Wäre dann die umgekerhte Rechnung, ist aber das selbe.
Mit höheren Spannungen. man Induktivität
Aha? Weswegen? Weil die Induktivität eines Kabels von 1m Länge deiner Meinung nach so klein ist, dass sie Null ist? Nun gut, aber die Natur hält sich IMO nicht an deine Meinung.
Rechne nach: Um einen Luftspalt von 10um zu überbrücken brauchst du rund 350V. Wie lange braucht ein Schalter, um die Kontakte auf diesen Abstand zu bringen? Wie viel Induktivität hat ein Kabel, wie viel Kapazität gegen Masse oder gegen die Umgebung hat es? Welche Spannungen können demzufolge auftreten, wenn im Leerlauf nur 12V zur Verfügung stehen? Ach ja, bei Kontaktabständen unterhalb (rund) 10um ist eine _höhere_ Spannung als 350V nötig, um einen Lichtbogen zu zünden. Klingt komisch, is' aber so.
Tcha ja... ich hatte mal eine elektronische Zeitschaltuhr. Die hat nach 6 Monaten den Geist aufgegeben. Aufgemacht, nachgesehen: Da drin war ein Relais, welches laut Aufschrift für
110V~ ausgelegt war. Nun, wenn man aus solchen Quellen einkauft, wird man sicher nichts zuverlässiges bekommen. Man muss schon was kaufen, was auch wirklich dafür da ist.
Nein, es ist ein prinzipiell unterschiedlicher Ablauf: Wenn der ungeladene Kondensator dem sich öffnenden Schalter parallel liegt, dann ist der Schalterstrom im ersten Moment Null, und die Spannung steigt dann mit zunehmender Kondensatoraufladung an, der Schalterstrom bis zur endgültigen Löschung evtl. auch. Wenn dagegen während der Öffnung des Schalters über diesen der Entladestrom eines umgekehrt aufgeladenen Kondensators fließt, dann sinkt die Spannung während des Öffnens ab, und der Schalterstrom macht einen Nulldurchgang.
Wenn Du eine Autobatterie mit einem Schraubenschlüssel o. ä. kurzschließt, dann wird der Kurzschlußstrom durch den Innenwiderstand der Batterie und auftretende Leitungswiderstände auf irgendwas in der Gegend von kA begrenzt - Induktivitäten spielen dabei keine Rolle.
Doch, das tut sie. (Bzw.halte ich mich an die Natur.)
Das wären 350 kV/cm - wie kommst Du auf solche Phantasiewerte? Die Durchschlagfeldstärke liegt bei ca. 10 kV/cm, ein Lichtbogen hat lediglich einen Spannungsbedarf von ca. 50-100 V/cm, das wäre also irgendwas in der Gegend von 10 mV für 10 µm. Daher kommt es beim Öffnen von Schaltern auch bei haushaltsüblichen kleinen Strömen von wenigen A regelmäßig zu Öffnungsfunken, völlig unabhängig von Induktivitäten im Kreis. Wie gut der Schalter damit fertig wird, ist im wesentlichen eine Frage der thermischen Verhältnisse: Kühlt die Kontaktstelle schnell genug ab, dann erlischt der (Mikro-)Lichtbogen, weil ihm die initiale thermische Anregung fehlt, wenn nicht, kriegt der Schaltkontakt sehr schnell mehr oder weniger starke Benutzungsspuren. Bei WS ist das unproblematisch: Bei einer "normalen" Betätigung (Schaltkontakte sind meistens "springend" ausgelegt, d. h. eine Feder läßt den Kontakt nach überschreiten einer Mindestkraft plötzlich wegschnellen) kommt nach spätestens 10 ms ein Stromnulldurchgang, und dann ist der Zauber aus, bei GS kann das schonmal heftiger werden.
Ja, wie lange dauert das? Laß die Beschleunigung mal 1000 m/s^2 betragen (100 g), dann braucht man für 10 µm gut 140 µs, bei 1 g wären es 1,4 ms. Öffnungsgeschwindigkeiten von über 1 m/s (auch 100 m/s) lassen sich aber leicht realisieren, indem ein fliegendes Hämmerchen die Kontakte auseinanderhaut, das wären dann für 10 µm nur 100 ns bis
10 µs.
Induktivität: Der Induktivitätsbelag liegt in der Gegend von µH/m, bei einem Kreiswiderstand von 1 Ohm kämen wir damit auf Zeitkonstanten im µs-Bereich - die kann man wirklich vernachlässigen.
