Influenzmaschine Bauanleitung

Eine Influenzmaschine ist ein elektrostatischer Generator, der Spannung erzeugt, indem der elektrische Ladungen durch Influenz trennt. Das bedeutet, die Ladungen werden verschoben und getrennt, wobei sich dafür leitfähige Körper meist aus Metall im Einflussbereich von elektrischen Feldern bewegen. Da eine Influenzmaschine somit die Kraftwirkung eines elektrischen Feldes aus elektrischen Ladungen nutzt, bildet sie das Gegenstück zu einem elektrodynamischen Generator. Möchte sich der Hobbybastler eine Influenzmaschine selber bauen, benötigt er dazu neben einigen Materialien vor allem physikalisches Wissen und handwerkliches Geschick. Insgesamt gehört der Eigenbau einer Influenzmaschine nämlich zu den eher anspruchsvolleren Selbstbauprojekten. Allerdings ist eine Influenzmaschine auch ein recht dekoratives Objekt, so dass sich die Mühen doppelt lohnen. Wer sich nun daran versuchen möchte, eine Influenzmaschine zu bauen, findet im Folgenden eine grundlegende Bauanleitung, die die einzelnen Bauteile erläutert und ihre Herstellung aufzeigt.


Die Scheiben

Influenzmaschine Bauanleitung1.) Die Scheiben sind das Kernstück der Influenzmaschine. Als Grundregel für die Scheiben gilt, dass umso mehr Spannung erzeugt werden kann, je größer der Durchmesser der Scheiben ist und je mehr Segmente vorhanden sind. Als Material für die Scheiben eignet sich am besten 2mm dickes Plexiglas. Genauso sind jedoch auch andere unbeschichtete Isolierstoffe wie beispielsweise Glas geeignet. Wichtig ist, dass die Scheiben eben sind und gleichmäßig laufen, denn später bewegen sie sich mit einem nur sehr geringen Abstand in entgegen gesetzter Richtung zueinander. Wer sich nicht zutraut, gleichmäßig runde Scheiben selbst anzufertigen, kann für seine selbstgebaute Influenzmaschine übrigens auch ausgemusterte Schallplatten als Scheiben verwenden.

2.) Die Lageraufnahmen für die Kugellager können ebenfalls aus Plexiglas angefertigt werden, alternativ eignen sich Buchsen mit Bund in der Mitte aus Metall oder Holz. Diese gibt es auch fertig zu kaufen, was vor allem dann Sinn macht, wenn die entsprechenden Werkzeuge nicht vorhanden sind. Wichtig beim Kauf oder der Herstellung ist, darauf zu achten, dass die Aufnahmen vom Durchmesser her zu der Achse und den Scheiben passen, damit die Scheiben später richtig laufen.

3.) Auf eine Grundplatte werden dann zwei Lagerblöcke positioniert, die so bemessen sein sollten, dass darunter oder daneben ausreichend Platz für den Antrieb verbleibt. Dann werden die Scheiben mit der Achse und den Buchsen verbunden und so zwischen den Lagerblöcken ausgerichtet, dass der Abstand zwischen den Scheiben etwa 2,5mm beträgt. Drehen sich die Scheiben nun gleichmäßig, können die Lagerblöcke fixiert werden.

 

Der Antrieb

Die einfachste Antriebsvariante ist eine Handkurbel. Soll die Influenzmaschine jedoch länger laufen, sollten ein oder zwei kleine Elektromotoren als Antrieb verbaut werden. Hierbei bieten sich Elektromotoren mit Betriebsspannungen zwischen 3 und 6 V und einem Untersetzungsverhältnis zwischen 1:3 und 1:6 an. Dadurch bewegt sich die Scheibendrehzahl dann zwischen 100 und 500 Umdrehungen pro Minute. Als Antriebsriemen können die Antriebsriemen aus einem alten Kassettentonbandgerät verwendet werden. Möglich ist auch, ein solches Gummiband zu nehmen, das auch bei Modellflugzeugen benutzt wird. Normales Gummiband eignet sich nur bedingt, denn es neigt dazu, spröde zu werden und zu reißen.

 

Die Einteilung und der Belag der Scheiben

Damit die Influenzmaschine funktioniert, benötigen die Scheiben einen Belag. Hierfür werden die Scheiben zunächst in gleichmäßige Segmente aufgeteilt, wobei die Zahl gerade und auf beiden Scheiben gleich sein muss. Je mehr Segmente gearbeitet werden, desto bester, für die selbstgebaute Influenzmaschine sollten 24 Segmente pro Scheibe jedoch ausreichen. Die Segmente werden aus selbstklebender Aluminium- oder Kupferfolie ausgeschnitten. Nach dem Abrunden der Kanten können die Segmente dann auf die Scheiben aufgeklebt werden. Alternativ können die Segmente aus 0,15mm starkem Messingblech gearbeitet werden, dann müssen sie vor dem Aufkleben mit einem geeigneten Klebstoff aber erst mit Spiritus gereinigt werden. Verdünnung oder Aceton eignet sich nicht zur Reinigung.

 

Die Neutralisatoren

Die beiden schräg stehenden Metallbügel werden als Neutralisatoren bezeichnet, denn ihre Aufgabe besteht darin, die Restladungen zu neutralisieren, die auf den Scheibensegmenten vorhanden sind. Die Bügel werden mit kleinen Schrauben an der Scheibenachse befestigt, wobei wichtig ist, dass der Winkel verstellbar bleibt. An den Enden werden die Metallbügel mit Folie oder sehr feinem Kupferdraht versehen, so dass eine Art Minipinsel entsteht, der die Segmente ganz leicht berührt, wenn sich die Scheiben drehen. Durch die Berührung werden die jeweils gegenüberliegenden Segmente kurzgeschlossen und gleichzeitig kann die maximale Spannung eingestellt werden.

 

Die Abnehmer

Ihre Aufgabe besteht darin, die Ladungen, die auf den Metallplättchen vorhanden sind, auf die Kondensatoren abzuleiten. Für die Influenzmaschine wird dazu Kupferdraht gebogen, an den Enden zusammengedrückt und etwa 3mm von den Scheiben entfernt positioniert. Während des Betriebs liegt die volle Hochspannung auf den Abnehmern, weshalb hier eine gute Isolierung sehr wichtig ist.

 

Die Kondensatoren

Normalerweise werden bei Influenzmaschinen sogenannte Leidener Flaschen als Kondensatoren verwendet, die aus Glas oder aus Plexiglas bestehen. Alternativ können aber auch Hochspannungskondensatoren verbaut werden. Reicht die Spannungsfestigkeit aus, kann nur ein Kondensator verwendet werden, der dann erdfrei zwischen die beiden Abnehmer geschaltet wird. Ansonsten werden die Kondensatoren in zwei Reihen zu je drei mal drei Kondensatoren geschaltet, die Erdung erfolgt an der Scheibenachse.

 

Die Elektroden

Die sichtbaren Effekte entstehen an den Elektroden. In aller Regel werden als Elektroden je zwei Kugeln in unterschiedlichen Größen verwendet, die auf glatten, runden Metallstäben angebracht sind. Je größer der Abstand zwischen den Elektroden ist, desto größer ist die maximale Funkenlänge und desto mehr ähneln die Funken Blitzen. Durch andere Elektrodenformen kann die Funkenlänge jedoch entsprechend variiert werden.

Wie die fertige Influenzmaschine dann aussieht und funktioniert, zeigt diese Animation.

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