Building Otto von Guericke's electrostatic generator

[MarbsLab]

For now, just a few pictures. In a few days, a video about the construction and function will follow. I am very grateful to Andrew for giving me the idea and the chance to have the machine demonstrated in Dr. Andrew Szydlo's upcoming Christmas lecture.

By the way, the sphere consists of one kilogram of pure sulfur.

Cheers

Markus

[lemmi]

Ist das das Gerät mit dem Bauteil, das du uns zum Raten aufgegeben hattest? Das Ding ist aber noch nicht komplett oder? Wo wird da gerieben bzw Ladung abgeleitet?
Und woraus besteht die zentrale Kugel? (Hab mir das Video noch nicht angesehen)

[notaccounteule]

Ist das das Gerät mit dem Bauteil, das du uns zum Raten aufgegeben hattest? Das Ding ist aber noch nicht komplett oder? Wo wird da gerieben bzw Ladung abgeleitet?
Und woraus besteht die zentrale Kugel? (Hab mir das Video noch nicht angesehen)

Die Kugel besteht aus feinstem Schwefel, sofern diese Replik dem Original von von Guericke genau genug nachempfunden wurde.

[MarbsLab]

I wrote above that the sphere is made of pure sulfur. The machine is ready. Only the sphere itself is charged, comparable to a plastic rod and a piece of fur.

Cheers

Markus

[MarbsLab]

Ist das das Gerät mit dem Bauteil, das du uns zum Raten aufgegeben hattest?

Nope.

Cheers

Markus

[lemmi]

Und woran reibt die Schwefelkugel um sich aufzuladen, i.e.: wenn die dem Plexiglasstab entspricht, wo ist das Katzenfell?

[MarbsLab]

Ich verwende Kunstfell (unser Kater macht da nicht mit), das man einfach gegen die Kugel hält, während man mit der anderen Hand die Kurbel betätigt. Ich habe keine Befestigung gemacht, so dass man einfacher mit verschiedenen Materialien experimentieren kann. Guerickes erster Entwurf der Maschine bestand nur aus einer Schwefelkugel mit einem Holz- oder Metallstab daran. Guericke hatte es irgendwie mit Kugeln. Die Schwefelkugel damals herzustellen, muss eine Meisterleistung gewesen sein.

Grüße

Markus

[MarbsLab]

Video!

[mgritsch]

Guerickes erster Entwurf der Maschine bestand nur aus einer Schwefelkugel mit einem Holz- oder Metallstab daran. Guericke hatte es irgendwie mit Kugeln. Die Schwefelkugel damals herzustellen, muss eine Meisterleistung gewesen sein.

Warum meinst du war das damals eine Meisterleistung? Drechseln kennt man seit dem Altertum, Schwefel scheint nicht schwer bearbeitbar und dann läuft die Kugel auch garantiert schön rund.

Video!

Hm, der Demonstrationseffekt bleibt etwas hinter den Erwartungen. Das Alu-Kügelchen führt keine klar erkennbare Bewegung aus, gerade mal Federn haften an… kann das sein dass das Holz eventuell zu gut leitet? Oder deine Metallstange die mit der Kugel verbunden ist leitet wo sie die Oberfläche durchstößt alles ab?

Bei der hier abgebildeten historischen Reibungselektrisiermaschine gibt es auch ein wesentliches Element das dir (noch?) fehlt - ein Stromabnehmer der die Ladung einer kleinen metallischen Kugel zuführt. Durch diese „Konzentration“ erzielt man erst Ladungsdichten, die zB einen Funken schaffen. Auf einer großen Oberfläche wird das schwierig…

[MarbsLab]

Drechseln kennt man seit dem Altertum, Schwefel scheint nicht schwer bearbeitbar und dann läuft die Kugel auch garantiert schön rund.

Drechseln ist eine Zerspannungstechnik. Selbst bei Bohren in Schwefelmaterial entsteht Pulver und keine Späne.

Bei der hier abgebildeten historischen Reibungselektrisiermaschine gibt es auch ein wesentliches Element das dir (noch?) fehlt - ein Stromabnehmer der die Ladung einer kleinen metallischen Kugel zuführt. Durch diese „Konzentration“ erzielt man erst Ladungsdichten, die zB einen Funken schaffen. Auf einer großen Oberfläche wird das schwierig…

Otto von Guerickes Maschine hatte noch keinen Stromabnehmer.