Nee, ist schlicht falsch. Du verwechselst Lichtbögen und Funkenüberschläge. Was bei Schalteröffnen wirklich passiert, ist, daß sich der Strom im Öffnungsmoment, begünstigt durch Quenching, auf einen sehr kleinen Kontaktpunkt zusammenzieht, der dadurch aufgrund Joulescher Wärme thermisch ziemlich hoch belastet wird. Dabei kommt es zu ziemlich feldstärkeunabhängigen thermischen Emissionen. Du hast also auf jeden Fall erst einmal ein Plasma, selbst am Schalter einer Taschenlampe. Die ganzen Teilentladungsmechanismen spielen an der Stelle überhaupt noch keine Rolle. (Was da an der kurzgeschlossenen Batterie so interessant rumfunkt, sind übrigens brennende Metalltröpfchen. Die verzweigen sich dann auch mal gerne wie die Funken am Schleifstein.)
Prinzipell beim Gewerbeaufsichtsamt verzinken, sowas. Dieses Drecksgesindel braucht häufiger mal eine ruinöse Ruckrufaktion, die ist viel wirksamer als irgend so ein lächerliches Bußgeld.
Vor 60 Jahren schon haben wir zum Schalten von Gleichstrom-Anlagen alle
3 (wenn vorhanden 4) Strombahnen eines Schuetzes in Reihe geschaltet und beste Erfahrungen damit gemacht. (Kloeckner-)Moeller empfielt das heute noch! Siehe HPL 2008, Seite 5/69 und 5/84...
Das sind also 6 bzw. 8 Unterbrechungsstellen / Einzellichtboegen!
Hatte KlM=F6 nicht fr=FCher Sch=FCtze, bei denen sich w=E4hrend des =D6ff= nens eine "Wand" zwischen die Kontakte schob. Meine sowas mal gesehen zu haben.
Letzteren Faustwert kenne ich zwar auch, glaube ihn aber nicht. Er würde bedeuten, dass Netzspannung 0,325 mm überspringen kann. Tut sie vermutlich aber nicht. Bei Gelegenheit mal ausprobieren.
Das ist eher der Wert, bei dem sie ziemlich sicher nimmer überspringt. Ansonsten, viel braucht es nicht, spanne mal zwei Stecknadeln ein, belege sie mit 230 V, fahre sie auf geringen Abstand...
Im Feld zwischen zwei Nadelspitzen auf 1mm Abstand und 200V Spannung hast du partiell erheblich höhere Feldstärken als
200V/mm. Solche Versuche macht man deswegen meist mit sehr stumpfen Nadeln, also großen Metallkugeln.
Dass es so sein muss, wird einfach aus folgender Überlegung heraus klar:
Man nehme eine Kugel von mehr oder weniger großem Durchmesser. Man betrachte diese Nadelspitze/Kugel als Mittelelektrode eines Kugelkondensators. Die Kugel außen herum sei unendlich groß, wir betrachten also die geladene Kugel in einem unendlich großen Raum.
Nun kann man die Feldstärke an der Kugeloberfläche ausrechnen. Habe die Formel nicht im Kopf, war aber recht einfach.
Wenn es nun so wäre, dass es zu einer Entladung käme, sobald die Feldstärke 10kV/cm übersteigt, kann man sich leicht ausrechnen, ab welchem Radius schon die Netzspannung ausreicht, um eine Entladung zu starten.
Bitte nachrechnen, aber wenn das so wäre, dann wären Litzen nicht zulässig. Lüsterklemmen müsste man mit Kunststoffschraubendrehern anziehen, denn wenn man einmal kurz abrutscht, erzeugt man eine Spitze/einen Span an der Schraube, dessen Spitze einen zu kleinen Krümmungsradius hätte. Sprich es würde ständig an allen Steckdosen/Verteilerkästen/Schaltern ... - einfach überall, wo der Elektriker die spannungsführenden Bauteile nicht geflissentlich abgerundet und poliert hat, zu spontanen Entladungen kommen.
Wir wissen, dass dem nicht so ist.
Und der Grund ist der, dass eine Spitze zwar lokal eine sehr hohe Feldstärke bewirkt, deswegen aber nicht nicht automatisch eine Entladung passiert, denn diese Feldstärke muss auch über eine gewisse Strecke aufrechterhalten werden. Damit die Elektronen genug Weg zum Beschleunigen haben.
Ja wieso sollte er, wenn nebenan ein ungeladener Kondensator ist?
Ja, das habe ich schon verstanden, nur wieso?
... eben, wieso?
Ab welcher Induktivität ist eine solche nicht mehr vorhanden?
Sicher doch. Wie sonst sollte ein Strom durch einen Lichtbogen fließen oder so?
Wieso? Ich finde das ist genau die richtige Baustelle.
Mag auch mit dabei sein. Aber wozu sollte der Lichtbogen diesen Umweg nehmen, wenn nebenan ein ungeladener Kondensator ist?
