<?page no="0"?> Praxislexikon Statische Elektrizität WOLFGANG SCHUBERT GÜNTER LÜTTGENS <?page no="1"?> SI-Basiseinheiten Name Formelzeichen Dimension Einheit Zeichen Länge (Radius, Strecke) l (r, s) L Meter m Masse m M Kilogramm kg Zeit t T Sekunde s Elektr. Stromstärke I I Ampere A Thermodynamische Temperatur T ϴ Kelvin K Materialmenge, Stoffmenge n N Mol mol Lichtstärke I V J Candela cd Abgeleitete SI-Einheiten (Auswahl für die Elektrostatik) Kohärente, d.h. mit dem Zahlenfaktor 1 gebildete Produkte, Quotienten oder Potenzpro‐ dukte der SI-Basiseinheiten. Name Formel‐ zeichen Einheit Zeichen Beziehung Elektr. Kapazität C Farad F 1 F = C/ V = As/ V Kraft F Newton N 1 N = 1 J/ m = 1 m∙kg/ s 2 Frequenz f Hertz Hz 1 Hz = 1/ s = s -1 Induktivität L Henry H 1 H = 1 J/ A 2 Leistung P Watt W 1 W = 1 J/ s = 1 V∙A Leitfähigkeit κ Siemens/ Meter S/ m 1 S/ m = 1 Ω -1 ∙m -1 Elektr. Ladung Q Coulomb C 1 C = 1 A∙s Elektr. Widerstand R Ohm Ω 1 Ω = 1 V/ A Elektr. Spannung U Volt V 1 V = 1 J/ C (elektr. Potential) Elektr. Feldstärke E Volt/ Meter V/ m 1 V/ m = 1 N/ C Energie (Arbeit) W Joule J 1 J = 1 N∙m = 1 W∙s Celsius-Temperatur ϑ Grad Celsius °C 0°C = 273,15 K Spezif. Widerstand ρ V Ohmmeter Ωm 1 Ωm = 10 6 Ω∙mm 2 / m Kreisfrequenz ω 1/ Sekunde 1/ s 1/ s = 1 Hz Druck p Pascal Pa 1 Pa = 1 N/ m 2 = 1 kg/ m∙s 2 Elektr. Flussdichte D 1 As∙m -2 = 1 C∙m -2 <?page no="2"?> Formelzeichen Größe A Fläche C Kapazität D Flussdichte E Elektr. Feldstärke F Kraft, Faraday-Konstante I Elektr. Stromstärke L Induktivität P Elektr. Leistung Q Elektr. Ladung R Elektr. Widerstand R A Ableitwiderstand R D auch R V Durchgangswiderstand auch Volumenwiderstand (volume) R O auch R S Oberflächenwiderstand (surface) T Temperatur (in Kelvin) U Elektr. Spannung V Volumen W Energie (Arbeit) e Elementarladung, Basis der natürlichen Logarithmen f Frequenz l Länge m Masse r Radius (Abstand) s Strecke (Distanz) t Zeit α (Alpha) Temperaturkoeffizient Δ (Delta) Veränderung (Differenz) ε (Epsilon) Permittivität ( ε o = Elektr. Feldkonstante) κ (Kappa) Elektr. Leitfähigkeit η (Eta) Wirkungsgrad ϑ (Theta) Temperatur in °C μ (My) Permeabilität ( μ o = magnetische Feldkonstante) π (Pi) Konstante = 3,141592… ρ (Rho) Raumladung, spezifischer Widerstand ρ S (Rho) Spezifischer Oberflächenwiderstand ρ V (Rho) Spezifischer Volumen- oder Durchgangswiderstand σ (Sigma) Ladungsbedeckung τ (Tau) Zeitkonstante ϕ (Phi) Potential (Galvanispannung) Χ (Chi) Elektrochemisches Oberflächenpotential Ψ (Psi) Äußeres Elektr.s Potential (Voltaspannung) ω (Omega) Kreisfrequenz 8 <?page no="3"?> Praxislexikon statische Elektrizität <?page no="5"?> Wolfgang Schubert, Günter Lüttgens Praxislexikon statische Elektrizität <?page no="6"?> DOI: https: / / www.doi.org/ 10.2405379783816985068 © expert verlag 2022 ‒ ein Unternehmen der Narr Francke Attempto Verlag GmbH + Co. KG Dischingerweg 5 · D-72070 Tübingen Das Werk einschließlich aller seiner Teile ist urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung außerhalb der engen Grenzen des Urheberrechtsgesetztes ist ohne Zustimmung des Verlages unzulässig und strafbar. Das gilt insbesondere für Vervielfältigungen, Übersetzungen, Mikroverfilmungen und die Einspeicherung und Verarbeitung in elektronischen Systemen. Alle Informationen in diesem Buch wurden mit großer Sorgfalt erstellt. Fehler können dennoch nicht völlig ausgeschlossen werden. Weder Verlag noch Autor: innen oder Herausgeber: innen übernehmen deshalb eine Gewährleistung für die Korrektheit des Inhaltes und haften nicht für fehlerhafte Angaben und deren Folgen. Diese Publikation enthält gegebenenfalls Links zu externen Inhalten Dritter, auf die weder Verlag noch Autor: innen oder Herausgeber: innen Einfluss haben. Für die Inhalte der verlinkten Seiten sind stets die jeweiligen Anbieter oder Betreibenden der Seiten verantwortlich. Internet: www.expertverlag.de eMail: info@verlag.expert CPI books GmbH, Leck ISBN 978-3-8169-3506-3 (Print) ISBN 978-3-8169-8506-8 (ePDF) ISBN 978-3-8169-0032-0 (ePub) Umschlagabbildung: Gleitstielbüschelentladung, © Wolfgang Schubert Bibliografische Information der Deutschen Nationalbibliothek Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über http: / / dnb.dnb.de abrufbar. www.fsc.org MIX Papier aus verantwortungsvollen Quellen FSC ® C083411 ® www.fsc.org MIX Papier aus verantwortungsvollen Quellen FSC ® C083411 ® <?page no="7"?> 7 9 11 13 413 413 413 413 414 414 414 415 415 415 416 416 416 417 417 417 418 418 418 418 418 419 419 420 420 420 421 421 421 Inhalt Statt eines Vorworts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Vorbemerkung und Danksagung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Benutzerhinweise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A-Z . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . M Mathematischer Werkzeugkasten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . M.1 Feldkonstanten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . M.1.1 Permittivität ε . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . M.1.2 Permittivitätszahl eines Materials ε . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . M.1.3 Elektrische Suszeptibilität χ e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . M.1.4 Permeabilität µ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . M.2 Ladung Q . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . M.2.1 Coulomb’sches Gesetz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . M.2.1.1 Anziehungskraft zweier Punktladungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . M.2.1.2 Feld um eine Punktladung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . M.2.1.3 Spezifische Ladung Q spez . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . M.2.1.4 Homogene Raumladung ρ im Volumen V . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . M.2.2 Ladungsbedeckung σ (Flächenladungsdichte) . . . . . . . . . . . . . . . . . . M.2.3 Durchschlagfeldstärke E . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . M.3 Spannung U . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . M.4 Homogenes Feld zwischen ebenen Platten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . M.5 Kapazität C . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . M.5.1 Energie W gespeichert im Kondensator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . M.5.1.1 Mindestzündenergie W MZE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . M.5.1.2 Zusammenhang Energie - Leistung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . M.5.1.3 Elektrische Leistung P . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . M.5.2 Aufladespannung U a (t) und Entladespannung U e (t) am Kondensator M.5.3 Zeitkonstante τ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . M.5.3.1 Zeitkonstante τ (in RC-Kombination) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . M.5.4 Konfiguration einiger Kapazitäten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . M.5.4.1 Platte - Platte (gleiche Größe) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . M.5.4.2 Kugel über Fläche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . M.5.4.3 Kugel im Raum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . M.5.4.4 Zylinder (Draht) über Fläche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . <?page no="8"?> 422 422 422 423 423 423 423 423 424 424 425 426 426 427 437 441 443 444 M.5.4.5 Koaxial-Kabel bzw. Zylinderkondensator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . M.5.4.6 Schaltungen von Kapazitäten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . M.5.4.7 Wechselstromwiderstand einer Kapazität R C . . . . . . . . . . . . . . . . . M.6 Widerstand - Leitfähigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . M.6.1 Widerstände . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . M.6.1.1 Widerstand R eines Materials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . M.6.1.2 Ableitwiderstand R A eines Objekts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . M.6.1.3 Oberflächenwiderstand R O eines Objektes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . M.6.1.4 Spezifischer Volumenwiderstand ρ V eines Materials . . . . . . . . . . . M.6.1.5 Schaltungen von Widerständen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . M.6.2 Leitfähigkeit κ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . M.6.2.1 Conductivity Unit cu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . M.6.2.2 Leitwert G (angewandte Elektrotechnik) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Anhang A-C . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Gesetze, Verordnungen, Urteile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Regeln, Informationen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Normen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 Inhalt <?page no="9"?> Statt eines Vorworts „Was, Sie lesen noch ein Buch? Das steht doch alles im Internet und viel aktueller … Und dann noch ein Lexikon! … Wer macht denn noch sowas. Man findet doch alles ganz schnell im Netz, das ist doch viel praktischer.“ Weil Sie weiterlesen, haben Sie wohl einen Grund dafür. Wollten Sie vielleicht schon einmal in einer fremden Stadt eine Adresse aufsuchen, die Ihr Navigationsgerät nicht kannte? Und dann? Wahrscheinlich haben Sie versucht, jemanden zu finden, der sich auskannte - und nach dem Weg gefragt. Wenn es die richtige Person war, sind Sie an Ihr Ziel gekommen. Wenn Sie aber nur ein Schulterzucken erhielten, mussten Sie weitersuchen. Schlimmer noch, wenn Sie jemand falsch geschickt hatte … Ihr Interesse zielt auf Elektrostatik, das sehe ich am Buchtitel. Und Sie haben es - bewusst oder unbewusst - sehr gut getroffen mit den Autoren, die Sie dazu informieren wollen: Das Ehepaar Lüttgens, das das Lexikon begründete, hat sich ein Leben lang damit befasst, elektrostatische Phänomene nicht nur zu untersuchen, um sie selbst zu verstehen, sondern sie auch anderen auf verständliche Weise nahezubringen. Und Wolfgang Schubert, der beruflich einmal im Druckereifach startete und dort der Elektrostatik begegnete, ist davon so fasziniert, dass er seither voller Begeisterung Lösungen für elektrostatische Probleme sucht und findet. Er war ein Glücksfall für Günter und Sylvia Lüttgens und ist es jetzt auch für Sie. Bei der Überarbeitung und Erweiterung des Lexikons hat er mit der ihm eigenen Akribie und Genauigkeit die Inhalte, die sich hinter den Stichworten verbergen, geprüft, sie knapp und präzise in Worte gefasst und wichtige Verknüpfungen zwischen ihnen hergestellt. Ich weiß, wovon ich rede, denn ich war immer wieder - durch Mails und Telefonate - mitten dabei, wenn er nach Originalliteratur recherchierte, Begründungen für Festlegungen im Regelwerk ermittelte oder an einem verständlichen und trotzdem korrekten Eintrag für ein Stichwort feilte. Die Freude, die ihn erfüllt, kann man spüren, wenn man etwas nachschlägt, plötzlich ein Verweis Interesse weckt und man überraschenderweise ins Schmökern kommt, obwohl man ein Fachbuch, ja ein Lexikon in der Hand hält. Vielleicht wird es Ihnen ähnlich gehen, aber auch, wenn Sie „nur“ etwas wissen wollen: Herzlichen Glückwunsch, hier sind Sie richtig, Sie haben eine gute Wahl getroffen. Dr. Oswald Losert <?page no="11"?> Vorbemerkung und Danksagung Von meinem lieben Wegbegleiter und Berater, Dipl.-Ing. Günter Lüttgens, mit dem seine Frau Sylvia und ich gemeinsam zwei Bücher verfasst hatten, wurde ich Ende 2019 gefragt, ob ich mir vorstellen könnte, sein bereits in mehreren Auflagen erschienenes Lexikon „Statische Elektrizität“ zu überarbeiten. Damals ahnte ich noch nicht, welche großen Herausforderungen auf mich zukamen. Die Elektrostatik ist mir in über 25 Jahren zum Hobby geworden. So begannen wir gemeinsam im Frühjahr 2020 mit der Überarbeitung der ersten Begriffe und stellten fest, dass auch die Struktur des Lexikons neu zu gestalten sei. Den zukünftigen Benutzern sollte ein Werkzeug in die Hand geben werden, mit dem auch in der Praxis gearbeitet werden kann. So sind z.B. bei der Suche nach Messelektroden, jetzt die Vielzahl derer an einer Stelle zu finden. Wegen der örtlichen Entfernung diskutierten wir in vielen stundenlangen Telefonaten, wechselten zahlreiche Mails und rangen um möglichst perfekte Beschreibungen der Begriffe. Es wurde nichts erfunden, sondern gefunden, recherchiert, überprüft, geordnet und in hoffentlich verständliche Sprache umgesetzt. Doch leider kam im März 2021 mit dem plötzlichen Tod des 87-Jährigen das jähe Ende unserer Zusammenarbeit. Mir stand nun das riesige Wissen von Günter und der Diskussionspartner nicht mehr zur Verfügung. Um das Werk zur Elektrostatik doch zu vollenden, suchte ich mir Experten, die ich aus der Zusammenarbeit meiner bisherigen Tätigkeit kannte und die ich bei der Recherche im Internet fand. Weitere am Buch Interessierte sowie Berater angrenzender Gebiete haben mich ebenfalls in vielfältiger Weise mit ihrem Wissen unterstützt. All denen gilt mein Dank, obwohl ich hier stellvertretend nur einige nennen kann: Dr. Ulrich von Pidoll, Dr. Oswald Losert, Hermann Künzig, Christian Vogel, Thomas Gradl, Christian Hinz, Christian Funder. Ohne die intensive Unterstützung meiner Frau Beate wäre das Lexikon nicht entstanden. Sie hat mich mit großer Geduld, Genauigkeit und mit unablässiger Beharrlichkeit auf meinem Weg begleitet und mir den Raum dafür geschaffen. Dieses Lexikon soll auch ein Andenken an Günter Lüttgens sein, der mit seiner Frau Sylvia über viele Jahre Seminare und Vorträge im In- und Ausland zum Thema gehalten, Gutachten verfasst und in vielen Normenausschüssen mitgearbeitet hat. Das Ehepaar hat die ↑Elstatik-Stiftung vor Jahren gegründet und fördert damit junge Wissenschaftler für Leistungen auf dem Gebiet der Elektrostatik und der Energieeffizienz. Wolfgang Schubert <?page no="13"?> Benutzerhinweise Es werden im Lexikon nicht nur Begriffe der statischen Elektrizität aufgeführt, sondern auch solche, die zum tieferen Verständnis des Sachverhaltes beitragen. Damit es umfassend und ohne Enttäuschung nutzbar wird, sind nachstehend einige Informationen zur Heran‐ gehensweise genannt. ● Verweise sollen helfen, sich den Inhalt des Lexikons allseitig zu erschließen. Der Verweisungspfeil ↑ empfiehlt, den dahinterstehenden Begriff nachzuschlagen, um weitere Informationen oder Verknüpfungen zu finden. ● Hinweise zum etymologischen Ursprung sind in runden Klammern (…) kursiv gesetzt. ● Mit geschweiften Klammern {…} wird auf Größen - Einheiten - Formeln im Anhang Mathemat. Werkzeugkasten und auf Daten verschiedener Stoffe in den Anhängen A, B und C verwiesen. ● Literaturangaben sind in eckigen Klammern […] gesetzt. ● Eingetragene Warenzeichen sind mit ® gekennzeichnet. Für die Elektrostatik sind neben vielen anderen zwei Literaturangaben von grundlegender Bedeutung: ● TRGS 727, Vermeidung von Zündgefahren infolge elektrostatischer Aufladungen. Diese wird im Text ggf. in Verbindung mit dem jeweiligen Kapitel genannt. (Beispiel [TRGS 727 Abschn. 4]) ● Lüttgens, G., Schubert, W., Lüttgens, S., Pidoll, U.v., Emde, S., (2020) Statische Elektri‐ zität, Durchschauen - Überwachen - Anwenden . Diese wird im Text in Verbindung mit dem jeweiligen Kapitel genannt. (Beispiel [SE Abschn. 2]) <?page no="15"?> A Abdeckung (elektrische), Teil eines Betriebsmittels, das Schutz gegen direktes Berühren aus allen möglichen Zugriffsrichtungen gewährt. [DIN EN 61010-1] Abfall. Für die Elektrostatik sind explosionsfähige und brennbare Stoffe von Bedeutung. Für deren offene Einleitung werden an die ↑Behältergröße Forderungen erhoben. Sammel‐ behälter von mehr als 5 l Fassungsvermögen sollen aus leitfähigem Material bestehen und geerdet sein. Nach [1. BImSchV] sind flüssige A. in geschlossenen, gegen Überdruck gesicherten Behältern zu lagern. Bei der Befüllung der Behälter sind als emissionsmin‐ dernde Maßnahmen das ↑Gaspendelverfahren anzuwenden oder die Verdrängungsluft zu erfassen. Weiterhin sind offene Übergabestellen mit einer Luftabsaugung auszurüsten. Das verdrängte Gas aus den Behältern sowie die abgesaugte Luft sind der Lösemittelrückge‐ winnung oder einer Nachverbrennung zuzuführen. Abfallzeit (auch Abklingzeit), Zeit t , in der eine monoton abnehmende physikal. Größe P von einem Anfangswert P o zur Zeit t o auf einen beliebig festgesetzten Bruchteil kP o (von k < 1) abnimmt. Bei der häufig vorkommenden exponentiellen Abnahme wird k = 1/ e gesetzt (Entlade-↑Zeitkonstante, ↑Deionisationszeit, ↑Relaxationszeit). {Anhang M.5.2} Abfüllen, ↑Befüllvorgang, ↑Lagerung abgeleitete SI-Einheit, ↑SI-Einheit Abglimmen, Gasentladung unter vermindertem Druck (↑Glimmeinrichtung, ↑Pa‐ schen-Gesetz). Ablagerung (Staub, auch aus Metall), stellt eine permanente Gefahr in Fertigungsbe‐ reichen dar. Sie kann nach der Entzündung durch eine externe Zündquelle einen Brand verursachen. Dieser erzeugt eine Aufwirbelung, in deren Folge sich ein explosionsfähiges ↑Staub-Luft-Gemisch bilden kann. Aufwirbelung kann auch z.B. durch Erschütterung und Lüftung/ Luftzug erfolgen. Regelmäßiges Beseitigen von A. stellt deswegen eine sicherheitstechn. bedeutsame Schutzmaßnahme im ↑Explosionsschutz dar. Ableiter, Betriebsmittel, die im Wesentlichen aus spannungsabhängigen Widerständen (↑Varistoren und/ oder Funkenstrecken, ↑Schutzgasableitern und/ oder spannungsbegrenz‐ enden Halbleitern, ↑Zenerdioden, ↑TVS-Dioden) bestehen. Sie dienen dazu, elektr. Betriebs‐ mittel und Anlagen gegen unzulässig hohe Überspannungen zu schützen, wobei diese zur Erde abgeleitet werden. Ansprechspannung und Ansprechzeit charakterisieren die A. Sie werden aufgrund ihres Stoßstrom-Ableitvermögens in Blitzstromableiter (Gewitter‐ blitzbeeinflussungen infolge von Naheinschlägen) und Überspannungsableiter (Fernein‐ schläge), Schaltüberspannungen sowie elektrostat. Entladungen unterschieden. Ableitfähigkeit, beschreibt die Eigenschaft von Werkstoffen und Gegenständen, elektro‐ stat. ↑Ladungen so schnell zur Erde abzuleiten, dass durch diese weder Gefahren noch <?page no="16"?> Störungen auftreten. Sie ist eine Materialkenngröße hinsichtlich des elektr. Widerstandes (↑Ableitwiderstand, ↑erdungsfähiger Punkt). Sie wird definiert durch: ● Spezif. Durchgangswiderstand ρ v zwischen 10 4 und < 10 9 Ωm ● Oberflächenwiderstand R o zwischen 10 4 und < 10 9 Ω, gemessen bei 23°C und 50 % r.F. ● Oberflächenwiderstand R o zwischen 10 4 und 10 11 Ω, gemessen bei 23°C und 30 % r.F. Üblicherweise werden Oberflächenwiderstände bei 50 % r.F. gemessen. Es ist aber i.d.R. so, dass die ↑Kunststoffe meist bei niedrigeren rel. ↑Luftfeuchten zum Einsatz kommen. Daher wurde für die Messung bei 50 % r.F. ein „Sicherheitsabstand“ mit dem Faktor 100 eingeführt, um sicher zu gehen, dass Kunststoffe, die bei 50 % r.F. gemessen wurden, auch noch bei 30 % r.F. ableitfähige Eigenschaften besitzen. [TRGS 727 Abschn. 2.13], [SE Abschn. 3.5] Die A. bei Schutzkleidung wird i.d.R. durch das Einbringen von leitfähigen Fasern in das hochohmige Basismaterial (z.B. Baumwolle oder Polyester) erreicht. Derartige Materialsysteme können nicht im Sinne homogen ableitfähiger Körper entladen werden. Der wirkende elektrostat. Effekt der A. besteht in verschiedenartigen physikal. Wechselwir‐ kungsmechanismen zwischen Basistextil, Leitfasern und dem geerdeten Personenkörper. Dabei können die Oberflächenladungen galvanisch abgeleitet oder über Feldeffekte elek‐ trostat. gebunden bzw. neutralisiert werden. In der Folge verliert sich die Zündwirksamkeit. [Gruppe DIN EN 1149] Ableitkondensator, bei hochfrequenten Wechselströmen als Kurzschluss wirkender ↑Kondensator. Da sein Blindwiderstand (↑Wechselstromgröße) mit steigender Frequenz abnimmt, können unerwünschte Hochfrequenzströme in niederfrequenten oder Gleich‐ stromkreisen gemindert werden. Ableitstrom, elektr. Strom, der in einem fehlerfreien Stromkreis zur Erde oder zu einem fremden leitfähigen Teil fließt. [DIN VDE 0100-200] Ableitwiderstand, Formelzeichen R E , Einheit [Ω], kennzeichnet den elektr. Widerstand, der zwischen einer an einem Gegenstand angelegten Elektrode (↑erdungsfähiger Punkt) und einem Bezugssystem (z.B. Erde) gemessen wird. Nach TRGS 727 ist für die Messung des A. zur Erde eine Messelektrode mit einer Kreisfläche von 20 cm 2 zu verwenden. Die ↑Widerstandsmessungen sollten mit einer Gleichspannung von mindestens 100, besser 500 V durchgeführt werden. [DIN EN 60079-32-2], [TRGS 727 Abschn. 2.9] A. bei Arbeitsschuhen und Arbeitshandschuhen. Infolge unklarer Normenlage hat es sich im Bereich Vermeidung von Gefahren infolge elektrostat. Aufladungen etabliert, den A. im System Hand-Person-Schuhe mit einem entsprechenden Prüfgerät (↑Personentester) zu kontrollieren. [DIN EN IEC 61340-4-5] A. beim Fußboden. Nach [DIN EN 61340-4-1] kann zur Bestimmung des A. eines Fußbodens eine kreisförmige Messelektrode (Ø 65 ± 5 mm, Gewicht 2,5 kg) eingesetzt werden. Die Elektrodenoberfläche sollte trocken sein und den Gegenstand auf der gesamten Berührungsfläche kontaktieren (z.B. Elektrode aus leitfähigem Gummi). Weil auch andere Prüfverfahren angewendet werden können, sollte bereits vor der Lieferung eines Fußbo‐ denbelages das für die Abnahme zu verwendete Prüfverfahren festgelegt werden. [SE Abschn. 3.5.6], [TRGS 727 Abschn. 8.2] A. bei Textilien ist nach der Normengruppe [DIN EN 1149] zu bestimmen. 14 Ableitkondensator Ableitkondensator <?page no="17"?> Ableitzeit, ↑Abfallzeit Ablenkung. Auf ihren Bewegungsbahnen erfahren elektr. geladene Teilchen durch ein elektr. oder ein magnet. ↑Feld eine A., wenn die Feldlinien nicht in Richtung ihrer Bewegung verlaufen. Die Ablenkung der Teilchen bei Feldlinien quer zur Bewegungsrichtung ist umso stärker, je langsamer die Teilchen sind (↑Millikan-Versuch, ↑Stoffseparation, ↑Nutzanwen‐ dung). Ablesegenauigkeit. Beim Ablesen von Messwerten wird ein Zeiger oder eine Eichmarke zur Deckung mit der auf einer Skala aufgezeichneten Markierung gebracht. Die A. hängt von der Skaleneinteilung ab und wird als der minimale noch ablesbare Abstand zwischen zwei noch unterscheidbaren Messpunkten angesehen. Häufig wird die A. in Prozenten des Endwertes angegeben. Abmessung aufladbarer Oberflächen, ↑Aufladbarkeit Absaugung. In Arbeitsstätten, wo brennbare Gase oder Dämpfe entzündbarer Flüssig‐ keiten freigesetzt werden können, sind Lüftungsmaßnahmen vorzusehen, durch die ge‐ fährliche ↑Ex-Atmosphäre vermieden wird. Sie sind an den zu erwartenden Austrittstellen als Objekt-A. auszuführen. Weil brennbare Gase größtenteils eine höhere Dichte als Luft haben, brennbare Dämpfe sogar ausnahmslos, werden sie - soweit nicht vollständig von der A. erfasst - sukzessive zu Boden sinken und sollten zusätzlich auch dort abgesaugt werden (Boden-A.). Durch derartige validierte und überwachte A. lässt sich erreichen, dass weite Bereiche, die originär der ↑Ex-Zone 1 zugeordnet werden müssten, nun den Anforderungen der Zone 2 entsprechen. Für den Bereich der Elektrostatik ist das insoweit vorteilhaft, als dann - abgesehen von spezif. Einzelfällen - keine weiteren Schutzmaßnahmen erforderlich werden. (↑PTS), [TRGS 722 Abschn. 4.6.3], [TRGS 724] Objekt-A. / Absaughauben, Vorrichtung zum unmittelbaren Absaugen (Gase, Dämpfe und Stäube) am Ort der Freisetzung, deren Notwendigkeit sich aus der ↑Gefährdungsbe‐ urteilung beim Umgang mit ↑Lösemitteln ergibt. Bei warmen oder heißen Lösemitteln können deren Dämpfe nach oben steigen und dort eine A. erforderlich machen. Sie stellt im Rahmen der techn. ↑Lüftung eine Maßnahme zur Vermeidung weiträumig ausgedehnter ↑Ex-Atmosphäre dar. Boden-A., wichtiger Bestandteil des ↑Explosionsschutzes. Sie sollte stets mit einer Objekt-A. kombiniert werden; Letztere hat Vorrang. Abscheidung, ↑Stoffseparation, ↑Nutzanwendung Abschirmung. Bei elektr. leitfähigen Materialien (z.B. auch bei Polymeren mit Zusatz von Leitfähig‐ keits-Ruß (↑Kohlenstoff)) wird der A.-Effekt für ↑elektromagnet. Strahlung vorwiegend durch ↑Wir‐ belstromverluste herbeigeführt, d.h. mit zuneh‐ mender Leitfähigkeit steigt die ↑Absorption. Bei fer‐ romagnet. Materialien (z.B. auch bei Polymeren mit Zusatz von Stahlfasern) und auch bei ferroelektr. Ma‐ terialien (z.B. auch bei Polymeren mit Zusatz von Ba‐ 15 Abschirmung <?page no="18"?> riumtitanat) kommt es zu Hystereseverlusten, eine breite Hysteresekurve bedeutet hohe Absorption. Die absorbierte Strahlungsenergie wird im Absorber entweder in Wärme um‐ gewandelt (Absorptionswärme) oder zur Anregung von Atomen bzw. Molekülen ver‐ braucht. Die Abb. zeigt die Absorption einer elektromagnet. Strahlung durch ein abschirmendes Wandelement (Reflektionsdämpfung), doch ohne Berücksichtigung des Brechungseffektes. A. bei Messungen an hochohmigen Systemen (Widerstand > GΩ) können Störpoten‐ tiale im Messkreis durch elektr. bzw. magnet. Felder aus der Umgebung entstehen und das Messergebnis verfälschen. Elektr. Felder, z.B. von aufgeladenen Personen, wirken durch ↑In‐ fluenz. Falls im Messkreis magnet. Felder auftreten, wird durch ↑Induktion ein Störpotential erzeugt. Schutz vor elektr. Fremdfeldern lässt sich durch elektr. leitfähige A. erreichen (↑Faraday-Käfig). Der Einfluss von magnet. Feldern wird durch kleine Querschnittsflächen des Messkreises für Magnetfeldlinien bzw. durch weichmagnet. A.-Werkstoffe (↑Permalloy) gemindert. Die A.-Wirkung wird im Messgerät ICM-2 vom Sächsischen Textilforschungsinstitut e.V., Chemnitz (STFI) zur Bestimmung der elektrostat. ableitfähigen Eigenschaften von Schutzkleidungstextilien oder ähnlichen flächigen Gebilden genutzt. [DIN EN 1149-3], [SE Abschn. 3.14.2] Abschlusswiderstand, verhindert am Ende einer offenen Hochfrequenz (HF)-Leitung Reflexionen, die in die Leitung zurückwirken. So sollten z.B. abgeschirmte HF-Leitungen mit einer Impedanz von 50 Ω mit einem Wellenwiderstand von 50 Ω abgeschlossen werden, sodass der Reflexionsfaktor null ist. absolute Luftfeuchte, ↑Luftfeuchte absolute Temperatur, ↑Temperatur, ↑Kelvin [K] absoluter Fehler, Differenz zwischen dem „wahren“ Wert und dem Messwert. Falls der wahre Wert nicht bekannt ist, tritt an seine Stelle der Mittelwert einer größeren Anzahl von Messwerten. (↑Messgenauigkeit, ↑Messfehler) Absorption, (lat. absorbere, „aufsaugen“) , Aufnahme von Gasen (Dämpfen) in Feststoffen oder Flüssigkeiten und anschließende gleichmäßige Verteilung im Innern des Absorbers. Die A. steigt mit sinkender Temperatur des Absorbers und steigendem Druck des Gases. Entsprechend kann vice versa Gas oder Flüssigkeit vom Absorber wieder freigesetzt werden (↑Desorption). Dabei kommt es zur ↑Hysterese, d.h. der Absorber „erinnert“ sich an seinen Ausgangszustand. Die A. von Wasserdampf aus der Atmosphäre hat bei ↑hygroskopischen Materialien einen großen Einfluss auf deren elektrostat. Eigenschaften, z.B. den Oberflächenwiderstand (↑Feuchtigkeit, ↑Wasseraktivität). dielektrische A., beschreibt den Relaxationseffekt eines Dielektrikums im starken elektr. Feld. In Kondensatoren zeigt sie sich als eine nach dem Entladen (Kurzschließen) wie‐ derkehrende Spannung (Nachladeeffekt) und in einem langsam abnehmendem Leckstrom bei frisch angelegter konstanter Spannung. Dieser Effekt kann besonders bei Elektrolyt‐ kondensatoren beobachtet werden, der meist auch elektrochem. Ursachen haben kann. Der Nachladeeffekt kann bei Leistungskondensatoren erhebliche Gefahren verursachen, daher sind diese stets kurzgeschlossen zu lagern und zu transportieren. 16 Abschlusswiderstand <?page no="19"?> A. von Strahlung, Abschwächung der Leistung ↑elektromagnet. Strahlungen beim Durchgang von Materie (↑Abschirmung) und dabei Umwandlung in Wärme. Bei der A. erfolgt im Allgemeinen eine exponentielle Abnahme der eingestrahlten Leistung mit zunehmender Schichtdicke. A.-Dämpfung. Bei der A. von Strahlung stellt die Materialstärke einen wesentlichen Faktor dar. Da sich aber wegen des ↑Skin-Effektes hochfrequente Ströme hauptsächlich an der Oberfläche ausbreiten, tritt mit steigender Frequenz der Einfluss des gesamten Ma‐ terialquerschnitts auf die A. elektromagnet. Strahlung gegenüber dem oberflächennahen Bereich zurück. A.-Methode zur Bestimmung der absoluten Luftfeuchte: Die zu prüfende Luft wird über Kalziumchlorid (CaCl 2 ) geleitet. Dabei wird der Luft das enthaltene Wasser durch A. entzogen. Die Luftmenge wird mit einem Durchflussmesser und die absorbierte Wassermenge mit einer Waage (Gewichtszunahme des Kalziumchlorids) bestimmt; daraus folgt die absolute Luftfeuchte in [g/ m 3 ] . Abstandsgesetz 1. Bei einer punktförmigen Strahlungsquelle nimmt die Strahlungsleistung am Einstrah‐ lungsort mit dem Quadrat des Abstandes ab. Bei realen Strahlungsquellen gilt das A. nur im ↑Fernfeld. 2. Bei Magnetpolen verringern sich die anziehenden (ungleichnamige Pole) bzw. absto‐ ßenden (gleichnamige Pole) Kräfte mit dem Quadrat des Abstandes der magnetisierten Körper. 3. Bei elektr. Ladungen verringern sich die anziehenden (ungleichnamige Ladungen) bzw. abstoßenden (gleichnamige Ladungen) Kräfte mit dem Quadrat des Abstandes der elektr. geladenen Körper (↑Coulomb’sches Gesetz). Abstoßung (elektrische), gleichsinnig elektr. geladene Körper stoßen einander ab (↑Ab‐ standsgesetz 3, ↑Coulomb’sches Gesetz). AC, Abk. für engl. alternating current, Kurzzeichen für („ ↑ Wechselstrom“) AC-Entladung, ↑Ionisator Adhäsion, Anhaften zweier Stoffe oder Körper aufgrund der bei hinreichend kleinem Abstand wirksam werdenden ↑Molekularkräfte (↑Elektroadhäsion). ADR, Abk. für franz. Accord relatif au transport international des marchandises Dange‐ reuses par Route, („Übereinkommen über die internationale Beförderung gefährlicher Güter auf der Straße“) , ↑Gefahrgut Admittanz, ↑Wechselstromgröße Adsorption, stellt im Gegensatz zur ↑Absorption die Aufnahme und Bindung von Gasen (Dämpfen) nur an der Oberfläche eines Feststoffes dar, unter sonst vergleichbaren Wech‐ selwirkungen wie bei der Absorption. Physisorption: Bindung von Molekülen durch ↑Van-der-Waals-Kräfte ohne Verände‐ rung dieser. 17 Adsorption <?page no="20"?> Chemisorption: Bindung durch chem. Kräfte (Reaktion), die die Moleküle verändern können. A. ist abhängig von ● der chem. Natur des Adsorbens, ● der chem. Natur des Adsorptivs (durch selektive A. können z.B. nur Teile davon adsorbiert werden, ● der Struktur der Oberfläche (flächenspezif. A.), ● dem umgebenden Druck und der Temperatur, ● von der Gegenwart anderer Adsorptive. [Wedler, G., Freund, H.-J. (2018)] Aerosil ® , feinstverteiltes Siliziumdioxid (SiO 2 ), umgangssprachlich als Kieselsäure be‐ zeichnet, mit Teilchengrößen im nm-Bereich, das überwiegend als Füllstoff verwendet wird. A. ist wegen seiner großen spezif. Oberfläche außerordentlich wirksam im Hinblick auf elektrostat. Aufladungsvorgänge. So können bereits Promilleanteile von A. in isolierenden Flüssigkeiten infolge Grenzflächenvergrößerung zu einer um Größenordnungen höheren Aufladung führen. Andererseits kann an Feststoffoberflächen angelagertes A. Aufladungs‐ effekte dadurch verringern, dass großflächig berührende Oberflächen auf Abstand gehalten werden (↑Aufladung). Aerosol, (lat. solutus, „aufgelöst“) , Bezeichnung für ein Gas (insbesondere Luft), das feste oder flüssige Schwebstoffe (Ø 10 -9 -10 -4 m), z.B. Rauch, Nebel, Kohlensäureschnee (↑Elektroaerosol), enthält (↑Suspension). A. haben als Kondensationskeime eine wichtige Rolle im Wettergeschehen. Die gezielte künstliche Erzeugung von A. (z.B. Ölnebel für Verbrennungsvorgänge) kann auch durch elektrostat. ↑Atomisation (↑Nutzanwendung) bewirkt werden. A. werden z.B. zu Inhalationen und zur Schädlingsbekämpfung verwendet. Elektrostat. aufgeladene A. können Gasaufladungen vortäuschen (↑Gas). A.-Abscheider, ↑Stoffseparation Aerosol-Luft-Gemisch. Wesentlichen Einfluss auf die Ausbildung eines explosionsfä‐ higen A-L-G. hat die Art und Weise, wie das ↑Aerosol erzeugt wird. Die Ergebnisse hängen sehr stark von den Tropfengrößen und von deren Verteilung (lokale Konzentration) ab. Für Aerosole mit Tropfendurchmessern < 20 µm ist davon auszugehen, dass es Kenngrößen aufweist, die den zugehörigen Gasen/ Dämpfen entsprechen. (↑Explosionsgefahr). [Hesener, U., Kampe, B. et al. (2017)] Agglomeration, (lat. agglomerare, „aneinanderdrängen“) , loses ↑Anhaften von Feststoff‐ teilchen (↑Primärteilchen) aneinander, häufig verursacht durch elektrostat. Anziehungs‐ kräfte (Anstreben minimaler Oberflächenenergiezustände). Aggregat, (lat. aggregare, „aufhäufen“) , verwachsener Verband von flächig aneinanderge‐ lagerten Teilchen, dessen Oberfläche kleiner als die Summe der Oberflächen der ↑Primär‐ teilchen ist. Aggregation, lockerer, energiearmer Verband von ↑Ionen oder ↑Molekülen. 18 Aerosil <?page no="21"?> Aggregatzustand, beschreibt die durch Druck und Temperatur bedingten Zustandsformen eines Stoffes: fest − flüssig − gasförmig (↑Sublimation). Bei Änderung des A. werden stets beträchtliche Energien freigesetzt bzw. aufgenommen. In elektrostat. Hinsicht können die Übergänge eines Stoffes von einem A. in einen anderen zu elektr. Aufladungen und Änderungen der Leitfähigkeit führen. Airbag, Schutzeinrichtung in Fahrzeugen in Form eines außerordentlich rasch aufblas‐ baren Luftkissens. In mehreren Fällen hat elektrostat. Aufladung (↑Aufladung bei Per‐ sonen), z.B. beim Aussteigen aus dem ↑Automobil, zu Fehlauslösungen von A. geführt. Ursache war meistens eine unzureichende oder fehlende Erdung metallener Teile des A.-Ge‐ häuses (insbesondere im Lenkrad), woraus durch ↑Influenz oder ↑ESD Fehlauslösungen der Zündelemente resultierten. Akkumulator, Speicher für elektr. Energie, wobei ↑Lithium-Ionen-A. gegenwärtig den Markt bestimmen. Während der Ladung mit Gleichstrom, erfolgt eine elektrochem. Um‐ wandlung, die bei der Entladung reversibel verläuft. Der Entladestrom fließt entgegenge‐ setzt der Ladestromrichtung. Die Ladespannung ist höher als die Entladespannung. Die z.B. von einem Blei-A. bei der Aufladung aufgenommene Amperestundenzahl kann zu 90 % wieder entnommen werden; dagegen ist der auf die Wattstundenzahl bezogene Wirkungsgrad < 75 %. Die Entladespannung einer Zelle liegt etwa zwischen 1 bis zzt. 3 V. Durch die Reihenschaltung von vielen Zellen entstehen A. mit Spannungen von über 100 V (↑Kapazität, ↑Kondensator). aktive Entladeelektrode, ↑Ionisator aktiver Ionisator, ↑Ionisator aktives Teil, Bezeichnung für jeden Leiter oder jedes leitfähige Teil, das dazu bestimmt ist, bei ungestörtem Betrieb unter Spannung zu stehen, einschließlich des Neutralleiters, aber vereinbarungsgemäß nicht des ↑PEN-Leiters. [Normenreihe DIN VDE 0100] Akzeptor, ↑Fremdatom im Halbleiter, das ein bewegliches ↑Defektelektron im ↑Valenzband hervorruft. Als A. werden auch Materialien bezeichnet, die eine hohe ↑Elektronenaustritts‐ energie haben und daher bei Kontakt Elektronen von Materialien aufnehmen, deren Austrittsenergie niedriger ist (↑Aufladung). Alphastrahlung, bei radioaktivem Zerfall (z.B. von Polonium Po 210 ) entstehende Teil‐ chenstrahlung, die identisch mit 2fach positiv geladenen Heliumkernen ist. Da A. von allen Kernstrahlungen die höchste Ionisierungsdichte aufweist, wurde sie häufig als ↑Ionenquelle zur Beseitigung störender elektrostat. Aufladungen verwendet oder zur Messung elektrostat. Felder mit Radium Ra 226 (wird heutzutage aus Sicht des Strahlen‐ schutzes [StrlSchV] nicht mehr akzeptiert). Unter atmosphärischen Bedingungen werden bei einer Strahlungsenergie von 1 MeV (↑Elektronenvolt) von ↑Alphastrahlung 6000, von ↑Betastrahlung 800 und von ↑Gammastrahlung 40 Ionenpaare/ mm erzeugt. A. ist z.B. mit Papier leicht abzuschirmen. Aluminiumpulver. Das u.a. bei Fertigungsprozessen entstehende A. reagiert sehr schnell mit dem Luftsauerstoff und bekommt so ein dünne isolierende Oxidschicht (↑Keramik). 19 Aluminiumpulver <?page no="22"?> Dadurch kann es sich sowohl in isolierenden oder isoliert beschichteten als auch in geerdeten leitfähigen Anlagen gefährlich aufladen. (↑Leichtmetall) aluminothermische Reaktion, stark exotherme ↑Reaktion (Temperaturen > 2000°C): 2Al + Fe 2 O 3 → 2Fe + Al 2 O 3 . Jede Art von Aluminium auf einer rostigen Fläche aus Eisen stellt eine potenzielle ↑Zündquelle dar. [SE Abschn. 4.8.6] amorph, beschreibt strukturlose Festkörper, Gegensatz: ↑kristallin. Ampere, nach A.M. ↑Ampère benannte ↑SI-Einheit [A] der elektr. Stromstärke I . Die seit 1948 gültige Definition des A. über die Lorentz-Kraft wurde 2019 ersetzt. Es ist nun definiert, indem für die Elementarladung e der Zahlenwert 1,602 176 634 ∙ 10 -19 festgelegt wird, ausgedrückt in der Einheit ↑Coulomb [C], die gleich Amperesekunde [As] ist. Ampère, André Marie (1775−1836), Physiker in Frankreich, beeinflusste die Physik des 19. Jh. entscheidend durch seine Untersuchungen über den Zusammenhang zwischen den elektr. und magnet. Erscheinungen (↑Ampère’sches Gesetz). Ampère’sches Gesetz, von A.M. ↑Ampère empirisch gefundene Gesetzmäßigkeiten zur Wechselbeziehung zwischen elektr. Strom und Magnetfeld. Amperemeter, ↑Strommessgerät. Da die ↑Elektrostatik ein Stromsystem ist, kommt der Messung des Stromes die größere Bedeutung zu, allerdings nur in den Größenord‐ nungen < 1 µA. So sind häufig ↑Pico-Amperemeter die Basisgeräte, z.B. zur Messung von hochohmigen Widerständen und elektr. Ladungen (↑Influenz-Elektrofeldmeter als Pico-Amperemeter). Amperesekunde, Einheit [As] der ↑Ladung Q Amplitude, (lat. amplitudo, „Größe, Weite“) , die größte Schwingungsweite, die der Betrag eines periodisch veränderlichen Ablaufs annehmen kann, z.B. das Spannungsmaximum der Netzspannung (↑Scheitelwert). Analyse, (griech. analysis, „Auflösung“) , Zergliederung eines Ganzen in seine Teile. Häufig lassen sich erst durch chem. Analysen die Wechselwirkungen von ↑Antistatika mit dem Werkstoff und seiner Umgebung aufklären. anerkannte Regel der Technik, ↑Stand der Technik Anfangsleitfähigkeit. Nach Anlegen der Messgleichspannung an einen Probekörper von hohem elektr. Widerstand nimmt der Messstrom asymptotisch gegen einen Grenzwert ab. Dies wird durch dielektrische ↑Polarisation und/ oder Ionenwanderung zu den Elek‐ troden verursacht (↑Elektrolyse). Diese Stromverringerung bis zum endgültigen Messwert kann Sekunden, aber auch Wochen dauern. Nach Umpolen der Messspannung kann der Messstrom bis zum 2fachen des ursprünglichen Anfangsstroms betragen. Daher müssen ↑Widerstandsmessungen an Isolierstoffen stets mit Gleichspannung vorgenommen und die Messzeiten angegeben werden. Anfangsspannung, ↑Gasentladung, ↑Durchschlagspannung 20 aluminothermisch <?page no="23"?> angeregter Zustand, Zustand eines (mikro)-physikal. Systems (z.B. Molekül, Atom) mit einer höheren Energie als es seinem energetischen Grundzustand entspricht. Unter Emis‐ sion von ↑Photonen erfolgt innerhalb kürzester Zeit die Rückkehr in den Grundzustand (↑Gasentladung). Anhaften. Für das A. von Teilchen aneinander kommen Bindungen entweder mit Materi‐ albrücke (Klebstoff, Sinterung, Flüssigkeit) oder mit einem der folgenden drei Mechanismen in Betracht: ● ↑Van-der-Waals-Kräfte (↑Molekularkräfte, ↑Adsorption) ● formschlüssiges Haften infolge Verhakens von Material bei entsprechenden Oberflä‐ chenstrukturen ● ↑Coulombkräfte zwischen gegensinnig aufgeladenen Teilchen, die sich anziehen. Nur sie sind für das elektrostat. A. verantwortlich. (↑Nutzanwendung) Ein aufgeladener Gegenstand in der Nähe eines ↑Leiters kann dort eine gegenpolige ↑In‐ fluenzladung hervorrufen, durch die er angezogen und festgehalten wird (↑Anschmutzung, ↑Bildladung). Diese Anhaftkräfte lassen sich u.a. zur zeitweiligen ↑Befestigung isolierender Gegenstände auf leitfähigen Unterlagen nutzen. A. einer Beilage (Druckindustrie), einer Schmelzfahne (Folienherstellung), eines Etikettes in der Spritzgießform: ↑In-Mould-Labelling Anion, negativ geladenes atomares bzw. molekulares Teilchen (↑Ion), das in einem elektr. Feld eine Kraftwirkung zur positiven Elektrode hin erfährt. Gegenstück: ↑Kation. Anode, positive Elektrode (z.B. in Gasentladungsröhren), an der die negativen Ladungs‐ träger (↑Anion) aufgenommen werden. Anodenfall, starker Spannungsabfall an der Anode bei ↑Gasentladungen. Dessen Betrag liegt i.d.R. bei > 10 V und damit beim Betrag der Ionisierungsspannung, die von der Art des Gases abhängig ist, in dem das ↑Plasma entsteht. A. wird durch negative Raumladung kurz vor der Anode verursacht und die räumliche Ausdehnung ist nahezu druckunabhängig. (↑Kathodenfall), [Dzur, B. (2011)] Anpassung, Betriebszustand für ein elektr. System, um eine ↑Spannungsquelle optimal zu nutzen (Schaltbild). Unterschieden werden Strom-, Span‐ nungs- und Leistungs-A. mit folgenden Randbedin‐ gungen: max. Strom: R a < R i , max. Spannung: R a > R i , max. Leistung: R a = R i In Hochfrequenzsystemen bezieht sich die A. auf eine gleichbleibende Impedanz (↑Wech‐ selstromgröße) von der Quelle bis zur Senke eines Signalsystems. Dabei kann jede Stelle des Signalverlaufs bezüglich ihrer Impedanzänderung betrachtet werden. In der Praxis geschieht dies aber nur an techn. bedingten Übergängen von Bauteil zu Bauteil (z.B. Kabel zu Stecker) im Signalverlauf. Die gängigste Impedanz in Hochfrequenzsystemen ist 50 Ω. Die Impedanz beschreibt das Verhältnis der Magnituden von elektr. zu magnet. Komponente der fortlaufenden Signal‐ 21 Anpassung <?page no="24"?> welle. Nur wenn das Signal auf seinem Weg immer diese Impedanz antrifft, wandelt sich mit dem entsprechenden Phasenversatz immer die gesamte elektr. Komponente in die magnet. Komponente um und wieder zurück und schreitet so an seinem Signalpfad entlang fort. Vernachlässigt man rein ohmsche Verluste der Leitung, so misst man also an jeder Stelle des Signalwegs den gleichen Pegel des hochfrequenten Signals (↑Ladungstransfer-Messung). Bei nicht idealer A. an einer bestimmten Stelle, ist es einer der beiden Komponenten des Signals nicht möglich, sich völlig in die andere Komponente umzuwandeln, da die geänderte Impedanz plötzlich auch ein geändertes Verhältnis von elektr. zu magnet. Komponente erzwingt. Der nicht umwandelbare Anteil der betroffenen Komponente wird jedoch nicht einfach vernichtet, sondern wird in Richtung seiner Quelle reflektiert und erzeugt einen Wellenanteil, der sich mit der hinlaufenden Hauptwelle überlagert. Da sich die hin- und rücklaufende Welle mit der gleichen Geschwindigkeit auf derselben Leitung in entgegengesetzter Richtung bewegen, ergibt sich zwischen der Quelle und der nicht angepassten Stelle ein Muster aus beiden Wellen in Form einer stehenden Welle. In dem Maß, in dem die A. an der betrachteten Stelle nicht ideal ist, d.h. in dem Verhältnis, in dem die geänderte Impedanz von der Quellimpedanz abweicht, entsteht ein Unterschied zwischen Wellenmaxima und -minima der stehenden Welle auf der Leitung. Bei einem Kurzschluss oder einem offenen Leitungsende kommt es zu einer Totalreflexion des Signals an dieser Stelle und einer Stehwelle mit Minima von der Magnitude null (Stehwellenver‐ hältnis). Wird die Spannungsamplitude über der Leitung als Größe herangezogen, heißt es Spannungsstehwellenverhältnis oder VSWR (voltage standing wave ratio). Dieser Wert wird am häufigsten bei HF-Bauteilen im Datenblatt angegeben, um die Genauigkeit des Bauteils bezüglich der Einhaltung der Nennimpedanz, sprich seiner A., innerhalb des Betriebsfrequenzbereichs zu kennzeichnen. Anschluss, Teil eines Gerätes, das die Verbindung zu äußeren elektr. Leitungen ermöglicht, auch Schnittstelle eines Betriebsmittels mit der äußeren elektromagnet. Umgebung (↑Elek‐ tromagnetische Verträglichkeit). fester A. einer Leitung, unmittelbare Verbindung mit einem elektr. Betriebsmittel durch Schrauben, Löten, Schweißen, Pressen oder dgl. [DIN VDE 0100-200] Anschmutzung. Im Gegensatz zu mechan. A. schmutzen elektrostat. aufgeladene Gegen‐ stände stärker an als nichtaufgeladene. Dabei ist von untergeordneter Bedeutung, ob die anschmutzenden Partikel (↑Aerosol) leitfähig oder isolierend sind und ob sie Ladungen tragen oder nicht. Das von einem aufgeladenen Gegenstand ausgehende elektr. Feld verschiebt stets in jedem eingebrachten Partikel die positiven und negativen Ladungen gegeneinander. In leitfähigen Teilchen werden sie infolge ↑Influenz bis an die Oberfläche verschoben, in isolierenden − deren ↑Permittivität entsprechend ( ε r > 1) − im Inneren ver‐ lagert und als ↑Dipole aneinandergereiht (↑Polarisation). Partikel mit derart verschobenen Ladungen erfahren stets eine Kraftwirkung zu Orten höherer Feldstärke (↑Coulombkraft), d.h. zum aufgeladenen Gegenstand hin und werden dort angelagert (↑Staubfiguren). Besondere Probleme kann das in Einrichtungen des Gesundheitswesens und bei Lebens‐ mittelherstellung und -vertrieb bereiten [DIN EN IEC 61340-6-1]. 22 Anschluss <?page no="25"?> Ansprechstrom, festgelegter Wert des Stromes, der eine Schutzeinrichtung innerhalb einer festgelegten Zeit, der sog. „vereinbarten Zeit“, zum Ansprechen bringt. [DIN VDE 0100-200] Anstiegszeit, Zeitabschnitt zwischen den Zeitpunkten, an denen der Augenblickswert eines Impulses (↑ESD) zuerst den 10 %-Wert und dann den 90 %-Wert erreicht. Antenne, Gerät in der Elektrotechnik, mit dem ↑elektromagnet. Strahlungen empfangen oder abgestrahlt werden können. Die Bauform von A. entscheidet darüber, wie empfindlich und wirksam eine A. in eine bestimmte räumliche Richtung (Antennengewinn) oder Lage (Polarisation) ist (↑Funkennachweisgerät, ↑Gasentladung). Antikoinzidenzschaltung, Schaltung, die nur dann einen Ausgangsimpuls liefert, wenn nur an einem definierten Eingang ein Signal auftritt. Kommt es gleichzeitig auch an anderen Eingängen zu Signalen, so wird kein Ausgangsimpuls durchgeschaltet. Antimisting, (engl. misting, „beschlagen“) , Unterdrückung von Partikelnebel bei ↑Be‐ schichtungs-Prozessen, Form der ↑Nutzanwendung, bei der Partikel-tröpfchen gezielt aufgeladen und an einer gegenpolig geladenen Fläche niedergeschlagen werden. [SE Abschn. 8.2.11] Antimisting agents, (engl., „Antibeschlagmittel“), chem. Zusatz zu Beschichtungsstoffen, der bei hohen Materialbahn- und Umfangsgeschwindigkeiten von Walzen die Entstehung von sich lösenden, unerwünschten Partikeln verhindern soll. Anti-neck-in, ↑Randzonenfixierung, ↑Chill-Roll Antistatika, sollen die elektrostat. Aufladung von Isolierstoffen verhindern oder herab‐ setzen (↑antistatisch). A. basieren überwiegend auf dem Prinzip der ↑Ionenleitung. Aus der Erkenntnis, dass bereits eine aus wenigen Moleküllagen bestehende Wasserschicht an der Oberfläche eines Objektes zur Vermeidung störender oder gefährlicher Aufladungen ausreicht, werden ↑hydrophile und/ oder grenzflächenaktive Stoffe (Netzmittel) als A. verwendet. Von A. wird erwartet, dass sie einerseits an der Isolierstoffoberfläche haften und andererseits dort eine wasseranziehende neue Oberfläche bilden. Die Qualität von A. wird danach beurteilt, wie dauerhaft sie auf dem Isolierstoff haften und inwieweit es ihnen gelingt, auch bei geringer Luftfeuchte noch so viele Wassermoleküle zu binden, dass der spezif. Oberflächenwiderstand einen Wert von etwa 1 TΩ nicht überschreitet. A. lassen sich in solche einteilen, die erst nach Fertigstellung des Isolierstoffteils auf die Oberfläche gebracht werden, z.B. durch Besprühen oder Eintauchen, und in andere, die dem Polymer bereits vor der Verarbeitung zugemischt werden. Letztere migrieren nach Fertigstellung des Kunststoffteils erst nach entsprechender Lagerzeit an die Oberfläche und erlangen dort ihre Wirkung. 23 Antistatika <?page no="26"?> Die Wirksamkeit zugemischter A. ist im Allgemeinen dauerhafter als die von nachträglich aufgebrachten. Zwar werden alle antistat. Oberflächenschichten im Lauf der Zeit durch Reinigung, Diffusion usw. in ihrer Wirkung nachlassen, doch bei zugemischten A. können diese aus dem Materialinneren an die Oberfläche nachdiffundieren. Die Langzeitwirkung hängt weitgehend vom A.-Vorrat und damit von dem Verhältnis Oberfläche zu Volumen ab: Lange Wirksamkeit bei dickwandigen Formteilen, hingegen nur kurze bei dünnen Folien. Zugemischte A. können neben Veränderungen der mechan. Eigenschaften auch die optischen Qualitäten (Transparenz, Glanz, Farbe) beeinträchtigen. Als A. eignen sich grundsätzlich alle grenzflächenaktiven Stoffe (Tenside), u.a. Polygly‐ kolether, Alkylsulfate, quartäre Ammoniumverbindungen usw. Für synthetische Fasern sollten A. eine möglichst gute Waschbeständigkeit aufweisen; sie werden daher der Chemiefaser häufig schon bei der Herstellung hinzugefügt. Die Wirksamkeit von A. sollte stets durch Messungen bestätigt und überwacht werden. Die gelegentlich geübte Praxis, bereits allein durch einen bestimmten prozentualen Zusatz eines A. die für ein Material zugesicherte ↑Ableitfähigkeit zu erzielen, hat sehr zu Zwei‐ feln an der Zuverlässigkeit von A. beigetragen. Die Nebenwirkungen von A., wie z.B. Erschweren von Kaschieren und Bedrucken, können durch ↑Coronavorbehandlung und ↑Abglimmen beseitigt werden. A. in Flüssigkeiten. Beim Strömen durch Rohre, beim Rühren, Pumpen, Filtrieren oder anderen Manipulationen können sich Flüssigkeiten mit niedriger oder mittlerer ↑Leitfähigkeit (< 10 000 pS/ m) aufladen. Durch Zugabe von A. im ppm-Bereich kann eine hinreichende Leitfähigkeit zur sicheren Handhabung erlangt werden. A. stellen dabei Ionen für die Leitfähigkeit bereit (↑Aufladung). antistatisch, diese Eigenschaft ist nicht definiert, wird jedoch umgangssprachlich ver‐ wendet. Er soll die Eigenschaft beschreiben, elektrostat. Aufladungen zu verringern oder zu vermeiden. Wegen der Vielfalt der Produkte ist dafür keine allg. verbindliche Definition (z.B. über den elektr. Widerstand) möglich. Da der Begriff a. nicht mit einem Grenzwert verknüpft ist, sollte er bei sicherheitstechn. Fragestellungen nicht gebraucht werden (↑astatisch, ↑Antistatika). [TRGS 727 Abschn. 2.13] Antriebsriemen, Keilbzw. Flachriemen, der dem Antrieb rotierender Teile dient. Infolge der kontinuierlichen Trennung zwischen A. und Riemenscheibe kann es zu so hohen elek‐ trostat. Aufladungen kommen, dass Zündgefahr für eine Ex-Atmosphäre in der Umgebung besteht (↑Riemenelektrizität). Die Höhe der Aufladung ist durch die elektr. Werte der Werk‐ 24 antistatisch <?page no="27"?> stoffe von Riemen und Scheiben bedingt und steigt mit der Riemengeschwindigkeit, der Riemenspannung und mit der Breite der Berührungsfläche an. A. sollen daher nicht in der ↑Ex-Zone 0 verwendet werden. Für einen sicheren Betrieb in der Zone 1 sind Grenzwerte für die Geschwindigkeit und den elektr. Widerstand von A. und deren Riemenscheiben festgelegt. [TRGS 727 Abschn. 3.5] Anziehung, (engl. electrostatic attraction - ESA), ungleichnamige elektr. geladene Körper ziehen einander an (↑Abstandsgesetz 3, ↑Coulomb’sches Gesetz). Applikation, partielles oder flächiges Auftragen von Partikeln oder Beschichtungsstoffen, wird unter Nutzung elektr. Feldkräfte mit steigender Tendenz, z.B. bei ↑Kopierverfahren, Ausbringen von ↑Pflanzenschutzmitteln usw., angewendet (↑Beschichtung, ↑Nutzanwen‐ dung). Appretur, Sammelbezeichnung in der Textiltechnik für finale Veredelung, die Ware nach ihrer Herstellung mit bestimmten Eigenschaften auszustatten (↑Ausrüstung). Äquipotentialfläche, (lat., „Niveaufläche“) , Fläche gleichen (zeitlich konstanten) Potentials in einem ↑Feld, das als Potentialgradient darstellbar ist. Sie entsteht durch die Verbindung aller Raumpunkte, die sich auf gleichem Potential befinden. Definitionsgemäß stehen Feldlinien stets senkrecht auf einer Ä. In der Elektrostatik stellt jede Leiterober‐ fläche eine Ä. dar. Die Ä. einer Punktladung sind Kugeloberflächen mit der Ladung als Kugelmittelpunkt. Wird ein Teilchen auf einer Ä. verschoben, so resultiert daraus weder eine Aufnahme noch eine Abgabe von Energie. Die Abb. zeigt in zweidimensionaler Dar‐ stellung die Ä. zwischen zwei zylinderför‐ migen Elektroden, die sich zu ihrer Um‐ gebung auf Potentialen von +30 V bzw. -30 V befinden. Die Potentialunterschiede zwischen den einzelnen Linien sind mit jeweils 5 V festgelegt. (↑Rogowski-Profil) Äquipotentiallinien, geben eine zweidi‐ mensionale Darstellung des Potentialver‐ laufs. Die Abb. zeigt die Ä. (gestrichelt) und die dazu konstruierten Feldlinien (durch‐ gezogen) zwischen einer positiv aufgela‐ denen Zylinderelektrode und einer geer‐ deten ebenen Fläche. Da die Elektrode und die geerdete Fläche leitfähig sind, stellen sie die Bezugs-Ä. dar. Zwischen ihnen lassen sich − je nach gewählter Auflösung − entsprechend viele Ä. darstellen. 25 Äquipotentiallinien <?page no="28"?> Äquivalentenergie W, von N. Gibson eingeführter Begriff, dass eine ↑Gasentladung die Ä. hat, wenn sie gerade beginnt, ein explosionsfähiges Gemisch zu entzünden. Sie ist nur in diesem Zusammenhang und nur für ein definiertes Gemisch zu betrachten. Die ↑Zündfähigkeit explosionsfähiger Gemische wird über ihre ↑MZE mittels einer Funken‐ entladung mit der Energie W quantifiziert. Den elektrostat. Gasentladungen lassen sich Zündenergiewerte nur sehr bedingt zuordnen, weil die Definition von ↑Energie keinen Rückschluss darauf ermöglicht, wie sie freigesetzt wird, denn hierzu sind weder Volumen noch Zeit spezifiziert. [Gibson, N., Lloyd, F. (1965)] Arbeit, ↑Energie Arbeitsfreigabeschein. Müssen Arbeiten in gefährdeten Bereichen (z.B. explosions-, strah‐ lungsgefährdet) durchgeführt werden, so sind durch den Unternehmer vor Beginn der Arbeiten die entsprechenden Maßnahmen zur Gefahrenabwendung im Rahmen eines Arbeitserlaubnis‐ verfahrens schriftlich in einem A. festzulegen. Dieser kann z.B. erforderlich sein, wenn in einem ↑Ex-Bereich Elektrostatikmessungen durchzuführen sind (↑Freimessen). Arbeitskleidung, ↑persönliche Schutzausrüstung Arbeitsmittel, Werkzeuge, Geräte, Maschinen oder Anlagen müssen so gestaltet sein, dass eine gefährliche elektrostat. Aufladung vermieden oder begrenzt wird. Ist dies nicht möglich, müssen sie mit Einrichtungen zum Ableiten solcher Aufladungen ausgestattet sein (↑BetrSichV). Arbeitsplatzgrenzwert (AGW), in der [TRGS 900] (↑GefStoff V) genannte verbindliche Grenzwerte für die zeitlich gewichtete durchschnittliche Konzentration eines Stoffes in der Luft am Arbeitsplatz in Bezug auf einen gegebenen Referenzzeitraum. Der AGW gibt an, bis zu welcher Konzentration eines Stoffs akute oder chronische schädliche Auswirkungen auf die Gesundheit von Beschäftigten im Allgemeinen nicht zu erwarten sind. Er ist der Schichtmittelwert bei in der Regel täglich 8-stündiger Exposition an fünf Tagen pro Woche während der Lebensarbeitszeit. Expositionsspitzen während einer Schicht sind entsprechend [TRGS 402] zu behandeln. [IFA Report (5/ 2020)] Da der AGW durchweg um Größenordnungen niedriger liegt als die untere ↑Explosi‐ onsgrenze (UEG), z.B. bei Lösemitteln, stellt sich die Frage, ob in der ↑Ex-Zone 1 ohne Atemschutz gearbeitet werden darf. Mitunter ist es angebracht, großzügig als Zone 1 aus‐ gewiesene Bereiche in die Zone 2 umzuwandeln. Das hat im Hinblick auf Gefahren infolge elektrostat. Aufladungen noch den Vorteil, dass die entsprechenden ↑Schutzmaßnahmen entfallen können. Gem. dem IFA Report ist für elektrostat. Felder ein Maximalwert der Feldstärke E e ≤ 2,82 ∙ 10 4 V/ m festgelegt. Arbeitsplatzoberfläche. In Schutzzonen für die Montage elektrostat. gefährdeter Bauele‐ mente (↑EGB) wird die A. an den ↑Potentialausgleich angeschlossen. Sie soll einen spezif. Oberflächenwiderstand zwischen 100 kΩ und 1 GΩ aufweisen. Arbeitsschutzkleidung, ↑persönliche Schutzausrüstung 26 Äquivalentenergie <?page no="29"?> Arbeitsschutzvorschriften. Nach allg. Verständnis zählt man zu A. die staatlichen Bestimmungen (Gesetze und Verordnungen) und die Unfallverhütungsvorschriften der Berufsgenossenschaften. Die A. sind in der ↑BetrSichV zusammengefasst. Arbeitsspannung, höchste auftretende Spannung (Effektivwert) an isolierten Metallteilen elektr. Geräte. [DIN EN 61010-1] Arbeitsstättenverordnung [ArbStättV], i.d.F. vom 19.6.2020 dient der Sicherheit und dem Schutz der Gesundheit der Beschäftigten beim Einrichten und Betreiben von Arbeitsstätten. Adressat ist der Arbeitgeber, der dafür zu sorgen hat, dass von der Arbeitsstätte keine Gefährdung für die Beschäftigten ausgeht und verbleibende Gefährdungen möglichst geringgehalten werden. Dort gibt es keinen Bezug zur Elektrostatik. Armatur, (lat. armare, „ausrüsten“) , Bauteil zum Verändern und Steuern von Stoffströmen. Falls sie innen mit isolierenden Materialien (z.B. PTFE) ausgekleidet ist, kann sie von durchströmenden Medien gefährlich aufgeladen werden. Im geschlossenen System kann der Einsatz gefahrlos erfolgen, es sind jedoch zündwirksame Entladungen an der Außen‐ seite möglich (↑Funkenentladung, ↑Gasentladung). Sonstige leitfähige A. dürfen in ↑Ex-Bereichen nicht isoliert eingebaut werden, denn die durchströmende Flüssigkeit kann ein nicht geerdetes Bauteil aufladen und zur Funkenent‐ ladung führen. Als A. werden auch die Verbindungsbzw. Endstücke von ↑Schlauchleitungen bezeichnet. Aspirationskondensator, ↑Ebert-Röhre Aspirationspsychrometer, ↑Luftfeuchte-Messgerät astatisch, mitunter Bezeichnung für Stoffe, die zur Vermeidung elektrostat. bedingter Stö‐ rungen infolge ↑Anhaften eingesetzt werden. Der als a. bezeichnete Hilfsstoff bewirkt keine Verbesserung der Leitfähigkeit wie ein Antistatikum, sondern lediglich eine Vergrößerung des Abstandes der aufgeladenen Teile zueinander. Das wird durch extrem feinteiliges Material im nm-Bereich, z.B. hochdisperse Siliziumoxid (↑Aerosil ® ) oder organische Puder aus Maisstärke, 27 astatisch <?page no="30"?> erreicht, das sich an den Teilchenoberflächen anlagert. Auf diese Weise werden die Berüh‐ rungsflächen reduziert (geringere Trennaufladung) und gleichzeitig die Abstände aufgeladener Oberflächen zueinander vergrößert (Verminderung coulombscher Anziehungskräfte). So lassen sich bei Schüttgütern Agglomerationen vermeiden, das Fließverhalten verbessern (niedrigere ↑Schüttkegel) und die Wandhaftung verringern. Auch bei größeren aufgeladenen Teilen, wie Folienbögen und dgl., kann so das Aneinanderhaften, z.B. beim Abheben einzelner Bögen oder auch Glasplatten von einem Stapel, vermindert werden. asymmetrisches Reiben. Bei einem Reibvorgang zweier Stoffe gegeneinander können die aneinander geriebenen Flächen in ihrer Größe voneinander abweichen. Es kommt dabei zu einer asymmetrischen Beanspruchung der Reibpartner, z.B. in der Art, wie ein Bogen über eine Geigensaite streicht (↑Geigenbogeneffekt). [SE Abschn. 2.6] ATEX, Bezeichnung leitet sich aus dem franz. ATmosphères EXplosibles ab. Im EG-Recht sind Beschaffenheit (ATEX 114) und Benutzung (ATEX 137) von Arbeits‐ mitteln strikt getrennt. Durch die Neuordnung des nationalen Rechts der Anlagen- und Betriebssicherheit wird diese Trennung nachvollzogen. ATEX 114 (bisher ATEX 95), Richtlinie 2014/ 34/ EU des Europäi‐ schen Parlamentes und des Rates vom 26.2.2014 zur Harmonisierung der Rechtsvorschriften der Mitgliedstaaten für Geräte und Schutzsys‐ teme zur bestimmungsgemäßen Verwendung in Ex-Bereichen. Seit 21.4.2016 müssen alle in der EU in Verkehr gebrachten Ein‐ richtungen und Geräte dieser Richtlinie entsprechen. Gemäß den zu stellenden Sicherheitsanforderungen werden sie in Gerätegruppen und ↑Gerätekategorien unterteilt. Alle in Ex-Bereichen eingesetzten Geräte müssen mit dem abgebildeten Symbol gekennzeichnet sein (Farbe: gelb). Ziel der ATEX 114 ist der Schutz von Personen, die in Ex-Bereichen arbeiten oder von Explosionen betroffen sein könnten. Sie wurde durch die 11.Verordnung zum ↑ProdSG [11. ProdSV] vom 6.1.2016 in nationales Recht umgesetzt. ATEX 137, Richtlinie 1999/ 92/ EG des Europäischen Parlamentes und des Rates vom 16.12.1999 über Mindestvorschriften zur Verbes‐ serung des Gesundheitsschutzes und der Sicherheit der Arbeitnehmer, die durch explosionsfähige Atmosphären gefährdet werden können (15. Einzelrichtlinie im Sinne von Artikel 16 Absatz 1 der Richtlinie 89/ 391/ EWG). Sie nennt Mindestvorschriften zur Verbesserung des Gesundheitsschutzes und der Sicherheit der Arbeitnehmer. Zu diesen grundlegenden An‐ forderungen gehören der ● primäre ↑Explosionsschutz (Vermeidung oder Einschränkung der Bildung von ↑Ex-At‐ mosphäre), ● sekundäre Explosionsschutz (Vermeidung wirksamer Zündquellen), ● konstruktive (tertiäre) Explosionsschutz (Beschränkung der Auswirkung einer even‐ tuellen Explosion auf ein unbedenkliches Maß). Die ATEX 137 wurde 2002 in Deutschland mit der ↑BetrSichV in nationales Recht umgesetzt. Dazu gehört auch die Verpflichtung, die abgebildete Kennzeichnung (Farbe: gelb) auf 28 asymmetrisch <?page no="31"?> Bereiche, in denen Ex-Atmosphären auftreten können, anzuwenden. (↑Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin, BAuA) ATEX Grenzfälle, (Borderline List), listet Produkte auf, bei denen zunächst unklar ist, ob sie dem Geltungsbereich der ATEX 114 Richtlinie unterliegen (aktuelle Fassung Juni 2008). Beispiel: Masseklemme (↑Erdungszange) zur Erdung. Hier ist von Fall zu Fall zu bewerten, ob die Konstruktion des Gerätes potenzielle Zündquellen (z.B. eine Stahlfeder) umfasst. Die Liste ersetzt nicht die Risikobewertung jedes Produkts. Darüber hinaus sind immer auch Zündquellen und Explosionsgefahren im Zusammenhang mit der Verwendung aller Produkte zu berücksichtigen. ATEX Leitlinien, stellen ein Handbuch dar, um die Anwendung der ATEX 114 zu erleichtern. Sie wurden von der Europäischen Kommission in Zusammenarbeit mit den Mitgliedstaaten, den europäischen Normungsgremien und den ↑Benannten Stellen erar‐ beitet und liegen derzeit in der 3. Ausgabe (Mai 2020) vor. Äther, (griech. aither, „die obere Luft, Himmelsluft“) , in der Chemie veraltete Schreibweise für ↑Ether als Flüssigkeit. In der Physik der Barockzeit wurde er als ein die gesamte Welt erfüllender, in sich ruhender Stoff (Lichtäther) angesehen, der als hypothetisches Medium die Vermittlung von Fernwirkungen (elektr. und magnet. ↑Felder, Licht usw.) erklären sollte. Erst Einstein wies durch seine Relativitätstheorie (1905) die Unhaltbarkeit dieser Hypothese nach. Atmosphäre, gasförmige Hülle der Erde bestehend aus 78,08 % Stickstoff (N 2 ), 20,95 % Sauerstoff (O 2 ), 0,93 % Argon (Ar) und Spurengase, darunter 0,04 % Kohlendioxid (CO 2 ). Eine Veränderung der Sauerstoff-Anteile der A. führt zu einer Erhöhung oder Verminderung einer Brand- oder ↑Explosionsgefahr (↑Explosionsschutz, primär, ↑Sauerstoffgrenzkonzent‐ ration). atmosphärische Bedingung In der Prüftechnik verwendeter Begriff, um darzulegen, dass die Prüfung unter normalem Luftdruck auf Meeresniveau (1013 hPa ~ 1 bar) und normaler Zusammensetzung der ↑Atmosphäre durchgeführt wird. Als grobe Einteilung wird von 78 % Stickstoff und 21 % Sauerstoff ausgegangen. Beim Explosionsschutz (↑ATEX) gelten für a.B. Gesamtdrücke von 0,8-1,1 bar und Gemischtemperaturen von -20 - +60°C. Atmospheric Potential Gradient (APG), Potentialgefälle der Atmosphäre (↑Luftelektri‐ zität) Atom, (griech. atomos, „unteilbar, unzerschneidbar“) . A. sind mit chem. Mitteln nicht weiter teilbar, doch mit physikal. können sie in Elementarteilchen (↑Elektron) zerlegt werden. Nach dem von N. ↑Bohr entwickelten A.-Modell (zwar veraltet, doch anschaulich) besteht das A. aus dem Kern, der umhüllt wird von Elektronen, die auf sog. Quantenbahnen umlaufen. Der Kern (Radius ~ 10 fm (10 -15 m)) ist aus positiv geladenen Protonen und elektr. neutralen Neutronen aufgebaut und repräsentiert nahezu die gesamte Masse des A. In der A.-Hülle (Radius ~ 10 pm (10 -12 m)) umkreisen ebenso viele negativ geladene Elektronen den Kern wie derselbe ↑Protonen enthält (A. elektr. neutral). Dabei können sich die Elektronen nur auf ganz bestimmten, den möglichen Energiewerten des A. entsprechenden Bahnen 29 Atom <?page no="32"?> ohne Energieaustausch um den Kern bewegen. Beim Übergang zu kleineren Energiewerten können Strahlungsquanten freigesetzt werden (↑Gasentladungsleuchten). Aufnahme oder Abgabe von Elektronen bewirken einen Ladungszustand des A., es wird zu einem ↑Ion. Atomgewicht (auch Atommasse), Masse eines einzelnen Atoms, kann wie jede Masse in der SI-Einheit [g] angegeben werden. Sie basiert auf der Grundlage des Kohlenstoffatoms, dessen Kern aus sechs Protonen und sechs Neutronen besteht. Ihm wurde das A. 12 zugeordnet. Damit ist die A.-Einheit 1/ 12 der Masse des Atoms C-12, das entspricht 1,7∙10 -24 g. Atomisation (elektrische). Dieser im Hinblick auf die Kernphysik nicht korrekte Begriff (aus dem engl. Sprachraum übernommen) bezeichnet das Zer‐ platzen von Flüssigkeitströpfchen unter dem Ein‐ fluss eines elektr. Feldes. Für den Vorgang selbst ist es ohne Belang, ob die Aufladung durch ↑Influenz oder durch ↑Reibungsaufladung erfolgt. In der Abb. befindet sich ein schwebender Tropfen in einem elektrostat. Feld. Die im Inneren des Tropfens auf gleichnamiger Ladung beruhende gegenseitige Ab‐ stoßungskraft bewirkt eine Ausdehnung, die schließlich den Zusammenhalt infolge von Oberflächenspannung überwindet; der Tropfen wird instabil und zerplatzt (↑Ray‐ leigh-Limit). Die so aus dem Zerplatzen des Tropfens entstandenen positiv geladenen Ae‐ rosole folgen den Feldlinien, in diesem Falle zum nächstgelegenen geerdeten Gegenstand. Anwendungen des Prinzips: ↑Beschichten, ↑Wiederbefeuchtung, Verteilen von ↑Pflanzen‐ schutzmitteln, Haartrockner mit Ionisationsspitze usw. Aufladbarkeit Aufladbar sind isolierende Stoffe (Textilien) sowie Gegenstände und Einrichtungen aus isolierenden Materialien. Doch auch nicht mit Erde verbundene leitfähige oder ableitfähige Gegenstände und Einrichtungen können aufgeladen werden (↑Aufladung). [TRGS 727 Abschn. 2.16] Das gilt insbesondere für Flüssigkeiten und feste Materialien ● mit einem spezif. Durchgangswiderstand ρ v > 10 9 Ωm, ● oder einem spezif. Oberflächenwiderstand ρ s > 10 12 Ω□ (Quadratohm). 30 Atomgewicht <?page no="33"?> In der Grafik ist für die A. von Materialien der Zusammenhang zwischen Oberflächen‐ widerstand und Aufladung − ausgedrückt in Feldstärkewerten − dargestellt. Er wurde in umfangreichen Untersuchungen in einer Prüfapparatur ermittelt und auf eine Trennge‐ schwindigkeit von 1 m/ s umgerechnet (reproduzierbare ↑Aufladung, gerätetechn.). [SE Abschn. 3.6.1] Nicht aufladbar im Sinne der Elektrostatik sind ● feste Stoffe, deren ↑Oberflächenwiderstand R ≤ 10 9 Ω ist. Für die Beurteilung der A. ist der spezif. Oberflächenwiderstand ρ S maßgebend. ● flüssige Stoffe, deren ↑Leitfähigkeit κ > 10 000 pS/ m ist, ● leitfähige und ableitfähige Gegenstände, wenn sie geerdet sind. [DIN EN 61340-2-3], [TRGS 727] 31 Aufladbarkeit <?page no="34"?> Aufladbarkeit zur Beurteilung von Gefahren und Beschädigungen A. fester Stoffe, [DIN EN 60079-10-1], [TRGS 727] A. flüssiger Stoffe, ● zu erwarten bei niedriger Leitfähigkeit κ ≥ 50 pS/ m (2∙10 10 Ωm), ● möglich bei mittlerer Leitfähigkeit 50 pS/ m < κ < 1 nS/ m. A. von Gasen. Reine Gase laden sich beim Strömen nicht auf. Bei Gasströmungen beobachtete Aufladungen sind stets auf mitgeführte Aerosole (↑Nassdampf, Ölnebel bei Pressluft, Staub beim Absaugen) zurückzuführen. [TRGS 727 Abschn. 5] A. von Schüttgütern (Feststoffe). Die Aufladungshöhe wird maßgeblich durch die Teilchengröße und den Verarbeitungsprozess bestimmt und dehnt sich über einen Bereich von acht Größenordnungen aus (Tabelle ↑Aufladung). A. von Textilien. In Ex-Bereichen hat sie nur eine geringe Bedeutung bei der Arbeits‐ kleidung (↑persönliche Schutzausrüstung), doch in ↑ESD-Schutzzonen muss sie wegen möglicher Beschädigung von Halbleiterbauteilen beachtet werden. Hier sind für die Messung und Beurteilung die Normen der Gruppe [DIN EN 1149] anzuwenden. 32 Aufladbarkeit <?page no="35"?> Aufladeelektrode, wird bei der ↑Nutzanwendung elektrostat. Aufladung eingesetzt. A. dienen der Applikation von Ladung auf ein hinreichend hochohmiges Material. Die A. sind i.d.R. mit Emissionsspitzen ausgestattet, die für die Berührungssicherheit über Schutzwiderstände angeschlossen sind (↑Auskopplung). Andere A. sind in der Form eines Coronadrahtes (↑Stoffseparation) oder anderen geometrischen Formen ausgebildet. Aufladesystem Industrie: Elektrodenanordnung zur Applikation von Ladung mit dem Ziel bestimmte Effekte zu erreichen (↑Aufladeelektrode, ↑Hochspannungserzeuger, ↑Nutzanwendung). Medizin: zur elektrostat. Aufladung für die Zerstäubung von Flüssigkeiten (↑Atomi‐ sation). In der Inhalationstherapie werden derartige Substanzen zum Behandeln von Krankheiten der Atmungsorgane angewendet. Aufladezeitkonstante, ↑Zeitkonstante Aufladung, entsteht als Grenzflächenphänomen zwischen den Phasengrenzen von unter‐ schiedlichen Materialien und Medien (Festkörpern und/ oder Flüssigkeiten), jedoch nicht bei der Kombination mit Gasen, denn sie bilden aus Sicht der Elektrostatik keine Grenzflächen. A. von zwei Feststoffen, ist schematisch in den Abb. 1-4 dargestellt. Der Vorgang tritt entsprechend bei Flüssigkeiten auf, wenn diese, wie z.B. Öl in Wasser, nicht unter‐ einander mischbar sind. Beim engen Kontakt der beiden Oberflächen kommt es zur Ausbildung einer elektr. Doppelschicht: Entsprechend den Materialeigenschaften (↑Elek‐ tronenaustrittsenergie) kommt es an den Grenzflächen zum Elektronenübertritt von Stoff A (↑Donator, niedrige Austrittsenergie) zum Stoff B (↑Akzeptor, hohe Austrittsenergie). Diese bereits von H.v. ↑Helmholtz 1879 beschriebene elektr. Doppelschicht hat eine Potentialdif‐ ferenz im mV-Bereich. Nach außen hin ist aber das Gesamtsystem aus A und B weiterhin neutral, da die entgegengesetzten Ladungen sich kompensieren und natürlich keine neuen Ladungen erzeugt werden (Abb. 2). Die nachweisbare A. - nach dem Elektronenübergang - kommt zustande, wenn die zuvor in engem Kontakt befindlichen Materialien wieder voneinander getrennt oder gebrochen werden (Trennaufladung). Mindestens einer der beteiligten Materialpartner muss einen so hohen elektr. Widerstand aufweisen, dass es nicht bereits während des Trennvorgangs wieder zu einem Ladungsausgleich (Abb. 3) kommt. Elektronen sind zwar in der Lage kleine 33 Aufladung <?page no="36"?> Distanzen (d < 10 nm) zu überwinden (↑Tunneleffekt), über größere Distanzen fortbewegen können sie sich jedoch nur in elektr. Leitern, nicht aber in Isolatoren. Daraus folgt: ● hohe Oberflächenwiderstände und/ oder hohe Trenngeschwindigkeiten bewirken hohe A., ● niedrige Oberflächenwiderstände und/ oder niedrige Trenngeschwindigkeiten be‐ wirken niedrige A. Für die Trennung muss die elektrostat. Anziehungskraft (↑Coulombkraft) überwunden werden. Das Äquivalent der dafür aufzuwendenden mechan. Energie findet sich nach dem Trennvorgang in einem entsprechend hohen elektr. Potential wieder (kV-Bereich). An den beiden Oberflächen kommt es zu einem Ladungsüberschuss gleicher Größe (Abb. 4), aber mit entgegengesetztem Vorzeichen (↑Ladungsdoppelschicht, ↑Reibungsaufladung). Die Höhe der A. ist wesentlich von der Oberflächenstruktur (Rauigkeit) und dem Anpressdruck sowie der Trenngeschwindigkeit abhängig. Verringerung der Kontaktflächen und des Anpressdruckes verringern die mögliche A., Reibung erhöht die Intensität, weil dadurch der Kontakt zwischen den Oberflächen verbessert wird, indem „Hindernisse“ mechan. entfernt werden. Oft wird daher noch von Reibungs- oder Triboelektrizität gesprochen. Die Vorhersage von positiv oder negativ geladenen Flächen ist nur bei überschaubaren, nicht jedoch bei komplexen Systemen möglich, denn bei Letzteren liegen Flächen mit un‐ terschiedlichen Ladungsvorzeichen oft unmittelbar nebeneinander. Schon geringste Verun‐ reinigungen und/ oder Temperaturunterschiede führen zu Abweichungen vom triboelektr. Spektrum (↑Geigenbogeneffekt), daher können sich Materialien gleicher Eigenschaften untereinander oder auch beim Zerteilen aufladen. (Mechano-↑Lumineszenz) [SE Abschn. 2.3 und 2.4] Bei kleinteiligen Feststoffen (Schüttgut, Granulat, Staub), ist die A. erheblich komplexer. Sie folgt ebenfalls dem Prinzip der Trennaufladung, doch wegen der mit zunehmendem Feinheitsgrad (↑Staub) erheblich größeren Oberflächen ist auch die daraus 34 Aufladung <?page no="37"?> entstehende A. pro Masseneinheit wesentlich höher. Ausschlaggebend ist dafür das ange‐ wendete Verfahren. Verfahren Spezif. Ladung [µC/ kg] Trennen durch Sieben 10 -5 -10 -3 Ausschütten aus Behältern 10 -3 -10 -1 Transport in Förderschnecken 10 -2 -1 Zerkleinern in Reibmühlen 10 -1 -1 Zerkleinern in Strahlmühlen 10 -1 -10 2 Pneumatischer Transport durch Rohrleitungen 10 -1 -10 3 Triboelektrisches Pulverbeschichten 10 3 -10 4 (↑Rohr-Leitung, ↑Schlauch, ↑Filter, ↑Silos, ↑Packmittel), [TRGS 727 Anh. A1 Tab.12], [IEC/ TS 60079-32-1 Tab. A1] A. von Flüssigkeit beim Strömen, Mischen, Rühren, Versprühen. (↑Lenard-Effekt) In Flüssigkeiten manifestiert sich die A. nur durch ↑Ionen, die auch die Leitfähigkeit in Abhängigkeit von der Temperatur bewirken. Das zuvor beschriebene Prinzip der Trennauf‐ ladung ist für Flüssigkeiten nur anwendbar, wenn die Kontaktflächen nicht benetzt werden (z.B. Wassertropfen auf PTFE, Benzin in Wasser). Bei Benetzung werden Ionen infolge Adhäsion an der Kontaktfläche fixiert und daraus resultiert die Helmholtz-Doppelschicht (Abb. 1). Bei ruhenden Flüssigkeiten entsteht eine geringe A., die durch die ↑Brown’sche Molekularbewegung bewirkt wird, bei der einzelne Ionen in die Flüssigkeit diffundieren (Abb. 2). Mit Beginn einer Strömung werden die in sie hinein diffundierten Ladungen mitgeschleppt, es kommt zum Ladungstransport (Abb. 3). Die tatsächliche A. entsteht durch die Überwindung der Adhäsionskräfte an den Kontakt‐ flächen (Trennaufladung). Die Höhe der A. steigt mit der Bewegungsgeschwindigkeit, 35 Aufladung <?page no="38"?