Influenzmaschinen
sind
elektrostatische Generatoren
, die zur Spannungserzeugung das Prinzip der Trennung
elektrischer Ladungen
durch
Influenz
nutzen. Im Gegensatz zu
elektrodynamischen Generatoren
nutzen Influenzmaschinen die Kraftwirkung des
elektrischen Feldes
auf elektrische Ladungen.
Der schwedische Physiker
Johan Carl Wilcke
beschrieb 1762 erstmals den sogenannten
Elektrophor
, der als erste Influenzmaschine gilt.
Alessandro Volta
entwickelte ihn 1775 weiter, sodass er fur Experimente besser genutzt werden konnte. Der ursprungliche Elektrophor liefert konstruktionsbedingt keine kontinuierliche Gleichspannung.
Im Jahre 1865 mechanisierte
Wilhelm Holtz
die Funktionsweise des Elektrophors, um kontinuierliche Gleichspannungen zu liefern. Gegen Ende des 19. Jahrhunderts lieferten Influenzmaschinen dauerhaftere und gleichmaßigere Hochspannung als die zuvor verwendeten
Elektrisiermaschinen
, die
Reibungselektrizitat
nutzten.
Eine eigene Form der Nutzung von Influenz hat
Lord Kelvin
1867 mit seinem
Kelvin-Generator
gefunden. In diesem so genannten Wassertropfengenerator wird die Influenz in Wassertropfen zur Trennung elektrischer Ladungen eingesetzt, wodurch Spannungen von bis zu 20 kV erzeugt werden konnen.
Der Erfinder
James Wimshurst
konstruierte ab 1878 die nach ihm benannte
Wimshurstmaschine
mit mehreren parallel auf einer Achse angebrachten und gegensinnig rotierenden Scheiben, die eine kontinuierliche Gleichspannung liefern konnte. Sie diente unter anderem zur Stromversorgung von
Rontgenrohren
Anfang des 20. Jahrhunderts. Damit konnen Spannungen bis ca. 100 kV erzeugt werden. Fur großere Spannungen reichen in typischen Aufbauten die Langen der Isolationsstrecken nicht mehr aus und es kommt zu Uberschlagen.
Bei der Wimshurstmaschine wird die hin- und hergehende Bewegung durch eine rotierende ersetzt, um die Krafte beim Beschleunigen und Bremsen zu eliminieren.
Moderne Vertreter der Influenzmaschine sind
Pelletrons
, die in
Teilchenbeschleunigern
zum Einsatz kommen. Sie gleichen in ihrem Aufbau einem Bandgenerator, besitzen jedoch anstelle des Bandes eine isolierende Kette, an der Rohrstucke oder Kugeln befestigt sind. Pelletrons konnen Spannungen bis zu 32 MV erzeugen.
Alle Influenzmaschinen beruhen auf dem Prinzip der Ladungsverschiebung und -trennung mittels
Influenz
, indem von der Umgebung isolierte elektrische Leiter im Einflussbereich elektrischer Felder bewegt werden. Infolge der Wirkung des
elektrischen Feldes
auf
elektrische Ladungen
im leitfahigen Korper kommt es dabei aufgrund der Influenz zu einer Ladungsverschiebung innerhalb des metallischen Leiters. Durch eine raumliche Bewegung des metallischen Leiters, wobei
Arbeit
gegen die elektrischen Feldkrafte verrichtet werden muss, kombiniert mit zeitlich synchronisierten elektrischen Kontakt- und Trennvorgangen, welche je nach Typ der Influenzmaschine verschiedenartig ablaufen, werden so
Gleichspannungen
im Bereich einiger 100
V
bis zu 100 kV erzielt.
Hohere Spannungen sind mit einfachen Demonstrationsgeraten nicht erreichbar, weil die
Isolationswiderstande
der Aufbauten dafur zu gering sind, und weil es außerdem zu Spruhentladungen wie der
Koronaentladungen
an den spitzen Ecken und Kanten der elektrischen Leiter kommt, weil die raumlichen Abstande fur hohere Spannungen zu gering sind.
Der
Wirkungsgrad
liegt bei nur wenigen Prozent. Aus diesem Grund haben Influenzmaschinen als elektrische Maschinen, außer im Bereich der Ausbildung und als Demonstrationsgerat, keine wesentliche technische Bedeutung.
Aufgrund der manchmal nicht offensichtlichen Funktionsweise von Influenzmaschinen halten sich hartnackig Geruchte, nach denen Effekte außerhalb der bekannten Physik fur deren Funktion verantwortlich sein sollen. Jedoch sind dafur keine anderen als die in der
Elektrostatik
bekannten Gesetzmaßigkeiten notig. In einigen
Sekten
und in
Parawissenschaften
werden Abwandlungen von Influenzmaschinen als Basis von Antrieben fur fliegende Untertassen (sogenannte ?Levitationsscheiben“) oder als
Overunity-Maschinen
zur Energiegewinnung gezeigt.
- Gottlieb Christoph Bohnenberger:
Beschreibung unterschiedlicher Elektrizitatsverdoppler von einer neuen Einrichtung, nebst einer Anzahl von Versuchen uber verschiedene Gegenstande der Elektrizitatslehre, etc.
Tubingen 1798.
- Wilhelm Holtz:
Uber eine neue Elektrisirmaschine.
In: Johann Poggendorff, C. G. Barth (Hrsg.):
Annalen der Physik und Chemie
.
Band
126
. Leipzig 1865,
S.
157 - 171
.
- Wilhelm Holtz:
Uber die hohere Ladung isolierender Flachen durch Seitenanziehung und die Ubertragung dieses Princips auf die Construction von Influenz-maschinen.
In: Johann Poggendorff, C. G. Barth (Hrsg.):
Annalen der Physik und Chemie
.
Band
130
. Leipzig 1867,
S.
128 - 136
.
- Wilhelm Holtz:
Zur Influenzmaschine
. In: F. Poske (Hrsg.):
Annalen der Physik und Chemie
. Julius Springer, Berlin 1904 (siebzehnter Jahrgang, viertes Heft).
- O. Lehmann:
Dr. J. Fricks physikalische Technik
.
Band
2
. Friedrich Vieweg und Sohn, Braunschweig 1909,
S.
797
(Abteilung 2).
- F.Poske:
Neue Formen von Influenzmaschinen.
In: F. Poske (Hrsg.):
Zeitschrift fur den physikalischen und chemischen Unterricht
. Julius Springer, Berlin 1893 (siebter Jahrgang, zweites Heft).