Aber nur deiner Meinung nach.
Noch nicht ganz.
Praktisch keine.... wie groß ist praktisch keine?
Genau so, wie hier diskutiert: Diese Kapazität puffert die Spannungsspitze infolge der Induktivität weg.
Ich meine was anderes: Man schalte den Strom schlagartig ab, man macht das halt einfach so. Wie hoch wird die Spannung kurzzeitig maximal? Eben, das hängt von der vorhandenen Kapazität ab. Und übrigens bilden Kontaktflächen, die noch ziemlich dicht beieinander sind, eine sehr große Kapazität.
Ebenso.
Genügend Zeit... 1ns reichen. Die Frage ist übrigens, ob ein Puls von sagen wir 10kV Höhe eine größere Strecke zum Durchschlag bringt wenn er 10ns breit ist oder wenn er 1us breit ist.
Denke ich auch. Die Heizung der Kontaktflächen erfolgt ja nur durch den Strom, der vorher in der selben Stärke auch schon floss. Vielleicht auf einer kleineren Fläche, aber je kleiner die Fläche, desto effektiver die Kühlung durch umgebendes kaltes Material.
Ich gehe davon aus, dass sich der Lichtbogen innerhalb kürzester Zeit bildet, wenn er sich bildet. Mit anderen Worten es könnte möglich sein, einen Strom von sagen wir 1A abzuschalten, ohne dass sich ein Lichtbogen bildet. Dazu muss nur die Induktivität klein genug sein b.z.w. die Kapazität zwischen den Kontaktflächen muss groß genug sein. Man könnte das vielleicht konstruieren.
Weil der Strom dazu erst einmal einen Umweg machen muß, dem dann in der Tat auch kleine Induktivitäten (und Widerstände) im Weg stehen. Aber natürlich ist es dann auch ein Wettlauf zwischen Kontaktöffnung und Spannungsanstiegsgeschwindigkeit, denn auch Lichtbögen haben eine minimalen Spannungsbedarf pro Länge. Aber grundsätzlich ist es richtig (und auch empirisch belegt), daß auch kleine Kondensatoren sehr deutlich kontaktschonend wirken (weswegen man die z. B. an die Unterbrecherkontakte von Zündanlagen dranbaut).
Na, um einen echten Nulldurchgang des Stroms bei evtl. bereits signifikant geöffnetem Kontaktspalt zu erzwingen: Strom erst negativ, und dann wiedekehrende Spannung positiv - das verwirrt den impertinentesten Schaltfunken so, daß er vor lauter Schreck vergißt, weiterzubrennen, und dann einfach ausgeht. (So kann man übrigens Thyristoren bei Gleichstrom ausmachen - ich erwähnte das wohl schon. Ja, inzwischen gibt es auch GTOs und so'n Zeugs. Ein GTO wäre übrigens möglicherweise eine ziemlich gute Lösung für den OP - man könnte ihn sogar mit einem weniger leistungsfähigen Relais kombinieren, wenn man eine echte galvanische Trennung braucht.)
Ich würde es an der Zeitkonstante L/R bemessen und die mit der Schalteröffnungszeit vergleichen.
Na, ohne L. "Einfach so". Nur durch R begrenzt. (Sorry, Demonstration Lichtbogen: ca. 500 W Glühlampen (auch als passende Parallelschaltung) als Vorwiderstand benutzen, zwei alte Monozellen (Zink-Kohle-Typ) schlachten, in Reihe mit dem Kreis, Gummihandschuhe zum Isolieren anziehen, hitzefeste drüber, Schutzbrille aufsetzen, Kohlestiftspitzen aneinandertitschen und ein bißchen auseinanderziehen, britzel - qualm
- leucht. (Kommen ca. 1-2 A zusammen, bißchen knapp für einen "schönen" Lichtbogen, aber ein bißchen hellweiß wird das schon.) Induktivitäten spielen dabei nachrechnbar keine Rolle. Nie gemacht?)
Dabei geht es um Durchschläge: Erst isolierend (kein Strom), dann
*Peng*. Bei Schalter fließt aber schon Strom, der bricht beim Öffnen nicht ab und braucht deswegen auch nicht neu zu zünden. Oszillographier einfach Strom und Spannung, dann siehst Du es: Der Spannungsanstieg kommt lange vor dem ersten Stromabriß.
Weil der auch erstmal um die Kurve muß: Der hat nämlich anfangs die Wahl zwischen null Volt und null Volt, sieht aber eine Induktivität, die ihm "Eile mit Weile" sagt. Warum fließt der Strom eigentlich nicht bei geschlossenem Schalter in den ungeladenen Kondensator? Weil der dafür nämlich gar nicht hinreichend ungeladen ist, sondern gerade soviel Spannung hat, daß es für den Strom durch den Schalter "bergab" geht.