[mgritsch]

Drechseln ist eine Zerspannungstechnik. Selbst bei Bohren in Schwefelmaterial entsteht Pulver und keine Späne.

Ob da Pulver oder Späne entstehen wäre mir Schnurz, ich bin nur an der Kugel interessiert.
Und es beantwortet nicht die Frage warum du meinst es wäre für damals eine Meisterleistung gewesen. Deine guss-Methode erscheint ja soweit so klar und simpel, warum sollte das damals ein Problem gewesen sein?

[MarbsLab]

Die Kugel würde beim Drechseln einfach nur zerstört werden. Es würden Teile herausbrechen. Dazu kommt die partielle Erhitzung durch den Stechbeitel. Der Schwefel würde vermutlich an den Stellen schmelzen und verschmieren. Ich habe kurz daran gedacht, den Gedanken dann aber schnell wieder verworfen. Die Kugel hätte beim Zerbrechen des Glases ebenso zerbrechen können; ich wollte da nichts weiter riskieren, da die Oberfläche der Schwefelkugel bereits so schön glatt war.

Ich vermute, dass Guericke eine zweiteilige metallische Gießform verwendet hat, ähnlich der Magdeburger Halbkugeln. Aber wie hat er die Temperatur kontrolliert? Wie ist er die eingeschlossenen Luft- und Wasserdampfblasen losgeworden? Wie wurde das Loch genau zentrisch durch die Kugel gebohrt? Wenn du selbst so eine Kugel herstellst, denkst du daran, wie ein Mann vor über 360 Jahren auch so eine Kugel herstellte, mit den damaligen Möglichkeiten, und du bekommst eine große Achtung von den damaligen Handwerkskünsten.

Grüße

Markus

[notaccounteule]

Ich frage mich bei dem Video die ganze Zeit, ob der Kolben mit dem Schwefel drin nicht viel zu schnell abgekühlt wird/wurde. Das führt oft zu unerwünschten inneren Spannungen, die letztlich das Werk mechanisch instabil machen.

[MarbsLab]

Das sieht im Video nur so kurz aus, aber die Abkühlungsphase betrug etwa 20 Stunden, um den Schwefel Zeit zu geben, komplett auszukristallisieren.

Grüße

Markus

[mgritsch]

Bist du sicher dass schnelles Auskühlen der Stabilität abträglich ist? Feine Kristalle ergeben normalerweise einen stabileren Werkstoff, Korngrenzen können sich unter mechanischem Stress leichter ohne Bruch verschieben als Einkristalle.

Hätte es sich nicht angeboten den Kolben bis zum Rand des Halses zu füllen sodass Puffer für das Zusammenziehen beim Auskühlen bleibt und den Anguss abzuschneiden in dem sich Luftblasen, Kristallaggregate etc sammeln?

Bearbeitung - wenn du Bedenken wegen Überhitzung beim Drehen hast - Wasserkühlung sollte ja kein Problem sein. Mit einer gedrehten Kugel löst sich die Frage nach sauberer zentrischer Bohrung auch selbst. Bei deinem elektrischen Versuch fliegt die Kugel ja auch nicht auseinander und bohren konntest du auch. Und wenn man den Kolben in den Schraubstock spannt bis Knacks kann man ihn gezielter brechen ohne den Inhalt versehentlich zu zerschlagen.

Generell: wie wäre es den Schwefel höher zu erhitzen, dann rasch abkühlen und eine Kugel aus plastischem Schwefel zu erhalten? Die kann man sehr leicht formen/bearbeiten und mit der Zeit erhärtet/kristallisiert der wieder zu monoklinem Schwefel.. die höhere Temperatur sollte auch helfen Gas/Dampf besser auszutreiben.

Wie Otto das gemacht hat ist wohl nirgendwo dokumentiert? Kann schon sein dass er nachdem er mit dem Experiment mit den Halbkugeln fertig war dagesessen ist und gegrübelt hat „und was mache ich nu mit dem ollen Kram.., na komm, lass mal mit Schwefel füllen und sehen was passiert….“