Interessant wird es aber erst dann, wenn durch die schwarze Spule fliest.
Dann liegt nämlich das Magnetfeld parallel zur Stromrichtung. Und
hierbei versagt bereits die Hand-Regel. Denn man müsste die Finger
irgendwie einrollen, um die Regel anwenden zu können. Was sich aber
tatsächlich einrollt, zeigt das Bild. Der Strom verläuft jetzt
nicht mehr über den kürzesten Weg von Elektrode zu Elektrode.
Er windet sich vielmehr um die magnetischen Feldlinien herum. Er versucht
ihnen regelrecht auszuweichen, um wieder im rechten Winkel auf das Magnetfeld
zu stehen, so dass er letztendlich doch abgelenkt wird.
Dieser Effekt wird im Magnetron
ausgenutzt, um eine Resonanzschwingung der Elektronen anzuregen.
Durch die nichtlineare Feldverteilung der Spule beginnt der eingerollte
Strahl zu wandern. Das sieht dann wie eine Förderschnecke aus. Wird
das Magnetfeld erhöht, so entstehen sehr viele Windungen, wodurch
sich die Strahllänge sehr stark erhöht. Das kann soweit führen,
dass der Strahl abreißt, wenn die Versorgungsspannung zu klein wird
um den längeren Weg zu überbrücken.
Das Video zu der Stromablenkung im vertikalen Magnetfeld zeigt zuerst nur
den Plasmastrom. Anschließend wird das Magnetfeld durch Anlegen einer
Spannung an die schwarze Spule langsam erhöht. Es ist schön zu
sehen, wie der Strom dem Feld auszuweichen versucht, was ihn dann in die
Kreisbahn um die Feldlinien zwingt. Bei vollem Magnetfeld ist zu erkennen,
dass im Inneren der Spule eine höhere Feldstärke herrscht als
am oberen Ende der Röhre. Dadurch entsteht zusätzlich zur kreisförmigen
Strombahn noch eine Laufbewegung nach oben.
Aufbau und Funktion
Das wichtigste Element in diesem Experiment ist die Glasröhre.
Diese stellt aber kein größeres Problem dar, weil man hierfür
eine Blitzröhre verwenden kann. Eine solche Blitzröhre hat den
Vorteil, dass sie bereits mit einem Gas (meist Xenon) gefüllt ist,
welches leicht zu ionisieren ist. Es muss nur eine entsprechende Spannung
an die Hauptelektroden angelegt werden. Die Zündelektrode bleibt frei,
oder kann entfernt werden. Ist die Spannung hoch genug, und der Strom begrenzt,
so zündet die Röhre von selbst, und es entsteht ein sehr stabiler
Plasmastrom.
=
Zur Spannungsversorgung der Röhre wird hier ein Zeilentrafo
(Tr1) eines kleinen Fernsehgerätes verwendet. Der vorgeschaltete Oszillator
ist mit einem NE555 aufgebaut und wird von einem 12V Steckernetzteil versorgt,
da keine großen Leistungen erzeugt werden müssen. Zur Glättung
der Hochspannung sind am Ausgang des Zeilentrafos 16 6,8nF/1000V Kondensatoren
(4 in Serie, 4 parallel) parallel geschaltet. Hier kann man natürlich
auch einen Kondensator mit entsprechend höherer Spannung verwenden.
Die Glättung ist aber unbedingt erforderlich, da sonst bei jeder Neuzündung
der Plasmastrom an einer anderen Stelle entsteht, und der Weg des Stromes
nicht mehr eindeutig zu erkennen ist. Zur Strombegrenzung ist in Serie
zur Röhre ein 10kOhm/10Watt Widerstand geschaltet. Dadurch zündet
die Röhre im Leerlauf, und der Betriebsstrom wird begrenzt. Ist das
Plasma einmal gezündet, so liegt an der Röhre nur mehr eine Spannung
von ca. 550V bei einem Strom von einigen mA an.
Die beiden Feldspulen L1 und L2 sind Primärwicklungen von Netztrafos.
Ihre Dimensionierung ist aber eher unkritisch. Es muss nur ein ausreichend
starkes Feld erzeugt werden. Hat man keine Spule zur Verfügung, so
kann man auch einen Ringmagnet verwenden, und durch Ändern des Abstandes
die Feldstärke einstellen.
Einfache Gesetze, wie z.B. die Linke-Hand-Regel, beschreiben nicht immer
alle Möglichkeiten, die in der Natur vorkommen können. Aber wahrscheinlich
stimmen auch unsere kompliziertesten Theorien nicht für alle Fälle.
Es soll also niemand glauben, dass die Theorie alles beschreiben kann was
möglich ist.