> der Turbulenz (Rühren, Pumpen) und der Größe vorhandener Grenzflächen, z.B. an Rohrwandungen, in Filtern, Ventilen und dergleichen, an. Das in der Abb. dargestellte Prinzip verändert sich daher in vielfältiger Weise [TRGS 727 Abschn. 4]. Im Foto ist die A. einer Flüssigkeit (hier Hydrauliköl) gut zu erkennen: In der ↑Ladungs‐ doppelschicht wird eine dünne Schicht der Flüssigkeit durch starke ↑Ladungsbindung „festgehalten“ (↑Coulombkraft) und durch nachfolgende Flüssigkeit an der Außenseite des geerdeten Rohres entgegen der Schwerkraft nach oben gedrückt. Hier war die A. so hoch, dass es zur ↑Gasentladung gekommen ist. [SE Abschn. 7.8] Bei nicht miteinander mischbaren Flüssig‐ keiten, wie z.B. Benzin/ Wasser oder To‐ luol/ Wasser, kommt es an den Phasen‐ grenzen ebenfalls zur A., die erheblich höher sein kann als die an den Wandungen (Mechano-↑Lumineszenz, ↑Strömungsge‐ schwindigkeit). [SE Abschn. 2.7] A. bei Gasen. Gase können nur durch ↑Ionisation, nicht aber durch Trennvor‐ gänge aufgeladen werden. Sie laden sich beim Vorbeiströmen an Feststoffen oder Flüssig‐ keiten nicht auf. Gase füllen jedes angebotene Volumen aus und können daher keine eigenen Grenzflächen bilden. Sobald jedoch Gase Partikel (Stäube oder Nebel) mitführen (z.B. Öl- und Wassernebel in Pressluft, Pneumatikförderung) kann es zu A. kommen, die auf Trenneffekten an den Wandungen und untereinander beruhen. Die Abb. zeigt einen Messaufbau für partikelbeladene Luft. Dementsprechend werden auch Feststoffe und Flüssigkeiten von vorbeiströmenden Gasen nicht aufgeladen, allerdings nur dann, wenn durch die Gase keine Partikel abgetragen werden. [SE Abschn. 3.10] Beim Entspannen komprimierter Gase kann es an der Düse infolge des ↑Joule-Thomson-Effektes zu einer starken Abkühlung kommen, sodass es dort zur ↑Kondensation (Nebel) oder gar ↑Sublima‐ tion (Schnee) kommt. Die entstehenden Ae‐ rosole erfahren beim Abtrennen von der Düsenwandung u. U. sehr hohe A. (Zündgefahr). Nicht selten ist dieser Effekt bei ↑CO 2 -Lösch‐ anlagen zu erkennen (Bitburger ↑Explosionsunglück). An fallenden Tropfen und Partikeln wurde experimentell ermittelt, dass sie beim freien Fall durch die partikelfreie Atmosphäre, soweit sie sich dabei nicht fragmentieren, auch nicht aufgeladen werden. (↑Faraday-Becher), [Lüttgens, S. et al. (2015)], [SE Abschn. 3.10] Gefrieraufladung, entsteht beim Gefrieren von Flüssigkeiten durch den Beweglich‐ keitsunterschied der Ionen. Ein Wassertropfen z.B. beginnt von außen nach innen zu gefrieren. Dabei steigt die Konzentration der beweglicheren Wasserstoffionen H + in der 36 Aufladung <?page no="39"?> äußeren Schale und die negativen OH - -Ionen verbleiben im Inneren. Wenn die Tropfen z.B. in einer Gewitterwolke weiter abgekühlt werden, so zersplittern diese infolge der Ausdehnungsunterschiede im Tropfen mit erneuter Aufladung durch Trennung (↑Wolkendipol). Daraus ergibt sich u.a. die Ladungsverteilung in einer Gewitterwolke. [Masuda, S. (1973)] A. bei Personen hat aus Sicht der Gefährdungsbeurteilung eine Sonderstellung, da A. durch die Person verschleppt werden kann (↑Personenaufladung, ↑Ladungsverschleppung). [DIN EN IEC 61340-4-5], [TRGS 727 Abschn. 7] Aufladung (gerätetechnisch) Gezielt herbeigeführte A. ist eine Art der ↑Nutzanwendung, bei der ein isolierendes Material zwischen einer ↑Aufladeelektrode und einem Gegenpotential einem Stromfluss ausgesetzt wird. Die von den Coronaspitzen emittierten ↑Ionen sind an Feldlinien gebunden und können durch eine Luftströmung kaum abgelenkt werden. Indirekte A. ist eine Art der Nutzanwendung, bei der z.B. eine Folie separat aufgeladen und anschließend auf eine geerdete Fläche appliziert wird (↑In-Mould-Labelling). Eine reproduzierbare A. ist für die Einschätzung der ↑Aufladbarkeit von Stoffen erforderlich. In der Norm [DIN EN 60079-32-2] sind manuelle Methoden be‐ schrieben, die alle von den Fertigkeiten des Ausführenden abhängig sind und deren Reproduzierbarkeit daher zu wünschen übriglässt. Zum Erzielen reproduzierbarer Ergebnisse wurde die in der Abb. gezeigte mechan. Reibapparatur entwickelt (DIN 53486 - 1975, inzwischen zurückge‐ zogen). Sie ermöglicht für eine detaillierte Beurteilung des Aufladeverhaltens eines Materials die Bestimmung folgender Mess‐ werte: ● Feldstärke nach dem 1. Reibvorgang ● Feldstärke nach dem 10. Reibvorgang ● Feldstärke bei Grenzaufladung ● Halbwertzeit nach Beenden der Reibaufladung ● Feldstärken nach vorgegebenen Entladungszeiten [SE Abschn. 3.6.1], [Lüttgens, G. (1981)] 37 Aufladung <?page no="40"?> Mit triboelektrischer A. (↑Reibungsaufladung) existiert ein Prüfverfahren für die Textilherstellung (Abb.: A feste Klemmeinrichtung, B - Feldstärkemessgerät, C - Zylinderstäbe, D - Messprobe, E - Führungsschiene, F - Spanngerät, G - Start‐ position des Schlittens). Es kann nicht für Textilien genutzt werden deren ableitfä‐ higer Anteil sich im Inneren der Faser befindet (↑Core Fibres). Für Letztere ist ein Prüfverfahren mit einer ↑Influenz-Feldmess‐ sonde geeignet. [SE Abschn. 3.14.2] Aufladungsgefahr, im Rahmen der ↑Gefährdungsbeurteilung zu ermitteln. Aufladungsmessung. An leitfähigen Objekten kann die Aufladung durch eine Spannungs‐ messung mit einem hochohmigen Spannungsmesser ( R i > 1 TΩ) ermittelt werden. An isolierenden Objekten kann hingegen eine Aufladung nur durch eine indirekte Messung über ↑Feldstärke oder ↑Influenz (↑Influenz-Feldmesssonde, ↑Faraday-Becher) erfasst werden. [DIN IEC/ TR 61340-1] Die Abb. veranschaulichen wie ein isolierendes Granulatteilchen beim Rutschen durch ein Stahlrohr negativ aufgeladen wird, seine Ladung durch Influenz an einen Faraday-Becher überträgt und dessen Potential über den Spannungsmesskopf S am ↑EFM gemessen wird. Ersetzt man das Metallrohr durch ein Rohr aus Isolierstoff und das Granulatteilchen durch ein Metallkügelchen, so führt der gleiche Ablauf zu einer positiven Aufladung. [SE Abschn. 6.5.1] Aufladungsphänomen an schnell laufenden Materialbahnen. Die in der Abb. ge‐ zeigten Kurven wurden 1977 von Letournel und Oberlin in einem Beitrag zur Aufladung an ↑Materialbahnen veröffentlicht. 38 Aufladungsgefahr <?page no="41"?> Typ 1: Das Potential steigt bis zu einem konstanten Maximum. Eine Erklärung ist, dass die Materialbahn mit hoher Geschwindigkeit ( v > 1,5 m/ s) über eine Vielzahl von Walzen läuft, die annähernd die gleiche Umfangsgeschwindigkeit wie die Bahn haben, d.h. die Bahn wird durch die Maschine transportiert. Hierbei entsteht die Aufladung vermutlich beidseitig nur durch Kontakt und Trennung. Typ 2: Das Potential steigt zu einem Maximum, fällt ab und wechselt die Polarität zu einem neuen konstanten Maximum. Eine Erklärung ist, dass es zu einer ↑Büschel- oder ↑Gleitstielbüschelentladung in die Umgebung kommt, wenn die aufgeladene Fläche einer Folie die Ladungsbedeckung σ max in [C/ m 2 ] erreicht, überschreitet und damit eine Polumkehr an der Materialoberfläche bewirkt. Derartige Gasentladungen sind mit einem geeigneten ↑Funkennachweisgerät gut festzustellen. Die für die Erzeugung der hohen Ladungsbedeckung notwendige Reibung entsteht in der Hauptsache durch Schlupf. Bei Materialbahnen, die im Unterdruck (z.B. bei der Bedampfung im ↑Vakuum) bearbeitet werden, wird dieser Auf- und Entlade-Mechanismus im Sinne des ↑Paschen-Gesetzes beeinflusst. [SE Abschn. 5.6] Typ 3: Das Potential steigt an, durchläuft ein Maximum und fällt auf ein niedrigeres konstantes Niveau ohne Wechsel der Polarität (↑Break-Down-Widerstand). Eine Erklärung ist, dass eine Folie potentialabhängig reagiert, d.h. mit höherem Potential wird der Ableit‐ widerstand geringer und stabilisiert sich auf einen Durchschnittswert. Auf der Oberfläche können sich durch Kontamination Bereiche unterschiedlicher Oberflächenwiderstände mit ± Ladungsprofilen in unterschiedlichsten Abständen gebildet haben. Ein Teil der Ladung fließt ab oder reduziert sich durch Gasentladungen, bis die Durchbruchfeldstärke zwischen den Ladungsprofilen unterschritten wird und die Restladung als Ladungsinseln erhalten bleibt. Eine überladene Bahn emittiert Ladung in die Atmosphäre. 39 Aufladungsphänomen <?page no="42"?> Das Messdiagramm zeigt, dass innerhalb von Zehntelsekunden nicht vorhersagbare Vor‐ zeichenwechsel stattfinden. Als Beispiel sei eine Ladungsinsel in der Größe 50 x 50 mm 2 genannt, die bei einer Materialbahn mit 10 m/ s in 5 ms einen Sensor oder einen ↑Ioni‐ sator passiert. Offensichtlich reicht es nicht aus, bei schnelllaufenden Materialbahnen die Aufladungsmechanismen nur auf das Prinzip der Helmholtz’schen Doppelschicht zurückzuführen, das ohnehin nur auf das System Feststoff/ Elektrolyt zutrifft (↑Ladungs‐ doppelschicht). Stattdessen lassen sich ggf. das ↑Lewis-Säure-Basen-Konzept oder die ↑Brønsted-Lowry Definition zur Erklärung heranziehen. [SE Abschn. 2.14.1], [Letournel, M., Oberlin, J.-C. (1977)], [Schubert, W. (2021)], [Spice, J.E. (1971)] Aufladungstendenz, kann durch den Einsatz von Additiven zur Verringerung des elektr. Widerstandes reduziert werden (↑Antistatika). [SE Abschn. 2.10] Auflagedruck, Gewicht pro Flächeneinheit auf eine Unterlage. Der A. ist für das Messen von Oberflächen- und Durchgangswiderständen eine entscheidende Größe (↑Messelek‐ trode). Das gilt auch für die Messung der Ableitfähigkeit von Schuhen (↑Personentester). Auflösungsvermögen, Fähigkeit eines Untersuchungsgerätes, nahe beieinander liegende Details eines Objektes deutlich unterscheidbar abzubilden. Bei Ladungsverteilungsuntersu‐ chungen an aufgeladenen Oberflächen, z.B. bei Fotokopiergeräten, werden hochauflösende Sonden benötigt. Das sind ↑Influenz-Feldmesssonden mit Aperturen (Öffnungsweiten) von derzeit ca. 0,5 mm Ø. Damit lassen sich Details in der Ladungsverteilung bis zu 1 mm Größe messtechn. erfassen. Aufsetzelektrode, ↑Messelektrode-Feststoffe 40 Aufladungstendenz <?page no="43"?> Aufwickeln / Abwickeln Beim Aufwickeln von ↑Materialbahnen werden die von der Verarbeitungsanlage kommenden Ladungen in der Rolle summiert (z.B. Feldstärken von 1 MV/ m wurden gemessen). (↑Superbüschelentladung) Außerdem kommt es dabei oft zum ↑Teleskopieren, d.h. die Materialbahn wandert seitlich aus. Beim Abwickeln von Materialbahnen kann es durch Trennung des bestehenden Kon‐ taktes ebenfalls zu hohen elektrostat. Aufladungen kommen. [TRGS 727 Abschn. 3.3] Aurora borealis, ↑Polarlicht Ausblasleitung, Rohrleitung, durch die beim Ansprechen einer ↑Explosionsdruckentlas‐ tung freigesetzte brennende Gase bzw. Stäube gefahrlos abgeleitet werden. Falls dabei Partikel in großer Menge aufgewirbelt werden (z.B. Rost oder abgelagerter Staub), ist mit elektrostat. Aufladungen zu rechnen, die z.B. bei Fehlauslösungen der Explosionsdruckent‐ lastung zu Entzündungen führen können (↑Quenchrohr). Ausbreitungswiderstand eines Erders, Widerstand des Erdreiches, gemessen zwischen einem Erder und einer Bezugselektrode. [DIN VDE 0100-200] Auskopplung, elektr. Beschaltung der Emissionsspitzen von ↑Aufladeelektroden und Entladeelektroden (↑Ionisator) zur Berührungssicherung. Dazu werden entsprechende Widerstände ( ohmsche A. ) oder Kondensatoren ( kapazitive A. ) benutzt. [IEC TR 60479-5] Ausrüstung, Behandlungsmaßnahme nach der eigentlichen Herstellung, insbesondere bei Textilien, um bestimmte Eigenschaften und Gebrauchswerte zu erzielen (z.B. ableitfähige Eigenschaften). (↑Appretur, ↑Kleidung) Außenbelag, bezeichnet den außen liegenden Belag eines ↑Kondensators, der ihn umhüllt und dadurch abschirmt. Bei Keramik-Rohrkondensatoren ist der A. die äußere metallisierte Mantelfläche des Hohlzylinders. Der elektr. Anschluss des A. wird häufig durch eine Markierung auf dem Bauelement gekennzeichnet. Falls der A. mit Masse verbunden ist, verringert das die ↑Streu-(Einbau-)Kapazität. Außenelektron, ↑Valenzelektron Außenleiter, Leiter, die Stromquellen mit Verbrauchsmitteln verbinden, aber nicht vom Mittel- oder Sternpunkt ausgehen. In signaltechn. empfindlichen Systemen werden A. häufig zur ↑Abschirmung innerhalb verlaufender Signalleitungen verwendet. Handelt es sich um ein unsymmetrisches Signalsystem , was der häufigere Fall ist, so verläuft in der Mitte eines konzentrischen Kabels die signalführende Leitung und außen herum ein ringförmig geschlossenes Geflecht, das am Eingang und am Ausgang mit ↑Erde oder dem Bezugspotential des Systems verbunden ist. Bei symmetrischen Signalsystemen verlaufen im Inneren des Kabels zwei Leitungen mit spiegelbildlichen Signalen und außen herum befindet sich ein ringförmig geschlossenes Geflecht, das an einem oder beiden Enden der Verbindung zur Ableitung von Störungen mit Erde (oder dem Bezugspotential des Systems) verbunden ist. [DIN VDE 0100-200] 41 Außenleiter <?page no="44"?> Außenschale, äußere Elektronenschale des Atommodells. Die dort verfügbaren Elektronen sind verantwortlich für die verschiedenen Formen der chem. Bindung (↑Valenzelektron). Austrittsenergie (auch Austrittsarbeit), Materialeigenschaft, die zu den Stoffeigen‐ schaften zählt (↑Elektronenaustrittsenergie). Automobil. Allen Nutzern von A. sind die beim Aussteigen und anschließendem Berühren leitfähiger Teile (z.B. Fahrzeugkarosse, Garagentor) auftretenden belästigenden ↑elektro‐ stat. Entladungen geläufig. Entgegen allg. verbreiteter Ansicht werden sie nicht etwa durch eine Aufladung des A. hervorgerufen, sondern durch die ↑Aufladung der Personen, die beim Trennen der Kleidung vom Fahrzeugsitz entsteht und infolge zu hohen Widerstandes der Fußbekleidung nicht schnell genug zur Erde abfließen kann. Die auf dem A. verbleibende Gegenladung wird über die im Allgemeinen hinreichend ableitfähigen ↑Fahrzeugreifen zur Erde abgeleitet, sodass sich weitere Maßnahmen am Fahrzeug (z.B. Erdungsband) erübrigen. Fehlauslösungen von ↑Airbags sowie Entzündungen bei der ↑Betankung sind weitere elektrostat. Probleme beim A. Der Nutzen eines A. besteht neben der Möglichkeit der Fortbewegung darin, dass es im geschlossenen Zustand die Wirkung eines ↑Faraday-Käfigs hat und damit einen zuverlässigen ↑Blitzschutz bietet. Avivage, (franz. aviver, „beleben“) , vorwiegend prozessfördernde Ausrüstung von Garnen und Geweben z.B. nach einem Waschvorgang, wobei A. (sie werden teilweise auch zu den Appreturen gerechnet) zugesetzt werden. Bei Garnen soll damit die Spulfähigkeit verbessert werden (glättende Substanzen). A. verbessern bei Geweben u.a. den Griff und die Farbbrillanz, auch antistat. Eigenschaften lassen sich erzielen. A. können Fettsäure, Derivate, Silikonöle, quartäre Ammoniumverbindungen (↑Antistatika) und Schichtsilikate enthalten. Avivierende Mittel lassen sich auch als Weichspüler in einem auf den Wasch‐ prozess folgenden Weichspülgang aufbringen oder die A.-Wirkstoffe werden unmittelbar dem Waschmittel zugesetzt. Avogadro-Konstante, definiert seit 2019 die Maßeinheit „↑Mol“ und gibt an, wie viele Moleküle einer chem. Verbindung oder Atome eines Elements in einem Mol enthalten sind. Der dimensionslose Wert der A-K. beträgt N A = 6,022 140 76 ∙ 10 -23 mol -1 (↑Loschmidt-Konstante). B Bahnkraftprofil. Beim Abwickeln oder Transport von ↑Materialbahnen über ↑Leitwalzen entsteht eine Ablaufkante als Folge von Haftkräften der Bahn untereinander oder gegen‐ über der Leitwalze. Die unterschiedliche Verteilung der Abzugskräfte ist auch für die Ladungsverteilung auf der Oberfläche der Materialbahn verantwortlich. Um die Kräfte‐ verhältnisse zu erfassen, wurde am Fraunhofer IVV ein optisches Messgerät entwickelt, bei dem die elektrostat. ↑Aufladung der Materialbahn gegenüber einer Leitwalze zur Her‐ stellung konstanter Bedingungen genutzt wird (↑Nutzanwendung). Aus den Messwerten 42 Außenschale <?page no="45"?> sollten besonders für Verpackungsfolien Erkenntnisse zur Verarbeitung gewonnen werden. [SE Abschn. 8.2.12], [Ludat, N. et al. (2018)] Bakelit, Kunstharzpressstoff, Erfindung des belgischen Chemikers Baekeland (1907), hergestellt durch Polykondensation von Phenol und Formaldehyd. B. gilt als elektrostat. ableitfähig (↑Oberflächenwiderstand). Balloelektrizität, Auftreten negativer elektr. Ladungen beim Zerplatzen von Wasser‐ tropfen (Wasserfallelektrizität, ↑Lenard-Effekt, ↑Rayleigh-Limit). Ballooning, (engl., „Ballonfahrt“) , Spinnen sind in der Lage das elektrostat. Erd-↑Feld zu erkennen, wodurch eine Stimulation erfolgt, um hinreichend viel und lange Spinnenfäden zu produzieren. Es kann damit der Potentialunterschied im Erdfeld ausgenutzt werden, um abzuheben und sich nur durch das Feld oder zusätzlich durch die Luftbewegung fortzubewegen. [Morley, E.L., Robert, D. (2018)] BAM, Abk. für ↑Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung Bananenwalze, besondere Form einer Breitstreckwalze (Leitwalze) für den faltenfreien Trans‐ port von ↑Materialbahnen durch eine Produktionsanlage. Die besonderen geometrischen Verhältnisse verursachen unterschiedliche Aufladungen an den Oberflächen der Materialbahn. (↑Bahnkraftprofil, ↑Walzenbezug, ↑Lewis-Säure-Basen-Konzept), [SE Abschn. 2.14.1.1] (Quelle: www.kickert.de) 43 Bananenwalze <?page no="46"?> Bandabstand, ↑Bändermodell Bandbreite B. von Messsystemen, Frequenzbereich, in dem Eingangssignale von Messgeräten bewertet werden. Bei elektrostat. Messungen (kleine Signale in hochohmigen Mess‐ kreisen) ist auf hinreichenden Abstand zwischen der Stör- und der Eingangs-B. des Messgerätes zu achten. Das ist u.a. wichtig, wenn mit Hilfe einer Influenzmesssonde be‐ rührungslos Mengenströme (↑Massedurchsatz) elektrostat. aufgeladener Teilchen erfasst werden sollen. B. von Signalsystemen, Frequenzbereich, innerhalb dessen die techn. Anordnung ihre gewünschte Funktion erfüllt, z.B. der Frequenzbereich eines Kabels, innerhalb dessen Signale mit einem vorher festgelegten max. Leistungsverlust weitergeleitet werden können oder der Frequenzbereich eines Verstärkers, innerhalb dessen er Signale mit einem bestimmten Verstärkungsverhältnis zum Eingangssignal oder mit einer bestimmten Aus‐ gangsleistung erzeugen kann. Bändermodell. Nach dem von N. ↑Bohr entworfenen Modell des ↑Atoms bewegen sich ↑Elektronen um den Atomkern auf festen Bahnen. Jeder Bahn kann eine diskrete Energie zugeordnet werden. In Festkörpern sind die Atome so dicht benachbart, dass jedes Elektron nicht nur vom eigenen, sondern auch von anderen Atomkernen beeinflusst wird (↑Elektronenleitung). An die Stelle der diskreten Energieniveaus treten viele Teilniveaus mit sehr kleinen Abständen. Die Gesamtheit der Teilniveaus erscheint bei den Festkörpern als quasi kontinuierliches Energieband. Beim B. werden die Energiewerte auf der Y-Achse ( E ) über einer Ortskoordinate auf der X-Achse (Kartesische Koordinaten) aufgetragen. Bei ↑Halbleitern und Nichtmetallen erfolgt die Beschreibung der Energiezustände durch das ↑Leitungs- und ↑Valenzband, die durch eine ↑verbotene Zone (Energiebandlücke) voneinander getrennt sind. Nach der klassischen Physik ist die Wahrscheinlichkeit, dass ein Ladungsteilchen in eine derartige Zone eindringen kann, gleich null. Ausnahmen ergeben sich durch den ↑Tunneleffekt. 44 Bandabstand <?page no="47"?> Bandgenerator, von R.J. ↑Van de Graaff entworfene elektrostat. Maschine zur Erzeugung hoher Spannungen (bis über 100 kV), vorzugsweise für Experimentierzwecke. Das Grundprinzip elektrostat. Generatoren (↑Felici-Gene‐ rator, ↑Pelletron) besteht darin, dass mechan. Arbeit gegen das elektr. Feld verrichtet (Überwindung abstoßender ↑Coulombkraft) und damit die Spannung erhöht wird. Es wird der Effekt der Trenn-↑Aufladung des Bandes an der unteren Umlenkrolle genutzt, um mit dem Elastomer‐ band Ladung zur Elektrode 2 zu transportieren und auf der oben isoliert angeordneten Kugel Ladung zu akkumu‐ lieren. Die geerdete Spitze 1 bewirkt eine Entladung des Bandes. Bei Platzierung des B. in einem Druckbehälter lassen sich Spannungen >> 1 MV erzeugen. (↑Gasentla‐ dungsröhre) Bandkabel, Doppelleitung aus zwei Drähten (Wellenleiter), die parallel in einem flexiblen Band aus Isolierstoff eingebettet sind (↑Wellenwiderstand ca. 300 Ω). Bariumoxid, Grundstoff keramischer Isolierstoffe. B. wird als Baryt (Schwerspat), als Witherit oder als chem. erzeugtes Karbonat in die keramischen Massen eingefügt. Bariumtitanat, ↑Dielektrikum für ↑Kondensatoren auf der Grundlage von Titandioxid im Gemisch mit Bariumoxid. B. wird als Produkt der Umsetzung von Bariumkarbonat mit Titandioxid erhalten. Als Dielektrikum ist B. besonders wegen seiner hohen Permittivitäts‐ zahl von ε r ≈ 1200-3000 (abhängig von ↑Feldstärke) und seiner hohen Durchschlagfestigkeit von E d ≈ 50 kV/ mm geschätzt. Es findet auch für die Herstellung von ↑Elektreten Verwen‐ dung. Barrenelektrode, ↑Messelektrode-Feststoffe Nr. 17 Basiseinheit, ↑SI-Einheit Basisisolierung, ↑Isolierung Batterie, zunächst ein militärischer Begriff, der von B. ↑Franklin für die ↑Reihenschaltung von ↑Leidener Flaschen (engl. battery) genutzt wurde. In der Elektrotechnik bezeichnet B. die Zusammenschaltung mehrerer gleichartiger Einrichtungen (z.B. ↑Akkumulator, ↑Kondensator, ↑Primärelement). BAuA, Abk. für ↑Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin Bauartzulassung, veralteter Begriff für ↑Baumusterprüfbescheinigung Baubestimmung. In ↑Ex-Bereichen dürfen nur solche elektr. Geräte eingesetzt werden, die den einschlägigen B. genügen, z.B. [DIN EN 60079-11]. Bauelement, Einzelteil eines elektr. Gerätes, das in aktives B. (z.B. Elektronenröhre, Transistor) oder passives B. (z.B. Kondensator, Spule, Widerstand) eingeteilt wird. 45 Bauelement <?page no="48"?> Baumusterprüfbescheinigung, wird von autorisierten nationalen bzw. internationalen Prüfstellen (↑Benannte Stelle) ausgefertigt. Damit wird bescheinigt, dass die Geräte die vorgeschriebenen Baubestimmungen erfüllen. Eine B. ist erforderlich, wenn das Produkt einer EG-Richtlinie unterliegt, die eine Baumusterprüfung vorsieht. Baumwolle hat, als aus Zellulose aufgebautes Material (Samenhaare), wie auch das aus ihr gewonnene ↑Papier, einen in elektrostat. Hinsicht, rel. niedrigen Widerstand, ist aber elektrotechn. den Isolierstoffen zuzurechnen. Ihr elektr. Widerstand wird stark von der Feuchtigkeit (z.B. auch Körperschweiß) beeinflusst (↑Wasseraktivität). Beim Tragen von Kleidung aus B. sind im Allgemeinen keine elektrostat. Aufladungen zu befürchten, doch kann die antistat. Eigenschaft von B. durch Ausrüstungen z.B. mit Harzen verschlechtert sein. Becquerel, Einheit [Bq] ersetzt die früher gebräuchliche Einheit ↑Curie [C]. Die Aktivität eines Radionuklids beträgt 1 Bq, wenn von der vorliegenden Menge 1 Atomkern pro Sekunde zerfällt. Becquerel, Henri (1852-1908), franz. Physiker, fand 1896 bei der Untersuchung der Phosphoreszenz von Uranmineralien eine bis dahin unbekannte, vom Uran ausgehende Strahlung. Für diese Entdeckung der natürlichen Radioaktivität erhielt er 1903, gemeinsam mit P. und M. ↑Curie, den Nobelpreis für Physik. Bedruckungshilfe, ↑elektrostatische Druckhilfe Befähigte Person, im Sinne der [TRBS 1203] eine Person, die durch ihre Berufsausbildung, ihre Berufserfahrung und ihre zeitnahe berufliche Tätigkeit über die erforderlichen Fach‐ kenntnisse zur Prüfung der Arbeitsmittel verfügt (↑unterwiesene Person). Befahrattest, veraltete Bezeichnung für ↑Arbeitsfreigabeschein. Befahren von Behältern. Beim B. von oder Abseilen in Behälter, Silos, Schächte oder enge Räume kann es zu gefährlichen Aufladungen kommen, wenn die Person dort Tätigkeiten ausführt. [TRGS 727 Abschn. 7.3 und 7.6] Befestigung (elektrostatische). Aufgeladene Isolierstofffolien (z.B. durch ↑Coronaaufla‐ dung, ↑Nutzanwendung) rufen, wenn sie leitfähigen Teilen angenähert werden, in Letzteren ↑Bildladungen hervor, aus denen eine anziehende ↑Coulombkraft resultiert. Gewisser‐ maßen halten sie sich mit ihrer Ladung selbst fest. Dieser Effekt wird genutzt, wenn z.B. Kunststofffolien gegen Verkratzungen zwischen polierten Metallplatten eingelegt werden, Text- oder Bildfolien in Spritzgusswerkzeugen vor dem Spritzvorgang gehalten werden müssen, Folienbahnen an Metallwalzen haften sollen (bei Aufwickel- und Reckvorgängen) usw. (↑In-Mould-Labelling) Befeuchtung. Hygroskopische Isolierstoffe, z.B. trockenes Papier, lassen sich gezielt befeuchten, indem Wasser in Aerosolform mit Hilfe eines elektr. Feldes darauf niederge‐ schlagen wird (↑Beschichtung (Abb.), ↑Wiederbefeuchtung). 46 Baumusterprüfbescheinigung <?page no="49"?> Beflammen, Verfahren für Isolierstoffoberflächen zur Erhöhung der ↑Oberflächenenergie vor weiteren Verarbeitungsschritten (z.B. Verklebung). Zusätzlich erfolgt die ↑elektrostat. Entladung der Oberfläche (↑Coronavorbehandlung). Beflockung, ↑Beschichtung Befüllvorgang. Beim Einleiten aufgeladener Schüttgüter bzw. Flüssigkeiten in Behälter (↑FIBC, ↑RIBC) kommt es zur Ladungsansammlung. Das kann an der Produktoberfläche zu ↑Schüttkegel- oder ↑Büschelentladungen führen. Bei Behältern aus Isolierstoffen kommt es zum ↑Felddurchgriff, sodass auch außerhalb Gasentladungen herbeigeführt werden können. Elektr. leitfähige Behälter können vom aufgeladenen Produkt durch ↑Influenz und/ oder ↑Ionisation aufgeladen werden (↑Ladungstransfer) und sind deshalb zur Vermeidung von Entladungsfunken während des B. ständig zu erden. Zu beachten ist, dass eine unmittelbare Entladung des Produktes zum leitfähigen und geerdeten Behälter in nur geringem Maße möglich ist, der Ladungstransfer erfolgt überwiegend durch Ionisation (↑Behälter befüllen). [TRGS 727 Abschn. 4 und 6] Begehaufladung. Zur Beurteilung des Aufladungsverhaltens eines ↑Fußbodens oder Fußbodenbelages genügt im Prinzip eine Messung seines Ableitwiderstandes. Für eine differenzierte Beurteilung des elektrostat. Verhaltens beim Begehen wurde unter Einbe‐ ziehung von Schuhwerk in Kombination mit einer Person ein Prüfverfahren entwickelt. Hierbei hat der Auszuführende auf genau festgelegte Weise eine definierte Prüffläche zu begehen. Für die Beurteilung wird die auf der Person hervorgerufene Spannung gegen Erde herangezogen. Vor mehr als 30 Jahren gab es nach der inzwischen zurückgezogenen Norm DIN 54345 Teil 3 bereits eine mechanisierte B., bei der sich eine speziell gestaltete Rolle über das zu messende Material bewegt. Auch hier wird die beim Ablauf an einer „Personenkapa‐ zität“ herbeigeführte Spannung gegen Erde bewertet. Bei beiden Verfahren wird der Aufladungsverlauf in einem Spannungs-Zeit-Diagramm erfasst und daraus eine Bewertung der elektrostat. Eigenschaften des geprüften Belags vorgenommen. (↑Personenaufladung), [DIN EN 61340-2-3], [DIN EN IEC 61340-4-5] 47 Begehaufladung <?page no="50"?> Begehtest, ↑Begehaufladung Behälter befüllen. Aufladbare Flüssigkeiten können beim Strömen durch Rohrleitungen und besonders auch durch ↑Filter aufgeladen werden. Bei der Befüllung kann es im B. zur ↑Ladungs‐ akkumulation kommen, aus der elektrostat. Zündgefahren resultieren (↑Ladungstransfer). Metallene B. zu erden (z.B. über leitfähige Stellflächen) ist daher eine notwendige, aber nicht immer hinreichende Schutzmaßnahme, denn bei Annähern der aufgeladenen Flüssigkeitsober‐ fläche an den Füllrohrauslauf kann es dort zu ↑Büschelentladungen kommen (↑Füllrohr). Diese Gefahr lässt sich durch Abfüllung „unter Spiegel“ vermeiden. Bei der Abfüllung in isolierende B. (z.B. aus Kunststoff) ist zu beachten, dass diese bereits bei ihrer Herstellung, Reinigung oder sonstigen Handhabung elektrostat. aufgeladen worden sein können. Bei ihrer Befüllung kann die Ladungsableitung aus der Flüssigkeit, z.B. über ein geerdetes Tauchrohr erfolgen. Metallbehälter mit isolierender Innenbeschichtung oder Auskleidung (z.B. innen lackiert, kunststoffbeschichtet oder mit enganliegenden Kunststoffinnenbehältern (↑Inliner) versehen) dürfen wie unbeschichtete Metallbehälter (Erdung! ) befüllt werden, da eine ↑Ladungsbindung über ↑Influenz erfolgt (Beschichtungsdicke ≤ 2 mm für Stoffe der Gruppe IIA und IIB, ≤ 0,2 mm für Stoffe der Gruppe IIC). Die Abb. zeigt auf der linken Hälfte ein isoliert auf‐ gestelltes Metallfass, in das eine aufladbare Flüssig‐ keit infolge Schwerkraft aus einem darüber befind‐ lichen geerdeten Lagerbehälter fließt. In der rechten Hälfte ist das zugehörige Ersatzschaltbild darge‐ stellt: Der Ladungsgenerator G (Lagerbehälter mit In‐ halt) liefert, angetrieben durch die Schwerkraft, einen elektr. Strom I (generiert durch das aufgela‐ dene Produkt) in den Ladungsspeicher C (Kapazität: zwischen Metallfass und Erde). Der dem Speicherkondensator C parallelgeschaltete Wi‐ derstand R stellt den Isolationswiderstand zwischen Fass und Erde dar. Aus der spezif. ↑Aufladung des Produktes und der Förderleistung lässt sich ein Ladestrom I errechnen, mit dem die Kapazität C aufgeladen wird, wobei gleichzeitig über den Isolationswiderstand R eine Ladungsableitung erfolgt. Die Höhe des ↑Potentials, auf die das Fass aufgeladen wird, ergibt sich aus U = I ∙ R (↑Ohm’sches Gesetz). Die ↑Entladezeit des gefüllten Fasses folgt der Beziehung für die Entlade-↑Zeitkonstante τ = R ∙ C . Die ↑Energie W einer möglichen ↑Funkenentladung vom Fass zur Erde errechnet sich nach W = 0,5 ∙ C ∙ U 2 . Bei der Befüllung von B. mit Granulat bzw. Pulver gelten in elektrostat. Hinsicht die für Flüssigkeiten getroffenen Aussagen sinngemäß. [TRGS 727 Abschn. 4 und 6] Behälter reinigen. Mitunter enthalten zu reinigende B. noch Reste entzündbarer Flüs‐ sigkeiten oder Stäube, die durch entstehende elektrostat. Aufladungen gezündet werden können (↑Tankreinigung). Das ist sogar beim Reinigen mit Wasser möglich. Schutzmaß‐ nahmen sind in solchen Fällen: 48 Begehtest <?page no="51"?> ● B. aus leitfähigen oder ableitfähigen Werkstoffen sind zu erden. ● Bei B. aus isolierenden Werkstoffen ist eine Benetzbarkeit der Isolierstoffoberfläche herbeizuführen (z.B. durch Zusatz von Detergentien (↑Tenside), z.B. Waschmittel). Behältergröße / Behältermaterial, sind bei der Beurteilung elektrostat. Zündgefahren beim Sammeln von Flüssigkeiten zu berücksichtigen. Bei bis zu 5 l Fassungsvermögen können - unter Beachtung der durch Stoffe und Verfahren bedingten Gefährdungen - auch Behälter aus isolierenden und daher aufladbaren Materialien eingesetzt werden. Bei Sammelbehältern von über 5 l Fassungsvermögen, sollen diese aus leitfähigem Material bestehen und geerdet sein. Falls ↑Trichter verwendet werden, sollten sie Auslaufrohre bis zum Behälterboden aufweisen (Metalltrichter erden! ). [TRGS 727 Abschn. 4.5.5] Bemessungsdaten, Zusammenstellung von ↑Bemessungswerten und Betriebsbedin‐ gungen Bemessungswert, der für eine vorgegebene Betriebsbedingung geltende Wert einer Größe, die im Allgemeinen vom Hersteller für ein Element einer Gruppe, eine Einrichtung oder ein Betriebsmittel festgelegt wird. Für Belange des Explosionsschutzes erfolgt die Einteilung in ↑Gerätekategorien. Benannte Stelle für den Explosionsschutz. Die ↑ATEX 114 schreibt für Geräte und Schutzsysteme zur ↑bestimmungsgemäßen Verwendung in ↑Ex-Bereichen zwingend eine Überprüfung durch eine unabhängige B.S. (notified body) vor. Bei diesen Prüfungen sind auch die möglichen Gefahren infolge elektrostat. Aufladungen zu beurteilen. Eine Liste derzeit gemeldeter B.S. (Europa) findet sich im Amtsblatt der Europäischen Gemeinschaften 2014/ 34/ EU Equipment and protective systems intended for use in potentially explosive atmospheres. Den B.S. steht es frei, ihre Bewertungsleistungen sämtlichen innerhalb oder außerhalb der EU niedergelassenen Akteuren anzubieten. Entsprechend können die Hersteller von Produkten zu deren Bewertung die dazu akkreditierte B.S. frei wählen. Benetzbarkeit, Zustand, bei dem die Grenzfläche fest/ gasförmig durch die Grenzfläche fest/ flüssig ersetzt wird. Die B. bewirkt ein mehr oder weniger intensives Haften einer Flüssigkeit an der Oberfläche eines Feststoffes, z.B. an Gefäßwandungen. Eine Flüssigkeit wird als benetzend bezeichnet, wenn sie in einem Gefäß an der Wandung höher steht als in der Mitte. Ihr ↑Randwinkel ist dann < 90°. Entsprechend beschreibt ein Randwinkel > 90° den Umstand, dass eine Flüssigkeit schlecht benetzt und demzufolge an der Gefäßwand niedriger steht als in der Mitte. Für die B. sind die ↑Adhäsion des Feststoffs und/ oder die ↑Kohäsion in der Flüssigkeit maßgebend. Generell weisen Isolierstoffoberflächen eine geringe B. auf und können daher sogar entlangströmende leitfähige Flüssigkeiten (z.B. Wasser) elektrostat. aufladen (↑Behälter reinigen). Ein vielfach angewendetes Verfahren zur Verbesserung der B. (↑Oberflächen‐ energie) ist die ↑Coronavorbehandlung. Sie dient vor Allem der besseren Haftung auf‐ gebrachter Schichten (z.B. Bedrucken von Polyethylenfolien). Die Adhäsionskräfte an Oberflächen von Isolierstoffen werden auch von den dort herrschenden Ladungszuständen 49 Benetzbarkeit <?page no="52"?> beeinflusst. So lassen sich z.B. latente elektrostat. Ladungsbilder (↑Xerografie) auch über ihre Adhäsionseffekte durch ↑Flüssigtoner sichtbar machen. Benzin, aus dem Arabischen abgeleitete Sammelbezeichnung für ein Gemisch aus Koh‐ lenwasserstoffen mit Hauptverwendungszweck als Motorkraftstoff (Ottokraftstoff). B. hat eine niedrige Leitfähigkeit und wird daher den aufladbaren Flüssigkeiten zugerechnet (↑Aufladbarkeit). Zur Beurteilung der Explosionsgefahr sind der jeweilige ↑Flammpunkt und Siedepunkt maßgebend, sodass B. seiner jeweiligen Qualität entsprechend gemäß der gültigen Systematik für ↑entzündbare Flüssigkeiten als leicht oder extrem entzündbar eingestuft wird. [SE Abschn. 1.2.2.2] Benzindampf, 5 ml Benzin ergibt ca. 1,6 l B. (Gas), das mit Luft ein explosions‐ fähiges Gemisch mit einem Volumen von ca. 200 l an der unteren ↑Explosionsgrenze (UEG) bildet. [SE Abschn. 1 und 6.10.5] Beölen von Metallblech. Bei verschie‐ denen Blechen muss vor der Weiterverar‐ beitung (z.B. Tiefziehen) eine Ölschicht aufgetragen werden. Ein Auftrag durch Streichen oder Walzen bringt oft unbefrie‐ digende Resultate. Wird das Öl im elektr. Feld gesprüht, so richten sich die Ölaerosole im elektr. Feld aus und legen sich auf der Oberfläche des geerdeten Metallbleches ab; es ist ein sehr genauer Ölauftrag mit Abweichung < 5 % möglich (↑Nutzanwendung). [SE Abschn. 8, Abb. 8.19] Bereich (explosionsgefährdeter), ↑Ex-Bereich Bereifung, ↑Fahrzeugreifen Bernstein, (mittelniederdt. bernen, brennen, eigentlich „Brennstein“) , fossiles Harz eozäner Nadelbäume, über dessen durch Reiben hervorgerufene „wunderbare anziehende Kraftwir‐ kung“ auf leichte Teilchen von Plato ca. 300 v. Chr. berichtet wurde. W. ↑Gilbert hat um 1600 diese eigentümlichen Effekte des B. untersucht und bestätigt und benannte das Phänomen „electrica“, abgeleitet vom griech. „elektron“ für B. Daraus entstand in der Folge die Bezeichnung „Elektrizität“. Berufsgenossenschaft, Körperschaft öffentlichen Rechts, Träger der gesetzlichen Unfall‐ versicherung, die die Aufgabe hat, Arbeitsunfälle (Prävention) zu verhüten bzw. nach deren Eintritt den Verletzten (Rehabilitation), seine Angehörigen oder seine Hinterblie‐ benen zu unterstützen (Entschädigung). Sie erlässt Unfallverhütungsvorschriften und erarbeiten sicherheitstechn. Regeln (TRBS, TRGS, ↑BetrSichV) deren Einhaltung durch Aufsichtspersonen überwacht werden. Sie berät Arbeitgeber in Fragen des Arbeits- und Gesundheitsschutzes. Beruhigungsstrecke, in Leitungen für aufladbare Flüssigkeiten (z.B. Mineralölprodukte) eingebaute Querschnittsvergrößerung, durch die eine Reduzierung der Strömungsge‐ 50 Benzin <?page no="53"?> schwindigkeit und damit auch eine Reduzierung der Aufladung von Flüssigkeiten herbei‐ geführt werden soll (↑Verweilzeit, ↑Ladungsdichte). [TRGS 727 Abschn. 4] Berührungsschutz (elektrischer) B. bei Gehäusen für elektr. Betriebsmittel, in der [DIN EN 60529] sind dafür die Anforderungen definiert (IP-Code, international protection-code). Die erste Kennziffer des IP-Codes definiert den Schutz gegen Fremdkörper und Berührung, die zweite den Schutz gegen Wasser, die dritte den Zugang zu gefährlichen aktiven Teilen. Weitere Kennziffern sind möglich. B. bei aktiven Entladeelektroden (↑Ionisator), muss so beschaltet sein, dass bei i.d.R. offen zugänglichen Emissionsspitzen, an denen Hochspannung anliegt, ein möglicher Strom auf 500 µA (↑AC) und 2 mA (↑DC) begrenzt wird, damit kein Personenschaden entstehen kann. Dabei ist die Toleranz der Bauteile (z.B. Widerstand) zu beachten. [DIN EN 61140], [IEC 60479-2 CD] Berührungsspannung, Spannung, die zwischen gleichzeitig berührbaren Teilen während eines Isolationsfehlers auftreten kann. Die Wirkung der B. kann durch die Impedanz der Person, die mit den Teilen in Berührung kommt, erheblich beeinflusst werden. Für Menschen gelten als Grenzwerte für AC 50 V und für DC 120 V. Für Kinderspielzeuge, im Tierbereich und in der Landwirtschaft gelten AC 52 V und DC 60 V. Die Messung der B. darf nur mit Messgeräten erfolgen, bei den der Innenwiderstand der des Menschen (ca. 1 kΩ) oder dem eines Tieres (ca. 500 Ω) entspricht. (↑Stromschlaggefahr) [DIN VDE 0100-410] Beschichtung, Aufbringung einer festhaftenden Schicht aus einem formlosen Stoff zur Funktionalisierung, Qualitätsverbesserung und Informationsverbreitung auf nahezu allen Oberflächen. Aus elektrostat. Sicht sind insbesondere die Eigenschaften und ↑Schichtdicken bedeutsam. Die B. von Metallen mit Kunststoffen, Lacken und dgl. (z.B. zum Korrosions‐ schutz) kann isolierte leitfähige Teile verursachen, die zu Gefahren infolge Aufladung führen, weil eine ↑Ladungsableitung zur Erde verhindert wird (z.B. außen beschichtete Fässer und Kannen). Da ein gefahrloser Ladungsübergang (Ladungsableitung) zwischen isolierend beschichteten metallenen Anlageteilen (z.B. Rohrleitungen, Flansche) nicht möglich ist, müssen in ↑Ex-Bereichen zusätzliche Erdungsmaßnahmen getroffen werden. Ableitfähige ↑Fußböden (z.B. aus Beton oder Naturstein) können durch B. ihre Ableitfähig‐ keit einbüßen (z.B. Flüssigkeitsabdichtung der Fahrbahnbereiche bei ↑Tankstellen). Auf isolierend beschichteten Metallflächen können so hohe Ladungsdichten zustande kommen, dass ↑Gleitstielbüschelentladungen auftreten, z.B. bei ↑Pneumatikförderung durch innen isolierend beschichtete Rohre. Falls bei leitfähigen Fässern und Tanks die Schichtdicken von isolierenden Innenbeschichtungen bestimmte Grenzwerte nicht überschreiten, dürfen diese wie leitfähige Behälter befüllt und entleert werden. (↑persönliche Schutzausrüstung), [TRGS 727 Abschn. 3.3 und 5.5], [IEC/ TS 60079-32-1], [DIN 8580] B.-Substrate, i.d.R. Feststoffe, deren Oberflächen für gute Haftung dem B.-Stoff ange‐ passt sein sollte. Die Bedingungen an den Grenzflächen beider Stoffe müssen u.a. durch ↑Coronavorbehandlung optimiert werden. Für die B. von z.B. Folien mit lösemittelfreien, unter UV-Licht härtenden Farben wird eine ↑Oberflächenenergie von 42-44 mN/ m benö‐ tigt. 51 Beschichtung <?page no="54"?> B.-Verfahren. Neben mechan. (z.B. Offsetdruck), chem. (z.B. Galvanisieren), therm. (z.B. Wirbelsintern) oder thermomechan. (Verzinken) Applikationen gibt es verschiedene elektrostat. Verfahren: 1) Pulverlackierung, umweltschonend, lösemittelfrei, einfache Rückgewinnung und Wiederverwendung des Pulverlacküberschusses. Nach der B. erfolgt die Bildung der Lackschicht durch Aufschmelzen des ↑Pulverlacks in einem Sinterofen bei 150-200°C. (↑Ladungssteuermittel) ● mittels Hochspannung. Das fluidisierte Pulver (< 100 µm) wird in der Beschich‐ tungs-„Pistole“ durch eine am offenen Ende der Pistole hervorstehende Coronaspitze (↑Coronaaufladung) mit max. 100 kV und 10-100 µA aufgeladen. Die Partikel folgen den zum geerdeten Werkstück orientierten Feldlinien (↑Umgriff). Wo sich Lackpartikel auf dem Werkstück niederschlagen, kommt es zu einer Potentialerhöhung an den der Sprühdüse zugewandten und damit zuerst beschichteten Flächen, woraus ein Feldumgriff resultiert, der zur Partikelabscheidung auf der Rückseite führt. Dabei sind je nach Polarität der Aufladung unterschiedliche Ergebnisse zu erwarten. Bei negativer Aufladung der Partikel gibt es einen guten Umgriff und der Innenraum wirkt wie ein Faraday-Käfig. Die Haftung der Partikel erfolgt durch influenzierende Ladung (↑Bildladung). ● mittels triboelektr. Aufladung. Das Pulver wird bei der ↑Pneumatikförderung infolge häufiger Kontakt- und Trenneffekte mit dem Wandmaterial hoch aufgeladen. Um eine mit der Hochspannungsaufladung vergleichbar zuverlässige ↑Reibungsaufladung (Tribo) bei möglichst allen Pulverlacken zu erreichen, muss die Rohrwandung innen aus einem Material bestehen, das im ↑triboelektr. Spektrum stark „elektronegativ“ ist (z.B. PTFE). Der Pulverlack wird durch die Injektorwirkung der Druckluftdüse in das Triborohr befördert, beschleunigt und es kommt zu vielen Wandkontakten (z.B. durch Drall) der Partikel, die positiv aufgeladen werden. Beim Ladungstrennvorgang bildet sich eine negative Gegenladung auf der Innenseite des Rohres. Je mehr negative Ladung dort akkumuliert wird, desto geringer wird die positive Partikelaufladung, die schließlich zum Erliegen käme, würde die negative Ladung vom Rohr nicht abgeleitet. Die Ableitung erfolgt durch eine geerdete Coronaspitze in der Nähe der Druckluftdüse (↑Coronaentladung). An der Austrittseite der Pistole befindet sich i.d.R. 52 Beschichtung <?page no="55"?> ein Diffusor, der den Strahl positiv geladener Teilchen auffächert, damit sich diese möglichst gleichmäßig auf dem geerdeten Werkstück niederschlagen. Vorteil dieser Lackpistole ist das Fehlen der Hochspannungseinheit (Gefahren, Kosten). Zu beachten bleibt, dass es im Triborohr zu ↑Gleitstielbüschelentladungen mit daraus resultierenden Zündgefahren kommen kann. 2) B. mit Nasslack, verschiedene Varianten, bei denen der aufzutragende Lack elektrostat. aufgeladen und mit Hilfe des elektrostat. ↑Feldes auf das zu lackierende Teil transportiert wird. Die so aufgeladenen Tröpfchen folgen den Feldlinien zwischen dem aufgeladenen Zerstäuber und den zu lackierenden, leitfähigen, geerdeten Teilen. Sie werden dort nieder‐ geschlagen und bewirken eine Potentialerhöhung an der Lackoberfläche, sodass sich die Feldlinien in zunehmendem Maße zu den noch unlackierten Abschnitten hin orientieren und nachfolgende Tröpfchen dorthin umlenken. Durch diesen „Umgriff “ werden auch die dem Lackapplikator abgewandten Partien lackiert. Lackverluste, insbesondere bei filigranen Objekten, sind so äußerst gering. Im Prinzip lassen sich auf diese Weise nur leitfähige Gegenstände lackieren. Doch auch nicht metallische Materialien und Kunststoffe können elektrostat. lackiert werden, wenn ihr Unterbzw. Hintergrund während des Vorgangs leitfähig gehalten und geerdet wird, z.B. durch leitfähige Folien, Siebgewebe oder dergleichen. Zur Vermeidung von ↑Stromschlaggefahren sollte die benötigte Hoch‐ spannung auf ungefährliche Stromwerte begrenzt werden. Da mit ↑Gasentladungen zu rechnen ist, die zur Entzündung des Flüssiglack-Luft-Gemisches führen können, sind stets entsprechende Maßnahmen zum ↑Explosionsschutz erforderlich. [Tiedje, O. (2020)] ● elektrostat. Scheibenzerstäuber. Zwei mit scharfen Kanten (↑Auf‐ ladeelektrode) versehene, rotie‐ rende und auf Hochspannung (> 150 kV) liegende Scheiben (bis 10 000 U/ min) führen den Lack zu. Durch den schmalen Abstand (< 1 mm) verhindern Kapillarkräfte das Herausfließen des Lackes. Bei Annäherung an ein geerdetes Werkstück kommt es an den Kanten zur ↑Coronaentladung, die den Lack auflädt und zum Werkstück transportiert. 53 Beschichtung <?page no="56"?> (Quelle: in Anlehnung an EcoBell3E, www. durr.com) ● elektrostat. unterstützter Hochrotati‐ onszerstäuber mit Innenaufladung. Durch die hohe Rotationsdreh‐ zahl der Zerstäubungsglocke von > 50 000 U/ min wird der Flüssigkeits‐ film durch die Zentrifugalkräfte an die Abrisskante der Glocke verdrängt, die sich dann in Tropfenform ablösen und feldgerichtet an den geerdeten (gegenpolig geladenen) Oberflächen niederschlagen. Durch die Kontaktaufladung erreichen die abgelösten Tropfen (Aerosole) wegen ihrer geringen Größe die ↑Grenzladungsdichte σ. Dadurch sind die gleichnamigen Abstoßungskräfte größer als die Membranspannung der Tröpfchen, die zu kleineren geladenen Aerosolen zerplatzen (↑Atomisation). Da sie auf den Feldlinien gebunden sind, können sie nicht vagabundieren und verlustreicher Farbnebel wird vermieden. Zusätzlich wirkt die ↑Rayleigh-Instabilität. Diese B. eignet sich für nichtleitfähige Lacke. ● elektrostat. Außenaufladung. Um die mit hohen Anforderungen an Isolation und Sicherheit verbundene interne Aufladung eines leitfähigen Lackes zu vermeiden, wurde eine Lösung gefunden, bei der die mit hoher Ge‐ schwindigkeit rotierende Zerstäuber‐ glocke auf Erdpotential liegt und der Lack sich auf den Feldlinien der außen liegenden Coronaaufladung („Finger“) zum Werkstück bewegt (Abb.). 3) B. mit flüssigen Medien (z.B. Wasser). H. Künzig veröffentlichte erstmals dazu eine techn. Lösung, bei der Wasser-Aero‐ sole auf den Feldlinien zur Bahn bewegt werden, um diese zu befeuchten und damit zu entladen. Davon abgeleitet entstand später die wesentlich vereinfachte elektro‐ stat. Bahnbefeuchtung der Fa. Eltex [Eltex (2017)]. Eine ↑Aufladeelektrode (> 15 kV) intensiviert den Kontakt der Materialbahn zur geerdeten Walze. Die bei der Trennung entstehende Aufladung (ca. 150 kV/ m) lädt z.B. Wassertröpfchen durch Influenz auf, die von laminaren ↑Luftgrenzschichten unbeeinflusst sich auf den Feldlinien zur Bahn be‐ wegen und diese benetzen (↑Atomisation). [Künzig, H. (1978)], [SE Abschn. 8.2.8] 54 Beschichtung <?page no="57"?> 4) Beflockung, Verfahren zum Auf‐ tragen von Faserkurzschnitten (riesel‐ fähig präparierte Flockfaser, Länge etwa 0,3-5 mm) mit Hilfe eines elektr. Feldes auf ein zuvor mit Klebstoff versehenes Substrat. Sowohl Flock als auch Kleber müssen elektrostat. ableitfähig sein. Das Substrat wird mit dem Kleber be‐ schichtet, ist geerdet oder liegt auf einem geerdeten Untergrund auf. Die Applika‐ tionsvorrichtung, bei automatischen Sys‐ temen i.d.R. mit pneumatischer Unterstützung, wird an eine Hochspannungsquelle angeschlossen, sodass eine hohe Feldstärke in Richtung des Substrates entsteht. Der austretende Flock erfährt eine Aufladung und damit eine Polarisation infolge ↑Influenz, sodass dieser im elektr. Feld zum Substrat hin parallel ausgerichtet, beschleunigt und senkrecht in die Kleberschicht „eingeschossen“ wird. Überschüssiger, d.h. nicht im Kleber verankerter Flock, erfährt eine Umladung und fliegt zur Vorrichtung zurück, wo er wieder umgeladen und erneut zum Substrat geschickt wird. Auf diese Weise wird eine parallel orientierte B. des Substrats erreicht, die anschließend durch Trocknung fixiert wird. Bei zu hohen Ladungsdichten auf dem Substrat (zu hoher Widerstand des Flock) kann Rücksprühen einsetzen, was zu Beflockungsstörungen, z.B. „Kraterbildung“ in der Flockschicht führt. Grundsätzlich können alle Materialien beflockt werden, vorausgesetzt der Kleber haftet auf ihnen. 5) Korund-B. Bei der Herstellung von Schleifpapier u.ä. wird die Eigenschaft der Al 2 O 3 -Kristalle genutzt, sich in einem elektr. Feld auszurichten. Für die Aufla‐ dung werden Ströme im höheren Am‐ pere-Bereich bei Spannungen bis 100 kV genutzt. 55 Beschichtung <?page no="58"?> 6) Ink-Jet. Ab ca. 1984 waren die ersten Druck‐ köpfe für berührungslose B. (non-impact-printer) auf Basis einer kontinuierlichen Tropfenbildung und deren elektrostat. Ablenkung allg. verfügbar. Im Prinzip funktioniert der Continous Ink-Jet (CIJ) wie die Kathodenstrahlröhre eines ↑Oszilloskops. Eine Piezo-Schwingungsgeber - 1 drückt den Flüssigkeits‐ strahl aus der Düsenkammer - 2, der sich infolge der ↑Rayleigh-Instabilität und der Druckschwankungen in reproduzierbare Tropfen auflöst. Da dieser Abriss in‐ nerhalb der Aufladeelektrode - 3 geschieht, kann eine definierte Ladung dieser Tropfen erzielt werden. Im Ablenkelektrodenpaar - 4 werden die Tropfen durch die dort anliegende Steuerspannung entsprechend auf das Substrat - 6 abgelenkt. Für die Informationsbildung nicht benötige Tropfen - 5 werden aufgefangen und in den Kreislauf zurückgeführt. In der Praxis sind (wie bei der Kathodenstrahlröhre) zwei Ablenkelektrodenpaare hintereinander zur Auslenkung in Richtung der X- und Y-Koordinaten angeordnet. Diese Technologie wird i.d.R. für industrielle Anwendungen genutzt. 7) Plasma-B. ● Plasma-Jet-Druck, Verfahren unter Atmosphärendruck zur Applikation von Nanoma‐ terialien auf flexible Substrate. Damit können Sensor- und Signalverstärkermaterialien (z.B. ↑Kohlenstoff-Nanoröhren), infolge geringer Temperaturen (40 o C), in hoher Qua‐ lität und Dichte z.B. auf Papier aufgebracht werden. Es kann für die Herstellung von z.B. bio- und chem. Sensoren genutzt werden. [Gandhiraman, R. et al. (2016)] ● Vollflächige Plasma.-B., für die Funktionalisierung von Metalloberflächen durch Appli‐ kation von Metallpulvern (z.B. Chrom und Eisen) oder z.B. Aluminiumoxid u.ä. für keramische Schichten. ● Partielle Plasma-B., für z.B. 3-D-Druck oder Funktionalisierung mittels definierter Strukturen. (Quelle: Heuermann HF-Technik, www.hhft.de) 56 Beschichtung <?page no="59"?> 8) Kopier- und Druckverfahren, ↑Xerografie, ↑Laserdrucker, ↑Carrier, ↑Ladungssteuer‐ mittel, ↑Toner, latentes ↑Ladungsbild, ↑Magnetografie, ↑Walzenauftragssysteme 9) Pflanzenschutzmittel und Dünger, können ebenso elektrostat. ausgebracht werden. Die Pflanzen bilden als stets leitfähige Objekte beste Bedingungen, um mit den beschrie‐ benen Prinzipien auch die Blattrückseiten zu erreichen. Durch diese gezielte Applikation kann deren Einsatzmenge erheblich reduziert werden. Beschleuniger, Geräte zur Beschleunigung elektr. geladener Teilchen auf hohe kinet. Energien (↑Elektronenvolt). Zu den B. zählen: ↑Bandgenerator, ↑Betatron, ↑Linearbeschleu‐ niger, ↑Synchrotron, ↑Synchrozyklotron, ↑Zyklotron. Bessel, Friedrich Wilhelm (1784-1846), dt. Astronom und Mathematiker, schuf die Grund‐ lagen für die Astrometrie. Bessel’sche Funktion, eine von F.W. ↑Bessel durch Reihenentwicklung gefundene Lösung bei der Integration von Zylinderfunktionen. Damit lassen sich einige elektrotechn. Aufga‐ benstellungen, z.B. die Stromverdrängung in Drähten (↑Skin-Effekt), lösen. bestimmungsgemäße Verwendung. Aussagen über die Sicherheit eines Gerätes oder Betriebsmittels umfassen stets nur den Bereich seiner b.V. Beispiel: Ein Fass darf entspre‐ chend seiner Zulassung nur für die Aufnahme, die Lagerung und den Transport bestimmter Produkte eingesetzt werden. Unzulässig ist hingegen, es z.B. als Auflage oder Stütze bzw. als Ersatz für eine Leiter zu verwenden. bestimmungsgemäßer Betrieb, von der zuständigen Behörde genehmigter Betrieb einer Anlage, gemäß ihrer Auslegung. Er umfasst: ● Bereitschaft zum Betrieb, ● normaler Betrieb (Betriebsvorgänge, für die die Anlage im funktionsfähigen Zustand der Systeme bestimmt und geeignet ist), ● anomaler Betrieb (Betriebsvorgänge, die bei Fehlfunktion von Anlageteilen oder Systemen ablaufen, soweit sicherheitstechn. Gründe einer Betriebsfortführung nicht entgegenstehen), ● Instandhaltung. Betankung. Größere Mengen entzündbarer Flüssigkeiten mit sehr niedrigem ↑Flamm‐ punkt (↑Ottokraftstoff) bzw. hohem Flammpunkt (Dieselkraftstoff) werden i.d.R. in öffent‐ lichen ↑Tankstellen von Nichtfachleuten, häufig unter Zeitdruck, in die Treibstoff-↑Tanks von Fahrzeugen umgefüllt. Das erfordert Maßnahmen zum Gewässerschutz und bei Ottokraftstoff auch zum ↑Explosionsschutz, die sich auf die Vermeidung potenzieller ↑Zündquellen beschränken. An Tankstellen sind Rauchen und Weiterlaufenlassen des Motors sowie Verwendung funkengebender elektr. Geräte durch Verbote geregelt. Die noch verbleibenden elektrostat. Zündgefahren werden durch zwei voneinander unabhängig wirksame Maßnahmen unterbunden: ● Im B.-Bereich muss die Fahrbahnoberfläche einen Erdableitwiderstand unter 100 MΩ aufweisen, sodass über die in den meisten Fällen ausreichende Ableitfähigkeit der ↑Fahrzeugreifen (Rußzusatz) eine Aufladung des Fahrzeugs vermieden wird (↑Automobil). 57 Betankung <?page no="60"?> ● Über den ableitfähigen Zapfschlauch mit Zapfventil wird zwischen der geerdeten Zapfsäule und dem Fahrzeug ein weiterer Ableitpfad (Widerstand < 1 MΩ) geboten. Voraussetzung ist, dass mindestens der obere Bereich des Tankeinfüllstutzens elektr. leitfähig ausgeführt ist. Die Verwendung von Kunststofftanks in Fahrzeugen bewirkt keine zusätzlichen Gefahren. Die Auflage für das Zapfventil am Tankeinfüllstutzen und alle Metallteile müssen jedoch elektr. leitfähig mit dem Fahrzeug verbunden sein. [TRGS 727 Abschn. 4.10.3] Betastrahlung, bei radioaktivem Zerfall entstehende Teilchenstrahlung, wobei Elektronen von überwiegend hoher Energie z.B. bei Tritium 18 keV (↑Elektronenvolt) mit einer Halb‐ wertszeit von 12,3 Jahren freigesetzt werden. B. wird bereits von geringen Schichtdicken (z.B. 2 mm Kunststoff bzw. 1 mm Aluminium) absorbiert. Betatron. In einem B. werden Elektronen in einer ringförmigen Vakuumröhre durch elek‐ tromagnet. Induktion (Transformatorprinzip) auf hohe Energien beschleunigt. Durch ent‐ sprechende Magnetfeldanordnungen werden die umlaufenden Elektronen auf der Ringbahn gehalten. Mit dieser hochenergetischen Elektronenstrahlung lassen sich in Isolierstoffen extrem hohe Ladungsdichten, bis zum elektr. ↑Durchschlag hin, erzeugen (↑Fraktale). Betriebsanweisung. Bei der Unterrichtung der Beschäftigten nach §81 des Betriebsverfas‐ sungsgesetzes (BetrVG) und §14 des Arbeitsschutzgesetzes (ArbSchG) hat der Arbeitgeber die erforderlichen Vorkehrungen zu treffen: ● Angemessene Informationen, insbesondere zu den sie betreffenden Gefahren, die sich aus den in ihrer unmittelbaren Arbeitsumgebung vorhandenen Arbeitsmitteln ergeben, auch wenn sie diese Arbeitsmittel nicht selbst benutzen, ● und soweit erforderlich, Betriebsanweisungen für die bei der Arbeit benutzten Arbeits‐ mittel, in für sie verständlicher Form und Sprache zur Verfügung zu stellen. Betriebserdung, ↑Erdung Betriebshandbuch. Alle zum Betrieb und zur Instandhaltung einer verfahrenstechn. An‐ lage notwendigen Anweisungen, z.B. auch zur Verhütung von Gefahren infolge elektrostat. Aufladungen, werden im B. erfasst. Es enthält Hinweise zur betrieblichen Organisation sowie Anweisungen an das Anlagenpersonal für sein Verhalten bei Betriebsstörungen, Störfällen und anderen Vorkommnissen. Betriebsmittel (elektrische), Gegenstände, die zum Zweck der Erzeugung, Umwand‐ lung, Übertragung, Verteilung und Anwendung von elektr. Energie benutzt werden, z.B. Maschinen, Transformatoren, Schaltgeräte, Messgeräte, Schutzeinrichtungen, Kabel und Leitungen, Stromverbrauchsgeräte. [DIN VDE 0100-200] Betriebssicherheitsverordnung, ↑BetrSichV Betriebsstätte (elektrische), Räume oder Orte, die im Wesentlichen zum Betrieb elektr. Anlagen dienen und in aller Regel nur von ↑unterwiesenen Personen betreten werden dürfen. Abgeschlossene elektr. B. dienen ausschließlich zum Betrieb elektr. Anlagen und werden unter Verschluss gehalten. [DIN VDE 0100-200] 58 Betastrahlung <?page no="61"?> Betriebsstrom eines Stromkreises, elektr. Strom in einem ↑Stromkreis bei ungestörtem Betrieb. [DIN VDE 0100-200] Betriebstemperatur, im Nennbetrieb erreichte max. Temperatur eines Betriebsmittels. Sie kann unterschiedliche B. an verschiedenen Teilen annehmen (↑Zündtemperatur). BetrSichV, Abk. für Betriebssicherheitsverordnung, stellt die Umsetzung von ATEX 137 in dt. Recht dar. Das Regelwerk für die BetrSichV (letzte Änderung 05.2019) bilden die Technischen Regeln für Betriebssicherheit (TRBS). Diese bilden die Handlungsanleitung zu den in der BetrSichV festgelegten Maßnahmen. Bei Einhaltung der TRBS kann der Betreiber davon ausgehen, alles getan zu haben, um Unfälle zu vermeiden. Verschiedene TRBS wurden zu Technischen Regeln für Gefahrstoffe (TRGS) weiterentwickelt und der ↑GefStoff V zugeordnet (z.B. TRBS 2153 zur [TRGS 727]). Beutel. Pulverförmige Stoffe dürfen nicht aus aufladbaren B. in einen Behälter eingetragen werden, in dem bereits entzündbare Flüssigkeiten vorgelegt sind. Der Eintrag muss dann über eine Schleuse in den inertisierten Behälter erfolgen; auf Personenerdung ist zu achten. Zwei-Klappen-Systeme, Schneckenförderer und sog. ↑PTS, welche die ↑Inertisierung im Vorlagebehälter nicht aufheben, haben sich als Schleusen in der Praxis bewährt. Aufladbare Beutel dürfen nur dann verwendet werden, wenn der Eintragsort Zone 2 zugeordnet ist. [TRGS 727 Abschn. 6.3] Beweglichkeit (auch Trägerbeweglichkeit), Quotient aus der Driftgeschwindigkeit von Elektrizitätsträgern (↑Elektron, ↑Ion) und der elektr. Feldstärke. Dabei legen die Ladungs‐ träger (z.B. die Elektronen in Metallen oder die Ionen in Gasen) infolge fortgesetzter Zusammenstöße mit den sie umgebenden Atomen keine geradlinige, sondern eine Zick‐ zack-Bahn zurück. Obwohl sich dabei die Geschwindigkeitskomponente in Feldrichtung ständig ändert, ergibt sich für ein längeres Zeitintervall ein konstanter Mittelwert, der der elektr. Feldstärke proportional ist. Beyling, Carl (1872-1938), dt. Bergassessor, schuf 1912 mit seinen Versuchen über die Schlagwettersicherheit besonders geschützter elektr. Motore und Apparate im Steinkoh‐ lenbergbau die Grundlage für den elektrotechn. Explosionsschutz. Bezugsäquipotentiallinie, ↑Äquipotentiallinie Bezugserde, Teil der Erde, der als elektr. leitfähig angesehen wird, außerhalb des Einfluss‐ bereichs von Erdungsanlagen liegt und dessen elektr. Potential durch Vereinbarung gleich null gesetzt wird (IEV online Wörterbuch der DKE 195-01-01). Die Messwerte für die ↑Erdung einer Anlage werden auf die B. bezogen. bifilar, (lat. bis, „doppelt“, filum, „Faden“) , zweifädig, zweidrahtig, z.B. bei einer Wicklung (↑Bifilarwicklung). Bifilarwicklung, Wicklungsart z.B. von Widerstandsdrähten zur Verringerung der ↑Selbstinduktion. Dazu wird der Draht in der Mitte geknickt und beide Hälften werden als parallel verlaufender Doppeldraht gegeneinander isoliert gewickelt. Da durch die nebeneinanderliegenden Drähte der gleiche Strom aber in entgegengesetzter Richtung fließt, heben sich die in der Hin- und Rückleitung erzeugten magnet. Felder in ihrer 59 Bifilarwicklung <?page no="62"?> Wirkung gegenseitig auf. Auch die Induktivitäten beider Leiter heben sich auf, doch die Kapazität des Systems wird größer. Big Bag, umgangssprachliche Bezeichnung für Flexible Intermediate Bulk Container („flexible Schüttgutbehälter“) , ↑FIBC. Biladung, auch als Doppelschichtladung bezeichnetes Phänomen, bei dem sich vorzugs‐ weise an Kunststofffolien mit sehr geringer Leitfähigkeit gegenpolige elektrostat. ↑Ladungen befinden (↑Ladungsdoppelschicht). Durch Aufbringen von Ladungen entgegengesetzten Vorzeichens auf die beiden Seiten einer dünnen Isolierstofffolie, z.B. durch Coronaaufladung (↑Nutzanwendung), kann es zu einer B. kommen. Das starke elektr. Feld der geladenen Foli‐ enoberfläche wirkt nur zwischen Ober- und Unterseite der Folie, d.h. die ↑Coulombkraft wirkt in der Foliendicke, sodass nach außen kein elektr. Feld wirksam ist. Daher ist das Potential einer Ladung mit einem ↑EFM i.d.R. nicht oder kaum messbar und ↑Ionisatoren haben keine Wirkung. Die Höhe der ↑Ladungsbedeckung ist nur von der ↑Durchschlagspannung der Folie begrenzt. So können wesentlich höhere Ladungsmengen als in einer monopolaren Schicht (↑Überschussladung) gespeichert werden. In Abhängigkeit von der Folienleitfähigkeit bleibt dieser Zustand sehr lange bestehen. Je dünner und hochohmiger die Folie, desto schwieriger ist die Entladung. B. sind Voraussetzung für das Entstehen von ↑Gleitstielbüschelentladungen. Sie ist nicht zu vergleichen mit einem ↑Elektret. B. führen zu erheblichen Problemen bei der Weiterverarbeitung von Folien. Erst mit gezielter Nutzung von ↑Aufladeelektroden kann durch starke Störung der B. von außen die Möglichkeit geschaffen werden, diese mit Ionisatoren zu beseitigen (↑Koerzitivfeldstärke). Bei der Ab- und Wiederaufrollung von Folien mit B. sind zusätzliche Bedingungen zu beachten, die sich aus der mechan. ↑Ladungsakkumulation und der max. Ladungsbedeckung ergeben (Gleitstielbüschel-, ↑Superbüschelentladung). [SE Abschn. 4.2.3.1 und 5.4.1.3], [DIN IEC/ TR 61340-1] Eine B. lässt sich als Ersatzschaltbild darstellen, aus der über die Kapazität (Platte/ Platte) die ↑Relaxationszeit in Ver‐ bindung mit der Permittivität ε des Mate‐ rials errechnet werden kann. Dabei sind die Ober- und Unterseite mit jeweils voller Ladungsbedeckung als Platten zu be‐ trachten. {Anhang M.1, M.5.4.1 und M.5.3.1} Der messtechn. Nachweis einer symmetrischen B. ist mit dem Einsatz von zwei ↑Influenz-Elektrofeldmetern in Kombination mit dem Spannungsmesskopf und der Ver‐ wendung von zwei identischen Kontaktplatten möglich. 60 Big Bag <?page no="63"?> Beim Kurzschluss einer B. entsteht eine energiereiche Gleitstielbüschelentladung. In dieser wird eine hinreichend hohe Energie freigesetzt, mit der auch Stäube gezündet werden können. Dies lässt sich in einem Versuch gut darstellen, wenn zuvor die Folie z.B. mit ↑Lykopodium bestäubt wurde. Durch die bei der Entladung entstehende Schockwelle wird der Staub aufgewirbelt und unmittelbar gezündet. (↑Überschussladung) [SE Abschn. 5.4.1 und 6.9.7.2] Bildladung, auch „virtuelle Ladung“ genannt, ist letztlich Ursache dafür, dass aufgeladene Teilchen auch an elektr. neutralen Oberflächen anhaften. Elektr. Felder haben die Eigen‐ schaft, durch ↑Influenz gegenpolige ↑Ladungen auf nahegelegenen leitfähigen Oberflächen hervorzurufen. Wird z.B. eine positiv aufgeladene Isolierstofffolie einem leitfähigen Ge‐ genstand genähert, so werden an seiner Oberfläche negative Influenzladungen wirksam. Es erfolgt eine Ladungsverschiebung an der, der aufgeladenen Fläche zugewandten Oberfläche des Gegenstandes. Weil diese influenzierte Ladung stets das entgegengesetzte Vorzeichen zur Ursprungsladung hat, wird das geladene Isolierstoffteilchen vom leitfähigen Objekt 61 Bildladung <?page no="64"?> angezogen (↑Coulombkraft), unabhängig davon, ob Letzteres geerdet ist oder nicht. Auf diese Weise werden Coulomb’sche Anziehungskräfte wirksam, sodass die Teilchen eine zunehmende Beschleunigung zum Gegenstand hin erfahren, denn die Kraft steigt quadra‐ tisch mit der Verringerung des Abstandes. Hat das Isolierstoffteilchen schließlich den Gegenstand erreicht, so wird es dort durch seine „Bildladung“ festgehalten (↑Nutzanwen‐ dung, ↑Influenzelektrisiermaschine). {Anhang M.2.1} Bildröhre, in einem Bildschirmgerät verwendete ↑Elektronenstrahlröhre. Biogasanlage, durch Gärung wird Biogas erzeugt, das auf Grund seiner Zusammensetzung neben Kohlendioxid einen hohen Anteil Methan und noch Spurengase (z.B. Wasserstoff) beinhaltet. Deswegen sind Maßnahmen zur Vermeidung elektrostat. Zündgefahren für ↑Explosionsgruppe IIA erforderlich. [TRGS 727 Abschn. 3.2.1] biologische Wirkung elektrischer Felder, sind nach [DGUV Regel 103-013] zu be‐ urteilen. Für elektr. und magnet. Gleichfelder wurden bisher keine gesundheitlichen Grenzwerte vereinbart, da von ihnen ausgehende Gefährdungen bisher nicht festgestellt worden sind (natürliches ↑Feld, ↑Urzeit-Code). [EMFV] bipolare Ladung, ↑Biladung, ↑Überschussladung, ↑Ladungsdoppelschicht Blasluft. Die Kombination von B. und Entladeelektroden wird in der Industrie erfolgreich an vielen Stellen zur Entladung und Reinigung von Oberflächen genutzt. Zwei Aufgaben müssen durch ein Reinigungssystem gelöst werden: ● Beseitigung der Haftkraft durch elektrostat. Entladung der Oberfläche, ● Beseitigung und Abtransport der anhaftenden Partikel. Blindspannung / Blindstrom / Blindwiderstand, ↑Wechselstromgröße Blitz, auf seiner Leuchterscheinung beruhende allg. Bezeichnung für den ↑Gewitterblitz. Blitzableiter. B. Franklin war es 1750 gelungen, über lange aufrechte Metallstangen Blitze einzufangen. Dieses Prinzip wurde später als B. eingeführt. Der B. soll, der noch unorientierten Vorentladung des Gewitterblitzes einen definierten Startpunkt für die Gegenentladung und so für das Einschlagobjekt bieten, damit der Blitzstrom gefahrlos zur Erde abfließen kann. Leider hat sich erwiesen, dass auch in der Nachbarschaft von B. Einschläge erfolgen. Da B. nicht immer zuverlässig wirken, wird für zu schützende Objekte ein weitergehender ↑Blitzschutz gefordert. [DEHN Blitzplaner ® ] ↑Gewitterblitze sind zweifellos die spektakulärsten Gasentladungen statischer Elektri‐ zität und haben die Menschheit von Beginn ihrer Existenz an mit Angst und Schrecken erfüllt. Zu allen Zeiten haben Religionsgründer diesen Umstand zu nutzen gewusst und die Macht über Gewitterblitze ihren jeweiligen Gottheiten zugeschrieben. Deren Priester wurden so in die komfortable Lage versetzt, den Zorn ihrer Götter manipulieren zu können und derart als magische Macht gegen Mensch und Tier sowie Bauwerke anzuwenden. Das Zucken des Blitzes und Grollen des Donners galt als himmlisches Strafgericht. Erst die Erfindung des B. durch B. ↑Franklin (1752) erlöste die Menschheit vom Mystizismus des Gewitters. Wen wundert es, dass wegen dieser Einbuße an Autorität schon bald alle Gotteshäuser weltweit mit B. ausgestattet wurden (zuerst in Deutschland 1769 auf der 62 Bildröhre <?page no="65"?> Sankt-Jakobi-Kirche in Hamburg). In der Aphorismen-Sammlung von G.Ch. Lichtenberg findet sich dazu ein bemerkenswerter Satz: „Dass in Kirchen gepredigt wird, macht die Blitzableiter auf ihnen nicht überflüssig.“ In Deutschland hat Adolph Traugott von Gersdorf (1744-1807), Oberlausitz, die B.-For‐ schung durch seine Arbeiten nachhaltig geprägt. Blitzeinschlag, kann Lebewesen gefährden (durch unmittelbaren Einschlag oder indirekt über ↑Schrittspannung), Gebäude und Bäume zerstören, in Anlagen mit brennbaren Stoffen (Tanklager) Feuer und Explosionen auslösen und auch Störungen und Schäden in elektr. Leitungssystemen und Geräten herbeiführen (↑Blitztod ohne Spur, ↑Gewitterblitz). Blitzentladung, ↑Gewitterblitz, ↑Silo, ↑Staub Blitzimpuls, ↑Gewitterblitz Blitzortungssystem. weltweite, i.d.R. kommerziell betriebene Empfangseinrichtungen, die es ermöglichen, Blitzeinschläge auf etwa 200 m genau und in Echtzeit zu erfassen (www.blids.de, EU-Richtlinie über ↑Elektromagnet. Verträglichkeit, EMV). Sie zeigen an, welche Polarität der Blitz hatte und ob es sich um Teil-, Einzelbzw. Mehrfachblitze han‐ delte. Wie bei allen magnetfeldgekoppelten Gasentladungen [SE Abschn. 4.1.1] werden auch von Gewitterblitzen hochfrequente elektromagnet. Wellen abgestrahlt, die sog. ↑Spherics. Ihr Frequenzband liegt im kHz-Bereich, doch wegen ihres Oberwellenanteils verursachen sie Störungen des Rundfunkempfangs bis in den MHz-Bereich hinein. Spherics haben eine nahezu weltumspannende Reichweite, lassen sich aber nur mit speziellen Empfängern (Infra-Langwelle) aufnehmen. Blitzschutz äußerer B. In der Blitzschutztechnik ist grundsätzlich die elektr. Abschirmung des zu schützenden Objektes gefordert (↑Faraday-Käfig). Dazu wird mit den Blitzstromstärken entsprechenden Metallleitungen ein sehr weitmaschiges Gitter über die Gebäudekontur gebaut. Die Blitzfangeinrichtung besteht im Allgemeinen aus einer Firstleitung und ggf. Fangstangen an über das Dach hinausragenden Objekten (Schornsteine, Lüftungsrohre). Alle metallenen Einrichtungen auf dem Gebäude (Dachrinnen, Antennenrohre) werden auf kürzestem Wege mit der B.-Anlage verbunden, die ihrerseits an eine Erdungsanlage (↑Fundamenterder) angeschlossen ist. Wegen der hohen Stromanstiegswerte bei ↑Gewit‐ terblitzen müssen ↑Selbstinduktionen im Leitungssystem niedrig gehalten werden. Damit ist ein äußerer B. erreicht, der vorrangig dem Gebäudeschutz dient. [DIN EN 62305-1] innerer B., erfordert über den äußeren B. hinausgehende Maßnahmen, um schädliche elektromagnet. Auswirkungen des Blitzstromes auf sensible elektron. Bauteile innerhalb des zu schützenden Bereichs zu vermeiden (↑SG). Dazu sollten induktive und kapazitive Kopplungen zu blitzstromführenden Leitungen so gering wie möglich gehalten werden. Weitere Maßnahmen (Schutz von Personen, Installationen und elektron. Geräten) sind ↑Potentialausgleich und ↑Überspannungsschutz. [Plumhoff, P. et al. (2010)] B. für Personen. Auf welche Weise man sich vor Blitzen schützen kann, sich beim Ge‐ witter richtig verhält, was beim B. zu beachten ist und bei Unfällen durch Blitzeinwirkung getan werden muss, das alles ist sehr ausführlich und verständlich in den VDE-Merkblättern 63 Blitzschutz <?page no="66"?> „Blitzschutz“ dargelegt und kostenfrei beim eWebshop VDE shop.vde.com/ de/ blitzschutz erhältlich. Für großflächigen B. (z.B. Flughafen) wurden 2020 erste erfolgversprechende Versuche zur Triggerung von Aufwärtsblitzen durch hochfrequente Laserimpulse durchgeführt. Die Leistung dieser Impulse (1 ps) liegen im TW-Bereich. Sie bewirken einen Ionisationskanal für die Blitzauslösung. [Produit, Th. et al. (2020)] Blitztod ohne Spur, ↑Gewitterblitze können beim Menschen auch dann zum Herztod führen, wenn der Blitzeinschlag in einigem Abstand von der Person erfolgt und keine sichtbaren Spuren (Verbrennungen) hinterlässt. Die hohen Blitzströme von 100 kA und mehr erzeugen in ihrer unmittelbaren Umgebung extrem starke Magnetfelder für die Dauer von etwa 100 µs, die im menschlichen Körper einen Induktionsstrom herbeiführen können. Geschieht dies zu einem kritischen Zeitpunkt des Herzschlages, so kann das lebensgefährliche „Vorhofflimmern“ eintreten. (↑Schrittspannung) Blizzard, (engl., „Schneesturm“) , (Wintergewitter), gelegentlich lassen sich auch bei hef‐ tigen Schneestürmen Blitzentladungen beobachten. Auch hier dürften Reib- und Trennvor‐ gänge Ursache der Aufladung sein. Bodenabdeckung, auf ableitfähigen Fußböden nicht zulässig, wenn die Funktion der Ableitfähigkeit dadurch beschränkt wird. Die vielfach zu findenden unzulässigen Abde‐ ckungen aus Karton oder Pappe bergen zusätzlich die Gefahr, dass sich in deren Poren Lösemitteldämpfe anreichern und so entzündbare Atmosphären entstehen können. [TRGS 727 Abschn. 7.2] B. beim Spritzlackieren. Bei nicht elektrostat. unterstützten Lackierarbeiten sind Abdeckungen zulässig. Zur Vermeidung hoher Brandlasten müssen B. jedoch regelmäßig gewechselt werden. Auch bei Reinigungsarbeiten ist auf eine Erdung der Person zu achten. Bei elektrostat. unterstütztem Beschichten sind Abdeckungen nur dann zulässig, wenn diese die Erdung des Spritzlackierers über den Fußboden nicht beeinträchtigen. Abde‐ ckungen mit unbekanntem Durchgangswiderstand sind nicht geeignet. [TRGS 727 Abschn. 5.5] Bodenabsaugung, ↑Absaugung Bodenbelag, ↑Fußbodenbelag Bodenwanne, Auffangwanne, in der ein flüssigkeitsführender Apparat oder Behälter steht. Die B. soll evtl. auslaufende Flüssigkeiten aufnehmen und so deren Ausbreitung in der Anlage und in das umgebende Erdreich verhindern. In den meisten Fällen wird eine B. aus Beton ausgeführt und benötigt dann zur Abdichtung eine Beschichtung an ihrer Oberfläche. Falls sich in den Behältern ↑entzündbare Flüssigkeiten befinden, muss die Beschichtung elektrostat. ableitfähig und geerdet sein. Beim Einbau von B. ist die Funktion evtl. vorhandener Fußbodenabsaugungen (↑Absaugung) zu beachten. Bodenwiderstand, auch Erdungs-, Ausbreitungs- oder Erdausbreitungswiderstand. Der elektr. Widerstand des Erdbodens hängt von seiner Zusammensetzung und seiner Feuch‐ tigkeit ab. Er kann für einen gegebenen Standort nur durch Messung genau bestimmt 64 Blitztod <?page no="67"?> werden. Als Übersicht dienen folgende Erfahrungswerte für den spezif. ↑Widerstand von Bodenarten: Lehm ca. 100 Ωm Sand, Kies feucht ca. 300 Ωm Sand, Kies trocken ca. 1 kΩm Stein ca. 3 kΩm Für elektrostat. Ableitungen reicht der Widerstand aller Bodenarten aus, sodass Prüfungen entfallen können. (↑kathodischer Korrosionsschutz) Bohr, Niels (1885-1962), dän. Physiker, ihm gelang 1913, aufbauend auf den Vorstellungen von Rutherford, durch Einführung seiner Quantenbedingungen die Aufstellung des nach ihm benannten Atommodells. Bohr’sches Atommodell, ↑Atom Borderline List, ↑ATEX Grenzfälle Brand, ↑Verbrennungsvorgang Brandklassen, für die Praxis der Brandbekämpfung bestimmt, stellen sie eine Einteilung in fünf Klassen der Anwendungsbereiche von Feuerschutzmitteln in Feuerlöschgeräten dar: A - für feste, glutbildende Stoffe (außer Leichtmetalle): Wasser, ABC-Pulver, Löschschaum B - für flüssige entzündbare Stoffe: ABC-Pulver, Kohlendioxid (CO 2 ) C - für gasförmige brennbare Stoffe: ABC-Pulver, Kohlendioxid (CO 2 ) D - für brennbare ↑Leichtmetalle: Metallbrandpulver (notfalls trockener Sand, niemals Wasser) F - für Speisefette und -öle: Löschschaum oder Speziallöschmittel Brandschutz. Unabhängig von den Ansprüchen an zu verrichtende Tätigkeiten sollten alle Mitarbeiter über die Basisregeln zum B. unterwiesen werden. Entsprechende Übungen, zur z.B. Handhabung von Feuerlöschern, sind sinnvoll. Mangelnde Kenntnis über elektrostat. Zündgefahren kombiniert mit ungeeigneten Löschversuchen können verheerende Folgen haben. Braun’sche Röhre, ↑Elektronenstrahlröhre Break-Down-Widerstand, (engl. break down, „zusammenbrechen“, „abbauen“) , Wider‐ stand, bei dem nach einer kontinuierlich ansteigenden Messpannung und ebenso konti‐ nuierlicher Messung der Widerstand signifikant (> 50 %) abfallen kann. Bei derartigen Messungen ist der Widerstand bis zum Abfall, der Widerstand nach dem Abfall und die Spannung zum Zeitpunkt des Abfalles zu erfassen. Der B-D-W. dient u.a. zum Erkennen des ↑Manteleffekts. [SE Abschn. 3] Brechung, Änderung der Ausbreitungsrichtung von Wellen und ↑Feldlinien an der Grenz‐ fläche zweier unterschiedlicher Medien. Die Ablenkung einer Welle (z.B. eines Lichtstrahls) 65 Brechung <?page no="68"?