Das große W behauptet unter Alltagsbedingungen für das Spannungsminimum 340 V bei ca. 7 µm*bar, das wären ca. 50 MV/m gegenüber den 1 MV/m aus den 10 kV/cm. Wenn ich mir mal die Funktion x/ln(x) hernehme, dann hat die bei e ein Minimum von e. Bei 10 e kommen da aber ca. 3,03e heraus, d. h. da ist die Durchschlagsfeldstärke schon wieder auf ein Drittel gefallen. Bei 0,1 mm käme ich auf ca. 13 MV/m - so weit ist das von den 1 MV/m dann aber auch nicht mehr weg.
Und außerdem glaube ich das sowieso nicht und bestreite schlicht die Anwendbarkeit: Im RL hat man keine polierten Meßelektroden, sondern irgendwelche Spitzenentladungen, deren Feldstärke durch den Radius der sich davor bildenden Raumladungskugeln begrenzt wird - bei realen Anordnungen kann man keine 300 V an 10 µm anlegen, wenn man noch alle Tassen im Schrank hat.
Diese Paschen-Messungen sollte man schlicht mal nachkochen, mit modernen Meßmethoden und genau kontrollierten Bedingungen, ob das überhaupt so stimmt. Ich habe dabei einen ziemlichen Legendenverdacht.
Gut, die Townsend-Bedingung ist natürlich theoretisch ganz gut verstanden, aber die beschreibt eben nur die Voraussetzungen für einen spontanen Durchschlag - die Teilentladungen (Glimm- und Koronaentladungen) setzen aber schon bei niedrigeren Feldstärken ein, können sich dann aber doch auch ziemlich spontan zu Streamern auswachsen.
Na, das sind aus geometrischen Gründen Mikro-Henrys, mehr ist da nicht, bei Kreiswiderständen von wenigstens einigen zehn Milliohm.
Und wirkt damit der Funkenbildung entgegen: Ja eben, die Induktivitäten spielen gar nicht die Rolle dabei, sondern werden durch die Kapazitäten sogar kompensiert, und trotzdem funkt es sichtbar.
Sag ich doch: Der Strom läßt sich nicht "schlagartig" abschalten, erstens, weil sich der Abschaltimpuls von der Kontaktstelle aus auch nur mit (ca. halber) Lichtgeschwindigkeit ausbreitet (aber immerhin!) und der Leiter "außerhalb" deswegen noch gar nicht weiß, daß das jetzt kein Strom mehr fließt, und zweitens, weil es der Schalter sichtbar nicht kann, denn der Strom fließt einfach weiter - in deutlich längeren Zeiten, als sich durch den elektromagnetischen Ausgleichsvorgang (Wellenausbreitung auf dem Leiter) ergibt. (1 ns sind 30 cm, Schaltkontakte brauchen Millisekunden oder hunderte Kilometer.)
Hm, das müßte man wirklich mal nachrechnen, aber das "wirklich groß" möchte ich doch arg bezweifeln: Die Kapazität zweier gegenüberliegender Würfelflächen ist proportional zur Kantenlänge, verschwindet also mit verschwindender Würfelgröße.
Done.
Nee.
Ganz klar: Je breiter, desto Peng. Isolationsfestigkeit ist nämlich wie Zugfestigkeit eine statistische Größe: Wie zugfest ein Seil ist, hängt auch davon ab, wie lange die Prüflast dranhängt. Die Paschen-Annahmen sind ja gut und schön, aber real werden Durchschläge u. a. durch ionisierende Strahlung usw. getriggert. (Deshalb isoliert feuchte Luft besser: weniger Keime, mehr Ionenfänger.)
Auch falsch: Die thermische Zeitkonstante geht quadratisch mit den charakteristischen Abmessungen, also in kleinen Bereich gegen null (während dort die Stromdichte gegen unendlich geht) - die sind also "sofort" glühheiß, daher kann man ja auch mit Taschenlampenbatterien "funken", obwohl die gar nicht genug Spannung für Ionisierungen haben. Du hast bei jeder Schalteröffnung, bei der vorher wenigstens ein bißchen "richtiger Strom" fließt (also nicht nur ein Milliampère), Lichtbogenfunken aufgrund von Glühemission, und wenn dahinter auch noch "richtige" Spannungen sind, dann gehen die auch nicht "von alleine" aus.
Das stimmt auch.
Nein, eben nicht.
Das hat mit der Induktivität nichts zu tun, die wird dafür nicht gebraucht.
Die Kapazität könnte es vermasseln.
