Die elektrische Klingel
Schlagwörter: Experiment, elektrische Klingel, magnetisch, Aufbau, Magnet, Spule, Magnetfeld
Eine elektrische Klingel besteht im Wesentlichen aus einer Glocke mit Klöppel, einer Spule und einem beweglichen Kontakt. Wenn ein Strom durch die Spule fließt, dann wird diese zum Elektromagneten.
Schematischer Aufbau
Bild ►02 zeigt den schematischen Aufbau der Klingel mit Bauteilen aus der Physik-Sammlung.
Stromkreis: Netzgerät – rotes Kabel – Krokoklemme(1) – Nagel – Kontakt – Federstahl – Krokoklemme(2) – grünes Kabel – Spule – blaues Kabel – Netzgerät.
Im Einschaltmoment ist der Stromkreis geschlossen.
Wenn ein Strom durch die Spule fließt, dann baut diese ein Magnetfeld auf. Der Federstahl wird vom Eisenkern der Spule angezogen. Wenn der Federstahl vom Eisenkern der Spule angezogen wird, dann öffnet sich der Kontakt. Der Stromkreis wird unterbrochen und das Magnetfeld der Spule bricht zusammen. Der Vorgang wiederholt sich.
Der Funken zwischen Nagel und Kontakt ist ein sogenannter Abreisfunken. Der Stromkreis wird hier unterbrochen. Wenn Nagel und Kontrapunkt getrennt werden, dann passiert das nicht „schlagartig“. Im ersten Moment ist der Abstand zwischen Nagel und Kontakt sehr gering. Die Spannung reicht aus, um diese Strecke zu überbrücken und einen Stromfluss aufrecht zu erhalten. Dabei entsteht ein Abreisfunken. Dieser Funken ist sehr heiß und erwärmt die umliegende Luft. Diese wird durch die hohe Temperatur ionisiert.
Diesen Abreisfunken können wir auch bei älteren Lichtschaltern beobachten. Wenn diese langsam betätigt werden, dann ist hinter der Abdeckkappe ein bläuliches Leuchten zu beobachten. Diese Abreisfunken sind aber nicht ungefährlich. Die auftretenden Temperaturen können umliegende Materialien entzünden. Außerdem erzeugt jeder Abreisfunken eine Verbrennung auf der Oberfläche. Wenn wir den Federstahl (Video) ansehen, dann können wir dort viele kleine „Schweißpunkte“ erkennen.
Neuere Schalter haben für den Schaltprozess eine Feder. Dabei werden die Kontakte nicht analog zur Schalterstellung getrennt. Die Feder realisiert, dass bei einer bestimmten Schalterstellung die Kontakte schlagartig auseinandergerissen werden. Dadurch wird die Entstehung von Abreisfunken minimiert.