> erfolgt beim Übergang von einem Medium geringer Dichte (Medium 1) zu einem mit höherer Dichte (Medium 2) stets zum Einfallslot hin. Hingegen wird eine elektr. Feldlinie beim Übergang von einem Medium mit geringer ↑Permittivität in ein solches von höherer Permittivität vom Einfallslot weg abgelenkt. Aus der Stetigkeit der Normalkomponente der elektr. Verschiebungsdichte und der Tan‐ gentialkomponente der elektr. Feldstärke folgt für die Ablenkung der elektr. Feldlinien das sog. elektr. Brechungsgesetz: tan α / tan β = ε 1 / ε 2 wobei α und β die Winkel sind, die die Feldlinien mit der Normalen zur Grenzfläche bilden und ε 1 und ε 2 die Permittivitätswerte der Materialien. Entsprechend lautet für magnet. Feldlinien das Brechungsgesetz: tan α / tan β = µ 1 / µ 2 wobei µ 1 und µ 2 die Permeabilitätswerte der Materialien sind. Der Effekt elektr. Feldlinienbrechung wird u.a. genutzt, um durch mehrschichtigen Aufbau bei Hochspannungskabeln eine gleichmäßige Abnahme der Feldstärke in der Isolation zu erreichen. Bremsstrahlen, ↑Röntgenstrahlen brennbarer Stoff, nicht gleichzusetzen mit „Brennstoff “, wird im Hinblick auf den Explosionsschutz unterteilt in: ● entzündbare Flüssigkeiten: alle Flüssigkeiten, für die ein ↑Flammpunkt angegeben werden kann, ● brennbare Dämpfe: Flüssigkeitsdämpfe, die mit Luft einen ↑Explosionsbereich haben, ● brennbare Gase: Gase, die mit Luft einen Explosionsbereich haben, ● brennbare Stäube: Stäube und feinteilige Granulate, die mit Luft ein explosionsfähiges Gemisch bilden können. Hierzu zählen die meisten organischen Stäube und Metall‐ stäube. Brønsted, Johannes Nicolaus (1879-1947), dän. Physiker und Chemiker, bekannt durch seine Säure-Base-Theorie, die er 1923 zeitgleich unabhängig von T.M. ↑Lowry veröffent‐ lichte. (↑Lewis-Säure-Basen-Konzept) Brønsted-Lowry Definition, J.N. ↑Brønsted und T.M. ↑Lowry beschrieben 1923 unab‐ hängig voneinander eine Säure als einen Protonendonator (Teilchen, die Protonen abgeben können) und eine Base als Protonenakzeptor (Teilchen, die Protonen aufnehmen können). Jede Reaktion eines Partners als Säure setzt zwingend die Gegenwart eines zweiten Partners 66 Bremsstrahlen <?page no="69"?> als Base voraus, dem die Säure ihre Protonen übertragen kann. Die B-L.D. kann evtl. für die Erklärung der nicht bestimmbaren Aufladung von ↑Materialbahnen herangezogen werden, weil sich die elektrostat. ↑Aufladung im nm-Bereich abspielt und dort die auf den Materialpartnern vorhandenen Kontaminationen Umgebungseinflüsse interagieren. (↑Lewis-Säure-Base-Konzept) Brown’sche Molekularbewegung, von dem brit. Botaniker R. Brown (1773-1858) ent‐ deckte unregelmäßige Bewegung winziger, in einer Flüssigkeit oder einem Gas suspen‐ dierter Teilchen (1828). Sie beruht auf der Wärmebewegung der Gas- oder Flüssigkeitsmo‐ leküle (Thermodynamik), bei der die Teilchen ständig unregelmäßige Stöße erhalten. Die B.M. ist u.a. mit für die ↑Aufladung von Flüssigkeiten verantwortlich. [SE Abschn. 2.7] Brückenschaltung, basiert im Prinzip auf der Parallelschal‐ tung zweier Spannungsteiler aus den Widerständen R 1 und R 2 bzw. R 3 und R 4 , deren Teilspannungen über ein Nullinstrument verglichen werden. Für den Fall, dass die Brückenspannung U zu null wird (null-Methode), gilt folgende Abgleichbedingung für die B.: R 1 / R 2 = R 3 / R 4 . Beim Betrieb der B. mit einer Wechselstromquelle können auch Schein-↑Widerstände gemessen werden. Im Bereich der Elektrostatik werden für ↑Widerstandsmessungen nur in sel‐ tenen Fällen B. angewendet. Übliche B. sind die ↑Schering-, ↑Thomson-, ↑Wheatstone- und ↑Wien-B. Buckyballs, ↑Kohlenstoff Bundesanstalt für Arbeitsschutz und -medizin (BAuA), Bundeseinrichtung mit For‐ schungs- und Entwicklungsaufgaben, die als Bundesanstalt an der Schnittstelle von Wis‐ senschaft und Politik agiert. Sie erfüllt Aufgaben, die ihr durch Rechtsvorschriften oder vom Bundesministerium für Arbeit und Soziales oder im Einvernehmen mit ihm von anderen Bundesministerien übertragen werden. Sie hat hoheitliche Aufgaben mit internationalen Aktivitäten im Bereich der Regulierung von Industriechemikalien und der Zulassung sowie Bewertung von Biozidprodukten. Als Bundesstelle für Chemikalien (BfC) ist die BAuA die gesetzlich zuständige Behörde für Aufgaben im Rahmen der REACH-, der CLP- und der Biozid-Verordnung. Durch das ProdSG ist die BAuA beauftragt, die für die Marktüberwachung zuständigen Behörden der Bundesländer bei dieser Tätigkeit zu unterstützen und über die Sicherheit von Gebrauchsgegenständen und Arbeitsmittel zu informieren. Unter www.baua.de lassen sich u.a. die Technischen Regeln für Betriebssicherheit (TRBS) und die Technischen Regeln für Gefahrstoffe (TRGS) als pdf-Datei ansehen und kostenfrei herunterladen. Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), wissenschaftlich-techn. Bundesoberbehörde im Geschäftsbereich des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie. Sie ist Nachfolgeorganisation des 1871 gegründeten Staatlichen Materialprü‐ fungsamts und betreibt Materialforschung und -prüfung mit dem Ziel, die Sicherheit in Technik und Chemie weiterzuentwickeln. Die BAM ist gemäß ihrer Leitlinie „Sicherheit 67 Bundesanstalt <?page no="70"?> in Technik“ und Chemie und ihren gesetzlichen Aufgaben (u.a. aus dem Gefahrgut-, Sprengstoff- und Chemikalienrecht) für einen sicheren und umweltverträglichen Einsatz von techn. Anlagen und Produkten sowie die Bereitstellung von Referenzverfahren und -materialien zuständig. Burst, (altengl. berstan, „zerplatzen, ausbrechen, bersten“) . An dem sich öffnenden Kontakt eines induktiven Stromkreises können infolge ↑Selbstinduktion so hohe Spannungen auftreten, dass mehrfache ↑Lichtbögen, sog. B. entstehen (↑Transiente). In elektr. Leitungs‐ netzen ist stets mit B. zu rechnen, daher müssen alle elektr. und elektron. Geräte so gestaltet sein, dass sie bis zu einer bestimmten Spannungshöhe davon nicht beeinflusst werden. Die zur Prüfung verwendeten B.-Generatoren liefern einzelne Pulse (Anstiegszeit etwa 5 ns, Dauer etwa 50 ns) und werden an einem 50 Ω-Widerstand gemessen. Dabei lassen sich die B. in der Spannungshöhe und Wiederholfrequenz der Pulse, sowie deren Dauer und Pausen einstellen. [DIN EN 61000-4-4] Büschelentladung, ↑Gasentladung bei welcher der Entstehungsmechanismus dem der ↑Coronaentladung entspricht. Sie geht jedoch von Elektroden mit größeren Radien aus (> 1 mm) und benötigt daher ein höheres Potential für ihre Auslösung. Der aufgeladene Isolierstoff verfügt im Bereich der B. nur über einen geringen Energiebetrag und wird nach anfänglichem Plasmaeinschluss infolge des Energieverbrauchs bei der Gaskompression dafür aufgebraucht (Abb. 1). Daher bricht die B. bereits kurz nach ihrem Start, von der geerdeten Elektrode ab und hinterlässt nur über eine kurze Strecke (Abb. 2, Diagramm) einen Plasmakanal (↑Leader). 68 Burst <?page no="71"?> Bei erneutem Ladungsnachschub, z.B. infolge einer vorbeige‐ führten aufgeladenen Materialbahn, kann sich der Ablauf wie‐ derholen und es ergeben sich fortlaufend neue B., deren Entla‐ dungsspuren im Foto zu sehen sind (↑Ladungsverteilung sichtbar machen). [SE Abschn. 4.2.2.2] C Carbon Black, ↑Kohlenstoff Carbonbürste, besteht aus industriell hergestellten Fasern aus Kohlenstoff. Sie wird vielfach zur passiven Entladung von Oberflächen verwendet. Oft werden C. in Kontakt mit dem bewegten zu entladenden Material gebracht, wobei es zur Verunreinigung der Bürsten kommt. Der Kontakt zu den Materialien bewirkt eine Entladung, jedoch durch Reibung und Trennung wird neue Ladung erzeugt. Bei Verschmutzung kann die gesamte Ionisation aussetzen, da keine Einzelborsten mehr hervorstehen, die eine ↑Coronaentladung herbei‐ führen sollten. [SE Abschn. 5.2.3.1] Carnaubawachs (auch Brasilianisches Wachs oder Cearawachs), (lat. cera carnaubae) , stammt aus dem Blattextrakt der in Brasilien wachsenden Carnaubapalme (Copernicia prunifera). Der Schmelzpunkt von C. liegt je nach Reinheit bei 80-87°C und ist deshalb rel. beständig gegen Hitzeeinwirkung. C. hat einen Dipolcharakter, weshalb er im elektrostat. ↑Feld gut zu polarisieren ist (↑Elektret). Carrier, (engl., „Trägersubstanz“) , Ladungsvermittler (vorzugsweise magnetisierbare Me‐ tallkügelchen mit Ø 30-300 µm), der bei der ↑Xerografie dafür sorgt, dass die Tonerpartikel unter Zuhilfenahme von ↑Ladungssteuermitteln aufgeladen und gut rieselfähig auf das latente ↑Ladungsbild kommen. CAS-Nummer, Abk. für engl. Chemical Abstracts Service (CAS), inter-nationaler Standard für die Bezeichnung zur eindeutigen Identifizierung chem. Stoffe. Unter diesen Nummern sind u.a. derzeit bekannte ↑Explosionsgrenzen von brennbaren Gasen und Dämpfen sowie der entsprechenden ↑Flammpunkte entzündbarer Flüssigkeiten zu finden (GESTIS-Stoff‐ enmanager ® , ↑Chemsafe). 69 CAS-Nummer <?page no="72"?> Cast-Prozess. Bei Kunststofffolien, die im sog. C-P. hergestellt werden, gelangt die Schmelze aus der Breitschlitzdüse direkt auf eine Kühlwalze. Beim Abkühlprozess beginnt die Folie sofort zu schrumpfen. Um diesen Schrumpfprozess so gering wie möglich zu halten, wird die Schmelze unmittelbar nach dem Austritt aus der Düse auf der Walze an‐ gelegt und entweder am Rand (↑Randzonenfixierung) oder über die gesamte Breite mittels ↑Aufladeelektrode gegenüber der an Erde liegenden Kühlwalze fixiert (↑Nutzanwendung, ↑Chill-Tack, ↑Chill-Roll). [SE Abschn. 8.2.4] CCA, Abk. für engl. charge control agent, ↑Ladungssteuermittel CDM, Abk. für engl. charged device model („aufgeladene Bauelement-Nachbildung“) . Mit dem CDM lässt sich die ESD-Empfindlichkeit von elektron. Bauteilen (z.B. Schaltkreise) gegenüber elektrostat. Entladungen prüfen. Die ↑ESD-Association (ESD-A) hat die Span‐ nungsempfindlichkeiten für das CDM in folgende Klassen eingeteilt: CDM-Klasse Spannungsempfindlichkeit [V] 1 < 125 2 125-250 3 250-500 4 500-1000 5 1000-1500 6 1500-2000 7 > 2000 Das CDM bildet den Zustand nach, bei dem ein geladenes (elektron.) Bauelement oder Objekt einer geerdeten Oberfläche angenähert wird, wobei es zu einem Entladungsvorgang kommt. Beim CDM-Test wird das Prüfteil (↑DUT) langsam aufgeladen und anschließend zur eigentlichen Prüfung schnell entladen. Bezeichnend für die Prüfteile sind deren kleine Kapazität, Induktivität und Widerstand des Schaltkreises, die sich praktisch nur aus den „Streuwerten“ bestimmen. Das Entladungsmodell erklärt sich vorzugsweise durch seinen Kurvenverlauf, der durch eine sehr kurze und schnelle einseitig gerichtete Entladung 70 Cast-Prozess <?page no="73"?> charakterisiert ist. [DIN IEC/ TR 61340-1], [DIN IEC 61340-5-1], [ANSI/ ESD S5.3.1], [IEC 60749-28] Celsius, Anders (1701-1744), schwed. Astronom, führte 1742 eine in 100 gleiche Teile unterteilte Temperaturskala ein (↑Celsius). Celsius, Grad C. [°C] ist eine weltweit sehr gebräuchliche Temperatureinheit mit einer in 100 gleiche Teile eingeteilten Skala. Bezugspunkt ist der Gefrierpunkt bei etwa 0°C und der Siedepunkt bei etwa 100°C von Wasser (↑Normzustand). Anzumerken ist, dass bei der Umwandlung von ↑Kelvin [K] in [°C] 273,15 abgezogen werden. (↑Fahrenheit) CEN, Abk. für franz. ↑Comitée Européen de Normalisation CENELEC, Abk. für franz. ↑Comitée Européen de Normalisation Electrotechnique Čerenkov-Strahlung, ↑Tscherenkow-Strahlung CE-Zeichen, Abk. für franz. Conformité Européenne, („europäische Einheitlichkeit“) . 1995 eingeführte Kennzeichnung von Produkten, die innerhalb der EU hergestellt werden. Mit dem CE-Z. erklärt der Hersteller, Inverkehrbringer oder EU-Bevollmächtigte gemäß EU-Verordnung 765/ 2008, „dass das Produkt den geltenden Anforderungen genügt, die in den Harmonisierungsrechtsvorschriften der Gemeinschaft festgelegt sind“ . Es wird vom Hersteller angebracht und zeigt den überwachenden Behörden (Zoll) an, dass die entsprechenden Richtlinien erfüllt werden. CE-Z. sind seit 1.1.1996 nach der EMV-Richtlinie und seit 1.1.1997 nach der Niederspannungsrichtlinie verpflichtend. Zu beachten: Das Zeichen ist auch Richtlinie für die ↑Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV), nicht aber für die ↑Elektromagnetische Verträglichkeit der Umwelt (EMVU). Das CE-Z. ist kein Sicherheits- oder Qualitätsmerkmal im eigentlichen Sinne, wie z.B. ↑GS-Zeichen, TÜV-Zeichen usw. Auch bedeutet es nicht, dass eine Prüfung durch eine neutrale, sachverständige Stelle durchgeführt wurde. Da alle Hersteller bestimmter Produkte das Zeichen anbringen müssen, stellt es auch kein Marketinginstrument dar. Falls die Konformität eines Produkts durch eine ↑Benannte Stelle bewertet und bestätigt wurde, gehört zur vollständigen Kennzeichnung neben dem „CE“ auch die von der notifizierenden Stelle vergebene vierstellige Kennnummer. Charge Decay Measurement, ↑Relaxationszeit-Messung Charged Device Model, ↑CDM Charged Plate Monitor, ↑CPM Chemical Abstracts Service (CAS), ↑CAS-Nummer Chemiewerkstoff, veraltete bzw. nicht durchsetzbare Bezeichnung für ↑Kunststoff (Plastik). Es gibt folgende Gruppeneinteilung: Polymerisate, Polykondensate, Polyaddukte. chemische Reaktion als Zündquelle. Durch c.R. mit Wärmeentwicklung (↑exotherme Reaktion) können sich Stoffe oder Stoffsysteme erhitzen und dadurch zur Zündquelle werden. (↑aluminotherm. Reaktion) 71 chemische Reaktion <?page no="74"?> Chemische Reinigung, Lösemitteleinsatz bei Textilien kann zu elektrostat. Aufladungen führen (Beschicken und Entleeren von Trommeln und Geräten; Reinigen durch Reiben oder Bürsten auf den Arbeitstischen sowie beim wiederholten Herausheben aus den mit Lösemitteln gefüllten Gefäßen). Falls die verwendeten Lösemittel entzündbar sind, müssen Schutzmaßnahmen getroffen werden. Die Unfallverhütungsvorschrift Chemischreinigung (VBG 66) fordert, dass bei Verwendung entzündbarer Lösemittel in den Reinigungsanlagen Maßnahmen zur Verhinderung elektrostat. Aufladungen vorzunehmen sind. Das Löse‐ mittel muss spätestens nach dem Einfüllen in die Anlage elektr. leitfähig gemacht werden. Da nicht alle Zusätze in gleicher Weise wirksam sind, sollte der Unternehmer nur solche Zusätze verwenden, für die der Hersteller bei sachgemäßer Anwendung (Dosierungsvor‐ schriften, auch für die Nachdosierung) eine ausreichende Leitfähigkeit gewährleistet. Erwähnenswert ist, dass es in den Jahren 1880-1892 zu mehr als 80 Bränden in dt. Benzinwäschereien gekommen ist, für die von M.M. Richter elektrostat. Aufladung als Zündursache ermittelt wurde. Auf ihn geht auch zurück, die Leitfähigkeit des Benzins durch Zusatz von Magnesiumoleat so weit zu erhöhen, dass keine Aufladungen mehr herbeigeführt werden. [Richter, M.M. (1893)] chemogalvanisches Metallisieren, Überziehen eines (isolierenden) Kunststoffs mit einer Metallschicht. Auf den zunächst aufgerauten Kunststoffteilen werden Edelmetallkatalysa‐ toren, z.B. Palladium aus wässriger Dispersion, adsorptiv an der Oberfläche gebunden (↑Adsorption). Die katalytische Wirkung des Edelmetalls ermöglicht eine nachfolgende chem. Vernickelung. Diese noch sehr dünne Nickelschicht macht das Kunststoffteil elektr. leitend, sodass danach die ↑Galvanisierung beginnen kann. Chemsafe, Datenbank der ↑Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) und ↑Physikal.-Techn. Bundesanstalt (PTB) für ↑explosionstechn. Kennzahlen im Explosi‐ onsschutz (www.chemsafe.ptb.de). Chill-Roll, (engl. chill, „kühlen“, roll, „Walze“) , elektrostat. Anlegen/ Anhaften der Rand‐ zone auf eine Kühlwalze (↑Cast-Prozess, ↑Randzonenfixierung, ↑Nutzanwendung). Chill-Tack, (engl. chill, „kühlen“, tack, „anhaften“) , elektrostat. Anlegen/ Anhaften einer Kunststoffschmelze an den Kühlzylinder mittels einer ↑Aufladeelektrode (↑Cast-Prozess, ↑Nutzanwendung). Chromatografie, Trennverfahren für Substanzgemische, bei der die zwischen einer stationären Phase und einer mobilen Phase auftretenden Verteilungsvorgänge trennend wirken. Je nach Art der stationären Phase unterscheidet man Dünnschicht-, Papier- und Säulenchromatografie. CIP-System, Abk. für engl. cleaning in place („ortsgebundenes Reinigungssystem“) , Reini‐ gungssystem innerhalb verfahrenstechn. Anlagen. [SE Abschn. 7.4.5] Cling-Effekt, (engl., „Klebe-Effekt,“ „Haft-Effekt“) , Folge von ↑Adhäsion oder ↑Elektroad‐ häsion. Der C-E. wird besonders im Bereich von Werbung und Marketing mit dem gezielten Einsatz von ↑Elektret-Folien genutzt. Diese können schnell auf verschiedenste Untergründe appliziert und rückstandsfrei wieder entfernt werden. Bei der ↑Beschichtung von z.B. Papier oder Folie im ↑Tiefdruck in Verbindung mit der ↑elektrostatischen Druckhilfe können 72 Chemische Reinigung <?page no="75"?> die Druckfarben in Abhängigkeit von den verwendeten Pigmenten und Harzen Elektrete ausbilden, die zum C-E. führen, der sehr lange anhalten kann. Closed-Loop-System, geschlossener Regelkreis für aktive DC-Entladeelektroden (↑Ioni‐ sator), die über eine externe E-Feld-Messung (↑EFM) oder eine integrierte Strommessung elektrostat. Felder erfassen und den Output der Entladeelektrode verändern (Spannung und/ oder Pulsbreite). CLP-Verordnung, (engl. Classification, Labelling and Packaging, „Einstufung, Kennzeich‐ nung und Verpackung“) , Verordnung (EG) Nr. 1272/ 2008 über die Einstufung, Kennzeich‐ nung und Verpackung von Stoffen und Gemischen. Durch die Kriterien der Verordnung sollen gefährliche Chemikalien identifiziert und ihre Anwender über die jeweiligen Ge‐ fahren mit Hilfe von Standardsymbolen und -sätzen auf den Kennzeichnungsetiketten und in den Sicherheitsdatenblättern informiert werden. Darüber hinaus werden für bestimmte gefährliche Stoffe und Gemische spezielle Anforderungen an die Verpackung gestellt. Die CLP-V. passt die EU-Rechtsvorschriften an das ↑Global Harmonisierte System (GHS) zur Einstufung und Kennzeichnung von Chemikalien an. [↑BetrSichV], [SE Abschn. 7.5.18] Cluster, (engl., „Klumpen“, „Traube“) , physikal. Bezeichnung für zusammenhängende Einzelteilchen, die als einheitliches Ganzes zu betrachten sind. Zur Entstehung von C. können auch ↑Dipolkräfte der einzelnen Partikel beitragen. CO 2 -Löschanlage, Feuerlöschanlage. Nach [DGUV Information 205-026, Abschn. 5.7] zur Vermeidung elektrostat. Aufladungen bei der Nutzung von CO 2 -Feuerlöschanlagen gilt: ● Unter Druck stehendes CO 2 kann beim Strömen durch leitfähige, ableitfähige oder isolierende Rohre elektrostatisch aufgeladen werden und so beim Austreten aus den Löschdüsen eine vorhandene explosionsfähige Atmosphäre entzünden. ● CO 2 -Feuerlöschanlagen dürfen daher erst dann automatisch ausgelöst werden, wenn die Brandmeldungen von zwei unabhängigen Branderkennungselementen vorliegen. ● Funktionsprüfungen an CO 2 -Feuerlöschanlagen dürfen nur dann durchgeführt werden, wenn die Abwesenheit explosionsfähiger Atmosphäre sichergestellt und dokumentiert ist. Bei Verwendung von handgeführten CO 2 -Löschern ist zu beachten, dass Personen mit isolierenden Schuhen sich schon in wenigen Sekunden elektrostat. hoch aufladen und bei Erdkontakt Funkenentladungen verursachen. (Das gilt auch für Pulverlöscher.), (↑Explosi‐ onsunglück), [SE Abschn. 7.3.8.2] Cockroft-Walton-Generator (Kaskadengenerator), ↑Hochspannungskaskade Coehn, Alfred (1863-1938), dt. Physiker, stellte 1898-1909 die nach ihm benannte Regel auf. Coehn’sche Regel. Für die zu erwartende Trenn-↑Aufladung unterschiedlicher sich berührender Stoffe wird ausgesagt: ● Von zwei Körpern lädt sich der mit der größeren ↑Permittivität (Dielektrizitätszahl) stets positiv, der mit der kleineren Permittivität negativ auf. ● Die Höhe der Aufladung ist von der Differenz der jeweiligen Permittivitäten abhängig. 73 Coehn’sche Regel <?page no="76"?> (Quelle: Wittmann Robot Systeme GmbH, Nürnberg) Die Aussagen der C.R. wurden häufig überprüft (↑triboelektr. Spektrum) und sind nicht immer eindeutig. Der stärkste Einwand ist, dass sich hiernach gleichartige Stoffe nicht gegenseitig aufladen dürften, es aber trotzdem tun (z.B. Abwickeln einer Bahn von einer Rolle, Abheben gleicher Bögen von einem Stapel). Die C.R. gilt nicht mehr, wenn einer der beiden Partner ein ↑unpolarer Werkstoff ist [Kanamura, K., Takada, T. (1939)]. (↑Materialbahn, ↑Stoffseparation, ↑Geigenbogeneffekt) Comitée Européen de Normalisation (CEN), (franz., „Europäisches Komitee für Nor‐ mung“) , erstellt die europäischen Normen im nichtelektrotechn. Bereich. Comitée Européen de Normalisation Electrotechnique (CENELEC), (franz., „Europäi‐ sches Komitee für elektrotechn. Normung“), erstellt die europäischen elektrotechn. Normen. Zusammen mit dem ↑Comitée Européen de Normalisation (CEN) bilden sie die Gemeinsame Europäische Normeninstitution. Die Mitgliedsländer der betreffenden nationalen elektrotechn. Komitees sind verpflichtet, die europäischen Normen zu übernehmen. (www.cenelec.eu) conductivity unit, Abk. cu, (engl., „Leitfähigkeitseinheit“) , ↑Leitfähigkeit Conduit System, (engl. conduit, „Leitungsrohr“) , Installationstechnik elektr. Anlagen mit geschlossenen Rohrleitungssystemen in Ex-Bereichen (speziell in den USA). Convener, (engl. convene, „einberufen“) , verantwortlicher Veranstalter z.B. für ein Normen‐ projekt. (www.cenelec.eu) Core Fibres, (engl. core, „Kern“, fibres, „Fasern“) , synthetische Fasern, die zur Verringerung ihrer elektrostat. Aufladungsneigung eine Seele (Mittelachse) aus elektr. leitfähigem Mate‐ rial, z.B. ↑Kohlenstofffasern, enthalten. Da die Faserseele nicht kontaktiert werden kann, ist eine Kontrolle durch Messung des ↑Oberflächenwiderstandes nicht möglich, doch die ↑Relaxationszeit-Messung kann zur Beurteilung der Wirksamkeit von C.F. herangezogen werden [SE Abschn. 3.14.2]. Als C.F. werden auch Hohlfasern bezeichnet. Core-Dummy-Aufladung. Die wohl häufigste Anwendung im ↑In-Mould-La‐ belling geschieht mit einem Core-Dummy, der die Form des Körpers bildet und bei dem in aller Regel durch Saugluft das Dekor fixiert wird. In der Spritzgießform wird dieses durch die integrierten Aufla‐ despitzen (↑Aufladeelektrode) an die geer‐ dete Metallwand angelegt (↑Nutzanwen‐ dung). [SE Abschn. 8.2.6] Corona, (lat., „Kranz“, „Krone“) , be‐ schreibt das Leuchterscheinungsbild einer elektr. Spitzenentladung, z.B. in Luft (↑Elmsfeuer). Coronaanlage, ↑Coronavorbehandlung 74 Comitée Européen de Normalisation <?page no="77"?> Coronaaufladung, wesentliches Prinzip für experimentelle Untersuchungen, Prüfzwecke [DIN EN 60079-14] und industrielle ↑Nutzanwendung. Üblich ist es, den aufzuladenden Gegenstand auf eine leitfähige Unterlage zu legen, die mit einem Pol (geerdet) eines Hochspannungsgenerators verbunden ist. Der andere Pol wird an eine ↑Aufladeelektrode angeschlossen, die mit Abstand z.B. oberhalb angeordnet ist. Die an dieser Elektrode entstehenden Gasionen folgen den elektr. Feldlinien, gelangen auf die Oberseite des Gegenstandes und laden ihn elektrostat. auf. An Folien können Ladungsdichten bis zum elektr. Durchschlag (↑Gleitstielbüschelentladung) erzielt werden. Die C. funktioniert grundsätzlich auch an frei im Raum befindlichen Objekten, allerdings können dann nur Ladungsdichten bis zur ↑Grenzladungsdichte erreicht werden. An Spitzen mit negativer Polarität setzt der Coronastrom bereits bei etwas niedrigerer Spannung ein als bei positiver Polarität. Bei positiver Corona ist dagegen die Entwicklung von ↑Ozon wesentlich geringer als bei negativer Corona. Der bei jeder C. unvermeidbar entstehende ↑Ionenwind kann häufig zur Verbesserung des Ladungstransportes genutzt werden. Für großflächige Aufladungen können anstelle von Spitzen auch Drähte von entsprechend kleinem Radius verwendet werden (↑Corotron). Coronaeffekt. Bei ↑Coronaentladung kommt es nicht zum ↑Pinch-Effekt, daher bildet sich auch kein Plasmakanal aus. Coronaeinsatzspannung (zur Entladung), beschreibt den Beginn eines messbaren Stromes zwischen einer elektrostat. aufgeladenen Fläche und einer gegenüber angeord‐ neten geerdeten Spitze oder Spitzenreihe (↑Townsend-Entladung). Die C. hängt von einer Vielzahl von Faktoren ab: Spitze bzw. Schliff der Nadel/ Spitzenoberfläche, Nadelabstand zueinander (↑Feldlinien), Abstand zur aufgeladenen Fläche, Länge der Nadeln, Nadelbe‐ hausung (stehen die geerdeten Nadeln geringfügig über oder tiefer als die Behausung), elektr. Kapazität der gesamten Konstruktion inkl. Erdungskabel (je geringer desto besser), Polarität, Luftfeuchte, Tragkonstruktion für die Fasern oder Spitzen, Luftdruck. Diese Faktoren gelten selbstverständlich auch für die Verwendung von aktiven Entladeelektroden (↑Ionisator, ↑Erdungszunge). [SE Abschn. 5.2.1] 75 Coronaeinsatzspannung <?page no="78"?> Coronaentladung elektrostatische C., schwache, selbständig und nahezu kontinuierlich verlaufende ↑Ein-Elektroden-Entladung, die an spitzen geerdeten Elektroden (↑Erdungszunge) oder dünnen Drähten (↑Corotron) bei einem Radius < 0,1 mm auftritt. Wenn diese in das elektr. Feld einer aufgeladenen Fläche gebracht werden, bewirkt das an ihrem kleinen Krümmungsradius eine erheblich höhere Feldstärke (Feldliniendichte), als es aus der Potentialdifferenz und dem Abstand zwischen beiden zu erwarten wäre. Sobald dabei unmittelbar an der Spitze die ↑Durchschlagfestigkeit des umgebenden Gases erreicht wird, kommt es - je nach Polarität - zum Austritt (minus) oder zur Aufnahme (plus) von Elektronen aus der umgebenden Atmosphäre. Die ↑Coronaeinsatzspannung ist der niedrigste Feldstärkewert, bei dem die C. objektiv durch eine Strommessung nachgewiesen werden kann. Die Abb. zeigt links eine vereinfachte Darstellung der Feldverteilung ohne Elektrode und in der Mitte die Feldverteilung zwischen einem aufgeladenen Isolierstoff und einer leitfähigen geerdeten Spitzenelektrode. Das in der Leitung zur Erde angeordnete µA-Meter zeigt so lange einen Strom an, wie die Ladung auf dem Isolierstoff an der Spitze eine Durchbruchsfeldstärke bewirkt. Bei einem bewegten aufgeladenen Isolierstoff (rechts) kommt es am Messgerät zu einem schwankenden Dauerstrom. Eine C. bewirkt in Abhängigkeit von den ↑Einflussfaktoren stets die Entladung einer wesentlich größeren Fläche als bei ↑Büschelentladungen. Eine C. ist mit dunkeladaptiertem Auge als schwaches blauviolettes Glimmen zu erkennen. [SE Abschn. 4.2.2.1] plasmatechnische C., auch DBD (dielectric barrier discharge) oder di‐ elektr. behinderte Entladung als Nicht‐ gleichgewichtsplasma unter ↑atmosphä‐ rischen Bedingungen. Dabei ist zwischen einer Hochspannungselektrode und einer geerdeten Elektrode mind. ein ↑Dielektrikum angeordnet. (↑Coronavorbehandlung, ↑DC-Niedrigenergieplasma), [Dzur, B. (2011)] Coronavirus, SARS-CoV-2, auch als Covid 19 bezeichnet, hat das wirtschaftliche und gesellschaftliche Leben ab dem Pandemiejahr 2020 stark beeinflusst. Coronavorbehandlung, dient der Herstellung einer hinreichenden ↑Benetzbarkeit von Oberflächen in vielfacher techn. Ausprägung. Kunststoffe (Polymere) und andere Ober‐ flächen (z.B. Textilien oder Materialbahnen) müssen eine für den Beschichtungspartner passende Oberflächenenergie besitzen. 76 Coronaentladung <?page no="79"?> (Quelle: Krüss GmbH) Die Oberflächenenergie wird in [mN/ m] bzw. [N/ m] angegeben (1 N/ m ≙ 1 J/ m 2 daher Oberflächenenergie/ Fläche). Die Benutzung der Bezeichnung dyn/ cm oder oft nur ↑dyn zur Definition einer Oberflächenenergie ist nicht zulässig. Die Berechnung der erforderlichen Dosis für eine C. erfolgt nach der Formel: Dosis  Wmin m 2 = Leistung [W] Elektrodenbreite [m]  ∙  Geschwindigkeit  m min (Für die Vereinfachung der Berechnung wird anstelle von Sekunde [s] der Term [min] für Minute verwendet.) Achtung 1: C. zeigt infolge kaum vermeidbarer Asymmetrien der Wechselspannung häufig als unerwünschte Nebenerscheinung eine elektrostat. Aufladung des behandelten Materials, die sich in Anhaftstörungen manifestieren kann. Deshalb sollte nach einer C. stets auch eine Ladungsneutralisation durch ↑Ionisatoren erfolgen. Durch C. können Ladungen im Material „eingefroren“ werden (↑Elektret, ↑Biladung), die im weiteren Verar‐ beitungsprozess Zündgefahren zur Folge haben können. Achtung 2: Der Einsatz einer C. gegenüber ↑Verbundstoffen mit leitfähigen Schichten ist nicht unproblematisch: Über deren i.d.R. offene Kanten kommt es zusätzlich zu einem Energieeintrag. Ein guter elektr. Leiter, wie z.B. Aluminium, speichert die Ladung und kann diese durch die Isolation auf beiden Seiten des Verbundstoffes nicht ableiten. Es kann dadurch zu unerwünschten plötzlichen Entladungen mit Wirkungen auf Person und Maschine kommen. Achtung 3: Grundsätzlich können C. nicht in einem ↑Ex-Bereich durchgeführt werden. Wesentlicher Bestandteil der C. ist die den Plasmaelektroden gegenüber liegenden Behand‐ lungswalze (treatment roller), auf denen die Materialbahn bewegt wird. Diese Walzen sind neben blanken Metallwalzen mit vielfältigen Oberflächenbeschichtungen versehen: z.B. Silikon, Keramik, Epoxidharze, Hypalon ® (chlorsulfoniertes Polyethylen - CSM) und Glas. C. unter ↑atmosphärischen Bedingungen. Am weitesten verbreitet ist die chem. Oxidation an Luft. Es werden oszillierende Gasentladungen (Plasmen) im Bereich von 15-40 kHz mit einer Energie von einigen 10 bis zu einigen 100 W∙min/ m 2 auf die 77 Coronavorbehandlung <?page no="80"?> Oberfläche appliziert. Das zu behandelnde Medium wird auf einer leitfähigen, geerdeten oder isolierenden Unterlage (Platte oder Walze) angeordnet. Der zu behandelnden Oberseite gegenüber (i.d.R. 1-1,5 mm Abstand) befindet sich ein Elektrodensystem (z.B. Keramik mit innenliegenden Metallschienen, segmentierten Metallelektroden, Drähten oder Spitzen), das an eine mittelfrequente (typisch 20-40 kHz) Hochspannung angeschlossenen ist. Die auftreffende Coronaentladung bewirkt an der zu behandelnden Oberfläche chem. Reaktionen, die zu Brüchen der Polymermolekülketten führen, an deren Ende es zur Oxidation kommen kann. Das führt - je nach Polymer - zu unterschiedlichen funktionellen Gruppen, die aufgrund ihrer Polarität die Benetzbarkeit verbessern. Typische Werte für Beschichtungsprozesse sind 38-48 mN/ m, je nach Materialkombination. Für die Benetzbar‐ keit mit stark wasserbasierten Stoffen können Werte über 55 mN/ m sinnvoll sein. Weil diese Modifizierung der Kunststoffoberfläche mit C. i.d.R. nur latent ist, tritt bei Lagerung materialabhängig mehr oder weniger rasch eine Verringerung des Effektes auf. Der Vorgang der C. ist komplex, so lassen sich die Benetzungseigenschaften oftmals nur experimentell optimieren. Für einige Materialien liegen grobe Richtwerte (Tabelle) vor, die nach o. g. Formel berechnet werden können. gewünschte Oberflächenenergie [mN/ m] Material (Folien) 38-40 43-45 50-60 60+ Polyethylen, hohe Dichte PE-HD 13 16 21 27 Dosis [W∙min/ m 2 ] Polyethylen, niedrige Dichte PE LD (High Slip) 22 27 32 43 PE-LD (Low Slip) 13 16 27 27 PE-LD (Med Slip) 16 19 32 32 PE-LD (ohne Zusatzstoffe) 9 11 13 16 PE-Linear LD 13 16 21 270 PE Metallisiert 16 19 27 32 Polyamid, PA Nylon 9 11 13 16 PA Nylon, hohe Dichte 11 13 16 22 Polyethylenterephtalat, PET 11 13 16 22 Polypropylen, PP 16 21 27 32 Biaxial orientiert, BOPP 27 32 40 46 Orientiertes PP, OPP 22 27 32 43 Polystyrol, ABS 9 11 13 16 Co-Polymer PE/ PP/ PB-1 (Siegel‐ schicht) 70 Polyvinylchlorid, PVC Weich 25-30 78 Coronavorbehandlung <?page no="81"?> Durch das bei der C. zwischen der Elektrode und z.B. einer Materialbahn brennende Plasma wird diese um 10-30°C erwärmt (Gesamttemperatur bis zu 60…70°C). Um eine übermäßige Erwärmung der Behandlungswalze zu vermeiden, werden daher zur Wärmeableitung oft Kühlzylinder verwendet. Beim Auftreffen der Bahn auf einen sehr kalten Kühlzylinder kann sich dort unter ungünstigen Bedingungen Kondenswasser niederschlagen, das in den weiteren Verarbeitungsschritten nachteilige Wirkungen haben kann (z.B. keine Haftung des Beschichtungsstoffes). Bei zu hohen Behandlungsdosen kommt es zur Zerstörung der Oberflächen. Das ist erkennbar, wenn z.B. ein Schleier auf der Folienoberfläche mit der Hand weggewischt werden kann (keine Haftung). Weitere Systeme der C. ermöglichen die gezielte Funktionalisierung von Oberflächen, indem der Luftsauerstoff durch Prozessgase ersetzt wird. Damit werden unterschiedliche Varianten ermöglicht. Die Abb. zeigt Beispiele: (Quelle: Plasmawerk Hamburg, CAPS-System) [SE Abschn. 8.2.14] Coronawalzen(ab)scheider, ↑Stoffseparation Corotron, auf dem Prinzip der Coronaaufladung beruhende Anordnung, mit der sich die Gleichmäßigkeit der Aufladung einer Oberfläche verbessern lässt, z.B. bei Fotokopierge‐ räten (↑Xerografie). I.d.R. befinden sich mehrere vergoldete Coronasprühdrähte (z.B. aus Wolfram, Ø 80 µm) innerhalb einer geerdeten Gegenelektrode. Für die Homogenisierung und bessere Steuerung des Aufladefeldes wird zwischen C. und ↑Fotohalbleiter ein Gitter angeordnet. 79 Corotron <?page no="82"?> Für die weitere Verbesserung der Gleichmäßigkeit und der Schnelligkeit der Aufladung können auch Glasmantel-C. eingesetzt werden. [Goldmann, G. (2006)] Coulomb, nach C.A. ↑Coulomb benannte abgeleitete ↑SI-Einheit [C] der elektr. La‐ dung Q . Sie ist über Ampere-Sekunde [As] mit der ↑Elementarladung e definiert: e = 1,602 176 634 ∙ 10 -19 C Coulomb Anregung, experimentell bekannte Anregung eines Atomkerns durch das sich rasch ändernde elektr. Feld eines vorbeifliegenden geladenen Teilchens. Coulomb, Charles Augustin de (1736-1806), franz. Physiker und Generalinspekteur des Unterrichtswesens in Paris. Arbeitsgebiete: Elektro- und Magnetostatik, mechan. Reibung und Torsion. C. erfand u.a. die ↑Coulomb-Waage, mit der er das nach ihm benannte, ↑Coulomb’sche Gesetz über elektr. Kraftwirkungen aufstellte. Coulomb’sches Gesetz, auch Kraftwirkungsgesetz; 1785 von C.A. ↑Coulomb unter Verwendung der von ihm ent‐ wickelten ↑Coulomb-Waage formuliert und besagt, dass die Kraft zwischen zwei elektr. geladenen Körpern von der Größe ihrer Ladungen und vom Quadrat ihres Abstandes (Analogie zum Magnetismus) abhängt. Das C.G. entspricht formal dem Newton’schen Gravitationsgesetz. Die Rich‐ tung der Kraft wird durch die Tangenten an den Feldlinien des zwischen den Körpern herrschenden elektr. ↑Feldes angegeben, d.h. die Kraft wirkt in Richtung der Verbindungslinie der beiden Ladungen. ● Gleichnamige Ladungen bewirken Abstoßung (Abb.). ● Ungleichnamige Ladungen bewirken Anziehung. Das C.G. ist nicht nur in der Physik von Bedeutung, sondern ermöglicht auch in der Chemie die Berechnung der Coulombkräfte einer Ionenbindung. Eine Reihe industrieller Prozesse (↑Nutzanwendung) beruht auf dem C.G.: ↑Applika‐ tion von Pflanzenschutzmitteln, ↑Beschichtung, ↑Stoffseparation, ↑Xerografie (Bürokopier‐ technik). Doch auch viele unerwünschte Effekte sind den Coulombkräften zuzuschreiben: ↑An‐ haften, ↑Anschmutzung, ↑Verstauben. {Anhang M.2} 80 Coulomb <?page no="83"?> (Quelle: Kleinwächter GmbH) Coulombkraft. Der Zusammenhang zwischen Ladung, Kraft und Abstand im elektr. Feld wurde zuerst von C.A. ↑Coulomb beschrieben. Sie ist die Kraftwirkung zwischen zwei punktförmigen elektr. Ladungen oder zwischen den Ladungsschwerpunkten zweier getrennter Ladungsverteilungen. Ihre Größe und Richtung wird durch das ↑Coulomb’sche Gesetz gegeben. Bei der Überwindung anziehender bzw. abstoßender elektrostat. Kräfte wird mechan. Energie in elektr. Energie umgewandelt: ● Die Überwindung elektr. Anziehungskräfte (ungleichnamige Ladungen) bewirkt einen Potentialanstieg (↑Aufladung). ● Die Überwindung elektr. Abstoßungskräfte (gleichnamige Ladungen) bewirkt ein An‐ steigen der Ladungsbedeckung (↑Ladungsdichte, ↑Superbüschel-, ↑Schüttkegelentladung). Coulombmeter, Gerät zur Messung der elektr. Ladung Q . Es basierte früher vor allem zur Bestimmung größerer Elektrizitätsmengen auf dem Prinzip elektrolyt. Abscheidungen (↑Voltameter). C. messen die elektr. Ladung, die in einem ↑Kondensator gespeichert ist, z.B. beim Befüllen eines isoliert aufgestellten Behälters (↑Behälter befüllen) oder die bei einer Ladungserzeugung entsteht (z.B. ↑Personenaufladung beim Gehen über einen hoch‐ ohmigen Kunststoff oder Teppichboden). Der störende Einfluss der ↑Eingangskapazität lässt sich durch eine „Feedback-Schaltung“ des im Eingangskreis verwendeten Operations‐ verstärkers i.d.R. ausschalten. Das C. wird auch für die Erfassung möglicher transferierbarer Ladungsmengen einge‐ setzt. Dabei wird die Kugelelektrode des Gerätes an die zu prüfende Fläche angenähert und die bei einer ↑Büschelentladung übertragene Ladung zur Einschätzung möglicher Zündgefahren erfasst (↑Ladungstransfer-Messung, ↑EFM). {Anhang M.2} Coulomb-Waage (auch „Drehwaage“ (Torsionswaage)), von C.A. ↑Coulomb zum Messen kleiner anziehender oder abstoßender Feldkräfte entwickelt. Ein an einem Aufhängefaden befestigter balkenförmiger, aufgeladener Körper wird gegen eine gleich- oder gegensinnig aufgeladene Elektrode so weit verdreht, bis das rücktreibende Torsionsmoment dem Drehmoment der einwirkenden Kraft das Gleichgewicht hält. CPM, Abk. für engl. Charged Plate Monitor; dient zur Bestimmung der Ab‐ leitfähigkeit isolierender Materialien aber auch zur Beurteilung von Geräten, die io‐ nisierte Luft erzeugen (aktive Entladeelek‐ trode, ↑Ionisator). Das bestimmende Teil ist ein aufladbarer Platten-↑Kondensator mit einem ↑EFM. Eine Platte ist geerdet und die zweite Platte hochohmig isoliert. Letztere wird mit Hochspannung aufge‐ laden und das in der geerdeten Platte inte‐ grierte EFM erfasst Veränderungen des elektr. Feldes im Zwischenraum. Nach Auffassung der Autoren ist eine automatische Messung mit dem CPM im Sinne der [DIN EN 61340-4-7] nicht erfolgreich, denn falls die Entladeelektroden angeschaltet 81 CPM <?page no="84"?> bleiben, werden sie dem CPM schon beim Versuch 1000 V zu erreichen, Ladung entziehen und erhebliche Messfehler verursachen. [SE Abschn. 3.14], [DIN EN 61340-2-1] Crack-Prozess, therm. Spaltprozess besonders in der Petrochemie zur Umwandlung hochsiedender Erdöle oder Teerdestillate zu z.B. leichtsiedendem Benzin. Er beruht auf der chem. Spaltung der großen Moleküle bei hohem Druck und Temperaturen zwischen etwa 300-600°C. Alle festen organischen Stoffe müssen erst durch C-P. in eine ↑Gasphase überführt werden, bevor diese brennen können (↑MZE). [SE Abschn. 1.1] CTI, Abk. für engl. comparative tracking index, (Kriechzahl), ↑Kriechstromfestigkeit cu, Abk. für engl. conductivity unit, („Leitfähigkeitseinheit“) , ↑Leitfähigkeit Curie, nach M. und P. ↑Curie benannte Einheit [Ci] für die Aktivität eines Radionuklids. Sie wurde durch die Einheit ↑Becquerel [Bq] ersetzt: 1 Ci = 3,7 ∙ 10 10 Bq Curie, Marie (1867-1934), franz. Chemikerin und Physikerin polnischer Herkunft, bekannt durch grundlegende Arbeiten auf dem Gebiet der Radiochemie. Curie, Pierre (1859-1906), franz. Physiker, entdeckte die ↑Piezoelektrizität und die Tempe‐ raturabhängigkeit des Diamagnetismus. Curie-Punkt (auch Curie-Temperatur genannt), an ihm findet die Umwandlung des Ferromagnetismus in Paramagnetismus statt, d.h. oberhalb dieser Temperatur verlieren ferromagnet. Materialien ihre Magnetkraft; darunter werden sie wieder magnetisch (↑Fer‐ roelektrikum). D Dampf, gasförmige Phase eines Stoffes, die sich in Berührung und im thermodynam. Gleichgewicht mit der festen oder flüssigen Phase des gleichen Stoffes befindet (↑brenn‐ barer Stoff (entzündbarer Dampf)). Die meisten D. sind unsichtbar. Bei einer Wolke weißen „Wasserdampfes“ ist nicht etwa der D. selbst sichtbar, sondern sein bereits zu kleinen Wassertröpfchen (↑Aerosole) kondensierter Anteil (↑Nassdampf, ↑Nebel). Beim Entspannen von D. dürfte eigentlich keine elektrostat. Aufladung zu erwarten sein, da sich strömende ↑Gase nicht aufladen. Es kann jedoch zu hohen Aufladungen kommen, wenn ein Teil des Dampfes durch die Abkühlung bei der Entspannung kondensiert und diese Aerosole eine Trenn-↑Aufladung erfahren. (↑Dampfelektrisiermaschine) Dampfdruckkurve. Über jeder Flüssigkeitsoberfläche bildet sich nach Maßgabe ihres Dampfdruckes und der Temperatur eine bestimmte Dampfkonzentration aus. Die Abb. zeigt eine D. für Ethanol mit den darin eingetragenen Gemischbereichen. Demnach besteht Explosionsfähigkeit nur innerhalb des Explosionsbereiches, der durch die untere (bei 12°C) und die obere Explosionstemperatur (bei 37°C) begrenzt ist. [SE Abschn. 1.2.2] 82 Crack-Prozess <?page no="85"?> Dampfelektrisiermaschine. Aus der Beobachtung, dass die beim Strömen von ent‐ spanntem ↑Dampf mitgeführten ↑Aerosole Aufladungen herbeiführen, wurde bereits im 18. Jh. versucht, Elektrizität unmittelbar durch strömenden Dampf zu erzeugen. In einem isoliert auf Glasfüßen aufgestellten befeuerten Kessel wurde Wasserdampf produziert, der durch einen ebenfalls isoliert angeordneten Metallrechen strömte und dort Aufladung herbeiführte. Der Nutzeffekt war aber deutlich geringer als bei den übrigen ↑Elektrisier‐ maschinen. (↑Druckentspannung) Dampf-Luft-Gemisch, auf der Basis von Wasser kann damit eine ↑Inertisierung (Verdrän‐ gung des Luftsauerstoffs) bewirkt werden. Von ↑entzündbaren Flüssigkeiten werden bei Überschreiten des ↑Flammpunktes in Luft explosionsfähige D-L-G. gebildet. Davy, Sir Humphry (1778-1829), engl. Chemiker und Physiker, entwickelte u.a. eine Sicherheits-Grubenlampe (1815, Wetterlampe), deren mit Benzin gespeiste Flamme von einem engmaschigen Drahtnetz umgeben ist. Die Flammengase werden dadurch so weit abgekühlt, dass sie eine Ex-Atmosphäre außerhalb der Lampe nicht entzünden können (↑MESG). Zusätzlich geben Form und Farbe der Aureole über der Flamme Hinweise auf mögliche Gefahren durch Grubengas (Methan). DC, Abk. für engl. direct current, Kurzzeichen für („ ↑ Gleichstrom“) DC-Entladeelektrode, ↑Ionisator 83 DC-Entladeelektrode <?page no="86"?> DC-Netzteil, versorgt die getrennten Spitzenreihen der DC-Entladeelektrode (↑Ionisator) mit positiver bzw. negativer Spannung. Sie sind meist in die Elektrode integriert und versorgen die Spitzen je nach Hersteller mit in verschiedenen Frequenzen pulsierender Hochspannung. DC-Niedrigenergieplasma, (Niedrigtemperatur-Nichtgleichgewichtsplasma unter At‐ mosphärendruck), ist einerseits über Elektronendichten bis zu 10 10 Elektronen/ cm 3 mit Elektronentemperaturen bis 50 000 K und andererseits über eine deutlich niedrigere Tem‐ peratur (< 100°C) der Ionen und neutralen Gasteilchen definiert. Weiterhin befinden sich die Anzahl der negativen Ladungsträger (Elektronen/ Ionen) und die positiven Gasionen des Plasmagases nicht im Gleichgewicht. Gegenüber einer Anode sind strombegrenzte Einzel‐ elektroden (Kathoden) angeordnet, an denen nach Erreichen der Durchschlagspannung ein Plasma gezündet wird. DC-N. sind geeignet, auch kleinste Partikel (< 1 µm) aus einem Gasstrom abzuscheiden (↑Misting Tacker, ↑Luftgrenzschicht). [SE Abschn. 8.2.13] Abb. gem. Patent [Knopf, F., Op de Laak, M. (2007)] Debye, Peter (1884-1966), niederländ. Physikochemiker, entwickelte u.a. die Theorie der polarisierenden Wirkung elektr. Felder auf Moleküle (Dipoltheorie, Nobelpreis 1936) und die Theorie der Temperaturabhängigkeit der Dielektrizitätskonstante (↑Permittivität). (↑Dipolmoment) Debye-Länge, nach P. ↑Debye benannte Strecke in einem leitfähigen Stoff, bei dem infolge ↑Abschirmung - in Abhängigkeit von Temperatur und ↑Ladungsdichte - das elektr. Potential auf den e-ten Teil abfällt. Defektelektron, bezeichnet das Loch (Lücke), das ein ↑Valenzelektron eines Halbleiter‐ kristalls hinterlässt, wenn es sich aus seiner Atombindung nach z.B. optischer oder therm. 84 DC-Netzteil <?page no="87"?> Anregung entfernt. Sobald Spannung am Halbleiterkristall anliegt, kann dieses Loch durch ein Valenzelektron einer benachbarten Bindung ausgefüllt werden. Da an der Stelle, wo es vorher war, wieder ein Loch entsteht und sich dieser Vorgang fortlaufend wiederholt, entsteht dadurch ein Ladungstransport mit der Quantität einer positiven Elementarladung (↑Bändermodell). Defektelektronenleitung, durch ↑Defektelektronen ermöglichter Stromfluss bei Halb‐ leitern. Deflagration, ↑Verbrennungsvorgang eines Gemisches aus brennbaren Gasen, Dämpfen, Stäuben und Nebeln im Gemisch mit gasförmigen Oxidationsmitteln. Eine lokal ausgelöste Zündung verursacht das Abbrennen ohne explosive Erscheinungen, i.d.R. mit einer Ge‐ schwindigkeit wesentlich unterhalb 340 m/ s (Schallgeschwindigkeit). D. kann nicht durch Sauerstoffausschluss verhindert werden. Die Umsetzungsprodukte strömen entgegenge‐ setzt zur Fortpflanzungsrichtung ab. Eine D. kann in eine ↑Detonation übergehen und umgekehrt, der Übergang ist jedoch nicht definiert. (↑Crack-Prozess, ↑Pyrolyse), [Köhler, J. et al. (2008)], [Steen, H. (2000)] Deionisation, Verlöschen einer selbständigen ↑Gasentladung (z.B. eines ↑Lichtbogens) nach Aufheben des elektr. Feldes. Deionisationszeit, Zeitbedarf zum Verlöschen einer Gasentladung nach Unterbrechung der Stromzufuhr. Beispiel: Nach Blitzschlag in eine Hochspannungs-Freileitung kann es zu einem Lichtbogen zwischen einer Phase und Erde kommen. Es wird dann die betroffene Phase abgeschaltet und nach 1,2 s wieder zugeschaltet. In dieser Zeit ist der Lichtbogen erloschen, die Gasstrecke deionisiert und so wird ein erneutes Zünden der Gasentladung ausgeschlossen. dekadische Vielfache, erleichtern das Rechnen mit sehr großen und sehr kleinen Zah‐ lenwerten, wie sie in der Elektrostatik häufig gebraucht werden (Tabelle siehe Buchdeckel). Dort umfassen sie z.B. den Bereich von 10 15 Ω-10 -15 S, dürfen aber nur en bloc mit dem SI-Präfix oder dessen Kurzform verwendet werden. In der alltäglichen Anwendung ist der rechnerische Umgang mit Zehnerpotenzen mitunter fehleranfällig. Überschaubarkeit und Zuverlässigkeit einer Berechnung lassen sich bei gleichlaufender Vereinfachung anhand von d.V. steigern. Zu beachten ist, dass in einem Rechnungsgang gesamtheitlich nur d.V. in Tausenderschritten verwendet werden. Beispiel: Ein Widerstand von 1,8 ∙ 10 10 Ω soll in ↑Siemens [S] umgerechnet werden, Basis: Siemens = 1 / Ohm. 18 GΩ = 1 / 18 nS = 0,056 nS = 56 pS Delta, Winkel zwischen Rolle und Folienbahn. Darin bestehen keine geordneten stati‐ schen Feldverhältnisse, weil die durch Trennung aufgeladene Folienbahn mit unterschied‐ lichen Ladungsprofilen den Wickel oder eine Leitwalze mit ebenfalls unterschiedlichen Ladungsprofilen tangiert. Betrachtet man die Oberfläche der gestreckten Bahn und den tangierenden Einlauf auf den Wickel bzw. Ablauf vom Wickel, so kann man sich bei den unterschiedlichen Ladungsvorzeichen und Potentialhöhen ein oszillierendes vektorielles Verhalten der Feldparameter vorstellen. Das bereits oszillierende elektr. Feld im D. wird zusätzlich durch das Wechselfeld einer Entladeelektrode (↑Ionisator) periodisch überlagert. 85 Delta <?page no="88"?> Folglich ist die Anordnung einer Entladeelektrode im D. beim ↑Aufwickeln/ Abwicklung und in der Trennstelle einer Leitwalze i.d.R. nicht wirkungsvoll. Werden die Entladeelek‐ troden in Bahnlaufrichtung vor dem D. angeordnet, so kann die Materialbahn optimal entladen werden. (↑Bahnkraftprofil), [SE Abschn. 5.4.1] Dendriten, (griech. déndron, „Baum“) , kristallartige Verästelungen ähnlich den ↑Lich‐ tenberg-Figuren (↑Fraktale), die an Metallen entstehen können, wenn das Metall (z.B. Lithium) unterhalb des Ladungsnullpunktes (z.B. an einer negativ geladenen Elektrode) abgeschieden wird (↑Oberflächenpotential). Nach einer neueren Theorie können sich bei der Metallabscheidung (Bedampfen) kleinste Unebenheiten bilden, die als elektrostat. Konzentrationspunkte weitere Metallionen anziehen und damit zu D. anwachsen. Sie können z.B. in Akkumulatoren Kurzschlüsse verursachen. Auch an Nervenzellen liegen als D. bezeichnete Verästelungen vor, die zu den Synapsen führen, an denen die Reizweiterleitung auf elektr. Wege erfolgt. Denier, Einheit [den], definiert in g/ 9000 m, um Garn zu messen (je geringer D. umso feiner das Garn) (↑Dezitex). Depolarisation, (↑Koerztivfeldstärke) elektrostatisch: Aufhebung der ↑Polarisation von ↑Elektreten i.d.R. durch Schmelzen (Erwärmen). [SE Abschn. 2.15] dielektrisch: Aufhebung der dielektr. Polarisation (Entelektrisierung), z.B. bei ↑Ferro‐ elektrika durch Zufuhr therm. oder mechan. Energie bzw. Verbringen in anfangs starke, dann bis auf null absinkende elektr. Wechselfelder. magnetisch: Aufhebung der magnet. Polarisation (Entmagnetisierung), z.B. bei ferro‐ magnet. Stoffen wie zuvor (magnet. Wechselfelder). elektrochemisch: Bei elektr. Elementen bildet sich an der positiven Elektrode eine Gasschicht aus Wasserstoff (Polarisation), die den inneren Widerstand der Stromquelle heraufsetzt. Durch Oxidationsmittel, z.B. Braunstein (MnO 2 ), verbindet sich der Wasserstoff mit Sauerstoff zu Wasser und bewirkt so eine D. Desorption, (lat. de-sorbere, sorbere, „(auf-)saugen“) , Verlassen eines Stoffes, der zuvor durch ↑Absorption bzw. ↑Adsorption gebunden war (↑Sorption, ↑strippen). 86 Dendriten <?page no="89"?> Detektor für Gasentladungen, Gerät zur Erfassung und Auswertung der von ↑Gas‐ entladungen (außer Coronaentladung) verursachten elektromagnet. Impulse und deren hochfrequenten Anteile mittels einer Antenne und einem entsprechenden Empfänger (z.B. Oszilloskop). Es können näherungsweise Rückschlüsse auf den Verlauf der Entladung, deren Stärke und den vermutlichen Ort gezogen werden. Insbesondere in Ex-Bereichen in Verarbeitungsanlagen von z.B. ↑Materialbahnen ist er geeignet. Ebenso kann überprüft werden, ob eingebaute Entladeelektroden (↑Ionisator) wirksam sind. Detergentien, ↑Tenside Detonation, ↑Verbrennungsvorgang eines Gemisches aus brennbaren Gasen, Dämpfen, Stäuben und Nebeln im Gemisch mit gasförmigen Oxidationsmitteln (z.B. Sprengstoff), der mit Überschallgeschwindigkeit (bis zu 9000 m/ s) abläuft. Bei Zündung eines explosionsfä‐ higen Gemisches in einem langgestreckten Behälter (Rohrleitung) kann in Flammenfort‐ pflanzungsrichtung infolge Vorverdichtung kurzzeitig ein Druck bis zum 1000fachen des Anfangsdruckes erreicht werden. Solche D.-Wellen haben beim Aufprall auf Hindernisse eine stark zerstörende Wirkung. (↑Deflagration), [Köhler, J. et al. (2008)], [Steen, H. (2000)] Deutsche Gesetzliche Unfallversicherung e.V. (DGUV), Spitzenverband der gewerbli‐ chen Berufsgenossenschaften und der Unfallkassen. Er entstand am 1.6.2007 durch Zusam‐ menlegung des Hauptverbandes der gewerblichen Berufsgenossenschaften e.V. (HVBG) und des Bundesverbandes der Unfallkassen e.V. (BUK). Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik in DIN und VDE, ↑DKE Dezitex, Einheit [dtex], definiert in g/ 10 000 m, um Garne zu messen. (↑Denier) DGUV, Abk. für ↑Deutsche Gesetzliche Unfallversicherung e.V. Diaphragma, aus elektr. isolierendem Material hergestellte Trennwand, die infolge Poro‐ sität stromdurchlässig sein kann und in Elektrolysezellen ein Vermischen von Lösungen verhindert (↑Elektroosmose). Dichtheitsprüfung, dient dem Nachweis der Dichtheit und Festigkeit von Bauteilen und Anlagen, die für die Fortleitung, Speicherung von Medien genutzt werden und/ oder als Reaktionsbehältnis dienen. Sie ist hydrostatisch (flüssigkeitsgefüllt) durchzuführen (↑Druckprüfung). Hingegen sind druckführende Gassysteme, wegen der leichteren Durch‐ lässigkeit von Gasen an Leckstellen, zwingend mit dem entsprechenden Gas zu prüfen. [TRGI 2018], [SE Abschn. 7.3.1] Dichtung, Bestandteil von Anlagensystemen an der Schnittstelle von Bauteilen. Sie werden unterschieden in statische (↑Flansch-D.) und dynamische D. (D. in einem Kugelventil). Sie sind i.d.R. aus isolierenden Materialien. Damit stellen diese oft eine Unterbrechung der Ableitfähigkeit eines Systems dar. Diese Tatsache ist insbesondere in Ex-Bereichen zu beachten. Es gibt vielfach eingesetzte PTFE-D. mit Metalleinlagen. Diese müssen in Leitungen unabhängig vom Nenndurchmesser (DN) geerdet werden (z.B. Metalleinlage mit Erdungslaschen), ausgenommen, es kann nachgewiesen werden, dass nicht mit gefährli‐ chen Aufladungen gerechnet werden muss. 87 Dichtung <?page no="90"?> Dielektrikum, elektr. nichtleitender Stoff (↑Isolator). Bringt man ein D. in das elektr. Feld eines Kondensators, so ruft dieses in allen isolierenden Werkstoffen eine mehr oder weniger starke ↑Polarisation in dem Maße hervor, wie sie die Feldstärke zu verringern suchen. Die rel. ↑Permittivität (früher: Dielektrizitätszahl) drückt die Kraft aus, die zwischen den Ladungen im Materialinnern herrscht. Dieser Zusammenhang wird an den identischen Parallelplattenkondensatoren A und B erläutert: Der Kondensator A enthält Luft (in diesem Fall gleichbedeutend mit ↑Vakuum) mit einer rel. Permittivität ε r = 1. Kondensator A und B sind identisch, jedoch ist bei B anstelle von Luft ein D. enthalten. Zum Aufladen des Kondensators A auf ein bestimmtes Potential wird eine - seiner aus den gegebenen Abmessungen resultierenden Kapazität entsprechende - Ladungsmenge Q 0 benötigt (↑Verschiebungsstrom). Beim abmessungsgleichen Konden‐ sator B hingegen ist zur Erlangung desselben Potentials eine zusätzliche Ladungsmenge Q d erforderlich. Sie wird zur Polarisation (↑Dipol) des D. benötigt. Entsprechend wird auch beim Entladen des Kondensators B eine größere Ladungsmenge freigesetzt als bei A, denn die ↑Kapazität des Kondensators ist größer. Dieser Polarisationseffekt findet Ausdruck in der rel. Permittivität ε r > 1 des D. (↑Molekulardipol). Isolierstofffolien weisen ε r -Werte zwischen etwa 1-5 auf. Bei keramischen Isolierstoffen lassen sich ε r -Werte bis 10 4 und bei Leichtmetalloxiden sogar bis über 10 8 erreichen. Da stets eine Restpolarisation verbleibt (↑Hysterese), wird nie die gesamte eingebrachte Ladung auch wieder freigesetzt (↑Elektro‐ striktion, ↑Piezo-Effekt). {Anhang M.1} dielektrische Absorption, ↑Absorption dielektrische Verluste, ergeben sich in einem Dielektrikum aufgrund dessen elektr. Widerstandes und durch Umelektrisierungserscheinungen (Polarisation der ↑Molekulardi‐ pole) in einem elektr. Wechselfeld (prakt. Anwendung: Mikrowellenheizung). Sie können zur Erwärmung z.B. von Hochspannungskabeln führen und so die Durchschlagfestigkeit herabsetzen. Die d.V. werden durch den ↑Verlustfaktor gekennzeichnet und können mit einer ↑Schering-Brücke bestimmt werden. Dielektrizitätskonstante, ↑Permittivität {Anhang M.1.1} Dielektrizitätszahl, ↑Permittivitätszahl {Anhang M.1.2} Dielektrophorese, geradlinige Bewegung von Materie, verursacht durch Polarisations‐ effekte in einem inhomogenen elektr. Feld. Die dabei wirkende ↑Coulombkraft ist pro‐ 88 Dielektrikum <?page no="91"?> portional zum Volumen. Anwendungen sind dielektr. Manipulationen an Teilchen, z.B. Mikroorganismen, in einem durch Mikroelektroden gebildeten Feld. Das inhomogene Feld influenziert im Teilchen ein ↑Dipolmoment, sodass es sich entsprechend der Polarität im Feld bewegt. Dieselkraftstoff (auch Dieselöl), Gemisch aus Kohlenwasserstoffen mit hohem ↑Flamm‐ punkt (über 55°C), gilt nach ↑BetrSichV als nicht entzündbar. D. kann wegen seiner geringen elektr. Leitfähigkeit beim Strömen hoch aufgeladen werden. Das kann gelegentlich zu aufladungsbedingten elektr. ↑Durchschlägen an isolierenden Bauteilen (Rohrleitung, Tank) führen. Durch den Zusatz von Antistatika kann D. ableitfähig gemacht werden. (Lt. TRGS 727 Anhang F hat D. (techn. rein, bei 20°C) eine Leitfähigkeit von ca. 10 -13 S/ m.) Differenzstrom, Summe der Momentanwerte von Strömen, die an einer Stelle der elektr. Anlage durch alle aktiven Leiter eines Stromkreises fließen. [DIN VDE 0100-200] Diffusion, Ausgleichvorgänge, bei denen Teilchen (z.B. Dampfmoleküle) infolge ihrer Wärmebewegung von Orten höherer Konzentration zu solchen, niederer Konzentration (auch durch scheinbar dichte Wandungen hindurch) gelangen. Die D. ist bei Behältern bzw. Packmitteln aus ↑Kunststoff, durch deren Wände leicht flüchtige Inhaltsstoffe (z.B. Benzin) nach außen diffundieren können (Fässer, Tanks, Kanister), zu berücksichtigen. Falls die Leitfähigkeit von Kunststoffen (z.B. zur Vermeidung elektrostat. Aufladungen) durch Einlagerung leitfähiger Stoffe (z.B. Ruß und Grafit (↑Kohlenstoff), ↑Metallfaser) verbessert wird, führt das im Allgemeinen zu einer Vergrößerung der D. längs der inneren Grenzflächen zwischen den leitfähigen Fremdstoffen und dem Polymer. Diffusionsgeschwindigkeit, ↑MZE (Mindestzündenergie) DIN, Abk. für Deutsche Industrie-Norm bzw. Deutsches Institut für ↑Normung e.V., ein privatrechtlicher eingetragener Verein, gegründet 1917. DIN ISO, dt. Norm, die unverändert aus einer internationalen Norm, der ↑ISO (Interna‐ tional Organization for Standardization), übernommen wurde. DIN SPEC, von einem temporären Gremium erarbeitete, öffentlich verfügbare Spezifika‐ tionen unter Umgehung aller für die Normenerarbeitung vorgeschriebenen Schritte. Ziel ist die schnelle Veröffentlichung von bis dato noch nicht standardisierten Technologien oder Produkten. D.S. ist ein Marketinginstrument interessierter Gruppen und deshalb nicht Teil des dt. Normenwerkes, kann jedoch die Basis für eine Norm darstellen. DIN-Mitteilung, informiert über eine beabsichtigte Zurückziehung einer Norm, um der Öffentlichkeit die Möglichkeit zu einer Stellungnahme einzuräumen. [SE Abschn. 9] DIN-Norm, unter Leitung des ↑DIN erarbeiteter freiwilliger Standard. Sie sind keine Rechtsgrundsätze, sondern Empfehlungen privater Vereine und Organisationen. Man darf D-N. und vergleichbare Regelwerke nicht zu schnell mit den anerkannten Regeln der Technik gleichsetzen. Das BVerwG sagt: „D-N. haben nicht schon Kraft ihrer Existenz die Qualität von anerkannten Regeln der Technik und begründen auch keinen Ausschließlich‐ keitsanspruch.“ [BVerwG (1997)] „Als Ausdruck einer fachlichen Mehrheitsmeinung sind 89 DIN-Norm <?page no="92"?> sie nur dann zu bewerten, wenn sie sich mit den in der Praxis überwiegend angewandten Vollzugsweisen decken.“ [Bayerlein, W. (2008)] „Normenausschüsse sind pluralistisch zusammengesetzt. Ihnen gehören auch Vertreter bestimmter Branchen und Unternehmen an, die ihre Eigeninteressen einbringen. …Die verab‐ schiedeten Normen sind nicht selten das Ergebnis eines Kompromisses der unterschiedlichen Zielvorstellungen, Meinungen und Standpunkte.“ [BVerwG (1996)] D-N. werden erst durch Nennung in einem Gesetz oder in einem Vertrag (für die Vertragsparteien) bindend. „Eine D-N. ist ein Dokument, das Anforderungen an Produkte, Dienstleistungen oder Verfahren festlegt. Sie schafft somit Klarheit über deren Eigenschaften, erleichtert den freien Warenverkehr und fördert den Export. Sie unterstützt die Rationalisierung und Qualitätssi‐ cherung in Wirtschaft, Technik, Wissenschaft und Verwaltung. Sie dient der Sicherheit von Menschen und Sachen sowie der Qualitätsverbesserung in allen Lebensbereichen.“ (www.din. de) „Wer gegen D-N. oder techn. Vorgaben anderer Regelwerke verstößt, hat die Vermutung gegen sich, dass sein Werk (oder Verfahren) nicht einmal dem Mindeststandard entspricht, d.h. jedenfalls mangelhaft ist (BGH NJW, 1991, 2021, OLG Jena BauR. 2006, 1902). Wer die D-N. eingehalten hat, ist aber keineswegs schon deshalb auf der sicheren Seite, denn die D-N. können hinter den allg. Regeln der Technik zurückbleiben.“ (oder mit höherem Niveau festgelegt worden sein) [Bayerlein/ Bleutge/ Roeßner (2021)] Diode (griech. di, „zweifach“, hodos, „Weg“) , elektr. Bauelement, dessen Widerstand von der Polarität der elektr. Spannung abhängt. D. stellen elektr. Ventile dar (Gleichrichten eines Wechselstroms) und werden als ↑Elektronenröhren (mit zwei Elektroden) oder Halbleiterbauelemente (↑Halbleiterdiode) mit wenigstens einer Sperrschicht realisiert. Dipol Modell einer Anordnung zweier gleich starker magnet. Pole (magnet. D.) oder gleich großer elektr. Ladungen (elektr. D., ↑Dielektrikum) entgegengesetzter Polarität in geringem Abstand voneinander (↑Molekulardipol). ursprüngliche Ausführung einer (zweipoligen) Sendebzw. Empfangsantenne. Zum Nachweis von elektrostat. Entla‐ dungen (↑Funkennachweisgerät) können folgende Anordnungen gewählt werden: ● Zwei drahtförmige Leiter, jeweils so lang, wie ca. 1/ 4 der Wel‐ lenlänge der zu empfangenden Frequenz, die entweder senk‐ recht übereinander oder waagerecht nebeneinanderstehen (gestreckter D.). ● Zwei Halbkreise, die zusammen einen Vollkreis mit einem kleinen Luftzwischenraum bilden. Der eine Leiter ist mit der Seele, der andere mit dem Schirm eines 50-75 Ω-Koaxialkabel verbunden und auf einen Empfänger geschaltet. 90 Diode <?page no="93"?> ● Bauform „Faltdipol“, bei dem ein einziger Leiter etwa von der Länge der zu empfan‐ genden Frequenz mit seinen Enden über einen 4: 1 Hochfrequenztransformator auf ein 50-75 Ω-Koaxialkabel geschaltet wird. Dipolkraft, entsteht zwischen zwei elektr. oder zwei magnet. ↑Dipolen. Sie ist dem Produkt der ↑Dipolmomente direkt und der vierten Potenz des Abstandes beider Dipole umgekehrt proportional. Die elektr. D. trägt ferner zu den ↑Van-der-Waals-Kräften bei. Dipolmoment. Für zwei entgegengesetzt gleiche Punktladungen + Q und - Q im Abstand d (Vektor) gilt für das Dipolmoment: p = Q ∙ d . Der Vektor p weist von der negativen zur positiven Ladung. Die elektr. Polarisation P ist gleich der räumlichen Dichte des elektr. Moments molekularer Dipole. (↑Permittivität) [DIN 1324-1] Dispergierungsmittel, grenzflächenaktive Substanzen, welche die ↑Oberflächenspan‐ nung von Flüssigkeiten (z.B. Wasser) herabsetzen. Lösliche und unlösliche Substanzen werden zur feineren Verteilung gebracht, um ihr Abscheiden oder die Entmischung zu verhindern (↑Tenside). Dispersion, (lat. dispersio, „Zerstreuung“) , ein aus zwei oder mehreren Phasen bestehendes Stoffsystem (Mischung), bei dem ein Stoff (Dispergens, die dispergierte Phase) in einem anderen (D.-Mittel) in feinster Form verteilt (dispergiert) ist (↑Emulsion, ↑Suspension). Dabei können sowohl das Dispergens als auch das D.-Mittel fest, flüssig oder gasförmig sein. Falls das D.-Mittel aufgrund geringer elektr. Leitfähigkeit als aufladbar einzustufen ist, muss bei D. mit erheblich höheren Aufladungen gerechnet werden als bei reinen Flüssigkeiten. Die Ladungstrennung an den „inneren Oberflächen“ kann die Ladungstrennung an der Rohrwandung beträchtlich übersteigen. Beispiel: Die Aufladung beim Strömen von Benzin durch Zusatz einer geringen Wassermenge (Promillebereich) wird signifikant größer (↑Aufladung von Flüssigkeiten, ↑kontinuierliche Phase). Dispersität, Synonym für ↑Feinteiligkeit Display, (engl., „Anzeige“) , Gerät oder Bauteil zur optischen Darstellung von Informa‐ tionen. (↑Elektronenstrahlröhre, ↑Flüssigkristallanzeige) Dissipation, (lat. dissipatio, „Zersplitterung“) , Übergang einer Energieform in Wärmeen‐ ergie. In der Elektrostatik gelegentlich auch anstelle von ↑Ladungsableitung gebraucht. dissipativ, (engl., „ableitfähig“) , ↑Ableitfähigkeit [TRGS 727 Abschn. 2 (13)] Dissoziation, (lat. dis-, „auseinander“ („Zerteilung“), socius, „Gefährte“) , Auftrennung von Molekülen in kleinere Bestandteile. Bei elektrolytischer D., z.B. in Salzlösungen, zerfallen die Moleküle in elektr. unter‐ schiedlich geladene Bestandteile (↑Ionen). Beispiel: Chem. reines Wasser ist ein Isolator. Bei der Auflösung von Kupfersulfat (CuSO 4 ) in Wasser wird das Salz in positiv geladene Teilchen (Cu ++ ) und negativ geladene (SO 4-- ) aufgetrennt (↑Elektrolyse). Die geladenen Teilchen sind in der Lösung beweglich. Sie übernehmen den Ladungstransport, das Wasser ist leitfähig geworden (↑Elektrolyt). Bei thermischer D. erfolgt die Auftrennung der Moleküle infolge unelastischer Zusam‐ menstöße bei ihrer Wärmebewegung (↑Flammenionisation). 91 Dissoziation <?page no="94"?> Diversität, (lat. diversus, „abgekehrt“, „entgegengesetzt“) , Auslegungsprinzip für Sicher‐ heitssysteme z.B. für Chemieanlagen. Zur Erhöhung der Ausfallsicherheit werden Sicher‐ heitseinrichtungen nicht nur mehrfach (↑Redundanz), sondern auch nach chem. oder techn. verschiedenartigen Prinzipien „diversitär“ ausgelegt. DKE, Abk. für Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik in DIN und VDE, dt. Mitglied in der Internationalen Elektrotechnischen Kommission (↑IEC) und der Europäischen Kommission für Elektrotechnische Normung (↑CENELEC). Sie arbeitet als Nationale Normungsorganisation (NSO) zusammen mit ETSI (European Telecommunications Standards Institute) und ist damit auch zuständig für die Normungs‐ vorhaben, die in den entsprechenden internationalen und europäischen Organisationen, insbesondere bei IEC, CENELEC und ETSI bearbeitet werden. Donator, (lat. donator, „Gebender“) , ↑Fremdatom im Halbleiter, das Elektronen abgeben kann, sodass dieser n-leitend (↑Elektronenleitung) wird (↑Bändermodell). Als D. werden auch Materialien bezeichnet, die eine niedrige ↑Elektronenaustrittsenergie haben und daher bei Kontakt Elektronen an Materialien abgeben, deren Austrittsenergie höher ist (↑Ladungsdoppelschicht, ↑Aufladung, ↑triboelektr. Spektrum). Donner, Geräuscherscheinung des durch starke Magnetfelder zum ↑Plasma verdichteten ↑Gewitterblitzes, der Schockwellen erhitzter Luft auslöst. Ein D. wird bis etwa 300 m Entfernung vom Einschlagspunkt eines Blitzes als scharfer Knall empfunden, der erst in größerer Entfernung infolge des Echoeffektes in das typische D.-Grollen übergeht. [SE Abschn. 4.2.4] Donut-Punkt, Qualitätsmangel im Tiefdruck, bei dem der Rasterpunkt eine „Donut“-Form hat. D-P. können durch ↑elektrostat. Druckhilfen im Tiefdruck entstehen, wenn die Näpfchenform eine „V-Form“ hat (Abb.). Es gibt auch andere Ursachen für D-P., z.B. falsche Stellung des Rakels am Tiefdruckzylinder. 92 Diversität <?page no="95"?> D-P. sind bei einem Näpfchen in U-Form nicht zu erwarten [SE Abschn. 8.2.10]: (Quelle: www.vtt.fi) Doppelschichtkondensator, ↑Kondensator Doppelschichtladung, ↑Ladungsdoppelschicht doppelte Isolierung, ↑Isolierung Dotierung, (lat. dotare, „ausstatten“) , stellt das Einfügen von Fremdatomen in Kristalle (z.B. durch Diffusion, Ionenimplantation) oder Polymere dar, durch das die Zahl der beweglichen Ladungsträger und damit die elektr. Leitfähigkeit des Materials erhöht wird. Fremdatome, die Elektronen abgeben, bezeichnet man als ↑Donatoren; der Ladungstransport erfolgt durch negative Ladungsträger (Elektronen). Fremdatome, die Elektronen binden, werden als ↑Akzeptoren bezeichnet; bei ihnen erfolgt der Ladungstransport durch „positive La‐ dungsträger“ (↑Defektelektronen bzw. Löcher). Drehstrom, entsteht durch die Verkettung von drei um 120° phasenverschobenen Wech‐ selspannungen (auch Dreiphasenwechselstrom genannt). D. ist die in der Stromversorgung meistverwendete Stromart und wird in Europa mit einer Effektivspannung von 400 V (Phase gegen Phase) und 230 V (Phase gegen Nullleiter) benutzt. In der Elektrostatik wird D. z.B. beim ↑elektr. Vorhang angewendet. Drehwaage, ↑Coulomb-Waage Dreifußelektrode, ↑Messelektrode-Feststoffe Nr. 7 Drosselventil, wird vielfach in Rohleitungen verbaut. In ↑Ex-Bereichen ist stets darauf zu achten, dass das D. bei der Verwendung isolierender ↑Dichtungen elektr. ableitfähig bleibt. (Das gilt für alle ↑Armaturen.) [SE Abschn. 7.5.16] Druckanstiegsgeschwindigkeit / Druckanstiegsklasse, ↑Staubexplosionsklasse Druckentlastung, ↑Explosionsdruckentlastung Druckentspannung. Beim Entspannen von z.B. Wasserdampf ist schon bei geringen Vor‐ drücken mit sehr hohen elektrostat. Aufladungen zu rechnen. Wassertröpfchen entstehen durch Kondensation und strömen mit hoher Geschwindigkeit aus. Der Abriss der Tröpfchen von der Ausströmöffnung ist ein Trennprozess (↑Aufladung). Die dabei auftretenden elektrostat. Entladungen sind i.d.R. für explosionsfähige Gas- oder Dampf-Luft-Gemische 93 Druckentspannung <?page no="96"?> zündwirksam. Bei unter Druck stehenden Flüssigkeiten und Nebeln ist grundsätzlich mit elektrostat. Aufladungen zu rechnen. (Heißdampf ist „trocken“ und daher wie ein Gas zu beurteilen. Nassdampf beinhaltet Wassertröpfchen (Nebel).) [TRGS 727 Abschn. 5 und Anhang A1.3] druckfest, ↑explosionsdruckfeste Bauweise druckfeste Kapselung, ↑Zündschutzart Ex d Druckhilfe (elektrostatische), ↑elektrostatische Druckhilfe (ESA) Druckmaschine, Beschichtungsmaschine für bogen- oder bahnförmige Materialien. Je nach Verarbeitungsgeschwindigkeit entstehen durch vielfache Trennprozesse elektrostat. Aufladungen. Integrierte Module z.B. ↑Coronavorbehandlung können zusätzliche Aufla‐ dungen verursachen. (↑elektrostat. Druckhilfe, ↑Ionisator, laminare ↑Luftgrenzschicht, ↑Materialbahn, ↑Misting Tacker, ↑Randstreifenentsorgung, ↑Stranghaftung, ↑Verblockung, ↑Verbundstoff) Druckprüfung, dient dem Nachweis der Dichtheit und Festigkeit von Bauteilen und Anlagen, die für die Fortleitung, Speicherung von Medien genutzt werden und/ oder als Reaktionsbehältnis dienen. Sie darf nur hydrostatisch und keinesfalls mit Gasen durchge‐ führt werden (↑Dichtheitsprüfung). Bei Letzteren besteht infolge ihrer Kompressibilität Berstgefahr! druckstoßfest, Kriterium für Maßnahmen zum ↑Explosionsschutz. Dünnfilmtechnik. Für die Elektrostatik sind die Messverfahren zur Bestimmung der rel. ↑Luftfeuchte, bei dem die Kapazitätsänderung durch Wasseraufnahme genutzt wird, bedeutsam. Die D. ermöglicht die Herstellung von Kondensatoren mit hygroskopischem Di‐ elektrikum und wasserdampfdurchlässigen Elektroden. Derartige großflächige Elektroden liefern genaue Messergebnisse in schneller Folge. (↑Feuchtesensor) Durchbruch, kennzeichnet insbesondere bei Halbleitern einen starken Stromanstieg. In der Elektrostatik wird der Begriff D. vorwiegend bei Fehlern an elektron. Bauelementen verwendet, die durch elektrostat. Aufladungen (↑ESD) verursacht worden sind. Durchbruchfeldstärke, ↑Durchschlagfeldstärke Durchbruchspannung, kennzeichnet bei Halbleitern einen steilen Stromanstieg, d.h. in diesem Bereich verursacht eine kleine Spannungsänderung eine große Stromänderung (↑Zenerdiode). Durchführung, Isoliereinrichtung, die einen oder mehrere elektr. Leiter durch eine innere oder äußere Wand eines Gehäuses führt. [DIN EN IEC 60079-0] Durchgangswiderstand (auch Volumenwiderstand), Formelzeichen R D , Einheit [Ω], dient der Materialklassifizierung als wichtige Größe zur Bestimmung der elektrostat. Eigenschaften (↑Ableitfähigkeit) und dessen elektrostat. Verhaltens (↑Widerstand). Beim Ermitteln des D. wird an zwei ↑Messelektroden eine Gleichspannung angelegt. Mögliche Polarisationserscheinungen an den Elektroden werden vernachlässigt (↑Widerstandsmes‐ 94 druckfest <?page no="97"?> sung). Bei zu erwartendem D. > 10 9 Ωm ist zur Messung eine Schutzringschaltung anzuwenden (↑Messfehler). Der spezif. D., Formelzeichen ρ V , Einheit [Ωm] (gelegentlich auch noch [Ωcm]) ist der elektr. Widerstand zwischen zwei einander gegenüberliegenden Elektroden von jeweils 1 m 2 Fläche im Abstand von 1 m (Würfel von 1 m 3 ). In der Praxis ist es der auf ein kubisches Einheitsvolumen bezogene D. (↑Messspannung, ↑Messelektrode). {Anhang M.6 und M.6.1.4}, [SE Abschn. 3.5.5] Durchmischung. Ein Lösemitteldampfgemisch mit einem Gas (z.B. mit Luft) bleibt erhalten, sofern die Dichteunterschiede der beteiligten Partner nahe beieinander liegen (↑Brown’sche Molekularbewegung kontra Schwerkraft). Durchschlag (elektrischer), erfolgt spontan bei Überschreiten der ↑Durchschlagspan‐ nung. Unabhängig vom Medium wird stets elektr. Energie in Wärme umgewandelt und schädigt dieses. Die Mechanismen unterscheiden wie folgt: Feststoff: Stets vorhandene einzelne Leitungselektronen werden durch hohe elektr. ↑Feldstärke so stark beschleunigt, dass sie durch Stoßionisation in Zeiten < 1 µs eine große Anzahl von Ladungsträgern freisetzen, das Dielektrikum erhitzen und schließlich durch partielle Spannungsrisse, Schmelzen oder Verkohlung einen D.-Kanal herbeiführen. Folgeerscheinung ist die Perforation des Objekts (Undichtigkeit). Die Prüfung erfolgt nach [DIN EN 60243-1 und 60243-2]. Flüssigkeit: Hydrodynamische Effekte können das elektr. Feld zwischen den Elektroden verformen, Gasblasen und/ oder Verunreinigungen sowie Überhitzung infolge turbulenter Ionenbewegung (Ionenlawine), die zur Fragmentierung der Flüssigkeitsmoleküle führt und schließlich einen D.-Kanal bewirken. Dabei entstehen Molekülcluster, die zu Verunreini‐ gungen führen (z.B. Ölverkokung). Die Prüfung erfolgt nach [DIN EN 60156]. Gas: ↑Gasentladung Durchschlagfeldstärke, allg. für gasförmige, flüssige und feste Isolierstoffe genutzter Begriff, der bevorzugt für Feststoffe angewendet wird. Hier besteht ein unmittelbarer Zusammenhang zur ↑Ladungsbedeckung. Die D. kann auch zur Messung von Hochspan‐ nungen unter Verwendung einer ↑Kugelfunkenstrecke herangezogen werden. Die D. der Luft in einem homogenen Feld und unter atmosphärischen Bedingungen kann berechnet werden: Ladungsbedeckung σ max = 26 µC/ m 2 ; ↑Permittivität ε 0 = 1 Die D. ist vom Gasdruck abhängig, in dem sie stattfindet. (↑Paschen-Gesetz, ↑Grenzla‐ dungsdichte), {Anhang M.2.3} Durchschlagfestigkeit, Kenngröße für die elektr. Festigkeit von flüssigen und festen Isolierstoffen. Es ist die Feldstärke, die im Material höchstens herrschen darf, ohne dass es zu einem Spannungsdurchschlag kommt (↑Funken, ↑Lichtbogen). Sie kann nur dann ermittelt werden, wenn zwischen den Elektrodenmitten ein gleichförmiges elektr. Feld vorliegt, das zu den Elektrodenrändern hin ständig abnimmt (↑Rogowski-Profil). Die D. wird für Feststoffe in [kV/ mm], für Flüssigkeiten in [kV/ 25 mm] und für Gase in [MV/ m] angegeben. [DIN EN 60243-1] Durchschlagspannung, Spannungswert, bei dem an einer Entladungsstrecke die Zahl der in einem isolierenden Medium (Feststoff, Flüssigkeit, Gas) neu entstandenen Ladungsträger 95 Durchschlagspannung <?page no="98"?