Ladungsgenerator

Der Kabellose Elektroschocker

Gefahren bei diesem Versuch:
 

Dieser Ladungsgenerator erzeugt mitheilfe von Hochspannung eine auf dem Körper
speicherbare elektrische Ladung. Die Versorgungsspannung von 9V wird mithilfe
eines Transistors "zerhackt" (Wechselgerichtet) um einen Hochspannungstrafo
anzusteuern. Dieser Trafo transformiert diese Spannung auf ca. 6000V. An diesen
Transformator ist eine Hochspannungskaskade angeschlossen, mit der die Wechsel-
spannung gleichgerichtet (wichtig für die Ladungstrennung) und kaskadiert. Aus den
6000V werden so etwa 30000V. Eine derartige Hochspannungskaskade besteht im
Prinzip aus mehreren Greinacher-Schaltungen (Spannungsverdoppler), also einfachen
Dioden und Kondensatoren.

Mithilfe dieser Hochspannung kann man nun Ladungen trennen. In unserem Fall wollen
wir negative Ladungen, also wird der Masseanschluss dieser Schaltung geerdet um dort
Ladungen aufnehmen zu können. Der Hochspannungsausgang wird bspw. am Bein
befestigt. So werden nach dem Prinzip der Influenz (verschiebung von Ladungen) durch
die Potentialdifferenz (unterschied 0V zu 30kV) von einer Elektrode zur anderen bewegt.
Die Negative Ladung wird im Menschlichen Körper wie in einem Kondensator gespeichert.
Das gleiche passiert etwa wenn man über einen Teppich läuft und sich statisch auflädt, nur
mit dieser Schaltung wesentlich stärker und schneller. Die 30kV ist die Maximale Spannung
die so auf dem Körper gespeichert werden kann.

Die Spannung von 30000V ist doch tödlich?
Nein, die bloße Hochspannung ist nicht gefährlich. Was gefährlich ist, ist der Strom der fließt.
Fasst man bspw. einen 9V Block an, fließt ein Strom von 0,09µA. Dieser Strom ist so niedrig,
das man es nichtmal spührt. Berührt man aber z.b. einen Kontakt der Steckdose können bis zu
50mA fließen. Ab einem Wert von 25mA tritt in der Regel schon tödliches Herzkammerflimmern
auf, da das Herz sich an die Frequenz des Stromes anpasst (hier 50 Schläge/Sekunde!). Ab 50mA
ist man vermutlich sofort tod. Bei 30kV würden mehrere Ampere über den Körper fließen. Klar
das das keiner Überleben kann. Daher muss der Strom auf jeden fall begrenzt werden.
Das geschieht einerseits durch den Einsatz von Batterien, da diese keine Hohen Stöme liefern
können (innenwiderstand in einer Batterie), andererseits durch sehr Hochohmige Widerstände
am Hochspannungsausgang des Tranfos. Hier werden 2 100k Ohm Widerstände Parallel
zwischen den HV Ausgang gehängt.

Befestigt man jetzt z.b. die Erdungselektrode unter einem Schuh (mit gut Isolierender Sohle!!)
und den Hochspannungsausgang am Bein, kann man auf Holzboden bereits kleine Funken
aus seinem Finger zu Metallischen Objekten erzeugen. Desto leitfähiger der Boden ist, desto
sträker wird dieser Effekt. Berührt man mit dieser Elektrode beispielsweise einen geerdeten
Heizkörper, so reicht der Blitz aus einem Finger aus um ein Handy durch bloßes anfassen zu
zerstören. Eine Berührung einer so aufgeladenen Person ist sehr schmerthaft, man selber
spührt jedoch kaum etwas. Hält man seine Hand über eine Schale mit feinem Sand, so
springen die kleinen Sandkörnchen zur Hand, da sie von der Ladung angezogen werden.