AG Experimentelle Nanophysik und Photonik

Fortgeschrittenen Praktikum

A15: Paschenentladung: Isolation und Plasmaentladung

Eine elektrische Entladung in einem Gas wird durch schnelle Ionisierung von Gasatomen zwischen den Elektroden verursacht. Ein Plasma oder ein Blitzschlag sind Beispiele für solche Entladungen. Damit sich die Entladung bilden kann, müssen genügend ionisierte Teilchen auf eine solche Energie beschleunigt werden, sodass sie weitere Teilchen ionisieren und einen Lawineneffekt auslösen können. Dieser Prozess ist proportional zum elektrischen Feld zwischen den Elektroden, hängt aber auch vom Druck ab: Bei niedrigem Druck stehen nicht genügend Teilchen zur Verfügung, um eine Lawine auszulösen, während bei hohem Druck die ionisierten Teilchen dazu neigen, miteinander zu kollidieren, bevor sie Geschwindigkeiten erreichen, bei denen sie ionisierende Kollisionen verursachen können. Daraus ergibt sich ein Optimum für das Auftreten der Lawine, das durch das Paschen-Gesetz beschrieben wird, mit dem Sie sich im Rahmen dieses Experiments vertraut machen sollten.

Das Paschen-Gesetz ist nicht nur ein prinzipieller Effekt, sondern es hat auch wichtige Anwendungen:

1)  Die Zündspannung für eine Entladungslampe ("Neonlampe") soll aus Gründen des Wirkungsgrades so niedrig wie möglich sein.

2) Transformatoren werden in der Regel auf den Durchbruch der Isolation unter Vakuum oder atmosphärischem Druck geprüft. Bei Drücken, die dazwischen liegen, ist die Isolierung jedoch viel schwächer, so dass Prüfungen bei diesen Drücken eine bessere Prüfung der Isolierung ermöglichen.

 

Kontakt

Prof. Dr.

Hans-Stephan Bosch

Hans-Stephan.Bosch@ipp.mpg.de

Gebäude IPP Greifswald