Blitze aus der Leidener Flasche

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Physik Experiment zum Thema Leidener FlascheDie Leidener Flasche ist eigentlich nichts anderes als ein Kondensator, mit dem man elektrische Ladung speichern kann. Es lassen sich damit jedoch auch prima kleine Blitze erzeugen. Früher wurde die Leidener Flasche auch zur Jahrmarktsbelustigung eingesetzt. Beim sogenannten Kleist’schen Stoß bekamen Menschenketten einen Stromschlag aus einer “Leyden Flasche”, sodass die Menschen zu zucken begannen. Bei Blitzen handelt es sich übrigens um Plasma, das durch eine starke elektrische Entladung entsteht. Eine Erklärung, was genau Plasma ist, findet sich hier. Weiter unten gibt es auch noch Links auf Plasma-Videos.

Wenn Elektrostatik-Versuche nicht funktionieren, kann dies daran liegen, dass die Luftfeuchtigkeit zu hoch ist. Perfekt geeignet ist zum Beispiel trockene Heizungsluft im Winter. Achtung: Für diesen Versuch benötigt man einen Röhrenbildschirm.

Sicherheitshinweis: Bei diesem Experiment kann es geschehen, dass man ordentlich eine gewischt bekommt. Am besten vermeidet man es, mit bloßen Händen die Alufolie zu berühren. Generell sollte man mit Leidener Flaschen vorsichtig sein. Im Internet gibt es zahlreiche Bauanleitungen und manche würde man nur unter Lebensgefahr umsetzen.

Was wird gebraucht?

  •     ein schmales, hohes Trinkglas
  •     Alufolie
  •     Klebeband
  •     ein fünf Zentimeter langes Kabel
  •     eine Schere
  •     ein Röhrenbildschirm

Was ist zu tun?

404LeidenerBildschirmMan umwickele das Glas von außen mit der Alufolie, wobei der Abstand der Folie zum oberen Rand des Glases etwa einen Zentimeter betragen sollte (siehe Foto oben). Die Innenseite des Glases wird ebenfalls mit Alufolie ausgekleidet, wobei die Folie in diesem Fall nun etwa einen Zentimeter über den Rand hinaussteht.

Dann nimmt man das Kabel und entferne an beiden Enden auf etwa einen Zentimeter Länge die Isolierung, indem man sie mit einer Schere mit einer drehenden Bewegung bis zum Draht einschneidet und dann abzieht. Das eine Ende des so präparierten Kabels klebt man mit Klebeband an die äußere Alufolie, und zwar im oberen Viertel des Glases.

Die Leidener Flasche ist nun fertig. Um diese aufzuladen, stellt man den Fernseher an und wischt mit der inneren, über den Glasrand hinausstehenden Alufolie über den Fernsehbildschirm (siehe Foto rechts). Diesen Vorgang wiederholt man mehrere Male. Stellt man dabei den Fernseher aus und an, kann man den Ladevorgang beschleunigen. Da es Fernseher nicht besonders gut vertragen, wenn man sie in sehr kurzer zeitlicher Abfolge an- und ausschaltet, sollte man auf jeden Fall zwischen Aus- und Anschalten ca. 15 bis 20 Sekunden warten. Danach nehme man das Kabel, das an der äußeren Alufolie festgeklebt ist, halte es an die Folie im Inneren des Glases und beobachte den Blitz.

Was ist geschehen?

Grafik zur Bildröhre eines FernsehersIn einem Fernseher wird Hochspannung verwendet, um Elektronen von der negativ geladenen Kathode im hinteren Teil des Gerätes an der positiv geladenen Anode vorbei auf den Bildschirm zu schießen (dabei gilt: Gleiche Ladungen stoßen sich ab, ungleiche Ladungen ziehen sich an). Trifft der Elektronenstrahl am Bildschirm auf, erzeugt er dort das Fernsehbild. Dieser Beschuss durch Elektronen führt außerdem dazu, dass sich das Glas im Innern negativ und infolge dessen außen positiv auflädt.
Dies führt wiederum dazu, dass negative Ladung vor dem Fernseher angezogen wird.
Streicht man mit der Alufolie über den Bildschirm, kommt es zum Ladungsaustausch und die innere Folie wird positiv geladen. Berührt man mit dem Kabel die Folie, kommt es zu einer Entladung in Form eines Blitzes, weil die innere Folie von der äußeren in kurzer Zeit eine große Anzahl von Elektronen erhält.
Die Erklärung zur Funktionsweise der Leidener Flasche ist hier stark vereinfacht. Wer es genau wissen will, kann bei Wikipedia unter dem Stichwort “Leidener Flasche” und “Kondensator” mehr erfahren.
Der Versuch ist ohne die Begriffe “elektrisches” Feld und “Potenzial” schwer (korrekt) zu erklären. Weiterführende Erklärungen gibt es bei Wikipedia unter den Begriffen “Potenzial” und “Spannung”.

Dieses Phänomen im Alltag

Fernseh- und Computerbildschirme mit Bildröhre verstauben gerne. Das liegt daran, dass manche Staubpartikel negativ geladen sind und daher vom Bildschirm angezogen werden.

Die Leidener Flasche ist im Prinzip nichts anderes als ein einfacher Kondensator, und Kondensatoren kommen ist fast allen Elektrogeräten zum Einsatz.
Das Prinzip der Leidener Flasche wurde laut Wikipedia unabhängig voneinander 1745 von dem Domdechanten Ewald Georg von Kleist in Cammin (Pommern) und 1746 von dem Physiker Pieter van Musschenbroek in Leiden entdeckt.

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Quelle: Die Idee zu diesem Versuch stammt aus einer Diplomarbeit an der Karl-Franzens-Universität Graz. Der Versuch ist jedoch so und in ähnlicher Form auch auf zahlreichen anderen Websites zu finden.