Mit magnetischen Hochfrequenzfeldern lassen sich die verschiedenen Wirkungen der elektromagnetischen Induktion anschaulich darstellen, vom Induktions-Kochfeld bis zur Magnetschwebebahn. Dazu habe ich mit einer starken Endstufen-Pentode einen Oszillator gebaut, dessen Feldspule auf kleinstem Raum ein äußerst konzentriertes magnetisches Hochfrequenzfeld erzeugt. Das Video gibt schon mal einen Eindruck davon:

• Stahlnadeln zum Glühen bringen
• mit Nägeln berührungslos Wasser zum Sieden bringen
• aus einem alten Teelichtbecher und einer Stecknadel einen Motor bauen
• magnetische Levitationsversuche mit Alufolie
• merkwürdige Schwingungsformen an Ferritantennen erzeugen
• das Prinzip des Teslatrafos mit einer Fotoblitzröhre demonstrieren

Der Schaltplan. Ein kapazitiver Dreipunktoszillator mit einer 6L6GC, die normalerweise eher audiophile Aufgaben wahrnimmt. Der Oszillator ähnelt ansonsten dem Universator und dem Lokomobilisator. Bei etwa 300 bis 350 V Versorgungsspannung aus einem Netzgerät kann er 15 bis 20 Watt Induktionsleistung abgeben, bei 200 bis 400 kHz. Wegen der hohen Spannungen und der Störsicherheit habe ich Elektronik und Röhrenfassung in ein kleines Metallgehäuse eingebaut.

Die Schwingkreisspule, die auch das Magnetfeld für die Induktionsexperimente liefert, wird über Stecker von außen angeschlossen.

Ich habe eine ganze Auswahl davon, mit verschiedenen Windungszahlen und Durchmessern.
Wichtig: Der Oszillator darf nur dann eingeschaltet werden, wenn eine Schwingkreisspule L_A angeschlossen ist. Sonst zerstört der einsetzende Strom sofort das Schirmgitter der Röhre.

Die Kondensatoren C₁ und C₂ an der Anode sind HF-feste Polyesterkondensatoren für 600 V AC und haben 2,2 nF. C₃ hat 6,2 nF (1,5 und 4,7 nF parallel).

Vor das Steuergitter der Röhre habe ich zwei Schutzwiderstände von 1 und 10 kΩ eingebaut. Das verhindert eine Überlastung des Steuergitters. Hier fließt nämlich viel Strom über die Gitter-Kathoden-Kapazität.

Die schnelle Schottky-Diode BYV-21 in der Gitterzuleitung ist nicht zwingend erforderlich. Sie verzerrt das Steuersignal, das vom Schwingkreis an das Gitter geleitet wird und verbessert das Timing des Schaltens. Dadurch konnte ich die Leistung des Oszillators nochmals um 20 bis 30 Prozent steigern.

Exemplare für die Spulen L_A habe ich mit 75 und mit 155 Windungen. Das sind bei 3,5 cm Durchmesser 150 bzw. 580 µH. Die Frequenzen sind 220 bzw. 410 kHz.
Die Spulen habe ich aus HF-Litze Typ AWG 120/0,071 auf dünnwandige Holz- oder Kunststoff-Röllchen gewickelt. Mit gewöhnlichem Kupferlackdraht habe ich schlechte Erfahrungen gemacht. Da frist der berüchtigte Skin-Effekt die ganze HF-Leistung, und die Spule wird sehr schnell heiß. Hierin fließen immerhin 2 Ampere HF-Strom.
Die Anschlußdrähte zum Oszillator sind aus PVC-isolierter, flexibler Kupferlitze. Die ist beim Verlegen und Montieren nicht so empfindlich wie die HF-Litze und zudem hochspannungsfest.
Die 4,7-mH-Spule vor der Anode ist eine Festinduktivität vom Gurt. Diese braucht nur wenig Strom auszuhalten.

Ein Reagenzglas, das mit 5 cm Wasser und zwei kleinen Eisennägeln gefüllt ist, beginnt bald heftig zu sprudeln, wenn es in die Spule gesteckt wird.

Elektromagnetische Levitation. Ein dünner Ring aus Alufolie beginnt im Hochfrequenzfeld der Spule zu schweben. Der Bleistift sorgt dafür, dass er nicht zur Seite ausweicht.

Was stellt man an Weihnachten mit all den ausgebrannten Teelichtern an, das heißt, aus den kleinen Alutöpfchen ? Richtig: man balanciert sie auf einer Nadelspitze und baut einen Motor. Ein Weinkorken ist bestimmt auch zu finden.

