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Die Bogenlampe: Abbrennende Kohlen und die Einhaltung des Spalts
Zwei Kohlestäbe, die sich berühren und bei fließendem Strom auseinandergezogen werden, erzeugen einen Lichtbogen von intensivem weißem Licht. Die Bogenlampe beleuchtete ab den 1870er-Jahren Straßen, Leuchttürme und Fabriken – doch ein Lichtbogen verbrennt seine Kohlen, und sein Spalt muss richtig gehalten werden, sonst erlischt er.
Paul Jablochkoffs „Kerze“ von 1876–77 kam ohne jeden Regler aus: Zwei Kohlen stehen nebeneinander, getrennt durch einen Streifen aus Isoliermaterial, und brennen gemeinsam wie eine Kerze ab. Charles Brushs Lampen verwendeten einen Serienelektromagneten und eine Kupplung, um die obere Kohle beim Abbrennen nachzuführen; sein Patent von 1879 fügt zwei Kohlesätze hinzu, damit eine Lampe die ganze Nacht brennen kann.
Dieser Abschnitt erarbeitet, warum ein Lichtbogen einen Vorwiderstand und einen Regler benötigt, ausgehend von Hertha Ayrtons Lichtbogengleichung, und baut die Rückkopplungsschleife des Reglers bei 12 V auf. **Bauen Sie keine Bogenlampe nach** – ihr ultraviolettes Licht schädigt Augen und Haut.
Fortgeschritten
Etwa 2 Stunden
Anweisungen
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Lesen Sie die beiden Patente
Lesen Sie die beiden Patente
**US 190,864, „Improvement in Carbons for Electric Lights“, Paul Jablochkoff, Paris, datiert 15. Mai 1877.** Die Kohlen werden *„vertikal und parallel“* in geringem Abstand zueinander angeordnet, und der Zwischenraum ist mit einer isolierenden Substanz gefüllt, die mit ihnen abbrennt. Das Ziel sei, in seinen Worten, die *„Unterdrückung jedes mechanischen Reglers“*. Im Betrieb wurden die Kerzen mit Wechselstrom betrieben, sodass beide Kohlen mit gleicher Geschwindigkeit abbrannten.
**US 219,208, „Electric-Lamp“, Charles F. Brush, Cleveland, Ohio, datiert 2. September 1879.** Eine Lampe mit *„zwei oder mehr Kohlesätzen“* und einer Hebevorrichtung, die so angeordnet ist, dass sich *„die Kohlen der beiden Sätze“* nacheinander trennen. Wenn das erste Paar abgebrannt ist, wandert der Lichtbogen zum nächsten, wodurch sich die Brenndauer einer Lampe ohne Aufsicht verdoppelt.
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The regulator's cycle
The regulator's cycle
Blockly-Arbeitsbereich
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Warum ein Vorschaltgerät und warum ein Regler
Warum ein Vorschaltgerät und warum ein Regler
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Den Regler bauen – ohne Lichtbogen
Den Regler bauen – ohne Lichtbogen
Der Regler lässt sich bei 12 V gefahrlos bauen und testen, ganz ohne Lichtbogen. Befestige einen kleinen Hubmagneten vertikal auf einem Sperrholzständer, der Stößel zeigt nach unten, und befestige einen kurzen Graphitstab (aus einem Graphitblock geschnitten) am unteren Ende des Stößels. Darunter befestige einen zweiten Graphitstab am Sockel, sodass sich die beiden gerade berühren, wenn der Stößel frei hängt – das ist die Lampe 'aus'.
Verschalte die 12-V-Batterie, einen 10-W-Leistungswiderstand, die Magnetspule und die beiden Stäbe alle in SERIES. Schließe den Stromkreis: Der Strom fließt über die sich berührenden Stäbe, der Magnet zieht den oberen Stab hoch, der Kontakt öffnet sich, der Strom bricht ab, der Stößel fällt zurück und berührt erneut. Es summt: Das ist die Rückkopplungsschleife des Reglers, die pendelt, weil nichts sie stabil hält. Füge dem Stößel eine leichte Feder oder ein kleines Gewicht sowie einen Tropfen Öl als Dämpfer hinzu, dann wird das Summen langsamer und beruhigt sich – die Aufgabe, die bei Brush die Kupplung und der Dashpot übernahmen.
Bleibe bei 12 V. Versuche nicht, einen Lichtbogen aus dem Netz oder einem Schweißgerät zu ziehen: Das Licht verbrennt die Augen.
Materialien für diesen Schritt:
Graphitblock1 Stück
Sperrholzplatte1 BlattBenötigte Werkzeuge:
12-V-Zyklenbatterie
Multimeter
Schutzbrille
Messleitungen mit Krokodilklemmen
Hubmagnet
Power Resistor Kit - 10W (25 pack)5
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Geschichte und Kontext
Geschichte und Kontext
Humphry Davy demonstrierte den Kohlebogen zu Beginn des neunzehnten Jahrhunderts; praktisch nutzbar wurde er erst mit dem Dynamo. Jablochkoffs Kerzen beleuchteten 1878 die Avenue de l'Opéra in Paris, und Brushs Serienbogenanlagen erhellten ab 1879 amerikanische Stadtstraßen. **Hertha Ayrtons** Buch *The Electric Arc* (1902) lieferte die Gleichung, die das Notizbuch verwendet.
**Ehrliche Grenzen.** Bogenlampen sind blendend, zischen, flackern, benötigen täglich neue Kohlen und strahlen gefährliches Ultraviolett aus; in Innenräumen wurden sie von der Glühlampe (die nächste Stufe) verdrängt und überlebten nur dort, wo intensives Licht benötigt wurde – etwa bei Suchscheinwerfern und Kinoprojektoren.
Materialien
2- 1 StückPlatzhalter
- 1 BlattPlatzhalter
Benötigte Werkzeuge
6- 12-V-Zyklenbatterie10% ProvisionPlatzhalter
- Platzhalter
- Platzhalter
- Platzhalter
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