Ein Funkeninduktor besteht aus einem gewöhnlichen Hochspannungstrafo mit entsprechend wenig Primärwindungen und vielen Sekundärwindungen. Normalerweise muss man ja für die Spannungsübertragung beim Transformator Wechselstrom verwenden. Beim Funkeninduktor ist dies anders. Er wird mit Gleichspannung betrieben, die aber durch das sich bildende Magnetfeld der Primärspule automatisch immer wieder unterbrochen wird. 
Schließt nämlich die Blattfeder den Kontakt, so fließt Strom durch die Primärspule und erzeugt ein Magnetfeld. Dieses Magnetfeld zieht nun die Blattfeder in Richtung Trafokern. Dadurch wird der Stromkreis unterbrochen und es fließt kein Strom mehr. Infolgedessen wird die Blattfeder nicht mehr angezogen und schwingt wieder zum Kontakt zurück. Auf diese simple Art und Weise wird der Gleichstrom periodisch zerhackt. Ändert sich der Strom aber blitzartig im Primärkreis, so ändert sich auch das Magnetfeld schlagartig. Dadurch kommt es nach dem Faraday’schen Induktionsgesetz zu einer starken Änderung des magnetischen Flusses dΦ/dt und dadurch zu einer großen Induktionsspannung Uind.
Normalerweise bastel ich ja meine Geräte selbst. Dieses mal bin ich aber auf der Verkaufsplattform Willhaben zufällig über ein Konvolut bestehend aus Schulinventar für den Physikunterricht gestolpert. Dabei war eben auch ein kleiner Funkeninduktor zu einem wirklich sehr günstigen Preis, bei dem ich einfach nicht widerstehen konnte.
Laut Beschriftung wird er mit 6V Gleichspannung betrieben. Natürlich musste ich ihn gleich ausprobieren, zu groß ist jedesmal die Neugierde. Und er funktioniert zum Glück. Zwar ist die Funkenweite nicht wirklich berauschend, aber viel mehr kann man wohl von so einer kleinen Ausführung nicht erwarten…
Ohne Selbstbau kommt kein Physikprojekt bei mir aus. Daher starte ich auch den Versuch, einen Funkeninduktor selbst zu bauen. Herzstück eines solchen ist die Hochspannungssekundärspule. Da diese aber im Schnitt mehr als 15 000 Windungen besitzt und gut isoliert sein muss wollte ich mir einen mühsamen Eigenbau ersparen und habe mir diese gebrauchte Hochspannungsspule auf http://www.kleinanzeigen.de gekauft.
Der ohmsche Widerstand der Spule beträgt beachtliche 4.5 kΩ:
Die Primärspule wickle ich um einen 24 x 24 mm Eisenkern. Dazu kaufe ich mir eine 12 mm Eisenstange vom Baumarkt:
Auf das Sägen der Eisenstange freue ich mich schon 😉
Für den Wagnerschen Hammer benötige ich ja ein flexendes Metallstück. Dazu habe ich mir auf Amazon Tischtuchklemmen besorgt. Mal schauen ob sie für diesen Aufbau geeignet sind.
Die 4 benötigen 4-kant-Stäbe für den Kern der Primärspule:
Bewickelt habe ich den Kern mit 0.6 mm Kupferlackdraht:
Für einen ersten Test schließe ich die Primärspule manuell abrupt an das Gleichspannungsnetzteil. Dabei sollte sich sekundär eine Spannungsspitze ergeben, welche ich mit dem Oszilloskop erfasse (Achtung: Spannungsteiler nicht vergessen!):
Für die Messung der Hochspannung auf der Sekundärseite benötige ich noch einen 1000:1 Spannungsteiler:
1 Volt am Oszilloskop entspricht also einer Sekundärspannung von 1000 V:
Das ernüchternde Ergebnis, eine Amplitude von lediglich 2 kV 🙁
Daher habe ich einmal die Anzahl der Primärwindungen reduziert:
Die Primärspannung habe ich aufs Maximum = 30 V erhöht:
Leider komme ich nur auf eine Spannungsamplitude von nicht einmal 3.5 kV:
Als nächsten Schritt probierte ich es mit einem anderen Kern und zwar bestehend aus lauter einzelnen, ummantelten Eisendrähten (Bindedraht):
Die Amplitude bei abrupt angeschlossener 18 V Eingangsspannung beträgt knapp über 4 kV:
Anstelle der manuellen Ansteuerung probierte ich es mit einer elektronischen (PWM-Signal und Mosfet):
Das kleine und günstige PWM-Modul, bei dem man die Frequenz und den Tastgrad (hier nur 1%) einstellen kann:
Wieder ein ernüchterndes Ergebnis: U0 = 3 kV:
Jetzt habe ich es noch mit meiner aufwendigeren Zerhackerschaltung bestehend aus NE555 und IRFP460 probiert. Diese hat sich für die Ansteuerung von Zeilentrafos oder Zündspulen eigentlich immer bewährt.
Bei 18.6 V zog die Schaltung 1.7 A:
Der erzeugte Funke übersprang eine Strecke von ca. 15 mm, war aber sehr schwach. Die Ausgangsspannung dürfte also im Bereich um die 15 kV liegen.
Der Schaltplan meines DIY Funkeninduktors:
Parallel zum mechanischen Unterbrecher (Wagnerscher Hammer) wird ein impulsfester Folienkondensator mit 1 µF / 630 V geschalten. Dieser soll die Funkenbildung unterdrücken und die Wirksamkeit des Unterbrechers steigern…
Für den Wagnerschen Hammer habe ich mir einen Klingelbausatz besorgt. Diesen gibt es zum Beispiel hier für kleines Geld: https://www.winklerschulbedarf.com/de/i/klingel-per-stk-100550.
Der gesamte Aufbau dieses Mal im Wohnzimmer:
Für die Messung/Aufzeichnung der Hochspannung verwende ich wie immer einen simplen 1000 : 1 Spannungsteiler bestehend aus einem 100 MΩ HV-Widerstand in Serie mit einem 100 kΩ 1/4W-Widerstan:
Die Spitzenspannung liegt also bei rund 10 kV:
Die simple Funkenstrecke:
Die erzeugten Funken sind nicht gerade lang, aber ich bin dennoch mehr als zufrieden überhaupt welche erzeugt zu haben:
Mit einem kommerziellen Funkeninduktor kann meiner natürlich nicht ansatzweise mithalten, dennoch bin ich wie gesagt mit den Ergebnissen zufrieden. Man darf nicht vergessen, dass echte Funkeninduktoren sekundärseitig rund 80 000 – 120 000 Windungen besitzen im Gegensatz zu den bescheidenen 15 000 bei mir. Aber meine Version mit der fertigen HV-Trafospule kann ungleich einfacher nachgebaut werden, was auch wieder enorm von Vorteil ist und meiner Intention enspricht…
