Elektrostatische Motoren

Elektrische Ladungen gleichen Vorzeichens stoßen sich ab, ungleichen Vorzeichens ziehen sich an. Auf dieser Basis sind mechanische Bewegungen und damit Motoren möglich. Diese Motoren sind sehr sanft (d. h. leicht und wenig kräftig).
Mit freundlicher Erlaubnis von Inka Prowaznik
Die Mikromotoren auf integrierten Schaltungen (Silizium-Chips) basieren meist auf Elektrostatik. Es ist heutzutage (a. D. 2000) viel zu kompliziert, eine dreidimensionale Spule zu entwickeln und einen Motor per Magnetkraft zu betreiben. Die elektrostatischen Mikromotoren funktionieren bei 100 V oder weniger.
Das Elektroskop
der einfachste elektrostatische "Motor"
Zwei dünne Goldblättchen sind am metallenen Deckel aufgehängt. Bringt man eine Ladung auf den Deckel, so verteilt sie sich über die Blättchen, die sich dann spreizen. Ihr Abstand ist dann ein Maß für die aufgebrachte Ladung. Derselbe Effekt, der die Blättchen im Elektroskop spreizt, läßt auch dem elektrisch geladenen Menschen die Haare zu Berge stehen. Dies kann man beobachten, wenn man sich frisch gewaschene Haare kräftig mit einem Kunststoffkamm kämmt, oder wenn man mit Gummisohlen über Kunstfaserteppiche geht.
Ein elektrostatisches Pendel
Der Poggendorf-Motor
Der deutsche Physiker Johann Christian Poggendorf entwickelte 1870 einen Motor, bei dem elektrische Ladungen per Spitzeneffekt auf eine Glasscheibe gesprüht werden.

Von der einen Nadel(reihe) werden Elektronen aufgesprüht, von der positiven wieder entnommen. Die dabei auftretenden elektrostatischen Abstoßungs- und Anziehungskräfte bewirken ein Rotieren der Scheibe. Die Drehrichtung ist zufällig. Sie kann vorgegeben werden, indem man die Scheibe zu Beginn geringfügig in Drehbewegung versetzt.
Mit einem zylindrischen Plexiglasrotor (17 cm hoch, 10.5 cm Durchmesser) und 16 messerartigen Elektroden konnte bei 7 kV und 6000 rpm eine Leistung von 6W erzeugt werden.

Eine Zinnfolie im Innern des Rotors sorgte für eine Erhöhung des elektrischen Feldes (und damit der Kräfte) zwischen den Elektroden und des Zylinders.
Eine leicht drehbar gelagerte Plastikflasche dreht sich zwischen 2 Nadelreihen, die unter Hochspannung stehen.
Poggendorf ohne Spitze
Franklin's Rad

Das absolute Minimum des "Poggendorf" bildet eine Art Rasensprenger mit Elektronen. Ionisierte Luftteilchen und die Spitzen haben gleiches Vorzeichen: sie stoßen sich ab.
Der elektrische Wind kann eine Kerzenflamme löschen.
Der Franklin-Motor
Anstelle des Nichtleiters, auf dem die Elektronen unbeweglich auf dessen Oberfläche haften, können auch mehrere voneinander isolierte Leiter den Elektronentransport übernehmen.

Auch ohne Spitzeneffekt mit genügend hoher Spannung kann diese Konstruktion rotieren.
Mit geringerer Spannung, aber nicht berührungsfrei, dreht sich hier eine Plastikflasche mit zwei getrennten Aluminiumfolien (ca. 5000 V bei wenigen mA). Das geht auch mit einem Plastikbecher.
Ein elektrostatisches Glockenspiel. Ein klingelnder Ladungstransport zwischen mehreren entgegengesetzt geladenen Metallglocken durch eine elektrisch isoliert aufgehangene Metallkugel.
Sehr elegant ist diese Stahlkugel, die in in einem Uhrglas mit sternförmigen Elektroden rollt.
Anderes
Hier ein Motor mit einem Elektret, dem elektrischen Gegenstück zu einem Magnet.

Zwischen Himmel und Erde besteht eine Spannungsdifferenz (elektrisch!), die für mechanische Bewegung genutzt werden könnte. Also keine erschreckenden Gewitter mit Blitz und Donner, sondern sinnvolle Mechanismen zum Mahlen von Getreide.... Dr. Oleg Jefimenko hat 1971 mit einem Wetterballon einen dünnen Draht zwischen Himmel und Erde gespannt und mit einem Franklin-Motor konnte er eine Leistung von 70 Watt erreichen. In unserer Atmosphäre sollen mindestens 200000 Megawatt an elektrischer Leistung vorhanden sein.

Zurück zu "Elektrisches" Letzte Änderung 2.8.2004