Unklarer Effekt: Glühlampe, Alufolie -> Ströme

Chriss_62 · Anmeldungsdatum: 21.10.2008 Beiträge: 3

Stülpt man über eine 60-Watt Glühlampe, welche man langsam hochdimmen kann, eine Alufolie und verbindet diese mit Krokodilklemme und Kabel an einen Messverstärker, kann man Ströme im Nano-Ampere-Bereich messen. Dieser Messstrom steigt mit der an die Lampe angelegten Spannung. Welcher Effekt ist dafür verantwortlich? Kann mir da jemand helfen?

Vielen Dank

Chriss

Passepartout · Anmeldungsdatum: 02.06.2005 Beiträge: 172 Wohnort: Lausanne

Hallo Chriss,

ich denke, der Photoeffekt ist hier für die Ströme verantwortlich. Durch die im Glühdraht emittierten Photonen werden Elektronen aus dem verbund im Aluminium rausgeschlagen und sind dann erstmal frei und können gemessen werden...

Ist nur eine Vermutung, genau weiß ich es nicht.
Liebe Grüße,
Michael

wishmoep · Anmeldungsdatum: 07.09.2008 Beiträge: 1342 Wohnort: Düren, NRW

Ich dachte, dass erst Strahlung ab dem UV-Bereich den Photoeffekt auslösen können, sprich Elektronen aus Schalen herauslösen, sonst könnten wir ja auch von handelsüblichen Glühbirnen braun werden Augenzwinkern

.

Hast du vielleicht einen Link (wenn es denn einen gibt) zu dem Versuch?
Weil die Alufolie hat doch keine Verbindung zu ieinem Verbraucher? Hm.
Fragt sich ja auch von wo nach wo der Strom fließen soll - von Lampe zur Folie oder wie?

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Ich bin sowohl damit einverstanden, dass die experimentelle Beobachtung nach Photoeffekt aussieht, als auch einverstanden, dass die Austrittsarbeit von Aluminium so hoch ist, dass man dafür UV-Licht braucht.

Das spricht also dafür, dass die verwendete Glühbirne unter anderem auch ein kleines bisschen UV-Licht aussendet. Vergleiche zum Beispiel

http://de.wikipedia.org/wiki/Ultraviolettstrahlung#Ultraviolettstrahlungsquellen

sax · Anmeldungsdatum: 10.05.2005 Beiträge: 377 Wohnort: Magdeburg

Meine Vermutung ist, dass du nur thermisches Rauschen misst. Laut Nyquist gilt für das gemittelte Rauschstromquadrat:

wobei

die Boltzman Konstante, T die Temperatur und R der Widerstand über den der Strom fliesst ist.

ist die Frequenzbreite.
(Die Gleichung gilt bei sehr hohen Frequenzen nicht mehr, aber das sollte hier keine Rolle spielen). Wenn man 100 - 1000 Hz Frequenzbreite zugrunde legt kommt man bei Raumtemperatur und Nanoampere's auf Widerstände von der Größenordnung im Ohm Bereich , was ich durchaus plausibel finde.

Liegt nun mehr Spannung an der Lampe an, wird die Folie wärmer, das Rauschen wird größer und damit der gemessene Strom. Auf der anderen Seite wächst aber auch der Widerstand des Aluminiums, was den Effekt abmildert. Ein Indiz dafür das man thermisches Rauschen misst wäre das der Strom, wenn man die Glühbirne abschaltet, nur langsam zurückgeht, eben so schnell wie die Folie sich abkühlt und auch nicht völlig verschwindet wenn die Lampe aus ist.

edit: Zum Photoeffekt. Ich nehme an iht meint den äusseren Photoeffekt. Da werden ja Elektronen aus dem Aluminium in die Umgebung, also die Luft, herausgeschlagen. Ich sehe nicht wie dies zu einer Spannung an den Krokodilklemmen führen sollte. Ausserdem ist die Abstrahlung einer klassischen Glühbirne im UV Bereich ziemlich klein. Das Maximum der Strahlung liegt meist sogar noch im thermischen Bereich. An diese Erklärung glaube ich eher nicht (lasse mich aber gerne vom Gegenteil überzeugen).

Eine andere Vermutung:
Vieleicht haben die beiden Kontakte ja verschiedene Temperatur und die thermische Kontaktspannung ist fuer den Strom verantwortlich.

Chriss_62 · Anmeldungsdatum: 21.10.2008 Beiträge: 3

Die Idee mit dem thermischen Rauschen finde ich am plausibelsten. Vielen Dank dafür.

Liebe Grüße
Chriss

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Ob das thermisches Rauschen ist oder Photoeffekt, kann man sicher experimentell ausprobieren:

Wenn man die Spannung an der Glühlampe hochdreht, und der gemessene Strom von der Alufolie nimmt gleichzeitig zu, dann spricht das für Photoeffekt.

Wenn der Strom erst mit einer gewissen Verzögerung zunimmt, dann würde das für thermisches Rauschen sprechen, da die Alufolie dafür erst allmählich warm werden müsste.

Ist die Frage anlässlich eines Experiment entstanden, das du selbst mal gemacht hast, so dass du das einfach mal selbst ausprobieren könntest?

Chriss_62 · Anmeldungsdatum: 21.10.2008 Beiträge: 3

Der Versuch ist aufgebaut. Die Stromstärke steigt tatsächlich mit der an der Lampe angelegten Spannung. Leider gibt es Probleme mit der Erdung. Bei so kleinen Strömen (nA) spielen äußere Einflüsse eine Rolle, aber das kreigte ich wohl in den Griff. Wenn es der Photoeffekt ist, dann müsste eine dünne (UV)lichtundurchsichtige Schicht zwischen Lampe und der Aluminiumfolie den Strom zum Erliegen bringen. Das probiere ich mal aus.

Gruß Chriss