Das wäre eine interessante Frage, ob jemand das Löschverhalten von Kleinkontakten schonmal "ex principiis" simuliert hat. Ich vermute, daß da mehr nach Versuch und Irrtum konstruiert wird, weil man praktisch zu viele Dreckeffekte und äußere Einflüsse hat.
Klar. Nur halte ich den technischen Mehraufwand für recht groß - überflüssig groß. Man muss Aufwand und Kosten mit der Alternative vergleichen, den Kondensator einfach nur etwas größer zu machen.
Wenn der Nulldurchgang langsam genug geht. Ein richtig großer Lichtbogen bei 50Hz Hochspannung brennt auch munter über den Nulldurchgang hinaus weiter. Ich nehme an, dass das dann passiert, wenn der Lichtbogen so heiß ist, dass er sich in der kurzen Zeit nicht hinreichend abkühlen kann. Jedenfalls haben Anregungszustände, Ionisation und sowas in Luft bei Atmosphärendruck nicht die nötige Lebensdauer.
Na gut. 3V-Batterie, sagen wir 1A im Kurzschluss und ein Draht von 10cm Länge.
Induktivität des Kabels (Achtung, jetzt nur Überschlagsrechnung, weil eigentlich haben wir einen Kapazitäts- und Induktivitätsbelag): L=1,26e-7H
Wenn da 1A durch fließen, hat das Magnetfeld eine Energie von: El=1/2*L*I^2 = 6,3e-8J
Energie eines Kondensators: Ec=1/2*c*U^2
Kapazität von 10cm Kabel: kann man nur Schätzen, kommt auf die Umgebung an. Sagen wir mal rund 1pF.
Wenn also die Energie aus dem Magnetfeld in das Elektrische Feld umgesetzt wurde, also Ec=El, dann ist: U=sqrt(2/c*El) = sqrt(2/1e-12*8,3e-8) = ~400V
So, und jetzt kommst du:-) Mag ja sein, dass man zum Zünden eine so hohe Spannung gar nicht braucht, aber sie ist _da_ .
Klar, wenn du das als ähnlich ansiehst.
laber laber.... ich habe mal nach echten Zahlenwerten für die Paschenkurve gesucht, und bin dabei auch dauernd auf diese blöden Kommentare gestoßen, dass das alles ja garnicht so stimmt, weil ja die Elektrodenform auch wichtig ist und anders ist und spitz ist und so - nervig.... Ist mir doch alles bekannt. Deswegen rechnet man ja auch das elektrische Feld so aus, wie es wirklich ist und nimmt nicht einfach Spannung/Elektrodenabstand.
Es stimmt im Großen und Ganzen schon. Nur dass es noch allerlei Randbedingungen gibt, die auch noch mit reinspielen. Aber an dem grundsätzlichen Ergebnis, dass die Zündspannung bei einem gewissen Abstand ein Minimum hat, steht fest. Das kann man auch mit einem sehr verblüffenden Experiment demonstrieren:
formatting link
zeigt irgendwo links eine Skizze von einem Versuchsaufbau mit einem Glasrohr in etwa in der Form: ____ | |
------------
Bei bestimmtem Druck nimmt die Entladung den langen Weg anstatt dem kurzen. Das ginge wohl kaum, wenn es in der Paschenkurve kein Minimum gäbe.
Richtig, Townsend-Mechanismus ist nicht alles.
Rechnung siehe oben. Die Spannungen sind nicht vernachlässigbar, genausowenig wie die Induktivitäten und Kapazitäten.
Sicher, wenn du mit abnehmendem Abstand der Elektroden auch gleich ihre Fläche verkleinerst, dann ja. Aber mal ernsthaft:
10um Abstand und 1mm^2 Fläche macht ein C von C= (oh, verblüffung) 8,8e-12F -> runde 9pF.
Oben hatte ich mit 1pF gerechnet. Die Kapazität der Kontaktflächen spielt also u.U. sogar eine entscheidende Rolle.
Paschenformel und so gehen davon aus, dass ionisierende Strahlung vorhanden ist. Die Bedingung beschreibt nur, ab welcher Feldstärke sich eine einzelne Ionisierung zu einem Lichtbogen ausweiten kann
Und sofort wieder kalt, die Zeitkonstante wirkt in beide Richtungen.
Wenn du mit einem halbwegs kurzpulsigen Laser auf Alu schießt, verdampft das Material auch nicht unbedingt. Selbst mal gemacht: 8mJ in einem Puls von 15ns Dauer macht eine Peakleistung von 500kW. diese auf eine Fläche von rund (0,2mm)^2. Also eine Flächenleistung von 1,25MW/cm^2.