> so groß geworden ist, dass es zu einem signifikanten Stromfluss kommt. Beim Erreichen der D. verliert der Isolierstoff seine isolierenden Eigenschaften. Die D. ist keine spezif. Stoffei‐ genschaft. Sie ist abhängig von der Dicke der Probe, der Kurvenform der Prüfspannung, der Geschwindigkeit der Spannungssteigerung, der Zeitdauer der Spannungsbeanspruchung, der Umgebungstemperatur, dem Luftdruck, der rel. Luftfeuchte und dem Zustand der Probe. Ebenso kann das Messergebnis von den elektr. und therm. Eigenschaften des die Probe umgebenden Mediums und von Gaseinschlüssen in der Probe abhängig sein (↑Break-Down-Widerstand, ↑Durchschlag). Duromer (auch Duroplast), ↑Kunststoff mit räumlicher Vernetzung, der im Vergleich mit anderen Polymeren eine geringere Tendenz zu elektrostat. Aufladung aufweist. Düse Strömungskanal, mit sich änderndem Querschnitt zur verlustarmen Umsetzung von Druckin Bewegungsenergie. Falls es sich dabei um die Strömung einer isolierenden Flüssigkeit oder um einen partikelbeladenen Gasstrom handelt, kann eine D. Anlass zu höheren Aufladungen geben. Austrittsöffnung, an der ein unter Druck stehendes Medium freigesetzt wird. Auch hier können isolierende Flüssigkeiten oder partikelbeladene ↑Gase beim Verlassen der D. aufgeladen werden (↑Hochdruckreinigung, ↑CO 2 -Löschanlage). DUT, Abk. für engl. device under test, („Bauelement in Prüfung“) , in Untersuchung befindliches elektron. Bauelement im Hinblick auf seine Gefährdung infolge elektrostat. Entladungen (↑ESD). Für die benötigte nachgebildete Entladung wird die im Kondensator C gespeicherte Energie über einen Schaltkreis, bestehend aus Wirkwiderstand R und induk‐ tivem Blindwiderstand L, in das DUT entladen. Das einfache Schaltungsprinzip ermöglicht es, eine Vielfalt von Entladungsverläufen zu ermitteln, abhängig von den Werten der Kapazität, des Widerstandes und der Induktivität. [DIN IEC/ TR 61340-1] dyn, 1873 im CGS-System (engl. centimetre gram second) vereinbarte Einheit der Kraft 1 dyn = 1 kg‧m‧s −2 = 10 −5 N. Seit dem 1.1.1978 ist d. für die Angabe der Kraft nicht mehr zulässig, sondern vollständig durch die ↑SI-Einheit Newton [N] ersetzt. 96 Duromer <?page no="99"?> E Ebert-Röhre, bereits 1901 entwickeltes Gerät zur Bestimmung der ↑Ladungsdichte in gasförmigen Medien. Das zu untersuchende Gas wird durch ein Elektrodenrohr gesaugt, das mit dem einen Pol einer Gleichhochspannungsquelle U verbunden ist. Die Spannung ist so hoch zu wählen, dass alle Gasionen zu dem konzentrisch angeordneten Kollektor abgelenkt werden. Der so verursachte Strom wird vom Kollektor über ein ↑Pico-Amperemeter zum anderen Pol der Hochspannungsquelle zurückgeführt. Aus dem Kollektorstrom, der Gasströmung und dem Strömungsquerschnitt (zwischen Kollektor und Elektrodenrohr) lässt sich die Ladungsdichte errechnen. Die E-R. wurde 1909 zu einem Aspirationskondensator weiterentwickelt und oft auch als Ionometer bezeichnet. (↑Ionisation) Edison, Thomas Alva (1847-1931), amerik. Erfinder: Kohlekörnermikrophon, Phonograph, Kohlefadenglühlampe, Kinematograph u.a. Edison-Effekt, von T.A. ↑Edison an Kohleglühlampen beobachtete Erscheinung, dass Elektronen aus einem Glühdraht in das umgebende ↑Vakuum austreten. Die Bedeutung dieser therm. ↑Elektronenemission wurde 1903 von dem dt. Physiker Arthur Wehnelt erkannt und wird seither in ↑Elektronenröhren und ↑Elektronenstrahlröhren angewendet. EDV, Abk. für elektronische Datenverarbeitung. Elektrostat. Entladungen (↑ESD) können die in EDV-Geräten verwendeten elektron. Bauelemente (↑EGB) beschädigen. Bei der Her‐ stellung und Benutzung von EDV-Geräten sind daher weitreichende Schutzmaßnahmen zwingend. [DIN IEC/ TR 61340-1] E-Feldmeter, ↑EFM Effekt (triboelektrischer), ↑Aufladung (gerätetechnisch) Effektivwert, Wurzel aus dem quadratischen Mittelwert einer zeitlich veränderlichen periodischen (physikal.) Größe (Abk. RMS, engl., root mean square). Der E. eines Wech‐ selstroms ist so groß wie ein Gleichstrom mit derselben ↑Leistung (Wärmewirkung). Das Verhältnis von ↑Scheitelwert zu E. hat bei Sinusgrößen den Wert √2. (↑Wechselstromgröße) 97 Effektivwert <?page no="100"?> EFM, Abk. für Elektrofeldmeter oder E-Feldmeter (↑Influenz-Elektrofeldmeter), [SE Abschn. 3] Influenzprinzip. Das von H.F.C. ↑Schwenkhagen bereits 1930 entwickelte Prinzip eines elektrostat.-mechan. „parametrischen Verstärkers“ wird noch heute fast unverändert angewendet. Hinter einem leitfähigen, rotierenden, geerdeten Flügelrad (Messchopper) befindet sich eine Influenzelektrode (Sensorplatte), die mit dem Eingang eines Verstärkers verbunden ist. Die Feldlinien des zu messenden elektr. Feldes (ausgehend von z.B. der Platte vor dem Messchopper) enden je nach Stellung des Flügelrades entweder auf diesem selbst oder auf der Influenzelektrode. Das verursacht am Eingangswiderstand R des Ver‐ stärkers einen feldstärkeproportionalen Wechselspannungsabfall, der nach Gleichrichtung bereits eine Feldstärkebestimmung zulässt. Zur Ladungsvorzeichenerkennung wird von einem auf der Motorwelle angebrachten Referenzchopper (2. Flügelrad) ein Lichtstrahl periodisch unterbrochen und daraus ein dem Eingang frequenzgleiches Referenzsignal erzeugt, verstärkt und einem Phasendiskriminator zugeleitet. Die Feld-Anzeige ist absolut linear und in ± kV/ m kalibriert, ohne dass dem Feld selbst Energie entzogen wird. Nach diesem Prinzip arbeitende EFM haben Empfindlichkeiten ab etwa 1 V/ cm bis 2 MV/ m (mit Messblende, ↑Influenz-Elektrofeldmeter). Bei rotierenden Feldmodulatoren liegen die Messkopfdurchmesser in Bereichen zwischen etwa 20-100 mm. Bei diesem EFM kann der Messbereich mit einer Mess‐ blende um den Faktor 10 auf 2 MV/ m erweitert werden. Weitere EFM auf Basis des Influenzprinzips arbeiten mit Piezo-Schwinggabeln anstelle des rotierenden Messchop‐ pers (Messkopfdurchmesser bis 1 mm). Je nach Mess‐ aufbau kann eine hohe Genauigkeit erreicht werden. Es erfolgt kein Energieentzug von der zu messenden Ober‐ fläche. 98 EFM <?page no="101"?> EFM mit Potentialanpassung. Ein selbstabgleichender Komparator mit Nullindikator führt dem Messkopf genau die Spannung zu, bis die Feldstärke zwischen dem aufgeladenen Objekt und der Messsonde zu null wird. Der Abstand zum Messobjekt verliert seine Bedeu‐ tung. Da bei diesem Messprinzip kein Feld zwischen Messobjekt und Messsonde besteht, kann es auch nicht zu einem Messfehler infolge Feldverzerrung kommen. Zu beachten ist, dass der Feldmodulator eine entsprechend hohe Spannung gegen Erde annehmen kann (i.d.R. bis max. 20 kV, Berührungsschutz erforderlich! ). Durch die Anpassung des Potentials der Messsonde auf das zu messende Objekt ist nach jeder Messung ein „Nullabgleich“ vorzunehmen, da sonst der zuvor gemessene Wert in das nächste Messergebnis integriert werden könnte. Die in der Abb. dargestellte Anordnung lässt, zumindest für den vom Feldmodulator erfassten Bereich, eine Angabe des mittleren Potentials zu. kontaktierendes Messgerät für Auf‐ ladungen, bezeichnet als „Kontaktspan‐ nungsmessgerät“, Vorzugsweise im ESD-Bereich verwendet, um mögliche La‐ dungen elektron. Geräte feldfrei zu messen. Diese Art von Voltmeter weist einen sehr hohen Eingangswiderstand von > 10 14 Ω, kombiniert mit einer extrem nied‐ rigen Eingangskapazität von < 10 -14 F auf. Nach jeder Messung ist dieses Messgerät zu erden (null-Reset). Ionisationsprinzip. Es ist die Umkehrung einer ↑Ionisationskammer. Der Raum zwi‐ schen der zu messenden Oberfläche und der Messsonde wird durch ein schwaches radioaktives Präparat von großer Halbwertzeit ionisiert (Radium 226 , α-Strahler). Deshalb fließt von der aufgeladenen Oberfläche entsprechend der dort herrschenden Feldstärke ein (geringer) Strom zur Sonde, der verstärkt und zur Anzeige gebracht wird. Die Kalibrierung 99 EFM <?page no="102"?> erfolgt in der Feldstärkeeinheit [kV/ m]. Vorteil: Die Sonde konnte explosionsgeschützt gestaltet werden. Nachteil: Beeinflussung des Messobjekts, da die zu messende Oberfläche durch die Ionisation des radioaktiven Präparates (↑Ionenquelle) entladen wird. [Masuda, S. (1973)] Dieses auch für die Erfassung von Feldstärkeänderungen mit höheren Frequenzen geeignete Messprinzip kommt heute nicht mehr zur Anwendung. EFT, Abk. für engl. electrical fast transients, ↑Transiente EGB, nur im dt. Sprachraum verwendete Abk. für elektrostat. gefährdetes Bauelement. Darunter fallen elektron. Bauelemente, integrierte Schaltungen oder Baugruppen, die durch elektrostat. Felder oder elektrostat. Entladungen, die bei routinemäßiger Handhabung, Prüfung und bei Transport auftreten, beschädigt werden können. EHD, Abk. für ↑Elektrohydrodynamik Eichen, (spätlat. aequare, „gleichmachen“, „vergleichen“) , dem gesetzlichen Messwesen (Eichamt) vorbehaltene Qualitätsprüfung und Kennzeichnung von Messgeräten. In Deutschland gilt das Mess- und Eichgesetz (MessEG) in Verbindung mit der Mess- und Eichordnung (BGBl. 2014). E. ist u.a. für Anwendungen der Preisfindung, z.B. Treibstoff aus Zapfsäulen, Briefwaage für Porto und Zähler für elektr. Energieverbrauch, vorgeschrieben. eigensicherer Stromkreis, ↑Stromkreis Eigensicherheit, ↑Zündschutzart Ex i Eindringtiefe sagt aus, wie weit eine elektromagnet. Strahlung in ein Material eindringen kann, bis sie auf 37 % ihrer ursprünglichen Amplitude abgedämpft ist. Dies ist besonders bei ↑Abschirmungen wichtig, da nur diese mit einer ausreichend großen Materialdicke im Vergleich zur E. der abzuschirmenden elektromagnet. Strahlung volle Wirkung zeigen. Die E. wird durch die ↑Permeabilität bestimmt, die über die rel. Permeabilitätszahl eine materialabhängige Eigenschaft ist. Je tiefer die Frequenz einer auf eine Abschirmung treffende Schicht ist, desto tiefer dringt sie ein. Bei sehr tiefen Frequenzen kann eine Abschirmung daher nicht möglich oder nur mit Material einer sehr hohen rel. Permeabilität realisierbar sein (↑Permalloy, ↑Skin-Effekt). 100 EFT <?page no="103"?> E. bei Wechselstrom ist linear abhängig von der Frequenz: Je höher die Frequenz umso geringer die E. Für eine Kupferleitung mit einem spezif. Widerstand von 0,0174 Ω∙mm 2 / m beträgt die E. bei 50 Hz 9,38 mm, bei 50 MHz 9,38 µm und bei 500 GHz 93,8 nm (Skin-Effekt). Je geringer die E. desto höher ist die Reflexion z.B. von Radarstrahlen. Ein-Elektroden-Entladung. ↑Gasentladungen können danach eingeteilt werden, ob eine oder zwei Elektroden an ihrem Ablauf beteiligt sind. Zu den E-E-E. zählen alle Gasent‐ ladungen, die von aufgeladenen Isolierstoffen zu (geerdeten) Elektroden übergehen: ↑Bü‐ schel-, ↑Gleitstielbüschel-, ↑Schüttkegelentladungen, ↑Gewitterblitze. Zu Gasentladungen kann es auch ohne Vorhandensein von Elektroden kommen, z.B. bei Büschelentladungen zwischen gegensinnig aufgeladenen Isolierstoffen, bei Gleitstielbüschelentladungen infolge eines Isolierstoffdurchschlags und bei Gewitterblitzen zwischen Wolken. Da bei E-E-E. und auch bei Entladungen ohne Elektroden die Geometrie der Gasentladung nicht definiert werden kann, ist es auch nicht möglich, ihnen eine definierte ↑Energie zuzuschreiben (↑Zwei-Elektroden-Entladung). Doch es besteht die Möglichkeit, das Zündpotential einer Büschelentladung durch Bestimmung der von ihr transferierten Ladung näherungsweise zu erfassen. Dazu eignet sich u.a. ein ↑Coulombmeter (↑Ladungstransfer-Messung). Einflussfaktoren. Die Entstehung und Größenordnung von elektrostat. Aufladungen ist von vielen Faktoren abhängig. Neben der Trenngeschwindigkeit sind die dargestellten E. zu berücksichtigen. Bei der Handhabung von Staub kommen noch dessen Konzentration, Partikelgröße u.ä. hinzu. Eingangskapazität, (früher auch Eigenkapazität eines Messwerkes), steht bei der Messung einer ↑Ladung (z.B. mit einem ↑Coulombmeter) oder der Spannung (z.B. mit einem ↑Elektrometer) stets im Verhältnis zur Kapazität des aufgeladenen Objektes. Die dabei eintretende kapazitive Spannungsteilung ist bei der Messwertfindung zu berücksichtigen. Eingangswiderstand. Bei Messungen im Bereich der ↑Elektrostatik kommt dem E. im Vergleich zur Elektrotechnik eine erheblich größere Bedeutung zu, weil er die im Allgemeinen sehr schwachen elektrostat. ↑Spannungsquellen merklich belastet und es so zu Fehlmessungen führen kann. Der E. als auch der ↑Isolationswiderstand sollte einen Wert von 100 TΩ möglichst nicht unterschreiten. 101 Eingangswiderstand <?page no="104"?> Einsatzfeldstärke, Feldstärkewert, von dem an es zu einem exponentiellen Anwachsen der Anzahl freier Elektronen zu Beginn einer ↑Gasentladung kommt (↑Townsend-Entla‐ dung). Einstellsack, ↑Liner Elastomer, formfester aber elastisch verformbarer ↑Kunststoff (↑Kautschuk, ↑NBR, ↑EPDM). Electrical Over Stress, (engl., „elektr. Überbeanspruchung“) , Betriebszustand, bei dem die max. zulässigen Bauteilwerte (absolute maximum ratings) überschritten werden und die dadurch das betroffene Bauteil schädigen. Elektret, erstmals vom schwed. Forscher H. Wilke 1771 entwickelter „elektrophorus perpetuus“; über sein gesamtes Volumen polarisiertes ↑Dielektrikum, das über einen langen Zeitraum ein unveränderliches Dipolmoment aufweisen kann (elektr. Pendant zum Perma‐ nentmagneten, ↑Ferroelektrikum). Natürliche E. sind u.a. Quarz und Turmalin. Künstlich lassen sich E. erzeugen, indem z.B. ein geeignetes Dielektrikum (z.B. ↑Carnaubawachs) aufgeschmolzen und dann langsam in einem starken elektr. Feld wieder zum Erstarren gebracht wird (Thermo-E.). Dieses Verfahrensprinzip ist auf einige Thermopolymere anwendbar, z.B. Polytetrafluorethylen (PTFE), Polypropylen (PP), Polyvinylidenfluorid (PVDF), Polystyrol (PS), Polyethylenterephtalat (PET). Dazu müssen die Polymere im elektr. Feld bis zur ↑Glasübergangstemperatur erwärmt werden und während der anschließenden Abkühlung kommt es beim Übergang in den erstarrten Zu‐ stand zum „Einfrieren“ von polarisierten Molekülkettensegmenten. Verbesserung des Effektes kann durch Zugabe von Füllstoffen mit hohen Permittivitäten erreicht werden. Anwendung finden E. als Schallwandler, ↑Filtermaterialien usw. {Anhang A}, [SE Abschn. 2.15] 102 Einsatzfeldstärke <?page no="105"?> Der messtechn. Nachweis erfolgt mit einem speziellen Aufbau über eine kapazitive Messung. [Sessler, G.M. et al. (1999)], (↑Influenz-Feldmesssonde) Elektretmikrofon, ↑Mikrofon elektrische Anlage von Gebäuden, alle einander zugeordneten ↑elektr. Betriebsmittel für einen bestimmten Zweck und mit koordinierten Kenngrößen (↑Zündquelle). [DIN VDE 0100-200] elektrische Betriebsmittel, alle Geräte, bei denen ganz oder teilweise elektr. Energie angewendet wird (↑Niederspannungsrichtlinie). elektrische Doppelschicht, ↑Ladungsdoppelschicht elektrische Flussdichte, abgeleitete ↑SI-Einheit D [As/ m 2 ], vektorielle Größe, die neben der elektr. ↑Feldstärke ein elektr. ↑Feld charakterisiert. In isotropen Medien mit der elektr. Feldstärke E gleichgerichtete und ihr proportional vektorielle elektr. Feldgröße D , deren Quellen die real vorhandenen Ladungen sind. Sie beschreibt bildlich die „Dichte der Feldlinien“ in Bezug auf eine Fläche (↑Verschiebungsstrom, ↑Permittivität). D = ε ∙ E = ε r ∙ ε 0 ∙ E elektrische Störgröße, beim Aufbau von Messanordnungen zu beachten. Bei sehr kleinen (z.B. < 1 pA) oder sehr hohen Werten (z.B. > 100 GΩ) können sie durch ↑Influenz die Messwerte destabilisieren. E.S. lassen sich allg. durch einen feldfreien Raum für die Abschirmung der Messschaltung vermeiden (↑Faraday-Käfig). Die Erdungen der Geräte und die Abschirmungen sollten in einem Punkt der Messschaltung vereinigt sein, der dann niederohmig zur Erde geführt ist. Spezielle Messkabel sollten verwendet werden (↑Kabelaufladung, ↑Messfehler). 103 elektrische Störgröße <?page no="106"?> elektrischer Schlag, ↑Stromschlag elektrischer Vorhang, System zum Transport elektrostat. geladener Teilchen mit Hilfe eines elektr. Wanderfeldes (↑Drehstrom). [Masuda, S. (1973)] Es handelt sich im Prinzip um ein elektrostat. Pendant zur ↑Magnetschwebebahn. Aufgeladene Teilchen erfahren dadurch eine Beschleunigung und werden von der Welle des Wanderfeldes mitgeschleppt. Unter einer Isolierstoffplatte sind parallel eine größere Anzahl zylinderförmiger Elektroden angeordnet. Sie sind jeweils in Dreiergruppen fortlaufend mit einem Drehstrom-Hochspan‐ nungssystem L1 / L2 / L3 verbunden. Das von diesen Elektroden ausgehende elektr. Wanderfeld wirkt durch die Isolierstoffplatte hindurch auf die darüber befindlichen Teilchen. elektrisches Feld, ↑Feld Elektrisiermaschine, zu Demonstrationszwecken dienende und jetzt nur noch historisch interessante Vorrichtung zur Erzeugung hoher elektr. Spannung. Hierzu wurden drei Prinzipien angewendet, dass der ↑Dampf-E., der ↑Influenz-E. und der ↑Reibungs-E. Elektrisierung, bezeichnet die ↑Polarisation eines ↑Dielektrikums. Elektrizität. Thales von Milet, 590 v. Chr., wird die erstmalige Beobachtung „elektrischer“ Effekte am Bernstein (↑Elektron) zugeschrieben. Seit W. ↑Gilbert gewählte Sammelbezeich‐ nung für alle Erscheinungen im Zusammenhang mit ruhenden oder bewegten elektr. ↑Ladungen und den daraus resultierenden elektr. und magnet. ↑Feldern. Sowohl die negative wie auch die positive Form der E. ist an Elementarteilchen als Träger gebunden (↑Elementarladung). Negativ geladene Objekte weisen Elektronenüberschuss auf, positiv geladene hingegen Elektronenmangel (↑Aufladung, ↑Strom). Ein Ladungsausgleich erfolgt durch Elektronenfluss vom negativ geladenen Objekt zum positiv geladenen (↑Lichten‐ berg), z.B. über einen ↑Leiter. In techn. Darstellung ist der Strom jedoch als vom positiven zum negativen Pol verlaufend definiert. statische E., ↑Elektrostatik Elektroadhäsion, 1923 als „Johnson-Rahbek-Effekt“ erstmalig beschrieben. E. nutzt die durch Spannungs- und Vorzeichenunterschiede gezielt angeordneten elektrostat. Felder z.B. zum Manipulieren von Gegenständen (z.B. in der Robotik). Das zu handhabende Teil (unabhängig davon, ob es sich um einen Isolator oder einen elektr. Leiter handelt) wird einem elektrostat. Feld ausgesetzt, das durch abwechselnde positive und negative Elektrodenleitungen gebildet wird. Wenn sich das zu handhabende Teil in unmittelbarer 104 elektrischer Schlag <?page no="107"?> Nähe oder in Kontakt mit den felderzeugenden Elektrodenleitungen befindet, werden innerhalb des Teils lokalisierte Ladungen erzeugt, die den Ladungen auf der Platte entge‐ gengesetzt sind. Da sich entgegengesetzte Ladungen (↑Coulombkraft) anziehen, verursacht dies eine Adhäsionskraft zwischen den Partnern, die beim Ausschalten sofort abfällt. (↑Nutzanwendung), [Gou, J. et al. (2020)] Elektroaerosol, ↑Aerosol, dessen Teilchen z.B. durch Coronaaufladung (↑Nutzanwen‐ dung) geladen sind und infolge elektr. Feldkräfte gezielt transportiert werden (z.B. ↑Stoff‐ separation, ↑Beschichtung). elektroaktives Polymer, bereits 1880 von W.C. Röntgen beschrieben. Er hatte heraus‐ gefunden, dass einseitig aufgehängte und mit einem Gewicht gespannte Gummibänder durch elektrostat. Aufladen eine Dehnung erfuhren, die durch Entladen wieder rückgängig gemacht werden konnte. E.P. (kurz EAP, gelegentlich auch „künstliche Muskeln“ genannt) sind ↑Polymere die bei Anlegen einer elektr. Spannung, z.B. über leitfähige Außenschichten, ihre Form ändern. Es wird unterschieden zwischen ionischen e.P. , bei denen der Effekt auf einem Ionentransport innerhalb leitfähiger Polymere beruht und elektron. (dielektr.) e.P. , bei denen der Ladungstransport elektrostriktive (↑Elektrostriktion) Vorgänge bewirkt. Die Vorteile der e.P. gegenüber der ↑Piezomechanik sind hohe Dehnungen (bis etwa zum 4fachen), freie Formbarkeit und geringe Dichte. Elektrode, leitfähiger Partner in einem elektrostat. Entladungssystem. Der Begriff wird auch für eine Vielzahl von Geräten verwendet: ↑Mess-E., ↑Ionisator, ↑Auflade-E., ↑Schweiß-E. elektrodenlose Entladung, ↑Gasentladung, die unter vermindertem Druck (≈ 10 Torr ≙ 1,333 kPa) in einem isolierenden Entladungsgefäß (z.B. Glas- oder Plasmakugel) herbeigeführt wird, wenn das Gas in ein hochfrequentes elektromagnet. Feld gebracht wird. Freie Ladungsträger im Entladungsgefäß werden dabei so stark beschleunigt, dass es zu Gasentladungsleuchten infolge Stoß-↑Ionisation kommt (↑Kirlian-Fotografie). [SE Abschn. 5.6] 105 elektrodenlose Entladung <?page no="108"?> Elektrodynamik, beschreibt sämtliche elektromagnet. Erscheinungen und stellt die Theorie der Elektrizität dar. Der Begriff dient auch zur Abgrenzung der nutzbaren (dyna‐ mischen) Elektrizität gegen die statische Elektrizität. Elektrofeldmeter, Abk. ↑EFM oder E-Feldmeter, ↑Influenz-Elektrofeldmeter Elektrofilter, ↑Stoffseparation Elektrofotografie, ↑Xerografie Elektrohydrodynamik, beschreibt Strömungsvorgänge in isolierenden Flüssigkeiten durch eingebrachte Ladungsträger, die einem elektr. Feld ausgesetzt und derart durch ↑Coulombkraft bewegt werden. (↑Elektrophorese, ↑Elektrokinese, ↑Elektroosmose) Elektrokinese, (griech. kinesis, „Bewegung“) , (elektrokinet. Erscheinung), Oberbegriff für Vorgänge, bei denen es durch elektr. Doppelschichten an der Grenzfläche verschiedener Stoffe oder Phasen (infolge eines ↑Kontaktpotentials) bei Vorhandensein eines elektr. Feldes zu Bewegungsvorgängen kommt (↑Elektroosmose, ↑Elektrophorese, ↑Kataphorese). Elektrolackierung, ↑Beschichtung Elektrolinse, optische ↑Flüssiglinse Elektrolumineszenz, Anregung zur ↑Lumineszenz durch elektr. ↑Gasentladungen oder Anlegen eines elektr. Feldes. Eine techn. Ausführung stellt die Lumineszenzdiode (↑LED) dar, bei der von einer ↑Diode mit entsprechender Dotierung bei einem in Durchlassrichtung betriebenen ↑pn-Übergang infolge Rekombination von Ladungsträgern kontinuierliche sichtbare Strahlung abgegeben wird. Elektrolyse, eine Möglichkeit chem. Reaktionen, die aus energetischen Gründen nicht spontan ablaufen, durch Zufuhr von elektr. Energie zu erzwingen. Sie erfolgt in einer mit zwei Elektroden versehenen Elektrolysezelle, wobei am Minuspol (↑Kathode) eine Reduktion und am Pluspol (↑Anode) eine Oxidation erfolgt. Beide Vorgänge laufen gleichzeitig unter der Voraussetzung ab, dass der Raum zwischen den Elektroden mit der Lösung eines ↑Elektrolyten gefüllt ist. Die E. wird zur Gewinnung elementarer Gase (z.B. Wasserstoff) und sehr reiner Metalle (↑Faraday-Konstante) sowie beim ↑Galvanisieren eingesetzt. Bei Leitfähigkeitsmessungen (↑Widerstandsmessung) an Flüssigkeiten sind mögliche E.-Vorgänge zu beachten. (↑Messfehler, ↑Iontophorese) Elektrolyt, jeder Stoff, in dem eine elektrolytische ↑Dissoziation abläuft und der demzu‐ folge elektr. Ladungen in seiner Lösung oder seiner Schmelze transportieren kann. Es müssen stets zwei Typen von Ionen vorhanden sein: Anionen (-) und Kationen (+). Elektrolytkondensator, ↑Kondensator elektromagnetische Strahlung / elektromagnetische Welle, sind im eigentlichen Sinne bedeutungsgleich und beschreiben die Ausbreitung eines zeitlich veränderlichen Strahlungsfeldes im Raum. Sie sind nicht den elektromagnet. ↑Feldern zuzuordnen. In diesem Zusammenhang versinnbildlicht die „Welle“ eine Ausbreitung und die „Strahlung“ den Energietransport. Doch fast durchgängig ist eine weitere Unterscheidung bezogen auf 106 Elektrodynamik <?page no="109"?> Wellenlänge λ [m] und Frequenz f [1/ s] geläufig: Beide sind über die Lichtgeschwindigkeit c (~3 ∙ 10 8 m/ s) miteinander verbunden: λ = c / f . Bei Frequenzen unterhalb ca. 500 MHz spricht man üblicherweise von Wellen, bei höheren Frequenzen wird der Begriff Strahlung bevorzugt. Das Spektrum erstreckt sich über den enormen Bereich von etwa 10 2 -10 23 Hz (Abb. siehe Buchdeckel). E.S./ e.W. sind gegenseitige Kopplungen elektr. und magnet. Felder, wobei E-Feld und M-Feld senkrecht zueinander rangieren. {Anhang M.1.4} Eine zeitliche Änderung des elektr. Feldes ist stets mit einer räumlichen Änderung des magnet. Feldes verknüpft und vice versa. Periodische (sinusförmige) Abfolgen führen z.B. zu einer „Radiowelle“, aperiodische hingegen zu einem sich ebenso ausbreitenden Störimpuls (↑Gasentladung). Diese elektromagnet. Signale werden über entsprechende ↑Antennen ausgesandt und aufgenommen. (↑Funkennachweisgerät). Ihre Entstehung er‐ klärt sich aus den ↑Maxwell’schen Gleichungen. Der Quantendynamik entsprechend haben sie sowohl Teilchencharakter (Photonen) als auch Wellencharakter. Sie können sich im ↑Vakuum aber auch in Medien mit der jeweiligen Geschwindigkeit ausbreiten. Sofern hinsichtlich ihrer räumlichen und zeitlichen Ausstrahlung zwischen den magnet. und elektr. Feldkomponenten eine feste Phasenbeziehung existiert, werden sie als kohärent (lat. cohaerere, „zusammenhängen“) bezeichnet (z.B. Laserstrahlung). Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV), (engl. EMC: electromagnetic compatibility) . Sie ist als die Fähigkeit eines Gerätes, eines Systems oder einer Anlage definiert, in seiner vorgesehenen elektromagnet. Umgebung einwandfrei zu arbeiten, ohne dabei selbst elek‐ tromagnet. Störungen zu verursachen, die für die in dieser Umgebung vorhandenen Geräte, Systeme oder Anlagen nicht zu tolerieren wären. Die EU-Richtlinie [EMV], umgesetzt in das EMV-Gesetz [EMVG], befasst sich mit Störungen, die bei Geräten durch elektromagnet. Felder verursacht werden und fordert: ● Die Erzeugung elektromagnet. Störungen durch ein Gerät muss so weit begrenzt werden, dass ein ↑bestimmungsgemäßer Betrieb von anderen Geräten möglich ist, und ● Geräte sind mit einer angemessenen Festigkeit gegen von außen kommende Störungen auszustatten, sodass ihr eigener bestimmungsgemäßer Betrieb möglich ist (↑Abschirmung). Die Prüf- und Messverfahren zur EMV sind in [DIN EN 61000-4-1] festgelegt. Das EMV-Ge‐ setz ist auch auf Geräte anzuwenden, in denen elektrostat. ↑Gasentladungen auftreten, weil auch diese elektromagnet. Störstrahlungen bewirken (Kopplungen über elektromagnet. 107 Elektromagnetische Verträglichkeit <?page no="110"?> Felder). Da andererseits elektrostat. Aufladungen auch unmittelbar Entladungsströme in ein Gerät oder Bauelement leiten können, z.B. beim Berühren eines Kontaktes durch eine aufgeladene Person (↑HBM), sind über das EMV-Gesetz hinaus weitere elektrostat. Schutzmaßnahmen unter ↑ESD festgelegt worden. Der Begriff EMV bezieht sich nur auf die Wirkung techn. Geräte untereinander [DIN EN 61000-3-3]. Die biologische Wirkung elektromagnet. Felder, z.B. auf Menschen (↑Elektrosmog), wird in EMVU (↑Elektromagnet. Verträglichkeit der Umwelt) behandelt [DIN EN 61000-4-2]. [26. BImSchV] Elektromagnetische Verträglichkeit der Umwelt (EMVU), 26. BImSchV (08/ 2013) zum Bundes-Immissionsschutzgesetz [BImSchG] über elektromagnet. Felder; gilt für die Errichtung und den Betrieb von Niederfrequenz- (Frequenz 1 Hz-9 kHz, Spannung ≥ 1 kV) und Hochfrequenzanlagen (Frequenz 9 kHz-300 GHz, Leistung > 10 W). Die EMVU beschränkt sich auf die EMV techn. Systeme, weil zur Wirkung elektromagnet. Felder auf biologische Systeme bisher noch keine verbindlichen Aussagen gemacht werden können (↑Elektrosmog). Herzschrittmacher und sonstige elektron. ↑Implantate (Cerebral-Shunt, Hirnstimulator (Parkinson), Zungenstimulator (Schlafapnoe) u.a.) werden von außen mittels elektroma‐ gnet. Impulsen justiert und könnten daher gestört werden. Elektromagnetische Verträglichkeit-Gesetz (EMVG), Gesetz über die ↑Elektromagnet. Verträglichkeit von Betriebsmitteln ist die dt. Umsetzung der europäischen EMV-Richtlinie und wurde 2017 novelliert. Die Forderungen des [EMVG] übertreffen teilweise die der EMV. elektromagnetisches Feld (EMF), ↑elektromagnetische Strahlung Elektrometer, ursprünglich auf mechan. Grundlage der Anziehungsbzw. Abstoßungskräfte zwischen Ladungen (↑Coulombkraft) elektrostat. (dauerstromfreies) Mess‐ gerät für Spannungen und Ladungen (Abb. als Beispiel). Diese E. wurden bevorzugt zur leistungslosen Hochspan‐ nungsmessung (↑statisches Voltmeter) eingesetzt, so gab es für Laborverwendung bereits im vorigen Jahrhundert Ausführungen mit einem Spannungsmessbereich von 30-300 V (↑Kirchhoff ’sche Waage). Heutzutage werden elektron. E. unter Zuhilfenahme hochempfindlicher Halbleiterbau‐ elemente, z.B. ↑Metalloxid-FET, verwendet. Sie erfassen den Spannungsbereich von µV-kV bei Stromaufnahmen im fA-Bereich. Letztere können gegenüber statischen Voltmetern Gleichspannungen auch noch im mV-Bereich polaritätsrichtig anzeigen. Beim Einsatz von elektron. E. ist eine externe Stromversorgung erforderlich (↑EFM). elektromotorische Kraft (EMK), historische Bezeichnung für die Kraft, die elektr. Ladungen trennt und damit eine elektr. Spannung, die ↑Leerlaufspannung (Maß für die EMK), ausbildet. Elektron, (griech., „Bernstein“) , Elementarteilchen mit einer negativen elektr. ↑Elementar‐ ladung und einer Ruhemasse von m = 9,1 ∙ 10 -28 g. Sie umgeben den positiv geladenen Kern des ↑Atoms und bestimmen dessen chem. Verhalten (↑Valenzelektron). Die Anzahl der E. eines elektr. neutralen Atoms beschreibt dessen Ordnungszahl. In der Gitterstruktur von 108 Elektromagnetische Verträglichkeit <?page no="111"?> Metallen sind E. frei beweglich, Ursache für deren gute therm. und elektr. Leitfähigkeit (↑Wiedemann-Franz-Lorenz-Gesetz). Die in einem Metall verfügbaren Leitungs-E. lassen sich wie ein darin eingeschlossenes ↑Elektronengas betrachten. Hinweis: Mitunter wird das „negative“ E. auch als Negatron bezeichnet, sodass die Bezeichnung E. auch als Oberbegriff für ↑Positron und Negatron steht. (↑Exo-E., ↑Leucht-E., ↑Trap-E.) Elektronenaustausch, ↑Aufladung, ↑Ladungsdoppelschicht Elektronenaustrittsenergie (auch Elektronenaustrittsarbeit), (engl. work function) , En‐ ergie, die aufgewendet werden muss, um ein Elektron aus der Oberfläche eines Mate‐ rials nach außen zu bringen (z.B. Austritt aus der Kathode einer ↑Bildröhre in das Vakuum). Sie kann z.B. durch Temperaturerhöhung (therm. ↑Elektronenemission), mech. Stoß (Stoß-↑Ionisation), Strahlung (↑Fotoeffekt) u.a. zugeführt werden. Bei elektrostat. ↑Aufladung bestimmt die E. das Ladungsvorzeichen. Weist ein Material eine niedrige E. auf, so spricht man von einem ↑Donator (Abgabe von Elektronen - positiv). Materialien mit einer hohen E. werden als ↑Akzeptor (Aufnahme von Elektronen - negativ) bezeichnet. (↑Ladungsdoppelschicht, ↑Lewis-Säure-Base-Konzept, ↑Brønsted-Lowry Definition), [SE Abschn. 2.4] Elektronenemission (thermische), aus einer erhitzten Metalloberfläche austretende Elektronen (↑Edison-Effekt), deren kinet. Energie durch Erwärmung so weit zunimmt, dass immer mehr von ihnen imstande sind, die Potentialschwelle an der Metalloberfläche zu überwinden und das ↑Kristallgitter zu verlassen (↑Elektronenaustrittsenergie, ↑Gal‐ vani-Spannung). Elektronengas, nicht korrekter, doch wegen seiner Anschaulichkeit häufig benutzter Begriff für die Gesamtheit der in ↑Metallen frei verfügbaren Elektronen. Es sind die nur schwach an den Atomkern gebundenen Elektronen (↑Leitungs- oder ↑Valenzband, ↑Bändermodell), die sich frei durch das gesamte Volumen des Metalls bewegen können. Das E. kann wie ein gewöhnliches Gas unter dem Einfluss einer Druckdifferenz (↑Spannung) den metallischen Leiter durchströmen (↑Strom). Elektronenhülle, stellt modellhaft die Gesamtheit der Elektronen dar, die einen Atomkern umgeben und mit ihm das ↑Atom bilden. Elektronenlawine, Vermehrung freier Elektronen in einer ↑Gasentladung. Sie entsteht, wenn durch jedes beschleunigte Elektron mehr als ein ↑Sekundärelektron und/ oder weitere Elektronen-Ionen-Paare gebildet werden. Elektronenleiter, ↑Leiter 1. Ordnung, z.B. alle ↑Metalle (↑Protonenleitung). Elektronenleitung, kennzeichnet den Ladungstransport mittels freier (z.B. in Kupfer 10 20 / mm 3 ) oder nur schwach gebundener Elektronen, deren Wanderungsgeschwindigkeit mit ca. 4 mm/ s rel. klein ist (Abgrenzung zur ↑Ionenleitung). E. erfolgt in Metallen und im ↑Leitungsband von Halbleitern (↑Bändermodell, ↑Dotierung, ↑Defektelektron). Elektronenröhre, früher bevorzugt verwendetes elektron. Bauelement, das jetzt durch ↑Halbleiter nahezu völlig verdrängt ist. E. sind hochevakuierte Gefäße, in denen die von einer Glühkathode (↑Edison-Effekt) emittierten ↑Elektronen zu einer ↑Anode wandern. Da 109 Elektronenröhre <?page no="112"?> ein Stromfluss nur von der ↑Kathode zur Anode möglich ist, kann eine solche E. (↑Diode) zum Gleichrichten einer Wechselspannung genutzt werden. Dieser Elektronenstrom zur Anode lässt sich durch elektr. Spannungen an einer Steuerelektrode (Steuergitter einer Triode) in seiner Stärke beeinflussen. So bewirken kleine Spannungsänderungen am Steuergitter nahezu leistungsfrei große Änderungen des Anodenstromes. Wegen ihres hohen Eingangswiderstandes wurden E. noch lange für elektron. ↑Elektrometer verwendet, sind aber auch dort inzwischen durch ↑Metalloxid-FET völlig verdrängt worden. Eine Vielzahl von Mehrgitter-E. sind bekannt: Tetrode, Pentode, Hexode, Heptode, Oktode, Enneode (Nonode) und „Magisches Auge“. Mit ihnen können auch hochfrequente Signale moduliert werden (z.B. Amplitudenmodulation (AM) und Frequenzmodulation (FM). Elektronenstoß, Stoß eines energiereichen Elektrons auf ein anderes atomares Gebilde (↑Atom, ↑Molekül). Beim elastischen E. bleibt die kinet. Energie erhalten, das Elektron ändert lediglich seine Richtung. Beim inelastischen E. wird ein Teil der kinet. Energie zur Ionisation des getroffenen Teilchens verbraucht (Stoß-↑Ionisation). Elektronenstoßleuchten, Leuchterscheinung nach Anregen von Atomen durch ↑Elektro‐ nenstoß, dessen kinet. Energie mindestens gleich der Anregungsenergie des Atoms ist. Das angeregte Atom geht nach etwa 10 ns unter ↑Emission eines oder mehrerer Lichtquanten (↑Emissionsspektrum) wieder in den Grundzustand über (↑Gasentladung). Elektronenstrahl, freie, sich strahlenförmig im Vakuum ausbreitende Elektronen (↑Be‐ tastrahlung) bzw. die nach therm. oder elektr. Anregung aus der Kathode einer ↑Elektro‐ nenstrahlröhre austretenden Elektronen nach ihrer Bündelung durch elektr. oder magnet. Felder (veraltet: ↑Kathodenstrahl). Elektronenstrahlröhre, ↑Display der ↑Oszilloskope und Radargeräte bzw. seltener der Computer und Fernsehempfänger, das in vielen Bereichen schon durch ↑Flüssigkristall‐ anzeigen bzw. LED oder OLED abgelöst ist. Der von einer Glühkathode ausgehende ↑Elektronenstrahl wird durch ein Ablenksystem (elektr. bzw. magnet.) so gesteuert, dass er die ganze Fläche eines Leuchtschirms überstreicht. Letzterer stellt die Vorderwand der E. dar und ist auf seiner Innenseite mit Leuchtstoffen überzogen, in denen die kinet. Energie der Elektronen in Lichtimpulse umgesetzt wird (↑Elektronenstoßleuchten). E. als Bildschirme haben auf ihrer Innenseite eine positive Elektrode (↑Anode), deren elektr. Feld auch durch den Bildschirm hindurch den Betrachter erreicht. Die daraus resultierende positive Ladung wird beim Berühren als störend empfunden und ist auch für eine erhöhte Staubanlagerung aus der umgebenden Luft verantwortlich. Abhilfe ist durch sog. „Bildschirmfilter“ möglich, die darüber hinaus auch die biologische Wirkung elektr. Felder (↑Elektrosmog) verhindern sollen. (E. sind eine mittlerweile ausgestorbene Spezies.) Elektronentheorie, Bezeichnung für alle Theorien, die physikal. Eigenschaften auf die Wirkung von Elektronen bzw. entsprechende Ladungsträger zurückführen (↑Bändermodell). Elektronenvolt, gebräuchliche Energieeinheit [eV] in der Atom- und Kernphysik. Ein E. ist die, von einem Elektron oder sonstigem einfach geladenen Teilchen im Vakuum, ge‐ 110 Elektronenstoß <?page no="113"?> wonnene kinet. Energie beim Durchlaufen einer Spannungsdifferenz von 1 V. Es entspricht einer Energie von 1,6 ∙ 10 -19 J. Elektroosmose, (griech. osmos, „das Stoßen“) , Bewegung geladener Teilchen einer Flüssig‐ keit durch ein ↑Diaphragma unter dem Einfluss eines elektr. Feldes. Sie findet z.B. beim Trocknen poröser Substanzen Anwendung. (↑Elektrophorese) Elektrophor, (griech. elektron, „Bernstein“, pherein, „tragen“) , erstmals beschrieben von J.C. ↑Wilcke und weiterentwickelt von A. ↑Volta, dient er noch heute zur Veranschaulichung des Phänomens der Trenn-↑Aufladung. Der E. besteht aus „einem runden, dünnen (ca. 2 mm) , sehr glatten Kuchen einer harzigen elektrischen Materie, der auf einer gleich großen, glatten Scheibe von Metall … ruht. Ferner liegt mitten auf dem Kuchen ein stark leitender … dicht an den Kuchen schließender Deckel.“ [Cavallo, T. (1785)] G.Ch. ↑Lichtenberg besaß einen E. von ca. 2 m Ø, dessen Deckel mit einem Flaschenzug angehoben werden musste, mit dem er Funken von bis zu 35 cm erzeugen konnte. Elektrophorese, (griech. phoreus, „Träger“) , Wanderung elektr. geladener kolloidaler oder suspendierter Teilchen in einem elektr. Feld (↑Elektrokinese, ↑Kataphorese, ↑Iontophorese als medizinisches Verfahren). E. wird als physikal. Analysenmethode (Kapillar-E.) angewendet. elektrorheologische Flüssigkeit (ERF), Produkt, das z.B. auf einer wasserfreien ↑Dispersion von Po‐ lymerpartikeln in z.B. Silikonöl basiert. Schematisch ist dargestellt, dass durch Anlegen eines elektr. Feldes an eine ERF die Partikel polarisiert werden. Sie ordnen sich kettenförmig an und erhöhen so die dynamische Viskosität innerhalb von Millise‐ kunden. Nach Abschalten des elektr. Feldes stellt sich die Ursprungsviskosität wieder ein. Diese Viskositätsänderungen lassen sich u.a. zur Steuerung von Kraftübertragungen in hydraulischen Systemen anwenden, z.B. bei elektrorheologischen Kupplungen, Schwingungsdämpfern, in der Datenverarbeitung als „Joystick mit Gefühl“ zur Cursorpositionierung (Hilfe für Sehbehinderte), Drehmomentwandlern usw. [DIN 51480-1]. Außerdem sind z.B. sog. schaltbare Folien, bei denen polymerdispergierte Flüssigkristalle (PDLC) durch Anlegen einer Spannung durchsichtig werden, eine weit verbreitete Anwendung. (Quelle: www.haverkamp.de) 111 elektrorheologisch <?page no="114"?> Elektroskop, Gerät zum leistungslosen Nachweis elektr. La‐ dungen (↑Fadenelektrometer), wobei diese einem innerhalb eines geerdeten Kreisrings angeordneten Metallstab mit drehbarem Zeiger zugeführt werden. Die gleichnamige Ladung führt zum Abspreizen des Zeigers (↑Coulomb’sches Gesetz) bis sein schwer‐ kraftbedingtes Rückstellmoment gleich der elektrostat. Kraft ist. Elektrosmog, umgangssprachlicher Ausdruck für ↑Elektromagne‐ tische Verträglichkeit der Umwelt, Sammelbezeichnung für elek‐ tromagnet. Felder, die durch techn. Einrichtungen entstehen, z.B. durch die elektr. Strom‐ versorgung oder die Verwendung elektr. Energie im häuslichen Bereich und denen gesundheitsschädliche Einflüsse zugesprochen werden. (↑Skin-Effekt) Elektrospray-Ionisation, Verfahren, bei dem eine Analyselösung durch eine an Hoch‐ spannung liegende Kapillare gegenüber einer Gegenelektrode in positiv oder negativ geladene Ionen aufgelöst wird (Aerosole von z.B. 10 µm). Bei Verdampfung des Löse‐ mittels werden die Tropfen kleiner und es kommt zur ↑Atomisation (↑Rayleigh-Limit, ↑Taylor-Kegel). Genutzt wird dieses Prinzip für die Massenspektrometrie. Elektrostatik, Lehre von ruhenden elektr. Ladungen und deren Kraftwirkungen auf ihre Umgebung. Sie manifestieren sich in anziehenden Kräften bei ungleichnamigen Ladungen und in abstoßenden bei gleichnamigen (↑Coulomb’sches Gesetz). Daraus folgt die Existenz zweier unterschiedlicher elektr. Ladungen: positiv und negativ. Ihnen wird eine atomistische Struktur (↑Elementarladung) zugeschrieben: Negative Ladung weist einen Überschuss von ↑Elektronen auf, positive Ladung stellt einen Mangel an Elektronen (↑Defektelektronen) dar. Die Ladungsträger (Elektronen bzw. ↑Ionen) sind in ↑Nichtleitern ortsgebunden und in ↑Leitern beweglich. Systemvergleich zur Elektrotechnik. Aus gemeinsamem Ursprung sind zwei Wis‐ sensgebiete mit unterschiedlicher Betrachtungsweise entstanden. Im Wesentlichen sind ihnen nur ihre Einheiten Strom, Spannung und Widerstand gemeinsam, allerdings mit erheblichen Unterschieden in den Größenordnungen. Das hat zur Folge, dass prinzipiell unterschiedliche Messverfahren anzuwenden sind; für gleiche Messaufgaben in beiden Gebieten sind daher völlig verschiedene Messgeräte nötig. Die Verschiedenheit der beiden Gebiete lässt sich daran verdeutlichen, dass sich die Elektrostatik als Stromsystem darstellt; die elektrostat. „Generatoren“ erzeugen Ströme in der Größenordnung von Mikroampere, aus denen sich - je nach Höhe des Belastungswiderstandes - Spannungen bis in den kV-Bereich hinauf ergeben. Bei der Elektrotechnik handelt es sich hingegen um ein Spannungssystem, bei dem für alle Anwendungsfälle von fest vorgegebenen Netzspannungen ausgegangen wird (z.B. Haushalt: 230 V, Automobil: 12 V). 112 Elektroskop <?page no="115"?> Elektrostatik: Stromsystem (typische Werte) 1 µA Spannung >>100 kV Begrenzung „Sicherung“ (max. Feldstärke in der Atmosphäre) 3 MV/ m Erdableitwiderstand (Messspannung < 100 V) 100 MΩ Isolationswiderstand (z.B. bei Messungen) > 100 TΩ Elektrotechnik: Spannungssystem (typische Werte) 230 V Strom 1 A Begrenzung „Sicherung“ (max. Leitungsbelastung) 10 A Erdableitwiderstand (Berührungsspannung < 50 V) 10 Ω Isolationswiderstand (2 kΩ/ V) nach [DIN EN 60204-1] ≥ 500 kΩ Elektrostatikgefahr. Die durch elektrostat. ↑Aufladungen und insbesondere den daraus resultierenden ↑Gasentladungen verursachten ↑Gefahren bzw. Störungen lassen sich in folgende Gruppen gliedern: ● Beschädigung bzw. Zerstörung von ↑EGB (elektrostat. gefährdete Bauelemente), ● Entzündung ↑brennbarer Stoffe (↑Zündfähigkeit von Gasentladungen), ● Vorbelichtung fotografischer Emulsionen (z.B. Röntgenfilm), ● Personengefährdung (äußerst selten, ↑Arbeitsstättenverordnung, ↑Implantat). Elektrostatik-Museum, verglichen mit dem Deutschen Museum in München dürfte sich die gediegenste Sammlung elektrostat. Gerätschaften aus der Barockzeit im Physikalischen Kabinett in Görlitz befinden. Dort wird seit etwa 2002 die Sammlung des A.T. von Gers‐ dorf (1744-1807) aufgearbeitet, einem Freund und Fachkollegen von G.Ch. ↑Lichtenberg. [Herrmann, C. (2016)] elektrostatisch ableitfähig (engl. electrostatically dissipative) , kennzeichnet Werkstoffe, die elektrostat. ↑Aufladungen innerhalb definiert kurzer Zeit ausgleichen bzw. ableiten und somit im Allgemeinen keinen Anlass zu Gefahren oder Störungen geben. Als e.a. gelten Stoffe mit einem ● spezif. Durchgangswiderstand ρ v zwischen 10 4 und 10 9 Ωm oder einem ● spezif. Oberflächenwiderstand ρ s zwischen 10 5 und 10 12 Ω. Für Flüssigkeiten wird eine mittlere ↑Leitfähigkeit κ für den Bereich > 50 pS/ m < κ ≤ 10 000 pS/ m definiert. [TRGS 727], [DIN IEC/ TR 61340-1] elektrostatisch gefährdetes Bauelement, ↑EGB elektrostatisch leitfähig (engl. electrostatically conductive) , kennzeichnet neben den leitfähigen Werkstoffen auch ursprünglich isolierende Materialien, die durch leitfähige Zuschlagstoffe (z.B. Ruß (↑Kohlenstoff), ↑Metallfaser) oder durch chem. Prozesse (intrinsi‐ 113 elektrostatisch leitfähig <?page no="116"?> sche ↑Leitfähigkeit) einen entsprechend niedrigen Widerstand aufweisen. Als e.l. gelten Stoffe mit einem ● spezif. Durchgangswiderstand ρ v ≤ 10 4 Ωm oder einem ● spezif. Oberflächenwiderstand ρ s ≤ 10 5 Ω. Für Flüssigkeiten wird eine hohe Leitfähigkeit κ für den Bereich > 10 000 pS/ m definiert. [TRGS 727], [DIN IEC/ TR 61340-1] elektrostatische Abschirmung, Schutzeinrichtung aus geeignetem Material, die als offene Trennschicht oder als geschlossene Kapsel das zu schützende Teil vor Eindringen und Wirkung elektrostat. Felder abschirmt (z.B. ↑Faraday-Käfig). Das entscheidende Maß für die Güte einer Abschirmung stellt die Dämpfung dar (z.B. ↑HBM). elektrostatische Aufbereitung, ↑Stoffseparation elektrostatische Aufladung, ↑Aufladung elektrostatische Druckhilfe, (ESA, Abk. für engl. electro static aid), wird für das ↑Tief‐ druck-Verfahren genutzt: Zwischen dem Druckzylinder und dem die Materialbahn anpres‐ senden ESA-Presseur wird ein elektr. Potential von ca. 500 V angelegt. Bei einer Substratstärke von z.B. 50 μm entsteht ein elektr. Feld von 10 MV/ m. Die daraus resultierende elektr. Kraft verformt die Membran der Farboberfläche im Näpfchen, sodass die Farbe quasi an die Materialbahn „gezogen“ wird. Die geometrischen Verhältnisse haben Einfluss auf die Farbübertragung (↑Donut-Punkt). Je nach Typ der ESA hat der Stahlkern des Presseurs eine halbleitfähige Gummibeschichtung mit einem bestimmten Volumenwiderstand, damit der Druckprozess sicher funktioniert. (↑Aufladeelektrode, ↑Ionisator in Verarbeitungsmaschinen) elektrostatische Entladung, im Prinzip eine Umkehrung des Begriffes elektrostat. ↑Auf‐ ladung, wird allg. für ↑Gasentladung verwendet. (↑Entladung) elektrostatische Störung, ↑Messfehler 114 elektrostatische Abschirmung <?page no="117"?> elektrostatische Wechselwirkung, beruht auf molekularen Ladungsdifferenzen, wobei je nach deren Höhe unterschieden wird: ● Ionenbindungen sind die stärksten e.W. mit langen Reichweiten, ● Wasserstoffbrückenbindungen sind schwächer mit kurzer Reichweite. (↑Van-der-Waals-Kräfte) elektrostatischer Generator, wandelt mech. Energie in elektr. um (↑Aufladung). Er hat zwar keinerlei Bedeutung im Hinblick auf elektr. Energieversorgung, findet aber in Einzelfällen auch heute noch Anwendung zur Erzeugung hoher Spannungen bei niedrigen Strömen. Es sind in historischer Reihenfolge: ↑Elektrophor, ↑Reibungs-, ↑Dampf-, ↑In‐ fluenz-Elektrisiermaschine, Kelvingenerator (↑Wassertropfengenerator), ↑Bandgenerator und ↑Pelletron, wobei nur den beiden Letztgenannten noch techn. Bedeutung zukommt. Heutzutage erfolgt die Erzeugung von Hochspannung nahezu ausschließlich mit Transfor‐ matoren und ↑Hochspannungskaskaden mit ggf. nachgeschalteten Gleichrichtern (↑Hoch‐ spannungserzeuger). elektrostatischer Lautsprecher, ↑Lautsprecher elektrostatischer Motor, ↑Motor elektrostatischer Schlag, ↑Stromschlag elektrostatisches Feld, ↑Feld elektrostatisches Raumflugtriebwerk, ↑Ionenantrieb elektrostatisches Voltmeter, ↑statisches Voltmeter Elektrostriktion, (lat. stringere, „schnüren“) , bei Feststoffen die elastische Formänderung eines ↑Dielektrikums in einem elektr. Feld infolge elektr. ↑Polarisation unabhängig von der Feldrichtung (↑Piezo-Effekt, ↑Elektret). Elektrum, Bezeichnung für eine natürlich vorkommende Legierung aus Gold und Silber. Element, Stromquelle, in der chem. Energie in elektr. umgewandelt wird (↑Primärelement). Falls diese Umwandlung umkehrbar ist, d.h. ein solches E. entladen und wieder aufgeladen werden kann, bezeichnet man es als ↑Akkumulator. Elementardipol, ↑Molekulardipol Elementarladung, kleinste, bisher nachgewiesene positive oder negative elektr. Ladung mit dem Betrag des Elektron e = 1,6 ∙ 10 -19 C. Alle nachweisbaren elektr. Ladungen sind ganzzahlige Vielfache der E. (↑Millikan-Versuch, ↑Naturkonstante). Eliminator, ↑Ionisator Elmsfeuer, benannt nach dem Hl. Erasmus (ital. „Santo Elmo“) , zählt zu den geheim‐ nisvollen Erscheinungen der ↑Gewitterelektrizität. Das E. lässt sich im Dunkeln beim Durchzug von Gewitterwolken an spitzen exponierten Gegenständen beobachten (z.B. Schiffsmasten, Gipfelkreuzen, Spitzen an den Flügelenden eines Flugzeugs). An ihnen kann 115 Elmsfeuer <?page no="118"?> bei einem Gewitter das luftelektr. ↑Feld bis zur ↑Durchschlagfeldstärke ansteigen und dann zur ↑Coronaentladung führen. Bestrebungen, auf diese Weise Gewitterwolken gefahrlos zu entladen, sind bisher allerdings die Anerkennung versagt geblieben. Tatsächlich kommt es bei einem Gewitter an den Zweigen und Blättern von Bäumen aber auch an Haaren von Mensch und Tier durch die Spitzenwirkung zum Absprühen von Gegenladungen. Dadurch wird das luftelektr. Feld beeinflusst und ein Raumladungsfeld aufgebaut, das eine Änderung des ursprünglichen Gewitterfeldes zur Folge hat. Eloxal-Schicht, eine auf elektrolytischer Oxidation beruhende Oberflächenvergütung von Aluminium mit Schichtdicken bis 25 µm. E-S. sind oft transparent und vermitteln den Eindruck von blankem Metall. Sie haben i.d.R. sehr hohe Oberflächen- und Durchgangswiderstände. Bei der Verwendung von Materialien mit einer solchen Oberflächenvergütung im Geräte- und Anlagenbau ist auf sicheren Erdkontakt zu achten. Bei fehlender Erdung können diese durch Influenz aufgeladen werden und Zündfunken verursachen (↑Isolierung). [SE Abschn. 7.5.18] Elstatik-Stiftung, von Günter und Sylvia Lüttgens 1999 gegründete Stiftung mit dem Zweck der Förderung wissenschaftlicher Arbeiten zur Forschung und Lehre im Bereich der Elektrostatik und der elektrischen Energieeffizienz. (www.elstatik.de) Emaille, (franz. èmail, zu mittellat. smeltum, „Schmelzglas“) , mit Metalloxiden gefärbter Glasfluss zum Überziehen von Metallen und Keramiken, der korrosionsbeständig und gut haftend ist. Beschichtungen aus E. werden häufig als Korrosionsschutz in chem. Reaktoren verwendet. Beim Rühren aufladbarer ↑Dispersionen können ↑Mikroporen in der E. in Höhe des Flüssigkeitsstandes entstehen. Sie sind auf hohe Flüssigkeitsaufladung und daraus resultie‐ rende elektr. ↑Durchschläge zurückzuführen. Durch eine eingefügte geerdete Metallschicht (häufig Silber) lassen sich elektrostat. verursachte Poren durch die gesamte E.-Beschichtung hindurch vermeiden (↑Gasentladungsspur). Bei leitfähigen Flüssigkeiten in großen Behältern sind Schäden an der E. eher nicht zu erwarten, denn bei einem Durchgangswiderstand i.d.R. von 10 12 Ω∙m und einer Schichtdicke von 2 mm sind nur wenige [m 2 ] benetzte Oberfläche notwendig, um einen Durchgangswiderstand von 10 8 Ω zu erreichen. Bei kleinen Behältern ist eine ↑Hastelloy-Plombe sinnvoll. [TRGS 727 Abschn. 4.4.5] EMF, Abk. für elektromagnet. Feld, ↑elektromagnetische Strahlung EMI, Abk. für elektromagnet. Interferenzen, verursachen durch einfache oder wiederholte ↑Gasentladungen Störungen beim Betrieb eines elektron. Gerätes. EMI-Abschirmdichtung, flexibler, elastischer und leitfähiger Dichtungswerkstoff, der dazu beiträgt, EMV-Probleme bei elektr. Geräten zu beseitigen (↑Elektromagnet. Verträg‐ lichkeit). Emission, (lat. emissio, „Entsenden“, „Herauslassen“) , Aussendung einer Wellen- oder Teilchenstrahlung. Spontane E.: ↑Elektronenstoßleuchten Emissionsspektrum, Strahlungsspektrum, das von angeregten Atomen eines Stoffes abgestrahlt wird (↑Elektronenstoßleuchten). Die Frequenz der abgegebenen Strahlung entspricht der Energiestufe des Elektronenübergangs. Stoffe, die infolge hoher Temperatur zum Leuchten angeregt werden, zeigen ein kontinuierliches E. (Temperaturstrahler, z.B. 116 Eloxal-Schicht <?page no="119"?> Glühlampe). Zum Leuchten angeregte Gase (↑Gasentladung) liefern ein E., das aus ein‐ zelnen Spektrallinien besteht (Linien- oder Atomspektren) oder aus einer Vielzahl von Spektrallinien (Banden- oder Molekülspektrum), das charakteristisch für die Atome bzw. Moleküle des betreffenden Gases (↑Gasentladungsleuchten) ist. Emissionsstrom-Saugspannungs-Methode, ↑Ionisatorenprüfung EMK, Abk. für ↑elektromotorische Kraft EMP, Abk. für engl. electromagnetic pulses, („elektromagnet. Pulse“) , werden durch energiereiche elektrostat. ↑Gasentladungen, wie z.B. ↑Gewitterblitze (↑LEMP), Kernwaf‐ fenexplosionen in der oberen Atmosphäre (↑NEMP) usw. verursacht. EMP breiten sich leitungsungebunden als elektromagnet. Felderscheinung aus und rufen in leitenden Struk‐ turen (z.B. Kabeln) schnell ansteigende transiente Ströme hervor, die in angeschlossenen elektr. Geräten zu Schäden führen können. Durch entsprechenden ↑Transientenschutz können an Anlagen, Geräten oder Bauelementen Schäden verhindert werden. Emulsion, (lat. ex, mulgere, „ab-, ausmelken“) , Flüssigkeit in der feine Teilchen (Ø 1- 100 µm) in einer nicht mit ihr mischbaren anderen Flüssigkeit verteilt sind (z.B. Öl in Wasser oder Kuhmilch). Falls dabei die kontinuierliche Phase eine geringe Leitfähigkeit aufweist, kann es infolge der großen Grenzflächen zu hohen elektrostat. Aufladungen kommen. (↑Dispersion) Es gibt mehrere Möglichkeiten, die feinen Teilchen einer E. mit Hilfe elektr. Felder abzutrennen: ↑Elektrokinese, ↑Elektrophorese, ↑Kataphorese. [SE Abschn. 7.3.8], [TRGS 727 Abschn. 4.11 (3)] EMV, Abk. für ↑Elektromagnetische Verträglichkeit EMVU, Abk. für ↑Elektromagnetische Verträglichkeit der Umwelt EN, Abk. für Europäische Norm. EN auf dem elektrotechn. Gebiet werden in Übereinstim‐ mung mit der ISO/ IEC-Definition als regionale Normen und auch als CENELEC-Normen bezeichnet. Energie, (griech. enérgeia, „wirkende Kraft“ auch „Arbeit“) , Formelzeichen W mit nach J.P. ↑Joule benannter abgeleiteter ↑SI-Einheit [ J]. Zur Beurteilung elektrostat. Zündgefahren wird die in einer ↑Funkenentladung freigesetzte E. mit der zur Entzündung eines Stoffes erforderlichen ↑MZE verglichen. {Anhang M.5.1} Energiebandlücke, ↑verbotene Zone, ↑Bändermodell Energiezustand, ↑Elektronenaustrittsenergie, ↑Grenzfläche Engler, Carl (1842-1925), dt. Chemiker, entwickelte ein Verfahren zur Bestimmung der ↑Viskosität, untersuchte Schlagwetterexplosionen und klärte dabei die Zündvorgänge ↑hybrider Gemische auf. Entelektrisator, ↑Ionisator Entelektrisierung, ↑Depolarisation entflammbare Flüssigkeit, ↑entzündbare Flüssigkeit 117 entflammbar <?page no="120"?> Entflammungstemperatur, ↑Zündtemperatur Entkeimen, Nutzung der Ionisation von Gasen, insbesondere zur Geruchsneutralisierung infolge der Ozonbildung an der Ionisationselektrode. Entladebürste, an ↑Erde anzuschließen und von vielen Herstellern in vielfältiger Gestalt verfügbar. Die Borsten der E. sind aus leitfähigen Materialien, wie z.B. Kunststoff-, Kohle-, Edelstahl- oder anderen leitfähigen Fasern. Je nach Anordnung der Filamente werden unter‐ schiedliche ↑Coronaeinsatzspannungen benötigt. Im Extremfall ist eine kompakte Anordnung von Filamenten einer Fläche gleichzusetzen, die dadurch nahezu unwirksam für eine Entladung aufgeladener Flächen ist. E. haben keine reproduzierbare Entlade-Charakteristik. Bei verunrei‐ nigten Bürsten kann die gesamte Ionisation aussetzen, da keine Spitzen (leitfähige Filamente) hervorstehen, welche durch die ↑Ladungsbedeckung zur Entladung angeregt hätten. Einzelne Filamente können durch hohe Entladeströme zum Glühen gebracht und vorhandene zündfähige Gase oder aber Verschmutzungen entzünden. Verschmutzte Bürsten werden damit zur akuten Brandgefahr. Der Einsatz von passiven E. mit kompaktem Faserbesatz sind im Ex-Bereich nicht zu empfehlen. (↑Ionisatorenprüfung), [SE Abschn. 5.2.3.1] Entladeelektrode, ↑Ionisator, ↑Ionisator in Verarbeitungsmaschinen Entladekreis, ↑MZE (Mindestzündenergie) Entladekurve, stellt den Entladungsverlauf bei einem Ladungsspeicher dar (↑Akku‐ mulator, ↑Kondensator, ↑Ladungsdoppelschicht, ↑Relaxationszeit). Die E. kennzeichnet auch den von ↑ESD-Prüfgeneratoren erzeugten Verlauf von Stromimpulsen. Bei allen ESD-Normen wird die E. als Kurzschlussstrom gegen die Bezugsmasse des Prüfgenerators gemessen. {Anhang M.5.2} Entladestab, ↑Ionisator Entladestrom, bezeichnet den Strom, der beim Anlegen einer Last an einen Ladungsspei‐ cher (↑Akkumulator, ↑Kondensator) fließt. Entladezeit, Zeitdauer zum Entladen eines Ladungsspeichers (↑Akkumulator, ↑Konden‐ sator). In der Praxis wird bei ↑Kapazitäten die 5fache Entlade-↑Zeitkonstante als Zeit für eine vollständige Entladung gewertet. (↑Relaxationszeit), {Anhang M.5.3} Entladezeitkonstante, ↑Zeitkonstante Entladung, Neutralisation bzw. Beseitigung von elektrostat. Ladungen, insbesondere auf der Oberfläche eines Isolierstoffes. Elektrostat. Ladungen im Inneren (↑Elektret) werden davon nicht erfasst (↑Ionisator). E. durch Kontakt zur Erde. Eine effektive E. erfolgt durch einen beliebigen Kontakt zur Erde, doch ist zu berücksichtigen, dass die erforderliche Entladezeit maßgeblich vom ↑Ober‐ flächenwiderstand des Objektes und der Kontaktierungsfläche bestimmt wird. Eine optimale Kontaktierung kann den Umständen entsprechend auch durch Eintauchen des Objektes in eine benetzende leitfähige, rückstandsfreie und geerdete Flüssigkeit erreicht werden. E. kontaktfrei durch Neutralisation, unter Zuhilfenahme zugeführter frei bewegli‐ cher Gasionen mit gegenpoliger Ladung aus der umgebenden Atmosphäre. Die Nutzung 118 Entflammungstemperatur <?page no="121"?> von Ionisatoren ist die überwiegend angewendete E.-Maßnahme, die sich insbesondere für bewegte Objekte eignet. Sie erfolgt durch angebrachte Spitzen in nicht beliebig großem Abstand zum aufgeladenen Objekt. Es wird dabei in passive (geerdete) und aktive (mit Hochspannung betriebene) Ionisatoren unterschieden. E. kontaktfrei durch Flammenionisation, bei der Gase durch therm. Anregung Ionen zur E. bereitstellen (↑Beflammen). E. kontaktfrei durch Abglimmen, (↑Glimmeinrichtung) bewirkt unter vermindertem Atmosphärendruck je nach Höhe der Aufladung spontane Gasentladungen an der Ober‐ fläche (↑elektrodenlose E.). E. durch ionisierende Strahlung, ↑Gasentladung Entladung (physikalische), ↑elektrodenlose E., ↑elektrostat. E., ↑Flüssigkeits-E., ↑Funken-E., ↑Gasentladung, ↑Ladungsableitung, ↑Lenard-Effekt, ↑Luft-E., ↑Selbst-E., ↑UV-Strahlung, ↑Flammenionisation, ↑Materialbahn Entladung von Granulat, ↑Schüttgutentladung Entladungsfunke, ↑Funkenentladung Entladungsmechanismus, ↑Gasentladung Entladungsstrom-Impuls, ↑Gasentladung entzündbare Flüssigkeit, gemäß der gültigen Systematik (↑Globales Harmonisiertes System - GHS) und der ↑CLP-Verordnung: Kategorie Kriterium Gefahrenhinweis (H-Satz) Kennzeichen (CLP) 1 Flammpunkt < 23°C Siede‐ beginn < 35°C H 224 Flüssigkeit und Dampf extrem entzündbar Gefahr 2 Flammpunkt < 23°C Siede‐ beginn > 35°C H 225 Flüssigkeit und Dampf leicht entzündbar Gefahr 3 Flammpunkt < 23°C und < 60°C H 226 Flüssigkeit und Dampf entzündbar Achtung [4]* [Flammpunkt > 60°C und < 93°C] H 227 brennbare Flüssigkeit - *Nur im Global Harmonisierten System zur Einstufung und Kennzeichnung von Chemikalien (GHS), nicht in CLP-Verordnung übernommen. 119 entzündbar <?page no="122"?> Brennbare Flüssigkeiten sind der Überbegriff, der e.F. einschließt. Nach [TRGS 509] gelten ↑Flüssigkeiten als brennbar, wenn ihr Flammpunkt ≤ 370°C ist. [SE Abschn. 1.2.2.2] EOS, Abk. für engl. electric overstress, („elektr. Überbeanspruchung“) , beschreibt die kurz‐ zeitige (< 1 ms) Überlastung elektron. Bauelemente, die zum sofortigen oder verzögerten Ausfall führt und reversibel oder irreversibel sein kann. EPA, Abk. für engl. electrostatically protected area, („elektrostat. geschützter Bereich“) , ↑ESD-Schutzzone EPDM, Abk. für Ethylen-Propylen-Dien Kautschuk der M-Gruppe gem. [DIN ISO 1629], vielseitig einsetzbarer Synthese-↑Kautschuk mit unpolarem Verhalten. Epoxidharz, aushärtbares flüssiges oder festes, aus zwei oder mehr Epoxidgruppen bestehendes Polymer, das durch Kondensation von Epichlorhydrin mit aromatischen Hydroxiverbindungen entsteht. Verwendung: Gießharz (Umhüllung elektron. Bauteile), Klebstoff, Lackrohstoff. Equipment Protection Level (EPL), (engl., „ ↑ Geräteschutzniveau“) Erdableitwiderstand, ↑Ableitwiderstand zwischen einem leitfähigen Gegenstand und Erde. Erde, das leitfähige Erdreich, dessen elektr. Potential im stromlosen Zustand an jedem Punkt vereinbarungsgemäß gleich null gesetzt wird (↑Bodenwiderstand). erden, elektr. leitfähiges Teil über eine Erdungseinrichtung mit ↑Erde verbinden. Erder, ein oder mehrere leitfähige Teile, die in gutem Kontakt mit ↑Erde sind. Elektr. unabhängige E. sind in einem solchen Abstand voneinander angebracht, dass bei dem größten fließenden Strom über einen E. das Potential des anderen nicht nennenswert beeinflusst wird. [DIN VDE 0100-200] natürliche E. (im Sinne der Elektrostatik), mit Erde oder dem Grundwasser unmittelbar oder über Beton (Fundament-E.) in Verbindung stehendes Metallteil, dessen ursprünglicher Zweck nicht die Erdung ist, das aber als E. wirkt. Hierzu gehören Rohrleitungen, Spund‐ wände, Betonpfahlbewehrungen, Stahlteile von Gebäuden usw. [DIN VDE 0100-200] Erdschluss, durch einen Fehler entstandene leitende Verbindung eines Außenleiters oder eines betriebsmäßig isolierten Neutralleiters mit Erde oder geerdeten Teilen. erdschlusssicher, Eigenschaft von Betriebsmitteln oder Strombahnen, bei denen durch Anwenden geeigneter Maßnahmen oder Mittel bei ↑bestimmungsgemäßem Betrieb kein Erdschluss zu erwarten ist. [DIN VDE 0100-200] Erdschlussstrom, elektr. Strom infolge eines Erdschlusses. [DIN VDE 0100-200] Erdtester, ↑Erdungsprüfgerät Erdung, Gesamtheit aller Mittel und Maßnahmen zur Verhinderung gefährlicher Berüh‐ rungsspannungen zwischen einer Anlage und dem Erdreich. 120 EOS <?page no="123"?> ● Schutz-E., sichere Verbindung eines oder mehrerer Punkte in einem elektr. Netz, einer Anlage oder einem Betriebsmittel zur Erde, um beim Auftreten von Fehlern Personen zu schützen. ● Arbeits-E., sichere Verbindung freigeschalteter aktiver Teile zur Erde, sodass Arbeiten ohne Gefahr eines ↑Stromschlags ausgeführt werden können. (↑Arbeitsfreigabeschein) ● Betriebs-E., sichere Verbindung zu einem Punkt des Betriebsstromkreises, die für den ordnungsgemäßen und gefahrlosen Betrieb von Geräten oder Anlagen notwendig ist. [DIN VDE 0100-200] ● Funktions-E., Anschluss zu einem Punkt in einem Mess-, Steuer- oder Regelkreis oder zu einer Abschirmung zur Sicherstellung der störungsfreien Funktion elektr. Geräte und Anlagen (keine Schutz-E.). Es sollen Störströme sicher abgeleitet und elektr. Störeinkopplungen vermieden werden. Bei Messgeräten wird diese allg. „Messerdan‐ schluss“ genannt (↑Messelektrode). [DIN EN 61010-1] (eigensicherer ↑Stromkreis, ↑Potentialausgleich) Elektrostatische E. dient der gefahrlosen Ableitung elektrostat. Aufladungen, z.B. bei Fässern auf isolierender Holzpalette, vor Beginn jeglicher Handhabungen oder techn. Vorgänge. Sie liegt bei einem leitfähigen Gegenstand vor, wenn an jeder Stelle sein Ableitwiderstand nicht größer als 1 MΩ ist, sowie bei Personen und Gegenständen, wenn deren kapazitätsbedingte ↑Zeitkonstante {Anhang M.5.3} kleiner als etwa 10 ms ist. Eine solche „elektrostat.“ E. muss, im Gegensatz zur Schutz-E. bei elektr. Geräten, keineswegs einen niedrigen Widerstand aufweisen. [TRGS 727], [IEC/ TS 60079-32-1 Abschn. 7.8.1.3.1; 13.1] Hinweis: Der alleinige Potentialausgleich (B) ist i.d.R. keine sichere E., weil eine derartige Reihenschaltung stets die Gefahr einer Unterbrechung der Erdungskette birgt. Die E. sollte stets gem. (A) vorgenommen werden. [TRGS 727 Abschn. 8; Anhang E], [IEC/ TS 60079-32-1 Abschn. 13] E. isolierter leitfähiger Objekte, z.B. Metallschrauben in Kunststoffflanschen von Glasapparaturen, müssen nur unter Berücksichtigung der umgebenden ↑Ex-Zone und ↑Explosionsgruppe geerdet werden. Max. zulässige isolierte Kapazitäten in Zonen von Ex-Bereichen sind z.B.: 121 Erdung <?page no="124"?> Aufgeladener Körper Kapazität [pF] Potential [kV] Energie [mJ] Flansch 10 10 0,5 Aluminium-Etikett 7x10 cm (z.B. in Rol‐ lendruckmaschinen) 10 10 0,5 Kleine Metallgegenstände (z.B. Schaufel, Schlauchdüse) 10-20 10 0,5-1 Eimer 10 10 0,5 Kleinbehälter bis 50 l 50-100 8 2-3 Metallbehälter von 200-500 l 50-300 20 10-60 Person 100-200 12 7-15 Große Anlagenteile, von einer geerdeten Struktur unmittelbar umgeben 100-1000 15 11-120 LKW/ Tankwagen 1000-1500 2-5 2-19 [SE Abschn. 3.8], [TRGS 727 Abschn. 8.3.5] Personenerdung, die Aufladung von Personen vermeiden soll, bedeutet stets Aufwand, dessen Qualität von der geforderten Zuverlässigkeit abhängig ist. So können z.B. Fußer‐ dungsbänder genügen. Soweit in ↑Ex-Bereichen Arbeiten ausgeführt werden, sind ableit‐ fähige Schuhe und ableitfähiger ↑Fußboden als hinreichende Schutzmaßnahme anzusehen. Dabei darf der Ableitwiderstand zur Erde i.d.R. 10 8 Ω nicht überschreiten. Bei sitzender Tätigkeit muss die Ableitung von Aufladungen nur über das Sitzmöbel erfolgen können. Für Bereiche in denen z.B. mit Explosivstoffen umgegangen wird, sind 10 5 Ω und in medizinisch genutzten Räumen 5 ∙ 10 4 Ω nicht zu überschreiten. (↑Kleidung) ● Handgelenkerdung hat sich bei der Verarbeitung elektrostat. empfindlicher Bauele‐ mente als zuverlässigste Maßnahme erwiesen. Diese E. besteht aus einem das Hand‐ gelenk eng umschließenden leitfähigen Armband, das über ein isoliertes Erdungskabel (Prüfspannung für die Isolation 4 kV) und einen Widerstand von mindestens 1 MΩ und 0,25 W Belastbarkeit an Erde angeschlossen ist. Der gesamte Ableitwiderstand zur Erde darf 5 MΩ nicht überschreiten. ● Fußerdungsbänder können bei nicht hinreichend ableitfähigen Schuhen genügen. Voraussetzung ist ständiger oder häufiger Kontakt, zwischen den am Fußgelenk oder Schuh befestigten, leitfähigen Bändchen oder Kettchen und einem hinreichend ableitfähigen ↑Fußboden. Wegen mangelnder Zuverlässigkeit sollten diese Bänder in Ex-Bereichen nicht vom dort beschäftigten Personal, sondern höchstens von Besuchern getragen werden. [TRGS 727 Abschn. 7 und 8] Schiffserdung. Fälschlicherweise wird der Begriff „E.“ für den Potentialausgleich verwendet. Schiffe sind durch das sie umgebende Wasser hinreichend geerdet. Eine E. im Sinne der Elektrostatik ist nicht notwendig und außerdem unzulässig, weil die auftretenden Ströme aufgrund des Zusammenspiels der Kapazitäten sehr hoch sein können. 122 Erdung <?page no="125"?> Von ↑kathodischen Korrosionsschutzsystemen (KKS) der Schiffe und der Hafenanlagen und auch z.B. von Elektrolokomotiven können Streuströme verursacht werden, die starke ↑Funkenentladungen erzeugen, wenn Metallleitungen von Schiff und Land miteinander verbunden werden (↑Zündquelle). Beim Be- und Entladen (Löschen) von Schiffen mit Produkten, die in eine ↑Explosi‐ onsgruppe einzuordnen sind, muss der aktive Potentialausgleich zwischen Schiff und Hafenanlage sichergestellt werden (↑Explosionsschutz). Das System Schiff-Wasser-Hafenanlage stellt eine Spannungsquelle dar (↑galvanisches Element), in deren Folge an den Verbindungspunkten der Ladeschläuche, Ladearme oder anderen leitfähigen Bauteilen Funkenentladungen beim Kontaktieren oder Trennen vom Schiff entstehen können. Wenn Schiff und Anlegestelle über einen KKS verfügen, ist die sichere Isolation über z.B. Isolierflansche (Isolierwiderstand ≥ 1 kΩ-100 MΩ) in der Verrohrung zum Festland ausreichend [IEC/ TS 60079-32-1]. Zwischen Schiff und Land darf kein isolierter Leiter z.B. durch den Einsatz von zwei Isolierflanschen vorhanden sein (↑Influenz). Sofern nur ein Partner über KKS verfügt, ist dieser abzuschalten [ISGOTT (2020)]. Leider gibt es trotz der o. g. Standards weltweit noch keine einheitlichen Regelungen. Gebräuchliche E.-Systeme zur Ableitung elektrostat. Aufladungen sind funktionell nicht als Schiffserdung geeignet. (Quelle: H. Timm Elektronik GmbH) E. von Eisenbahn-Kesselwagen. Durch die Nähe von elektr. Bahnanlagen können bei der Befüllung von Kesselwagen vagabundierende Streuströme über verwendete leitfähige Anlagenteile fließen, die bei Kontakt mit leitfähigen geerdeten Teilen zündfähige Funken bewirken. Deshalb sind alle Anlagenteile einschließlich evtl. elektr. isolierten Gleisanlagen, auf der sich der Kesselwagen befindet, sicher zu erden, ggf. sind Isolierflansche einzusetzen. Die durch Flüssigkeitstransport entstehende ↑Aufladung ist durch elektrostat. Erdung zu vermeiden. Erdungsanlage, örtlich abgegrenzte Gesamtheit miteinander leitend verbundener ↑Erder oder in gleicher Weise wirkende Metallteile und ↑Erdungsleiter. [DIN VDE 0100-200] Erdungsband, ↑Erdung (Personenerdung) 123 Erdungsband <?page no="126"?> erdungsfähiger Punkt. An Gegenständen, von denen elektrostat. Aufla‐ dungen gefahrlos abgeleitet werden müssen, ist der Anschlusspunkt für eine Erdungsleitung entsprechend zu kennzeichnen. Im Normenwerk IEC 61340 wird dieser Anschlusspunkt für Erde generell als e.P. bezeichnet. [DIN EN ISO 7010] Erdungslanze, ↑zentraler Leiter Erdungsleiter, Schutzleiter, der die Haupterdungsklemme oder -schiene mit dem Erder verbindet. [DIN VDE 0100-200] Erdungsprüfgerät, Gerät zur Prüfung des ↑Ableitwiderstandes eines zu erdenden Teiles. Der Messbereich umfasst Werte bis zu 10 12 Ω bei Messspannungen bis 1000 V. E. der Elektrotechnik sind i.d.R. ungeeignet, da diese im Allgemeinen nur Widerstände im Bereich von Milliohm bis zu einigen 100 Ω erfassen können und die Messspannung im Niedervoltbereich liegt. Im Hinblick auf elektrostat. Erdung in Ex-Bereichen muss ein dafür zugelassenes E. (ex-ge‐ schützt) verwendet oder aber ein ↑Arbeitsfreigabeschein erteilt werden. Die Abb. zeigt ein Beispiel für ein solches Hoch-Ohm-Messgerät für Isolations- und Ableitwiderstände von 1 kΩ-2 TΩ mit Messspannungen von 32, 100 oder 500 V. Erdungsschleife, wird durch zwei separate ↑Erder an einem elektr. Teil (Anlage, Gerät, Schaltung) gebildet. Wirken auf die so entstandene Leiterschleife elektr. oder magnet. ↑Felder ein, so können Störspannungen in das System influenziert bzw. induziert werden. Eine E. ist stets zu vermeiden. Erdungsüberwachung, erfolgt mit vielgestaltigen Systemen. Sie werden unterschieden in E. des Ableitpfades (↑Erdung) mit nur optischer Anzeige, mit kapazitiver Überwachung (d.h. welche Kapazität ist angeschlossen) sowie mit Schalteinheit zur Prozessfreigabe. Sie bestehen i.d.R. aus einer ↑Erdungszange (Erdungskontaktgeber) am zu erdenden Objekt, verbunden mit einem Auswertegerät. Die korrekte und permanente Überwachung wird dabei meistens optisch angezeigt. Zusätzlich integrierte Kontakte der Auswerteinheit können einen Prozess freischalten und bei unzureichender Erdung gegebenenfalls diesen stoppen. Für ↑FIBC-C gibt es besondere Ausführungen, da diese an zwei Stellen geerdet werden sollten. Erdungszange, Klemmvorrichtung mit Erdanschluss für die ↑Ladungsableitung von leit‐ fähigen Gegenständen, z.B. beim ↑Behälter befüllen. Die Zähne der Zange sollen sehr scharf und mit großer Federkraft beaufschlagt sein, damit z.B. Lackschichten sicher durchdrungen 124 erdungsfähig <?page no="127"?> werden. Zur Kontrolle können E. mit einem Signalgeber ausgestattet werden, der die Erdung durch einen eigensicheren ↑Stromkreis überwacht. (Quelle: www.walkerling-shop.de) (Quelle: www.atc.nu) Bei der aus einem schwach ableitfähigen Kunststoff (ca. 1 MΩ) bestehenden E. ist der Nutzen darin zu sehen, dass sie wegen ihres Eigenwiderstandes bei einem verspäteten Anschluss an ein z.B. bereits teilgefülltes und damit aufgeladenes Fass keinen zündfähigen Funken bewirkt. Erdungszunge. An Erde angeschlossen sind E. für die ↑passive Entladung einzusetzen. Dadurch ist es möglich, auf einfache Weise elektrostat. Ladungen zu reduzieren. Der Einsatz bietet sich überall dort an, wo keine Ionisatoren mit Stromversorgung ver‐ wendet werden können und wo geringe verbleibende Aufladungen nicht als störend emp‐ funden werden (↑Coronaentladung). Als passive Bauteile sind E. auch im Ex-Bereich der Ex-Gruppe IIA einsetzbar. Das Material der E. ist so flexibel, dass Verletzungen unwahr‐ scheinlich sind. erhöhte Sicherheit, ↑Zündschutzart Ex e Erlaubnisschein, ↑Arbeitsfreigabeschein Ersatzschaltbild, dient zur Veranschaulichung der elektr. Eigenschaften eines Systems, z.B. Mensch: Unter z.B. ↑Behälter befüllen werden Aufladungs- und Entladungsvorgang beim Befüllen eines Fasses mit Hilfe eines E. erklärt. Erstarrungspotential, entsteht durch Ladungstrennungen, wenn es beim ↑Erstarrungspunkt zur ↑Kristallisation kommt. Erstarrungspunkt, Temperatur, bei der ein Gleichgewichtszustand zwischen fester und flüssiger Phase besteht bzw. eine Flüssigkeit in den festen ↑Aggregatzustand übergeht. ESA / ESA-Presseur, ↑elektrostat. Druckhilfe ESD, Abk. für engl. electrostatic discharge, („elektrostat. ↑ Entla‐ dung“) , Ladungsübertragung zwischen Körpern mit einem unter‐ schiedlichen elektr. Potential, ausgelöst durch Direktkontakt oder durch ein elektrostat. Feld. ESD steht für die Problematik, dass elek‐ tron. Bauelemente durch elektrostat. Entladungen (i.d.R. < 1 µs) in 125 ESD <?page no="128"?> ihrer Funktion beeinträchtigt oder zerstört werden können (↑ESD-Schutzzone). Die Abb. zeigt das Symbol für den ESD-Bereich. Weiterführende Informationen, größtenteils zu Prüftechniken: ↑CDM, ↑DUT (EUT), ↑EMP, ↑EOS, ↑ESDS, ↑HBM, ↑LEMP, ↑MM, ↑SG. [DIN EN 60749-27] ESD-Association (ESD-A), gemeinnütziger Industrieverband der USA. Die ESD-A ist eine freiwillige Vereinigung interessierter Branchenfachleute, die gegründet wurde, um das Bewusstsein für ESD durch Standards und Bildung in den Bereichen ↑EOS und ↑ESD zu erweitern. Es ist die einzige vom American National Standards Institute (ANSI) akkreditierte Organisation, die Standards für Elektrostatik schreibt und erstellt. ESD-Forum e.V., unabhängiger gemeinnütziger Verein in Deutschland. Der Verein besteht aus Mitgliedern der Hochschulen, der Industrie und den Institutionen des Öffentlichen Rechts und verfolgt den Zweck, die Wirkungen der Elektrostatik im Bereich der Mikro‐ elektronik zu untersuchen und die dabei gewonnenen Erkenntnisse der Allgemeinheit zugänglich zu machen. ESD-Korrelation. Prüfungen z.B. mit HBM-Pulsen an Halbleiterbauelementen (↑DUT) können an verschiedenen ↑ESD-Testsystemen durchgeführt werden. Das Messergebnis ist die Ladespannung des HBM-Entladenetzwerkes, bei der das DUT durch den nachfolgenden HBM-Puls geschädigt wurde, die sog. Ausfallschwelle. ESD-Nachbildung, Verfahren zur Simulation elektrostat. Effekte - Prüfpulsformen der elektrostat. Entladung für das Machine Model (↑MM). [DIN EN 61340-3-2] ESD-Pistole, Bauform eines ↑ESD-Prüfgenerators in Gestalt einer Pistole, um auf einfache Weise ↑HBM-Prüfungen, an Geräten durchzuführen. ESD-P. haben auswechselbare Prüf‐ spitzen, eine, die der Form eines Fingers ähnelt und für Annäherungsprüfungen verwendet wird, und eine sehr spitz zulaufende Prüfspitze, die Lackschichten durchdringen kann, um den Prüfimpuls direkt auf das Gehäuse eines Prüflings zu leiten. ESD-P. werden hauptsächlich nach ihrer max. Ladespannung kategorisiert, die sich bei den meisten Modellen im Bereich von 8-20 kV bewegt. [DIN EN 61000-4-2] ESD-Prüfgenerator, dient der Prüfung der Störfestigkeit elektron. Geräte gegen Entla‐ dungen statischer Elektrizität. Er wird auch als HBM-Tester bezeichnet, weil störende Entladungen häufig durch elektrostat. aufgeladene Personen verursacht werden. Die Bauform ist i.d.R. die ↑ESD-Pistole. ESDS, Abk. für engl. electrostatic discharge sensitive device, („diskretes Bauelement“) , integrierte Schaltkreise oder Baugruppen und Geräte, welche durch elektrostat. Felder oder elektrostat. Entladungen geschädigt oder zerstört werden können. Dies kann während der Handhabung, der Testphase oder beim Transport erfolgen. ESD-Schutz. Der Begriff wird vorzugsweise im Zusammenhang mit ↑EGB benutzt und soll den Schutz elektron. Geräte gegen statische Elektrizität gewährleisten. ESD-Schutzlack. Durch Zusatz von leitfähigen Pigmenten (z.B. Ruß (↑Kohlenstoff), Metallpulver) lassen sich elektr. leitfähige Lacke erzielen, die auf isolierenden Kunststoff‐ 126 ESD-Association <?page no="129"?