Neben der Oszillatorspule brauchte ich eine zweite, die mit einem Drehkondensator von 2 x 500 pF verbunden wird. Sobald der zweite Schwingkreis auf Oszillatorfrequenz abgestimmt ist, beginnen die magnetischen Feldlinien um den Becher mit 280 kHz zu kreisen. Und nehmen ihn (wenn auch langsam) mit.

Mit einer zweiten Spule hann man zum Beispiel hohe Spannungen erzeugen wie mit einem Tesla-Trafo. Eine richtige Tesla-Spule habe ich nicht, doch es geht zur Not auch mit einer normalen Spule mit etwas höherer Induktivität. Die Klemmenspannung steigt bald ins Unermessliche, wenn man mit dem Drehko Resonanz herstellt. Zum Erleuchten einer Xenon-Blitzröhre, die zum Zünden ein paar 1000 Volt braucht, reicht es allemal.

Auch eine durchgebrannte 60-W-Glühbirne leuchtet wieder auf. Na ja, ein wenig. An den spitzen Bruchkanten des Wolframfadens entsteht ein richtiger Plasma-Jet.

Einen Ferritstab kann man mit dem Induktionsgerät geradezu zur Weißglut treiben. Nein, nicht ganz. Er wird zwar sehr heiß, aber es geht nur bis zur Curie-Temperatur von etwa 180 °C. Jenseits des Curiepunktes verschwindet die magnetische Hysterese. Und damit erfolgt die Ummagnetisierung ohne Wärmeentwicklung. Um den Ferritkern habe ich eine Leiterschleife gelegt. Sie registriert den Wechsel des magnetischen Moments des Stifts. Eine weitere Leiterschleife, allerdings ohne Ferrit, trägt der schwarze Kabelbinder daneben. Diese Schleife zählt die Feldlinien, die am Stift vorbeigehen.
Die schwarze Scheibe ist eine Klebebandrolle, die allein zur Stützung der Schwingkreisspule dient.

Hier ein paar Oszillogramme, die ich bei verschiedenen Tempoeraturen abfotografiert habe. Oben jeweils die Spannung an der Ferrit-Schleife, unten die Spannung an der Luft-Schleife.

1. Bei Raumtemperatur. Alles ist schön sinsuförmig, wie man es sich wünscht.
2. Die Temperatur steigt, die Sättigung ist früher erreicht. Der Ferritstift kann nicht mehr alle Feldlinien aufnehmen, die der Induktor erzeugt.
3. Die gemessene Spannung ist nicht zur Magnetisierung bzw. Feldstärke selbst, sondern zur zeitlichen Änderung proportional. Die "Schultern" des M-förmigen Kurve zeugen vom heftigen Umklappen der Magnetisierung.
4. Die Curie-Temperatur ist nahe. Die Oszillogramme werden wieder sinusförmiger. Nur an den Spitzen des Sinus sitzen noch kleine, aber scharfe Bursts.

Ich betreibe den Oszillator mit diesem Heathkit PS3-Labornetzgerät. Es liefert sowohl die Heizspannung von 6,3 V für die 6L6GC, als auch bis zu 350 V bei knapp 80 mA. Da der Oszillator seinen Strom in Form von sehr starken Impulsen bezieht, schalte ich am Spannungsausgang einen Elko von 100 µF zur Entlastung parallel.

Der Kathodenstrom der Röhre bei - von oben nach unten - Leerlauf, mittlerer und maximaler Belastung des Induktionsgeräts. Im Leerlauf, wenn die Induktionsspule leer ist, hat die Röhre nicht viel zu tun. Sie schaltet praktisch nur ihren Schirmgitterstrom. Steigt die Last an der Induktionsspule, dann wächst der "Kathodenstromhöcker" bis auf über 200 mA. Die Röhre pumpt dann über die Anode die maximal mögliche Leistung in den Schwingkreis.

Vorsicht und Sicherheit: Bei meinen Versuchen mit dem Oszillator achte ich auf die Abschirmung der Oszillatorspule nach außen. Insbesondere sollten Sie Ihr Smartphone, digitale Datenträger oder sonstige elektronische Geräte keinesfalls in die Nähe der Oszillatorspule bringen. Das Magnetfeld könnte diese zerstören. Für die Finger des Experimentators ist das Magnetfeld dagegen an sich harmlos, doch sollte man beim Experimentieren mit dem Feld keine Metallteile in der Hand halten oder am Finger einen Ring tragen.