Die ersten paar Pulse schießen das Aluminiumoxid weg (mit sichtbarem Plasma), aber dann passiert nichts mehr. Klar, das Material schmilzt und erstarrt und es bildet sich ein Krater. Aber auch nach mehreren Minuten Dauerfeuer fehlt nichts an Material, es reicht einfach nicht zum Verdampfen.
Nun kann man sich aber einfach vorstellen, was passiert, wenn man
1MW auf eine Fläche von 1cm^2 bringt.
Mit den Zahlen aus meiner Rechnung oben, kann man ja mal weiterspinnen und abschätzen, wie viel Energie (steht oben) in welcher Zeit umgesetzt wird.
Bei kleinen Spannungen und Strömen ist die Funkenbildung wohl praktisch egal. Der Schalter einer Taschenlampe wird wohl kaum
Auch richtig. Andererseits haben es Bahnstromschalter nicht unbedingt leichter als "normale", denn sie müssen evtl. dreimal so lange auf den Nulldurchgang warten (können in der Zeit aber auch das Maul deutlich weiter aufreißen).
Natürlich nicht: 0,1 µH und 1 pF gibt 500 MHz - wie willst Du denn in
1 ns den Strom abschalten? (Mit etwas realistischeren Zahlen wird das auch nicht besser: Alle Zeitkonstanten im µs-Bereich kannst Du vergessen, jeder Schalter prellt mehrere ms lang.)
Ja, stimmt aber doch, oder?
Das Problem ist doch: Man /weiß/ nicht, wie es wirklich ist. Man kann nur rechnen.
Naja, sollte man annehmen.
Jo, nicht schlecht.
Das ist immer noch nicht trivial: Wenn der Durchschlag gezündet hat, sind Ladungsträger in Massen da. Warum wird die Entladung nicht anschließend auf dem kurzen Weg kurzgeschlossen?
Glaubichnich...
Du bist ja schon wieder im ns-Bereich.
Das einzelne Ionisationsereignis macht es auch nicht, einzelne Ionen sind sowieso "immer da". Die Frage ist halt, was mit Schauern ist, z. B. wenn jemand ein el. Blitzlicht (mit UV-Anteil) zündet, dann müßte es nämlich ggf. sofort krachen.
Schon, aber wenn's gezündet hat, wird ja gleich nachgeheizt.
Dieses "Dauerfeuer" hat ein kleines Tastverhältnis. Ist eben der Punkt: Es wird nicht nachgeheizt.
Bei der Impulslänge: Das gleiche.
Klar.
Beim OP das Relais auch nicht. Der Punkt ist: Der Zündmechanismus ist halt da - um den Rest kümmern sich dann die 500 V, oder was es waren.
Und? Irgendein Ausschaltvorgang wird der letzte gewesen sein, egal wie viele es vorher gegeben hat.
Klar stimmt das. Es nervt nur, wenn du auf die Frage nach der richtigen Temperatur für ein Spiegelei in der Bratpfanne als Antwort bekommst, dass man das so einfach nicht sagen kann, es kommt darauf an, ob der Herd 5 oder 7 Schaltstufen hat, ob er mit Gas oder Elekro geheizt wird,.... Hallo? Ich habe nach der Temperatur gefragt. Wie ich diese Temperatur erreiche ist dann mein Problem. Genauso hier: Natürlich spielt die Elektrodengeometrie eine Rolle.
Wie? Man kann das elektrische Feld errechnen und dann kennt man es.
Gute Frage. Würde sagen, da wo es ein mal gezündet hat, ist das Gas noch angeregt, hier ist der weitere Durchschlag einfacher. Anderer Punkt: Nachdem sich eine erste Entladung gebildet hat, entstehen diverse komische Schichten an den Elektroden, habe das auch nicht ganz verstanden. Eventuell fällt die Potentialdifferenz gar nicht mehr an der kürzesten Stelle ab, sondern dicht vor der einen oder anderen Elektrode.
Und? Probleme mit kleinen Zahlen? Jede Entladung fängt mal klein an:-)
Na ja... Spontan entstandene Ionen/Elektronen leben nicht lange (vereinigen sich wider), wenn es kein Feld gibt. Nun ist die Frage, wie lange es braucht, bis das Feld aufgebaut ist. Ein wie starkes Feld kann man in der Zeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Ionisationen aufbauen? Das ist ein interessantes Thema. 'Nen Kollege bastelst gerade an einem Netzteil, welches innerhalb weniger als 20ns 10kV aufbauen kann. Weniger als... weil die Messtechnik bei diesen kurzen Zeiten nicht ganz einfach ist. Da passieren eventuell lustige Effekte. Irgendwer hat mal was gemessen in Sachen kurze Pulse, da kam heraus, dass man mit solch steilflankigen Pulsen Streamer erzeugen kann, die sich mit 1/3 Lichtgeschwindigkeit ausbreiten. Ganz im Gegenteil zu normalen Hochspannungspulsen, die sich deutlich langsamer ausbreiten. Da passiert noch was...