> gehäusen (vorzugsweise innen) aufgetragen werden und so die darin enthaltenen ↑EGB schützen. ESD-Schutzzone, Bereich, in dem ↑ESDS mit geringstem Risiko gegen Beschädigungen (↑ESD) infolge elektrostat. Aufladungen gehandhabt werden können. Eine ESD-S. wird so eingerichtet, dass bei niedrigster zu erwartender Luftfeuchte ein bestimmter Grenzwert elektrostat. Aufladungen nicht überschritten werden kann. Dazu dienen elektr. ableitfähige Tische, Stühle, Fußböden, Handgelenkerdungsbänder, Schuhe sowie nicht aufladbare Klei‐ dung und gegebenenfalls ↑Ionisatoren. Ein elektrostat. gefährdetes Bauelement (↑DUT) darf nur dann in einer ESD-S. gehandhabt werden, wenn seine ↑ESD-Spannungsempfindlichkeit oder Ausfallschwelle, also die elektrostat. Aufladung, ab der durch eine Entladung eine Schädigung hervorgerufen werden kann, höher liegt als die max. erreichbare Aufladung in der ESD-S. (↑Personentester) ESD-Spannungsempfindlichkeit, bezeichnet die max. Spannung (elektrostat. Aufla‐ dung) bis zu der ↑EGB keine Beschädigung durch elektrostat. Entladungen (↑ESD) erleiden. Allerdings wird diese Einteilung in CDM-Klassen aufgrund max. Spannungswerte zuweilen angefochten, da die Einflüsse von Einwirkungsdauer, Stromverlauf und umgesetzter Energie unberücksichtigt bleiben. ESD-Testsystem, dient dazu, mikroelektron. Bauelemente oder auch Geräte, die solche enthalten, im Hinblick auf ihre Störfestigkeit gegen ESD-Pulse zu untersuchen (↑CDM, ↑DUT, ↑HBM, ↑MM, ↑SG). Ether, allg. Bezeichnung für Diethylether, eine elektrostat. aufladbare („erregbare“) und entzündbare Flüssigkeit, die bei Experimenten in der Barockzeit häufig zum Nachweis der Gefährlichkeit ↑statischer Elektrizität (z.B. Personenaufladung) verwendet wurde. Dabei beruht die leichte Entzündbarkeit von E. nicht so sehr auf seiner geringen ↑MZE, sondern auf seinem verhältnismäßig weiten ↑Explosionsbereich. Bei der Verwendung von E. in der Inhalations-Anästhesie können explosionsfähige Gemische entstehen, die nicht selten zu Explosionen während des Operationsverlaufes geführt haben. In medizinisch genutzten Räumen sind daher Schutzmaßnahmen gegen elektrostat. Aufladungen erforderlich. [TRGS 727] Etikett, (franz. étiquette), Schild zur Kennzeichnung von Artikeln, wird insbesondere in der Elektrostatik bei Gegenständen (z.B. Großpackmitteln) zur Erläuterung der von ihnen ausgehenden elektrostat. Gefahren und Störungen verwendet. E. aus Aluminium haben je nach Größe eine hinreichende Kapazität, um einen für brennbare Gase und Dämpfe zündfähigen Funken speichern zu können. EUT, Abk. für engl. equipment under test, („Gerät in Prüfung“) , ↑DUT Ex-Atmosphäre, Gemisch von Gasen oder Dämpfen untereinander oder mit Nebeln oder Stäuben einschließlich üblicher Beimengungen (z.B. Feuchtigkeit), in dem sich der Verbrennungsvorgang unter ↑atmosphärischen Bedingungen nach erfolgter Zündung auf das unverbrannte Gemisch überträgt. [TRGS 723] 127 Ex-Atmosphäre <?page no="130"?> Ex-Bereich (explosionsgefährdeter Bereich), d.h. in dem aufgrund der örtlichen und betrieblichen Verhältnisse eine gefährliche ↑Ex-Atmosphäre von brennbaren Gasen, Dämpfen, Nebeln oder Stäuben unter ↑atmosphärischen Bedingungen auftreten kann und in dem nach erfolgter Zündung (↑Explosion) eine selbständige Flammenfortpflanzung möglich ist. Ex-B. werden hinsichtlich der Wahrscheinlichkeit des Vorhandenseins von explosionsfähigen Gemischen in ↑Ex-Zonen eingeteilt, wobei die verwendeten Geräte in ↑Kategorien festgelegte Schutzkriterien zu erfüllen haben. Nach der ↑BetrSichV hat der Arbeitgeber diese Bereiche unter Berücksichtigung der Ergebnisse einer Gefährdungsbe‐ urteilung in „Ex-Zonen“ einzuteilen. [TRGS 721 bis 725, 727] Exoelektron, entsteht ohne Energiezufuhr aus frisch aufgedampften Metalloberflächen. Es weist eine nur geringe Energie von etwa 1 eV (↑Elektronenvolt) auf. exotherme Reaktion, Selbsterhitzung, die dann möglich ist, wenn die Wärmeproduk‐ tionsrate größer ist als die Wärmeverlustrate zur Umgebung. Die den Selbsterhitzungen zugrunde liegenden chem. Reaktionen können schon unterhalb der Raumtemperatur ablaufen. Nur erfolgen sie dann i.d.R. so langsam, dass die dabei freigesetzte Wärme im Allgemeinen schnell an die Umgebung abgegeben wird und das System auf konstanter Temperatur verharrt. Durch Behinderung der Wärmeableitung oder durch erhöhte Um‐ gebungstemperatur (z.B. bei der Lagerung) kann jedoch die Reaktionsgeschwindigkeit derart zunehmen, dass die zur Entzündung notwendigen Voraussetzungen erreicht werden. Entscheidend sind neben anderen Parametern das Volumen-Oberflächen-Ver‐ hältnis des Reaktionssystems, die Umgebungstemperatur sowie die Verweilzeit. Die ent‐ stehenden hohen Temperaturen können sowohl zur Entzündung einer ↑Ex-Atmosphäre, als auch zur Entstehung von Glimmnestern und/ oder Bränden führen. Möglicherweise bei der Reaktion entstehende brennbare Stoffe (z.B. Gase oder Dämpfe) können selbst wieder mit der Umgebungsluft Ex-Atmosphäre bilden und so die Gefährlichkeit solcher Systeme als Zündquelle beträchtlich erhöhen. Eine Kombination mehrerer Wirkungen kann z.B. bei Ablagerungen selbstentzündbarer Stäube eintreten, wenn die zunächst durch Selbstentzündung gebildeten Glimmnester zu Zündquellen für eine Ex-Atmo‐ sphäre werden. [TRGS 721] Explosimeter, Gerät zur Überprüfung des Vorliegens einer ↑Ex-Atmosphäre am Messort (↑Freimessen, ↑Arbeitsfreigabeschein). E. sind regelmäßig auf die zu detektierenden Gase zu ↑kalibrieren. Explosion, plötzliche Oxidations- oder Zerfallsreaktion mit Anstieg der Temperatur, des Drucks oder beider gleichzeitig. Sie ist nur bei einem bestimmten Mischungsverhältnis von brennbarer Substanz (Gas, Staub) und Luft möglich und hat eine schnelle selbständige Flammenausbreitung zur Folge (unter atmosphärischen Bedingungen ca. 10 m/ s). (↑Flam‐ menreaktion, ↑Deflagration, ↑Detonation, ↑Verbrennungsvorgang), [DIN EN 1127-1] Explosionsbereich, Konzentrationsbereich von brennbaren Gasen, Dämpfen, Nebeln oder Stäuben unter ↑atmosphärischen Bedingungen, in dem nach erfolgter Zündung eine selb‐ ständige Flammenfortpflanzung möglich ist, d.h. der Bereich, in dem diese explosionsfähig sind. Der E. wird eingegrenzt durch die ↑Explosionsgrenzen. 128 Ex-Bereich <?page no="131"?> Explosionsdruck, Höchstwert des Druckes (Überdruck über dem Anfangsdruck), der in einem geschlossenen Behälter während der Verbrennung eines explosionsfähigen Gemisches auftritt. Bei Gasen, Dämpfen und Stäuben organischer Verbindungen in Mischung mit Luft unter ↑atmosphärischen Bedingungen wird in annähernd kubischen Behältern ein E. von etwa 6-10 bar erreicht. Bei Behältern mit einem Verhältnis von Länge/ Durchmesser > 5 kann eine ↑Explosion nach einer hinreichenden Anlaufstrecke in eine ↑Detonation übergehen. Explosionsdruckentlastung, umfasst im weitesten Sinne alles, was dazu dient, beim Entstehen oder nach einer gewissen Ausweitung einer ↑Explosion die ursprünglich ab‐ geschlossene Apparatur, in der sich der Explosionsablauf vollzieht, bei Erreichen des Ansprechdruckes kurzfristig oder bleibend in ungefährliche Richtung zu öffnen. Die Ent‐ lastungseinrichtung soll bewirken, dass die Apparatur nicht über ihre Explosionsfestigkeit hinaus beansprucht wird. Es können dazu z.B. Berstscheiben oder Explosionsklappen verwendet werden. Sicherheitsventile sind hierfür ungeeignet. Als Auffangvorrichtung für die freigesetzten Stoffe kann z.B. ein ↑Quenchrohr verwendet werden. Für die Dimen‐ sionierung von E. sind die zeitlichen Beziehungen, die zwischen dem Fortschreiten der Explosion und dem Ansprechen der Druckentlastung bestehen, maßgebend. Eine E. ist nicht zulässig, wenn die durch sie freigesetzten Stoffe Personen gefährden bzw. die Umwelt schädigen. [TRGS 724] (Quelle: www.rembe.de) explosionsdruckfeste Bauweise, derart gestaltete Behälter und Apparate halten dem zu erwartenden Explosionsdruck stand, ohne sich bleibend zu verformen. Für die Auslegung und Herstellung werden die Berechnungs- und Bauvorschriften für Druckbehälter ange‐ wendet. Als Berechnungsdruck wird der zu erwartende Explosionsdruck zugrunde gelegt. [TRGS 724] explosionsdruckstoßfeste Bauweise, entsprechend gebaute Behälter und Apparate halten dem bei einer Explosion in ihrem Inneren auftretenden Druckstoß in Höhe des zu erwartenden Explosionsdruckes stand. Dabei sind jedoch bleibende Verformungen zulässig. Nach Explosionsereignissen müssen die betroffenen Anlageteile auf Verformung überprüft werden. [TRGS 724] explosionsfähige Atmosphäre, ↑Ex-Atmosphäre 129 explosionsfähig <?page no="132"?> explosionsfähiges Prüfgemisch, definiertes Brenngas-Luft-Gemisch, das zur Prüfung ↑elektr. Betriebsmittel (eigensicherer ↑Stromkreis) für deren Einsatz in Ex-Bereichen verwendet wird (z.B. auch für ↑Ionisatoren an Hochspannung). explosionsfeste Bauweise. Anlageteile wie Behälter, Apparate, Rohrleitungen lassen sich so bauen, dass sie einer Explosion im Inneren standhalten, ohne aufzureißen. Man unterscheidet im Allgemeinen folgende e.B.: ● ↑explosionsdruckfeste Bauweise ● ↑explosionsdruckstoßfeste Bauweise [TRGS 724] Explosionsgefahr, kann bestehen, wenn brennbare Gase, Stäube oder entzündbare Flüs‐ sigkeiten hergestellt, gelagert oder verarbeitet werden und dabei Gase, Dämpfe, Nebel (Flüssigkeitstropfen) oder Stäube im Gemisch mit Luft auftreten. Die Beurteilung der E. hat unabhängig davon zu erfolgen, ob eine der ↑Zündquellen vorhanden ist. explosionsgefährdeter Bereich, ↑Ex-Bereich Explosionsgrenze. Nur innerhalb bestimmter stoffspezif. Grenzen ist ein Gemisch explo‐ sionsfähig. In aller Regel erfolgt die Angabe der E. in [Vol.-%]. Wenn die Konzentration des ausreichend gemischten (dispergierten) brennbaren Stoffes in Luft einen Mindestwert (untere E.) überschreitet, ist eine Explosion möglich. Eine solche kommt nicht mehr zustande, wenn die Konzentration einen max. Wert (obere E.) überschritten hat. Bei anderen als ↑atmosphärischen Bedingungen, z.B. höherer Sauerstoffgehalt, niedrigerer Luftdruck, ändern sich die E. Die E. selbst gehören nicht zum Explosionsbereich. Im Gegensatz zu Gasen und Dämpfen lassen sich homogene Staub-Luft-Gemische wegen der örtlichen und zeitlichen Schwankungen der Staubkonzentration nicht her‐ stellen. Deshalb kommt insbesondere der oberen E. keine so hohe Bedeutung zu wie bei Dampf-Luft-Gemischen. In meist unzulässiger Vereinfachung wird als Staubkonzent‐ ration häufig die Gesamtmenge des Staubes im Gesamtvolumen eines Apparates (z.B. Zerstäubungstrockners) betrachtet und eine gleichförmige Verteilung angenommen. Es können aber örtlich völlig andere Staubkonzentrationen vorliegen, da eine summarische Abschätzung nicht die Konzentrationen im Teilvolumen beschreiben kann. Die E. ändern sich mit dem Druck und der Temperatur. (↑Dampfdruckkurve), {Anhang B}, [SE Abschn. 1.2], [Hirsch, W., Brandes, E. (2014)] untere E. (UEG), kennzeichnet eine Brennstoffkonzentration, unterhalb der ein Ge‐ misch zu „mager“ ist, um eine Flammenfortpflanzung nach erfolgter Zündung zu ermögli‐ chen. Bei den meisten Gasen und Dämpfen liegt die UEG zwischen etwa 30 und 100 g/ m 3 . Sie kann bei entzündbaren Flüssigkeiten auch durch den ↑Flammpunkt definiert werden. Für Stäube sind die UEG-Werte ungenauer, wegen örtlicher und zeitlicher Inkonstanz der Staubverteilung (↑mageres Gemisch). obere E. (OEG), kennzeichnet eine Brennstoffkonzentration, oberhalb der ein Gemisch „zu fett“ ist, um eine Flammenfortpflanzung nach erfolgter Zündung ohne weitere Zufuhr von Sauerstoff zu ermöglichen. Bei den meisten Gasen und Dämpfen liegt die OEG zwischen 200 und 1000 g/ m 3 . Für Stäube können die Werte für die OEG wegen der örtlichen und zeitlichen 130 explosionsfähig <?page no="133"?> Inkonstanz der Staubverteilung nur unter Vorbehalt angegeben werden (↑fettes Gemisch). Die OEG liegt bei Gemischen mit Sauerstoff wesentlich höher als bei Gemischen mit Luft. Explosionsgruppe. Gase und Dämpfe, die die Umgebung von explosionsgeschützten Betriebsmitteln bilden können, ordnet man nach ↑MESG (Grenzspaltweite), die in erster Näherung mit der ↑MZE (Mindestzündenergie) korreliert sind, in drei Gruppen ein (↑La‐ dungstransfer-Messung). Ex-Gruppe MZE [mJ] Beispiele I nur Bergbau ~ 0,2 Methan IIA ≥ 0,2 Aceton, Benzin, Cyclohexan, Cyclopropan IIB < 0,2 bis > 0,02 Ethanol, Ethylether, Ethylenoxid IIC ≤ 0,02 Acetylen, Schwefelkohlenstoff, Wasserstoff Die E. werden für die Begrenzung der zulässigen ↑Abmessungen aufladbarer Oberflächen und die Beurteilung der ↑Zündfähigkeit von ↑Gasentladungen durch Messung der transfe‐ rierten Ladungen (↑Ladungstransfer) herangezogen. In letzter Zeit hat sich aber herausge‐ stellt, dass es, insbesondere im Bereich des Übergangs von IIA nach IIB (Grenzspaltweite 0,9 mm), mehrere entzündbare Gase und Dämpfe gibt, deren MZE ≥ 0,2 mJ ist, die jedoch der E. IIB zuzuordnen wären. Die Entscheidung ist, alle „grenzwertigen“ Substanzen in die kritischere Gruppe (also IIB) aufzunehmen. [TRGS 727 Abschn. 2] Explosionsklasse, dieser seit 1988 ungültige Begriff wurde in ↑Explosionsgruppe überführt. Explosionspunkt, sicherheitstechn. Kenngröße, unterteilt in unteren E. (UEP) und oberen E. (OEP). Der E. ist die Temperatur, bei derjenigen Sättigungsdampfkonzentration, bei der gerade noch keine Zündung beobachtet werden kann. Diese, zu der jeweiligen Temperatur gehörigen Konzentrationen, werden als UEG und OEG (↑Explosionsgrenze) bezeichnet. Der UEP liegt etwas unterhalb des Flammpunktes. Der E. definiert somit als Stoffeigenschaft die untere und obere Grenztemperatur ihres explosionsfähigen Bereiches. Der E. ist druckabhängig. [Steen, H. (2000)] Explosionsrisiko, (integrierter Explosionsschutz). Bei der Ermittlung eines E. sind fol‐ gende Kriterien zu beachten: ● Die Wahrscheinlichkeit des Auftretens eines explosionsfähigen Gemisches, ● die Wahrscheinlichkeit des Auftretens einer wirksamen Zündquelle, ● der im Fall einer Entzündung der explosionsfähigen Gemische zu erwartende Scha‐ densumfang. Explosionsrohr, ↑Hartmann-Rohr Explosionsschutz, umfasst alle Maßnahmen, die beim Einsatz brennbarer Gase, Dämpfe, Nebel oder Stäube geeignet sind, Explosionen zu verhindern oder so zu begrenzen, dass kein Personenschaden und möglichst auch kein Sachschaden auftreten kann. E. wird eingeteilt in: 131 Explosionsschutz <?page no="134"?> primärer E., Vermeiden oder Einschränken gefährlicher ↑Ex-Atmosphäre (z.B. Gemi‐ sche außerhalb ihrer ↑Explosionsgrenzen, ↑Inertisierung). sekundärer E., Vermeiden von ↑Zündquellen, der Umfang der Schutzmaßnahmen richtet sich nach der Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Ex-Atmosphären (↑Ex-Zone). konstruktiver E., Beschränkung der Auswirkung einer Explosion auf ein unbedenk‐ liches Ausmaß durch konstruktive Maßnahmen (z.B. ↑explosionsdruckfeste Bauweise, ↑explosionsdruckstoßfeste Bauweise, ↑Explosionsdruckentlastung, ↑Explosionsunterdrü‐ ckung). Die Maßnahmen des E. werden für elektr. Geräte in der Normenreihe 60079 und die für mechan. Geräte in der Normenreihe 80079 behandelt. Explosionsschutzdokument. Sofern der Betreiber einer Anlage im Rahmen der Gefähr dungsbeurteilung (§3 der ↑BetrSichV) ermittelt hat, dass die Entstehung einer gefährlichen Ex-Atmosphäre nicht sicher verhindert werden kann, hat er - unabhängig von der Anzahl der Beschäftigten - für die Erstellung eines E. zu sorgen. Darin ist bereits vor Aufnahme der Arbeit nachzuweisen, dass angemessene Vorkehrungen getroffen wurden, um den Explosionsschutz (auch Vermeidung elektrostat. Zündquellen) sicherzustellen. Aus dem E. müssen hervorgehen: ● Die Ermittlung der Explosionsgefährdungen und deren Bewertung, ● Auflistung der Vorkehrungen, die getroffen wurden, um Explosionen zu verhindern, ● Einteilung der Ex-Bereiche in Zonen (Grundriss der Anlage Ex-Zonenplan) nach §5 und Anhang 3 der BetrSichV, ● Einhaltung der Mindestanforderungen nach Anhang 4 der BetrSichV. Hierzu gehören unter anderem organisatorische und allg. Maßnahmen, sowie die Auswahl von geeig‐ neten Geräten und Schutzsystemen entsprechend der jeweiligen Zone gemäß der Richtlinie ↑ATEX 114. Daher sollten im E. mind. enthalten sein: ● Betriebsmittelliste der Geräte im Sinne der ATEX in definierten Ex-Bereichen ● Sicherheitsmatrix und zugehörige Checklisten ● Flucht- und Rettungswegeplan ● Betriebsanweisungen ● Gefahrstoffe/ Gefahrstoffkataster ● Instandhaltungskonzept ● Gefährdungsbeurteilung ● Wirksamkeitsprüfung Nach ATEX-Produktrichtlinie 2014/ 34/ EU sollten entsprechende ↑explosionstechn. Kenn‐ zahlen für Gase, Flüssigkeiten und Stäube beachtet werden. Die Form des E. ist nicht vorgeschrieben, doch es kann nützlich sein, sich dazu eines Formularmusters und deren Erläuterung zu bedienen (www.baua.de). Um die Schutzpflichten zu realisieren und ein gleichbleibendes Sicherheitsniveau zu gewährleisten, hat der Arbeitgeber das E. stets auf dem neuesten Stand zu halten. [TRGS 721] 132 Explosionsschutzdokument <?page no="135"?> Explosionsschutz-Regel / Explosionsschutz-Verordnung. Alle relevanten Regeln sind in der [DGUV Regel 113-001] aufgeführt. Explosionsschutzzone, ↑Ex-Zone explosionstechnische Kennzahlen, zu beachten für die Erarbeitung des ↑Explosions‐ schutzdokumentes. Sie können aus verschieden Datenbanken (Chemsafe, GESTIS Stoffda‐ tenbank, GESTIS Staub-Ex, GDL, ISCS Datenbank, GSBL-Datenbank) entnommen oder bei Bedarf in einem geeigneten Labor ermittelt werden: ↑MZE, ↑Zündtemperatur, ↑Explosionsgrenze (UEG, OEG), ↑Sauerstoffgrenzkonzentration, ↑Flammpunkt, ↑Explosionsgruppe, ↑Temperaturklasse. Zusätzlich für Stäube: ↑Korngröße, ↑Medianwert, ↑Glimmtemperatur, max. ↑Explosions‐ druck, max. zeitl. Druckanstieg, ↑K St -Wert, ↑Staubexplosionsklasse, ↑hybrides Gemisch, ↑Aerosol-Luft-Gemisch. Explosionsunglück von Bitburg. 1954 kam es zu einer folgenschweren Explosion in einem militärischen Treibstoff-Lagertank. Der Tank war teilgefüllt mit Otto-Kraftstoff (↑Benzin) und sein freies Volumen sollte anlässlich einer Feuerlöschübung zu Demonstrationszwe‐ cken mit Kohlendioxid (CO 2 ) inertisiert werden. Kurz nach Öffnen der Einblasdüse, also noch bevor eine ↑Inertisierung erreicht worden war, kam es zu einer Entzündung der Treibstoffdämpfe im Tank und dessen Zerstörung. Tote und Verletzte waren zu beklagen. Das zunächst nicht verständliche Ereignis konnte erst in nachgestellten Versuchen erklärt werden. Dabei ergab sich, dass beim Entspannungsvorgang des CO 2 -Gases infolge starker Abkühlung eine teilweise Sublimation zu CO 2 -Schnee erfolgt (↑CO 2 -Löschanlage). Dieses ↑Aerosol wird beim Durchströmen der ↑Ausblasleitung elektrostat. hoch aufgeladen und führt zur Bildung einer ↑Raumladungswolke im Lagertank, die an metallenen Einbauten ↑Büschelentladungen von hinreichender ↑Zündfähigkeit auslösen kann. Da jede präventive CO 2 -Inertisierung (d.h. bevor ein Brand eingetreten ist) mit diesem Entzündungsrisiko behaftet ist, sollten Fehlauslösungen von CO 2 -Löschanlagen unbedingt vermieden werden. [SE Abschn. 7.3.8.2], [Schön, G. (1956)] Explosionsunterdrückung, verhindert durch schnelles Einblasen von Löschmitteln in Behältern und Apparaturen im Falle einer ↑Explosion das Erreichen des max. ↑Explosi‐ onsdruckes. Dies bedeutet, dass die so geschützten Apparate nur für einen reduzierten Explosionsdruck ausgelegt werden müssen. Im Gegensatz zur ↑Explosionsdruckentlastung bleiben hier die Auswirkungen einer Explosion auf das Innere der Apparatur beschränkt. Anlagen zur E. bestehen im Wesentlichen aus einem, die anlaufende Explosion erken‐ nenden Detektorsystem und den unter Druck stehenden Löschmittelbehältern, deren Austrittsöffnungen vom Detektorsignal freigegeben werden. [TRGS 724 Abschn. 2.7] Explosivstoff, chem. einheitliches festes, flüssiges oder gelatinöses Stoffgemisch, das nach Entzündung ohne Zufuhr eines Oxidators (Sauerstoff) über seine gesamte Menge eine rasche Umsetzung mit entsprechender Wärmeentwicklung aufweist. Da E. rel. starke Zünd‐ initiale benötigen, werden zum Einleiten der Reaktion sog. Initialsprengstoffe verwendet (Zünder), deren ↑MZE außerordentlich niedrig (zum Teil noch unter der des Wasserstoffes) liegen. Daher sind bei Sprengvorgängen Maßnahmen gegen elektrostat. Aufladungen (z.B. der Sprengleitungen) zu treffen, um unerwünschte Zündungen zu vermeiden. Bei der 133 Explosivstoff <?page no="136"?> Herstellung und Verarbeitung von Initialsprengstoffen sind sehr strenge Anforderungen für die Vermeidung elektrostat. Aufladungen zu stellen. (↑Sprengstoffgesetz), [TRGS 727 Abschn. 8], [Köhler, J et al. (2008)] Ex-RL, alte Fassung der „Regeln für die Vermeidung der Gefahren durch explosionsfähige Atmosphäre“, neu: [DGUV Regel 113-001]. Ex-Symbol, Zeichen für ↑Explosionsgefahren und ↑Explosionsschutz. Die Bereiche, in denen Ex-Atmosphären auftreten können, müssen - unabhängig der ihnen zugeordneten Gefahrenzonen - an allen Zugängen mit dem Gefahrendreieck gem. ↑ATEX 137 gekennzeichnet werden. Alle Betriebsmittel, die in Ex-Bereichen eingesetzt werden, müssen entsprechend geprüft und zugelassen sein und tragen das entsprechende Kennzeichen gem. ↑ATEX 114 (Sechseck). Dieses belegt, dass ein Baumuster des Gerätes von einer Konformitätsbe‐ wertungsstelle innerhalb der EU geprüft worden ist und der Hersteller im Rahmen einer Stückprüfung festgestellt hat, dass das Gerät mit dem Baumuster übereinstimmt. Ex-Zone (Explosionsschutzzone). Einteilung gefährdeter Bereiche nach der Häufigkeit und Dauer des Auftretens gefährlicher Ex-Atmosphären. Diese ist vom Unternehmer in der Dokumentation der Gefährdungsbeurteilung (↑Explosionsschutzdokument) vorzunehmen. Einteilung gem. [↑GefStoff V]: Zone 0 ist ein Bereich, in dem gefährliche explosionsfähige Atmosphäre als Gemisch aus Luft und brennbaren Gasen, Dämpfen oder Nebeln ständig, über lange Zeiträume oder häufig vorhanden ist. Zone 1 ist ein Bereich, in dem sich im Normalbetrieb gelegentlich eine gefährliche explosionsfähige Atmosphäre als Gemisch aus Luft und brennbaren Gasen, Dämpfen oder Nebeln bilden kann. Zone 2 ist ein Bereich, in dem im Normalbetrieb eine gefährliche explosionsfähige Atmo‐ sphäre als Gemisch aus Luft und brennbaren Gasen, Dämpfen oder Nebeln normalerweise nicht auftritt, und wenn doch, dann nur selten und für kurze Zeit. Zone 20 ist ein Bereich, in dem gefährliche explosionsfähige Atmosphäre in Form einer Wolke aus brennbarem Staub, der in der Luft enthalten ist, ständig, über lange Zeiträume oder häufig vorhanden ist. Zone 21 ist ein Bereich, in dem sich im Normalbetrieb gelegentlich eine gefährliche explosionsfähige Atmosphäre in Form einer Wolke aus in der Luft enthaltenem brennbaren Staub bilden kann. Zone 22 ist ein Bereich, in dem im Normalbetrieb eine gefährliche explosionsfähige Atmosphäre in Form einer Wolke aus in der Luft enthaltenem brennbaren Staub normalerweise nicht auftritt, und wenn doch, dann nur selten und für kurze Zeit. Als Normalbetrieb gilt der Zustand, in dem Anlagen innerhalb ihrer Auslegungsparameter verwendet werden. Im Zweifelsfall ist die strengere Zone zu wählen. Schichten, Ablagerungen und Aufhäufungen von brennbarem Staub sind wie jede andere Ursache, die zur Bildung einer gefährlichen explosionsfähigen Atmosphäre führen kann, zu berücksichtigen. Im Nordamerikanischen „Division“-System werden lediglich zwei Wahrscheinlich‐ keiten der zündfähigen Gemische definiert: 134 Ex-RL <?page no="137"?> Division 1. Die zündfähigen Gase, Dämpfe oder Staubpartikel treten im normalen Betrieb permanent oder zeitweise auf; mit Zone 1 und 0 zu vergleichen. Division 2. Die zündfähigen Gemische treten im normalen Betrieb wahrscheinlich nicht auf (selten und nur für kurze Zeit); mit Zone 2 zu vergleichen. EYE Meter ® , mobiler Detektor für ↑ESD und ↑EMI Ereignisse sowie Messgerät für EM-Felder und RF-Signale (3M Electronic Solutions) (↑Funkennachweisgerät). F Fadenelektrometer, leistungsloses Spannungs‐ messgerät (↑Elektrometer). Ein elastisch einge‐ spannter Metallfaden wird durch die zu messende Spannung im elektr. Feld eines Platten-↑Kondensa‐ tors nach der Beziehung Q = U ∙ C ausgelenkt. Die Auslenkung kann z.B. an einer transparenten Skala abgelesen werden. Beim Anlegen der Messspan‐ nung fließt ein ↑Ladestrom, um die Eigenkapazität des F. aufzuladen. Danach wird der Eigenverbrauch nur noch von der Isolation des Gerätes bestimmt. (↑Elektroskop) Fadenmesskammer, Adapter für ↑Influenz-Elektrofeld‐ meter zum Messen der elektrostat. Aufladung von Fila‐ menten. Die max. Ladung ( Q )/ Fläche ( F ) für ein Filament von 1 m Länge kann berechnet werden: Die ↑Ladungsbedeckung beträgt σ max = 26 µC/ m 2 . Q = Q max ∙ F und U = Q / ε 0 (elektr. ↑Feldkonstante ε 0 = 8,85419 ∙ 10 -12 As/ Vm) {Anhang M.1 und M.2} 135 Fadenmesskammer <?page no="138"?> Fahrenheit, Daniel Gabriel (1686-1736), dt. Physiker, begründete die wissenschaftl. Thermo‐ metrie und entwickelte ein Flüssigkeitsthermometer (Quecksilber) mit Drei-Punkte-Eichung, wobei der mittlere Eichpunkt mit 100°F der Temperatur des menschlichen Körpers entspricht. Fahrenheit. Grad F. [°F] ist eine vorzugsweise in engl.-sprachigen Ländern genutzte Temperatureinheit. Die Temperaturskala wurde von D.G. ↑Fahrenheit in 180 gleiche Teile eingeteilt, bei der für Wasser der Erstarrungspunkt auf 32°F und der Siedepunkt auf 212°F festgelegt worden ist. Eine Temperaturdifferenz von 1 K (1°C) entspricht einer Temperaturdifferenz von 5/ 9 F. Die Temperatur in ↑Celsius errechnet sich nach der Formel: y°C = (x°F - 32) ∙ 5/ 9. Fahrzeugaufladung. Fahrzeuge verhalten sich elektr. wie ↑Kondensatoren, sobald sie über ihre Bereifung und/ oder den Bodenbelag gegen Erde isoliert sind. Ihre Kapazitäten erstrecken sich von etwa 100 pF (kleiner Transportwagen) bis zu einigen 1000 pF (Straßentankwagen). Sie können z.B. beim Beladen oder Entladen (Befüllen oder Entleeren), beim Rollen aber auch durch ↑Influenz aufgeladen werden. Dies kann zu Entladungsfunken führen; daher darf in ↑Ex-Bereichen der ↑Ableitwiderstand kleiner Fahrzeuge 100 MΩ und großer Fahrzeuge 1 MΩ nicht überschreiten (↑Betankung, ↑Erdung, ↑Erdungsüberwachung). Die Kontamination der ↑Fahrzeugreifen (z.B. mit Streusalz im Winter) kann die F. erheblich beeinflussen. Fahrzeugreifen, sollen zur Vermeidung von Fahrzeugaufladung (bei ↑Betankung und Fahrt) ableitfähig sein. In der Vergangenheit wurde das durch Zusatz von Ruß (↑Kohlen‐ stoff) erreicht. Dieser wurde durch den Zusatz von hochdisperser Kieselsäure ersetzt (z.B. ↑Aerosil ® ), wodurch eine Ladungsableitung nicht mehr ohne Weiteres gegeben ist. Als Lösung wurde i.d.R. ein schmaler leitfähiger Streifen in der Mitte der Lauffläche angeordnet, der eine elektr. Verbindung zum Unterprotektor und über diesen den Kontakt zur Felge herstellt. In Ex-Bereichen darf der Wert des ↑Ableitwiderstandes für F. (z.B. bei Gabelstaplern) 100 MΩ nicht überschreiten. [TRGS 727] Fahrzeugtank, vorzugweise aus Polyethylen hergestellt. Kurz nach Beginn der ersten Betankung herrscht im Kraftstofftank ein ↑fettes Gemisch, weshalb es nicht zu einer Explosion kommen wird und deshalb der Tank von „Jedermann“ befüllt werden kann (↑Benzin, ↑Benzindampf, ↑Betankung). Lediglich im oberen Teil des Tankeinfüllstutzens könnte ein Brand entstehen. [SE Abschn. 1.4 und 7.5.8] Fallprüfung. Großpackmittel (Container, Fässer usw.) zur Beförderung von ↑Gefahrgut werden u.a. einer F. unterzogen, die nach Temperierung des Prüfmusters und seines Füllguts auf -18°C oder tiefer durchzuführen ist. Zur Vermeidung von Gefahren durch Elektrostatik dürfen nach ↑BetrSichV ortsbewegliche Gefäße mit einem Volumen über 5 l aus Kunststoff für entzündbare Flüssigkeiten mit einem Flammpunkt bis 35°C nur verwendet werden, wenn sie elektrostat. ausreichend ableitfähig oder mit einer ausreichend ableitfähigen Einrichtung versehen sind. Dauerhafte Leitfähigkeit lässt sich bei Kunststoffen wirtschaft‐ lich derzeit nur mit Ruß (↑Kohlenstoff) erreichen, wodurch aber die ↑Kälteschlagzähigkeit verschlechtert wird. Das hat zur Folge, dass derart leitfähig gemachte Großpackmittel die F. häufig nicht bestehen. [TRGS 727 Abschn. 4.5.4 (3) 2c)], [BAM Ratgeber (2017)] 136 Fahrenheit <?page no="139"?> Farad, nach M. ↑Faraday benannte abgeleitete ↑SI-Einheit [F] der elektr. ↑Kapazität C . Ein Kondensator hat die Kapazität 1 F (1 As/ V), wenn er durch die Ladung von 1 C (1 As) auf die Spannung von 1 V aufgeladen wird. In der Elektrostatik wird üblicherweise die kleinere Einheit Picofarad [pF] verwendet. {Anhang M.5} Faraday, Michael (1791-1867), engl. Physiker und Chemiker, bekannt u.a. durch den Nachweis der elektromagnet. ↑Induktion und grundlegender Arbeiten zur Elektrolyse (↑Faraday-Konstante). Ihm wird die Feststellung zugeschrieben, dass das Innere eines leitfähigen Hohlkörpers stets feldfrei ist (↑Faraday-Becher, ↑Faraday-Käfig). Faraday-Becher (auch Faraday-Zylinder). Das Innere eines leitfähigen Hohlkörpers ist feldfrei, sodass sich die ↑Ladung eines eingebrachten aufgeladenen Gegenstandes auf den F-B. überträgt und mit einem Elektrometer ( R i > 10 15 Ω) erfasst werden kann (↑Influenz). So kann z.B. auch die Ladung eines Isolierstoffes gemessen werden. Die Ladung Q errechnet sich aus der Gesamtkapazität C des Messaufbaues und der gemessenen Spannung U {Anhang M.2}. Ein fallendes geladenes Teilchen überträgt dessen La‐ dung auch ohne Wandberührung auf den Faraday-Zy‐ linder. (↑Aufladung, (fallender Tropfen)), [SE Abschn. 3.10] Faraday-Cup-Elektrometer (FCE), einfache Form eines elektr. Messgerätes zur Messung der Aufladung von Partikeln. Er besteht aus einem isoliert in einem Faraday-Becher angebrachten Filter und dem Elektro‐ meter. Das FCE wird in der Aerosol-Forschung zur Bestimmung der spezif. Ladung [C/ g] von Partikeln eingesetzt. 137 Faraday-Cup-Elektrometer <?page no="140"?> Faraday-Käfig. In Analogie zum ↑Faraday-Becher (feldfreier Innenraum) lassen sich Räume gegen elektr. Felder durch eine allseitig geschlossene leitfähige Hülle schützen. Sie braucht nicht lückenlos geschlossen zu sein, da bereits ein elektr. leitfähiges Drahtnetz praktisch alle Feldlinien vom Innenraum fernhält. Die Maschenweite muss bei elektromagnet. Wechselfeldern kleiner sein als deren Wellenlänge. Die Bezeichnung „Käfig“ geht darauf zurück, dass M. Faraday bei Vorführversuchen kleine Tiere (z.B. Mäuse) und nicht zuletzt sich selbst in das Drahtgehäuse setzte. Das Prinzip des F-K. findet sich in vielen Anwendungen: Abschirmung bei ↑Wider‐ standsmessungen im TΩ-Bereich, Autokarosserie als Schutz gegen Blitzschlag (↑Blitzschutz), Abschirmung ESD-empfindlicher Elektronik. [SE Abschn. 3.9] Faraday-Konstante, auch als elektrochem. Äquivalent bezeichnet, ist ein Proportionalitäts‐ faktor, der den quantitativen Zusammenhang zwischen Stromfluss und dadurch abgeschiedener Stoffmenge bei der ↑Elektrolyse angibt (↑Voltameter). Die F-K. ist das Produkt von ↑Loschmidt’‐ scher Konstante N L und der ↑Elementarladung: N L ∙ e = 96 485,3415 ∙ 10 -8 C/ mol. Faraday'sche Gesetze, von M. ↑Faraday 1833 untersuchte und definierte quantitative Zusammenhänge zwischen dem Stromfluss durch einen ↑Elektrolyt und den an den Elektroden abgeschiedenen Stoffmengen (Grundgesetze der ↑Elektrolyse). 1. F.G.: Die Stoffmenge der elektrolytischen Zersetzungsprodukte ist der durchgegan‐ genen Ladung proportional. Die Ladung ist dabei ein ganzzahliges Vielfaches der Elemen‐ tarladung ( e = 1,602 176 634 ∙ 10 -19 As). Auf dieser Basis wurde 1898 im „Gesetz, betreffend die elektrischen Maßeinheiten“ die Einheit ↑Ampere [A] definiert: Es wird dargestellt durch den unveränderlichen elektrischen Strom, welcher bei dem Durchgange durch eine wässerige Lösung von Silbernitrat in einer Sekunde 0,001118 Gramm Silber niederschlägt. 2. F.G.: Die durch eine bestimmte Ladungsmenge abgeschiedene Masse eines Elements ist proportional zur Atommasse des abgeschiedenen Elements und umgekehrt proportional zu seiner Wertigkeit, daher zur Anzahl von einwertigen Atomen, die sich mit diesem Element verbinden können. Farbablagerung, entsteht im elektr. Feld, insbesondere bei schnelllaufenden Beschich‐ tungsmaschinen (↑Lichtenberg-Figur). Derartige F. können bei leitfähigen Eigenschaften Ladungen ableiten, aber auch durch den Stromfluss erhitzt werden und zündfähige Gasgemische entzünden. [SE Abschn. 8.2.10] Farbnebel, (engl. ink mist) . Bei hohen Geschwindigkeiten und extrem hoher Bewegung der Beschichtungsstoffe (z.B. Druckfarben) schäumen diese stark, Blasen steigen auf, zerplatzen 138 Faraday-Käfig <?page no="141"?> und bilden aufgeladene Aerosole (F.). Letztere werden von der aufgeladenen ↑Material‐ bahn (z.B. Papier oder Folie) angezogen oder durch Influenz aufgeladen und können im Beschichtungswerk vagabundieren, bis sie sich an geerdeten Oberflächen absetzen und die Maschine verschmutzen (↑Farbablagerung). F. treten i.d.R. an der Auslaufseite eines Beschichtungswerkes aus, da die Einlaufseite z.B. durch die Rakel abgedeckt ist. Durch den Einsatz von ↑Ionisatoren können F. vermindert werden. Mittels ↑Aufladeelektroden können F. bei bestimmten techn. Bedingungen vermieden werden (↑Misting Tacker). [SE Abschn. 8.2.10] Faserbrückendurchschlag. Bei der ↑Zündschutzart Ex o (Ölkapselung) kann es durch Alterung der Isolierung, z.B. beim Einsatz von ↑Pressspan, zur Herauslösung von Fasern kommen, die im elektr. Feld ausgerichtet werden, eine Brücke bilden und zum F. führen. Durch diese Brücken kann es auch zur Wärmentwicklung (↑Joule’sches Gesetz) kommen, die Feuchtigkeit oder niedrig siedende Flüssigkeitsbestandteile zur Verdampfung bringt und in den entstehenden Gasblasen den Durchschlag einleitet. Faserbüschel, wesentlicher Bestandteil einer ↑Entladebürste. Die Reduzierung der Anzahl der F. steigert deren Entladewirkung (↑Coronaeinsatzspannung). [SE Abschn. 5.2.3] Fass, zylindrische Verpackung aus Metall, Pappe, Kunststoff oder Sperrholz als Transport- und Lagerbehälter für feste Schüttgüter oder Flüssigkeiten (↑Behälter befüllen, ↑Packmittel, ↑Rekonditionieren). Fehlerstrom ● elektr. Strom, der bei einem Isolationsfehler fließt. [DIN VDE 0100-200] ● Differenzstrom bei F.-Schutzeinrichtungen. [DIN EN 61008-1] Feinstruktur ● die erst bei genügend hoher Auflösung sichtbar werdende Aufspaltung von sonst einfach erscheinenden Vorgängen. ● geometrischer Aufbau der Materie im Bereich submikroskopischer Dimension. 139 Feinstruktur <?page no="142"?> Feinteiligkeit, kennzeichnet das Erscheinungsbild von Feststoffen, z.B. durch Angabe der ↑Teilchengröße (↑Staub). Feld. Allg. wird in der Physik unter F. ein räumlicher Bereich verstanden, bei dem jedem Punkt ein definierter Wert einer physikal. Größe zugeordnet ist. In dieser Logik wird unterschieden zwischen: ● Skalare F. (z.B. Dichte, Temperatur), sind durch Angabe eines Zahlenwertes oder einer Maßeinheit vollständig bestimmt. ● Vektorielle F. (z.B. elektrostat. oder magnet. Feldstärke), stellen eine gerichtete Größe dar und unterscheiden sich vom skalaren F. durch die zusätzliche Angabe einer bestimmten Richtung. Vektor-F. lassen sich mit Hilfe von ↑Feldlinien anschaulich darstellen; das sind orientierte Linien, deren Tangenten in jedem Raumpunkt Richtung und Betrag der dort wirkenden Feldgröße angeben. Die elektr. und magnet. F. stellen im engeren Sinn Kraft-F. dar: Auf ein in das F. eingebrachtes taugliches Objekt wird eine Kraft ausgeübt. Akkurat abzugrenzen von diesen genannten Beschreibungen eines F. ist das elektromagnet. F., denn es beschreibt die Ausbreitung eines zeitlich veränderlichen Strahlungs-F. im Raum (↑elektromagnet. Strahlung, auch elektromagnet. Welle genannt), das den Energietransport mittels Strahlung darlegt. natürliches F. des Erdplaneten. Unsere Erde ist umgeben von magnet. und luftelektr. F. An der Erdoberfläche existiert ein elektr. Gleich-F., welches durch die ionisierende Wirkung der kosmischen Strahlung auf höhere Luftschichten (Ionosphäre) und durch die Luftbewegungen in der Atmosphäre verursacht wird. Es schwankt bei normalen Wetterbedingungen zwischen 0,1 und 0,5 kV/ m und nimmt mit wachsender Höhe ab. Es kann unter einer Gewitterwolke (↑Gewitterblitz, ↑Gewitterelektrizität) eine Stärke von 30 kV/ m und mehr erreichen. Empfindliche Personen können elektr. F. bereits ab 1 kV/ m wahrnehmen, einige Tierarten wahrscheinlich schon eher. Ab 10 kV/ m kommt es bei Menschen zu Hautkribbeln bzw. Aufrichten von Körperhaaren. Während nach Forschungs‐ ergebnissen das magnet. Erd-F. dem Schutz irdischen Lebens dient (es wehrt die von der Sonne ausgehende energiereiche Partikelstrahlung „Sonnenwind“ ab), gibt es bisher keine gesicherten Angaben zu einem entsprechenden Nutzen des luftelektr. F. Wetterlagen wie Föhn verändern auch den Ionengehalt in der Luft und somit auch das elektr. F. Umstritten sind die biologischen Auswirkungen auf den menschlichen Organismus. ● Das magnet. Erdfeld wird zu 95 % durch einen Geodynamo im flüssigen ferromagnet. Erdkern hervorgerufen. Bemerkbar macht es sich u.a. dadurch, dass eine frei beweg‐ liche Magnetnadel stets in eine bestimmte Richtung weist (Nord-Süd, Kompass). An den magnet. Erdpolen treten die Feldlinien senkrecht aus und verlaufen in Äquatornähe nahezu parallel zur Erdoberfläche (genannt: Magnetosphäre, ca. 100 km dick). Da in der Nähe der Erdpole die Magnetfeldlinien senkrecht austreten, kann Sonnenwind dort bis in die Erdatmosphäre eindringen und ↑Polarlichter verursachen. [Müller, U., Stieglitz, R. (2003)] ● Das elektrostat. Erdfeld wurde durch Messungen nachgewiesen: Die Erdkugel ist als Kugelkondensator zu verstehen und als Ganzes negativ geladen (ca. 10 5 C), wobei 140 Feinteiligkeit <?page no="143"?> die umgebende Ionosphäre (↑Heaviside-Schicht) eine entsprechende positive Ladung aufweist. Die resultierende Feldstärke an der Erdoberfläche beträgt im Mittel etwa 200 V/ m, bei Schönwetter ca. 100-130 V/ m. (↑Gewitterelektrizität) Das magnet. F. ist im Zusammenhang mit elektrostat. ↑Gasentladungen von Bedeutung, weil es bei entsprechender Stärke über den ↑Pinch-Effekt zur Ausbildung eines ↑Plasmas mit daraus resultierender Gaserhitzung und so zur ↑Zündfähigkeit führt. (↑Permeabilität) Kraftwirkungen im F. (↑Feldlinien) anziehende Kraft im elektrostat. F. abstoßende Kraft im elektrostat. F. anziehende Kraft im magnet. F. abstoßende Kraft im magnet. F. (Nordpol rot; Südpol blau) 141 Feld <?page no="144"?> Felddurchgriff. Werden Abschirmungen durch leitfähige geerdete Gitter bewirkt (↑Fa‐ raday-Käfig, ↑Blitzschutz), so ist mit zunehmender Maschenweite auch ein größerer F. zu erwarten. Entsprechendes gilt bei Abschirmungen durch elektr. schwach leitende Schichten. Feldmesssonden (↑EFM, ↑Influenz-Elektrofeldmeter) werden hinter einer Mess‐ öffnung in einer geerdeten Abschirmung angeordnet, deren Durchmesser den F. festlegt (↑Auflösungsvermögen und Empfindlichkeit). F. bedeutet auch den Durchgriff eines elektr. Feldes durch einen Isolierstoff hindurch (↑Dielektrikum). F. ist beim ↑Befüllvorgang von Packmitteln aus elektr. isolierenden Stoffen, z.B. Kunststofffässer bzw. -säcke, ↑FIBC usw., zu beachten, ebenso bei der Anordnung von ↑Ionisatoren. Bei stark ladungserzeugenden Prozessen in Glasapparaturen können durch den F. Aufladungen hervorgerufen werden. [TRGS 727 Abschn. 4.13] Feldeffektbetrieb, Arbeitsweise eines ↑Halbleiters, der aus einem n-Leiter besteht, in den seitlich zwei p-leitende Zonen eindiffundiert sind. Das elektr. Feld zwischen den p-Zonen schnürt den Elektronenstrom durch den n-Leiter mehr oder weniger ein (↑Metalloxid-FET, ↑pn-Übergang). Feldeffekttransistor, ↑Metalloxid-FET Feldemission (auch Feldelektronenemission), unmittelbarer Austritt von Elektronen aus kalten Elektroden bei Feldstärken von mehr als 100 kV/ mm nur unter Hoch-↑Vakuum (↑Tunneleffekt). Bereits bei sehr niedrigen Gasdrücken würde schon bei geringeren Feld‐ stäken eine ↑Gasentladung einsetzen. F. wird z.B. bei Elektronenmikroskopen angewendet. Feldgleichung, mathemat. Gleichungen (↑Maxwell’sche Gleichung), die das elektr. und magnet. ↑Feld beschreiben. Feldkonstante, Proportionalitätsfaktoren im elektr. bzw. magnet. ↑Feld: ● ↑Permittivität ε 0 = 8,8541878128 ∙ 10 -12 As/ Vm des materiefreien Raumes (elektr. F., auch Influenzkonstante, früher Dielektrizitätskonstante), Quotient aus Verschiebungsdichte und Feldstärke, Einheit: Coulomb pro Quadratmeter [C/ m 2 ], ● ↑Permeabilität µ 0 = 1,2566370612 ∙ 10 -6 Vs/ Am (magnet. F., auch Induktionskonstante), Quotient aus magnet. Fluss und magnet. Feldstärke im materiefreien Raum, Einheit: Henry pro Meter [H/ m]. {Anhang M.1}, (↑Naturkonstante) Feldlinien, können elektrostat. (elektr.) und magnet. Felder darstellen. Das sind Kurven, die in Richtung der zugehörigen vektoriellen Feldgröße den Raum durchlaufen (↑Äquipo‐ tentialfläche). An jedem Punkt der F. wird die Richtung des Feldes durch die zugehörige Tangente bestimmt. (Ein am Punkt A befindliches Teilchen würde sich mit der Kraft F in Richtung der Tangente bewegen.) Die Dichte der F. ist ein Maß für die Feldstärke. 142 Felddurchgriff <?page no="145"?> Elektr. F. können von einem einzigen Pol (+ oder -) herbeigeführt werden und beginnen definitionsgemäß auf der positiven Elektrode, strahlen in den Raum oder enden senkrecht auf der negativen Elektrode. Die Abb. zeigt zwischen den ebenen Elektroden ein homogenes und an den Seiten ein inhomogenes nach außen in seiner Stärke abnehmendes elektr. Feld (↑Randfeld). F. können sich an keiner Stelle kreuzen. Magnet. F. beruhen immer auf zwei Polen (Nord- und Südpol) verlaufen außerhalb eines Magneten definitionsgemäß vom Nordzum Südpol und innerhalb vom Südzum Nordpol. Sie sind stets in sich geschlossene Linien. Dementsprechend treten Magnetpole stets paarweise auf. F.-Bild. Das Verständnis für den abstrakten Begriff „Feldlinien“ lässt sich durch anschau‐ liche Darstellung des Verlaufes elektr. und magnet. Felder herbeiführen. Bei Letzteren genügt es, Eisenspäne auf eine Glasplatte zu streuen und die Magnetpole darunter anzu‐ ordnen. Elektrostat. F.-Bilder lassen sich in einem elektr. Feld z.B. durch das Ausrichten nichtleitender Teilchen, dispergiert in einer isolierenden Flüssigkeit (traditionell: Maisgrieß in Rizinusöl), darstellen. Feldmühle, ↑EFM, ↑Influenz-Elektrofeldmeter 143 Feldmühle <?page no="146"?> Feldstärke, Formelzeichen E , Einheit [V/ m], vektorielle Größe, die an einem bestimmten Ort in einem ↑Feld wirksam ist. Die F. ist umgekehrt proportional zum Abstand s . Sie stellt ein Maß für die Kraft dar, die auf eine Ladung im elektr. Feld ausgeübt wird. Unter bestimmten Voraussetzungen lässt sich der Ladungszustand eines Gegenstandes durch die von ihm ausgehende elektr. F. mit einem ↑EFM erfassen. (↑Messfehler), {Anhang M.2.1.2} Feldstärkemessgerät, ↑EFM, ↑Influenz-Elektrofeldmeter Feldstärkemessung (elektrische). Die von einem unipolar aufgeladenen Objekt aus‐ gehende Feldstärke kennzeichnet dessen Ladungszustand. Eine exakte F. ist grundsätzlich nur im homogenen elektr. Feld möglich. Der üblicherweise geerdete Messkopf führt immer zu ↑Feldverzerrungen, da sich die Feldlinien zum Messkopf hin konzentrieren, woraus zu hohe Messwerte resultieren (↑Messfehler, ↑EFM). Abhilfe ist durch ein Kom‐ pensationsverfahren möglich, wobei das Feldstärkesignal einem Komparator zugeführt wird, der seinerseits dem Messkopf eine Gleichspannung zuführt, bis die Feldstärke zwischen Messkopf und Objekt zu null wird. Das Messkopfpotential entspricht dann genau dem Oberflächenpotential (potentialfreie (feldfreie) Messung) des Objektes (↑La‐ dungsverteilung, ↑Potentialmessung). Feldtheorie (elektrostatische), mathemat.-physikal. Formalismus, der es ermöglicht, jede durch ein Feld oder eine Feldgröße darstellbare physikal. Erscheinung nach einheit‐ lichen Gesichtspunkten zu behandeln und so zu konkreten Aussagen über ihre Zustands‐ größe zu gelangen. Nach der F. werden Kräfte von elektr. Feldern auf eine Ladung ausgeübt, die von anderen Ladungen ausgehen. So ist z.B. die zwischen zwei Punktladungen bestehende Kraft als Wechselwirkung zwischen der zweiten Ladung und dem von der ersten Ladung ausgehenden Feld zu verstehen. Feldverzerrung, und die daraus resultie‐ renden Potentialverläufe lassen sich gut aus einer gemeinsamen Darstellung von ↑Äquipotentiallinien (gestrichelt) und ↑Feldlinien (durchgezogen) erkennen. Die Abb. zeigt eine aufgeladene Folie auf einer geerdeten Platte. Das Feld richtet sich zum Erdpotential und kann daher in diesem Be‐ reich nicht oder nur marginal gemessen werden. [SE Abschn. 2.11.2] Feldzerfall-Methode, vergleichbar mit der ↑Relaxationszeit-Messung (↑CPM), wird zur Bestimmung der elektrostat. Eigenschaften flächenartiger Gebilde wie Folien, Papier oder Textilien angewendet. Dazu wird die Probe in einen geerdeten Rahmen eingespannt, mittels Coronaaufladung (↑Nutzanwendung) definiert aufgeladen und nach Beendigung der Aufladung die Zerfallszeit für 50 % der Ladung mit einem ↑EFM ermittelt. 144 Feldstärke <?page no="147"?> Felici-Generator, Weiterentwicklung des ↑Bandgenerators, wobei für den Ladungs‐ transport anstelle eines umlaufenden Bandes ein rotierender Kunststoffzylinder verwendet wird. Die Vorzüge des F-G. sind geringere Baugröße und geringere Gasrei‐ bungsverluste beim Betrieb in einem Über‐ druckgefäß (↑Paschen-Gesetz). [Felici, N. (1957)] Typische Kenndaten eines F-G. sind: U = 100 kV, I = 10 mA, η ~ 80 % Fernfeld, Bereich, in dem sich ein Feld im Wesentlichen so verhält, als ob die Feldgrößen von einem Punkt ausgehen würden. Die Feldgrößen nehmen mit dem Quadrat des Abstandes von diesem Punkt ab (↑Coulomb’sches Gesetz). Fernfeldabschirmung, Abschirmung von Geräten oder Bauteilen gegen Fremdfeldein‐ flüsse (↑Elektromagnet. Verträglichkeit). Zur Abschirmung elektr. Fremdfelder wird z.B. der ↑Faraday-Käfig und von magnet. z.B. die Umhüllung mit ↑Permalloy genutzt. Ferroelektrikum, Dielektrikum mit thermodynamisch stabiler Phase, das unterhalb einer bestimmten Temperatur, dem ↑Curie-Punkt, eine spontane Dipolorientierung (elektr. ↑Po‐ larisation) erfährt. Durch ein äußeres elektr. Feld ist diese Polarisation verlustbehaftet um‐ kehrbar (↑Depolarisation, ↑Hysterese); Pendant zum Permanentmagneten. Stoffbeispiele: Bariumtitanat ( ε r = 1200, anorganisch, für Elektrete), Triglycinsulfat (organisch als ↑pyro‐ elektr. Detektor). fester Anschluss einer Leitung, ↑Anschluss Feststoff. Beim Eintrag von F. (↑Schüttgut, ↑Granulat, ↑Staub) in Behälter mit entzünd‐ baren Flüssigkeiten sind Maßnahmen zum Explosionsschutz zu beachten. [TRGS 727 Abschn. 6.3.3], [SE Abschn. 7.3.7] FET, Abk. für Feldeffekttransistor, ↑Metalloxid-FET fettes Gemisch, Gemisch brennbarer Gase bzw. Dämpfe in Luft oberhalb der oberen ↑Explosionsgrenze. Es kann nicht zur Explosion gebracht werden, aber unter Zufuhr von Luftsauerstoff abbrennen. Feuchtesensor (elektronischer), kapazitives oder resistives System, bei dem sich die elektr. Eigenschaften einer hygroskopischen Substanz in Abhängigkeit zur rel. Feuchtigkeit des umgebenden Gases ändern. ● Das kapazitive Messprinzip basiert auf der Änderung der dielektr. Eigenschaften eines hygroskopischen polymeren Kunststoffes in Abhängigkeit von der rel. Feuchtigkeit. ● Das resistive Messprinzip beruht auf Messung der Impedanz einer hygroskopischen Flüssigkeit, dem ↑Elektrolyt. 145 Feuchtesensor <?page no="148"?> Solche „elektronischen“ F. zeichnen sich durch geringe Größe, kurze Ansprechzeiten, gute Reproduzierbarkeit und weite Messbereiche aus. (↑Dünnfilmtechnik) Feuchtigkeit (auch Feuchte). Das elektrostat. Verhalten von Stoffen wird maßgeblich durch die von ihnen aufgenommene F., ihrer ↑Wasseraktivität, bestimmt (↑Gleichgewichts‐ feuchte, ↑Luftfeuchte, ↑Materialfeuchte). Feuerlöschmittel, Sammelbezeichnung für alle zur Brandbekämpfung eingesetzten festen, flüssigen oder gasförmigen Stoffe. Sie werden nach ↑Brandklassen eingeteilt. Zweifellos ist Wasser das häufigste F. (Kühleffekt); es darf aber nicht bei Metallbränden und bei brennenden Flüssigkeiten angewendet werden, die nicht mit Wasser mischbar sind (z.B. Benzin). Da die Dichte entzündbarer Flüssigkeiten stets geringer als die von Wasser ist, schwimmen diese bei Wasserzugabe auf und vergrößern so die Brandober‐ fläche. Bei mit Wasser in jedem Verhältnis mischbaren Flüssigkeiten (z.B. Ethanol) wird durch den Wasserzusatz der ↑Flammpunkt heraufgesetzt. Sobald dieser die Temperatur der brennenden Flüssigkeit übersteigt, wird die untere ↑Explosionsgrenze unterschritten und die Flamme erlischt. (↑CO 2 -Löschanlage) Feuerstein Gestein aus feinkristalliner Kieselsäure, bewirkt Funkenbildung bei Schlageinwirkung. industriell gefertigter Metallstift aus Cer-Eisen (Mischmetall aus Ce, Fe u.a. Seltenen Erden), der beim Reiben Funken erzeugt (mechan. Feuerzeug (mechan. ↑Funken)). FIBC, Abk. für engl. flexible intermediate bulk container, („flexible Schüttgutbehälter“) , (auch Big Bag, Bulk Bags, Super Sacks), Großsäcke mit einem Volumen von einigen 100 bis über 1000 l. Sie werden aus Bändchengewebe (vorzugsweise Polypropylen) gefertigt und zur Staubdichtigkeit innen beschichtet oder mit einem Folieninnensack (↑Liner) ausgestattet. Zur Lastaufnahme haben sie Gurtschlaufen und sind zum Befüllen und Entleeren i.d.R. oben und unten mit je einer verschließbaren Öffnung versehen. Da FIBC meist aus isolierendem bzw. aufladbarem Material hergestellt werden, sind bei ihrer Verwendung für brennbare Schüttgüter und/ oder bei ihrer Handhabung in explosionsgefährdeter Umgebung Maßnahmen gegen elektrostat. Aufladungen zu treffen. Hinsichtlich ihrer elektrostat. Eigenschaften werden FIBC in die Typen A bis D eingeteilt: A: weist keinen spezif. Schutz gegen elektrostat. ↑Gasentladungen von seiner Oberfläche aus und darf daher nur für nichtbrennbare Füllgüter benutzt und nur in nichtexplosions‐ gefährdeten Bereichen eingesetzt werden. B: ist für den Einsatz in Ex-Bereichen einer ↑MZE > 10 mJ vorgesehen. Seine elektr. Durchschlagspannung ist < 6 kV, sodass ↑Gleitstielbüschelentladungen vermieden werden. C: enthält ableitfähige Fäden, z.B. in einem Abstand ≤ 20 mm und wird so gestaltet, dass der ↑Ableitwiderstand zu seinem Erdungspunkt und den Trageschlaufen an allen Teilen des Behälters R A < 10 MΩ ist. Für diesen Typ besteht beim Befüllen und Entleeren Erdungspflicht (↑Erdungszange, ↑Erdungsüberwachung). Am FIBC-C müssen ein oder mehrere erdungsfähige Punkte vorhanden sein. Die Trageschlaufen müssen aus leitfähigem Material bestehen oder leitfähige Fäden mit einem Abstand ≤ 20 mm enthalten und können 146 Feuchtigkeit <?page no="149"?> daher als Erdungspunkt gelten. Das gilt nicht, wenn die Haken für die Tragschlaufen isoliert beschichtet sind. D: enthält eingewebte leitfähige Fäden, die infolge ↑Coronaentladung einen Teil der Aufladung absprühen können. Erdung ist nicht möglich, weil weder die Ableitfähigkeit gegeben noch ein erdungsfähiger Punkt vorhanden ist. FIBC-D unterliegen aber folgenden Einschränkungen: ● MZE der umgebenden Atmosphäre ≥ 0,14 mJ, ● Aufladestrom durch zugeführtes Schüttgut darf 3,0 µA nicht überschreiten, ● in einem umgebenden Abstand bis 1 m müssen alle leitfähigen Gegenstände - auch Personen - geerdet werden (dies leitet sich aus dem Wirkungsprinzip der Coronaent‐ ladung dieses Behältertyps ab). FIBC der Typen B bis D müssen durch entsprechende Beschriftungen für ihren jeweiligen Einsatzzweck gekennzeichnet sein. [TRGS 727 Abschn. 6.6], [DIN EN IEC 61340-4-4], [IEC 61340-4-11] Filter, (lat. filtrum, „Durchseihgerät aus Filz“) , dienen u.a. zum Abscheiden von z.T. aufgeladenen Feststoffpartikeln aus dem Gasstrom, deren Ladung sich im F. ansammelt (↑Stoffseparation). Auch wenn im F. keine beweglichen Teile vor‐ handen sind, kann es trotzdem beim Ab‐ reinigen (Pressluft, Vibration) zur ↑Auf‐ ladung und daraus resultierenden Elektrostatikgefahren kommen. Falls im F. explosionsfähige Gemische auftreten, die bereits durch ↑Büschelentladungen entzündet werden können, müssen elektr. ableitfähige und geerdete ↑F.-Materialien verwendet werden. Für weniger zünd‐ empfindliche Gemische ist es bereits hinreichend, ↑Funkenentladungen zu vermeiden; dazu müssen mindestens alle leitfähigen F.-Einbauteile geerdet werden. Je nach Bauart des F. können solche leitfähigen Teile, die z.B. der Formgebung oder Aussteifung des F.-Mediums dienen, verdeckt sein. Das gilt insbesondere für die F.-Schlauch-Stützele‐ mente. Sie können u.a. dadurch geerdet werden, dass über an den oberen Enden der Schläuche aufgenähte leitfähige Bändchen eine Verbindung zu der Reinigungsdüse in der geerdeten Kopfplatte hergestellt wird. Bei der Verwendung ableitfähiger F.-Medien ergeben sich solche Erdungen im Allgemeinen bereits von selbst. Die Abb. zeigt dies am Beispiel eines mit Pressluft abzureinigenden Schlauch-F. Filtermaterial F. bei Stäuben, Gasen und Dämpfen. Ist mit dem Auftreten einer Ex-Atmosphäre durch Stäube (↑MZE ≤ 3 mJ), Gase oder Dämpfe zu rechnen, sind leitfähige oder ableitfähige F. zu verwenden. Deren Eigenschaften und deren ↑Erdung sind dauerhaft aufrecht zu erhalten und regelmäßig zu prüfen. [TRGS 727 Abschn. 5.7 und 6.5] 147 Filtermaterial <?page no="150"?> F. für Flüssigkeiten, können weitgehend unabhängig von ihrer eigenen Leitfähigkeit durchströmende isolierende Flüssigkeiten elektrostat. aufladen. Die ↑Aufladung ist umso höher, je größer der Strömungswiderstand und die Strömungsgeschwindigkeit im F. sind. (↑Verweilzeit) FIM, Abk. für engl. field induced model, („Influenzaufladung in einem Bauelement“) (↑Influenz). Wird ein elektrostat. aufgeladenes Objekt einem Bauelement angenähert, so kann es in dessen Mikrostruktur zu Ladungsverschiebungen kommen. Die daraus resultierenden Potentialunterschiede verursachen entsprechende Schäden innerhalb der Schaltkreise. Je nach Beschaffenheit des Bauelementes sind verschiedene Varianten des FIM anzuwenden. Fingerlin, von S. Lüttgens geprägtes Synonym für die Kontaminierung von Messoberflä‐ chen durch Handschweiß und -fett. FI-Schutzschalter, (F: Fehler, I: Formelzeichen der elektr. Stromstärke) , international auch RCD (engl. residual current device, „Reststrom-Schutzgerät“) , Schutzschalter, die ausschalten, wenn der Fehlerstrom einen bestimmten Wert überschreitet. [DIN EN 61008-1] Flächenbegrenzung, gilt für Oberflächen isolierender Gegenstände oder Einrichtungen für die Verwendung in ↑Ex-Zonen (↑Aufladbarkeit). Erstmalig wurde 1967 in der Richtlinie 4 der BG Chemie eine F. auf 100 cm 2 erwähnt. 2004 wurden von der ↑Physikal.-Techn. Bundesanstalt Untersuchungen dazu veröffentlicht, aus denen das Verhältnis von Fläche zu übertragbarer Ladung hervorgeht. Danach ist die F. auch entsprechend wissenschaftl. nachgewiesen. Für z.B. ↑RIBC wurde ermittelt, dass eine von einem Metallrahmen umge‐ bene Fläche um den Faktor 4 vergrößert werden kann. Die F. ist in der [TRGS 727 Abschn. 3.2] in der heute gültigen Tabelle zusammengefasst. Es ist zu beachten, dass für gekrümmte Oberflächen deren Projektion herangezogen wird. 148 FIM <?page no="151"?> Zone Oberfläche [cm 2 ] in Explosionsgruppen IIA IIB IIC 0 50 25 4 1 100 100 20 2 Maßnahmen nur erforderlich, wenn erfahrungsgemäß zündwirksame Ent‐ ladungen auftreten. Zone Breite oder Durchmesser [cm] in Explosionsgruppen IIA IIB IIC 0 0,3 0,3 0,1 1 3,0 3,0 2,0 2 Maßnahmen nur erforderlich, wenn erfahrungsgemäß zündwirksame Ent‐ ladungen auftreten. [DIN EN IEC 60079-0], [Pidoll, U.v. et al. (2004)] Flächendurchgangswiderstand, veralteter Begriff aus der Norm DIN 53 482 (zurückge‐ zogen 1996), der einen ↑Durchgangswiderstand ohne Größenangabe der Kontaktfläche definierte. Flächenladung, elektr. Ladung, die einer Fläche zugeordnet ist (↑Ladungsbedeckung). Flächenladungsdichte, ↑Ladungsbedeckung Flamme, sichtbare Reaktion von Brenn- und Sauerstoff, an deren Farbe erkennbar ist, ob sie in einem ↑mageren (bläulich) oder einem ↑fetten Gemisch (gelb/ rot) brennt (↑Explosionsgrenze). 149 Flamme <?page no="152"?> Flammenausbreitung. Die in einer ↑Ex-Atmosphäre sich ausbreitenden Flammen können ein Volumen erfassen, das etwa zehnmal so groß ist wie die Menge der Ex-Atmosphäre vor ihrer Entzündung. Bei Ausbreitung in einer Richtung muss deshalb mit entsprechend langen Stichflammen gerechnet werden. Bei einem stöchiometrischen Brenngas-Luft-Ge‐ misch (↑Stöchiometrie) breitet sich unter atmosphärischen Bedingungen die Flammenfront mit einer Geschwindigkeit von etwa 10 m/ s aus. Befindet sich die brennbare Atmosphäre in einem abgeschlossenen Volumen, so führt die Ausdehnung des durch die Reaktionswärme erhitzten Gases (↑exotherme Reaktion) zu einem kurzzeitigen Druckanstieg auf etwa 10 bar, der nach Abkühlung wieder zurückgeht und sogar einen Unterdruck herbeiführen kann. [TRGS 721 und 723] Flammendurchschlagsicherung, beruht auf der Abkühlung der brennbaren Gase bis unter die Zündtemperatur (↑MESG, ↑Davy, ↑Quenching Distance). Flammenionisation. Durch therm. Anregung können bei Gasen infolge ihrer Wärmebe‐ wegung bei unelastischen „Zusammenstößen“ der Atome bzw. Moleküle Elektronen abge‐ trennt werden (↑Ionisation). Die so gebildeten ↑Ionen sind überwiegend positiv geladen und können durch therm. Auftrieb noch in größeren Entfernungen Entladungen bewirken (↑Ionisator) bzw. zu Ladungsansammlungen führen (↑Wolkendipol bei Vulkanausbrüchen, ↑Gewitterelektrizität). Flammenionisationsdetektor (FID), von McWilliam und Dewar (1958) konzipierter Detektor für organische Verbindungen, der überwiegend in Verbindung mit Gaschro‐ matographen eingesetzt wird. Es wird dabei die Veränderung der Leitfähigkeit einer Knallgasflamme (Wasserstoff und Sauerstoff), infolge der in die Flamme zugeführten zu analysierenden Substanz (therm. Ionisation bis > 3000°C), gemessen. Durch Ionisation freiwerdende Elektronen werden z.B. mit Kondensatorplatten oder mit einem Gitter aufgefangen (Isolationswiderstand > 10 13 Ω) und durch geeignete Elektronik detektiert. Flammenreaktion. Nach erfolgter Zündung wird die F. innerhalb des Explosionsbereiches von der jeweils herrschenden Brennstoffkonzentration bestimmt. Flammpunkt, Formelzeichen T F , Einheit [°C], die unter ↑atmosphärischen Bedingungen in einer definierten Prüfapparatur bestimmte niedrigste Temperatur, bei der sich über der Flüs‐ sigkeitsoberfläche ein brennbares Gemisch zu bilden beginnt (untere ↑Explosionsgrenze). Demzufolge werden entzündbare Flüssigkeiten entsprechend der ↑BetrSichV eingeteilt in: ● entzündbar: T F < 55°C und > 21°C ● leicht entzündbar: T F < 21°C ● extrem entzündbar: T F < 0°C und Siedebeginn < 35°C Für die Bestimmung des F. sind in verschiedenen Ländern unterschiedliche Bestimmungs‐ methoden zugelassen. Die Abweichungen daraus resultierender Zahlenwerte sind bei sicher‐ heitsrelevanten Festlegungen zu berücksichtigen. Deshalb legen die ↑Explosionsschutz-Re‐ geln fest, dass Explosionsgefahr nur sicher auszuschließen ist, wenn bei reinen Flüssigkeiten die Verarbeitungstemperatur um mind. 5 K unter dem F. liegt und bei Lösemittelgemischen um mind. 15 K (↑Nebel). 150 Flammenausbreitung <?page no="153"?> Achtung: Der F. eines Gemisches kann tiefer liegen als die der Einzelkomponenten. {Anhang B}, [TRGS 721] Flammschutzmittel. Bei brennbaren Feststoffen sollen zugesetzte F. Brände ein‐ schränken, verlangsamen oder verhindern. Bei Textilien ist zu beachten, dass wasserlös‐ liche F. ausgewaschen werden können. [SE Abschn. 7.5.10] Flansch, mit einem Rohr fest verbundene ringförmige Scheibe (↑Armatur). Bei leitfähigen Rohren muss über den F. die elektr. Verbindung der Rohre untereinander sichergestellt werden. Dies kann bei üblicherweise elektr. isolierenden Dichtungen nur über die Verschraubung der F. erfolgen, d.h. sie dürfen nicht elektr. isolierend beschichtet sein. Bei Los-F. muss sicherer Kontakt zur Rohrleitung bestehen. In Ex-Bereichen sollten die F.-Verbindungen grundsätzlich auf hinreichenden elektr. Durchgangswiderstand geprüft und im Bedarfsfall elektr. überbrückt werden. An elektr. isolierenden Rohrleitungen (aus Glas oder Kunststoff) können leitfähige F. von der aufgeladenen durchströmenden Flüssigkeit durch ↑Influenz aufgeladen werden. Sie sind in Ex-Bereichen zu erden, wobei für ↑Glasapparaturen mit einem Ø < 50 mm in der ↑Ex-Zone 1 auf eine Erdung verzichtet werden darf (↑Armaturen). [TRGS 727] Fließbettverfahren, ↑Wirbelbettverfahren Fluorierung, Oberflächenbehandlung von Kunststoffen unter Einwirkung von gasför‐ migem Fluor. Dadurch verwandelt sich eine µm-dicke Schicht an der Oberfläche des Polymeren in eine funktionelle Dünnschicht, die einen Barriereeffekt bewirkt. F. wird häufig verwendet, um die ↑Diffusion von Dampfmolekülen durch Behälterwandungen, insbesondere solchen aus Polyethylen, zu verringern. Nach der F. von Kfz-Benzintanks ist es darin mehrfach bei der Erstbetankung zu Zündungen gekommen, die zweifelsfrei auf die erhöhte Neigung zu elektrostat. Aufladung der fluorierten Innenflächen zurückgeführt werden konnten. Eine Erklärung für die durch F. verursachte höhere Aufladungstendenz ist vermutlich in der höchstmöglichen Elektronegativität von Fluor zu sehen ( Χ > 4). flüssige Elektrode, ↑Messelektrode-Feststoffe Nr. 18 Flüssigkeit, Stoff in flüssigem ↑Aggregatzustand, der beim Strömen aufgeladen werden kann (↑Aufladung). In der Nomenklatur der [↑VbF] wurde in Zusammenhang mit F. noch der Begriff „brennbar“ verwendet. Eine solche Bezeichnung ist inkorrekt, denn es brennt nicht die Flüssigkeit, sondern der von ihr an der Oberfläche freigesetzte Dampf. In der ↑BetrSichV wurde 2002 die gezeigte und derzeit noch gültige Systematik „entzündlicher F.“ festgelegt: 151 Flüssigkeit <?page no="154"?> 2009 wurde ein ↑Globales Harmonisiertes System (GHS) eingeführt, verbindlich ab 2015, und die Systematik der F. modifiziert. Damit ging einher, dem englischen Sprachgebrauch entsprechend, entzündliche F. als „entflammbare F.“ zu benennen. Es ist jedoch sinnvoll generell entsprechend der BetrSichV die Termini entzündbar, leicht entzündbar und extrem entzündbar zu verwenden (↑entzündbare F.). Flüssigkeitsaufladung, ↑Aufladung von Flüssigkeiten Flüssigkeitsbrand, ↑Verbrennungsvorgang Flüssigkeitsentladung, tritt als ↑Selbstentladung aufgeladener Flüssigkeiten ein, kann aber sicherheitstechn. zusätzlich bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten bzw. nach Durch‐ strömen von Filtern gefordert werden. Zur F. können ↑Beruhigungsstrecken in das Lei‐ tungssystem eingebaut werden, die so zu bemessen sind, dass die mittlere Durchlaufzeit 100 s beträgt (↑Relaxationszeit). Eine weitere Möglichkeit zur Herabsetzung der Raumla‐ dungsdichte stellen ↑Ionisatoren an Hochspannung dar, die in die Rohrwandung mit nach innen gerichteten Spitzen eingebaut werden. In diesem Bereich müssen die Rohre innen mit einer isolierenden Beschichtung versehen sein. Die Wirksamkeit dieser in den USA entwickelten „Liquid Charge Reducer“ ist erwiesen, doch in Europa werden sie kaum verwendet. (↑Erdungszunge) Flüssigkeitskapselung, ↑Zündschutzart Ex o Flüssigkeitsmesszelle, ↑Messelektrode Flüssigkristall, befindet sich in organischen Flüssigkeiten mit kristallinen Strukturen (langgestreckte Moleküle). Es wird vielfach für Anzeigezwecke verwendet, indem es einen Farbwechsel bei Temperaturerhöhung bzw. eine Änderung der Molekülorientierung im elektr. Feld und damit der optischen Transparenz (↑Flüssigkristallanzeige) herbeiführt. Flüssigkristallanzeige, (engl. liquid crystal display, LCD) , z.B. in Digitalanzeigen, Computer‐ bildschirmen. Sie stellt eine dünne Zelle aus planparallelen Platten mit dazwischen befindlichen Flüssigkristallen und einem elektr. leitenden, lichtdurchlässigen Raster dar. Wird an ein paar einander gegenüberliegender Rasterpunkte eine elektr. Spannung angelegt, so ändert sich mit dem daraus resultierenden Feld die Transparenz der Flüssigkristalle in diesem Element. Durch entsprechendes Ansteuern der Rasterpunkte lassen sich Ziffern, Buchstaben und Bilder darstellen. F. benötigen zum Betrachten Fremdlicht, haben aber als elektrostat. Verfahren, im Gegensatz zu selbstleuchtenden ↑LED einen sehr geringen Energieverbrauch. Flüssiglinse, ein aus verschiedenen Flüssigkeiten (z.B. Öl und Wasser) bestehende optische Linse, deren Brennweite durch das Anlegen von Spannung präzise und extrem schnell vari‐ ierbar ist. Es werden dafür statische elektr. Felder genutzt. Alternativ werden ↑elektroaktive Polymere eingesetzt. Die Hersteller verwenden Technologien, die von Elektrobenetzung über formverändernde Polymere bis hin zur akusto-optischen Abstimmung reichen, um den Krümmungsradius und den Brechungsindex der F. zu steuern. Flüssigtoner, elektr. isolierende Flüssigkeit mit darin dispergierten Pigmenten. Er wird in elektrostat. ↑Kopierverfahren zur Entwicklung des latenten elektr. ↑Ladungsbildes verwendet. (z.B. in Hewlett-Packard (HP)-Digital-Druckmaschinen) 152 Flüssigkeitsaufladung <?page no="155"?> Folie, (lat. folium, „Blatt“) , aus Kunststoff gibt vielfältige Anlässe zu elektrostat. Aufla‐ dungen und daraus resultierenden Gefahren und Störungen (↑Gasentladung), woraus die Folgenden nur beispielhaft sind: ● Trennaufladung beim Abwickeln (↑Büschelentladung), ● ↑Ladungsakkumulation beim Aufwickeln (Büschel-, ↑Gleitstielbüschel-, ↑Superbü‐ schelentladung), ● Trennaufladung beim Abnehmen vom Stapel (↑Anhaften, Büschelentladung), ● Ladungsakkumulation beim Abstapeln (↑Abstoßung, Superbüschelentladung). Falls die F. eine leitfähige Innenschicht enthält, z.B. Aluminium beidseitig mit Polymer beschichtet (↑Verbundstoff), kann sich darauf eine Influenzladung ansammeln, aus der ↑Funkenentladungen resultieren (↑Ionisator). Hinweis: Frisch produzierte F. neigt bei der Wiederaufrollung zum ↑Teleskopieren. Foliendicke, ↑Biladung Förderband, über Rollen laufendes endloses Zug- und Tragorgan in Bandförderern. Falls ein solches Band elektr. isolierend ist, kann dies nach Art eines ↑Bandgenerators zu gefährlich hohen elektrostat. Aufladungen führen. Die Höhe der zu erwartenden Aufladung ist durch die elektr. Eigenschaften der Werkstoffe von F., Antriebstrommel und Tragrollen bedingt und steigt mit der Bandgeschwindigkeit, der Bandspannung und der Breite der Berührungsfläche an. Daher dürfen F. in Ex-Bereichen festgelegte Grenzwerte für den elektr. Widerstand nicht überschreiten und nur auf leitfähigen und geerdeten Rollen laufen. [TRGS 727] Förderung (pneumatische), verursacht i.d.R. hohe elektrostat. ↑Aufladungen. Bei brenn‐ baren Schüttgütern ist im Inneren der zum Transport benutzten Leitungen von ↑Ex-Atmo‐ sphäre auszugehen. Ebenso kann diese auch in der Umgebung der Rohre und Schläuche vorliegen. Dementsprechend werden für die Vermeidung wirksamer Zündquellen an den Wandaufbau der Rohre und Schläuche verschiedene Anforderungen gestellt. [TRGS 727 Abschn. 6.4.2], [SE Abschn. 7.4.5] Foto, (griech. photós, „Licht“) , u.a. auch das Bestimmungswort in Zusammensetzung mit der Bedeutung „Licht“. fotodielektrischer Effekt, Änderung der ↑Permittivität eines Materials bei Beleuchtung (↑Fotoelektret). Fotodiode, ↑Diode, deren ↑pn-Übergang von Licht bestrahlt werden kann. Gelangt ein Lichtquant in den pn-Übergang, so kann es ein Elektron aus seinem Atomverband lösen (↑Fotoeffekt) und so den Sperrstrom einer Diodenstrecke erhöhen. Fotoeffekt (auch lichtelektr. oder fotoelektr. Effekt genannt), bewirkt in einem Material einen quantenmechan. Vorgang, bei dem durch Lichtabsorption ↑Elektronen aus ihrem Bindungszu‐ stand freigesetzt werden und einen elektr. Ladungstransport (Fotostrom) bewirken. Fotoelektret, ↑Elektret aus fotoleitendem Material, z.B. Zinkoxid. Zur Elektretbildung wird der Fotoleiter (↑Fotohalbleiter) in einem elektr. Feld belichtet und anschließend 153 Fotoelektret <?page no="156"?> wieder abgedunkelt (↑Xerografie). Das latente Bild bleibt etwa 20 h erhalten (Anfänge der elektrostat. Fotokopiertechnik). Fotoelement. Ohne angelegte Vorspannung lässt sich jede ↑Fotodiode auch als F. betreiben. Eine Raumladung trennt die bei Belichtung freigesetzten Ladungsträgerpaare (↑Fotoeffekt). Ein F. mit größerer lichtempfindlicher Fläche wird auch als „Solarelement“ bezeichnet, das zur Umwandlung von Sonnenstrahlung in elektr. Energie dient (Fotovoltaik). Fotohalbleiter, Materialien, die unter Lichteinwirkung ihren elektr. Widerstand verrin‐ gern (↑Fotoeffekt), z.B. Selenverbindungen, Zinkoxid oder organische Mehrschichtanord‐ nungen. Wie bei einer ↑Fotodiode lösen absorbierte Lichtquanten bei hinreichender Energie Elektronen aus dem Atomverband. Dabei bilden sich paarweise freie Elektronen und Löcher, woraus bei Anlegen eines elektr. Feldes ein Strom resultiert (elektrostat. ↑Kopier‐ verfahren). Übliche F. für ↑Xerografie haben einen „Dunkelwiderstand“ > 10 14 Ω, der bei Belichtung auf 10 7 -10 9 Ω absinkt. [Goldmann, G. (2006)] Fotoionisation, freie oder gebundene Atome bzw. Moleküle können durch ↑Photonen (Licht-, Röntgen- oder Gammaquanten) ionisiert werden. Fotokopierer, elektrostat. ↑Kopierverfahren Fotoleiter, ↑Fotohalbleiter Fotolumineszenz, Anregung zur ↑Lumineszenz durch Bestrahlung mit Licht- oder Ultra‐ violettstrahlung. Fraktale, (lat. frangere, „zerbrechen“) , Beschreibung komplexer Strukturen (fraktale Geometrie) von B. Mandelbrot (1924-2010). So können in der Natur wuchernde, feingliedrige Muster als Formen fraktalen Wachstums verstanden werden, wobei verschiedenartige Vorgänge, wie z.B. Kristallisieren, Bewegung von Luftblasen in Flüs‐ sigkeiten, hohe elektr. Potentiale an Elektroden usw. zu unterein‐ ander ähnlichen Formen von Verästelungsmustern (Selbstähnlich‐ keit) führen können. In der Elektrostatik sind es die ↑Lichtenberg- Figuren, deren Wachstumsursache zunächst eine hohe elektr. Feldstärke ist. Dort beginnt mit einer einsetzenden ↑Gasentladung ein elektr. leitfähiger Kanal, an dessen Spitze die Feldstärke am größten ist. Diese Spitzen werden immer länger und verzweigen sich. Ein Beispiel für fraktales Wachstum zeigen die Spuren elektro‐ stat. Entladungen in einer hochaufgeladenen Platte aus PMMA bei punktueller seitlicher Kontaktierung zur Erde. (↑Dendriten, ↑Treeing) Franck-Hertz-Versuch, von J. Franck und G. ↑Hertz durchgeführter Versuch, bei dem die Quantennatur atomarer Energieniveaus durch ↑Elektronenstöße für eine bestimmte Atomart charakterisiert wird. (↑Atom-Modell, ↑Elektronenvolt) Franklin, Benjamin (1706-1790), amerik. Politiker, Schriftsteller und Naturwissenschaftler, begann 1746 mit Untersuchungen zur Elektrizität und der elektr. Spitzenwirkung (↑Corona‐ 154 Fotoelement <?page no="157"?> effekt). Er regte an, die Spitzenwirkung zur Ableitung von Gewitterelektrizität zu nutzen. Das führte 1760 zum Bau einer „Franklin’schen Ableiterstange“ auf einem Kaufmannshaus in Philadelphia, die bei einem bald darauf erfolgten Blitzeinschlag zwar teilweise abgeschmolzen war, jedoch das Haus vor Blitzschaden geschützt hatte (↑Blitzableiter). F. prägte als erster die Begriffe „plus“ und „minus“ für die Polarität. [SE Abschn. 4.2.4] Freileitung, Gesamtheit der Anlage zur Fortleitung von Starkstrom, bestehend aus Stütz‐ punkten (Masten und deren Gründungen, Dachständern, Konsolen und dergleichen), oberirdisch verlegten Leitern mit Zubehör und Erdungen. [DIN VDE 0100-200] Freimessen, Ermitteln einer möglichen Gefahrstoffkonzentration mit dem Ziel der Fest‐ stellung, dass die Atmosphäre am vorgesehenen Arbeitsort ein gefahrloses Arbeiten ermöglicht (↑Arbeitsfreigabeschein). Es handelt sich nicht um Messungen im Sinne der ↑Gefstoff V. [DGUV Regel 113-004 - Teil 1], [DGUV Grundsatz 313-002] Freischalten in Starkstromanlagen, allseitiges Abschalten oder Abtrennen einer An‐ lage, eines Anlageteils oder eines Betriebsmittels von allen nicht geerdeten Leitern (↑Ar‐ beitsfreigabeschein). [DIN VDE 0100-200] Fremdatom im Halbleiter, gitterfremdes Atom im Kristall (↑Dotierung). Schon wenige F. können die elektr. Eigenschaften eines Halbleiters stark beeinflussen. Fremdbelüftung, veralteter Begriff für die Explosionsschutzart Überdruckkapselung (↑Zündschutzart Ex p). Fremdionisation, Erzeugung von Ladungsträgern in Gasen durch Vorgänge der ↑Ionisa‐ tion, die vom Stromfluss durch das Gas unabhängig sind. Frequenz, (lat. frequentia, „Häufigkeit“) , Formelzeichen f mit nach H. ↑Hertz abgeleiteter ↑SI-Einheit [Hz]. Sie definiert die Schwingungszahl in der Zeiteinheit, d.h. Anzahl der in einer Sekunde erfolgenden periodisch sich wiederholenden Vorgänge. Frischluft, technische ↑Lüftung Fulleren, ↑Kohlenstoff Füllgeschwindigkeit. Zur Verringerung der ↑Aufladung entzündbarer Flüssigkeiten darf eine von der Größe des Behälters und dem Durchmesser des Füllrohres abhängiger Grenzwert der F. nicht überschritten werden. [TRGS 727 Abschn. 4] Füllrohr. Beim Befüllen isolierender Behälter (Fässer, ↑RIBC, ↑Tanks) müssen leitfähige geerdete F. verwendet werden, um Ladungen aus der Flüssigkeit abzuleiten und Tröpf‐ chenbildung und Sprühnebel zu vermeiden (↑Versprühen). Bei entzündbaren strömenden Flüssigkeiten soll das F. als Tauchrohr grundsätzlich bis unter den Flüssigkeitsspiegel geführt werden, um ↑Büschelentladungen zu vermeiden. Leitfähige Behälter sind stets zu erden. Die ↑Strömungsgeschwindigkeit darf die Grenzwerte nach [TRGS 727 Abschn. 