Funken der Teslaspule sind übrigens im Allgemeinen harmlos, da sie durch ihre hohe Frequenz nicht in den Körper eindringen können, sondern durch den Skineffekt an der Haut abgeleitet werden. Doch wenn man die Hand zu nahe an die Teslaspule gehalten hat, war es doch schon ein wenig unangenehm.

Und damit Du Dir das jetzt besser vorstellen kannst, stell Dir bitte folgendes vor: Du bist in einem abgedunkelten Raum, in dem mehrmals pro Sekunde ein lauter Knall durch die Funkenstrecke Deine Ohren attakiert (die Luft dehnt sich durch das heiße Plasma ja wie bei einem Gewitter sehr schnell aus). Vor Dir steht die Teslaspule an deren oberen Ende eine Metallplatte (bei uns eine Frisbee-Scheibe mit Alufolie überzogen) ist. Rund um diese Platte ist eine blaue Aura ionisierter Luft, der ganze Raum ist erfüllt von diesem ganz schwachen blauen Licht und in Deine Nase steigt Dir der beißende Geruch von Ozon, daß sich durch die Funken bildet. Nun bringst Du Deine Hand in die Nähe der Platte und die unkontrolliert in alle Richtungen gehenden Blitze (sie sind übrigens ca. 30 cm lang) gehen nun in Deine Hand, worauf die Hand nun unkontrolliert zuckt. Wenn Du näher herangehst, hast Du das Gefühl, als ob jeder Blitz, der Dir in die Finger einschlägt, Dir gleichzeitig eine kleine Nadel in die Fingerkuppe haut, dazu dann noch der betörende Geruch und die sanfte Hintergrundmusik, ... kann es etwas schöneres geben?

Zum Schluß noch ein interessanter Versuch mit der Teslaspule: Man nehme eine Leuchtstoffröhre und halte sie in die Nähe der Teslaspule (einige Meter Entfernung) und siehe da, sie leuchtet leicht. Ist ja auch ganz klar, die Hochspannung ionisiert das Gas in der Lampe und regt es zum Leuchten an. Witzig ist der Effekt aber trotzdem.

Zurückblickend kann man wohl sagen, die Mühe hat sich gelohnt. Auch hier werde ich versuchen, noch ein paar Bilder zu schießen. Dazu müsste man die Anlage aber erst einmal wieder aufbauen und den ewig Probleme bereitenden Kondensator reparieren.

Wenn Du jetzt Blut geleckt hast und Dir selbst eine Tesla Spule bauen möchtest, oder einfach nur noch etwas besser über die Physik dahinter bescheid wissen willst, dann kann ich Dir wirklich die Seite von dem bereits erwähnten Freund nur wärmstens empfehlen. Dann dürften wirklich keine Fragen offen bleiben und wenn doch, dann schreib' einfach ... nur keine Hemmungen.

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Letzte Änderung dieser Seite: Sep 8, 2003