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2026-04-10T10:57:56Z

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[[Datei:Wimshurst machine PP2010.044.001a.jpg|mini|Influenzmaschine (Wimshurstmaschine)]]
'''Influenzmaschinen''' sind [[Elektrostatischer Generator|elektrostatische Generatoren]], die zur Spannungserzeugung das Prinzip der Trennung [[Elektrische Ladung|elektrischer Ladungen]] durch [[Influenz]] nutzen. Im Gegensatz zu [[Elektrischer Generator|elektrodynamischen Generatoren]] nutzen Influenzmaschinen die Kraftwirkung des [[Elektrisches Feld|elektrischen Feldes]] auf elektrische Ladungen.

== Geschichtliche Entwicklung und Typen ==

=== Elektrophor ===

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 für Experimente besser genutzt werden konnte. Der ursprüngliche 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 gleichmäßigere Hochspannung als die zuvor verwendeten [[Elektrisiermaschine]]n, die [[Reibungselektrizität]] nutzten.

=== Kelvin-Generator ===

Eine eigene Form der Nutzung von Influenz hat [[William Thomson, 1. Baron Kelvin|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 können.

=== Wimshurstmaschine ===

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 [[Röntgenröhre]]n Anfang des 20. Jahrhunderts. Damit können Spannungen bis ca. 100 kV erzeugt werden. Für größere Spannungen reichen in typischen Aufbauten die Längen der Isolationsstrecken nicht mehr aus und es kommt zu Überschlägen.

Bei der Wimshurstmaschine wird die hin- und hergehende Bewegung durch eine rotierende ersetzt, um die Kräfte beim Beschleunigen und Bremsen zu eliminieren.

=== Pelletron ===

Moderne Vertreter der Influenzmaschine sind [[Pelletron]]s, die in [[Teilchenbeschleuniger]]n zum Einsatz kommen. Sie gleichen in ihrem Aufbau einem [[Bandgenerator]], besitzen jedoch anstelle des Bandes eine isolierende Kette, an der Rohrstücke oder Kugeln befestigt sind. Pelletrons können Spannungen bis zu 32 MV erzeugen.

== Funktionsweise ==

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 [[Elektrisches Feld|elektrischen Feldes]] auf [[elektrische Ladung]]en im leitfähigen Körper kommt es dabei aufgrund der Influenz zu einer Ladungsverschiebung innerhalb des metallischen Leiters. Durch eine räumliche Bewegung des metallischen Leiters, wobei [[Arbeit (Physik)|Arbeit]] gegen die elektrischen Feldkräfte verrichtet werden muss, kombiniert mit zeitlich synchronisierten elektrischen Kontakt- und Trennvorgängen, welche je nach Typ der Influenzmaschine verschiedenartig ablaufen, werden so [[Gleichspannung]]en im Bereich einiger 100 [[Volt (Einheit)|V]] bis zu 100 kV erzielt.

Höhere Spannungen sind mit einfachen Demonstrationsgeräten nicht erreichbar, weil die [[Elektrischer Widerstand|Isolationswiderstände]] der Aufbauten dafür zu gering sind, und weil es außerdem zu Sprühentladungen wie der [[Koronaentladung]]en an den spitzen Ecken und Kanten der elektrischen Leiter kommt, weil die räumlichen Abstände für höhere Spannungen zu gering sind.

== Wirkungsgrad ==
Die Entwicklung der Influenzmaschine wurde im 19. Jahrhundert vor allem durch vielfältige experimentelle Verbesserungen einzelner Komponenten vorangetrieben, mit dem Ziel [[mechanische Energie]] in [[elektrische Energie]] umzuwandeln. Als elektrostatische Generatoren liefern sie sehr geringe Ströme bei hohen Spannungen und verlieren Energie vor allem durch [[Leckstrom|Leckströme]], [[Koronaentladung]], inhärente [[Funke (Entladung)|Funkenbildung]] und mechanische [[Reibung]]. Noch zu Beginn des 20. Jahrhunderts wurde die Situation von Victor Schaffers folgendermaßen beschrieben:
{{Zitat
|Text=Elektrostatische Maschinen haben alles, was sie bei modernen Physikern unbeliebt macht. Sie eignen sich schlecht für Berechnungen, noch weniger für Präzisionsmessungen; ihre Theorie bietet keinerlei Anhaltspunkte für nützliche Verallgemeinerungen; und schließlich wurden sie noch nie für bedeutende industrielle Anwendungen eingesetzt.
|Autor=Victor Schaffers
|Quelle=La Machine à Influence, son Évolution, sa Théorie. Gauthier-Villars, Paris, 1908
|ref=<ref>{{Literatur |Autor=Victor Schaffers |Titel=La Machine à Influence, son Évolution, sa Théorie |Verlag=Gauthier-Villars |Ort=Paris |Datum=1908}}</ref>}}