4] nicht überschreiten. Für das Befüllen ohne Tauchrohr muss dieser Grenzwert auf die Hälfte begrenzt werden. Falls das nicht möglich ist, muss es in oder kurz unter der Deckelebene enden (max. 20 mm). 155 Füllrohr <?page no="158"?> Füllstrahl / Freistrahl. Austreten von Flüssigkeiten aus Rohrleitungen z.B. zur Befüllung von Behältern. Dabei kann es zur ↑Aufladung der Flüssigkeiten kommen, wenn diese ver‐ sprühen und verspritzen (↑Lenard-Effekt). Die Reibung der Flüssigkeit an der umgebenden Luftatmosphäre bewirkt keine Aufladung. [TRGS 727 Abschn. 4] Die Abb. zeigt einen möglichen Messaufbau mit einem ↑EFM mit Spannungsmesskopf. (↑Füllrohr), [SE Abschn. 3.14.5] Fundamenterder, natürliche ↑Erder Funke, (gotisch fonk, „Feuer“) elektr. F., tritt z.B. beim Betätigen eines Schalters in einem Starkstromkreis auf und ist ein ↑Plasma, durchsetzt mit glühenden Partikeln der Kontaktwerkstoffe. elektrostat. F., wird als ↑Gasentladung (↑Funkenentladung) definiert. [TRGS 727 Abschn. A3.1], [SE Abschn. 2.5] mechan. F., Festkörperpartikel, der durch Zufuhr mechan. Energie bei Reibung und Abtrennung auf Glühtemperatur aufgeheizt und fortgeschleudert wird. Soweit es die Entzündung einer Ex-Atmosphäre angeht, weisen mechan. F., die auf ihrer Flugbahn erkalten, eine nur geringe ↑Zündfähigkeit auf (z.B. von legierten Stählen ausgehend). Wenn sie sich jedoch durch Oxidation mit dem Luftsauerstoff weiter aufheizen und gegebenenfalls sogar zerplatzen (↑Feuerstein), stellen sie eine Zündgefahr dar (↑Zündquelle). Funkenenergie, Energie, die sich bei einer ↑Funkenentladung aus der ↑Kapazität bzw. der Ladung eines ↑Kondensators und der angelegten Spannung errechnen lässt. Dabei ist zu beachten, dass auf diese Weise nur die Bruttoenergie ermittelt werden kann, d.h. die im Kondensator verbleibende Restladung und die Verluste in Zuleitungen und Elektroden bleiben unberücksichtigt (↑MZE). {Anhang M.5.1} Funkenentladung, nimmt unter den elektrostat. ↑Gasentladungen eine Sonderstellung ein: ● Sie ist ein Entladungsvorgang zwischen zwei Elektroden, ● die umgesetzte elektr. ↑Energie kann berechnet werden. Die F., die aus einem aufgeladenen ↑Kondensator gespeist wird, ist schematisch dargestellt. Die Entladung setzt ein, wenn die Feldstärke zwischen den beiden Elektroden die ↑Durch‐ schlagfeldstärke der Atmosphäre überschreitet, wobei sich der Entladungskanal über die 156 Füllstrahl <?page no="159"?> gesamte Länge zwischen den Elektroden erstreckt. Es kommt stets zum ↑Pinch-Effekt mit Aufheizung des umgebenden Gases und daraus resultierender ↑Zündfähigkeit für brennbare Gemische (↑MZE). Die Funkenstrecke wird durch das ↑Plasma leitfähig und ein kurzer Strom fließt. Die in einer F. umgesetzte Energie stellt zunächst den Bruttobetrag des errechneten Wertes dar, denn die in den Zuleitungen entstehenden Verluste werden nicht erfasst. Falls der Kondensator ein ↑Dielektrikum enthält, muss damit gerechnet werden, dass ein Teil der Ladung dort als Restpolarisation verbleibt und nicht in der F. umgesetzt wird. Funkenerosion, im Bereich der Elektrostatik unerwünschte Erscheinung, die durch therm. Materialabtragung an leitfähigen Materialien entsteht. Sie kann durch ↑Funkenent‐ ladung infolge hoher elektrostat. Aufladungen, z.B. beim elektr. Durchschlag isolierender Schmierfilmschichten in Wälzlagern, entstehen (↑Gasentladungsspur, ↑Verbundstoff). Funkeninduktor, mit pulsierendem Gleichstrom (meist elektromechan. Unterbrecher) betriebener Hochspannungstransformator (offener Eisenkern mit koaxial angeordneten Spulen). Die Sekundärspannung (Größenordnung 100 kV) ist stark asymmetrisch, sodass sich eine ausgeprägte Polarität ergibt. Früher wurden F. häufig zum Betreiben von ↑Gas‐ entladungsröhren verwendet. (↑Wagner’scher Hammer) Funkenkammer, elektrostat. Gerät zum Nachweis von ↑Kernstrahlung. Die F. besteht z.B. aus mehreren parallel angeordneten Metallplatten mit Potentialdifferenzen von mehreren 1000 V zueinander. Ionisierende Strahlung bewirkt längs ihres Weges zwischen den Platten ↑Ionisation, aus der Funken hervorgehen. Die Funkenspur kann aufgezeichnet werden. Funkenlöschung, Verringerung des Öffnungsfunkens an elektr. Kontakten durch Paral‐ lelschalten eines ↑Kondensators, der dann einen Teil der elektr. Energie speichert. Beim neuerlichen Schließen des Kontaktes wird der Kondensator wieder entladen. F. lässt sich auch durch Beschaltung mit ↑Dioden (↑Sperrschichtkapazität) realisieren. Funkennachweisgerät. Alle ↑Gasentladungen, bei denen es zum ↑Pinch-Effekt kommt, emittieren hochfrequente Signale von großer Bandbreite (↑ESD). Mit diesen Signalen lassen sich Gasentladungen detektieren. Die abgestrahlten Hochfrequenzschwingungen kann man im Längst- und Langwellenbereich mit einem F. empfangen. Das Hauptspektrum liegt im Bereich zwischen 2-40 kHz. Schwache hochfrequente Signale bis in den hohen MHz-Bereich sind nachweisbar, aber mit so einem Indikator nicht erfassbar. Das F. ist 157 Funkennachweisgerät <?page no="160"?> nicht zu vergleichen mit einem Ladungsmessgerät, wie z.B. Hand-↑Coulombmeter, das die Energie eines Funkens W = ½ C ∙ U 2 erfassen muss. Funkensender, H. ↑Hertz führte 1887 grundlegende Versuche mit einem F. zur Erzeu‐ gung, Aussendung und Übertragung elektromagnet. Strahlung durch. Elektromagnet. Schwingungen entstehen durch Funken in einer ↑Funkenstrecke und werden durch einen angeschlossenen ↑Dipol abgestrahlt. Funkenstrecke, die in einer Gasentladung von einem ↑Funken überbrückte Entfernung zwischen zwei Elektroden. Weil die Länge der F. bei konstanten Gasverhältnissen (Gasart und -druck) nur von der Spannung zwischen den Elektroden und deren Form bestimmt wird, kann sie in einer ↑Kugelfunkenstrecke zur Spannungsmessung dienen. Funkenzündung. ↑Funken können nach Maßgabe der in ihnen umgesetzten elektr. Energie brennbare Gemische entzünden (↑Funkenentladung). Funkstörung F. von Geräten und Anlagen, durch von ↑Gasentladungen hervorgerufene elektro‐ magnet. Felder (↑Elektromagnet. Verträglichkeit), die u.a. bereits von aufgeladenen Isolier‐ stoffflächen ausgehen können. F., die aus elektr. Vorgängen in der Atmosphäre resultieren (↑Polarlicht, ↑Spherics). Funkstörweite, max. Entfernung zwischen einer Funkstörquelle und der Anlage, in der mit einer Beeinträchtigung gerechnet werden muss (↑Elektromagnet. Verträglichkeit). Funktionserdung, ↑Erdung Funktionskleinspannung, Schutzmaßnahme, bei der die Stromkreise mit einer Nenn‐ spannung bis 50 V-Wechselspannung bzw. 120 V-Gleichspannung betrieben werden, die aber nicht die an die Schutzkleinspannung gestellten Forderungen erfüllt und deshalb zusätzlichen Bedingungen unterliegt. [DIN VDE 0100-200] Fußboden. Die Erdung des F. stellt eine der wichtigsten Schutzmaßnahmen zum Ableiten elektrostat. Aufladungen dar. Der Ableitwiderstand darf in Ex-Bereichen der Zonen 0, 1, 20 und 21 den Wert von 100 MΩ und in Bereichen, in denen mit Stoffen gem. ↑Sprengstoff‐ gesetz umgegangen wird, den Wert von 10 6 Ω nicht überschreiten. Für Messungen sind die [DIN EN 61340-4-1] und [DIN EN IEC 61340-4-5] heranzuziehen. Diese definieren die elektrostat. Eigenschaften eines F. folgendermaßen: ● elektrostat. leitender F. (ECF): Widerstand < 1 MΩ ● ableitfähiger F. (DIF): Widerstand zwischen 1 MΩ und 1 GΩ ● astatischer F. (ASF): Eine Person, die auf dem F. geht, darf sich nicht höher als 2 kV aufladen (↑Begehaufladung). Der Ableitwiderstand eines F. hängt von der Leitfähigkeit des Belagmaterials und vom F.-Unterbau (z.B. Estrich) ab. Der Einfluss des Letzteren auf den Ableitwiderstand tritt mit zunehmender F.-Fläche zurück, denn einerseits verringert eine große Fläche den Gesamtdurchgangswiderstand einer elektr. leitfähigen Belagfläche und andererseits wird die Kapazität der Belagfläche gegen Erde vergrößert. Beide Effekte wirken einem 158 Funkensender <?page no="161"?> möglichen Potentialanstieg entgegen. Daher kann bereits bei ableitfähigen F.-Flächen > 10 m 2 auf zusätzliche Erdungsmaßnahmen (z.B. geerdete Metallstreifen im Estrich) verzichtet werden, auch dann, wenn der Estrich z.B. auf einer isolierenden Folie verlegt wird (↑Ableitwiderstand beim F.). [TRGS 727 Abschn. 7 und 8], [IEC/ TS 60079-32-1] Fußbodenbelag, Nutzbzw. Verschleißschicht eines ↑Fußbodens, der maßgeblich dessen elektr. Ableitwiderstand bestimmt. F. aus Naturwerkstein gilt als dauerhaft ableitfähig. F. aus Beton gilt als dauerhaft elektrostat. ableitfähig, wenn zu seiner Herstellung Zement verwendet wurde und so eine Bindung von Kristallwasser bewirkt wird. [TRGS 727 Anhang H] F. aus Keramik, z.B. aus gebrannten Fliesen, gilt allg. als nicht ausreichend ab‐ leitfähig. Eine bessere Ableitfähigkeit lässt sich durch Befeuchten mit Wasser errei‐ chen (z.B. durch häufige Nassreinigung). Dementsprechend führt eine Messung des Ableitwiderstandes mit einem feuchten Fließpapier unter der Elektrode generell zu fal‐ scher Beurteilung. Neuerdings sind auch dauerhaft ableitfähige unglasierte keramische Fliesen verfügbar, deren Leitfähigkeit nicht von der Befeuchtung abhängt (Eladuct ® ). Der F. kann durch Benetzen mit einer Wasser-Glyzerin-Mischung über einen längeren Zeitraum feucht und damit ableitfähig gehalten werden. (Diese Funktion ist regelmäßig zu prüfen.) F. aus Kunststoff oder vergleichbarem Werkstoff ist grundsätzlich nicht ableitfähig. Durch Einarbeitung leitfähiger Zusätze (z.B. ↑Kohlenstoff (Grafit, Ruß), Fasern aus Metall) lassen sich auch Kunststoffböden dauerhaft ableitfähig machen. Bei dünnen isolierenden Kunststoffbeschichtungen auf ableitfähiger Unterlage hat sich das Prinzip der ↑Hochspannungsperforation bewährt. Dadurch kann bei hohen Aufladungspoten‐ tialen eine im Allgemeinen hinreichende Ladungsableitung über die Perforation erreicht werden. Fußerdungsband, ↑Erdung (Personenerdung) G Galvani, Luigi (1737-1798), ital. Arzt und Naturforscher, studierte elektr. Erscheinungen an Froschschenkelnerven mit zwei miteinander verbundenen unterschiedlichen Metallen und interpretierte die Muskelkontraktionen als tierische Elektrizität. Das wurde durch die Versuchsergebnisse seines Zeitgenossen A. ↑Volta widerlegt. galvanische Verbindung, unmittelbar elektr. leitend verbunden, im Gegensatz zur induk‐ tiven oder kapazitiven ↑Kopplung. 159 galvanische Verbindung <?page no="162"?> galvanisches Element. In der Neuzeit L. ↑Galvani zugeschriebene elektrochem. Stromerzeugung, die auf Umwandlung von chem. Energie in elektr. (A. ↑Volta) basiert. Es kann als Batterie (↑Primärelement) oder als Akkumulator (↑Sekundärelement) konzipiert sein. Archäologen haben 1936 bei Ausgrabungen die sog. Bagdad-Batterie gefunden, bei der in einem Keramik‐ gefäß ein Kupferblech und ein Eisenstab gefunden wurden. In Tests wurde nachgewiesen, das mit dieser 0,5 V erzeugt werden konnten. [König, W. (1936)], [Der Spiegel (1978)] Galvanisieren, ermöglicht es, auf leitfähigen oder oberflächig leitend gemachten Isola‐ toren (↑chemogalvanisches Metallisieren) Metallüberzüge herzustellen. Dazu wird das zu überziehende Werkstück als ↑Kathode in ein galvanisches Bad eingebracht, dessen ↑Elektrolyt das gelöste Salz des Metalls enthält, aus dem der Überzug bestehen soll (z.B. Kupfersulfatlösung beim Verkupfern). Die ↑Anode besteht aus dem für den Überzug vorgesehenen Metall, das auf diese Weise ständig in den Elektrolyt nachgeliefert wird. Galvani-Spannung, nach L. ↑Galvani benannte elektr. Potentialdifferenz Δφ im Inneren eines Stoffes A und dem Inneren des Stoffes B an deren ↑Grenzfläche. Das Bestreben Elektronen abzugeben bestimmt die Höhe der G-S. (↑Ladungsdoppelschicht). Galvanometer, hochempfindliches Drehspulmessgerät, gelegentlich mit trägheitslosem Lichtzeiger ausgestattet (Spiegel-G.), das Messungen bis in den pA-Bereich zulässt. Heut‐ zutage weitgehend durch elektron. ↑Pico-Amperemeter verdrängt. (↑Influenz-Elektrofeld‐ meter) Gammastrahlung, kurzwellige ↑elektromagnet. Strahlung (Wellenlänge zwischen 10 -10 und 10 -15 m), die von einem radioaktiven Atomkern ausgestrahlt wird (↑Radioaktivität). Die G. ist sehr durchdringend und kann nur durch Materialien hoher Dichte (z.B. Blei) geschwächt werden. Im Gegensatz zur ↑Alpha- und ↑Betastrahlung ist ihr Ionisationseffekt gering. Gas, Stoff, der bei einem Dampfdruck > 3 bar und 20°C oder bei einem Druck von 101,3 kPa vollständig gasförmig vorliegt. (↑Schwelgas) Ideales G. besteht aus Molekülen oder Atomen, deren Abmessungen gegenüber ihrer gegenseitigen Entfernung sehr klein sind und die keinerlei Kräfte aufeinander ausüben. Diese Teilchen verhalten sich wie „starre“ Kugeln und befinden sich in ständiger Bewegung. Für die Stöße der Teilchen untereinander und mit Begrenzungsflächen gilt der Energie- und Impulserhaltungssatz. G. ist i.d.R. ein Nichtleiter, erst durch hohe Temperaturen oder Ionisation wird es leitfähig. [Wedler, G., Freund, H.-J. (2018)] G. wird nach seiner Eigenschaft unterschieden: ● Brennbares G. hat unter atmosphärischen Bedingungen einen ↑Explosionsbereich. ● Brandförderndes G . kann mit brennbaren Stoffen so reagieren, dass diese erheblich schneller abbrennen als in Luft (z.B. Sauerstoff, ↑Ozon). 160 galvanisches Element <?page no="163"?> ● Inertes G. unterhält weder Verbrennungsvorgänge noch ist es selbst brennbar (z.B. Stickstoff-↑Inertisierung). ● gesundheitsgefährliches G. G. kann nur durch ↑Ionisation, nicht aber durch Trennvorgänge (↑Aufladung) aufgeladen werden. Gelegentlich doch zu beobachtende Aufladung strömender G., z.B. Pressluft, ist stets durch mitgeführte ↑Aerosole bedingt. Gasentladung (elektrostatische), physikal. Erscheinung beim Durchgang eines elektr. Stromes durch ein Gas. Sie wird aufgegliedert in: ↑Corona-, ↑Büschel-, ↑Superbüschel-, ↑Schüttkegel-, ↑Gleitstielbüschel-, ↑Gewitterblitz- und ↑Funkenentladung. In der Hoch‐ spannungstechnik wird hierfür der Begriff ↑Teilentladung benutzt. Im Gegensatz zu Metallen verfügen Gase nicht über eine elektr. Leitfähigkeit. Erst durch die Entstehung einer G. kann ein elektr. Strom durch Gase fließen. Die für eine G. erforderlichen Ladungsträger sind positive und negative ↑Ionen sowie freie Elektronen, die durch Ionisation von außen hervorgerufen werden (unselbständige Entladung), basierend auf energiereicher Strahlung (UV-, Laser-, Röntgen-, Gammastrahlung) und Thermoioni‐ sation (hohe Temperaturen, ↑Flammenionisation). Wird eine Gasstrecke einem elektr. Feld ausgesetzt, so werden die Ladungsträger veranlasst, sich ihrer Polarität entsprechend zu bewegen, wobei ihre Geschwindigkeit durch die Feldstärke und die Häufigkeit der elastischen Stöße mit den Molekülen des umgebenden Gases (Gasdruck) bestimmt wird (↑Paschen-Gesetz). Mit zunehmender Feldstärke erreicht die Elektronengeschwindigkeit einen kritischen Wert, bei dem die Stöße unelastisch werden (Stoß-↑Ionisation) und die Gasmoleküle Elektronen freisetzen, wobei sie selbst positive Ladung annehmen. Das führt zu einem lawinenartigen Ansteigen von Ladungsträgern (Elektronen und positiven Ionen), die ihrer Polarität entsprechend zu den Elektroden bewegt werden und dort bei genügend hoher Auftreffenergie ↑Sekundärelektronen freisetzen. Die resultierende Ladungsträgerbewegung - auch als „selbstständige Entladung“ bezeichnet - stellt einen elektr. Strom mit lawinenartig ansteigender Tendenz dar. In homogenen elektr. Feldern setzt eine solche G. unter ↑atmosphärischen Bedingungen bei einer Feldstärke von ~3 MV/ m ein. Bei inhomogenen Feldverteilungen beginnt dies stets am Ort der höchsten Feldstärke, d.h. des kleinsten Krümmungsradius und damit der höchsten Feldliniendichte (≤ 1 mm als Coronaentladung, ≥ 1 mm als Büschelentladung (↑Rogowski-Profil)). Dessen ungeachtet sind G. bei Spannungen unterhalb etwa 300 V wegen der geringen Elektrodenabstände nicht mehr zu erwarten (↑Quenching Distance). 161 Gasentladung <?page no="164"?> Abb. 1 zeigt wie den Regeln der Elektrodynamik entsprechend jeder elektr. Stromfluss von einem Magnetfeld umschlossen wird, so auch der zunächst noch in einem diffusen Bereich zwischen den Elektroden verlaufende Ionenstrom (D). Die sich dabei ausbildenden Mag‐ netfeldlinien (M) haben um den Strompfad herum die Form konzentrischer Kreise und sind bestrebt, sich zu verkürzen (↑Lorentz-Kraft). So wird eine Eigenkompression der zunächst noch diffusen G. eingeleitet, aus der eine entsprechende Aufheizung (Kompressionswärme) resultiert. Dieser Vorgang beginnt (wie auch die Ionisation) an der kleineren Kugel als dem Ort der höchsten Feldstärke. Dieser auch als ↑Pinch-Effekt bezeichnete Verdichtungsvor‐ gang zu einem ↑Plasma (P) setzt sich schließlich über die gesamte Strecke der G. fort und ist erst abgeschlossen, wenn sich im Strompfad keine neutralen Gasmoleküle, sondern nur noch Ionen und Elektronen befinden. Die hohe Temperatur des Plasmas ist letztlich Ursache der Zündfähigkeit von G. für brennbare Gemische. Falls die elektrostat. Ladungsquelle nur über einen geringen Energiebetrag verfügt (µJ-Bereich), wird sie nach anfänglichem Plasmaeinschluss infolge des Energiever‐ brauchs bei der Gaskompression erschöpft sein und der Vorgang bricht bereits kurz nach dem Start ab (Büschelentladung). Bei er‐ neutem Ladungsnachschub kann sich der Ablauf wiederholen. Weist die Ladungsquelle hingegen einen höheren Energiebetrag auf (mJ-Bereich und mehr), so entsteht eine Situa‐ tion, wie die Abb. 2 zeigt. Bei hinreichendem Ladungsnachschub wird die G. durch das umhüllende Magnetfeld über ihre gesamte Strecke zu einem Plasma verdichtet, das im Gegensatz zur ursprünglichen isolierenden Gasatmosphäre einen sehr geringen elektr. Widerstand aufweist. Das hat, abgesehen von der Gasaufheizung und dem daraus resultierenden hohen Zündpotential, auch nahezu einen Kurzschluss zwischen den Elektroden zur Folge. Wird ständig weitere Ladung nachgeschoben, so kommt es letztlich zur Entwicklung einer dauerbrennenden Bogenentladung (Lichtbogen). Falls jedoch der Vorrat elektr. Energie begrenzt ist, wie z.B. bei einer elektrostat. Entladung oder beim Entladen eines Kondensators, dann bricht mit dem „Kurzschlusseffekt“ des Plasmas auch das elektr. Feld zusammen, die Ladung ist verbraucht und der Stromfluss geht gegen null. Damit ist dem einschnürenden Magnetfeld die Basis entzogen, es kollabiert ebenfalls. Im Verlauf dessen kommt es zur Emission einer aperiodisch gedämpften ↑elektromagnet. Strahlung bzw. Welle im Frequenzbereich von kHz-GHz. Der Grund dafür ist, dass bereits beim Pinch-Effekt eine gegenseitige Kopplung zwischen dem magnet. und dem elektr. Feld entstanden ist, wobei Letzteres voreilt. Somit ergeben sich aus Sicht der Elektrostatik für G. (mit Ausnahme von Coronaentladungen) folgende Kriterien: ● Kommt es zur Ausbildung eines Plasmas, so können durch dessen hohe Temperatur brennbare Gase und Stäube entzündet werden. ● Mit einem Plasma ist stets die Emission einer elektromagnet. Welle verknüpft (Stör‐ impuls elektromagnet. Strahlung), sodass sich über ein ↑Funkennachweisgerät oder z.B. einem Radioempfänger (AM-Bereich) ermitteln lässt, ob qualitativ zündfähige G. eintreten. 162 Gasentladung <?page no="165"?> Die Leistungsdichte von G. ist für die Bestimmung der ↑MZE maßgebend. Sie ist der Energiebetrag pro Zeiteinheit, bezogen auf die Volumeneinheit. Näherungsweise lässt sich das durch präzise Vorgaben für die Funkenstrecke (Elektrodenabstand, -durchmesser) und durch die Dämpfung im Entladestromkreis (ohmscher und induktiver Widerstand) erreichen (↑Hartmann-Rohr). Der Nachweis von G. manifestiert sich durch: ● Elektr. Strom, ● Leuchterscheinung (↑Gasentladungsleuchten), ● hochfrequente elektromagnet. Strahlung im Bereich von kHz-MHz, Geräusch (Zi‐ schen, Knallen, Donnern), ● Ozon- und Stickoxidbildung. Leuchterscheinungen und Ozonbzw. Stickoxidbildung sind unmittelbar wahrzunehmen, bei schwachen G. jedoch nur über kurze Entfernungen. Hingegen sind die hochfrequenten Strahlungen mit entsprechenden Empfängern auch über größere Abstände erfassbar. Geräusch und hochfrequente Strahlung werden durch den ↑Pinch-Effekt herbeigeführt. Gasentladungsfigur, ↑Lichtenberg-Figur, ↑Ladungsverteilung Gasentladungsleuchten, geht stets mit einer Strahlungsemission im sichtbaren und/ oder angrenzenden ultravioletten Bereich einher. Es wird von durch Stoß-↑Ionisation angeregten Gasatomen bzw. -molekülen hervorgerufen, wenn deren Elektronen in ihren ursprünglichen Energiezustand zurückfallen. Dabei kommt es zur Photonenemission mit einem stoffspezif. Emissionsspektrum, das aus einzelnen Spektrallinien (z.B. Sauerstoff) oder aus einer Vielzahl benachbarter Spektrallinien (z.B. Stickstoff) bestehen kann (↑Atom). Bei atmosphärischen Gasentladungen (z.B. ↑Gewitterblitz) erfolgt entsprechend der Zu‐ sammensetzung der Luft (etwa 21 % Sauerstoff und 78 % Stickstoff) der größte Anteil abgestrahlter Energie im Bereich der Stickstoffspektren. Letztere liegen überwiegend im blauen und nahen ultravioletten Bereich, sodass nur ein verhältnismäßig geringer Strahlungsanteil sichtbar ist (↑Verblitzung). Gasentladungsröhre, abgeschlossenes Gefäß für eine gezielte Anwendung von ↑Gasent‐ ladungen (Beleuchtung, Schaltvorgänge). Bei vermindertem Druck (Niederdruckgasentla‐ dung) setzt die Gasentladung bereits bei Feldstärken von etwa 10 kV/ m ein (↑Glimmlampe, Leuchtstoffröhre). Sollen hingegen hohe Strahlungsdichten erreicht werden, so wird eine Hochdruckgasentladung mit Einsatzfeldstärken bei 10 MV/ m (Quecksilberdampf-, Xenon-Hochdrucklampe) angewendet. Da Gasentladungen stets eine ansteigende Strom‐ tendenz aufweisen, müssen G. immer mit einer Strombegrenzung (z.B. Vorwiderstand) betrieben werden, um sie vor Überlastung zu schützen. 163 Gasentladungsröhre <?page no="166"?> Gasentladungsspur, durch nur geringe Energie‐ freisetzung i.d.R. winzig, jedoch typisch und lässt daher Rückschlüsse auf die Art der Gasentladung zu (↑Zündfähigkeit von Gasentladung). (Schäden an elektron. Bauelementen werden hier nicht be‐ schrieben.) ↑Coronaentladung hinterlässt keine sichtbaren Spuren, doch kann sich an von ihnen beauf‐ schlagten Polymeroberflächen die ↑Benetzbarkeit ändern. ↑Büschelentladung ruft auf Isolierstoffflächen eis‐ blumenähnliche Ladungsverteilungsmuster (Staubanziehung) hervor, die durch ↑Toner oder Staub aus der Umgebung sichtbar werden (↑Ladungsverteilung). Flächen unterschiedlichen Vorzeichens liegen unmittelbar nebeneinander. Der Ladungsausgleich zeigt sich in den Veräs‐ telungen zwischen Teilflächen. ↑Schüttkegelentladung hinterlässt auf dem Schüttkegel selbst keine Spur, jedoch dort wo sie auf die Silowand trifft, kann sie winzige Erosionsmarken verursachen, die unter optischer Vergrößerung zu erkennen sind. ↑Gleitstielbüschelentladung weist höhere Energien auf und verursacht astähnlich verzweigte Schmelzspuren auf Thermopolymeren. Eine bessere Erkennung ist auch hier über Toner oder Vergleichbarem möglich. Perforationen an Polymeren (Poren), die von dieser Entladung ausgelöst werden, bleiben häufig unentdeckt. Falls wiederholt derartige Entladungen aus derselben Perforation starten, kann es zu Schmelz-, Zersetzungs- und Brennvorgängen kommen. An isolierend ausgekleideten Metallrohren pneumatischer Fördersysteme zeigen sich z.B. geweihähnlich verlaufende Brandspuren, die in ein mehr oder weniger ausgebranntes Loch münden. Falls das För‐ dergut brennbar ist, kann es im Rohr auch zu Zündungen kommen. ↑Funkenentladung verursacht je nach Energie auf den Elektroden Erosionsbzw. Schmelzmarken oder sogar Anlauffarben. Es gilt als erwiesen, dass Poren in der Emaillie‐ rung von Behältern und Rührwerken herbeigeführt werden können. Sie treten auf, wenn isolierende Flüssigkeiten mit nicht gelösten leitfähigen Anteilen bewegt werden und so zu hohen Feldstärken in der ↑Emaille-Schicht Anlass geben. Solche Poren bleiben im Allgemeinen so lange unbemerkt, bis es zu Schäden infolge Korrosion kommt. Zur Abhilfe hat sich bewährt, unter die Emaille-Deckschicht eine leitfähige und zu erdende Schicht (z.B. aus Silber) einzubringen. Durch sie wird die Aufladung der Flüssigkeit zur Erde abgleitet, bevor sie in der eigentlich schützenden Emaille-Schicht ein elektr. Feld verursachen kann. 164 Gasentladungsspur <?page no="167"?> Des Weiteren können beim ↑Aufwickeln/ Abwickeln derart hohe Aufladungen entstehen, dass es zur ↑Funkenerosion (Abb.) in den geerdeten Lagern kommt. (↑Verbundstoff) Gasion, ↑Ion Gasmolekül. Das Vorhandensein von G. auf Oberflächen jeglicher Art ist für die durch Kontakt und Trennung entstehende ↑Aufladung ein wesentlicher Faktor. Die G. werden an den Oberflächen adsorbiert (z.B. Kohlendioxid). Bei reibungsfreiem Aufeinanderlegen der Stoffe halten die auf der Oberfläche i.d.R. in mehreren Lagen anhaftenden G. aus der umgebenden Atmosphäre die Berührungsflächen auf Distanz, ein Umstand, der durch die Reibung weitgehend beseitigt wird. In diesem atomaren bzw. molekularen Bereich gibt es fast nie physikal. saubere, d.h. nicht mit anderen Molekülen kontaminierte Oberflächen (↑Glimmeinrichtung). Gaspendelverfahren, wird zur Zurückführung des verdrängten Gasvolumens beim Be‐ füllen von Behältern, insbesondere mit Flüssigkeiten, verwendet: ● Rückführung von Inertgas aus einem damit geschützten zu befüllenden Behälter in den abgebenden Behälter. ● Rückführung von verdrängten Dämpfen beim Befüllen, um zu verhindern, dass sie in die Umwelt entweichen (z.B. Kfz-Treibstofftank). Da im gesamten Rückführbereich ↑Ex-Atmosphäre auftreten kann, muss auf Gefahren infolge elektrostat. Aufladungen geachtet werden. 165 Gaspendelverfahren <?page no="168"?> Gasphase, bezeichnet die gasförmigen Stoffe eines chem. Reaktionssystems, dessen Kom‐ ponenten in verschiedenen ↑Aggregatzuständen vorliegen. Bei brennbaren Stoffen kann die G. eine Ex-Atmosphäre bilden (↑Verbrennung). Gasreinigung, ↑Stoffseparation Gasspürgerät, ↑Gaswarngerät Gasströmung. Reine Gase, d.h. solche, die frei von flüssigen oder festen ↑Aerosolen sind, laden sich beim Strömen nicht elektrostat. auf (↑Aufladung). Eigentlich kommt dieser Aussage nur theoretische Bedeutung zu, da Gase fast immer Aerosole mitführen, die bereits bei geringer Konzentration signifikante Aufladung bewirken, z.B.: ● anlagenbedingt: Flugrost in Leitungen, Ölnebel aus Verdichtern, Aufwirbeln von Abla‐ gerungen; ● verfahrensbedingt: Entspannen führt zur Abkühlung und Unterschreitung des ↑Tau‐ punktes und damit zur Bildung eines Flüssigaerosols (↑Nassdampf) bzw. zur ↑Sublima‐ tion und dabei entstehendem Feststoffaerosol (z.B. bei einer ↑CO 2 -Löschanlage). Gaswarngerät, dient zum Erkennen explosionsgefährlicher bzw. gesundheitsschädlicher Gase und Dämpfe. G. sollen die Atmosphäre überwachen und vor Explosionsfähigkeit, Gesundheitsschädlichkeit und Sauerstoffmangel warnen bzw. Schutzmaßnahmen zur Ab‐ wendung von Gefahren auslösen (↑Arbeitsfreigabeschein, ↑Freimessen). [DGUV Informa‐ tion 213-057] Gebäudeblitzschutz, ↑Blitzschutz Gebinde, ↑Packmittel geerdeter Strahler, drahtförmiger Leiter, etwa so lang wie die halbe Wellenlänge der zu empfangenden Frequenz, bei dem sich ein Ende in der Luft befindet (≙ 377 Ω) und das andere Ende mit dem Schirm eines 50-75 Ω-Koaxialkabel verbunden (≙ 0 Ω) auf einen Empfänger geschaltet ist. Die Seele des Leiters ist hierbei dem 50-75 Ω-Punkt des Leiters verbunden. (↑Dipol, ↑Funkennachweisgerät) 166 Gasphase <?page no="169"?> Gefahr, (mittelhochdt. geväre, „Hinterhalt“, „Betrug“) , allg. die ↑Sicherheit von Personen und Sachen bedrohendes Unheil. Die Abgrenzung zwischen Sicherheit und G. wird durch den Begriff ↑Risiko gegeben (↑Gefährdungsbeurteilung, ↑Personengefährdung). gefahrdrohende Menge (gefährliche ↑Ex-Atmosphäre), liegt vor, wenn im Falle einer Entzündung die Sicherheit und Gesundheit der Beschäftigten oder Dritter beeinträchtigt werden kann; es sind zwingend Schutzmaßnahmen erforderlich. Als zusammenhängende g.M. muss grundsätzlich eine Menge von 10 l oder mehr in geschlossenen Räumen, unabhängig von der Raumgröße, angesehen werden. In unmittelbarer Nähe von Menschen können bereits kleinere Mengen gefährlich sein (z.B. Arbeitsplatz mit Glasapparaturen (Flammenwirkung, Splitter)). Eine g.M. kann durch Begrenzung der Menge, der Kon‐ zentration (↑Inertisierung, ↑Absaugung) verhindert bzw. eingeschränkt werden. Diese Maßnahmen sind zu überwachen. Was als g.M. im Freien angesehen werden muss, ist für den Einzelfall abzuschätzen. Eine g.M. ist getrennt zu bestimmen: ● Gas-Luft-Gemische: entzündbare Menge von mehr als einem Zehntausendstel des Raumvolumens (z.B. bei 100 m 3 Raumvolumen ~10 l). Als ↑Ex-Bereich gilt jedoch nur der Teilbereich, in dem diese Atmosphäre auftreten kann (↑Ex-Zone). ● Stäube: Bei vielen brennbaren ↑Stäuben reicht bereits eine Schicht von weniger als 1 mm aus, um beim Aufwirbeln den Raum vollständig mit einem explosionsfähigem Staub-Luft-Gemisch zu füllen (↑Staubexplosionsgefahr). [TRGS 721 und 722] Gefährdungsbeurteilung. Im Hinblick auf elektrostat. Aufladung sollte die G. durch systematische Untersuchung stattfinden (↑Zündgefahrenbeurteilung). Gefahrenklasse, diese Kennzeichnung entzündbarer Flüssigkeiten wurde 2003 durch die ↑BetrSichV abgelöst. Grundsätzlich wird darin jetzt nicht mehr nach Wasserlöslichkeit und Viskosität unterschieden, sondern nach ↑Flammpunkt (↑CLP-Verordnung). Gefahrenzone, ↑Ex-Zone Gefahrgut, Stoffe und Gegenstände, von denen aufgrund ihrer Natur, ihrer Eigenschaften oder ihres Zustandes im Zusammenhang mit ihrer Beförderung Gefahren für die öffentliche Sicherheit und Ordnung, insbesondere für die Allgemeinheit, wichtige Gemeingüter, Leben und Gesundheit von Menschen sowie Tieren und Sachen ausgehen können und die aufgrund von Rechtsvorschriften als gefährliche Güter einzustufen sind. Der Transport von G. wird durch verschiedene Vorschriften geregelt (↑GGBefG). Gefahrgutbeauftragter, verantwortliche Person, die sicherstellen soll, dass alle hinsicht‐ lich des Transports gefährlicher Güter festgelegten Pflichten in erforderlichem Umfang berücksichtigt und die Einhaltung der Vorschriften überwacht werden. Die Pflicht zur Benennung eines G. besteht in Deutschland für alle Unternehmen, die Gefahrgut befördern. Ein G. muss einen EU-Schulungsnachweis mit abschließender Prüfung erbringen. [GbV] Gefahrgutbeförderungsgesetz, [↑GGBefG] 167 Gefahrgutbeförderungsgesetz <?page no="170"?> Gefahrstoff, Stoff, Gemisch und Gegenstand, von dem Gefahren für Mensch, Tier und andere wichtige Gemeingüter ausgehen können (↑GefStoff V). Dazu gehören Stoffe, denen ein ↑Arbeitsplatzgrenzwert (AGW) zugewiesen worden ist. G., die zu Brand- und Explosi‐ onsgefahren führen können, werden in ↑Explosionsgruppen eingeteilt. Gefahrstoffverordnung, [↑GefStoff V] Gefahrstoffverzeichnis, Auflistung (mit Verweis auf die entsprechenden Sicherheitsda‐ tenblätter) der in einem Betrieb verwendeten Gefahrstoffe. (↑Explosionsschutzdokument) Gefrieraufladung, ↑Aufladung GefStoff V, Abk. für Gefahrstoffverordnung ● regelt die Einstufung, Kennzeichnung und Verpackung von gefährlichen Stoffen und bestimmten Erzeugnissen sowie den Umgang damit (Gefahrgut); ● regelt die Maßnahmen zum Schutz von Personen bei Tätigkeiten mit Gefahrstoffen; ● regelt Beschränkungen für das Herstellen und Verwenden gefährlicher Stoffe, Gemi‐ sche und Erzeugnisse; ● regelt das Inverkehrbringen gefährlicher Stoffe und Gemische. Gegenelektrode, notwendiger Bestandteil von Systemen zur ↑Nutzanwendung elektro‐ stat. Aufladung. Eine G. kann geerdet sein oder die entgegengesetzte Ladung zur ↑Aufla‐ deelektrode tragen. Gegenentladung, ↑Gewitterblitz Gegeninduktion (auch induktive Kopplung), Beeinflussung zweier benachbarter strom‐ durchflossener Leiter durch deren Magnetfelder. Bei Änderung der Stromstärke des einen Leiters wird im anderen Leiter eine Spannung induziert. (↑Messfehler, ↑Induktivität, ↑Selbstinduktion) Gegenpotential, ↑Gegenelektrode, ↑Nutzanwendung Gehäuse, Teil, das ein Gerät gegen bestimmte äußere Einflüsse schützt und durch welches ein Schutz gegen direktes Berühren aus allen möglichen Zugriffsrichtungen gewährt wird. Im Zusammenhang mit der ↑Elektromagnet. Verträglichkeit fällt dem G. noch die Aufgabe einer ↑Abschirmung zu. G. elektrotechn. Geräte, die Einsatz in ↑Ex-Bereichen finden, sind entsprechend [DIN EN IEC 60079-0] zu prüfen. Geigenbogeneffekt, wird auch zur Erklärung des Phänomens herangezogen, dass sich gleichartige Stoffe beim Trennen voneinander elektrostat. gegensinnig aufladen können. Dafür hat P.S.H. Henry nach eingehenden Untersuchungen eine Erklärung gegeben, die „asymmetrische Reibung“: Beim Reiben zweier Stoffe gegeneinander sind die betroffenen Oberflächen (Größen) keineswegs immer gleich groß. Ein extremes Beispiel dafür ist das Streichen eines Geigenbogens auf einer Geigensaite. Die Saite wird punktförmig gerieben, der Bogen längs einer Linie. Obwohl die Werkstoffe beider Teile aus dem gleichen Material bestehen, nämlich aus Kollagenen (langfaserige, hochmolekulare Skleroproteine), lädt sich die aus Katgut hergestellte Saite stets positiv gegenüber dem Bogen aus Rosshaar auf, der dabei negativ aufgeladen wird. Henry erklärte, dass beim Streichen des Geigenbogens 168 Gefahrstoff <?page no="171"?> über die Saite letztere spezif. höher beansprucht wird und sich daher an der Reibungsstelle stärker erwärmt als der Bogen, dessen Beanspruchung sich auf seine gesamte Reiblänge erstreckt. So wird die Saite gegenüber dem Bogen, stets bezogen auf die geriebenen Be‐ reiche, auf eine höhere Temperatur gebracht, was zur Folge hat, dass sie Elektronen an den Bogen abgibt (↑Elektronenaustrittsenergie). Das erklärt die positive Aufladung der Saite und die negative des Bogens. Mit etwas experimentellem Geschick gelingt es tatsächlich, diesen Effekt asymmetrischer Reibung auch an anderen gleichartigen aufladbaren Stoffen nachzuweisen. [Henry, P.S.H. (1953)] Geigerzähler, ↑Zählrohr Gerät. Gemäß ↑ATEX 114 werden G., Komponenten und Schutzsysteme für die Verwen‐ dung in Ex-Bereichen darunter zusammengefasst. Die ATEX 114 gilt auch für Sicherheits-, Kontroll- und Regelvorrichtungen außerhalb des gefährdeten Bereiches, wenn diese hin‐ sichtlich der Explosionsgefahren für den sicheren Betrieb von G. im gefährdeten Bereich erforderlich sind. Die Richtlinie legt grundlegende Sicherheitsanforderungen fest, die als verbindliche Beschaffenheitsanforderungen gelten. Diese werden durch mandatierte und harmonisierte Normen ausgefüllt. Als Geräte gelten Maschinen, Betriebsmittel, stationäre oder ortsbewegliche Vorrich‐ tungen, Steuerungs- und Ausrüstungsteile sowie Warn- und Vorbeugungssysteme, die ● einzeln oder kombiniert zur Erzeugung, Übertragung, Speicherung, Messung, Regelung und Umwandlung von Energien und zur Verarbeitung von Werkstoffen bestimmt sind. ● eigene potenzielle Zündquellen aufweisen und dadurch eine Explosion hervorrufen können. Zu den Komponenten zählen Bauteile, die für den sicheren Betrieb von Geräten und Schutzsystemen erforderlich sind, ohne jedoch selbst eine autonome Funktion zu erfüllen. Als Schutzsysteme werden alle Vorrichtungen mit Ausnahme der Komponenten von G. bezeichnet, die anlaufende Explosionen umgehend stoppen und/ oder den von einer Explosion betroffenen Bereich begrenzen sollen und als Systeme mit autonomer Funktion gesondert auf den Markt bereitgestellt werden. Für G. die eine potenzielle Zündquelle aufweisen und dadurch eine Explosion verursa‐ chen können, muss der Hersteller eine Risikobeurteilung vornehmen, in der er die Schutz‐ maßnahmen zum Explosionsschutz in Beziehung zur Wahrscheinlichkeit des Auftretens einer Ex-Atmosphäre setzt. Ferner sind die ↑explosionstechn. Kenngrößen zu berücksich‐ tigen. Wenn das G. (z.B. eine Maschine) in Bereichen mit hoher Gefährdung eingesetzt werden soll, müssen die Schutzmaßnahmen zum Explosionsschutz aufwändiger sein als in Bereichen, in denen Ex-Atmosphäre nur selten und kurzzeitig auftritt (↑Gerätekategorie, ↑Quenching Distance). [11. ProdSV] Geräte- und Produktsicherheitsgesetz [GPSG], (vormals Gerätesicherheitsgesetz) seit 1.12.2011 durch das [↑ProdSG] ersetzt. Gerätekategorie. Die Richtlinie 2014/ 34/ EU (↑ATEX 114) teilt die Geräte in drei Geräte‐ gruppen und fünf weitere G. ein. Grundlegende Anforderungen sind: 169 Gerätekategorie <?page no="172"?> Gruppe I Anlagen im Bergbau bei Gefährdung durch Grubengas/ Staub Kategorie M1 Kategorie M2 Sehr hohes Maß an Sicherheit Hohes Maß an Sicherheit Sicher auch beim Auftreten von zwei unabhän‐ gigen Fehlern Abschalten bei Auftreten von Ex-Atmosphäre Gruppe II Anlagen in allen anderen Ex-Bereichen außerhalb des Bergbaus Kategorie 1 Kategorie 2 Kategorie 3 Sehr hohes Maß an Sicherheit Hohes Maß an Sicherheit Normalmaß an Sicherheit Sicher auch bei seltenen Störungen und beim Auftreten von zwei unab‐ hängigen Fehlern Sicher auch beim Auftreten einer zu erwartenden Stö‐ rung und von einem Fehler Sicher im normalen Betrieb Gruppe III Geräte zur Verwendung in explosionsgefährdeten Staubatmosphären (Stoffgruppe D) IIIA IIIB IIIC Brennbare Flusen Nicht leifähiger Staub Leitfähiger Staub Zone 20, 21, 22 Zone 20, 21, 22 Zone 20, 21, 22 [DIN EN IEC 60079-0] Geräteschutzniveau (EPL), (engl. equipment protection level) . Zu seiner Anwendung werden die Geräte in Kategorien eingeteilt, die den ↑Ex-Zonen zugeordnet sind. Der Kennbuchstabe „G“ steht für Gas- und Dampfatmosphären und „D“ (engl. dust) für Staubatmosphäre. (Quelle: PTB) 170 Geräteschutzniveau <?page no="173"?> (Quelle: VDE e.V.) Gerätekategorie Schutzniveau EPL Maß an Sicherheit Einsatz in Zonen Gase, Dämpfe und Nebel 1G Ga sehr hoch 0, 1, 2 2G Gb hoch 1, 2 3G Gc normal 2 Stäube 1D Da sehr hoch 20, 21, 22 2D Db hoch 21, 22 3D Dc normal 22 Schlagwettergefährdete Grubenbaue M1 Ma sehr hoch Weiterbetrieb bei Ex-Atmosphäre M2 Mb hoch Abschalten bei Ex-Atmosphäre [SE Abschn. 1.6], [DIN EN IEC 60079-0] Gerätesicherheitsgesetz (GSG), Gesetz über techn. Arbeitsmittel, wurde 2004 durch das Geräte- und Produktsicherheitsgesetz [GPSG] und dieses wiederum seit 1.12.2011 durch das Produktsicherheitsgesetz [↑ProdSG] ersetzt. Gewerbeaufsicht, von den Gewerbeaufsichtsämtern ausgeübte Überwachung der Durch‐ führung staatlicher Vorschriften und Verordnungen über den Arbeitsschutz in gewerbli‐ chen Unternehmen. Gewitterblitz. Eine typische Wärme‐ gewitter-Zelle ist ein gigantischer elektrostat. Generator mit Wasser‐ tropfen und Eiskristallen als Ladungs‐ träger. Kleine Tropfen/ Hagelkörner werden im Aufwind (bis 100 km/ h) nach oben transportiert und vorwie‐ gend positiv geladen. Große dagegen werden im Fallwind nach unten trans‐ portiert und vorwiegend negativ ge‐ laden. 171 Gewitterblitz <?page no="174"?> Ein G. ist innerhalb einer Wolke, zwischen verschiedenen Wolken und zwischen Wolke und Erde zu beobachten. Nur etwa 10 % aller G. erfolgen zwischen Wolke und Erde mit folgendem schematischem Ablauf: Nach einer vorausgehenden Gasentladung in der Wolke kommt es zur Entwicklung einer sich in Stufen abwärts gerichteten Vorentladung (V auch „leader“ genannt). In dem Maße wie die Vorentladung fortschreitet, steigt die Feldstärke zwischen ihr und Erde oder der Spitze eines geerdeten Objektes entsprechend an. Das führt dort zu einer aufwärtsgerichteten Gegenentladung (G) mit entge‐ gengesetzter Polarität zur Vorentladung. Bedingt durch die zunächst langsam anlaufende Ionisierung im Entladungskanal ist die Geschwindigkeit der aufsteigenden Gegenentladung auf den ersten 100 m noch verhältnismäßig niedrig. Doch durch den ↑Pinch-Effekt und das dadurch gebildete Plasma wird der Entladungsvor‐ gang auf etwa 10 8 m/ s beschleunigt. In dieser Anfangsphase sucht die Gegenentladung die Spitze der absteigenden Vorentladung und bei etwa 500 kV/ m Feldstärke kommt es zum Überschlag zwischen beiden. Damit ist der Stromkreis Wolke/ Einschlagobjekt auf der Erde geschlossen. Erst jetzt beginnt die eigentliche Blitzentladung (auch „streamer“ genannt). In ihr fließen Ströme der Größenordnung von 100 kA in Zeiten von etwa 100 µs. Erst daraus resultieren Schäden und ↑Transienten von G. Die von den hohen Stromstärken bewirkten starken Magnetfelder verdichten den Blitzkanal zum Plasma und bewirken spektakuläre Leuchterscheinungen und Don‐ nergeräusche. Auch wenn der Blitzeinschlag in einigem Abstand erfolgt und keine sichtbaren Verbrennungsspuren (Strommarken) hinterlässt, besteht für Mensch und Tier Lebensgefahr infolge der hohen Induktionsströme im Organismus. Auf Blitzstrommes‐ sungen basierend, bestehen Wolke-Erde-Blitze zu über 70 % aus mehreren (bis zu zehn) Einzelentladungen mit zeitlichen Abständen zwischen 10 und 200 ms. Auswirkungen von G. lassen sich in direkte und indirekte einteilen: Die Erwärmung ΔT der vom Blitzstrom durchflossenen Materialien ist eine direkte Wirkung, die wesentlich durch deren elektr. Widerstand bestimmt wird. Bei typischen Werten für einen Blitz von 100 µs und 100 kA, errechnet sich bei einem Materialwiderstand von 1 Ω die in Wärme umgesetzte Energie zu etwa 10 kWh. Da während der kurzen Blitzdauer kein Wärmeabfluss eintritt, steht die Gesamtenergie für die Aufheizung zur Verfügung. Infolge des steilen Stromanstiegs und -abfalls kommt es zur Stromverdrängung auf die Oberfläche des vom Blitz getroffenen Körpers (↑Skin-Effekt) und damit zu einer erheblich stärkeren Aufheizung oberflächennaher Bereiche (Entzündungsgefahr bei brenn‐ baren Stoffen). Sofern das Material Feuchtigkeit enthält (z.B. Baum), kann es zur spontanen Verdampfung und damit Drucksteigerung und nachfolgendem Zerplatzen des Körpers 172 Gewitterblitz <?page no="175"?> kommen. Beim Auftreffen eines G. auf leitfähige Flächengebilde, z.B. das Dach eines Stahlsilos, wird der Strom auf einen kleinen Bereich konzentriert und heizt diesen kurzzeitig hoch auf. Die Folgen können sein: Anlauffarben nach dem Erkalten, Schmelzspuren oder auch Löcher durch abschmelzendes Metall, das u. U. beim Herabtropfen auf brennbares Material dort zur Entzündung führt. Mechan. Effekte können durch den hohen Stromanstieg und die daraus resultierende Verdichtung zum Plasma (starke Magnetfelder) an leitfähigen Gegenständen herbeigeführt werden. Die dabei entstehende radiale akustische Schockwelle führt an Flächengebilden und Hohlkörpern zu Bewegungen (z.B. an Freileitungen) wie auch zu Verformungen (z.B. an Gitterkonstruktionen und Fallrohren von Regenrinnen). Letztere werden zu einem Streifen aus doppellagigem Blech verformt. Trifft ein G. hingegen auf Isolierstoffflächen, so kommt es dort zwar nicht zur Erwärmung durch Stromfluss, doch können ebenfalls infolge eines Hochspannungsdurchschlags Löcher entstehen (z.B. in einem Dachziegel). Zu den indirekten Fernfeldwirkungen zählen die Leuchterscheinungen (Plasma) und der Donner (Schockwellen erhitzter Luft), der bis etwa 300 m Entfernung vom Einschlags‐ punkt als scharfer Knall empfunden wird und erst in größerer Entfernung infolge des Echoeffektes in das typische Donnergrollen sowie die transienten Effekte des Blitzimpulses (elektromagnet. Strahlung (↑Spherics), elektromagnet. Pulse (↑LEMP)) übergeht. Indirekte Nahfeldwirkungen (innerhalb eines Radius von etwa 100 m) sind: ● Induktionsspannungen in elektr. Leitungssystemen aus denen kurzzeitige Überspan‐ nungen resultieren, die unzureichend abgeschirmte elektr. und elektron. Geräte be‐ schädigen können (Gefährdung von Antennenanlagen und Stromversorgungsnetzen). ● Influenzladungen auf leitfähigen, gegen Erde isolierten Gegenständen, die auf den schnellen Feldstärkeänderungen (bis zu 10 13 V/ m pro Sekunde) beruhen. Sie werden auf hohe Potentiale aufgeladen, woraus Schäden, z.B. infolge elektr. Durchschläge, resultieren können. Zur Prüfung der Gefährdung von Antennenanlagen und Stromversorgungsnetzen wird der G. mit einem Überspannungsgenerator (↑SG) simuliert (↑Überspannungsschutz). [DIN EN 62305-4] Hinweis: Beim Einschlag des G. in die einwandfrei funktionierende Blitzschutzanlage eines Hauses besteht die Gefahr einer induktiven Kopplung zu den darin befindlichen elektron. Geräten. Das vom Blitzstrom um den Blitzableiter herum verursachte Magnetfeld kann Spannungen in den Leitern der Geräte induzieren, die zu einer Beschädigung (z.B. Mikroprozessoren) führen. Hier reicht dann die allg. Empfehlung, zum Schutz gegen G. den Netzstecker zu ziehen, allein nicht aus. Zur Beurteilung eines Blitzschadens ist es für die Schadensversicherer eminent wichtig, möglichst genau Ort und Zeit eines Blitzeinschlags zu ermitteln. Ortung von G., in Europa ↑Blitzortungssystem Schutz vor G., ↑Blitzschutz poetischer G. von J.W. v. Goethe: Wenn der uralte, heilige Vater mit gelassener Hand, aus rollenden Wolken segnende Blitze über die Erde sät, küss ich den letzten Saum seines Kleides, kindliche Schauer treu in der Brust. [Goethe, J.W.v. (1789)] 173 Gewitterblitz <?page no="176"?> gewitterblitzähnliche Entladung, kann z.B. in Staub- und Aschewolken entstehen. Vulkanausbrüche erzeugen bis in große Höhen stürmische Aufwinde, in denen ebenso Reib- und Trennvorgänge zwischen Vulkanasche und Eiskristallen zu Aufladungen führen. Diese Zusammenhänge wurden u.a. beim Vulkanausbruch des Eyjafjallajökull (Island, März/ April 2010) untersucht und bestätigt. Bereits vom Ausbruch des Vesuv (Pompeji, August 79 n. Chr.) ist von G. Plinius Secundus in Epistulae Buch 6 derartiges überliefert. Aus Versuchen von P. Boschung folgt, dass in techn. Anlagen mit einem Volumen < 60 m 3 oder Lineardimensionen < 3 m keine derartigen Entladungen auftreten. Theoretische Überlegungen lassen vermuten, dass in größeren Silos oder Behältern g.E. bei Feldstärken > 500 kV/ m auftreten können (↑Schüttkegelentladung). [Boschung, P. et al. (1977)], [TRGS 727 Abschn. A 3.5] Gewitterblitzentladung, ↑Gewitterblitz Gewitterelektrizität, unmittelbare Umwandlung therm. Energie (heftige vertikale Luft‐ strömungen) in elektr. Energie, die in sog. ↑Wolkendipolen gespeichert wird. Dementspre‐ chend treten Gewitter über tropischen Landflächen sehr viel häufiger auf als in den gemäßigten Zonen. Der Ladungsausgleich erfolgt in einem ↑Gewitterblitz, in dem - ungeachtet seiner spektakulären Erscheinung - bestenfalls elektr. Energien im Gegenwert von wenigen Euro umgesetzt werden. GGBefG, Abk. für Gefahrgutbeförderungsgesetz, grundlegendes Gesetz für die Beförde‐ rung gefährlicher Güter (vormals ↑GGV) (↑ADR). ● Gefahrgutverordnung Straße, Eisenbahn und Binnenschifffahrt - GGVSEB ● Gefahrgutbeauftragtenverordnung - GbV ● Gefahrgut-Ausnahmeverordnung - GGAV ● Ortsbewegliche-Druckgeräte-Verordnung - ODV ● GGVSEB-Durchführungsrichtlinien - RSEB ● Richtlinie für das Verfahren der Bauart-Zulassung von Versandstücken zur Beförde‐ rung radioaktiver Stoffe, von radioaktiven Stoffen in besonderer Form und gering dispergierbaren radioaktiven Stoffen (R 003) ● Gefahrgutkostenverordnung - GGKostV GGV, Abk. für Gefahrgutverordnung, wurde ersetzt durch [↑GGBefG]. GHS, Abk. für engl. Globally Harmonised System, („ ↑ Global Harmonisiertes System”) Gilbert, William (1544-1603), Arzt in England, entwickelte auf empirischer Grundlage eine gemeinsame Lehre über Elektrizität und Magnetismus. Gittertheorie, elektr. Eigenschaft, ↑Kristallgitter Glas, wichtigste Rohstoffe sind: Quarzsand, Kalk, Soda und Pottasche. Der Unterschied zwischen G. und anderen amorphen Feststoffen liegt darin, dass G. beim Erhitzen im Bereich der ↑Glasübergangstemperatur in den flüssigen Zustand übergeht, während nicht glasartige amorphe Substanzen dabei kristallisieren. Silikat-G., in der überwiegenden Masse ein fester, amorpher, anorganischer Werkstoff, der durch Unterkühlung einer Schmelze ohne Kristallisation entsteht. Es ist im eigentlichen 174 gewitterblitzähnliche Entladung <?page no="177"?> Sinn kein Festkörper, sondern eine unendlich langsam fließende Flüssigkeit. Es zählt elektrotechn. zu den Isolierstoffen, doch sind bei ↑Normalklima im Allgemeinen keine Schutzmaßnahmen erforderlich, wenn es nur geringer Reibung ausgesetzt ist und sich nicht in der ↑Ex-Zone 0 befindet. [TRGS 727 Abschn. 4 und 8] Quarz-G., reines Siliziumoxid (SiO 2 ) ohne die im Silikat-G. üblichen kleinen Beimen‐ gungen anderer Stoffe (z.B. Calziumoxid oder Natriumcarbonat). Es hat im Gegensatz dazu eine erheblich bessere elektr. Isolationsfähigkeit und findet daher bei Messzellen (↑Mess‐ elektrode) Verwendung, die hoher therm. und/ oder chem. Beanspruchung ausgesetzt sind. Es ist durchlässig für UV-Strahlen. Borsilikat-G., besonders chemikalien- und temperaturbeständiges G., das u.a. auch durchlässig für UV-Strahlen ist. [SE Abschn. 7.7.4] Als organisches G. werden viele Polymere (z.B. Plexi-G.) bezeichnet, weil sie wegen ihres amorphen Aufbaus und eines G.-Übergangs ebenfalls in die Kategorie G. fallen, obwohl sie eine völlig andere chem. Zusammensetzung aufweisen als Silikat-G. Glasapparatur. Wird aufladbare Flüssigkeit in einer G. unter Bedingungen verarbeitet, bei denen mit gefährlichen Aufladungen zu rechnen ist, so sind - abgestuft nach ↑Ex-Zonen - Schutzmaßnahmen, insbesondere Erdungsmaßnahmen, z.B. an Metallflanschen, Ventilen, Messeinrichtungen aus Metall, zu treffen. Durch einen ↑Felddurchgriff können von den Oberflächen der G. ↑Büschelentladungen ausgehen, wenn die ↑Oberflächentemperatur deut‐ lich über der Umgebungstemperatur liegt und die rel. Luftfeuchte gering ist. Sofern keine stark ladungserzeugenden Prozesse zu erwarten sind, brauchen Metallflansche nur unter Berücksichtigung ihres Nenndurchmessers (DN) geerdet werden. [TRGS 727 Abschn. 8] Explosionsschutzzone Stoffe der Ex-Gruppen IIA; IIB Stoffe der Ex-Gruppen IIC 0 für alle DN für alle DN 1 für DN ≥ 50 für alle DN 2 für DN ≥ 50 für DN ≥ 50 Glasübergangstemperatur (Glastemperatur), kennzeichnet bei amorphen oder teilkris‐ tallinen Polymeren den Übergang vom flüssigen oder gummielastischen Zustand in den glasigen (härteelastischen) Zustand und umgekehrt. Ursächlich für das Phänomen der G. ist das Auftauen oder Einfrieren längerer Kettenabschnitte im Polymer (↑Brown’sche Molekularbewegung). Beim Erreichen der G. kommt es zu einer nachhaltigen Änderung, nicht nur der Viskosität, sondern auch der ↑Permittivitätszahl. Gleichgewichtsfeuchte stellt sich nach hinreichender Lagerzeit in einem Produkt oder einem Werkstoff zum umgebenden Klima ein. Sie ist vor allem beim Messen elektrostat. Ei‐ genschaften zu beachten (↑Hysterese, ↑Prüfklima, ↑Sorptionsisotherme, ↑Wasseraktivität). Gleichrichter, ↑Diode 175 Gleichrichter <?page no="178"?> Gleichstrom, (engl. direct current, DC) , elektr. Strom, bei dem Ladungsträger unter dem Einfluss eines elektr. Gleichfeldes eine im Mittel gleichsinnige Bewegung in einer Richtung ausführen (↑Strom). Gleitbüschelentladung, allg. hat man sich auf den Begriff ↑Gleitstielbüschelentladung geeinigt. Gleitentladung, kann sich an ↑Kriechstrecken entwickeln. Gleitpol, ↑Gleitstielbüschelentladung Gleitstielbüschelentladung, ↑Gasentladung unmittelbar über einem aufgeladenen Iso‐ lierstoff, an dessen Oberfläche eine ↑Ladungsbedeckung σ > 26 µC/ m 2 mittels ↑Ladungs‐ bindung an einem geerdeten Objekt oder einer bipolaren Aufladung bewirkt wurde. Am Beispiel einer dünnen, spiegelglatten, hochohmigen Folie (Polycarbonat ca. 100 µm dick) - aufgelegt auf einer geerdeten Platte - ist der Ablauf einer G. erklärbar: Die Folie wird aufgeladen (↑Coronaaufladung, Schema a). Dadurch wird der Kontakt zwischen Folie und Platte intensiviert (Coulombkraft). Das führt via ↑Influenz zu einer Feldstärkeverringerung in die Umgebung, weil das E-Feld zur geerdeten Platte ausgerichtet ist (↑Bildladung). Eine von oben der Folienmitte angenäherte geerdete Kugel (Schema b) initiiert eine ↑Bü‐ schelentladung und bewirkt dort eine eng begrenzte Absenkung der Ladungsdichte infolge Vorionisation (↑Leader) über einen Plasmakanal in Richtung Erdpotential (Diagramm b). Von ihr breiten sich Gleitpole spontan oberflächenparallel und fächerartig über die gesamte aufgeladene Folienoberseite aus und erregen dort gleitende Gasentladungen mit Pinch-Effekt im Erscheinungsbild von ↑Fraktalen. [Müller, L. (2004)] (vgl. Abb. Buchdeckel) Wenn die Dicke der Folie von wenigen µm bis zu einer Platte (ab ca. 1 cm) zunimmt, nimmt in gleichem Maße die Energie der G. ab, geht in eine ↑Superbüschelentladung über, die bei weiterer Vergrößerung des Abstandes zur geerdeten Fläche nur noch Büschelentladungen zulässt. 176 Gleichstrom <?page no="179"?> Die im Foto auf der Kugel erkennbaren Spuren sind Spie‐ gelungen dieser G. Der Plasmakanal der ursprünglichen Büschelentladung bleibt so lange während der Ausbrei‐ tung der fraktalen Gleitentladung bestehen, bis die Ladung von der Folienoberseite zur Erde abgeleitet ist. Dabei kann es zu Stromamplituden bis 100 A kommen. Eine Restla‐ dung wird immer verbleiben. Der sich in dem geringen Abstand zwischen Kugel und Folie herausbildende Plas‐ makanal verfügt über eine hohe Leistungsdichte und emittiert starke hochfrequente ↑Tran‐ sienten, die elektron. Bauteile und Geräte beschädigen können. Die zu erwartende Energie W G [ J] einer G. kann mit Hilfe einer Berechnung abge‐ schätzt werden: W G = A ∙ D ∙ σ 2 2 ∙ ε r ∙ ε 0 Dabei bezeichnet A die Fläche [m 2 ], D die Schichtdicke [m], σ die Ladungsbedeckung [C/ m 2 ], ε 0 die elektr. ↑Feldkonstante und ε r die ↑Permittivitätszahl der Schicht. Die Ausdehnung einer G. kann beträchtlich sein (Größenordnung Meter). Wird die Coronaaufladung so lange weitergeführt bis die elektr. ↑Durchschlagfestigkeit der Folie erreicht ist, so kommt es dort zu einem selbsttätigen Durchschlag, der dann ebenfalls spontan in eine G. übergeht. An einem solchen Isolierstoffdurchschlag ist beachtens‐ werter Weise keine Elektrode beteiligt. Die in einer G. freigesetzte Energie kann Werte bis zu 10 J erreichen und zu einem elektrostat. ↑Stromschlag auf Personen (Lebensgefahr möglich) führen und auch brennbare ↑Stäube (MZE > 1 mJ) aufwirbeln, in diesem Zustand zünden und derart eine Explosion herbeiführen (↑Zündfähigkeit von Gasentladung). Sedimentierte Stäube können grundsätzlich nur abbrennen und stellen erst im aufgewirbelten Zustand eine Explosionsgefahr dar. Im 2. Foto wurde eine Polycarbo‐ natfolie (100 µm) mit Staub (PAN, Teilchengröße ca. 20 µm) bestreut und mittels Corona aufgeladen. Die geerdete Kugel wird angenähert, der Staub aufgewirbelt und so eine Zün‐ dung herbeigeführt. 177 Gleitstielbüschelentladung <?page no="180"?> (Quelle: VON ARDENNE Corporate Archive, Foto: A. Müller) An elektr. leitfähigen Rohren bzw. Rohrkrümmern mit innerer isolierender Auskleidung (abgeschirmtes System a) können G. entstehen. Wenn kleine Partikel (große spezif. Oberfläche) mit hoher För‐ dergeschwindigkeit (> 10 m/ s) auf die iso‐ lierte Auskleidung prallen, kommt es zur kontinuierlichen ↑Aufladung des Fördergutes und der Auskleidung. Die Aufladung der Auskleidung wird i.d.R. durch die geerdete Rohraußenwand gebunden. Wenn die Durch‐ schlagfestigkeit der Auskleidung überschritten wird, kommt es zur G. mit entsprechender Zündgefahr und Porenbildung. Bei erdfreien Systemen (b) aus freitragenden isolierenden Kunststoffrohren werden diese ebenso aufgeladen. Durch die Wirkung z.B. einer positiven Aufladung im Rohr werden negative Ladungen aus dem umgebenden Bereich angezogen und es entsteht ebenfalls eine ↑Biladung, die zu G. führen kann. Schäden an Rohren werden oft der Abrasion zugeordnet, sind jedoch eine Folge zahlreicher Poren durch G. Die bei einer pneumatischen Staub‐ förderung auftretenden G. lassen sich z.B. an transparenten Rohrleitungen beob‐ achten. Das Foto zeigt ein 30-mm-Rohr aus PMMA, bei dem sich die Entladungskanäle zum geerdeten Rohrstutzen hin konzen‐ trieren. [TRGS 727 Abschn. A.3.4], [IEC/ TS 60079-32-1], [DIN EN 60079-32-2] Glimmbrand, flammenlose Oxidation, z.B. eines abgelagerten brennbaren Staubes. Er kann durch Selbsterhitzung oder bei Erreichen der ↑Glimmtemperatur an Staubablage‐ rungen ausgelöst werden. Ein G. kann aufgewirbelten Staub entzünden. Glimmeinrichtung, Einrichtung zur Be‐ seitigung von adsorbierten Wasserhäuten auf Substraten wie Kunststofffolien, Glas und Metallsubstraten (auch mit isolie‐ renden Deckschichten, wie z.B. lackierte Oberflächen oder anodisierte Aluminium‐ schichten). Unter vermindertem Gasdruck von ca. 1-2 ∙ 10 -2 bar wird mit einer Wech‐ selspannung von ca. 2 kV und bei 40 kHz ein Niederdruckplasma erzeugt, mit dem schwach haftende, lose gebundene Atome und Moleküle abgelöst und die Oberflä‐ chen aktiviert werden können (↑Grenzla‐ dungsdichte, Stoß-↑Ionisation). Glimmentladung, von kalten Elektroden ausgehende selbständige ↑Gasentladung, die ihre Ladungsträger überwiegend aus der Raumladung bezieht. Die Stärke der G. ist vom durchfließenden Strom abhängig (↑Glimmlampe). 178 Glimmbrand <?page no="181"?> Glimmlampe, Lampe, die sich gut zum qualitativen Nachweis elektrostat. Aufla‐ dungen an Isolierstoffoberflächen und zwischen aufgeladenen nicht geerdeten, leifähigen Objekten eignet. Dabei genügt es bereits, die G. von Hand über die zu prüfende Oberfläche zu führen; eine Er‐ dung ist nicht erforderlich. In der Nähe aufgeladener Flächenelemente kommt es an den Elektroden der G. zu ↑Büschelent‐ ladungen, die sich als kurze Glimmlichtim‐ pulse darstellen. Auch ein Phasenprüfer zur Spannungskontrolle in elektr. Strom‐ kreisen ist dafür nutzbar. Glimmlicht, die bei einer ↑Glimmentladung emittierte sichtbare Strahlung (z.B. Anzeige‐ glimmlampe). Glimmtemperatur, niedrigste Temperatur, bei der eine 5 mm-dicke Staubschicht (Ø 100 mm) auf einer erhitzten freiliegenden Oberfläche zum Glimmen kommt. Zur Ver‐ hinderung der Entzündung des jeweiligen Staubes muss die Temperatur von Oberflächen 75 K niedriger sein als die G. In den USA wird die G. an einer 0,5 Zoll-dicken Schicht in einer modifizierten ↑God‐ bert-Greenwald-Apparatur bestimmt. [DGUV-Information 213-065] Global Harmonisiertes System (GHS), (engl. Globally Harmonised System) . Das GHS zur Einstufung und Kennzeichnung von Chemikalien wurde 2009 unter Federführung der Vereinten Nationen eingeführt, um Unterschiede in den international existierenden Systemen aufzuheben und um den Standard in der Arbeitssicherheit, im Gesundheits-, Um‐ welt- und Verbraucherschutz sowie beim Transport gefährlicher Güter weiter anzuheben (↑Flüssigkeit). Die Empfehlungen der UN mit ihrem GHS-System wurden zwar nicht vollständig, jedoch weitgehend von der EU übernommen. Darüber hinaus bestehen Verbindungen zu den REACH-Bestimmungen. Seine Umsetzung erfolgt gemäß der ↑CLP-Verordnung, die entsprechend der ↑GefStoff V die Einstufung, Kennzeichnung und Verpackung von Stoffen und Gemischen regelt. Der GHS-Konverter (www.gischem.de) der BG RCI ermöglicht es, ausgehend von der bisherigen Einstufung, die neue Einstufung unter GHS/ CLP automatisch zu ermitteln. Es sind nur noch die beiden folgenden Symbole zu verwenden: Flamme (GHS02): Stoffe nicht reiben oder stoßen, Feuer, Funken und jede Wärmeentwicklung vermeiden. Stoffe sind entzündbar; Flüssigkeiten bilden mit Luft explosionsfähige Mischungen; erzeugen mit Wasser ent‐ zündbare Gase oder sind selbstentzündbar. Von offenen Flammen und Wärmequellen fernhalten; Gefäße dicht schließen; brandsicher aufbe‐ wahren. 179 Global Harmonisiertes System <?page no="182"?> Flamme über Kreis (GHS03): Stoffe wirken oxidierend und verstärken Brände. Bei Mischung mit brennbaren Stoffen entstehen explosionsgefähr‐ liche Gemische. Von brennbaren Stoffen fernhalten und nicht mit diesen mischen; sauber aufbewahren. glühelektrischer Effekt (↑Edison-Effekt), Erscheinung, bei der aus glühenden Metallen Elektronen austreten (therm. ↑Elektronenemission an einer ↑Glühkathode). Glühkathode, negative Elektrode, bei der Elektronen aus dem Kathodenmaterial durch Zuführung von Energie (Wärme) austreten, z.B. in einer ↑Bildröhre. Die je Zeiteinheit abge‐ gebene Elektronenmenge hängt von der Kathodenfläche, der ↑Elektronenaustrittsenergie und der Temperatur ab. Glycerol-Monostearat (GMS), Antistatikmittel, das bevorzugt verwendet wird, um Poly‐ ethylen und Polypropylen antistatisch auszurüsten. Godbert-Greenwald-Apparatur, be‐ steht aus einem temperaturgeregelten, be‐ heizten Rohr (bis 1000°C), durch das ein Brennstoff-Luft-Gemisch (i.d.R. ein Staub-Luft-Gemisch) strömt. Es wird die geringste Temperatur ermittelt, bei der die Staubpartikel durch Kontakt mit der er‐ wärmten Oberfläche zünden (↑Mindest‐ zündtemperatur des aufgewirbelten Staubes). Diese Kenngröße dient z.B. zur Festlegung zulässiger Oberflächentemperaturen bei Trocknungsprozessen. Goldblattelektrometer, ↑Elektrometer, bei dem ein Stück Blattgold zur Auslenkung gebracht wird (Coulombkraft). Gradient, beschreibt die Änderung einer physikal. oder mathemat. Größe (↑Vektor) pro Längeneinheit und weist in deren stärkste Richtung. G. wird in der Mathematik mit [grad] bezeichnet und findet Anwendung u.a. in der Feldtheorie. Grafit, ↑Kohlenstoff Granulat, grobes ↑Schüttgut, dessen Teilchengröße im Allgemeinen die Größenordnung von 1 mm nicht unterschreitet. Graphen, ↑Kohlenstoff Grenzfläche, Fläche zwischen zwei Stoffen von gleichem oder unterschiedli‐ chem ↑Aggregatzustand, an der sich die physikal. Eigenschaften innerhalb einer Strecke molekularer Größenordnung sehr stark ändern, z.B. ↑Elektronenaustritts‐ energie. Die G. beträgt je nach Stoff wenige bis mehrere Moleküldurchmesser. 180 glühelektrisch <?page no="183"?> Für den Bereich der Entstehung elektrostat. Aufladungen an Feststoffen sind die in der Abb. genannten Schichten einzeln oder in unterschiedlicher Kombination bedeutsam. Grenzladungsdichte in Luft, beträgt 26 µC/ m 2 und ist der höchste unter atmosphärischen Bedingungen erreichbare Wert einer elektr. Ladungsdichte an einer Oberfläche (↑Ladungs‐ bedeckung), bevor es zu einer spontanen ↑Gasentladung kommt. Er wird von der elektr. ↑Durchschlagfeldstärke der Luft bestimmt. Grenzrisiko, ↑Risiko Grenzspaltweite, ↑MESG Großpackmittel, ↑FIBC, ↑IBC, ↑RIBC GS-Zeichen, Gütesiegel „Geprüfte Sicherheit“ für verwendungsfertige Pro‐ dukte gem. §21 ↑ProdSG. Die Zuerkennung ist auf max. fünf Jahre befristet oder auf ein definiertes Fertigungskontingent beschränkt. Guericke, Otto von (1602-1686), dt. Naturforscher und Politiker. Seine bemerkenswerten Arbeiten in der Elektrostatik (Bau einer ↑Reibungselektrisiermaschine, ↑Schwebeversuch zur Bestimmung der Ladungsmenge) wurden durch die spektakulären Vakuumversuche (Magdeburger Halbkugeln) in den Hintergrund gedrängt. 181 Guericke <?page no="184"?> H Haarhygrometer, ↑Luftfeuchte-Messgerät Hafteffekt, Ausnutzung der ↑Coulombkraft für die Anhaftung von gegenpolig aufgela‐ denen Materialien untereinander. Diese sind bei Einsatz einer ↑Aufladeelektrode zwischen deren Spitzenreihe und einem Gegenpotential (↑Gegenelektrode) zu positionieren, welches die andere Polarität oder ein Erdpotential aufweist. Die Oberflächen werden aufgeladen und tragen dabei unterschiedliche Ladungsvorzeichen. Es können auch mehrere flächige Gebilde miteinander elektrostat. so aufgeladen werden, dass sie zueinander verblockt werden (Anhaftung) und bei entsprechend langer Relaxationszeit hohe Stabilitäten errei‐ chen. Dieser H. kann z.B. einen Kleber, eine Versteifung oder auch mechan. Fixierung ersetzen (↑Elektroadhäsion, ↑Nutzanwendung, ↑Van-der-Waals-Kräfte). [SE Abschn. 8.3] Haften, Bindekräfte zwischen gleich- oder verschiedenartigen Festkörpern (↑Anhaften). Halbleiter, Festkörper, deren elektr. Widerstand zwischen denen der Metalle und der Isolierstoffe (↑Nichtleiter) liegt und die unterschieden werden in: Eigen-H., werden durch Energiezufuhr halbleitend. Das ↑Elektron im Leitungsband und das ↑Defektelektron im Valenzband werden beweglich. (↑Bändermodell) dotierte H., (↑Dotierung). Durch Fremdatome in geringer Konzentration kann der Widerstand um Größenordnungen verändert werden. Ein Elektron des Fremdatoms wird durch sehr kleine Energiezufuhr frei beweglich. Bei Vorhandensein von Donatoren sind die negativ geladenen Elektronen und bei Vorhandensein von Akzeptoren sind die positiven Defektelektronen für die Leitfähigkeit verantwortlich (Störstellen-H.). [Wedler, G., Freund, H.-J. (2018)] Halbleiterdiode, elektron. Bauelement mit mind. einem ↑pn-Übergang, das als Gleich‐ richter wirkt. Die Sperrschichtbreite zwischen n- und p-leitendem Material wird vergrö‐ 182 Haarhygrometer <?page no="185"?> ßert, wenn beim Anlegen einer Spannung der Pluspol am n-Leiter und der Minuspol am p-Leiter angeschlossen sind (↑Kapazitätsdiode). Diese Richtung der Polung wird Sperrrich‐ tung genannt und weist einen hohen Gleichstromwiderstand auf (Sperrrichtung MΩ bis GΩ). Beim Umpolen wird die Sperrschichtbreite des pn-Übergangs so weit verringert, dass es zu einem Durchlassstrom kommt (Durchlassrichtung mΩ bis Ω). Da die Kennlinien von H. in Durchlass- und in Sperrrichtung steile Flanken aufweisen, können sie auch zur Spannungsbzw. Strombegrenzung verwendet werden (↑Überspannungsschutz). Halbleiterzähler, Nachweisgerät für ↑Gammastrahlung. Es wird der Effekt genutzt, dass durch elektromagnet. Strahlung in ↑Halbleitern freie Ladungsträger entstehen. Wegen ihres hohen Auflösungsvermögens eignen sich H. gut zur Spektroskopie von Gammastrahlung. Halbwertzeit, Zeitspanne, in der sich eine abfallende physikal. Größe auf die Hälfte ihres Ausgangswertes verringert hat, z.B. ↑Relaxationszeit und radioaktiver Zerfall. Hall, Edwin Herbert (1855-1938), amerik. Physiker, entdeckte die nach ihm benannte physikal. Erscheinung des ↑Hall-Effektes. Hall-Effekt, von E.H. ↑Hall 1879 entdeckter Effekt. Wird ein rechteckiges Metallplättchen in Längsrichtung von einem Strom durchflossen und senkrecht dazu von einem Magnetfeld durchsetzt, so tritt zwischen den Längsseiten eine Potentialdifferenz, die Hallspannung, auf. Durch den H-E. können Art und Dichte der Ladungsträger eines Halbleiters bestimmt werden. Halogene, (angelehnt an griech. háls, „Salz“, „Salzbildner“) , Gruppenbezeichnung für die Elemente Fluor, Chlor, Brom, Jod, dem seltenen radioaktiven Astat und dem 2010 erstmals künstlich erzeugten Tenness. Ab ca. 1914 wurde erstmals Tetrachlorwasserstoff (CCl 4 ) als Feuerlöschmittel eingesetzt. Bis 1994 änderten sich die Halongemische, indem Brom, Chlor und Fluor als Bestandteile verwendet wurden (Tetra- oder Halon-Löscher). Wegen der Toxizität wurde die Nutzung als Feuerlöscher bis auf ganz spezielle Ausnahmen 1996 verboten. Halogenierung, bezeichnet eine chem. Reaktion, bei der ein oder mehrere Halogenatome in eine organische Verbindung eingebaut werden. H. mindert u.a. die Brennbarkeit eines Stoffes. Die Löschwirkung der Halone beruht auf dem antikatalytischen Löscheffekt, d.h. die Verbrennungsreaktion wird auf chem. Wege gestört. Unter Hitzeeinwirkung spalten die Halone freie Radikale ab, die sich anstelle des zur Verbrennung nötigen Sauerstoffs an das Brandgut anheften und so die Reaktion schlagartig zum Erliegen bringen. Handbereich, Bereich, den eine Person von einer Standfläche aus erreichen kann. [DIN VDE 0100-200] Handcoulombmeter, ↑Ladungstransfer-Messung, ↑Influenz-Elektrofeldmeter Handgelenkerdung, ↑Erdung (Personenerdung) Handhubwagen, Flurfördergerät i.d.R. für Paletten, auch mit integrierter Wägeeinrich‐ tung. Wie alle Fahrzeuge in der ↑Ex-Zone 1 sind sie zu erden. H. dürfen nur eingesetzt werden, wenn sie einen Ableitwiderstand gegen Erde von max. 10 8 Ω besitzen. Packmittel 183 Handhubwagen <?page no="186"?> oder Gebinde, die auf H. befüllt oder entleert werden, müssen zusätzlich geerdet werden (↑ATEX 114). Handschuh, ↑persönliche Schutzausrüstung Hartmann-Rohr, von J.F. Hartmann und J. Nagy (USA 1944) entwickelte Laborapparatur zur Bestimmung des zeitlichen Druckverlaufs bei Staubexplosionen (↑Staubexplosionsge‐ fahr). Es wird auch für aus Gasen und Dämpfen bestehende explosionsfähige Prüfgemische eingesetzt. „Das H. ist ein geschlossenes, senkrecht stehendes Rohr von ca. 1200 cm 3 Inhalt. Der zu prüfende Staub wird eingefüllt und nach dem Schließen der Apparatur durch Entlasten einer vorgeschal‐ teten Druckluftkammer (50 cm 3 , 7 bar) über eine pilzförmige Verteilerkappe aufgewirbelt. Als Zündquelle dient eine Hochspannungsfunkenstrecke im unteren Gefäßdrittel. Die Messkette besteht aus Druckmessumformer, Verstärker und Registriereinrichtung.“ oder einem drehbar gelagerten Deckel, dessen Öffnungswinkel zeitlich erfasst wird und so Rückschlüsse auf die Druckanstiegsgeschwindigkeit (↑Staubexplosionsklasse) zulässt (Messwertaufnahme). Wenn der Hochspannungsfunkenstrecke definierte elektr. Energien zugeführt werden (z.B. aus einem aufgeladenen Kondensator), lassen sich im H-R. auch die Werte für die ↑MZE bestimmen. [Berthold, W., Löffler, U. (1981)] Hastelloy ® , allg. verwendeter Markenname für sehr stark korrosionsbeständige Legie‐ rungen aus Molybdän und Nickel mit sehr geringem elektr. Widerstand im Bereich von 1,3-1,5 µΩ∙m. Diese Legierung ist als Erdungspunkt für leitfähige Flüssigkeiten in Reaktionsbehältern gut geeignet und wird leitfähig mit dem Behälter verbunden. Haupterdungsklemme, Klemme, die dazu dient, den Schutzleiter, den Potentialaus‐ gleichsleiter und ggf. den Leiter für die Funktionserdung mit dem Erdungsleiter und den Erdern zu verbinden. [DIN VDE 0100-200] Hauptstromkreis, ↑Stromkreis HBM, Abk. für engl. human body model, („Nachbildung des menschlichen Körpers“ - im Hinblick auf elektrostat. Entladungen) . HBM simuliert den Entladepuls, der beim Berühren eines Halbleiterbauelementes bzw. eines Gerätes durch eine aufgeladene Person entsteht. 184 Handschuh <?page no="187"?> Ersatzschaltbild: Ein, die Kapazität einer Person gegen Erde (Bezugsmasse) darstellender Kondensator C P , wird vom Hochspannungsgenerator über einen Vorwiderstand R V bei entsprechender Schalterstellung aufgeladen. Dieser Schalter dient auch zur definierten Auslösung des Entladeimpulses über einen die Person simulierenden Widerstand R P von der Entladeelektrode E durch das zu prüfende Bauteil (↑DUT) oder Gerät (↑EUT), zur Bezugs‐ masse. In beiden Fällen kommen unterschiedliche Varianten des HBM zur Anwendung. Ein HBM-Schaltkreis ist in einem der Anwendung entsprechenden ESD-Testsystem integriert. Der Messwiderstand R m dient zum Nachweis der Kurvenform des ESD-Testers. Während der eigentlichen Prüfung sind zwischen der Entladeelektrode E und der Bezugsmasse anstelle von R m die Prüflinge (DUT bzw. EUT) angeschlossen. HBM zur Prüfung von (Halbleiter-) Bauelementen. Hier sind die Kapazität C P mit 100 pF und der Körperwiderstand der Person R P mit 1,5 kΩ festgelegt. Dieses Urmodell des HBM wurde im MIL-STD 883 (Military Standard USA) definiert. Die übliche Bauform wird als ESD-Testsystem bezeichnet und stellt ein komplexes elektron. Gerät dar, das von einem Computer gesteuert wird. Mit ihm können derzeit Bauteile (DUT) bis zu max. 1024 Pins automatisch kontaktiert und geprüft werden. Die Entladekurve über den Messwiderstand R m (Minimalwert 0 Ω) ist ein unipolarer Strompuls, der in allen auf Bauelemente angewandten Normen einen im Anstieg wie im Abfall exponentiellen Verlauf hat. Die ↑Anstiegszeit zwischen 10 und 90 % des Maximalstromes darf höchstens 10 ns betragen. Die Abklingzeit (Entlade-↑Zeitkonstante), d.h. die Zeit zum Abklingen des Stromes vom Maximum auf 37 %, soll 150 ±10 ns sein. Der Maximalstrom der Entladekurve soll dem Quotienten Ladespannung/ Körperwiderstand R P = 1,5 kΩ ±10 % entsprechen. Darüber hinaus ist in vielen Normen ein max. ↑Ringing im Scheitelpunkt der Entladekurve definiert, das aber Interpretationen über die exakte Höhe des Maximalstromes zulässt. Hierzu wird der Entladungsverlauf während der Überprüfung des ESD-Testsystems mittels eines sehr schnellen induktiven Stromaufnehmers (↑Stromwandler, ↑Stromzange) in einen Spannungsverlauf gewandelt, welcher von einem ↑Oszilloskop sichtbar gemacht wird. Am Bild des Entladungsverlaufs werden die Einhaltung der Toleranzen für den Maximalstrom, die Anstiegs- und die Abklingzeit und das Ringing überprüft. Die ↑ESD-Association hat bei ihrem Standard ANSI/ ESD STM5.5.1 für das HBM erstmalig zur Messung der Entladekurvenform im Kurzschlussfall ( R m = 0 Ω) zusätzlich eine weitere Messung mit R m = 500 Ω definiert. Das lässt eine Bewertung der ESD-Testsysteme hinsicht‐ lich ihrer ↑parasitären Elemente zu. Diese gegenüber der 0-Ω-Messung stark bedämpfte Entladekurve darf noch eine Anstiegszeit von max. 20 ns bei einem min. Spitzenstrom von 66 % der 0-Ω-Messung haben. ESD-Testsysteme, die diese Forderung deutlich überschreiten, 185 HBM <?page no="188"?