Was ist eine Funkenstrecke?

Eine Funkenstrecke ist eine Lücke zwischen zwei Elektroden, in der ein elektrischer Funke von einer zur anderen überspringen kann. Zwischen den Elektroden befindet sich meist ein Gas, das ab einer bestimmten Spannungsschwelle, der sogenannten Durchbruchspannung, Strom leiten kann. Diese Spannung bewirkt, dass das Gas ionisiert und seine Leitfähigkeit dramatisch erhöht, bis entweder die Spannung abfällt oder das Gas sich ausdehnt und zu viel Platz zwischen den Ionen entsteht. Zu den üblichen Anwendungen der Funkenentladungstechnologie gehören Leistungsschaltröhren, Spannungsschutzgeräte, sich bewegende Lichtbögen und Zündkerzen für ein Zündsystem.

Bei der Bildung eines Funkens sind in der Funkenstrecke häufig sichtbares Licht und ein charakteristisches Geräusch zu hören, da die Gasionisierung häufig abrupt erfolgt. Das emittierte Licht entsteht durch die Fluoreszenz von Elektronen, die durch vermehrte Kollisionen mit Ionen im Gas zu hohen Energieniveaus angeregt werden. Wenn sie auf das normale Energieniveau zurückfallen, emittieren sie Photonen, die im Weltraum einen Lichtstoß erzeugen. Auch wenn diese Sinnesphänomene im Allgemeinen nicht schädlich sind, können Funkenbahnen bei kontinuierlicher Funkenbildung manchmal gesundheitliche Bedenken hervorrufen, da sie die Luft ionisieren und freie Sauerstoff- und Stickstoffradikale bilden. Diese Moleküle können in der Nähe befindliche Pflanzen und Tiere schädigen, wenn das Experiment in Innenräumen durchgeführt wird, während Experimente im Freien dafür sorgen, dass giftige Gase entweichen, wodurch potenzielle Gefahren verringert werden.

Viele Öfen, Brenner und Motoren nutzen zur Zündung Funkenwege. Da bei der Ionisierung der Raumluft ein großer Teil der Wärme erzeugt wird, lässt sich die erzeugte Wärme leichter zum Zünden einer Brennstoffquelle nutzen. Diesen Umstand machen sich die Zündkerzen zunutze, während die Schutzvorrichtungen mittels Funkenentladungstechnik eine Zündung verhindern. Bei einem Stromstoß wird die Funkenstrecke unterbrochen und die Übertragung des Stromstoßes verhindert. Diese Technologie eignet sich zum Schutz elektronischer Geräte oder Telefonleitungen vor potenziell schädlichen Überspannungen wie Blitzschlag.

Funkenstrecken werden auch zur Bildung einer Jakobsleiter oder eines beweglichen Lichtbogens verwendet. Bei diesem Gerät wird unten zwischen zwei Drähten eine Funkenstrecke eingefügt, die so ausgerichtet ist, dass der Funke eine Säule nach oben wandert. Der Funke ionisiert und erhitzt die Luft, wodurch sie nach oben steigt und den Strom fortsetzt, bis sie den Bruchpunkt erreicht, an dem die Luft zu heiß geworden ist, um den Strom zu transportieren. Sobald der Funke zerbrochen ist, beginnt er am unteren Ende der Säule erneut.

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