Tatsächlich war der [[Wirkungsgrad]] der Influenzmaschinen nur schwer einer theoretischen Analyse zugänglich. Erst das von [[Robert Wichard Pohl]] im 20. Jahrhundert angegebene übersichtliche Funktionsmodell ermöglichte eine Trennung systemischer (inhärenter) Verluste und [[hochspannung]]sbedingter parasitärer Erscheinungen<ref>{{Literatur |Autor=Robert Wichard Pohl |Titel=Einführung in die Elektrizitätslehre |Verlag=Springer-Verlag |Ort=Berlin, Göttingen und Heidelberg |Datum=1949}}</ref>. Eine elementare analytische Betrachtung zeigte, dass der maximal mögliche theoretische Wirkungsgrad konventionell betriebener Influenzmaschinen auf 50 % begrenzt ist.<ref>{{Literatur |Autor=Günter Dörfel, Ernst Weihreter |Titel=The Fifty Percent Machines – A Short History of Influence Machines and an Elementary Theory of Their Efficiency: An Attempt. |Sammelwerk=[[Annalen der Physik]] 533 |Datum=2021 |Seiten=1–6}}</ref> Das Funktionsmodell von Pohl erklärt die Übertragung von Ladungen auf eine kapazitiv unterstützte externe [[Lastwiderstand|Last]]. Historisch bemerkenswert ist, dass eine von [[James Clerk Maxwell]] skizzierte Verbesserung des Wirkungsgrades durch Umgehung der systemischen Verluste<ref>{{Literatur |Autor=[[James Clerk Maxwell]] |Titel=A Treatise on Electricity and Magnetism |Verlag=[[Oxford University Press|Oxford: At the Clarendon Press]] |Ort=Oxford |Datum=1873}}</ref> von den Zeitgenossen kaum beachtet und auch nicht erfolgreich experimentell untersucht wurde.<ref>{{Literatur |Autor=Günter Dörfel, Ernst Weihreter |Titel=J. C. Maxwells Vorschlag zur Verbesserung der Influenzmaschinen – fundamental aber ignoriert |Sammelwerk=[[VDE Verband der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik#Fachgesellschaften|ETG]] journal |Band=01 |Datum=2026 |Seiten=42–45}}</ref>

== Pseudowissenschaftliche Beschreibungen ==

Aufgrund der manchmal nicht offensichtlichen Funktionsweise von Influenzmaschinen halten sich hartnäckig Gerüchte, nach denen Effekte außerhalb der bekannten Physik für deren Funktion verantwortlich sein sollen. Jedoch sind dafür keine anderen als die in der [[Elektrostatik]] bekannten Gesetzmäßigkeiten nötig. In einigen [[Sekte]]n und in [[Parawissenschaft]]en werden Abwandlungen von Influenzmaschinen als Basis von Antrieben für fliegende Untertassen (sogenannte „Levitationsscheiben“) oder als [[Perpetuum mobile|Overunity-Maschinen]] zur Energiegewinnung gezeigt.

== Literatur ==
* {{Literatur
|Autor=Gottlieb Christoph Bohnenberger
|Titel=Beschreibung unterschiedlicher Elektrizitätsverdoppler von einer neuen Einrichtung, nebst einer Anzahl von Versuchen über verschiedene Gegenstände der Elektrizitätslehre, etc.
|Ort=Tübingen
|Datum=1798}}
* {{Literatur
|Autor=Wilhelm Holtz
|Hrsg=Johann Poggendorff, C. G. Barth
|Titel=Über eine neue Elektrisirmaschine.
|Sammelwerk=Annalen der Physik und Chemie
|Band=126
|Ort=Leipzig
|Datum=1865
|Seiten=157 - 171}}
* {{Literatur
|Autor=Wilhelm Holtz
|Hrsg=Johann Poggendorff, C. G. Barth
|Titel=Über die höhere Ladung isolierender Flächen durch Seitenanziehung und die Übertragung dieses Princips auf die Construction von Influenz-maschinen.
|Sammelwerk=Annalen der Physik und Chemie
|Band=130
|Ort=Leipzig
|Datum=1867
|Seiten=128 - 136}}
* {{Literatur
|Autor=Wilhelm Holtz
|Hrsg=F. Poske
|Titel=Zur Influenzmaschine
|Sammelwerk=Annalen der Physik und Chemie
|Verlag=Julius Springer
|Ort=Berlin
|Datum=1904
|Kommentar=siebzehnter Jahrgang, viertes Heft}}
* {{Literatur
|Autor=O. Lehmann
|Titel=Dr. J. Fricks physikalische Technik
|Band=2
|Verlag=Friedrich Vieweg und Sohn
|Ort=Braunschweig
|Datum=1909
|Seiten=797
|Kommentar=Abteilung 2}}
* {{Literatur
|Autor=F.Poske
|Hrsg=F. Poske
|Titel=Neue Formen von Influenzmaschinen.
|Sammelwerk=Zeitschrift für den physikalischen und chemischen Unterricht
|Verlag=Julius Springer
|Ort=Berlin
|Datum=1893
|Kommentar=siebter Jahrgang, zweites Heft}}

== Weblinks ==
* [https://web.archive.org/web/20210412013844/http://www.chemgapedia.de/vsengine/vlu/vsc/de/ph/16/elektrizitaetslehre/elektrostatik/influenzmaschine/influenzmaschine.vlu.html Selbstlernsequenz zur Influenzmaschine, in Chemgapedia, mit vielen Fotos und einem 10-minütigen Film.] (archiviert, Stand 12. April 2021)
* de Queiroz, Antonio Carlos M., "[http://www.coe.ufrj.br/~acmq/electrostatic.html Electrostatic Machines]": Nachbauten und Übersicht über viele Varianten (engl.)
* [https://www.leifiphysik.de/elektrizitaetslehre/ladungen-felder-mittelstufe/versuche/influenzmaschine-von-wimshurst Influenzmaschine von Wimhurst] (dt.)
* [http://www.coe.ufrj.br/~acmq/bohnenberger.html Nachbau der ersten Bohnenberger-Maschine] (engl.)

== Belege ==
<references />

[[Kategorie:Elektrostatischer Generator]]
[[Kategorie:Physikalisches Demonstrationsexperiment]]

Influenzmaschine - Versionsgeschichte

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