> haben sich bereits in der Vergangenheit durch mangelnde Korrelation der Prüfergebnisse von den idealen ESD-Testsystemen unterschieden. HBM zur Prüfung von Geräten. Hier sind die Kapazität C P mit 150 pF und der Wider‐ stand R P zum EUT mit 330 Ω festgelegt. Ältere Normen verwenden auch andere Werte. Die übliche Bauform ist ein pistolenförmiges Gehäuse (↑ESD-Pistole). Die Kurvenform besteht aus einem ersten schnellen unipolaren Puls mit einer Anstiegszeit um 1 ns, gefolgt von einem langsameren niedrigeren, ebenfalls unipolaren Puls. Hiermit wird das erste Abfließen von Ladung von der kontaktierten Oberfläche der Person nachgebildet, dem das verzögerte Abfließen von Ladung aus dem übrigen Bereich ihres Körpers folgt, das durch den Körperwiderstand R P dargestellt ist. Gegenüber dem HBM für Halbleiterbauelemente werden drei verschiedene Entladearten unterschieden: a. Kontaktentladung über eine spitze Prüfelektrode, die ggf. die Lackschicht eines Metallgehäuses durchstoßen kann. b. Luftentladung mit einer gerundeten Prüfelektrode (Nachbildung einer Fingerkuppe) durch Funkenüberschlag auf das Gehäuse. c. Die Entladung erfolgt auf eine leitfähige, geerdete Koppelplatte, die entweder die Unterlage des zu prüfenden Gerätes darstellt oder senkrecht dazu im Abstand von 0,1 m angeordnet ist. Im Gegensatz zur Kontaktbzw. Luftentladung wirkt hier das pulsförmige Feld als Störung, das von dem die Koppelplatte durchfließenden Ausgleichstrom erzeugt wird. [DIN EN 61000-4-2], [DIN EN IEC 60749-26] Heaviside-Schicht, vom engl. Physiker O. Heaviside (1850-1925) gemeinsam mit dem amerik. Ingenieur A.E. Kennelly (1861-1939) entdeckt. Es handelt sich um elektr. leitende Schichten (mittels Ionen) in der ↑Ionosphäre, an der u.a. Kurzwellen reflektiert und dadurch erdumlaufend werden (weltweite Radioempfangsmöglichkeit). Hebezeug, Winden zum Heben von Lasten, Elektrohebezüge, Regalbediengeräte und Krane aller Art. In ↑Ex-Bereichen sollen H. so gestaltet sein, dass sie eine Ableitung der Aufladung von an ihnen hängenden Lasten zur Erde bewirken (z.B. ↑FIBC). [DIN VDE 0100-200] heiße Oberfläche, eine in den techn. Regelwerken festgelegte ↑Zündquelle. Sie ist zu beachten, wenn sich erwärmende Betriebsmittel (Rohrleitungen, Motore, Leuchten) in Bereichen befinden, in denen brennbare Stoffe vorhanden sind (↑Temperaturklasse, ↑Zündtemperatur, max. ↑Oberflächentemperatur, ↑Godbert-Greenwald-Apparatur). [TRGS 720] Heißleiter, elektr. Leiter, deren Widerstand mit steigender Temperatur kleiner wird (negativer ↑Temperaturkoeffizient). Dazu zählt jede Art von ↑Ionenleitung. Als elektron. Bauelemente bestehen sie aus Mischungen von Metalloxiden und oxidierten Mischkris‐ tallen, die mit einem Zusatz von Bindemitteln gesintert werden (↑Thermistor). Helmholtz, Hermann von (1821-1894), dt. Physiker, Leiter der Physikal.-Techn. Reichs‐ anstalt in Berlin (jetzt ↑Physikal.-Techn. Bundesanstalt). Er forschte u.a. an elektrostat. 186 Heaviside-Schicht <?page no="189"?> Phänomenen und postulierte 1879 das Auftreten einer elektr. Doppelschicht in der Grenz‐ fläche zwischen einem Festkörper und einem Elektrolyt [Helmholtz, H.v. (1879)]. Helmholtz-Doppelschicht, ↑Ladungsdoppelschicht Hertz, nach H. ↑Hertz benannte ↑SI-Einheit [Hz] der ↑Frequenz f . Sie beschreibt einen periodischen Vorgang: 1 Hz = 1 Schwingung/ Sekunde = 1/ s Hertz, Gustav (1887-1975), dt. Physiker, erhielt für die Anregung von Atomen durch Elektronenstöße gemeinsam mit J. Franck den Nobelpreis für Physik (↑Franck-Hertz-Ver‐ such). Hertz, Heinrich (1857-1894), dt. Physiker, ihm gelang die Erzeugung und erstmals auch der Nachweis elektromagnet. Wellen (Funkensender). Herzschrittmacher, ↑Implantat Hilfsstromkreis, ↑Stromkreis Hindernis, ↑Berührungsschutz Hintereinanderschaltung, ↑Reihenschaltung Hobbock, Behälter für flüssige oder feste Stoffe i.d.R. aus Metall, der in ↑Ex-Bereichen zu erden ist. H. aus isolierenden Materialien sind für Tätigkeiten in Ex-Atmosphäre durch Gase oder Dämpfe nicht geeignet. hochdispers, Synonym für „feinverteilt“ Hochdruckreinigung, Reinigungsverfahren mit Hochdruckflüssigkeitsstrahlen für Reak‐ toren, Tanks u.a. Es können nicht nur beim ↑Versprühen aufladbarer Flüssigkeiten, sondern - unter entsprechend hohem Druck und daraus resultierenden hohen ↑Trenngeschwindig‐ keiten - auch bei leitfähigen Flüssigkeiten (z.B. Wasser) elektrostat. hochaufgeladene Nebel entstehen. Letztere führen zu ↑Raumladungswolken (↑Rayleigh-Limit), die an leitfähigen Einbauten ↑Büschelentladungen herbeiführen. Die Aufladung wird durch eine zweite, nicht mischbare Phase erhöht. Bei der Reinigung von Behältern bis zu einer Größe von etwa 1 m 3 mit Wasserstrahlen ist keine Zündgefahr zu erwarten, sofern der Volumenstrom < 7 l/ s und der Druck < 1,2 MPa ist. [TRGS 727] Hochfrequenz, (HF)-Impuls, Bezeichnung für den Frequenzbereich elektromagnet. Schwingungen oberhalb der Hörbarkeitsgrenze ~20 kHz-300 MHz. H. wird u.a. abgestrahlt, wenn es bei ↑Gasentladungen zum ↑Pinch-Effekt kommt (↑Funkennachweisgerät). Die gesamte moderne Telekommunikation bedient sich ebenfalls der Eigenschaften der H. zur Signalübertragung ohne Leitungen (Funk) oder zur sehr schnellen leitungsgebundenen Signalverarbeitung. Die meisten Störsignale, mit denen sich die ↑Elektromagnet. Verträg‐ lichkeit beschäftigt, sind H.-Störungen (↑elektromagnet. Strahlung). [SE Abschn. 3.6.2.2] Hochohmwiderstand, Wirk-↑Widerstand oberhalb 1 GΩ. Er wird vorzugsweise in Schalt‐ kreisen von ↑Elektrometern und ↑Pico-Amperemetern und als ↑Spannungsteiler (↑Shunt) bei Hochspannungsmessungen verwendet. H., die in Kohleschicht-Technik aufgebaut sind, gelten als wenig stabil und weisen hohe ↑Temperaturkoeffizienten auf. Hingegen zeigen 187 Hochohmwiderstand <?page no="190"?> die Metalloxidwiderstände weitaus bessere Konstanz mit Temperaturkoeffizienten von 0,1 % pro Kelvin. Hochspannung, bezeichnet allg. alle Spannungen über 1000 V. In der elektr. Stromversor‐ gung werden die Netze in folgende Nennspannungsbereiche eingeteilt: ● Niederspannungsnetz: 230-400 V (Wohnung, Gewerbe, Landwirtschaft), ● Mittelspannungsnetz: 10-60 kV (Ortsnetzstationen, Industrie), ● Hochspannungsnetz: 66-115 kV (Großstädte, Kraftwerksverbund), ● Höchstspannungsnetz: > 220 kV (Verbundnetz, national und international). Hochspannungserzeuger, in der Elektrostatik vielfach zum Betreiben von ↑Ionenquellen verwendet, wobei zur Elimination störender Aufladung sowohl AC- oder DC-Hochspan‐ nung genutzt wird (↑Ionisator). Für ↑Nutzanwendungen sind hingegen DC-Hochspan‐ nungen erforderlich (↑Stoffseparation, ↑Beschichtung, ↑Xerografie). In allen Fällen müssen die Schutzmaßnahmen gegen gefährliche ↑Stromschläge beachtet werden, die in den entsprechenden Sicherheitsbestimmungen festgelegt sind (z.B. Schutz gegen gefährliche Körperströme, Schutz gegen direktes und indirektes Berühren usw.). Hochspannungsgenerator, Maschine, die vorzugsweise mechan. in elektr. Energie um‐ wandelt. Früher häufig als elektrostat. Generator bezeichnet (u.a. ↑Bandgenerator, ↑Pel‐ letron, ↑Influenzelektrisiermaschine). Heute werden vorwiegend Transformatoren genutzt (ggf. mit Gleichrichter ausgestattet). Hochspannungskaskade, (ital. cascare, „fallen“) , Einrichtung zur Erzeugung hoher Gleich‐ spannungen (MV-Bereich), bei der mittels ↑Dioden und ↑Kondensatoren eine angelegte Wechselspannung gleichgerichtet und vervielfältigt wird. Sie wurde von dem schweizer Physiker H. Greinacher (1880-1974) entwickelt und wird u.a. zur Hochspannungserzeugung (↑Nutzanwendung, ↑Beschleuniger) verwendet. (↑Ionisator), [SE Abschn. 5.3.2] Hochspannungsperforation, gezielt herbeigeführter elektr. ↑Durchschlag an besonders dünnen, isolierenden Schichten, um eine elektrostat. Ladungsableitung zu einer leitfähigen geerdeten Unterlage zu ermöglichen (z.B. bei einer Fußbodenbeschichtung aus Kunststoff) sowie zur Microperforation, um Folien z.B. atmungsaktiv auszurüsten. Die Porengröße lässt sich durch einen Vorwiderstand im Entladestromkreis der Perforationselektrode bzw. durch zusätzliche Ladungsspeicherung in Kondensatoren steuern. (↑Coronavorbehandlung) Höhenstrahlung, kosmische Strahlung, die aus Quellen außerhalb der Erde herrührt (1912 von V.F. Hess und W. Kolhörster entdeckt). Sie entsteht in der ↑Ionosphäre durch aus dem Weltraum eindringende hochenergetische Teilchen- und Photonenstrahlung (↑Myon), die in Wechselwirkung mit Atomen der Erdatmosphäre treten (↑Polarlicht). Die Energie wird schließlich in Bremsstrahlungseffekten aufgebraucht, bei denen ↑Elektron-/ ↑Posi‐ tron-Paare erzeugt werden. Holz, hat als aus Zellulose aufgebautes Material - wie auch das aus ihm gewonnene ↑Papier - in elektrostat. Hinsicht einen rel. niedrigen elektr. Widerstand, wird aber elektrotechn. den Isolierstoffen zugerechnet. Sein Widerstand wird stark von der Feuchtigkeit beeinflusst (↑Wasseraktivität). Bei der Verwendung von H. sind wegen dessen Ableitfähigkeit im 188 Hochspannung <?page no="191"?> Allgemeinen keine elektrostat. Aufladungen zu befürchten. Eine vorhandene Aufladung eines ↑Packmittels kann durch direkten Kontakt mit einem trockenen H.-Stab (i.d.R. > 100 MΩ) gefahrlos zur Erde abgeleitet werden, da hierbei kein Funke entsteht. Die ableitfähige Eigenschaft von H. kann bereits durch dünne isolierende Lackschichten (z.B. bei Sitzmöbeln) aufgehoben werden. homogenes Feld, ↑Feld Homogenisierung des elektrostat. Feldes, erforderlich bei einer reproduzierbaren Messung mit einem ↑EFM gegenüber dem Messobjekt. Die Größe, Art und Weise der H. ist wesentlich vom eingesetzten Messgerät abhängig (↑Influenz-Elektrofeldmeter, ↑Mess‐ fehler). Beim Annähern des geerdeten Messgerätes an das Messobjekt erfolgt eine Konzentration der Feldlinien am Messkopf und bewirkt dort eine erhebliche Vergrößerung der Feldstärke (1). Bei einseitiger H. (2) kann die Feldstärke am Messkopf höher als im ungestörten homogenen Feld sein, da auch die von der Objektrückseite ausgehenden Feldlinien zum Messkopf umgelenkt werden. Das Feld ist zwar homogen, die Feldstärke jedoch etwa um den Feldstärkeanteil der Rückseite verfälscht. Erst wenn zwei geerdete H.-Platten parallel zueinander angeordnet werden (a = a‘) und sich das Messobjekt in deren Mitte befindet (3), ist zu erwarten, dass die Feldstärke des von dem aufgeladenen Objekt ausgehenden Feldes richtig erfasst wird. Die Dimensionen der H.-Platten haben wesentlichen Einfluss auf den ↑H.-Grad. Eine ausreichende H. wird erreicht, wenn das Verhältnis Plattenkantenlänge L zum Objektabstand (a + a‘) mindestens 2 : 1 beträgt. [SE Abschn. 3.13.1] Homogenisierungsgrad, nach A. Schwaiger (1879-1954) als Ausnutzungsfaktor η be‐ zeichnetes Maß für die Homogenität eines elektr. Feldes. Er dient zur Optimierung einer Elektrodenanordnung für Hochspannungsanlagen, bei denen eine ↑Gasentladung verhin‐ dert werden soll. Optimum ist das homogene Feld eines idealen Platten-↑Kondensators (↑Paschen-Gesetz, ↑Townsend-Entladung). 189 Homogenisierungsgrad <?page no="192"?> (Quelle: drf-Luftrettung, Station Bautzen) Hubschrauber, aus Sicht der Elektrostatik ein Extremfall. Ein H. hat eine Kapazität von ca. 1000 pF (gemessen am Boden). Auf‐ grund des triboelektr. Effekts, insbesondere an den Rotorblättern, kann eine elektrostat. Spannung - abhängig von Luftdruck und -feuchte - aufgebaut werden. Das erfordert besondere Vorsichtsmaßnahmen, die stets vor dem Bergen von Personen zu treffen sind, z.B. eine Erdungsleine am H., die den Boden berühren muss. [IEC 60479-2 CD] Human Body Model, ↑HBM hybrides Gemisch, (lat. hybrida, „von zweierlei Herkunft“, „Mischling“) . Bei der Untersu‐ chung von Schlagwetterexplosionen fand C. ↑Engler (1885) heraus, dass Methan-Luft-Ge‐ mische bereits unterhalb ihrer unteren ↑Explosionsgrenze (UEG) entzündet werden konnten, wenn etwas Kohlenstaub (ebenfalls unter seiner UEG) zugemischt wurde. Bei h.G. handelt es sich um Mischungen aus brennbarem Staub und Brenngas. Schon ab einer Konzentration der brennbaren Gasphase von 10 % der UEG kann es gebildet werden. Weiterhin ist es erforderlich, den Einfluss der Brenngase bzw. Dämpfe auf die einzelnen sicherheitstechn. Kenngrößen der Stäube einzuschätzen. Die ↑MZE des h.G. nimmt z.B. schon bei geringen Konzentrationen des Brenngases deutlich gegenüber der MZE des reinen Staub-Luft-Gemisches ab. Falls die MZE des Gemisches nicht bekannt ist, kann im Sinne einer Worstcase-Abschätzung, die des Brenngas-Luft-Gemisches verwendet werden. [Hesener, U., Beck, M. (2016)], [DIN EN 14034-2 und 14034-3] hydro, (griech. hydro, „Wasser“) , vorangestellter Begriff mit der Bedeutung „Wasser“. hydrophil, beschreibt Stoffe, die Wasser aufnehmen (z.B. ↑Papier) und so bei höherer Luftfeuchte einen niedrigeren elektr. Widerstand aufweisen (↑Wasseraktivität) als im trockenen Zustand. hydrophob, (griech. „wassermeidend“) , beschreibt Stoffe, die kein Wasser aufnehmen oder sich wasserabweisend verhalten, z.B. PTFE (↑Wasseraktivität). hygro, (griech. hygros, „feucht“, „nass“) , vorangestellter Begriff mit der Bedeutung „Feuch‐ tigkeit“. Hygrometer, dient der Messung der ↑Luftfeuchte. Oft werden Haar-H. eingesetzt, die sich durch Einfachheit auszeichnen, aber keine hohe Genauigkeit aufweisen (↑Hysterese). Höheren Anforderungen genügen die Aspirationspsychrometer sowie die elektron. H., die auf kapazitiven und resistiven ↑Feuchtesensoren basieren. (↑Luftfeuchte-Messgerät), [SE Abschn. 3.16.2] Hygroskop, (griech. hygros, „feucht“, skopein, „schauen“) , Gerät zum Abschätzen der rel. ↑Luftfeuchte, z.B. Haarhygrometer. 190 Hubschrauber <?page no="193"?> hygroskopisch, Eigenschaft von Stoffen (z.B. ↑Silicagel und Calciumchlorid), Feuchtigkeit (z.B. aus der Luft) aufzunehmen und dadurch auf ihre Umgebung austrocknend zu wirken. Hysterese, (griech. hysteros, „später“) , „Zurückbleiben“ einer Wirkung hinter der verän‐ derlichen, sie verursachenden physikal. Größe. Es bleibt eine Restwirkung (Remanenz) beim Absinken der verursachenden Größe auf den Wert null. Sie ist eine Erscheinungsform der ↑Relaxation. Beispiel: Die dielektr. H. äußert sich in einer verbleibenden Restpolarisation nach Verschwinden der elektr. Feldstärke (↑Dielektrikum). Entsprechendes gilt für die magnet. H., es verbleibt ein Restmagnetismus. H.-Effekte treten auch beim Befeuchten und Trocknen von Werkstoffen auf. (↑Sorpti‐ onsisotherme, ↑Koerzitivfeldstärke) I I/ O-Abschirmdichtung, ↑EMI-Abschirmdichtung IBC, Abk. für engl. intermediate bulk container, („Großpackmittel“) , ursprünglich Behälter zur Zwischenlagerung von Schüttgütern, heute generell Großpackmittel mit einem Vo‐ lumen von einigen 100 bis einigen 1000 l. Sie werden in starre Behälter (engl. rigid) für Flüssigkeiten (↑RIBC) und flexible Behälter für Schüttgüter aus Staub oder Granulat (↑FIBC) eingeteilt. (↑Rekonditionieren), [TRGS 727], [FIBC: DIN EN IEC 61340-4-4], [RIBC: IEC 61340-4-11] IEC, Abk. für engl. International Electrotechnical Commission , („Internationale Elektro‐ techn. Kommission“) , ist eine internationale Normungsorganisation mit Sitz in Genf (ge‐ gründet 1906 in London) für den Bereich der Elektrotechnik und Elektronik. Einige Normen werden gemeinsam mit ↑ISO entwickelt und erhalten die Präfixe beider Organisationen, wie z.B. „ISO/ IEC“. Die IEC-Satzung schließt die gesamte Elektrotechnik ein, einschließlich Erzeugung und Verteilung von Energie, Elektronik, Elektromagnetismus, Elektrostatik, Elektroakustik und Telekommunikation als auch allg. Disziplinen wie Fachwortschatz und 191 IEC <?page no="194"?> Symbole, Elektromagnet. Verträglichkeit, Messtechnik und Betriebsverhalten, Design und Entwicklung, Zuverlässigkeit, Sicherheit und Umwelt. IECEE, Abk. für engl. IEC System of Conformity Assessment Schemes for Electrotechnical Equipment and Components, („Internationales Zertifizierungssystem für Konformitätsprü‐ fungen nach Sicherheitsnormen für elektrotechn. Betriebsmittel und Komponenten“) (↑IEC) IECEx, Abk. für engl. IEC System for Certification to Standards relating to Equipment for use in Explosive Atmospheres, („Internationales Zertifizierungssystem für Geräte zur Verwendung in explosionsgefährdeter Umgebung“) auf der Basis der IEC-Normen. IECQ, Abk. für engl. IEC Quality Assessment System for Electronic Components, („Inter‐ nationales Qualitätsbewertungssystem für Bauelemente der Elektronik“) (↑IEC) Impedanz, ↑Wechselstromgröße Implantate (elektronisch gesteuert), z.B. Herzschrittmacher oder andere im oder am Körper getragene elektromedizinische Geräte (z.B. Insulinpumpe) sind zunehmend im Einsatz. Elektrostat. Entladungsvorgänge von aufgeladenen Personen durch Kontakt zu geerdeten Objekten oder von aufgeladenen leitfähigen Objekten zu Personen können im Organismus elektr. Impulse verursachen. Deren Auswirkungen auf den Organismus, z.B. die Erregungsbildung und -leitung im Herzen sowie auf elektron. gesteuerte I., sind von Entladungsstromstärke und -energie und u. U. weiteren Parametern abhängig. Allerdings verursacht eine elektrostat. Entladung i.d.R. nur einen einzelnen, sehr kurzen Stromimpuls, weil mit diesem die elektrostat. Ladung abgeflossen ist (elektrostat. ↑Stromschlag). Per‐ sonen mit I. können durch konstante oder sich nur langsam ändernde externe elektrostat. ↑Felder i.d.R. nicht beeinflusst werden, da diese die Körperoberfläche nicht durchdringen. Das Körperinnere ist elektrostat. leitfähig, daher nahezu feldfrei und somit von Wirkungen dieser Felder abgeschirmt (↑Aufladung bei Personen). In der [TRGS 727] ist ein Wert von max. 2 mJ für Herzschrittmacher genannt, der willkürlich festgelegt wurde. [Richtlinie 2013/ 35/ EU], [BMAS Forschungsbericht 400-D und 451] Induktion, (lat. inductio, „das Hineinführen“) . Im elektr. Leiter wird beim Bewegen in einem Magnetfeld eine elektr. Spannung induziert, deren Richtung von der Bewegungsrichtung des Leiters und von der Richtung des Magnetfeldes abhängt (↑Induktivität). Der Antagonist zur I. ist die ↑Influenz. (↑Lenz’sche Regel) Induktionsgesetz, aufgestellt von M. ↑Faraday. In einer Leiterschleife wird eine Spannung induziert, die betragsmäßig der zeitlichen Änderung des magnet. Flusses gleich ist. (↑Selbst‐ induktion) Induktionskonstante, ↑Feldkonstante Induktionsspannung, entsteht, wenn eine Leiterschleife in einem Magnetfeld so bewegt wird, dass sich die Zahl, der sie durchsetzenden Feldlinien ändert oder wenn bei ruhenden Magneten und Leitern die magnet. Feldstärke durch Stromstärkeänderung in einer Spule geändert wird (↑Selbstinduktion). Diese Spannung ist umso größer, je schneller sich der magnet. Fluss in der Spule ändert. Bei elektrostat. Messaufbauten sind derartige Einflüsse 192 IECEE <?page no="195"?> zu vermeiden. I. kann auch durch indirekte Nahfeldwirkungen von ↑Gewitterblitzen entstehen. Induktivität, Formelzeichen L mit nach J. Henry benannter abgeleiteter ↑SI-Einheit [H]. Sie gibt den Zusammenhang zwischen Spannung U und zeitlicher Stromänderung dI/ dt an. Eine Spule hat die I. von 1 H, wenn bei einer gleichförmigen Stromänderung von 1 A in 1 s die Spannung 1 V induziert wird (Blindwiderstand (↑Wechselstromgröße)). I. wird i.d.R. als Bezeichnung der ↑Selbstinduktion verwendet. Der Antagonist ist die ↑Gegeninduktion oder induktive Kopplung. Induktor, ↑Funkeninduktor, ↑Wagner’scher Hammer Inertgas, Gas, das explosionsfähigen Gemischen zugefügt wird, um durch Verminderung des Sauerstoffanteils (↑Inertisierung) einen Explosionsschutz zu erreichen. Zur Verwen‐ dung kommen z.B. Stickstoff, Kohlendioxid, Edelgase aber auch Wasserdampf. Das I. ist auf eine mögliche Reaktion mit den zu inertisierenden Stoffen zu prüfen (z.B. können ↑Leichtmetall-Stäube mit CO 2 reagieren). Inertisierung, (lat. inert, „untätig“, „träge“) , stellt eine der gebräuchlichen Schutzmaß‐ nahmen des vorbeugenden primären ↑Explosionsschutzes dar. Hierzu wird der Sauerstoff‐ gehalt der Luft so weit reduziert, dass auch unter sonst optimalen Bedingungen (z.B. ↑MZE beim stöchiometrischen Verhältnis von etwa λ = 1) keine Entzündung mehr möglich ist. Dieser Wert wird ↑Sauerstoffgrenzkonzentration genannt, die auch noch vom ↑Inertgas, das zur Sauerstoffreduktion verwendet wird, abhängig ist. In erster Näherung ist eine I. erreicht, wenn der Sauerstoffgehalt auf unter 10 % verringert wird (↑Gaspendelverfahren). Es wird unterschieden: ● partielle I.: Die Sauerstoffkonzentration im Gemisch wird verringert, sodass dieses nicht mehr explosionsfähig ist. ● totale I.: Das Verhältnis des Anteils von Inertgas zu dem des brennbaren Stoffes ist so hoch, dass auch nach Zumischung beliebiger Luftmengen das Gemisch nicht explosionsfähig wird. Wesentliche Voraussetzung für die Wirksamkeit der I. ist ihre Überwachung mit geeigneten Messgeräten. Unterhalb der höchstzulässigen Sauerstoffkonzentration ist eine Alarmschwelle festzulegen. [TRGS 720], [TRGS 722 Abschn. 2.3.3], [TRGS 727 Abschn. 5.3] Influenz (auch elektrostat. Induktion genannt), (lat. influere, „hineinfließen“) . Ein elektr. Feld hat die Fähigkeit, Ladungen auf leitfähigen Gegenständen zu bewegen (↑Coulomb‐ kraft), wenn diese in das Feld eingebracht werden. Dieser, als I. bezeichnete Vorgang, bewirkt eine Ladungsverschiebung auf der Oberfläche eines leitfähigen - ursprünglich elektr. neutralen - Körpers. Wird eine der verschobenen Ladungen (+ oder −) zur Erde abgeleitet, so ist der Körper nach Herausnehmen aus dem Feld entsprechend gegenpolig aufgeladen. Für den Vorgang der I. ist es ohne Belang, ob er an ruhenden oder bewegten Teilen erfolgt (↑Bildladung). [SE Abschn. 2.12] 193 Influenz <?page no="196"?> I. auf Ionisatoren. Gegenwärtig sind in großem Umfang ↑Ionisatoren im Einsatz, deren Hochspannungserzeugung über eine eingebaute ↑Hochspannungskaskade erfolgt (24 V-Versorgungsspannung). Insbesondere bei schnell bewegten Materialbahnen kann es durch von diesen kommenden Impulsen (↑Aufladungsphänomen) zur Zerstörung der Bau‐ elemente des Ionisators kommen. Zum Schutz der Kaskadenstruktur kann ein geeigneter Überspannungsschutz eingebaut werden. Influenzaufladung, ↑Nutzanwendung, ↑Aufladung Influenzelektrisiermaschine, ↑Elektrisiermaschine, bei der auf einer gemeinsamen Achse zwei an ihrem Umfang mit Metallstreifen belegte Kunststoffscheiben in geringem Abstand zueinander in entgegengesetzter Richtung rotieren. Dabei werden zwei sich jeweils gegenüberstehende Metallstreifen durch ↑Influenz entgegengesetzt aufgeladen und ihre Ladungen über Schleifkontakte abgenommen. Es lassen sich Spannungen von ca. 100 kV bei Stromstärken von etwa 30 µA erreichen. Die von der sog. Wimshurst-Ma‐ schine erzeugte Ladung wird in ↑Leidener Flaschen (LF) gespeichert. [SE Abschn. 2.12.3] Influenz-Elektrofeldmeter. Auf der Basis des von H.F.C. ↑Schwenkhagen entwickelten Prinzips hat H. ↑Kleinwächter das I-E. weiterentwickelt. Kombiniert mit einem Span‐ nungsmesskopf hat es die Eigenschaft eines Elektrometers, mit dem bis 10 aA (10 -17 A) nachgewiesen werden können. Es gibt zwei Spannungsmessköpfe: 194 Influenzaufladung <?page no="197"?> ● 2 kV (Durchbruchspannung bei ca. 4 kV, wenn diese überschritten wird, kommt es beim Anschluss eines Oszilloskops zu einer charakteristischen ↑Sägezahnkurve.) ● 40 kV (Durchbruchspannung bei ca. 60 kV) H. Künzig hat in Verbindung mit dem I-E. und dem zugehörigen Spannungsmesskopf eine Vielzahl von zusätzlichen Anwendungen aufgezeigt: ● Es kann entsprechend der Beziehung Q = C ∙ U {Anhang M.2} als ↑Coulombmeter genutzt werden. 195 Influenz-Elektrofeldmeter <?page no="198"?> ● Mit einem zusätzlichen parallel geschalteten Widerstand kann es als ↑Pico-Ampere‐ meter im Bereich bis 10 -12 A genutzt werden. ● Mit der Beschaltung wie beim Pico-Amperemeter und einer zusätzlichen regelbaren Spannungsquelle kann es als ↑Ohmmeter zur Bestimmung hochohmiger Durchgangs‐ widerstände in Funktion der Messspannung genutzt werden. ● Mit der Veränderung des Widerstands auf R ≥ 10 12 Ω kann es zur Bestimmung hochoh‐ miger Durchgangswiderstände in Funktion der Messspannung als Tera-Ohmmeter genutzt werden. (↑Messelektrode, ↑Hysterese), [SE Abschn. 3.13.2.2] 196 Influenz-Elektrofeldmeter <?page no="199"?> ● Chem. Produktionsverfahren laufen oft in geschlossenen Systemen ab und sind für Messungen der elektrostat. Aufladung und deren Nachweis nicht direkt zugänglich. Aus der Kenntnis, dass eine ↑Coronaentladung nicht zündfähig ist, ist es möglich, durch das Einführen einer geerdeten schlanken Spitze in den zu prüfenden Produktionsbereich (Sprühturm, Kessel usw.), diese zu nutzen, um einen elektr. Strom nach außen zur Erde fließen zu lassen. Die Spannung kann mit dem I-E. mit Spannungsmesskopf als ↑statisches Voltmeter und einem Messwiderstand erfasst werden. Wenn kein Strom fließt, d.h. die Spannung am Widerstand nahe 0 V ist, so ist es unwahrscheinlich, dass es im Behälter zu Aufladungen kommt. Der Versuch kann ohne den Messwiderstand wiederholt werden, um das Potential im Behälter abzutasten. Es muss darauf hingewiesen werden, dass schon geringe Veränderungen der Produktionsparameter die elektrostat. Aufladung erheblich beeinflussen. ( Hinweis: Die für den Produktionsbereich geltenden Sicherheitsanforderungen sind zu beachten.) 197 Influenz-Elektrofeldmeter <?page no="200"?> Influenz-Feldmesssonde, stellt ein spe‐ zielles Prinzip elektr. Feldmessungen dar. Das Verfahren wurde erstmalig 1993 be‐ schrieben [Löbel, W. (1995)]. An einer in das Feld eingebrachten Elektrode wird die durch ↑Influenz hervorgerufene Ladungs‐ verschiebung gemessen. Wegen der un‐ vermeidlichen Ableitwiderstände an der isolierenden Sondenhalterung und am Ver‐ stärkereingang kommt es zum Driften, das eine langzeitige Messung stört. Für aussagekräftige Messungen wird die Messplatte mit einem Schutzring (↑Schutzringschaltung) versehen. (↑Elektret) Mit der I-F. können auch kurzzeitige Feldänderungen im kHz-Bereich erfasst werden. Ebenso kann es zur Überwachung der Herstellungsprozesse von ableitfähigen Textilien genutzt werden. [Vogel, Ch. (2014)], [Haase, J., Löbel, W. (1995)], [DIN EN 1149-3 und 1149-5] Influenzkonstante, ↑Feldkonstante Influenzladung, bezeichnet die nach einem Influenzvorgang verfügbare Ladung (↑La‐ dungsmessung). inhärent leitfähig, intrinsische ↑Leitfähigkeit Ink-Jet Printer, (engl., „Tintenstrahldrucker“) , ↑Beschichtung Inliner, Innenauskleidung von Behältnissen und Hohlkörpern (↑Liner). In-Mould-Labelling / In-Mould-Decoration (IML / IMD), dient bei der Fertigung von Spritzgieß- oder Blasformteilen der Dekoration (z.B. Etikett), um Prozessschritte wie Bedrucken oder Beschichten einzusparen. Zwei Verfahren werden angewendet: ● Direkte Aufladung des Dekors/ Labels in der Spritzgießform. ● Indirekte Aufladung des Dekors/ Labels außerhalb der Spritzgießform. Die mit dem Dekor bedruckte Folie muss für die elektrostat. Haftung hochohmig und der Form angepasst sein. Durch die Aufladung haftet das Dekor sicher in der Form (↑Core-Dummy-Aufladung). (↑Nutzanwendung) Innenwiderstand, eines elektrostat. Spannungsmessers sollte 1 PΩ (10 15 Ω) möglichst nicht unterschreiten. (↑Anpassung, ↑Spannungsquelle) Intermediate Bulk Container, ↑IBC intrinsically safe, engl. für („Eigensicherheit“) , ↑Zündschutzart Ex i intrinsische Leitfähigkeit, (lat. intrinsecus, „inwendig“), ↑Leitfähigkeit Ion, (griech. ión, „Wanderndes“) , elektr. geladenes molekulares oder atomares Teilchen, das aus elektr. neutralen Teilchen durch Anlagerung oder Abspaltung von Elektronen entstanden ist. I. mit einem Überschuss an Elektronen sind negativ geladen, wandern 198 Influenz-Feldmesssonde <?page no="201"?> (Quelle: Eltex Elektrostatik GmbH) zum positiven Pol, der ↑Anode, und werden ↑Anionen genannt; vice versa führt Elektro‐ nenmangel zu positiver Ladung, Wanderung zum negativen Pol, der ↑Kathode, und zur Bezeichnung ↑Kationen. I. entstehen aus neutralen Teilchen (↑Atom) durch ↑Dissoziation (chem. und therm.), Stoß-↑Ionisation, ↑elektromagnet. Strahlung (↑Fotoionisation), ↑ionisierende Strahlung, ↑Sekundärelektronen-Emission. Ionenantrieb, bereits in den 1960er Jahren entwickelt, beruht auf dem Rückstoßprinzip eines mit etwa 50 km/ s austretenden Gasionen-Strahls (i.d.R. Xenon). Die Beschleuni‐ gung der Ionen erfolgt durch elektr. (auch hochfrequente) Felder, durch die eine genaue Steuerung der Ionengeschwindigkeit möglich ist. Derartige Triebwerke dienen u.a. der Satellitensteuerung. [Bock, D., Tajmar, M. (2018)] Ionenaustauscher, Stoffe, die aus Lösungen negative oder positive ↑Ionen aufnehmen und dafür entsprechend viele Ionen abgeben. Bei der Wasserenthärtung werden z.B. Natriumionen gegen Calciumbzw. Magnesiumionen ausgetauscht. Ionenblasdüse. Bei ↑Ionisatoren an Hochspannung wird die Coronaspitze zur Unterstützung des freien Io‐ nenflusses (d.h. Ionen, die nicht auf Feldlinien gebunden sind) mit einer Druckluftdüse kombiniert. Auf diese Weise kann die ionisierte Luft über größere Entfer‐ nungen transportiert werden. I. werden auch zur Ent‐ fernung elektrostat. anhaftender Partikel (Staub) ange‐ wendet: Die Ionen und Elektronen neutralisieren die Ladungen, der Luftstrom transportiert die Partikel fort. Die Abb. zeigt eine I. als Rotationsdüse. Ionendosis, Menge einer ionisierenden Strahlung, bis 1985 durch die Einheit Röntgen [R] gekennzeichnet. Ihre abgeleitete SI-Einheit ist ↑Coulomb pro Kilogramm [C/ kg]. Umrech‐ nung: 1 R = 258 µC/ kg. Sie wird definiert durch die Menge an ionisierender Strahlung von räumlich konstanter Energieflussdichte, die in 1 kg Luft durch Erzeugung von ↑Ionen eines Vorzeichens eine Ladung von 1 C verursacht. Ionenleitung, stellt einen elektr. Strom infolge Wanderung von Ionen in einem Festkörper (z.B. Salz), einer Flüssigkeit (↑Elektrolyt) oder einem Gas (↑Gasentladung) unter dem Einfluss eines elektr. Feldes dar (↑Antistatika). Im Gegensatz zur ↑Elektronenleitung in Metallen (↑Leiter 1. Ordnung) ist die I. stets mit einem merklichen Stofftransport verbunden (↑Ionenpumpe) und daher langsamer (Leiter 2. Ordnung). Da die Beweglichkeit der Ionen mit steigender Temperatur zunimmt, ist die I. stark temperaturabhängig. Ionenpumpe I. für Flüssigkeit. Isolierende (dielektr.) Flüssigkeiten werden ionisiert und können dann in ebenfalls isolierenden Rohrleitungen durch entsprechende elektr. Felder, die von an der Außenseite angebrachten Elektroden ausgehen, transportiert werden (↑elektrorheolo‐ gische Flüssigkeiten, ↑Dielektrophorese, ↑Elektrophorese, ↑Elektroosmose, ↑Iontophorese). 199 Ionenpumpe <?page no="202"?> I. für Gas, wird zur Erzeugung eines Ultra-Hoch-↑Vakuums eingesetzt. Dabei werden die noch vorhandenen Restgasmoleküle durch Elektronenstrahlung ionisiert und durch elektr. Felder aus dem zu evakuierenden Gefäß transportiert. Ionenquelle, (Ionisationsquelle), Begriff wird allg. für Einrichtungen verwendet, in denen Gasionen in hinreichender Menge zur Elimination störender elektrostat. Aufladungen frei‐ gesetzt werden, z.B. ↑Coronaentladung, ↑Alpha- und ↑Betastrahlung, ↑Flammenionisation, ↑Ionisator. Ionensprühstab, ↑Ionisator Ionenstrom, Bezeichnung für den über eine ionisierte Strecke unter dem Einfluss eines elektr. Feldes fließenden Strom (z.B. ↑Ionisatorenprüfung, ↑Ladungstransfer, laminare ↑Luftgrenzschicht, ↑Nutzanwendung). Ionenwind (auch elektr. Wind genannt), entsteht bei ↑Coronaentladung als von der Spitze weg gerichtete Luftströmung. Er wird durch die im starken elektr. Feld von der Spitze emittierten ↑Elektronen (die die Luft io‐ nisieren) verursacht, die Gasmoleküle mitziehen. Der I. steigt mit zunehmender Temperatur und damit abneh‐ mender Viskosität des umgebenden Gases. [SE Abschn. 6.9.5] Ionisation, Vorgang, bei dem durch Energiezufuhr ↑Ionen freigesetzt werden. Negative Ionen werden durch Anlagerung eines oder mehrerer Elektronen an ein elektr. neutrales Atom oder Molekül (↑Anion) oder positive Ionen im Fall der Abtrennung eines oder mehrerer Elektronen (↑Kation) gebildet. Die Primär-I. ist Voraussetzung für eine ↑Gasentladung. Sie ist von der Geschwin‐ digkeit des betrachteten Teilchens und seiner spezif. Ladung sowie vom Absorber abhängig. Diese Energie wird in ↑Elektronenvolt [eV] angegeben. Die I.-Energie, die zur Abtrennung des am wenigsten fest gebundenen Elektrons von einem Atom ausreicht, wird erzeugt durch: ● hochenergetische Photonen (UV-, Röntgen-, Gamma-Strahlung (Foto-I.), ● Wärmebewegung der Teilchen bei hohen Temperaturen, z.B. in Flammen (Thermo-I.), ● elektr. Hochspannung an einer scharfen Spitze, bei der von dieser, emittierte Ionen mit genügend hoher kinet. Energie auf Atome oder Moleküle treffen und dort ↑Elektronen aus ihren äußeren Bahnen herausheben (Stoß-I.), ● oder elektromagnet. Strahlung. Die so entstandenen positiv geladenen Ionen und die freigesetzten Elektronen stehen zum Ladungstransport zur Verfügung, der in Gasen als Gasentladung bezeichnet wird. Von Sekundär-I. wird gesprochen, wenn die I. von äußeren elektr. Feldern abhängig ist und dabei die entstandenen geladenen Teilchen innerhalb einer freien ↑Weglänge so stark beschleunigen, dass beim nächsten Stoß mit anderen Teilchen eine Stoß-I. zustande kommt. Unter atmosphärischen Bedingungen tritt einerseits bei Feldstärken oberhalb 200 Ionenquelle <?page no="203"?> 3 MV/ m immer Stoß-I. ein, doch andererseits nicht mehr bei Spannungen unter 300 V (↑Quenching Distance). Ionisationsblasdüse, ↑Ionenblasdüse Ionisationsdetektor, ↑Ionisationsfeuermelder Ionisations-Elektrofeldmeter, ↑EFM Ionisationsfeuermelder Detektor, auf Verbrennungsgase reagierend, besteht im Prinzip aus einer doppelten ↑Ionisationskammer, deren beide Hälften gleichmäßig von einem schwachen, langlebigen, radioaktiven Präparat ionisiert werden. Genutzt wird der Effekt, dass Verbrennungsgase die in einer Messkammer durch einen radioaktiven Strahler (i.d.R. Americium 241 ) künstlich erzeugte ↑Ionisation, abschwächen. Entsprechend der angelegten Gleichspannung (z.B. 100 V bei einem Elektrodenabstand von 10 mm) fließt ein ↑Ionenstrom, dessen Wert bei rauchfreier Luft am größten ist. Beim Eindringen von Rauch in die Messkammer kommt es gegenüber der gegen Rauchzutritt geschützten Vergleichskammer zu einer Verringerung des Ionenstromes. Bei Überschreiten einer vorgegebenen Differenzstromstärke wird über eine Elektronik Alarm ausgelöst. Handelsübliche Rauchmelder basieren i.d.R. auf IR (Infrarot)-Technologie, bei der eine IR-Leuchtdiode dauerhaft leuchtet. Wenn Rauch eindringt, wird von diesem das IR-Licht gestreut, von einem Sensor erfasst und ein Signal gegeben. Flammendetektor, einer unter Spannung stehenden Drahtgitterstruktur in einem Rohr, bei der die ↑Flammenionisation genutzt wird. Durch die Ionisation wird die Luft leitfähig, zwischen den Drähten beginnt ein Strom zu fließen, der einen Spannungsabfall am Widerstand verursacht. Ionisationskammer, Gerät zum Nachweis und zur Intensitätsmessung ionisierender Strahlung durch Messung des elektr. Stromes, der entsteht, wenn das ↑Gas in der Messkammer ionisiert und damit elektr. leitend wird. Sie besteht aus einem mit Luft oder einem anderen Gas gefüllten Gefäß und zwei darin angeordneten, auf definiertem Potential gehaltenen Elektroden (Platten-↑Kondensator). Beim Durchgang ionisierender Strahlung durch das Gasvolumen entstehen ↑Ionen und ↑Elektronen, die unter dem Einfluss des elektr. Feldes zu den Elektroden gelangen und so einen Strom bewirken. Unter der Voraussetzung, dass es nicht zur Stoß-↑Ionisation und weiterer Ionenbildung kommt, ist dieser Strom ein Maß für die einfallende Strahlungsintensität. Die Abb. zeigt 201 Ionisationskammer <?page no="204"?> (Quelle: SIMCO Netherland, „ThunderIon“) schematisch die Ionisation, d.h. die Ladungstrennung durch einen Betastrahler unter atmosphärischen Bedingungen. Ionisationsspitze. Entscheidend für die Funktion eines ↑Ionisators ist der Zustand der Spitzen. Durch Umgebungsbedingungen können die Spitzen korrodieren. Dabei vergrößert sich die Fläche der Spitze, die Zahl der emittierten Ladungsträger reduziert sich stark und die Effizienz der I. nimmt ab. Korrosion oder auch Abbrand sind besonders bei DC-positiv versorgten Spitzenreihen zu beobachten. Isolierende Verschmutzungen mindern die Wirkung der I. und leitfähige Verschmutzungen können zu Zündungen führen. Teil‐ weise gibt es Lösungen, bei denen an Stelle der I. eine Scheibe mit einer scharfen Kante eingesetzt wird. [SE Abschn. 5.5] 202 Ionisationsspitze <?page no="205"?> Ionisator (auch als Entladeelektrode, Entlade- oder Ionisierungsstab o.ä. bezeichnet). Mit dem I. soll der Oberfläche eines aufgeladenen Objektes die zur Neutralisierung benötigte Gegenladung angeboten werden. Bei ↑Verbundstoffen mit leitfähigen Schichten dürfen aktive I. nicht verwendet werden. Bei allen Arten der I. ist im Verlauf ihres Einsatzes mit einer Verschlechterung ihrer Wirksamkeit zu rechnen (↑Ionisatorenprüfung). passiver I., einzelne oder eine Vielzahl mit Erde verbundene Spitzen, die gegenüber elektrostat. aufgeladenen Oberflächen (z.B. Isolatoren oder isoliert angeordnete, leitfähige Teile) einen Stromfluss und damit Entladung bewirken können (↑Entladebürste, ↑Erdungs‐ zunge). Die ↑Ionisationsspitzen können mit Widerständen beschaltet sein (Abb.), um den Entladungsstrom je Spitze zu begrenzen. Beim Einsatz von passiven I. verbleiben bei Unterschreitung der ↑Durchschlagfeldstärke der Luft, in Abhängigkeit vom Abstand zum aufgeladenen Gegenüber, stets Restladungen (↑Coronaentladung, ↑Coronaeinsatzspannung). [SE Abschn. 5.2.3] Aktive I. haben Spitzen oder Spitzenreihen, die i.d.R. an einen ↑Hochspannungserzeuger im Bereich von 4-10 kV angeschlossen sind. Ab 3 kV (bei Normzustand) werden Elektronen aus der Spitze emittiert und bewirken eine Stoß-↑Ionisation. Bei Dunkelheit ist ein blaues Leuchten erkennbar, die Atmosphäre wird ionisiert, die Elektronen stehen zum Ladungs‐ transport zur Verfügung, die Luft wird leitfähig. Da die ↑Rekombination dieser Gasionen verhältnismäßig rasch erfolgt (ihre Lebensdauer beträgt nur Millisekunden), lassen sie sich auch nur über kurze Entfernungen transportieren. Die wirksame Reichweite von I. ist abhängig von ● der Höhe der Gegenladung (↑Coulombkraft), ● der Zeit, in der die Gegenladung sich im Bereich des aktiven I. befindet, ● dem Abstand zu dem zu entladenden Objekt, ● dem Vorhandensein geerdeter Teile im Wirkungsbereich der I. ● und evtl. von vorhandener Betauung. Bei AC-Hochspannungsversorgung emittieren I. an ihren Spitzen entsprechend der angelegten Frequenz und einer Sinus- oder Rechteckkurve folgend, nacheinander positive Ionen und Elektronen. Bei DC-Hochspannungsversorgung haben I. i.d.R. nach Polarität getrennte Spitzen‐ reihen. I., die mit hohen Betriebsspannungen betrieben werden. Sie benötigen einen großen Freiraum um die Elektrode, weil über geerdete Teile ein großer Teil der erzeugten Ionen direkt zum Erdpotential abfließt und das zu entladende Substrat gar nicht erst erreicht. Aktive I. werden als separate Elektroden oder mit integrierter Hochspannungsversor‐ gung angeboten. Für den Berührungs- und Verblitzungsschutz sind die Spitzen i.d.R. mit vorgeschalteten Widerständen oder Kondensatoren (gilt nur für AC mit 50 Hz) bestückt. Beides hat seine Berechtigung und ist auch in erhöhter Sicherheitsausführung 203 Ionisator <?page no="206"?> für Ex-Bereiche geprüft und zugelassen, jedoch unterscheiden sie sich wesentlich bei hoch aufgeladenen, bewegten ↑Materialbahnen. Bei I. mit ohmscher Strombegrenzung ist eine Allstrom-Ableitung zum Erdpotential gegeben, die im spannungslosen Zustand als passiver I. (Abb. a) wirkt, sofern die ↑Hoch‐ spannungskaskade nicht in den I. integriert ist. Der I. mit kapazitiver Strombegrenzung (Abb. b) hat von der Emissionsspitze zur Erde keine ↑galvanische Verbindung. Bei hohen Oberflächenladungen gehen diese I. in Begren‐ zung über. Bei z.B. einer Betriebsspannung von 5-8 kV und einer von der Bahn kommenden Ladungsspitze (↑Aufladungsphänomen) wird der Kondensator (d.h. der Strombegrenzer) überladen und ↑Funkenentladungen zu einem geerdeten Teil sind möglich. Bei AC- oder DC-I. kann es zur Verringerung der Leistung durch hochohmige oder leitfähige Verschmutzungen kommen. Hochohmige Verschmutzungen vermindern den Emissionsstrom; niederohmige können zur ↑Parallelschaltung der Sicherheitswiderstände führen und damit Funkenentladungen verursachen oder den von den Ionisationsspitzen verursachten Strom zu geerdeten Teilen fließen lassen. Filigrane Verschmutzungen (Abb.) können als ↑Ionisati‐ onsspitze fungieren, bei hohem Entladestrom zum Glimmen kommen und eine Zündgefahr bewirken. Äußere Kabelverschmutzung stellt eine kapazitive Belastung der I. dar. Bei sachgemäßem Einsatz werden die Oberflächen der zu entladenden Teile durch Ionisa‐ tion der Luft nicht angegriffen (↑Ozon). [SE Abschn. 5] 204 Ionisator <?page no="207"?> In radioaktiven I. wird das natürliche Radioisotop Polonium 210 eingesetzt. Die beim radioaktiven Zerfall entstehende Teilchenstrahlung (↑Alphastrahlung) weist eine so hohe Ionisierungsdichte auf, dass sie als I. zur Beseitigung störender elektrostat. Aufladungen verwendet werden kann. Das Po 210 ist bei diesen I. in einer Folie eingeschlossen. Radioaktive I. sind wegen ihrer geringen Halbwertzeit alle 12-15 Monate zu ersetzen. Wegen der [StrlSchV] ist deren Einsatz nicht mehr akzeptabel (außer USA), [https: / / nrdstaticcontrol.com/ ]. Ionisator in Verarbeitungsmaschinen. Die richtige Anordnung von I. ist aufgrund der Vielzahl von Trennstellen für den Erfolg der elektrostat. Entladung von Materialbahnen entscheidend. Es sollten i.d.R. beide Seiten der Bahn entladen werden. An der Trennstelle der Bahn von der Walze (↑Aufladung) sollte der erste I. angeordnet werden. Ein I. gegenüber einer leitfähigen, geerdeten Walze ist nutzlos, da das elektr. ↑Feld zur geerdeten Walze gerichtet ist. Diese entladen - entgegen weit verbreiteter Ansicht - nicht, da sie stets mit Abrieb, Staub oder anderen Partikeln im molekularen Bereich kontaminiert sind. Da es an jeder Trennstelle erneut zur Aufladung kommt, sind hinter nachfolgenden Walzen ggf. erneut I. anzuordnen. Wegen der kaum möglichen vollständigen Neutralisation (Entladung), sollte unbedingt an der Aufwicklung noch ein I. vorgesehen werden. Falls die Aufladung der Folie nur an der Aufwickelwalze stört, würde es genügen, nur dort zu entladen. (↑Superbüschelentladung, ↑Stromschlaggefahr) Wegen der Zündgefahren infolge elektrostat. Aufladung sind gemäß [TRGS 727 Abschn. 3.3 Beispiel 1] die I. vorgeschrieben und sollten entsprechend der angepassten Prinzipskizze vorgenommen werden. Es ist dabei zu beachten, dass die in der Abb. genannten Positionen nur ein Beispiel darstellen und auf die konkreten Bedingungen in einer Beschichtungsanlage (↑Walzenauftragssystem) zu übertragen sind: 205 Ionisator <?page no="208"?> 1-Ionisator, 2-Büschelentladung, wenn 1 nicht installiert ist, 3-Staubpartikel, die bei hoher Aufladung angezogen werden, 4-Wickelstation zum Ab- und Aufrollen, 5-starke Büschel‐ entladung, 6-Gegendruckzylinder (Presseur, Zentralzylinder o.ä.), 7-Auftragswerk für leicht entzündbaren Beschichtungsstoff, Wannenbereich Zone 0, 8-Fußboden, leitfähig oder ab‐ leitfähig in Zone 1, 9-Durchlauftrockner [IEC/ TS 60079-32-1 Abschn. 6.38 und 12.5.3] Ionisatorenprüfung. Bei aktiven oder passiven ↑Ionisatoren ist im Verlauf ihres Einsatzes mit einer Verschlechterung ihrer Wirksamkeit zu rechnen. Entscheidend sind der Zustand der ↑Ionisationsspitzen und evtl. nichtreparable Verschmutzungszustände, daher besteht die Notwendigkeit zur Prüfung der Emissionsfähigkeit der Ionisatoren. Der gezeigte Messaufbau gilt für alle Typen von Ionisatoren. Er verfügt über ein Platten-Po‐ tential (Metallplatte) von ± 0 - ± 20 kV. Dieses Potential wird manuell am HSP-Generator verändert, sodass am Instrument I der Emissionsstrom der Entlade-Elektrode in Funktion der Plattenspannung der aktuell geprüften Entlade-Elektrode angezeigt wird. Störende Einbauten, wie diese in Verarbeitungsmaschinen stets vorhanden sind, können bei diesem Messaufbau vermieden werden. 206 Ionisatorenprüfung <?page no="209"?> 207 Ionisatorenprüfung <?page no="210"?> Für passive Ionisatoren lässt das Diagramm 3a erkennen, dass die Entladewirksamkeit erst ab einer Plattenspannung von ca. 3 kV beginnt (Plattenabstand 10 mm). Für ↑Entlade‐ bürsten gilt: Je dichter der Filament-Besatz, d.h. je dichter die Bürste ist, um so schlechter ist ihr Entladebeginn. Bei einzelnstehenden Spitzen beginnt der Eimissionsstrom bei 3 kV, bei dichtbesetzten erst bei 8-10 kV (↑Coronaeinsatzspannung, ↑Erdungszunge). Bei aktiven Ionisatoren (Diagramm 3b) kann nachgewiesen werden, dass beim 0 V-Po‐ tential der Platte und einem Abstand des Ionisators von 10 mm bereits ein Emissionsstrom zur Platte fließt. Dies kann zur gegenteiligen Wirkung des Ionisators führen, sofern keine entsprechende Elektronik in der Hochspannungsversorgung das verhindert. Ein ↑CPM ist daher für Effizienzprüfung von Ionisatoren nur bedingt geeignet. Die [DIN EN 61340-4-7] schreibt jedoch ein Testverfahren für 1000 V mit dem CPM über die Zeit von 1-5 min für unbewegte Objekte vor. Gängige CPM lösen Entladezeiten bis zu 0,1 s Genauigkeit auf (zuzügl. Messtoleranz von 2,5 % und größer). Lange Zeitintervalle sind für Hochleistungs-Ionisatoren eine zu geringe Auflösung. Aktive Ionisatoren mit resistiver Beschaltung haben im spannungslosen Zustand eine passive Entladewirkung zum CPM. AC-Ionisatoren emittieren mehr negative Ladungsteilchen als positive, die ein CPM erkennt und dadurch eine Fehlinterpretation verursacht. Kurzzeitig sich ändernde Ladungsprofile kann der CPM weder zeitlich noch in der Höhe auflösen. Diese I. kann jedoch keine Aussage bringen, ob die Ionisatoren im eingebauten Zustand den Anforderungen einer Verarbeitungsmaschine für Materialbahnen bei hohen Bahngeschwindigkeiten genügen. Dort sind kurzzeitig auftretende Ladungswechsel im ms-Bereich (↑Aufladungsphänomen) und Hochspannungspotentiale > ± 100 kV möglich und nachweisbar. [SE Abschn. 5.2.1.1] ionisierende Strahlung, ↑Kernstrahlung, die beim Durchgang durch Materie direkt oder indirekt ionisiert, sofern die erforderliche Ionisationsenergie erreicht wird. Direkt i.S. besteht aus elektr. geladenen Teilchen wie Elektronen, Protonen und Alphateilchen. UV-, Röntgen-, Gamma- und Neutronenstrahlen ionisieren indirekt und dementsprechend geringer, indem sie über Elementarprozesse sekundäre, elektr. geladene Teilchen freisetzen (↑elektromagnet. Strahlung). Ionisierungseinrichtung, in Verarbeitungsräumen für elektrostat. gefährdete Bauele‐ mente (↑EGB) an Decken bzw. Wänden fest installierte aktive ↑Ionisatoren (gelegentlich mit Ventilatoren kombiniert) zur Erhöhung der Ionenkonzentration in der Raumluft. Störende Aufladungen können so verringert werden, doch grundlegende Maßnahmen zum ↑ESD-Schutz, z.B. Erdung, lassen sich durch eine I. nicht ersetzen. Ionisierungsstab, ↑Ionisator Ionometer, ↑Ebert-Röhre Ionosphäre, Teil der Atmosphäre (ca. 80-300 km), in denen durch Weltraumstrahlung (↑Höhenstrahlung) die Gasmoleküle weitgehend ionisiert sind. Ihren unterschiedlichen Eigenschaften bei der Reflektion elektromagnet. Wellen (insbesondere Kurzwellen) ent‐ sprechend, wird die I. in folgende Schichten eingeteilt: 208 ionisierend <?page no="211"?> ● D-Schicht (ca. 80-100 km), ● E-Schicht (ca. 100 km, Heaviside-Schicht), ● F-Schicht (ca. 150-500 km). Störungen in der I. (z.B. infolge Eruptionen an der Sonnenoberfläche) führen zum Aussetzen des Kurzwellenempfangs und können Leuchterscheinungen (↑Polarlicht) herbeiführen. Iontophorese, (altgriech. pherein, „tragen“) , medizinisches Verfahren zur perkutanen Eintragung körperfremder Ionen (z.B. dafür geeigneter Medikamente) unter Anwendung eines schwachen elektr. ↑Gleichstromes. Die Stromstärke liegt bei etwa 0,2-0,3 mA/ cm 2 Elektrodenfläche und max. 60 V. [Steuernagel, O. (1969)] ISO, Abk. für engl. International Organization for Standardization, („Internationale Stan‐ dardisierungsorganisation“) , 1946 mit Sitz in Genf gegründete internationale Vereinigung von nationalen Normenausschüssen. Deutschland ist dort durch ↑DIN vertreten. Isolationsprüfer, Messgerät der Elektrotechnik, das auch in der Elektrostatik eingesetzt werden kann. Er ist i.d.R. für die Isolationsmessung (Betriebsisolierung 2 kΩ/ V) vorgesehen, jedoch lassen sich auch die in der Elektrostatik geforderten ↑Ableitwiderstände im Bereich bis 200 MΩ erfassen. Isolationswert, wichtiges Kriterium für die Messgenauigkeit z.B. am ↑CPM. Diese Werte sollten im Bereich > 10 16 Ω liegen. Bei Messgeräten mit kleinerem I. (um 10 13 Ω) reduziert sich die Messgenauigkeit (Toleranz zwischen ± 1 % und ± 5 %). [DIN EN 61340-4-7] Isolationswiderstand, elektr. Widerstand eines Isolierstoffes zwischen zwei Leitern. Er wird nach [DIN EN 62631-3-3] bestimmt. In der Elektrotechnik definiert der I. die Qualität einer Isolierung, vor allem im Hinblick auf gefährliche Körperdurchströmung (↑Stromschlaggefahr). In der ↑Elektrostatik liegt die Bedeutung des I. vor allem in der Messtechnik und kennzeichnet dort den ↑Eingangswiderstand der ↑Elektrometer. Isolator ● Bauteil zur elektr. Isolation stromführender Teile untereinander und/ oder gegen Erde. ● allg. Bezeichnung für elektr. isolierenden Werkstoff. (↑Isolationswert). A. Wilke hat 1898 den I. so definiert: „ Die außerordentliche Willigkeit, mit welcher der Strom den Leitungsweg begeht, bildet in gewisser Beziehung einen Nachteil, denn der Strom geht jeden Weg, den er für seinen Kreislauf gangbar findet und nicht immer sind seine Wege die von uns gewünschten. Wir müssen deswegen Sorge tragen, dem Strom jeden Abweg unmöglich zu machen, ihn auf den von uns gewollten Weg zu zwingen… “ [Wilke, A. (1898)] Isolierstoff, allg. Bezeichnung für einen Werkstoff, der die jeweilige Energieform auf den dafür bestimmten Bereich begrenzt (z.B. Elektrizität, Temperatur). Er ist bei der Anwendung in der Elektrotechnik und in der ↑Elektrostatik unterschiedlich zu bewerten. Ein I. mit einem spezif. ↑Oberflächenwiderstand ρ S > 10 9 Ω gilt als elektrostat. aufladbar. (↑Kriechstromfestigkeit, ↑Aufladbarkeit) 209 Isolierstoff <?page no="212"?> isoliert (elektrostatisch), bezeichnet leitfähige Stoffe, die nicht (elektrostat.) geerdet sind (↑Leiter). [TRGS 727] Isolierung, Verhinderung einer elektr. leitenden Verbindung. Basis-I. erfolgt an aktiven Teilen, um den grundlegenden Schutz gegen gefährliche Körperströme sicherzustellen. Sie darf ausschließlich durch Zerstörung entfernbar sein. Verstärkte I. bietet Schutz gegen gefährliche Körperströme und darf nicht geringer als eine durch doppelte I. sein. Sie kann aus mehreren Lagen bestehen, die nicht einzeln, wie ergänzende oder Basis-I., geprüft werden können. Zusätzliche I. ist unabhängig von der Basis-I. und bietet Schutz gegen gefährliche Körperströme bei Versagen der Basis-I. Doppelte I. besteht aus einer Basis-I. und einer zusätzlichen I. [DIN EN 61010-1] Isotope, chem. identische Stoffe, deren Atomkerne bei gleicher Protonenzahl (Ordnungszahl) verschiedene Neutronenzahlen (Massenzahlen) aufweisen. Künstliche radioaktive I. werden u.a. in der Elektrostatik als ↑Ionenquelle für Messzwecke und Entladungen eingesetzt. ITO-Schicht, (engl. indium tin oxide, „Indium-Zinn-Oxid“) , halbleitfähige transparente Beschichtung vorzugsweise auf Folien (↑Verbundstoff) aus dem Bereich der flexiblen Elektronik. Der Einsatz von aktiven ↑Ionisatoren kann Ladung in I-S. speichern, die sich in ↑Funkenentladungen abbauen und die I-S. zerstören können. J Joule, nach J.P. ↑Joule benannte abgeleitete ↑SI-Einheit [ J] der Energie W (Arbeit) und der Wärmemenge Q (↑MZE). Sie ersetzt die veraltete Einheit der Wärmemenge ↑Kalorie [cal]. {Anhang M.5.1.2} Joule, James Prescott (1818-1889), britischer Brauer und Physiker, stellte 1840 das nach ihm benannte ↑Joule’sche Gesetz auf. Joule’sches Gesetz, beschreibt die Wärmemenge Q ( Joule’sche Wärme) die an einem elektr. Widerstand R durch den Stromfluss I in der Zeit t entsteht. Die in definierten ↑Funkenentladungen umgesetzte Energie wird zur Bestimmung der ↑MZE brennbarer Stoffgemische herangezogen. {Anhang M.5.1.2} Joule-Thomson-Effekt, nach J.P. ↑Joule und W. Thomson benannter Vorgang der Tem‐ peraturänderung eines Gases nach adiabatischer Druckminderung, d.h. ohne Wärme mit seiner Umgebung auszutauschen. Das bewirkt einen drastischen Temperaturabfall, bei dem es zu einer Kondensation oder einer Sublimation kommt (z.B. beim CO 2 -Feuerlöscher von flüssig zu fest, Schneekanone). Durch Reibung an der Austrittsstelle können die Partikel hoch aufgeladen werden, sodass es zu zündfähigen Gasentladungen kommen kann. (nicht zu verwechseln mit dem ↑Thomson-Effekt) 210 isoliert <?page no="213"?> Justieren, (lat. iustus, „gerecht“) , Einstellen oder Abgleichen eines Messgerätes, um festge‐ stellte Abweichungen zu beseitigen. Im Gegensatz zum ↑Kalibrieren stellt J. immer einen Eingriff in das Messgerät dar, der eine bleibende Veränderung verursacht. K Kabelaufladung, ↑elektr. Störgröße, die stets zu beachten ist. Für elektrostat. Messungen sollten spezielle Kabel verwendet werden; liegen diese auf einem geerdeten Objekt auf, kann das Ergebnis verfälscht werden (↑Messfehler). Bei geerdeter Unterlage wird eine zusätzliche Kapazität und eventuell ein verringerter Isolations-↑Widerstand zur Erde Messungen ver‐ fälschen (Rauscheffekt). Achtung: Kabelrollen von abgeschirmten Hochspannungskabeln, die nicht kurzgeschlossen sind, können durch deren Hochspannungsprüfung Restladungen gespeichert haben. Kabelbezeichnung, in der [DIN VDE 0292] als System für Typkurzzeichen von isolierten Leitungen enthalten und folgt i.d.R. folgender Reihenfolge: Kennzeichnung der Bestimmung / Nennspannung / Isolierwerkstoff / Aufbauelemente / Mantelwerkstoff / Besonderheiten im Aufbau / Leiterart / Aderanzahl / Schutzleiter / Leiter-Nennquerschnitt in [mm 2 ]. Kabelsystem, Gesamtheit von Kabeln, Leitungen und Stromschienen und deren Befesti‐ gungsmittel sowie deren mechan. Schutz. [DIN VDE 0100-200] Kalander, Maschine, i.d.R. mit übereinander angeordneten und teilweise einzeln angetrie‐ benen Walzen, zur Bearbeitung von Textilien, Papier und Kunststofffolien. Der großflä‐ chige Kontakt zwischen den Walzen und dem Material bewirkt hohe ↑Aufladungen an isolierenden Bahnen, die bei unzureichender Ableitung an der Materialaufwicklung zu erheblichen Störungen führen können. Kalibrieren, (griech. kalon, „Holzklotz“, wurde vor dem Brennen durch Tonrohre gezogen, um deren innere Maßhaltigkeit (Kaliber) zu realisieren) . Für exakte Messungen ist die ↑Messtechnik regelmäßig zu k., wobei der Vergleich mit einer Referenz gleicher Einheit vorgenommen wird, z.B. K. eines ↑Spannungsmessgerätes unter Berücksichtigung seiner Toleranz mit einem durch ↑Eichen bestätigten Spannungsnormal. Kalibrierunsicherheit, bei der Angabe von Messergebnissen stets zu nennen (↑Messge‐ nauigkeit). Kalorie, (lat. calor, „Wärme“) , veraltete Einheit [cal] der Wärmemenge (Energie), ersetzt durch ↑Joule [ J] (eine Kalorie entspricht 4,187 J). Ursprünglich galt die Wasserkalorie, definiert als die Energie, die erforderlich ist, um 1 g Wasser von 14,5 auf 15,5°C zu erwärmen. Für den physiologischen Brennwert von Nahrungsmitteln war die thermochem. K. üblich. Dafür ist jetzt die Einheit [kJ] pro 100 g anzugeben. 211 Kalorie <?page no="214"?> Kälteschlagzähigkeit, beschreibt die Versprödung eines Kunststoffs bei niedrigen Tem‐ peraturen. Durch Ruß (↑Kohlenstoff), der zur Verbesserung der Leitfähigkeit eingebracht wird, kann die K. so verschlechtert werden, dass daraus gefertigte Behälter z.B. die ↑Fallprüfung nicht mehr bestehen (↑Glasübergangstemperatur). Kaltleiter, elektr. Leiter, deren Widerstand mit steigender ↑Temperatur größer wird. Zu den K. gehören neben allen Metallen auch eisenhaltige Keramiken mit Zusätzen von Metalloxiden und Metallsalzen, die einen deutlich stärkeren positiven ↑Temperaturkoeffi‐ zienten als Metalle aufweisen. Kaltverstreckung. Einige ↑Kunststoffe zeigen bei Zugbelastung die Eigenart, sich im festen Zustand auf ein Mehrfaches ihrer ursprünglichen Länge plastisch zu verformen. Wird eine solche Verstreckung im elastischen Bereich durchgeführt, so erhalten z.B. Fasern und Folien erheblich höhere mechan. Festigkeit durch die herbeigeführte hochorientierte Molekülstruktur. Bei Polymeren mit leitfähigen Zusätzen kann die starke Orientierung des leitfähigen Netzwerkes durch K. zu einer Erhöhung des Widerstandes infolge des Abrisses der Leiterbahnen führen (↑Perlschnurmodell, ↑Tunneleffekt). Kanalentladung, ähnlich einer ↑Gasentladung, die (im Gegensatz zum ↑Lawinen-Effekt) dadurch gezündet wird, dass sich zwischen den Elektroden dünne Kanäle hochionisierten Gases (sog. Plasmaschläuche) ausbilden. Kanalstrahlen, treten bei einer ↑Gasentladung an einer durchbohrten ↑Kathode als positive Ionenstrahlung aus. Kanister, (griech. kanistron, „aus Rohr geflochtener Korb“) , tragbarer Behälter für Flüssig‐ keiten. Zur Vermeidung elektrostat. Zündgefahren dürfen K. aus elektr. isolierenden Ma‐ terialien (z.B. Reservetreibstoff-K. aus Kunststoff) ein Volumen von 5 l nicht überschreiten. [TRGS 727] Kaolin, Füllstoff u.a. bei der Herstellung von Papier. K. besteht im Wesentlichen aus Aluminiumoxid (Al 2 O 3 ) und Siliziumoxid (SiO 2 ), deren ↑Permittivitäten bei der ↑Corona‐ vorbehandlung für die Bildung von ↑Elektreten im Papier verantwortlich sein können. Kapazität, (lat. capacitas, „Fassungsvermögen“) , Formelzeichen C mit nach M. ↑Faraday be‐ nannter abgeleiteter ↑SI-Einheit ↑Farad [F] oder [As/ V]. Sie ist der Quotient aus der auf der Oberfläche eines elektr. Leiters befindlichen Ladung und deren Potential ( C = Q / U ). Zwischen zwei elektr. gegeneinander isolierten Metallplatten mit definiertem Abstand, von denen eine die Ladung + Q 0 und die andere die Ladung - Q 0 trägt, besteht eine Potentialdifferenz U . Die K. eines ↑Kondensators wird neben seinen geometrischen Abmessungen entscheidend durch das ↑Dielektrikum bestimmt, dem Stoff, der den Raum zwischen seinen Elektroden (Platten) ausfüllt. In der Elektrostatik stellt die K. eine wichtige Größe dar, weil sie die Fähigkeit eines Systems quantifiziert, Ladungen {Anhang M.2} und damit Energien {Anhang M.5} zu speichern. Übliche Wickelkondensatoren sind wegen ihres vorhandenen induk‐ tiven Widerstands für elektrostat. Entladekreise nicht geeignet. Hierfür sind ausschließlich Platten- oder Impulskondensatoren 212 Kälteschlagzähigkeit <?page no="215"?> aus ineinander geschobenen, röhrenförmigen Leitern in einem flüssigen Dielektrikum zu verwenden. Alle leitfähigen, gegen Erde isolierten Objekte bilden in der Praxis eine K. (↑Streukapa‐ zität), d.h. auch auf ihnen kann Ladung gespeichert werden. Orientierungswerte für einige Objekte [pF] einzelne Schraube im Kunststoffflansch 2 Flansch (z.B. in Gasleitung) 10 Aluminium-Etikett (7 x 10 cm) als Steuerimpuls für Bahnverarbeitungsma‐ schinen 12 kleine Metallgegenstände (z.B. Schaufel, Schlauchdüse) 10-20 Eimer 10 Filterschlauch-Stützelement (isoliert) 100 Kleinbehälter bis 50 l 50-100 Metallbehälter von 200-500 l auf isolierendem Boden 50-300 Person 100-200 Gabelstapler mit isolierenden Reifen 400 Kraftfahrzeug mit isolierenden Reifen 600-1000 Tanklastwagen mit isolierenden Reifen 1000-1500 große Anlagenteile, von einer geerdeten Struktur unmittelbar umgeben 100-1000 Die K. der Erde gegenüber dem Weltall beträgt etwa 0,7 mF. Die Erde verhält sich wie ein Kugelkondensator {Anhang M.5.4.3}. Angaben zur K. von (z.B. sehr großen) Kondensatoren dürfen nicht mit denen von ↑Akkumulatoren gleichgesetzt werden. Bei Kondensatoren wird die Ladung Q [C] auf die Spannung bezogen [As/ V] (Farad). Bei Akkumulatoren wird hingegen von einer weitgehend konstanten Spannung ausgegangen, sodass hier die Angabe der K. nur in Ladungswerten erfolgt (z.B. [Ah]). In der Wechselstromtechnik wird die K. durch den Blindwiderstand (↑Wechselstrom‐ größe) charakterisiert. Kapazitätsdiode. Die Sperrschichten in ↑Halbleiterdioden können auch als Kapazitäten genutzt werden. Da sich die Sperrschichtbreite durch eine von außen angelegte Gleich‐ spannung steuern lässt, ist auch die ↑Sperrschichtkapazität veränderbar. Sie kann bis etwa 600 pF betragen, wobei die Kapazität nahezu trägheitslos mit steigender Sperrspannung abnimmt. K. werden zur kapazitiven Abstimmung von Schwingkreisen verwendet; ihre ↑Kondensatorgüte reicht jedoch nicht zur Anwendung in der elektrostat. Messtechnik aus. Kapazitätsmessbrücke, mit Wechselspannung betriebene ↑Wheatstone-Brücke zur Be‐ stimmung der Kapazität von Kondensatoren und Gegenständen. Sofern mit niederfre‐ 213 Kapazitätsmessbrücke <?page no="216"?> quenter Brückenspannung gemessen wird, entsprechen die Ergebnisse in erster Näherung den bei Gleichstrom wirksamen Werten. Kapazitätsmessung. In ↑Ex-Bereichen sind nur kleine isolierte leitfähige Gegenstände mit geringer ↑Kapazität (1-15 pF) gegen Erde zulässig [TRGS 727 Abschn. 8], [DIN EN IEC 60079-0]. Die K. wird mit einer ↑Kapazitätsmessbrücke durchgeführt oder aus der über einen definierten Widerstand zur Aufbzw. Entladung der Kapazität erforderlichen Zeit errechnet (umgekehrte ↑Rothschild-Widerstandsmessung). Messaufbau [DIN EN 60079-32-2]: Das Messgerät sollte eine batteriebetriebene Kapa‐ zitätsmessbrücke (max. 9 V) mit einem Messbereich 0-100 pF in mind. 0,1 pF Auflösung bei einer Messfrequenz von 1 kHz, idealerweise umschaltbar auf 10 kHz (zum Erkennen von ↑Erdableitwiderständen), sein. Es sollen möglichst kurze Messleitungen verwendet werden (↑Messfehler). Ein bewegliches Messobjekt (kleines Bauteil) wird auf einer an „minus“ angeschlossenen isolierten Metallplatte (sehr viel größer als das Messobjekt und Widerstand gegen Erde > 10 TΩ) so angeordnet, dass der Abstand zwischen dem zu messendem Leiter und der Metallplatte so gering ist, dass sich beide nicht berühren (eine hochohmige, ladungsfreie Folie kann dafür genutzt werden). Bei dieser Anordnung ergibt sich die in der Praxis max. mögliche Kapazität. ● Zur Messung 1 wird der Pluspol des Messgerätes dem zu messenden Leiter bis auf 3-5 mm angenähert und damit die Streukapazität dieser Anordnung gemessen. ● Zur Messung 2 wird der Pluspol in Kontakt mit dem Messobjekt gebracht. Der Messwert ergibt sich aus der Differenz von Messung 2 und Messung 1. Wegen der hohen Messunsicherheit bei kleinen Kapazitäten sollten Werte unter 3 pF nicht als Messwert, sondern pauschal als „< 3 pF“ angegeben werden. Die anzustrebende Messunsicherheit sollte bei ca. ±0,5 pF für 10 pF und ±1 pF für 3 pF liegen. Streukapazitäten sind möglichst auszuschließen (Messfehler). Bei großen Kapazitäten im nF-Bereich (z.B. Schiff) ergeben sich geringere Unsicherheiten im Bereich von ±10 %. Sollten diese größer sein, ist die Messung zu verwerfen und die Ursache hierfür zu suchen. Bei ortsfesten Anlagen wird der Minuspol des Messgerätes auf Erde gelegt. Das Messkabel am Pluspol soll so weit wie möglich vom negativen entfernt sein. Anschließend ist das Messprozedere wie bei beweglichen Objekten vorzunehmen. kapazitive Feuchtefühler, ↑Feuchtesensor kapazitiver Sensor, basiert auf Veränderungen der elektr. Kapazität durch Verformung des Plattenabstandes (z.B. Abstandssensor, Kraftmessdose), durch Veränderung des ↑Di‐ elektrikums oder Annäherung eines elektr. leitfähigen Materiales (z.B. Touchscreen), durch Veränderung der wirksamen Plattenfläche (z.B. Drehkondensator) oder durch die Beeinflussung der ↑Permittivität des Dielektrikums (↑Feuchtesensor). In großem Umfang eingesetzte k.S. sind Sonden zur Füllstandsmessung, die in Verbindung mit der leitfähigen Behälterwand einen ↑Kondensator bilden. Die Flächen und deren Abstand sind bekannt. Beim Ansteigen der Flüssigkeit mit einer zuvor bestimmten Permittitivtät ε verändert sich die Kapazität, aus der der Füllstand abgeleitet werden kann. 214 Kapazitätsmessung <?page no="217"?> (Quelle: www. endress.com) Kapselung, ↑Zündschutzart für explosionsgeschützte elektr. Betriebsmittel. Karl-Fischer-Titration, chem. Methode zur Bestimmung des absoluten Wassergehaltes (↑Wasseraktivität). Aus der Karl-Fischer-Lösung wird eine Jodmenge freigesetzt, die dem Wassergehalt des Messobjektes proportional ist und durch Titration gemessen wird. Die K-F-T. kann für feste und flüssige Messobjekte angewendet werden. Bei festen Messob‐ jekten muss eine Probenvorbereitung durchgeführt werden, da nur bei sehr kleinen Proben die Proportionalität zwischen enthaltenem Wasser und freigesetzter Jodmenge besteht. kartesische Koordinaten, rechtwinklige Koordinaten, von denen vorzugsweise nur das rechtswendige System benutzt wird. Hierbei verläuft die x-Achse horizontal und die y-Achse vertikal. Bei Raumkoordinaten kommt noch die z-Achse dazu, die mit den vorgenannten Achsen ein rechtswendiges System bildet, wenn die positive Richtung aus der Zeichenebene tritt. Kaskadengenerator, ↑Hochspannungskaskade Kaskadenschaltung, Reihenschaltung aus gleichartigen Stufen, wird u.a. zur Spannungs‐ teilung bei hohen Betriebsspannungen benutzt. (↑Spannungsteiler) Katalysator, Stoff, der die Geschwindigkeit einer chem. Umsetzung vergrößert, ohne bei der Reaktion verbraucht zu werden oder das Reaktionsgleichgewicht zu verschieben. Die meisten Reaktionen, durch die aus niedermolekularen Stoffen hochmolekulare Substanzen entstehen, werden in Anwesenheit von K. durchgeführt. Kataphorese, Wanderung von nichtdissoziierten Flüssigkeitsteilchen und Kolloiden sowie isolierenden Festkörperteilchen in Stromrichtung. Sie ist u.a. Basis für die Elektrotauchla‐ ckierung, bei der in Wasser dispergierte Lackteilchen auf Metallteilen (Grundierung von Fahrzeugkarosserien) niedergeschlagen werden. Katastrophenschutzplan. Der Katastrophenschutz ist Teil der allg. Gefahrenabwehr und obliegt den Ländern. Deren Behörden sind verpflichtet, für jede großtechn. Anlage (z.B. 215 Katastrophenschutzplan <?page no="218"?> (Quelle: ARS Betriebsservice GmbH, Merseburg) Chemiewerk, Tanklager, Kernkraftwerk) eine Gefahrenabwehrplanung durchzuführen und einen K. aufzustellen. Kategorie, (griech. kategoria, „Grundaussage“) . Nach dem ↑ProdSG dürfen Geräte, die in ↑Ex-Bereichen verwendet werden, keinen Anlass zur Entzündung geben (↑ATEX, ↑Gerätekategorie, ↑Geräteschutzniveau). Kathode, Elektrode, an der das Potential null oder negativ ist und von der negative Ladungsträger ausgehen. Kathodenfall, starker Spannungsabfall an der Kathode bei ↑Gasentladungen. Dessen Betrag liegt i.d.R. bei > 10 V und damit beim Betrag der Ionisierungsspannung, die von der Art des Gases abhängig ist, in dem das ↑Plasma entsteht. K. wird durch positive Raumladung kurz vor der Kathode verursacht und ist stromunabhängig. Bei hohen Stromstärken und kleinen Kathodenflächen beginnt der K. stromabhängig zu werden (anomaler K.). Die räumliche Ausdehnung des K. ist stark druckabhängig. [Dzur, B. (2011)] Kathodenstrahl, veraltete Bezeichnung für niederenergetischen ↑Elektronenstrahl. K. werden bei hohen elektr. Feldstärken aus einer kalten Spitze emittiert (↑Feldemission, ↑Ionisationsspitze). Sie entstehen auch durch Glühemission oder bei Aufprall positiver Ionen auf die Kathode eines Gasentladungsgefäßes. Kathodenstrahloszillograf, ↑Oszilloskop kathodischer Korrosionsschutz (KKS). Im Gegensatz zum passiven Korrosionsschutz, bei dem die Oberfläche des zu schützenden Objekts mit einer ↑Beschichtung versehen ist, wird beim KKS ein Stromkreis gebildet (↑gal‐ vanisches Element), bei dem das zu schüt‐ zende Objekt der Verbraucher ist. Beispiele für den äußeren KKS sind z.B. Stahlrohrlei‐ tungen, Bohrlochverrohrungen, Spund‐ wände, unterirdische Stahlbehälter, Schiffe (↑Erdung) und für den inneren KKS z.B. Boiler im Haushalt, Wärmetauscher. Auch für die Bewehrung von Stahlbetonbauten (Brücken‐ fundamente, Parkhäuser usw.) wird er ange‐ wendet. [DIN EN ISO 12696], [DIN EN 12954] KKS ohne Fremdstrom schützt i.d.R. Metalle, die mit korrosiven Stoffen (z.B. Wasser oder Erdreich) in Kontakt sind. Die zu schützenden Metalle bilden die Kathode, die Anode ist aus einem unedleren Metall. Beide sind leitfähig miteinander verbunden, sodass ein geringer Strom infolge der Redoxreaktion fließen kann. Auf diesem Prinzip ba‐ siert auch der Schutz des edleren Eisens mit einer Beschichtung aus dem unedleren Zink. 216 Kategorie <?page no="219"?> KKS mit Fremdstromeinspeisung. Das zu schützende Teil (Kathode) wird zum Bestandteil eines Stromkreises, indem über einen leitenden Elektrolyten (z.B. Erdreich) der Strom von der Opferanode (z.B. Eisen-Silizium, Magnetit oder Titan) zum Schutzobjekt fließt. Bei der Fremdstromeinspeisung aus dem elektr. Leitungsnetz werden Ströme von 1 µA/ m 2 bis 100 mA/ m 2 Schutzfläche benötigt, aus denen sich je nach Anlagengröße Schutz‐ stromstärken im A-Bereich ergeben, die bei Störungen Zündgefahren für ↑Ex-Atmosphären verursachen können. (↑Zündquelle) Kation, positiv geladenes atomares bzw. molekulares Teilchen (↑Ion), das in einem elektr. Feld eine Kraftwirkung zur negativen Elektrode hin erfährt. Antagonist: ↑Anion kationenaktiver Stoff, hat i.d.R. eine positiv geladene funktionelle Gruppe und besteht aus einem polaren und einem unpolaren Teil. Der polare Teil besteht oft aus quartären Ammonium-Einheiten, die z.B. zur Heraufsetzung der ↑Leitfähigkeit von nicht oder gering leitfähigen Flüssigkeiten dienen. Der unpolare Teil wird meist durch Alkyl-Gruppen gebildet. (↑Tenside) Katzenfell, gelegentlich noch benutzt, um elektrostat. Aufladungen z.B. bei Experimen‐ talvorträgen zu veranschaulichen. Beim „Reiben“ mit einem K. werden nahezu alle Kunst‐ stoffe, dem ↑triboelektr. Spektrum entsprechend, negativ aufgeladen. (Der Handel mit Katzenfellen ist aus Gründen des Tierschutzes untersagt.) Kautschuk Natur-K., aus dem Saft von tropischen Bäumen (z.B. hevea brasiliensis) gewonnener Latex, der entweder durch Räuchern oder durch Ausfällen koaguliert wird. Der so gewon‐ nene K. lässt sich durch Mischen mit Füllstoffen, Faktis (z.B. Radiergummi), Weichmachern, Harzen usw. zu verschiedenen Gummi-Qualitäten verarbeiten. Er kann hochelastisch, wasserfest, elektr. isolierend und abriebfest sein. K. lässt sich z.B. durch Einarbeiten von Ruß (↑Kohlenstoff) leitfähig machen. Silikon-K., siliziumorganische Verbindung mit hohen Isolationswerten und guter Temperaturbeständigkeit. Kabel mit diesem K.-Mantel sind für elektrostat. Messungen gut geeignet (↑Messfehler). Er lässt sich durch Einarbeiten von Ruß über einen weiten Bereich in seinem elektr. Widerstand beeinflussen (bis herab zu 1 Ω∙m), ohne dass seine mechan. Eigenschaften wesentlich beeinträchtigt werden. Synthese-K., durch chem. Synthese (↑Polymerisation) hergestellte Polymere mit gum‐ mielastischen Eigenschaften. Da sie i.d.R. hohe elektr. Widerstände aufweisen, ist bei ihrer Verwendung, z.B. als elastische Dichtung, stets mit einer Unterbrechung elektrostat. La‐ dungsableitung zu rechnen. Für Transportwalzen in Verarbeitungsmaschinen kommen z.B. Nitril-Butadien-K. (↑NBR) und Polyurethan (PU) als polare Werkstoffe und Ethylen-Pro‐ pylen-Dien-K. (↑EPDM) und Silikon-K. als unpolare Werkstoffe zum Einsatz. [SE Abschn. 2.14] Kavitationsleuchten (auch Sonolumineszenz), (lat. cavitas, „Höhlung“), Leuchterschei‐ nung, die durch Unterdruck-Dampfblasen infolge extrem hoher Strömungsgeschwindig‐ keiten bei aufgeladenen Flüssigkeiten hervorgerufen wird und bei der bereits weit unter‐ halb der atmosphärischen ↑Durchschlagfeldstärke ↑Gasentladungen (unter vermindertem 217 Kavitationsleuchten <?page no="220"?> Druck) zu sehen sind. Diese Art ↑Selbstentladung ist u.a. bei schnelllaufenden Rührern in isolierenden Flüssigkeiten zu beobachten. Kelvin, nach W. ↑Kelvin benannte ↑SI-Einheit [K] der thermodynamischen Temperatur T . Temperaturen können in K. oder in ↑Celsius [°C] gemessen und angegeben werden. Temperaturdifferenzen werden nur in [K] angegeben. Kelvin, William Lord K. of Largs (1824-1907), ehemals Sir William Thomson (↑Thomson-Brücke, ↑Thomson-Effekt), engl. Physiker, führte 1848 die nach ihm benannte Temperaturskala ein. Kelvin-Generator, ↑Wassertropfengenerator Kelvin-Voltmeter, elektrostat. Hochspannungs‐ messgerät. In einem Platten-↑Kondensator mit ab‐ gerundeten Elektrodenkanten (↑Rogowski-Profil) zur Vermeidung von ↑Coronaentladungen befindet sich eine drehbar gelagerte Platte, deren Auslen‐ kung durch ein Hebelwerk auf einen Zeiger über‐ tragen wird. Durch ein an die Spannungsmesselek‐ trode angelegtes Potential entsteht ein homogenes elektr. Feld, durch das eine Anziehungskraft (↑Cou‐ lombkraft) auf die bewegliche Platte ausgeübt wird. Die Auslenkung der Platte ist ein Maß für die Stärke des elektr. Feldes bzw. für die Höhe der angelegten Spannung. Kennzahlen, ↑explosionstechnische Kennzahl Kennzeichen. Jedes Versandstück, das Gefahrgut enthält, muss deutlich und dauerhaft mit einem K. (Gefahrzettel) versehen sein (↑ADR). [↑GGBefG] Kennzeichnung, grafische bzw. visuelle Darstellung entsprechend der nach Gefahren‐ klassen und -kategorien eingestuften Stoffe oder Gemische. Elektr. Betriebsmittel müssen an gut sichtbarer Stelle den Namen des Herstellers, Typenbezeichnung und Angaben zu den Anschlusswerten tragen. Besondere Anforderungen gelten für die elektr. Betriebsmittel der Ex-Bereiche, für die seit 1997 Angaben der ↑Kategorie erforderlich sind. Keramik, Sammelbezeichnung für bei Raumtemperatur geformtes, nichtmetallisches, an‐ organisches und vorwiegend polykristallines Erzeugnis, das durch nachfolgende Erhitzung (Brennen/ Sintern) seine stoffliche Beschaffenheit erhält. K. kann auch als Pulver (z.B. Aluminiumoxid oder Chromoxid) durch Plasmaspritzen flächig auf z.B. Metalle aufgetragen werden (↑Beschichtung). Die besonderen Merkmale sind u.a. mechan. Festigkeit, hoher elektr. und/ oder therm. Widerstand und eine hohe ↑Permittivität. Keramikfliese, ↑Fußbodenbelag aus Keramik Keramikkondensator, ↑Kondensator Kerbfestigkeit. Zum Beurteilen der Sprödigkeit (Zähigkeit) von Kunststoffen wird der Schlagbiegeversuch an einer gekerbten Probe durchgeführt und dabei die Schlagarbeit (bezogen auf den Querschnitt der Probe am Kerb) bestimmt. Probeformen, Versuchsdurch‐ 218 Kelvin <?page no="221"?