Vorversuch
Aufbau
Eine Dreiecksglimmlampe wird wie in Abb. 1.1 über einen Transformator an einen Frequenzgenerator (Sinusgenerator) angeschlossen. Der Transformator ist notwendig, um die Spannung ausreichend hochzutransformieren, sodass sie auf der Sekundärseite höher als die Zündspannung der Glimmlampe (etwa \(U=80\,\rm{V}\)) ist. Im gezeigten Aufbau wurden dazu eine Primärspule mit \(N_{\rm{P}}=1000\) Windungen und eine Sekundärspule mit \(N_{\rm{S}}=10000\) Windungen genutzt. Der Frequenzgenerator erzeugt eine sinusförmige Wechselspannung mit einer Frequenz, die langsam genug ist, um den Polwechsel an der Glimmlampe mit den Augen verfolgen zu können. Es eignen sich also Frequenzen von \(f=15\,\rm{Hz}\) oder weniger.
Durchführung
Du schaltest den Frequenzgenerator ein, steigerst die Amplitude der Sinusspannung, erhöhst also die maximale Ausgangsspannung, und beobachtest dabei das Verhalten der Dreeicksglimmlampe.
Beobachtung
Die Abbildungen 1.2, 1.3 und die Animation in Abb. 2 machen deutlich, was du beobachten kannst: Die beiden Elektroden der Dreiecksglimmlampe leuchten abwechselnd auf. An der Dreiecksglimmlampe liegt also eine Wechselspannung an.
Hauptversuch mit Diode
Aufbau
Für den Hauptversuch schaltest du wie in Abb. 3.1 bei ansonsten unverändertem Aufbau in den Sekundärkreis mit der Glimmlampen eine Röhrendiode. Die Glühkathode der Diode wird dabei an ein Netzgerät angeschlossen, dass hier eine Heizspannung von \(U_{\rm{Heiz}}=6{,}3\,\rm{V}\) liefert.
Hinweis: Im realen Versuchsaufbau aus Abb. 3.1 ist einfach eine EC92 Triode zu einer Diode geschaltet, indem dass Gitter mit der Anode zusammengeschaltet wurde.
Durchführung
Du schaltest den Frequenzgenerator ein, steigerst die Amplitude der Sinusspannung, erhöhst also die maximale Ausgangsspannung, und beobachtest dabei das Verhalten der Dreeicksglimmlampe.
Durchführung, Beobachtung und Erklärung im Video
Beobachtung
Abb. 3.2, Abb. 4 und Abb. 5 machen deutlich, was du beobachten kannst: An der Dreiecksglimmlampe leuchtet nur noch eine Elektrode auf. Diese leuchtet weiterhin kurz auf und wird wieder dunkel, während die zweite Elektrode der Glimmlampe durchgehend dunkel bleibt.
Versuchsauswertung
Mit Röhrendiode im Sekundärkreis leuchtet von der Glimmlampe nur die mit der Anode verbundene Elektrode während einer Halbperiode auf. Es fließt also nur während einer Halbperiode ein Strom von der Glühkathode zur Anode. In der anderen Halbperiode fließt hingegen kein Strom.
Die Diode hat also eine gleichrichtende Wirkung und macht aus der anliegenden Wechselspannung eine Art gepulste Gleichspannung.