Und, wie lange heizt denn die Taschenlampenbatterie nach, und weswegen sollte sie das tun?
Also angenommen, die Kontakte wären kurz vorm Schalter-öffnen wirklich heiß. Wie heiß? Austrittsarbeit bei Kupfer liegt in der Größenordnung von 5eV (geschätzt). Für den äußeren photoelektrischen Effekt brauchst du schon UV. Die Elektronen im Kupfer haben diese Energie erst (im Mittel), wenn das Kupfer
50000K heiß ist. No Way. Also muss sich der Prozess mit den wenigen Elektronen zufrieden geben, die trotz deutlich geringerer Temperatur genügend Energie haben. Gibt's ja. Nur jetzt der Trick: Diese Elektronen dampfen ab, sie kühlen das verbleibende Kupfer also. Das heißt: Glühemission gibt es zwar, aber sie kühlt das Material.
Aber gut, angenommen es treten Elektronen aus. Und dann? Dann treffen sie auf die Anode, die Kathode wird kälter, irgendwann treten keine Elektronen mehr aus. Ende.
Es sei denn: Die Elektonen können ihrerseits Ionen aus der Anode herausschalgen. Dann können diese nämlich wieder auf der Kathode einschalgen und so weiter. Aber genau das ist der Townsend-Prozess.
Da fließt dann aber nicht mehr der anfängliche Strom.
Ich habe nur darauf hingewiesen, daß die Temperatur in der Bratpfanne nicht die ist, die auf dem Schalter draufsteht.
Nein, dafür muß man die Spannung(sverteilung) kennen.
Das mit den Schichten ist klar: Die Elektronen brauchen für unelastische Stöße immer eine gewisse Mindestenergie, d. h. sie brauchen halt ein paar Volt Anlaufstrecke und können erst dann Gasatome ionisieren und dadurch zum Leuchten anregen. Danach ist ihre Energie wieder weg, und sie brauchen einen neuen Anlauf. Das stabilisiert sich wahrscheinlich, weil in den leuchtenden Zonen das Feld wegen der höheren Leitfähigkeit zusammenbricht, so daß man den beschleunigenden Feldraum immer nur in den Dunkelschichten hat.
Sie hat dann aber nicht genug Zeit dafür. Nach der Halbschwingung ist sie nämlich wieder aus.
Rein ekeltronisch? Alle Achtung! (Naja, UKW-Sendeendstufe im Pulsbetrieb und hochtransformieren - geht schon. Zum transformieren einfach eine offene lambda-Viertel-Leitung nehmen, vorne Strompuls reinknallen, hinten Bumm. Und Späher auf dem Dach postieren, der nach den BNA-Autos Ausschau hält ...)
Wanderwellenröhre. Ach so, zu teuer.
Naja, da dürften Verschiebungsströme mit dem Gas wechselwirken. Noch ein paar Magnetfelder dazu, dann wird das noch deutlich lustiger.
Die Taschenlampenbatterie hat ein Tastverhältnis von eins: Da fließt der Strom, bis er aus ist.
10 kK
Ja.
Jein.
Nein: Die Energie geht im Schaltkontaktspalt gar nicht verloren. Zwar kühlt sich die Kathode in sehr dünner Schicht durch die Emission ab, aber die Elektronen liefern die Energie gleich wieder auf der anderen Seite ab, und die strahlt dann thermisch und wirft sie als Photonen wieder zurück. Da bildet sich ein wachsender Plasmaball von mehreren µ Durchmesser.
Die Idee ist gar nicht so blöd. Hau mal Euren Glasbläser an: Reedkontakt anbohren, wässern, wieder zuschmelzen (zum Testen erst einmal mit Heißkleber oder auch gar nicht, einfach im Wasser drinlassen). Der hat danach wahrscheinlich fabulöse Ausschaltleistungen. Isoliert aber nicht? Macht nichts, das tun Hochspannungsleistungsschalter auch nicht, dafür baut man da noch Trenner dran.
Wieso nicht? Wenn die Einschwingdauer des L/C-Kreises so kurz ist, dann kann der Strom auch sehr schnell wieder ansteigen.
Was ist das?
Was natürlich zur Folge hätte, dass so ein System nicht unbedingt stabil ist: Denn geheizt wird nur dort, wo Feldstärke ist. Da wo es heißt ist, ist dann aber keine Feldstärke mehr. Also keine Heizung mehr.
Halbschwingung? Eigentlich redeten wir von DC.
