Aufbau eine Glimmlampe
In Abb. 1 siehst du das Foto einer Glimmlampe. Sie besteht aus zwei Elektroden, die sich in einem mit Gas geringen Drucks gefüllten Glasröhrchen gegenüberstehen. Elektrode nennt man einen mit dem Pol einer Stromquelle verbundenen Leiter, der in ein Gefäß (Vakuum, Gas, Flüssigkeit) hineinragt.
Joachim Herz Stiftung
In Abb. 2 siehst du den Aufbau und das Schaltsymbol für die Glimmlampe.
Hinweis: Glimmlampen zünden erst ab einer gewissen Spannung; bei den Neonröhrchen liegt diese bei ca. \(80\,{\rm{V}}\)-\(100\,{\rm{V}}\). Fließt zu viel Strom durch die Glimmlämpchen, so werden diese zerstört. Für den Anschluss an unser Haushaltsnetz benutzt man häufig die sogenannte Dreiecksglimmlampe.
Reihenschaltung zweier Glimmlampen
Die Bilderserie in der Abbildung sind zwei Glimmlampen hintereinander an ein strombegrenztes Netzgerät anschlossen. Das Netzgerät muss mindestens eine Spannung größer als die Zündspannung der Glimmlampe, also etwa \(U\geq 80\,\rm{V}\) liefern. Zunächst ist der Strom durch die Glimmlampen begrenzt auf \(I_{\rm{max}}=200\,\mu\rm{A}\). Anschließend wird zunächst umgepolt, sodass Plus- und Minuspol an den Glimmlampen gerade vertauscht werden.
In einem zweiten Versuch werden die Glimmlampen an einen auf \(I_{\rm{max}}=2\,\rm{mA}\) begrenzten Anschluss angeschlossen.
Achtung: Typische Glimmlampen halten einen solch "großen" Strom nur sehr kurze Zeit aus. Netzgerät immer nur für kurze Zeit einschalten!
Beobachtung
Im Versuch leuchten immer die Elektroden der Glimmlampe, die dem Minuspol der Spannungsquelle zugewandt sind. Nach dem Umpolen leuchtet also gerade jeweils die anderen beiden Elektroden. Ein höherer Stromfluss durch die Glimmlampen sorgt für ein helleres, ausgeprägteres Aufleuchten.
Aufgabe
a) Fertige eine Schaltskizze des Versuchs an. Benutze dabei das Schaltsymbol für die Glimmlampe.
b) Beschreibe die Beobachtung beim Einschalten der elektrischen Quelle. Gehe insbesondere darauf ein, wie man mit Hilfe von Glimmlampen die Art der Pole einer Spannungsquelle feststellen kann.
Vergleich von Glimmlampe und Glühlampe
Reihenschaltung von Glimmlampe und Glühlampe
Im folgenden Versuch werden die Glimmlampe und die Glühlampe in Reihe geschaltet. Für diesen Versuch ist wiederum ein strombegrenztes Netzgerät nötig, dass größere Spannungen als die Zündspannung der Glimmlampe liefert, also meist eine Spannung \(U\geq 80\,\rm{V}\).
Abb. 6.1 zeigt einen möglichen Aufbau. Abb. 6.2 zeigt die Durchführung des Versuchs bzw. die Beobachtung.
Beobachtung
Die Glimmlampe leuchtet mit der dem Minuspol zugewandten Elektrode auf, während die Glühlampe dunkel bleibt.
Parallelschaltung von Glimmlampe und Glühlampe
Die Glimmlampe und die Glühlampe können natürlich auch, wie in Abb. 7.1 gezeigt, parallel geschaltet werden. Für diesen Versuch ist ein Netzgerät nötig, dass den zum Betrieb der Glühlampe benötigten Strom liefert. Dabei ist jedoch im Gegensatz zu den Versuchen zuvor nur Kleinspannung nötig (Leistungsdaten der Glühlampe beachten!).
Beobachtung
Abb. 7.2 zeigt, was bei der Versuchsdurchführung passiert. In einer Parallelschaltung leuchtet die Glühlampe hell auf, während die Glimmlampe dunkel bleibt.
Hinweis: Würdest du die Spannung weiter erhöhen, so würde auch die Glimmlampe zünden. Diese hohe Spannung würde aber zur Zerstörung der parallelgeschalteten Glühlampe führen.
Ergebnis
Die Glimmlampe kann schon sehr kleine Ströme erkennbar machen, die Glimmlampe ist also ein empfindlicherer Stromindikator als die Glühlampe. Weiter kannst du mit Hilfe der Glimmlampe auch die Polung einer Quelle oder die Ladungsart eines Gegenstandes feststellen. Damit die Glimmlampe aber arbeitet muss eine Mindestspannung vorhanden sein. Diese liegt je nach Typ meist bei etwa \(80-100\,\rm{V}\) (Richtwert). Unterhalb dieser Spannung muss dagegen eine Glühlampe (oder natürlich eine entsprechendes Messgerät) als grober Stromindikator genutzt werden.
Aufgabe
a)Erläutere, warum bei einer Reihenschaltung aus Glimmlampe und Glühlampe die Glimmlampe aufleuchtet und die Glühlampe dunkel bleibt, während bei einer Parallelschaltung von beiden die Glühlampe aufleuchtet, während die Glimmlampe dunkel bleibt.
b)Erläutere, was geschehen würde, wenn in den beiden Teilversuchen (Reihenschaltung und Parallelschaltung) bei sonst gleichem Versuch die Glimmlampe aus der Halterung genommen würde.