Also: Ausschalten, wegen Induktivität gibt es einen Spannungsstoß. Wegen der Leitungskapazität ist der nicht unendlich hoch. Wenn er aber stark genug ist, um bei ein paar um Kontaktabstand einen Lichtbogen zu zünden, ergibt sich zuzüglich L und C auch noch ein Widerstand, der des Lichtbogens halt. Klar kann der L-C-Schwingkreis im Allgemeinen auch wieder zurückschwingen und so einen Spannungs- oder Stom-Nulldurchgang ermöglichen. Aber ob das passiert, hängt von der Dämpfung ab. Ist das System Lichtbogen stark gedämpft, passiert das nicht. Was dann auf dauer bleibt ist die Spannung der DC-Quelle und die bleibt. Wenn diese Spannung reicht, um den Lichtbogen aufrecht zu erhalten, dann bleibt der eben.
Geht angeblich noch kürzer. Die Technik ist an sich einfach, nur auf die Abstimmung kommt es halt an.
Die gelben Autos mit den Antennen auf dem Dach? Ja, die stehen öfters mal vor der Tür.
Übrigens diese Quelle mit den 20ns ist echt giftig: Das Plasma mit dem Spektrometer untersuchen? Geht mit etwa einem von 5 verfügbaren Spektrometern, die anderen stürzen ab. Und auch mit dem einen nur, wenn ein guter Faradayscher Käfig benutzt wird. Versuche machen, bei denen man die Zeit messen muss? Schwierig, eine einfache elektronische Stoppuhr stürzt ab, wenn man sie weniger als 1m Entfernung dran hält. Mit dem normalen einfach-elektronik-Thermometer steigt bei Einschalten der Anlage witzigerweise die Raumtemperatur schlagartig um 2 Grad an:-). Und jegliches Wasser nimmt an Leitfähigkeit zu (laut Messgerät). Das ph-Messgerät habe ich diesbezüglich noch garnicht ausprobiert. Und Herzschrittmacher auch noch nicht ;-> .
Ja ja, die auch noch. Was das hässliche am Magnetfeldern ist: Will man die Sache via FEM simulieren, muss man für Magnetfelder in 3D rechnen. In 2D gibt es keine Magnetfelder. Damit fallen Simulationsrechnungen eigentlich fast aus, zumindest für Leute ohne Großrechner im Keller.
Aber mit welcher Leistung?
Dann ist da schon Plasma. Nein, das zählt nicht. Dann hast du den Lichtbogen schon. Die Frage ist, wie der Lichtbogen entsteht.
Wie beschrieben, ein Energieeintrag von 3mJ in nur 20ns bewirkt nicht, dass am Metall irgendwas anfängt, sichtbar zu leuchten. Das schluckt das Material einfach via Wärmeleitung weg.
Und falls du das meinst, nein, Photoemission (äußerer photoelektrischer Effekt) kannst du vergessen. Also wenn, dann Aufheizung durch Strahlung. Aber dazu braucht es Leistung. Woher soll die kommen, wenn die Batterie immer nur ihre schlappen 1,5V anlegt und nicht mehr?
Na ja.
Man muss nur mit der schlagartigen Expansion fertig werden.
Wenn der Strompfad stark eingeschnürt ist, dann liegen erhebliche ohmsche Widerstände vor. Dann ist die Metalloberfläche keine Isopotentialfläche mehr.
Das ist falsch. Geheizt wird, wo die Projektile einschlagen. Dort ist kein Feld erforderlich. (bei Schaltern spielen die Dunkelräume soweiso keine Rolle.)
Braucht auch nicht.
Schaltvorgänge sind immer HF und kein DC.
Ist er aber nicht. Jedenfalls nicht durch den Durchschlagmechanismus.
Um merklich Dämpfung zu erreichen, muß RC bzw. L/R in der Größenordnung der Zeitkonstante des Schwingkreises liegen (Leitung durch Wellenwiderstand abgeschlossen). Kannste vergessen...
:-)
Genug. Es kommt auf die Leistung/Volumen an.
Ja.
Warum nicht?
Sag ich doch.
Durch thermische Energiezufuhr bzw. Joulesche Wärme: Die (letzte) Kontaktstelle verdampft feurig.
Es sind nicht 20 ns, sondern viel länger.
Nein, reine Wärmeeffekte.
Der mikroskopische Transportmechanismus (Strahlung) ist egal, es geht einfach darum, daß in die Kontaktzone genügend Leistung reingepumpt wird, um dort einen Plasmafunken zu bilden. *Daß* das so ist, siehst Du daran, daß es funkt. Sichtbar.
Vakuum, Volumen nicht komplett füllen. Ergibt sich beim Zuschmelzen schon fast automatisch.
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