> führung, -anordnung und -auswertung sind festgelegt [DIN EN ISO 179-1]. Durch Zusatz von Ruß (↑Kohlenstoff) zur Verbesserung der elektr. Leitfähigkeit wird die K. im Allge‐ meinen herabgesetzt. Kernladungszahl Z (auch Ordnungszahl), bezeichnet die Anzahl der positiven Elemen‐ tarladungen eines Atomkerns. Sie stimmt mit der Protonenzahl im Atomkern des jeweiligen chem. Elementes überein. Kernstrahlung, die von radioaktiven oder angeregten Atomkernen ausgehende ↑Alpha-, ↑Beta-, ↑Gamma- oder Neutronenstrahlung, die mit Hilfe des Kernspektrums nach ihrem Energiegehalt (↑ionisierende Strahlung) analysiert werden kann. Kerosin, (griech. keros, „Wachs“) , Sammelbezeichnung für die bei der Erdöldestillation zwischen Benzinen und Dieselkraftstoffen anfallenden Fraktionen (Siedegrenzen etwa 150-250°C). K. verursacht im Allgemeinen keine Explosionsgefahr bei Raumtemperatur, da sein Flammpunkt im Bereich von 30-40°C liegt. K. ist den hoch aufladbaren Flüssigkeiten zuzuordnen. (↑Antistatika, ↑kationenaktiver Stoff) Kerr, John (1824-1907), brit. Physiker, entdeckte 1875 den elektrooptischen und 1876 den magnetooptischen ↑Kerr-Effekt. Kerr-Effekt elektrooptischer K-E. Bei einigen durchsichtigen Körpern bewirkt ein elektr. ↑Feld (z.B. Nitrobenzol in einem Platten-↑Kondensator) eine Ausrichtung der Moleküle, die eine zur Doppelbrechung führende optische Anisotropie zur Folge hat. Ein Lichtstrahl, der senkrecht zu den elektr. Feldlinien das Medium durchdringt, wird in zwei linear polarisierte Strahlen zerlegt. Durchläuft der Lichtstrahl vor dieser sog. Kerr-Zelle einen Polarisator und wird danach durch einen Analysator geleitet, so bewirken Feldänderungen nahezu trägheitslos proportionale Helligkeitsänderungen. magnetooptischer K-E. Bei der Reflektion von Licht an Spiegeln aus ferromagnet. Materialien wird dessen Polarisation durch den Grad der Magnetisierung verändert. Kirchhoff, Gustav Robert (1824-1887), dt. Physiker, stellte u.a. 1845 die Regeln zur Berech‐ nung der Strom- und Spannungsverhältnisse in elektr. Leitersystemen auf (↑Kirchhoff ’sche Regeln). Kirchhoff ’sche Regeln, Verhalten des elektr. Stromes bei Stromverzweigungen. Knotenregel: In jedem Stromverzweigungspunkt ist die Summe der zufließenden Ströme I zu gleich der Summe der abfließenden Ströme I ab , sodass für die Ströme I v gilt: ∑ I zu = ∑ I ab ∑ v = 1 n I v = 0 Maschenregel: In jedem geschlossenen Stromkreis ist die Summe der erzeugten Span‐ nungen U erz gleich der Summe der verbrauchten Spannungen U verbr , sodass für die Spannung U v gilt: ∑ U erz = ∑ U verbr ∑ v = 1 n U v = 0 219 Kirchhoff’sche Regeln <?page no="222"?> Kirchhoff ’sche Waage (auch Spannungswaage), Elektrometer, dessen Wirkungsweise auf der Anziehung (↑Coulombkraft) zweier gegensinnig geladener Platten beruht (↑Elek‐ troskop). Kirlian-Fotografie, nach dem russ. Techniker S.D. Kirlian benanntes Verfahren zum fo‐ tografischen Nachweis von hochfrequenten Hochspannungsentladungsmustern (elektro‐ denlose ↑Gasentladung). Zwischen einer flachen Elektrode und dem geerdeten Prüfobjekt befindet sich blaulichtempfindliches Fotomaterial. Nach Art, Form und elektr. Leitfähigkeit des Objekts ergeben sich charakteristische, häufig strahlenförmige Belichtungsmuster. Der angestrebte Einsatz der K-F. in der medizinischen Diagnostik ist umstritten. Kleidung. In der industriellen Arbeitswelt müssen Personen eine geeignete und zertifi‐ zierte Schutz-K. tragen. Hauptaufgabe dieser K. ist es, kleidungsgebundene elektrostat. Entladungen als Zündquelle zu vermeiden (↑Personenaufladung); sie muss elektrostat. ab‐ leitfähig sein (↑Ableitfähigkeit). Hinweis: Beim Umgang mit Isopropanol (z.B. Desinfektion) und der Handhabung von nicht ableitfähiger K. kann es zu Zündung des Lösemitteldampfes kommen. Hinsichtlich der Material- und Konstruktionsanforderungen sowie zur Prüfung der Aufladbarkeit ist die Normenreihe [DIN EN 1149] anzuwenden, welche gleichzeitig auch Hinweise zur sicheren Handhabung gibt. Zu beachten ist: ● Zündgefahren in Ex-Bereichen. Im Allgemeinen können allein durch das Tragen handelsüblicher K. keine Entladungen von hinreichender ↑Zündfähigkeit bewirkt werden, vorausgesetzt die Person trägt ableitfähige Sicherheitsschuhe und befindet sich auf ableitfähigem ↑Fußboden. Ablegen der Bekleidung kann zu hoher Personen‐ aufladung führen und ist daher in diesen Bereichen untersagt. Der Einsatzbereich von elektrostat. ableitfähiger Schutz-K. bezieht sich auf entzündbare und explosionsfähige Atmosphären mit einer ↑MZE > 0,016 mJ (Umgang mit Stoffen der Explosionsgruppe IIC bzw. Initial-↑Explosivstoffen und bei Arbeiten in der ↑Ex-Zone 0). Hier darf die K. nur durch eine sicher und permanent geerdete Person getragen werden (↑Erdung). Ohne Erdung können sich sowohl die Person als auch die K. gefährlich aufladen. In jedem Fall ist vor dem Einsatz eine sicherheitstechn. Risiko- und Arbeitsplatzanalyse durchzuführen. Diese K. darf in Ex-Bereichen nicht gewechselt werden. Dies gilt auch für einen Einsatz in sauerstoffangereicherten Atmosphären oder bei anderen speziellen Anwendungen, z.B. beim Umgang mit Explosivstoffen, wo erweiterte Zusatzanforderungen notwendig sein können. [Köhler, J. et al. (2008)] ● Arbeiten in ↑ESD-Schutzzonen. Hier ist das Tragen ableitfähiger K. wegen der hohen Empfindlichkeit der ↑EGB vorgeschrieben. Es gilt die [DIN EN 61340-4-9] in Verbindung mit [DIN EN 61340-5-1]. Beide K.-Typen basieren zwar auf einer elektrostat. ableitfähigen Funktionalität, unter‐ scheiden sich aber in Prüfung, Konstruktion/ Gestaltung und Einsatzzweck. Erreicht wird die Ableitfähigkeit i.d.R. durch das Einbringen von leitfähigen Fasersystemen (↑Leitfaser) in das Außenmaterial der Schutz-K. Die elektrostat. Ableitfähigkeit der K. kann durch Abnutzung, Verschmutzung oder Reinigung sinken; sie ist nicht auf aufgebrachte Zu‐ satzelemente oder mitgeführte Ausrüstungsgegenstände übertragbar. Für Handschuhe, 220 Kirchhoff’sche Waage <?page no="223"?> Sicherheitsschuhe oder Schutzhelme gelten eigenständige Normen (↑persönliche Schutz‐ ausrüstung). Kleinspannung, umfasst Gleichspannungen bis 60 V und Wechselspannungen bis 25 V, bei denen es noch nicht zur ↑Stromschlaggefahr kommt (↑Schutzkleinspannung). [DIN VDE 0100-410] Kleinwächter, Hans (1915-1997), dt. Ingenieur und Hochschullehrer, Raketen- und Solarwissenschaftler, hat das ↑EFM von H.F.C. ↑Schwenkhagen weiterentwickelt (↑In‐ fluenz-Elektrofeldmeter). Klima, (griech. klima, „Neigung“) . Der Begriff entstammt der Meteorologie und wird u.a. auch zur Beschreibung von Prüfbedingungen bei Stoffen, deren Eigenschaften (z.B. ↑Oberflächenwiderstand) einem K.-Einfluss unterliegen, verwendet. Im techn. Bereich sind die ein K. kennzeichnenden Größen ↑Temperatur und ↑Luftfeuchte. K.-Einfluss. Die elektrostat. Eigenschaften von Werkstoffen unterliegen in besonderem Maße dem K., das überwiegend auf der ↑Wasseraktivität der Stoffe beruht. Hohe Luftfeuchte schlägt sich auf Oberflächen nieder und verringert dadurch den Oberflächenwiderstand. Dieser Effekt wird fälschlicherweise der Luftleitfähigkeit zugeschrieben. Elektrostat. Mes‐ sungen sollen daher nur unter einem definierten ↑Prüfklima (z.B. in K.-Kammern) nach hinreichender Angleichzeit durchgeführt werden. Mit den Ergebnissen sind stets auch die Werte für Temperatur und Luftfeuchte anzugeben. Die allg. Erfahrung zeigt, dass elektrostat. Phänomene umso ausgeprägter sind, je trockener das K. ist. Da bei vielen Isolierstoffen noch ein ↑Temperatureinfluss hinzukommt, sind die stärksten Aufladungserscheinungen in der kalten Jahreszeit, d.h. in kühlen und trockenen Räumen, zu beobachten. (↑Antistatika) Kling-Effekt, ↑Cling-Effekt Klydonograf, veraltetes Verfahren zur Bestimmung von Größe und Polarität elektr. Span‐ nungen unter Zuhilfenahme einer zwischen zwei Elektroden befindlichen fotografischen Schicht, auf der sich bei einer Entladung charakteristische ↑Lichtenberg-Figuren abbilden. Klystron, Elektronenröhre, in der zur Verstärkung der ↑Laufzeiteffekt genutzt wird. Auf diese Weise lassen sich hohe Oszillatorleistungen im GHz-Bereich (↑Mikrowellenofen) erzielen. Knallgas, Gemisch aus ↑Wasserstoff und ↑Sauerstoff, das auch schon in geringen Mengen (ca. 4 Vol.-%) eine ↑Ex-Atmosphäre bildet (↑Leichtmetall). Koerzitivfeldstärke, (lat. coercere „zwingen“) ● elektr. Feldstärke, die die dielektr. Verschiebung (↑Polarisation) eines Stoffes bewirkt oder aufheben kann. Je stärker die K. umso besser bleibt die Polarisation erhalten. Die K. beeinflusst die piezoelektr. Eigenschaften. ● magnet. Feldstärke, die eine Magnetisierung bewirkt oder Restpolarisation aufhebt. Fähigkeit eines Stoffes, der Veränderung seines magnet. Zustandes zu widerstehen. 221 Koerzitivfeldstärke <?page no="224"?> Kohäsion, allg. das Wirken von anziehenden zwischenmolekularen K.-Kräften zwischen den Atomen oder Molekülen ein und desselben Stoffes. K. tritt in Erscheinung, wenn z.B. beim Zerteilen eines Stoffes Kraft aufgewendet werden muss. Man kann daher aus der Zerreißfestigkeit eines festen Körpers bzw. aus der Grenzflächenenergie einer Flüssigkeit auf die Größe der K.-Kräfte schließen. (↑Adhäsion, ↑Benetzbarkeit, ↑Coronavorbehandlung, ↑Tenside) Kohlefaserbürste, ↑Entladebürste Kohlendioxid (CO 2 ), ↑Inertisierung Kohlensäurelöscher, ↑CO 2 -Löschanlage Kohlenstoff, (lat. carboneum) , tritt als chem. Element C mit der Ordnungszahl 6 in vielen Modifikationen auf und bildet mit seinen Verbindungen die Grundlage des Lebens auf der Erde. Reine Formen sind der „elektr. isolierende“ Diamant, das elektr. leitfähige Grafit und Chaoit (1968 entdecktes Mineral). (↑CAS-Nummer) ● Grafit, (griech. gráphein, „ritzen“, „schreiben“) , hexagonal kristallisierende, stabile Form des reinen K. mit guter elektr. ↑Leitfähigkeit. Es kann zur Verbesserung der elektr. Leitfähigkeit von Polymeren (↑Polymerleiter) verwendet werden. Für eine Ableitfähigkeit < 10 6 Ω werden jedoch ca. 50 % benötigt. Dadurch werden die mechan Eigenschaften beeinträchtigt und es ist preislich nicht interessant, wodurch sich sein Einsatz i.d.R. auf spezielle Anwendungsbereiche beschränkt (z.B. leitfähige Lacke für die Innenbeschichtung von Kunststoffgehäusen zum ↑ESD-Schutz). ● Ruß, (engl. carbon black) , mikrofeiner elektr. leitender K., der als Beimengung zu Polymeren deren elektr. Widerstand in einem weiten Bereich herabsetzen kann. Er wird i.d.R. in einem geschlossenen Reaktor aus Öl mit Luft bei unvollständiger Verbrennung hergestellt. Sog. Hochleitfähigkeitsruße lassen sich durch therm. Spaltung von Acetylen gewinnen. Es sind bei statistischer Verteilung der Rußpartikel je nach Rußtyp, Polymer und Verarbeitungs‐ technologie, Zusätze von 20-45 % erforderlich, um eine signifikante Widerstandsverringe‐ rung zu erreichen. Diese Konzentrationen beeinflussen die Eigenschaften des Polymers erheblich (z.B. Zunahme von Versprödung und Gasdiffusion). Es wurden daher sog. Leitfähigkeits-Ruße entwickelt, die bereits bei Zusatz von wenigen Prozenten perkolieren, ein leitfähiges Netzwerk ausbilden und den Widerstand um mehr als 10 Größenordnungen reduzieren (↑Perkolation, ↑Perlschnurmodell, ↑Tempern). 222 Kohäsion <?page no="225"?> ● Für alle Arten von Ruß-Beimengungen gilt, dass es bei langsamer Erhöhung des Ruß‐ anteils plötzlich zu einem steilen Abfall des Widerstands um viele Größenordnungen innerhalb eines schmalen Konzentrationsbereichs kommt. Ursache hierfür sind die sich aufbauenden ↑Korngrenzkontakte in Wechselwirkung mit einem, die Elektronenleitfä‐ higkeit ermöglichendem ↑Tunneleffekt. Zusatz von Ruß kann allgemein die Sicherheit beim Brandverhalten von Polymeren (z.B. PVC) nachteilig beeinflussen. Mikrostrukturen des K. sind derzeit bekannt: ● Nanoröhren, (engl. carbon nanotubes, CNT) , mikroskopisch kleine röhrenförmige Gebilde, deren Wände aus K.-Atomen bestehen. Sie haben eine wabenartige Struktur mit Sechsecken und jeweils drei Bindungspartnern. Der Durchmesser der Röhren liegt im Bereich von 0,5-50 nm, ihre Längen können bis 100 mm betragen. Herstellungsbe‐ dingt fallen sie stets verknäuelt an. (CNT sind nicht mit ↑K.-Fasern gleichzusetzen.) Wegen ihrer elektr. ↑Leitfähigkeit und ihrer länglichen Struktur sind sie hervorra‐ gend geeignet, Kunststoffe elektr. leitfähig auszurüsten und damit hinsichtlich der vergleichbaren Konzentration von Leitfähigkeitsrußen erheblich überlegen. Je nach Art des isolierenden Kunststoffes lassen sich durch Zusatz von 0,3-10 Gew.-% CNT mit Widerstandswerten im kΩ-Bereich erzielen (↑Stahlfaserbeimischung). Hinweis: Von V. Castranova (www.cdc.gov) wurde 2011 ermittelt, dass eine Inhalation von CNT, die in ihrer nadelartigen Struktur Asbestfasern ähneln, ebenfalls zu bösartigen Tumoren in der Lunge führen kann. ● Fulleren (auch Buckyballs genannt), eigenständige Modifikation des K. infolge einer geschlossenen, po‐ lyedrischen Molekularstruktur aus 60-90 Atomen. C 60 -Fulleren besteht aus 12 fünf- und 20 sechseckigen Kohlenstoffringen. Die Herstellung dieser Strukturen ist kompliziert. Nutzanwen-dungen ergeben sich u.a. für elektrostat. leitende Strukturen in isolierenden Polymeren. Ihren Namen verdanken sie dem Architekten R.B. Fuller, dessen Kuppeln ähnlich gestaltet sind. (Modell einer Fußballhülle). ● Graphen (bezeichnet auch als zweidimensionaler Werkstoff), gitterartig vernetzte Schichten, die aus nur einer einzigen Lage von K.-Atomen bestehen. Sie gelten damit als dünnstes Material. Diese Schichten sind elektr. und thermisch leitfähig und trotzdem fast transparent und verfügen gegenüber Stahl über eine etwa 100fach höhere Festigkeit. Kohlenstofffaser, kennzeichnet im Bereich der Elektrostatik dünne und wenige mm-lange leitfähige Fasern aus Ruß oder Grafit, keinesfalls gleichzusetzen mit „↑Koh‐ lenstoff-Nanoröhren“. Durch Zusatz leitfähiger Partikel kann der elektr. Widerstand isolierender Kunststoffe so weit herabgesetzt werden, dass keine störenden elektrostat. Aufladungen mehr auftreten. Die erforderliche Mindestmenge des Zusatzes wird durch die Entstehung leitfähiger Bahnen im Polymer bestimmt. Diese auch als ↑Perkolation bezeichnete Schwelle resultiert nicht nur aus Größe und Verteilung der leitfähigen Partikel, sondern ggf. auch aus ihrem Verhältnis von Durchmesser und Länge. Das angestrebte 223 Kohlenstofffaser <?page no="226"?> leitfähige Netzwerk lässt sich mit K. bereits bei deutlich niedrigeren Gewichtsprozenten erreichen als mit runden Partikeln (↑Metallfasern). Koinzidenz, liegt vor, wenn zwei oder mehr Ereignisse oder Signale innerhalb einer Zeitspanne auftreten, die durch das zeitliche Auflösungsvermögen des Nachweisgerätes gegeben sind. Koinzidenzschaltung, Schaltung, die nur dann einen Ausgangsimpuls liefert, wenn an jedem der Eingänge innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne ein Eingangsimpuls ankommt (↑Antikoinzidenzschaltung). Kolloid, feinstverteilter fester, flüssiger oder gasförmiger Stoff, der sich in ↑Dispersion mit anderen Stoffen befindet. K. wird gemäß willkürlicher Abgrenzung als Molekülaggregat oder Polymer mit 10 3 -10 9 Atomen bei einer Größenordnung zwischen 10 -7 -10 -5 cm einge‐ ordnet. Kompressionswärme, entsteht ● durch mechan. Verringerung des Volumens eines Gases durch allseitige Erhöhung des Druckes (Kompressor). ● durch Ausbildung eines Magnetfeldes infolge des Stromflusses durch ein Gas, das zu einem Plasma führt (↑Pinch-Effekt, ↑Plasma, ↑Gasentladung). [SE Abschn. 4.1.2] Kondensation, Übergang eines Stoffes vom gasförmigen in den flüssigen bzw. festen ↑Aggregatzustand bei Überschreiten der druckabhängigen Sättigungsdichte eines Dampfes bei dessen Abkühlung (↑Taupunkt). Bei der K. wird die K.-Wärme wieder frei, die zur Verdampfung erforderlich war (↑Sublimation). Die K. erfolgt bei gleicher Temperatur wie die Verdampfung, unter der Voraussetzung, dass ↑K.-Kerne vorhanden sind. Kondensationskern, kleinster Partikel (10 -4 -10 -6 cm, z.B. Feinstaub, ↑Ion), der als Ansatz‐ punkt für eine ↑Kondensation bei Dampfsättigung (z.B. 100 % rel. ↑Luftfeuchte) notwendig ist. Kondensator, (lat. condensare, „verdichten“) , passives Bauelement zum Speichern von elektr. Ladungen. Die älteste Bauform eines K. ist die ↑Leidener Flasche. Der K. besteht aus zwei voneinander isolierten, mit Abstand d einander gegenüberliegenden leitenden Flächen, die durch ein ↑Dielektrikum voneinander getrennt sein können. Die Kenngröße für sein Speichervermögen ist die ↑Kapazität mit der Einheit ↑Farad [F] oder [As]. Die Zeiten für Aufladung und Entladung ergeben sich aus den Auflade- und Entlade-↑Zeitkonstanten. {Anhang M.5.2} K. werden nach Bauformen unterschieden (↑Platten- (Abb.), Wickel-, Zylinder-K. (Leidener Flasche)) und solche mit veränderbarer Kapazität (Dreh- und Trimm-K. sowie ↑Kapazitätsdioden (durch Spannung beeinflusste ↑Sperr‐ schichtkapazität)). Nach Art des verwendeten Dielektri‐ kums unterscheidet man Luft- (↑Vakuum), Papier-, Kunst‐ stofffolien-, Keramik-, Elektrolyt- und Doppelschicht-K. In der Elektrostatik sind besonders 224 Koinzidenz <?page no="227"?> die ungewickelten induktionsarmen Luft-K. von Bedeutung, die in der Praxis entweder als unerwünschte isolierte Leiter vorliegen oder zur Erzeugung definierter Entladungen ver‐ wendet werden. Diese K. können ihre gespeicherte Energie extrem schnell wieder abgeben. Ein idealer K. kann seine gespeicherte Energie in sehr kurzer Zeit zu 100 % abgeben. Er besitzt eine konstante Kapazität, keine Induktivität, einen unendlich hohen Isolations‐ widerstand und die Wirkung des vom Strom durch das Dielektrikum verursachten magnet. Feldes ist null. [Zastrow, D. (2004)] Leistungs-K. (auch Starkstrom-K.) finden Anwendung in der Hochspannungstechnik und Leistungselektronik. Sie sind i.d.R. Wickelaber auch Keramik- und Vakuum-K. Sie können auch mit dem Schutzgas SF 6 (Schwefelhexafluorid) als Dielektrikum ausgestattet sein. Diese K. können auch nach dem vollständigen Entladen oder nach Aufheben des Kurz‐ schlusses wieder gefährliche Spannungen annehmen. Ursache sind die in den Dielektrika stattfindenden Änderungen der Ladungsverteilung (dielektrische Absorption). Hinweis: Sie sind kurzgeschlossen zu lagern und zu transportieren. Doppelschicht-K. In Anlehnung an den Begriff Helmholtz-↑Doppelschicht auch Power- oder SuperCap genannt. Sie weisen Elektroden aus z.B. dünnen Metallfolien auf, die mit porösem Kohlenstoff beschichtet, mit einer Elektrolytflüssigkeit benetzt, als Stapel oder zylinderförmig zusammengerollt sind (↑Protonenleitung). Dieser Aufbau entspricht den Bedingungen für eine ↑Gleitstielbüschelentladung. Beim Anlegen von Spannung sammeln sich an den Elektroden Ionen gegensätzlicher Polarität und bilden dort einen Bereich von gebundenen Ladungsträgern mit nur wenigen Moleküllagen. Im Vergleich zu herkömm‐ lichen K. vergleichbarer Größe können diese K. etwa eine Million Mal mehr Ladung speichern. Im Gegensatz zu Akkumulatoren, die Energie chem. speichern, sind Ladungen hier rein elektrostat. gebunden (↑Ladungsbindung). So vermögen sie Ströme von einigen 100 A verzögerungsfrei zur Verfügung zu stellen. Allerdings beträgt ihre spezif. Energie nur etwa 5-10 Wh/ kg und ist damit deutlich geringer als z.B. die von Lithium-Ionen-Akkus. Hingegen können diese K. Elektrizität effizient speichern und kurzfristig wieder zur Verfügung stellen, z.B. zur Rückgewinnung von Bremsenergie bei elektr. betriebenen Fahrzeugen. Sie haben im Vergleich zu Akkumulatoren eine geringere Selbstentladungsrate und erreichen mehr als 500 000 Lade- und Entladezyklen. Mit Doppelschicht-K. lassen sich derzeit Kapazitäten im kF-Bereich verwirklichen (bis zu 7 F/ cm 3 ), womit K. alternativ für ↑Akkumulatoren eingesetzt werden können. Eigenschaften Doppelschicht-Kondensator Akkumulator Spannung 2,5-5 V 1,2-4,2 V Energiedichte 10 Wh/ l 200 Wh/ l Leistungsdichte 10 kW/ l 0,5 kW/ l Aufladezeit Sekunden Minuten bis Stunden Lebensdauerzyklus > 300 000 < 1000 Arbeitstemperatur -40-70°C -20-60°C 225 Kondensator <?page no="228"?> Neben dem Einsatz in vielen Industriebereichen wurde ein nBSC (Nano-Bio-SuperCap) mit einem Volumen von 1 ∙ 10 -9 Liter entwickelt, der in Verbindung mit Vollblut als Elektrolyt eine Spannung von 1,6 V für vielfältige medizinische Anwendungen bereitstellen kann. (Quelle: Schmidt, O., Bandari, V.K., Springer nature) Wickel-K., häufig verwendete Bauform für kleine K., mit großen Kapazitätswerten, bei denen die Metallbeläge mit ihren seitlichen Anschlussfahnen gemeinsam mit dem ↑Dielek‐ trikum (Papier oder Folie) aufgewickelt werden. Diese K. besitzen eine große Induktivität, die jedoch für gewöhnliche Anwendungen im Nieder- und Hochfrequenzbereich keine Rolle spielt. Metall-Papier-K., in der Elektrotechnik weit verbreitete Bauform, die sich dadurch auszeichnet, dass nach einer Überlastung (↑Durchschlag) der entstandene Kurzschluss durch einen „Selbstheilungseffekt“ beseitigt wird. Sie bestehen aus einem Papierband mit einer im Vakuum aufgedampften dünnen Metallschicht. Diese Schicht ist wesentlich dünner als die üblichen Aluminiumfolien bei Wickel-K. Schlägt der K. z.B. infolge einer 226 Kondensator <?page no="229"?> Spannungsspitze durch, so verdampft der dünne Metallbelag im weiten Bereich um die Fehlerstelle herum. Dadurch wird die Umgebung des Durchschlagortes metallfrei und die Beläge sind wieder voneinander isoliert. Elektrolyt-K., gewickelter K., dessen Dielektrikum durch eine dünne Oxidschicht aus Leichtmetall (Aluminiumoxid, Tantaloxid) gebildet wird. Dadurch sind sehr kleine Bau‐ weisen (SuperCap) vor allem im Niedervoltbereich möglich. Sie weisen aber eine schlechte ↑K.-Güte auf, sodass sie für elektrostat. Messzwecke kaum in Betracht kommen. Sie sind grundsätzlich für Gleichstrombetrieb mit überlagerten Wechselspannungen ausgelegt und dürfen nur unter der angegebenen Polung verwendet werden. Keramik-K., hat als Dielektrikum eine keramische Masse, deren ↑Permittivität in einem weiten Bereich liegt. Die leitenden Flächen werden aufgedampft (i.d.R. Silber) oder z.B. im Siebdruck aufgebracht und bei hohen Temperaturen gesintert. Bei Hochspan‐ nungsausführungen sind Platten-, Topf- und Wulstrohr-K. üblich. Den Anschluss bilden an die Beläge gelötete Drähte oder Fahnen. Der Einfluss von Feuchte wird durch die Konstruktion, Lackierung und Umhüllungsmassen niedrig gehalten. Merkmale sind: Hoher Isolationswiderstand, hohe Spannungsfestigkeit, ausreichende Kapazitätskonstanz und niedriger Verlustfaktor. Der Temperaturkoeffizient kann durch die Wahl der Ausgangs‐ stoffe beeinflusst werden. Schwing-K., mit Luft als Dielektrikum, der seine ↑Kapazität durch Abstandsverän‐ derung mit vorbestimmter Frequenz (z.B. durch ↑Piezomechanik oder Stimmgabel ange‐ trieben) ändert. Wird auf ihn eine Ladung gebracht, so resultiert daraus eine Wechsel‐ spannung, deren Amplitude durch die Höhe der Ladung vorgegeben ist. Wird in einem integrierten Schaltkreis mit Phasendiskriminator die Messspannung verstärkt, so entsteht ein Signal, das der angelegten Ladung nach Größe und Vorzeichen entspricht (↑Coulomb‐ meter, ↑Influenz-Elektrofeldmeter). Der Eingangswiderstand und damit auch die Drift werden nur durch die Isolationswerte des K. bestimmt. Kondensatorgüte. Da ein ↑Dielektrikum keinen idealen Isolator darstellt, entlädt sich ein damit ausgestatteter aufgeladener ↑Kondensator auch ohne äußeren Stromkreis infolge seines inneren „Leckstroms“. Die K. wird als ↑Isolationswiderstand angegeben, bzw. der sich daraus ergebenden ↑Zeitkonstanten (Isolationsgüte), mit der sich ein auf Nennspannung aufgeladener Kondensator selbst entlädt. Bei Elektrolyt-Kondensatoren ist die K. als der Strom definiert, der bei Nennspannung nach einer Minute Betriebszeit aus der Gleichspan‐ nungsquelle zum Aufrechthalten der Ladung noch nachgeliefert werden muss. Kondensatorschaltung ● Parallelschaltung. Die Gesamtkapazität ist gleich der Summe der Einzelkapazitäten. ● Reihen- (Hintereinander-) Schaltung. Die Gesamtkapazität ist stets kleiner als die kleinste Einzelkapazität. Die an den einzelnen Kondensatoren auftretenden Potentiale werden nur in der dynami‐ schen Phase (Aufladung - Entladung) von deren Kapazitäten bestimmt. Während der statischen Phase hängt die Potentialverteilung hintereinander geschalteter Kondensatoren weitgehend von ihren Isolationswiderständen (↑Kondensatorgüte) ab, d.h. ein Kondensator 227 Kondensatorschaltung <?page no="230"?> mit niedrigem Isolationswiderstand nimmt ein nur geringes Potential an und zwingt so dem Kondensator mit hohem Isolationswiderstand ein höheres Potential auf. {Anhang M.5.4.6} Konditionierung, Anpassung von Werkstoffen für Messungen und Untersuchungen unter einem definierten ↑Prüfklima. Wesentliche Faktoren für das elektrostat. Verhalten sind Temperatur und rel. ↑Luftfeuchte (↑Einflussfaktoren). Die Auswahl einer K. wird entsprechend der Art und der voraussichtlichen Verwendung getroffen. Sie sollte stets auf der härtesten Bedingung für den betreffenden Stoff basieren, unter der das Erzeugnis zur Verwendung bestimmt ist. Neben dem unmittelbaren ↑Klima-Einfluss ist auch die ↑Hysterese im Feuchtigkeitsverhalten der Probe zu berücksichtigen. Konduktanz, ↑Wechselstromgröße Konduktivität, (lat. conducere, „zusammenführen“, conduct, „feierliches Geleit“) , veraltete Bezeichnung für den reziproken elektr. Widerstandswert (↑Leitfähigkeit), wird vorzugs‐ weise bei Flüssigkeiten verwendet. Konduktor, veraltete Bezeichnung für elektr. Leiter. Spezielle Bezeichnung für eine isoliert aufgestellte Metallkugel, die zur kapazitiven Speicherung elektr. Ladungen dienen soll. (↑Bandgenerator, ↑Zylinderelektrisiermaschine) Konformitätsbescheinigung, Bestätigung der Übereinstimmung mit einer genannten Norm oder Vorschrift (↑ProdSG). konstruktive Schutzmaßnahme, ↑Schutzmaßnahme Kontaktaufladung, (lat. contingere, „berühren“) , Bezeichnung für Untersuchungen der ↑Kontaktelektrizität im nm-Bereich mit Kontaktsonden < 1 µm Ø (nichtkontaktierende ↑Rasterkraft-Mikroskopie). Kontaktelektrizität, ältere Sammelbezeichnung für elektr. Erscheinungen, die an den Grenzflächen zweier sich berührender Substanzen infolge unterschiedlicher ↑Elektronen‐ austrittsenergie bzw. Elektronenleitung auftreten. Sie ist letztlich Ursache für die beim Vorgang der ↑Aufladung und der anschließenden Trennung freigesetzten ↑statischen Elektrizität. (↑Ladungsdoppelschicht) Kontaktentladung, kennzeichnet ein Prüfverfahren für elektrostat. Entladungen, bei dem die Elektrode des Prüfgenerators mit dem zu prüfenden Gerät in Berührung gebracht und die Entladung durch einen im Generator befindlichen Entladungsschalter ausgelöst wird (↑ESD-Prüfgenerator). Die K. soll nur an solchen Punkten und Oberflächen des Prüflings ausgeführt werden, die Personen bei vorgesehener Verwendung des Gerätes zugänglich sind. Dabei ist die Elektrode des ESD-Generators rechtwinklig zur Oberfläche zu halten, weil dadurch die Reproduzierbarkeit des Prüfergebnisses erhöht wird. [DIN EN 61000-4-2] Kontaktpotential, elektr. Phänomen an Grenzflächen unterschiedlicher Stoffe (↑Ladungs‐ doppelschicht). K. beschreibt eine Potentialdifferenz, die infolge unterschiedlicher Elek‐ tronenaustrittsenergien hervorgerufen wird. Dieser Effekt wird für den Kontakt zweier leitfähiger oder halbleitfähiger Stoffe (z.B. Metalle) als ↑Volta-Spannung (Volta-Effekt) bezeichnet. H.v. ↑Helmholtz hat 1879 das K. erstmals für die Kombination Flüssigkeit 228 Konditionierung <?page no="231"?> (Elektrolyt) und Elektrode für die Doppelschicht beschrieben. Für die Kombination Flüs‐ sigkeit (z.B. Wasser) und Gas (z.B. Luft) wird K. als ↑Lenard-Effekt bezeichnet. Für den Kontakt zweier Isolatoren hat A. ↑Coehn 1898 seine Regel aufgestellt, nach der es ein ↑tri‐ boelektr. Spektrum für Kunststoffe auf der Basis deren ↑Permittivitäten gibt. Jedoch ist der Bereich der Permittivität für diese i.d.R. sehr breit, sodass sich die Größe des Ladungsaus‐ gleiches nur schwer vorherbestimmen lässt. (↑Materialbahn, ↑Lewis-Säure-Base-Konzept, ↑Brønsted-Lowry Definition), [SE Abschn. 2.4], [Coehn, A. (1928)] Kontaktvoltmeter, zur Bestimmung elektrostat Aufladungen an kleinen Bauteilen. Der Begriff ist irreführend, denn zur Messung elektrostat. Aufladungen wird die auf der zu messenden Oberfläche vorhandene Ladung im Messgerät in eine Spannungsanzeige umgewandelt. (↑EFM) Kontaktwiderstand, elektr. Widerstand an der Berührungsfläche zweier elektr. Leiter. Er kann nachhaltig durch Oxidschichten, adsorbierte Gasschichten (Beseitigung durch Reiben bei der ↑Aufladung) und durch Abnahme der Konzentration leitfähiger Teilchen in oberflächennahen Randschichten (↑Manteleffekt) beeinflusst sein. Kontaktwinkel, ↑Randwinkel kontinuierliche Phase, (lat. continuitas, „ununterbrochene Fortsetzung“) , Begriff wird zur Beurteilung der elektrostat. Situation bei der ↑Aufladung von Flüssigkeit in ↑Dispersionen verwendet. Wird z.B. eine Dispersion aus Benzin und Wasser in einem leitfähigen Behälter (Rührwerk) bewegt, so ist dann mit hohen Aufladungen und entsprechenden Gefahren zu rechnen, wenn die k.P. isolierend ist, also der Benzinanteil überwiegt. Ist hingegen der Wasseranteil größer, so ist die k.P. leitend und die Ladung kann über die Behälterwand ausgeglichen werden. (↑Funkenentladung durch aufgeladenes Wasser [SE Abschn. 7.3.8.1]) Kopierverfahren (elektrostatisches), beruht auf der Fotoleitung, einer Eigenschaft bestimmter halbleitender Feststoffe, unter Einwirkung elektromagnet. Strahlung (z.B. Licht) den elektr. Widerstand zu verringern. In seiner ursprünglichen Form wird als ↑Fotohalbleiter ein mit Zinkoxid (ZnO) beschichtetes Papier verwendet (direktes K.). Nach hinreichender Lagerung im Dunkeln weist ZnO einen so hohen elektr. Widerstand auf, dass es nach positiver Aufladung, z.B. durch ein ↑Corotron, diese Ladung längere Zeit (Minuten) behält. Das von dem zu kopierenden Dokument reflektierte Licht wird auf die aufgeladene ZnO-Schicht gerichtet und bewirkt dort an den belichteten Orten eine ↑Rekombination der Ladung. So entsteht ein latentes ↑Ladungsbild des Dokumentes, z.B. werden die schwarzen Buchstaben in Form aufgeladener Flächenelemente abgebildet. Anschließend wird das ZnO-Papier in einen Entwickler (Flüssigtoner) gegeben, der aus einer hochisolierenden Flüssigkeit (z.B. Testbenzin) mit darin dispergierten Farbstoffpartikeln (↑Toner) besteht. Nachdem sich die Farbstoffpartikel an die Ladung tragenden Flächenelemente angelagert haben, wird die Kopie entnommen und getrocknet. Im indirekten K. wird eine Trommel mit der Tonersuspension beschichtet, auf das Papier übertragen und getrocknet. Dieses noch sehr der traditionellen Fototechnik verhaftete Verfahren wurde später durch ein Trockenverfahren, die ↑Xerografie, abgelöst. 229 Kopierverfahren <?page no="232"?> Kopplung. Bei elektrostat. Messanordnungen sind Störungen durch K. zu vermeiden. [SE Abschn. 3.16.3] Induktive K. kann entstehen, wenn sich die Messschaltung im Magnetfeld befindet. Sie erzeugt in beweglichen Leitern eine niederfrequente Induktionsspannung. Mechan. feste Messaufbauten mit geerdeter Abschirmung ohne bewegliche Verbindungsleitungen mindern diese. Kapazitive K. entsteht in der Messschaltung durch Wechselströme, die von galvanisch getrennten Fremdgeräten verursacht werden. Die gesamte Messschaltung bildet eine Kondensatorelektrode; das Umfeld bildet das ↑Dielektrikum (Luft) und das Fremdgerät die Gegenelektrode. Durch geerdete, metallische Abschirmplatten lässt sich diese K. weitgehend vermeiden. Korngrenzkontakt. Der elektr. Widerstand von Isolierstoffen (Polymeren) lässt sich durch Beimengung leitfähiger Partikel (z.B. Ruß) so weit herabsetzen, dass elektrostat. Aufladungen gefahrlos abfließen können. Voraussetzung sind leitende Bahnen, die durch entsprechende Verteilung der leitfähigen Partikel und deren K. (↑Perlschnurmodell, ↑Per‐ kolation) entstehen. Die sich zwischen ihnen einstellenden ↑Kontaktwiderstände werden bei Abständen < 10 nm durch den ↑Tunneleffekt so weit herabgesetzt, dass es zu einem, für die Ableitung elektrostat. Aufladung, hinreichenden Elektronenstrom kommt. Korngröße, ↑explosionstechn. Kennzahl für Stäube. Eine K. > 400 µm ist i.d.R. nicht zündfähig. Mit abnehmender K. der Stäube nimmt die Neigung zu Explosionen zu, weil dadurch die ↑MZE und ↑MZQ abnehmen. Der ↑Medianwert der K. ist ein beeinflussender Faktor für die ↑Schüttkegelentladung. [TRGS 727 Abschn. 6, A3.6] Korona, ↑Corona Körper des elektrischen Betriebsmittels, berührbares, leitfähiges Teil eines elektr. Betriebsmittels, das normalerweise nicht unter Spannung steht, jedoch im Fehlerfall Spannung annehmen kann, wenn die Basis-↑Isolierung versagt. [DIN VDE 0100-200] Körperschluss, durch einen Fehler entstandene leitende Verbindung zwischen Lebewesen und aktiven Teilen von elektr. Betriebsmitteln. Der K. kann einen elektr. ↑Stromschlag auf den Benutzer bewirken. [DIN VDE 0100-200] Körperstrom, elektr. Strom durch Lebewesen (elektr. ↑Stromschlag, ↑Stromschlaggefahr). Ein „gefährlicher K.“ löst üblicherweise einen pathophysiologischen Effekt aus. Bei elektro‐ stat. Entladungen ist eine mögliche direkte Schädigung i.d.R. gering, da diese Entladungen ein einmaliges Ereignis darstellen. Jedoch sind Sekundärunfälle und -auswirkungen oft schwerwiegend (Schreckreaktion, starke Muskelkontraktion bis hin zum Knochenbruch u.ä.). [IEC 60479-2 CD] Korpuskularstrahlen, (lat. corpusculum, „Körperchen“) , bestehen aus bewegten Teilchen wie Elektronen, Ionen, Neutronen, Mesonen, Alphateilchen (↑Alphastrahlung). K. aus geladenen Teilchen haben eine definierte Reichweite und werden von elektr. und magnet. Feldern abgelenkt. 230 Kopplung <?page no="233"?> Korrosion, Reaktion eines metallischen Werkstoffes mit seiner Umgebung, die eine messbare Veränderung desselben bewirkt und zu einer Beeinträchtigung der Funktion des Bauteils oder eines ganzen Systems führt. Eine Ursache für die K. ist ein Ausgleichsstrom durch die Bildung eines ↑galvanischen Elementes (↑kathodischer Korrosionsschutz). [DIN EN ISO 8044] kosmische Strahlung, ionisierende Strahlung, die direkt oder indirekt von Quellen außerhalb der Erde herrührt. Kraftfeld (elektrostatisches). Die Kräfte zwischen Körpern stellen wie die Gravitations‐ kräfte ein exakt berechenbares Naturphänomen dar und lassen sich nach Größe und Richtung anschaulich durch „Kraftlinien“ abbilden. Das Konzept des elektr. Feldes wurde von M. ↑Faraday eingeführt. (↑Coulombkraft) Kraftpapier, ↑Papier Kraftwirkungsgesetz, ↑Coulomb’sches Gesetz Kreiselektrode, ↑Messelektrode-Feststoffe Nr. 6 Kriechstrecke, kürzeste Entfernung entlang der Oberfläche eines Isolierstoffes zwischen zwei leitfähigen unter elektr. Potential stehenden Teilen. (↑Luftstrecke), [DIN EN 61010-1] Kriechstrom, unerwünschter elektr. Strom auf der Oberfläche eines isolierenden Bauteils oder Isolators. Er kann durch Fremdstoffe (z.B. Feuchtigkeit, Schmutz) entstehen und Erwärmungen, Materialveränderungen usw. herbeiführen, Funktionsstörungen auslösen und Personen schädigen. K. entsteht auch durch Überlastung (z.B. Steckdosenleisten) mit Wärmeerzeugung und damit Veränderung der Wirksamkeit der ↑Isolierung (Brandgefahr). Kriechstromfestigkeit (oder Kriechwegbildung), (engl. comparative tracking index, CTI) , bezeichnet die Widerstandsfähigkeit eines Isolierstoffes gegen das Entstehen leitender Kriechspuren beim Auftropfen leitfähiger Flüssigkeiten auf eine ↑Kriechstrecke. Die K. eines Isolierstoffes wird u.a. durch dessen Wasser‐ aufnahmevermögen bestimmt und mit der Prüfzahl der Kriechwegbildung (proof tracking index, PTI) an‐ gegeben. Es werden Spannungen bis 1000 V bei max. erreichbaren Stromstärken bis zu 1 A genutzt. [DIN EN 60112] Kristall, (griech. krystallos, „Eis“) , chem. einheitlich zusammengesetzter Festkörper, dessen Bausteine (Atome, Ionen, Moleküle) in einem Raumgitter angeordnet sind und deren Zusammenhalt auf unterschiedlichen Bindungsarten beruht. Ionen-K. (z.B. Steinsalz) wird 231 Kristall <?page no="234"?> durch elektrostat. Anziehung ihrer elektr. gegensinnig geladenen Bestandteile (Na + Cl - ) zusammengehalten. Bei Metallatomen beruht die feste Bindung auf ↑Valenzelektronen. ↑Van-der-Waals-Kräfte bewirken schwächere Bindungen und bedingen entsprechend ge‐ ringere Festigkeiten, z.B. bei Glimmer. Kristallgitter, beschreibt den äußerst komplizierten Feinbau vorzugsweise von Metallen. Im K. befinden sich freie Elektronen, die sich unter dem Einfluss eines elektr. Feldes durch die Gitterstruktur bewegen können und dadurch die gute Stromleitfähigkeit von Metallen bewirken. kristallin, Eigenschaft von Festkörpern, deren Strukturen sich räumlich und/ oder peri‐ odisch in einem Gitter (↑Kristallgitter) wiederholen (Gegensatz: ↑amorph). Kristallisation, spontane Entstehung und das Wachstum von ↑Kristallen in übersättigten Dämpfen, Flüssigkeiten und unterkühlten Schmelzen. In elektrostat. Hinsicht ist wichtig, dass es bei der K. zu einem drastischen Anstieg des elektr. Widerstandes der Stoffe kommen kann (mehrere Zehnerpotenzen) und in seltenen Fällen auch zu einer Ladungstrennung (↑Aufladung). Krümmungsradius (auch Spitzenradius einer Elektrode), bestimmt, ob die daran entste‐ hende ↑Gasentladung sich als ↑Coronaentladung darstellt oder sich zu einer ↑Büschelent‐ ladung (zündfähig für Gase und Dämpfe) entwickelt. K St -Wert, ↑explosionstechn. Kennzahl, Basis für die Berechnung von Druckentlastungs‐ flächen, dem die Druckanstiegsgeschwindigkeit [bar ∙ m/ s] bei einer Explosion eines Staub-Luft-Gemisches in einem 1 m 3 -Behälter zugrunde liegt. (↑Staubexplosionsklasse), [DIN EN 14034-2] Kugelblitz, oft gegen Ende eines Gewitters vielfach als Kugel beschriebene Erscheinungs‐ form des ↑Gewitterblitzes, die sich in undefinierten Bahnen bewegt und mit oder ohne Knall verschwindet. Eine eindeutige wissenschaftl. Erklärung steht noch aus. Kugelelektrode, ↑Messelektrode-Sonderanwendung Kugelfunkenstrecke, stellt eine verhältnismäßig, einfache Möglichkeit zur Bestimmung hoher Gleich-, Stoß- und Wechselspannungen mit einer Genauigkeit von etwa 5 % dar. Grundlage von Spannungsmessungen mit der K. ist der definierte Zusammenhang zwi‐ schen der ↑Durchschlagspannung in Luft und der ↑Schlagweite. Das Messverfahren ist in [DIN EN 60052] beschrieben, wobei in einer Tafel die Spannungswerte von 2-200 kV, unter Berücksichtigung der entsprechenden Kugeldurchmesser, den Schlagweiten zugeordnet sind. Kunstseide, frühere Bezeichnung für aus Zellulose gewonnene Kunstfasern (↑Viskose‐ faser). Kunststoff (Polymer, Plaste oder Plastik), makromolekulare chem. Verbindungen, die durch Synthese aus niedermolekularen Substanzen oder durch Abwandlung von Natur‐ produkten entsteht. Synthetische Polymere werden durch ↑Polyreaktionen aus einfachen Molekülen (Monomeren) aufgebaut (↑Polyaddition, ↑Polykondensation, ↑Polymerisation). 232 Kristallgitter <?page no="235"?> Zum K. wird auch ↑Kautschuk, Chemiefaser, Lackrohstoff und Klebstoff gezählt. Aus physikal. Sicht gibt es drei Gruppen: ↑Thermopolymere, ↑Duromere und ↑Elastomere. In elektr. Hinsicht gilt K. generell als Nichtleiter bzw. Isolator, ihr Widerstand kann aber durch Einlagerung leitfähiger Fremdstoffe (z.B. ↑Kohlenstoff, ↑Metallfasern) herabgesetzt werden (intrinsische ↑Leitfähigkeit). Ebenso zählt auch sog. Kunststein dazu. K.-Beschichtung. Beim Einsatz von mit K. beschichteten leitfähigen Gegenständen in ↑Ex-Zonen sind die Forderungen der [TRGS 727] zu beachten, nach der u.a. Beschich‐ tungsdicken eine Durchschlagspannung von < 4 kV oder einen Durchgangswiderstand von < 10 8 Ω haben müssen (↑Flächenbegrenzung). K.-Ummantelung, Umhüllung eines ↑aktiven Teils (z.B. einer elektr. Leitung) mit K. (↑Kabelbezeichnung). Kupferberyllium, daraus bestehende Werkzeuge gelten als funkenarm und sind daher für den Einsatz im ↑Ex-Bereich geeignet. (↑Zündquelle) Kurzschluss, durch einen Fehler oder gezielt herbeigeführte leitende Verbindung zwi‐ schen betriebsmäßig gegeneinander unter Spannung stehenden Leitern (aktiven Teilen), wenn im Fehlerstromkreis kein Nutzwiderstand liegt (↑Leiterschluss). Bei elektrostat. Entladungen, die ein Plasma ausbilden, wird der Vorrat elektr. Energie in einem K. in Licht und Wärme umgewandelt und der Stromfluss geht gegen null. Diese Entladungen sind mangels weiterer Zuführung von Energie i.d.R. einmalige Ereignisse. [DIN VDE 0100-200] K.-Strom, Kennzeichen eines aktiven Zweipols (↑Stromquelle). Er ist der elektr. Strom zwischen den Polen, wenn kein oder nur ein zu vernachlässigender Widerstand vorhanden ist. K.-Stromstärke, ermöglicht die Bestimmung des Innenwiderstandes einer ↑Spannungs‐ quelle, der sich als Quotient aus ↑Leerlaufspannung und K.-Stromstärke ergibt. L Label, engl. für („ ↑ Etikett“) Lack, kann als ↑Beschichtung die elektrostat. Eigenschaften von Materialien beeinflussen, insbesondere die Ladungsableitung von metallenen Bauteilen (z.B. ↑Flansch). Bei innenla‐ ckierten Behältern und Rohrleitungen kann es bei genügend hoher ↑Durchschlagspannung des L. zur Entstehung von ↑Gleitstielbüschelentladungen kommen. Durch elektr. leitfähigen L. auf Bauteilen aus Isolierstoffen lassen sich elektrostat. Aufladungen vermeiden und ↑Abschirmungen gegen elektr. und elektromagnet. Felder erreichen. Lackierung, ↑Beschichtung Ladestrom, Strom, der beim Erhöhen der anliegenden Spannung in einen Ladungsspeicher (↑Akkumulator, ↑Kondensator) fließt. Bei Messungen des elektr. Widerstandes von Isolierstoffen nimmt nach dem Anlegen der Messspannung der Strom durch den ↑Probekörper asymptotisch bis zu einem konstanten Wert ab. Die Differenz zwischen Anfangs- und Endwert stellt den L. dar, der für die 233 Ladestrom <?page no="236"?> Aufladung der Elektrodenkapazität und die dielektr. Polarisation des Probekörpers benötigt wird. Der L. kann durch einen Ionenstrom überlagert sein, der ebenfalls in seiner Stärke abnimmt, da die Ionen an den Elektroden abgeschieden werden und somit für einen weiteren Ladungstransport nicht mehr zur Verfügung stehen. Da im Allgemeinen der konstante Zustand bereits innerhalb einer Minute erreicht wird, sollte der Messwert erst nach dieser ↑Wartezeit abgelesen werden (↑Widerstandsmessung). Ladevorgang, allg. für ↑Aufladung eines ↑Akkumulators bzw. ↑Kondensators (Auflade-, Entlade-↑Zeitkonstante). Ladung elektrische L., Formelzeichen Q mit nach C.A. ↑Coulomb benannter abgeleiteter ↑SI-Einheit ↑Coulomb [C] bzw. [As]. Sie beschreibt die auf einem Körper befindliche posi‐ tive oder negative Elektrizitätsmenge, die den elektr. Zustand eines Körpers charakterisiert. L. setzt sich aus nicht mehr teilbaren ↑Elementarladungen zusammen. Sind gleich große Mengen von ↑Elektronen (negative L.) oder ↑Defektelektronen (positive L.) vorhanden, so beträgt die Gesamt-L. null. Da L. ein elektr. ↑Feld verursacht, das sich durch die vom ↑Coulomb’schen Gesetz gegebenen Kraftwirkungen bemerkbar macht, wird ein geerdeter leitfähiger Körper in diesem Feld aufgeladen. Es findet eine L.-Trennung statt, doch bleibt die Gesamt.-L. bei „null“, bis eine erstmalige Entladung erfolgt (↑Ladungsverschiebung). L. ist daher in Betrag und Vorzeichen messbar. Auf einem Körper lassen sich gleichnamige L. kumulieren (additives Verhalten, ↑Ladungsansammlung). ● Ruhende L. ist die Quelle des elektrostat. Feldes. ● Bewegte L. erzeugt ein elektr. und magnet. Feld (↑Gasentladung, ↑Plasma). In einer Vorzugsrichtung stellt diese einen elektr. ↑Strom dar. ● Virtuelle L. ist die durch ↑Influenz hervorgerufene ↑Bildladung. ● Freie L. kann auf Körper übertragen werden. gebundene L., ↑Ladungsbindung spezifische L., definiert insbesondere bei der Beurteilung pulverförmiger Schüttgüter das Verhältnis der L. zur Masse der Partikel. übertragbare L., ↑Ladungstransfer [DIN 1324-1], {Anhang M.2} Ladungsableitung. Aufgeladene leitfähige Gegenstände geben ihre elektr. Ladungen gefahrlos ab, wenn eine Ableitung zur Erde besteht. Eine L. von Isolierstoffen kann durch Erdkontakt nicht erreicht werden, wohl aber durch ↑Coronaentladung. (↑Ionisator), [TRGS 727] Ladungsakkumulation, geschieht durch die Anhäufung aufgeladener Stoffe in einer Weise, in der die abstoßenden und anziehenden ↑Coulombkräfte aufgeladener Partikel, Stoffe oder Gegenstände (positiv oder negativ) durch äußeren Einfluss, wie z.B. durch Schüttung in ein ↑Silo (↑Schwerkraft), Wiederaufrollen von Folien oder Stapeln (mechan. Arbeit) überwunden werden. Wenn die Ableitfähigkeit der Stoffe nicht gegeben ist, können die Ladungen auch bei Kontakt nicht schnell genug zur Erde abfließen. Die Einzelladungen 234 Ladevorgang <?page no="237"?> werden addiert, die Raumladungsdichte und damit die elektr. Feldstärke steigen stark an, bis die Durchbruchsfeldstärke der Luft erreicht wird. Sobald ein geerdeter Gegenstand oder auch eine Person sich annähert, wird Ladung auf diese influenziert, die Durchbruchfeld‐ stärke kann erreicht werden und es kommt zu einer ↑Superbüschelentladung. Als Folge einer Ladungsverdichtung durch bipolare Aufladung entstehen bei der Anhäufung von Schüttgütern die stärkeren ↑Schüttkegelentladungen. Ladungsansammlung, entsteht durch elektrostat. ↑Aufladung nicht geerdeter leitfähiger Körper und Flüssigkeiten sowie an festen oder flüssigen Isolierstoffen. Wenn die ↑La‐ dungsbedeckung überschritten wird oder geerdete Körper angenähert werden, kann es zu Zündgefahren kommen (↑Zündgefahrenbeurteilung). Aktive ↑Ionisatoren können in Abhängigkeit von Positionierung und Reinigungszustand L. neutralisieren. Durch Zugabe von ↑Antistatika kann die ↑Leitfähigkeit in Flüssigkeiten und Isolierstoffen erhöht werden und damit bei ↑Erdung die L. vermieden werden. (↑Schüttkegel-, ↑Superbüschel-, ↑Gasent‐ ladung), [TRGS 727 Abschn. 3 und 4] Ladungsausgleich, tritt ein, wenn unterschiedliche Objekte miteinander in Kontakt gebracht werden und ein vorhandener Potentialunterschied durch Ladungstransport aus‐ geglichen wird. Die Summe der Ladungen der beteiligten Objekte ändert sich nicht. (↑Potentialausgleich, ↑Erdung) Eine leitfähige Verbindung zweier oder mehrerer Körper bewirkt den L., um diese auf ein annähernd gleiches Potential zu bringen. Beim Trennen zweier Stoffe kommt es - neben der ↑Aufladung - zu einem mehr oder weniger großen L. zwischen den letzten gemeinsamen Kontaktstellen, unabhängig davon, ob es sich um Phasengrenzen an Feststoffen oder Flüssigkeiten handelt. Der L. ist abhängig vom Oberflächenwiderstand der beteiligten Stoffe bzw. der ↑Leitfähig‐ keit von ↑Flüssigkeiten und der Geschwindigkeit des Trennvorganges bzw. der Fließge‐ schwindigkeit (↑Aufladung von Flüssigkeiten). (↑Relaxationszeit), [SE Abschn. 2.5 und 4.2.3.3], [TRGS 727 Abschn. 3 und 4], {Anhang M.5.3.1} Ladungsbedeckung, Quotient aus Ladung und Flächengröße eines aufgeladenen Gegen‐ standes. Unter ↑atmosphärischen Bedingungen weist die max. mögliche L. in Luft einen Betrag von σ max = 26 µC/ m 2 auf (↑Grenzladungsdichte). Daraus ergibt sich die max. ↑Durchschlagfeldstärke E von Luft mit ~3 MV/ m. 235 Ladungsbedeckung <?page no="238"?> Erst ab ~3000 V/ mm (> 170 Mio Elektronen/ mm 2 ) treten Elektronen aus einer Fläche aus. Bei nur einem Ladungsträger mehr an Spitze oder Kante (↑Rogowski-Profil) beginnt eine Stoß-↑Ionisation, die bei der Kollision mit anderen Teilchen Elektronen aus ihren äußeren Bahnen heraushebt. Die Umgebung beginnt blau zu leuchten; die Atmosphäre wird ionisiert, die Elektronen stehen zum ↑Ladungstransport zur Verfügung und die Luft wird leitfähig. {Anhang M.2.2} Die L. im Beispiel (Folie) ist erreicht, wenn infolge der stets wirkenden ↑Coulombkraft keine weitere Ladung mehr hinzukommen kann (A). Sobald eine Gegenladung (z.B. influenzierte geerdete Metallplatte oder eine ↑Biladung) auf der Unterseite zugeordnet wird, wird die abstoßende Coulombkraft zwischen den Ladungsteilchen geringer, sodass Raum für weitere Ladung entsteht (B). Dadurch wird „Platz“ für die Erhöhung der L., bis die elektr. Durchschlagsfestigkeit der Folie überschritten wird (C). (↑Permittivität, ↑Gleitstielbüschelentladung) Ladungsbild, Struktur einer flächenhaften Verteilung elektr. Ladungen (↑Ladungsver‐ teilung). Im Bildaufnahmechip (CCD) z.B. einer Digitalkamera erzeugen die einfallenden Lichtquanten (↑Photonen) Ladungen, die ein ortsaufgelöstes zweidimensionales Abbild des einfallenden Lichtes darstellen. Das optisch erzeugte L. wird zeilenweise abgetastet und in entsprechende elektron. Signale umgesetzt. Dabei wird angestrebt, dass die Menge der erzeugten Elektronen proportional zur Intensität des eingefallenen Lichtes ist, wodurch sich auf dem Bildaufnehmer ein naturgetreues Helligkeitsabbild in Form eines L. ergibt. latentes L., (lat. latens, „verborgen, nicht sogleich sichtbar“) , durch Belichtung auf einem aufgeladenen Fotohalbleiter erzeugtes, noch nicht durch ↑Toner entwickeltes und daher keine Schwärzungen zeigendes Bild (↑Kopierverfahren, ↑Xerografie). Ladungsbindung. Gebundene Ladungen treten in elektr. polarisierter Materie (↑Di‐ elektrikum), an molekularen Dipolen (z.B. an Grenzflächen) auf, verbunden mit der Ausrichtung der Ladung auf einem Körper zu einem angenäherten Körper mit gegen‐ 236 Ladungsbild <?page no="239"?> sätzlichem Vorzeichen (↑Influenz, ↑Ladungsverschiebung, ↑Coulombkraft). Durch den flächigen Kontakt einer aufladbaren Folie und einer geerdeten Metallplatte kann die ↑Ladungsbedeckung stark erhöht werden (Elektret-↑Mikrofon). (↑Gleitstielbüschelent‐ ladung, ↑Kondensator) Ladungsdichte, Elektrizitätsmenge pro Flächeneinheit (↑Ladungsbedeckung) bzw. pro Volumeneinheit (↑Raumladung) bei homogener Ladungsverteilung. Eine Abschätzung der L. ist besonders für Flüssigkeiten sinnvoll, denn diese unterliegen beim Strömen durch Rohrleitungen stets einer ↑Aufladung. Für Flüssigkeiten niedriger ↑Leitfähigkeit kann die L. im unendlich langen Rohr mit der Formel ρ ∞ [µC/ m 3 ] = 5 ∙ v [m/ s] abgeschätzt werden. Ein Rohr mit der Länge l [m] kann als unendlich betrachtet werden, wenn l ≥ 3 ∙ v ∙ ε r ∙ ε 0 / κ ( v [m/ s] Fließgeschwindigkeit, ε r Permittivitätszahl der Flüssigkeit, ε 0 [As/ m] elektr. Feldkonstante, κ [S/ m] Leitfähigkeit). [TRGS 727 Abschn. A1], {Anhang M.2.1.4} Ladungsdoppelschicht. Fälschlicherweise werden die Begriffe Helmholtz-Doppelschicht , Doppelschichtladung oder ↑ Biladung (an z.B. Folien) für die Phänomene der Elektrostatik an L. synonym verwendet. Zu unterscheiden sind: Aus elektrochem. Sicht kommt es i.d.R. an den ↑Grenzflächen von zwei Phasen (z.B. Körpern) zu Konzentrationsverschiebungen gegenüber den Verhältnissen im Inneren der Phase. Es ist dabei unerheblich, um welche Kombination es sich handelt: fest/ fest, fest/ flüssig, flüssig/ flüssig, fest/ gasförmig, flüssig/ gasförmig. Im molekularen Abstand (10 -9 m und darunter) bildet sich eine ↑Adsorptions-Schicht, die im Allgemeinen mit einer elektr. Potentialdifferenz, dem Oberflächenpotential χ verknüpft ist. Je nach Kom‐ bination der Phasen können neutrale Moleküle eine L. bilden, können polare Moleküle ausgerichtet (polarisiert) oder Ionen adsorbiert werden. Sobald ↑Überschussladungen mit entgegengesetzter Polarität bei zwei Phasen vorhanden sind, werden diese sich an‐ ziehen (↑Coulombkraft). Die Potentialdifferenz wird als ↑Volta-Spannung Δ Ψ (äußerer elektr. Potentialunterschied) bezeichnet. [Wedler, G., Freund, H.-J. (2018), Abschn. 2.7.7] Die elektr. Potentialdifferenz Δ Χ und die Volta-Spannung Δ Ψ ergeben die ↑Galvani-Span‐ nung Δ φ , die auch als innerer elektr. Potentialunterschied bezeichnet wird. H.v. ↑Helmholtz formulierte erstmals 1853 den Begriff „Doppelschicht“ für die Kombina‐ tion Metall/ Elektrolyt als „starres“ Modell. Die Oberfläche des Feststoffes ist dicht mit Ionen belegt und die Gegenionen wollen als Schicht möglichst nah kommen. Diese Kombination kann grob als ↑Kondensator angesehen werden, bei dem die Faktoren ↑Permittivität, elektr. ↑Feldkonstante und die Fläche betrachtet werden. Jedoch wird dieses System nicht der Realität entsprechen, denn die ↑Brown’sche Molekularbewegung und i.d.R. die therm. Bewegung werden zu einer diffusen Doppelschicht führen, die von M. Gouy (1910) und D.L. Chapman (1913) beschrieben wurde. 237 Ladungsdoppelschicht <?page no="240"?> O. Stern hat 1924 die Modelle von Helmholtz und Gouy-Chapman zusammengeführt, aus denen sich auch die Vorgänge elektrostat. ↑Aufladungen ableiten lassen. L. spielen z.B. bei Dispergiervorgängen (↑Dispersion), Filtration und Flotation, der Stabilisierung von Suspensionen und Emulsionen eine Rolle; kennzeichnende Größe ist hier das ↑Zetapoten‐ tial. Aus elektrostat. Sicht gilt, dass es in der gemeinsamen Grenzschicht fest/ fest, fest/ flüssig, flüssig/ flüssig aufgrund unterschiedlicher ↑Elektronenaustrittsenergien (↑Ak‐ zeptor, ↑Donator) zu einem Elektronenübergang (↑Tunneleffekt) kommt, durch den die L. entsteht. Zur Beschreibung der Energiezustände von Elektronen in Leitern, Halbleitern und deren Leitfähigkeiten dient das sog. ↑Bändermodell der Physik mit den zentralen Begriffen ↑Leitungsband, ↑verbotene Zone und ↑Valenzband. Das Bändermodell kann nicht zur Erklärung der Kontaktaufladung an Grenzflächen von Isolatoren herangezogen werden, denn eine Überwindung der verbotenen Zone ist ohne erhebliche Energiezufuhr nicht möglich. Für die Kombination von Isolatoren ist jedoch im Bereich der Entstehung der ↑Aufladung (10 -9 m und darunter) stets mit Kontaminationen durch unterschiedlichste Partikel, Atome und Moleküle zu rechnen und so kommt es zur L., die aus zwei Schichten von gegensinniger ↑Polarität und einer Potentialdifferenz Δ Χ im mV-Bereich nahe jeder Oberfläche besteht. Diese ist die Voraussetzung für die elektrostat. Aufladung, die durch Trennen von Feststoffen bzw. Flüssigkeiten entsteht (↑Brønsted-Lowry Definition, ↑Lewis-Säure-Basen-Konzept). Die ↑Coehn’sche Regel (↑triboelektr. Spektrum) lässt sich für Kontaktpartner nicht mehr anwenden, wenn einer der beteiligten Stoffe unpolar ist [Kanamura, K., Takada, T. (1939)]. Sobald irgendeine Trennwirkung, z.B. durch mechan. Energie, die elektrostat. Anziehungs‐ kräfte (Coulombkraft) überwindet, steigt als Äquivalent die elektr. Potentialdifferenz Δ Χ bis in den kV-Bereich. Mehrfache derartige Vorgänge von Kontakt und Trennung können zur Addition des elektr. Potentiales führen (100 kV-Bereich). 238 Ladungsdoppelschicht <?page no="241"?> Bei Phasenkombinationen mit „gasförmig“ kann keine elektrostat. Aufladung durch Kon‐ takt und Trennung entstehen. Im Gegensatz zu Feststoffen und Flüssigkeiten befinden sich die Elektronen in ↑Gasen energetisch gesehen nicht in einem Leitungsband mit tiefer Austrittsarbeit. Eine Ladungsübertragung würde eine Ionisation des Gases erfordern, was mit hoher Energie verbunden ist. Umfangreiche Versuche haben ergeben, dass sich Flüssigkeiten beim Fallen durch Luft nicht aufladen, sofern es nicht zu einer Trennung der Tropfen kommt (↑Rayleigh-Instabi‐ lität) und keine ionisierende Strahlung vorhanden ist. [SE Abschn. 3.10] Ladungserhaltungssatz. In einem abgeschlossenen physikal. System bleibt bei allen in ihm ablaufenden Vorgängen die Gesamtladung aller positiven und negativen Ladungen konstant. (↑Aufladung) Ladungsinsel, ↑Ladungsprofil Ladungslöffel, Elektrizitätsträger zum Ladungstransport von einem aufgeladenen leitfä‐ higen zu einem gegen Erde isolierten leitfähigen Gegenstand; war im Barockzeitalter ein „Löffel mit Bernsteinstiel“ (Prinzip: leitfähiges Teil mit isolierender Halterung). Er stellt die eine Hälfte eines ↑Kondensators dar, die andere Hälfte wird vom Fußboden, den Zimmerwänden und Gegenständen im Raum gebildet. Entsprechend seiner ↑Kapazität, kann der L. eine bestimmte Ladung aufnehmen bzw. abgeben und derart transportieren. Ladungsmessgerät, ↑Coulombmeter Ladungsmessung, erfasst im Gegensatz zum ↑Ladungsnachweis stets Größe und Vorzei‐ chen einer ↑Ladung. L. durch Kontakt. Eine unmittelbare L. der gesamten elektrostat. Aufladung, z.B. durch Anschluss eines elektr. leitfähigen Kontaktes zu einem Messgerät, ist nur bei hinreichend leitfähigen Gegenständen möglich. Das Potential wird gegen seine Umgebung bestimmt und die Ladung durch Multiplikation mit seiner ↑Kapazität errechnet. L. durch ↑Influenz. Da in der Praxis vorzugsweise isolierende und isolierte Stoffe auf‐ geladen werden, die wegen ihres hohen ↑Widerstandes keinen Ladungstransport zulassen, scheidet bei ihnen eine Ladungsmessung über Kontakt aus. Es wird der ↑Ladungstransfer durch Influenz vom Objekt zum Messgerät genutzt. Ein ↑Coulombmeter wird einer aufgeladenen Fläche angenähert, wobei Ladung auf die Messelektrode (i.d.R. eine Kugel) influenziert wird. Je nach Höhe der Ladung kann eine ↑Gasentladung stattfinden. Flächige Gebilde können mit einer ↑Influenz-Feldmesssonde bewertet werden. 239 Ladungsmessung <?page no="242"?> Messanordnungen: Für kleinste Partikeln eignet sich der ↑Millikan-Versuch. Kleine Objekte (z.B. Pulver, Granulate) können in einem ↑Faraday-Becher aufge‐ fangen werden, dessen Potential anschlie‐ ßend gemessen wird. Aus dem Verhältnis von gemessener Ladung zu Teilchenmasse lässt sich eine spezif. ↑Aufladung be‐ stimmen. In der Anordnung (Abb.) zur L. fallen drei positiv geladene Partikel durch die obere Öffnung in den isoliert aufge‐ stellten Faraday-Becher und binden unver‐ zögert die ihrer Ladung entsprechende gegenpolige Influenzladung auf deren In‐ nenseite. Damit wird die gleiche Quantität positiver Influenzladung auf der Außenseite der Messkammer freigesetzt und kann zu einem Anzeigegerät abgeleitet werden, womit eine berührungslose Erfassung der Teilchenladung erreicht wird. Bei größeren Objekten (z.B. Packmitteln) kann über die Messung des elektr. Feldes durch ein ↑EFM auf den Ladungszustand geschlossen werden, wobei die ↑Ladungsverteilung zu berücksichtigen ist. {Anhang M.2}, [SE Abschn. 3.6.2] Ladungsnachschub, findet i.d.R. bei elektrostat. ↑Gasentladungen nicht statt. Mit einem ↑Bandgenerator (z.B. auch einer Rollen-Verarbeitungsmaschine) kann kontinuierlich L. mit einer Folge von Gasentladungen erzeugt werden, der sich bei Aufzeichnung mit einem Oszilloskop in einer sägezahn-ähnlichen Kurve darstellen lässt. Eine vergleichbare Kurve entsteht, wenn mit dem 2 kV-Spannungsmesskopf am ↑Influenz-Elektrofeldmeter Mes‐ sungen vorgenommen werden und die Durchschlagfestigkeit des Messkopfes überschritten wird. Ladungsnachweis qualitativer L. Die Aufladung von Partikeln kann durch deren bewirkte ↑Coulomb‐ kräfte erkannt werden (↑Stoffseparation, ↑Nutzanwendung). An aufgeladenen Objekten lässt sich ein Ladungszustand nachweisen durch: ● sich sträubende Haare an einer geerdeten Person beim Annähern, ● Aufleuchten einer einseitig geerdeten ↑Glimmlampe, ● Herbeiführen von ↑Gasentladungen durch Annähern einer Elektrode (z.B. Fingerknö‐ chel) usw. Ladungszustände können auch schwache Gasentladungen auslösen, die mit dunkel adap‐ tiertem Auge zu erkennen sind, z.B. Leuchtsaum im Trennbereich beim Abziehen eines Klebebandes. quantitativer L., ↑Ladungsmessung, ↑Coulombmeter 240 Ladungsnachschub <?page no="243"?> Ladungsneutralisation, hat stattgefunden, wenn keine Ladungsunterschiede mehr vor‐ handen sind. Die Summe der positiven und negativen Ladungen beträgt null. (↑Erdung, ↑Ionisator) Ladungsnullpunkt (auch isoelektr. Punkt), (PCZ, engl. point of zero net charge), be‐ zeichnet den ↑pH-Wert, bei dem ein Molekül nach außen elektr. neutral erscheint (pH 0 ). Oberflächen fester Substanzen sind i.d.R. nicht neutral, weil deren oberflächennahe Atome nicht wie im Inneren des Festkörpers durch benachbarte Moleküle kompensiert werden können, sie haben einen positiven oder negativen Ladungsüberschuss. Da alle Potentiale stets nach Ausgleich streben, kommt es zur ↑Adsorption von Ionen aus dem umgebenden Medium, z.B. ↑Luftfeuchte, durch die der Ladungsüberschuss der Feststoffoberfläche kompensiert wird. Daher sind Oberflächen unter normalen Umgebungsbedingungen im atomaren Bereich stets kontaminiert, was bei Trennung zur undefinierbaren ↑Aufla‐ dung und deren ↑Ladungsverteilung führt. (↑Zetapotential, ↑Lewis-Säure-Base-Konzept, ↑Brønsted-Lowry Definition), [Kosmulski, M. (2009)] Ladungsprofil. Der bei der ↑Aufladung entstehende Elektronenaustausch kann auf engstem Raum unmittelbar nebeneinanderliegende L. unterschiedlicher Vorzeichen und Amplituden verursachen. Diese Erscheinung ist insbesondere beim ↑Aufwickeln/ Abwi‐ ckeln von Folien-, Papier- oder Verbundstoffbahnen zu finden und messtechn. nachweisbar. (↑Aufladungsphänomen, ↑Delta, ↑Ladungsverteilung, ↑Lewis-Säure-Base-Konzept, ↑Lich‐ tenberg-Figur, ↑Brønsted-Lowry Definition), [SE Abschn. 2.14 und 5.4.1] Ladungsrelaxation, Entlade-↑Zeitkonstante, ↑Relaxationszeit Ladungssteuermittel. Moderne Drucksysteme wie Fotokopierer und ↑Laserdrucker benutzen triboelektr. aufgeladene ↑Toner, deren elektrostat. Verhalten (Polarität und Aufladungshöhe) durch L. beeinflusst wird. Aus verfahrenstechn. Sicht müssen diese dispergierbar, thermostabil und kompatibel mit dem Tonerbindemittel sein. (↑Carrier) Ladungsteilchen, ↑Ion, ↑Elektron Ladungsträger, Bezeichnung für eine oder mehrere ↑Elementarladungen tragende Teil‐ chen (↑Ladung, ↑Ion). Ladungstransfer, beschreibt den Übergang von Ladungen und erfolgt je nach den elektr. Eigen‐ schaften der beteiligten Materialien auf verschie‐ dene Weise. Bei leitfähigen Materialien findet ein unmittelbarer ↑Ladungstransport statt. Bei der Befüllung in einen leitfähigen, geer‐ deten Behälter (Abb. 1) kommt es bei hinreichend hoher Aufladung eines isolierenden oder gering leitfähigen Materials zum L. über Luftionen. Durch Kontakt kann eventuell nur ein auf Restleitfähigkeit beruhender Ladungstransport erreicht werden. Das z.B. positiv aufgeladene Schüttgut wird im Behälter aufgefangen, wobei es infolge Schwerkraft zur Überwindung der abstoßend wirkenden ↑Coulombkraft und damit zu einem 241 Ladungstransfer <?page no="244"?> 1 Gigasample/ s: 1 Milliarde speicherbare Messwerte/ Sekunde Ansteigen der ↑Ladungsdichte kommt. Das führt bei Erreichen der ↑Grenzladungsdichte (26 µC/ m 2 ) zu einer Ionisation der die Schüttgutoberfläche umgebenden Luftmoleküle mit einem daraus resultierenden ↑Ionenstrom, gerichtet zur Behälterwand. Dieser L. ist im Dunkeln als schwaches Leuchten zu erkennen und bewirkt eine teilweise Entladung des Schüttgutes zur Erde und kann zur ↑Schüttkegelentladung oder bei Flüssigkeiten zur ↑Büschelentladung führen. Beim Befüllen von isolierenden Behäl‐ tern (Abb. 2) werden Luftionen im Behäl‐ terinneren Ladung zur Wand transfe‐ rieren. Diese durch L. übertragene Ladung kann nicht abfließen, sondern führt dort z.B. zu einer positiven Aufladung. Das elektr. Feld dieser Ladung durch‐ dringt die Behälterwand. Die Luftionen sind bestrebt, die Ladung zu kompen‐ sieren, sodass eine Überschussladung auf der Außenseite entsteht. Diese bewirkt bei genügender Stärke an außerhalb des Behälters vorhandenen leitfähigen und geerdeten Gegenständen (z.B. Stahlstütze) eine Ionisation der Luftmoleküle (↑Corona- oder Büschel‐ entladung). Das kann zu so hohen Feldstärken in der Behälterwand (z.B. eines ↑FIBC) führen, dass dort spontan oder bei Annähern eines leitfähigen Gegenstandes ↑Gleitstielbü‐ schelentladungen ausgelöst werden. Für Flüssigkeiten ist das auf ↑RIBC übertragbar, bei denen die geerdete Hülle (z.B. Gitter) eng anliegen muss (↑Flächenbegrenzung) und so die Ladung zur Erde abgeleitet werden kann. L.-Messung. Möglichkeit, das Zündpotential einer ↑Büschelentladung, unter Einhaltung bestimmter Parameter (z.B. Elektrodenabstand bei Messung der ↑MZE), zu ermitteln (↑MZQ). Das übliche Messgerät ist das ↑Coulombmeter. Büschelentladungen verlaufen sehr schnell (Nanosekunden) und es darf jeweils nur ein Ereignis erfasst werden. Dazu ist ein schnelles Speicheroszilloskop (Bandbreite ≥ 300 MHz, Samplerate ≥ 1 Gigasample/ s) 1 mit entsprechendem Hochfrequenzshunt nötig. Mit diesem Messaufbau wurde der Nach‐ weis erbracht, dass im Bereich der Zündempfindlichkeit von Gas-Luft-Gemischen für Büschelentladungen eine zufriedenstellende Korrelation zwischen der transferierten La‐ dung und dem Zündpotential besteht. Da sich Zündpotentiale, definiert in Werten von MZE [mWs = mJ], nicht mit Ladungswerten [nAs = nC] gleichsetzen lassen, wurde die Einteilung nach ↑Explosionsgruppen vorgenommen (Tab.), wie das bereits bei der ↑Flächenbegrenzung aufladbarer Oberflächen der Fall ist. 242 Ladungstransfer <?page no="245"?> Ladung [nC] zulässig für Ex-Gruppe Beispiele für Ex-Atmosphären Q < 60 II A Benzin, Cyclohexan Q < 30 II B Ethylether, Ethanol Q < 10 II C Acetylen, Wasserstoff Wird für die Messung z.B. eine Kapazität von 10 nF gewählt, so lässt sich mit einer Spannungsmessung von 1-10 V der gewünschte Bereich von 10-100 nC erfassen. Die Messung ist für die Bewertung elektrostat. Zündgefahren validiert (Büschelentla‐ dungen von isolierenden Oberflächen und ↑Funkenentladungen von rel. kleinen leitfähigen Teilen (z.B. Schrauben an Isolierflanschen (↑Kapazität)). Achtung: Zur Gefahrenbeurteilung müssen die Messungen während der höchsten zu erwartenden Aufladung erfolgen! Im ↑Ex-Bereich muss dafür ein ↑Arbeitsfreigabeschein vorliegen. {Anhang M.2}, [SE Abschn. 3.6.2], [TRGS 727], [DIN EN IEC 60079-0] Ladungstransport, Bewegung elektr. Ladungen in einer Vorzugsrichtung. Der L. in elektr. ↑Leitern wird als ↑Strom bezeichnet (↑Elektronen-, ↑Ionenleitung). L. kann auch beim Transport aufgeladenen Materials in Fördereinrichtungen (z.B. Förderband, Becherwerk, pneumatische Förderung, Strömen in Rohrleitungen) erfolgen und führt an den Aufnahme‐ orten zu ↑Ladungsansammlungen (z.B. infolge Thermik in ↑Wolkendipolen, bei Schüttgut in ↑FIBC oder bei Flüssigkeiten in ↑RIBC). Ladungstrennung, ↑Aufladung Ladungsüberschuss, ↑Überschussladung Ladungsübertragung, kann durch ↑Ladungstransport, ↑Ladungstransfer oder ↑Influenz erfolgen. Ladungsverdichtung. Durch die leitfähige Hinterlegung eines positiv oder negativ aufgeladenen Isolierstoffes mit z.B. einer geerdeten Platte kann eine L. über die max. ↑Ladungsbedeckung in Luft hinaus erfolgen. In Abhängigkeit vom Abstand der geerdeten 243 Ladungsverdichtung <?page no="246"?> Hinterlegung treten ↑Büschel-, ↑Superbüschel- und ↑Gleitstielbüschelentladungen auf. (↑Ladungsakkumulation) Eine L. > σ max auf einer Ebene kann sich nur aufbauen, wenn gleichnamige Polarität vorherrscht. Treten positive und negative Ladungsprofile auf einer Ebene auf, so ist L. möglich, wenn ein Ladungsausgleich zwischen diesen Flächen nicht stattfinden kann. (↑Gasentladungsspur) Ladungsverschiebung, erfolgt entweder durch ungewollte ↑Influenz oder gezielt (↑Nutz‐ anwendung): A: Ein ↑Bandgenerator „G“ dient als Ladungsquelle. „K“ ist ein leitfähiger, isoliert stehender Körper. Beide sind zuvor geerdet worden. B: „G“ wird kurz eingeschaltet und erzeugt auf der Kugel negative Ladung. Die dadurch entstandene ↑Coulombkraft bewirkt auf „K“ eine Verschiebung der Leitungselektronen auf der bisher elektr. neutralen Oberfläche. C: Zur Identifikation der L. wird die kugelabgewandte Seite von „K“ kurzzeitig geerdet. D: Durch ↑Ladungsbindung erscheint das System elektr. neutral. E: Bei kurzzeitiger Erdung der Kugel „G“ fließt deren Ladung ab; das elektr. ↑Feld verschwindet. F: Die positive Ladung breitet sich auf den ganzen Körper „K“ aus. Er trägt jetzt eine ↑Überschussladung unabhängig davon, ob „G“ weiter geerdet bleibt oder nicht. Dieses Prinzip der L. gilt auch für bewegte Systeme. (↑Ladungsverschleppung), [SE Abschn. 2.12] Ladungsverschleppung. Der in Abb. ↑Ladungsverschiebung dargestellte Ablauf führt zur L., wenn der Körper „K“ ortsveränderlich ist. Das sei an einer Person erklärt: Diese geht mit isolierendem Schuhwerk an einer aufgeladenen Kunststoffrohrleitung oder Materialbahn vorbei und berührt dabei kurzzeitig den geerdeten Handlauf eines Ge‐ länders. Im hierbei verspürten ↑Stromschlag wird die nicht gebundene Influenzladung 244 Ladungsverschiebung <?page no="247"?> zur Erde abgeleitet. Beim Weitergehen und damit Verlassen des von „G“ ausgehenden Feldes wird auch die bis dahin gebundene Influenzladung frei, die Person ist jetzt gegenpolig aufgeladen und wird bei erneuter Berührung eines geerdeten Gegenstandes wieder eine Entladung verspüren, die i.d.R. ausreichend Energie für die Entzündung eines entsprechenden Gas-Luft-Gemisches hat. (↑Erdung, ↑Personenaufladung), [SE Abschn. 2.12.1] Ladungsverstärker, Ladungs-Spannungswandler, der geringe Ladungen in proportionale Spannungswerte umsetzt, wie z.B. Ladungssignale von wenigen Femto-Coulomb (10 -15 C), die von piezoelektr. Sensoren oder bestimmten Elektrofeldmetern erzeugt werden. Her‐ kömmlich abgeschirmte Kabel können am Eingang nicht verwendet werden, da kleinste De‐ formationen durch triboelektr. Effekte den Messwert verfälschen. Magnet. Felder müssen ferngehalten werden. Ladungsverteilung, nicht vorherbestimmbare Aufladung im nm-Bereich auf Oberflächen von Isolierstoffen, die i.d.R. dort durch undefiniert verteilte Kontaminationen unterschied‐ lichster Art entsteht (↑Ladungsdoppelschicht). Messung von L. In einigen Fällen (z.B. ↑Xe‐ rografie, Untersuchung an ↑Elektreten) kann es erforderlich sein, die L. an aufgeladenen Ober‐ flächen zu messen. Dies erfolgt mit einem ↑EFM von kurzer Ansprechzeit und sehr kleiner Messöffnung (↑Felddurchgriff) vorzugsweise im homogenisierten Feld. Der Messkopf wird in einem der Messöffnung entsprechenden Ab‐ stand rasterförmig über die zu untersuchende Oberfläche bewegt, wodurch es möglich wird, ein Ladungsprofil nach Größe und Vorzeichen herzustellen (↑Feldstärkemessung, ↑Feldver‐ zerrung). Eine indirekte Erfassung der L. ist über ↑Rasterkraft-Mikroskopie möglich. Sichtbarmachung der L. Die Verteilung der an aufgeladenen Isolierstoffoberflä‐ chen vorhandenen ↑Ladungen (z.B. auch die Spur nach einer ↑Gleitstielbüschelentla‐ dung) lässt sich durch Einstäuben mit feinteiligem Pulver qualitativ sichtbar machen. 245 Ladungsverteilung <?page no="248"?> Falls auch das Vorzeichen der L. erfasst werden soll, ist eine Pulvermischung aus zwei verschiedenfarbigen Komponenten zu verwenden, die so beschaffen ist, dass sich beim Schütteln die eine Komponente negativ und die andere positiv auflädt. Beim Aufstreuen einer solchen Mischung auf eine aufgeladene Fläche werden negativ geladene Partikel zu positiv geladenen Flächenteilen hingezogen und umgekehrt. Rezept für eine solche Farb-Pulvermischung: Für die eine Komponente werden 70 g ↑Lykopodium in 100 ml einer 2 %igen Lösung von Methylviolett in Ethanol blau gefärbt und getrocknet. Die andere Komponente besteht aus Schwefelblüte, von der 5 Vol.-% mit 1 Vol.-% Karminrot vermahlen werden. Beide Pulver sind vor der Anwendung durch Schütteln zu mischen; ein Schwefelüberschuss kann zweckmäßig sein. Dabei lädt sich der Schwefel negativ und das Lykopodium positiv auf. Entsprechend werden negativ geladene Flächenteile blau und positive rot erscheinen. Ladungszerfall-Messung, ↑Relaxationszeit-Messung Lagerklassen (LGK), Gefahrstoffe werden gem. [TRGS 510] in unterschiedliche L. unter Berücksichtigung ihrer produktspezif. Eigenschaften und Gefahrenpotentiale hinsichtlich vorbeugender Maßnahmen eingestuft (z.B. Brand- und Explosionsschutz). Die L. basieren auf den Vorschriften des Gefahrstoffrechts und deren Einteilung orientiert sich am Gefahr‐ gutrecht (↑GefStoff V). Lagerung, von Gefahrstoffen muss in einer angemessenen Menge erfolgen, die i.d.R. einen Tages/ Schichtbedarf nicht überschreiten sollte. aktive L., Aufbewahrung von Stoffen in ortsbeweglichen Behältern, die am Ort ihrer Lagerung ortsfest, als z.B. Entnahme- oder Sammelbehältnis, diskontinuierlich entleert oder befüllt werden. Die Eigenschaften der gelagerten Stoffe sind bestimmend für die einzuhaltenden Vorschriften (z.B. ↑Erdung). passive L., Aufbewahrung von Stoffen in befüllten, dicht verschlossenen Behältern, die nach dem Öffnen vollständig entleert werden (↑Lagerklassen). L. entzündbarer Flüssigkeiten. Nachdem die Verordnung für entflammbare Flüssig‐ keiten (VbF) 2003 durch die ↑BetrSichV ersetzt worden ist, gelten für diese L. die dort niedergelegten „Techn. Regeln“ der [TRGS 509, 721 bis 725 und 727]. Laser, Abk. für engl. light amplification by stimulated emission of radiation, („Licht‐ verstärkung durch stimulierte Strahlungsemission“) , Lichtquelle, die zusammenhängende Wellenzüge konstanter Frequenz und Phasenlage aussendet. Von einer herkömmlichen Lichtquelle unterscheidet sich L.-Strahlung durch Monochromasie (Einfarbigkeit), räum‐ liche und zeitliche Kohärenz (konstanter Phasenbezug) und sehr geringe Strahldivergenz (geringe Strahlauffächerung). (↑Blitzschutz, ↑elektromagnet. Strahlung) Laserdrucker. Während bei Fotokopierern das latente ↑Ladungsbild analog aus der Reflektion der Bildvorlage auf dem ↑Fotohalbleiter entsteht, erfolgt beim L. die Belichtung und damit Ladungsableitung auf einer Fotohalbleiter-Folie oder -Trommel digital durch einen programmgesteuerten Laserstrahl. Letzterer ermöglicht durch seine hohe Präzision sehr exakte Darstellungen. (↑Xerografie) 246 Ladungszerfall-Messung <?page no="249"?> Latch up, (engl. to latch, „einklinken, einrasten, einschalten“) , bezeichnet einen schädi‐ genden Schaltvorgang in einem hochintegrierten Halbleiterbauteil, der ähnlich dem Zündvorgang eines ↑Thyristors abläuft. Da viele Halbleiterfunktionen auf engstem Raum unmittelbar nebeneinander untergebracht werden müssen, können zufällig An‐ ordnungen entstehen, die einem Thyristor ähnlich sind. Durch äußere Einwirkung von elektr. Impulsen (z.B. infolge ↑Influenz) kann ein solcher „parasitärer“ Thyristor ge‐ zündet werden und einen zerstörerisch hohen Strom im Halbleiterbauteil auslösen. Zur Kontrolle der Anfälligkeit von Halbleiterbauelementen gegenüber ↑ESD-ausgelösten L.u. werden ↑ESD-Testsysteme häufig mit ↑DUT-Stromversorgungen ausgestattet, die während der ESD-Pulsbelastung in Betrieb bleiben, den Stromverbrauch des DUT überwachen und das plötzliche Ansteigen des Versorgungsstromes im Falle eines L.u. erfassen. Ein L.u. beschädigt das Gerät nicht, vorausgesetzt, dass der Strom durch den niederohmigen Pfad in seiner Höhe oder Dauer ausreichend begrenzt ist. [DIN EN 60749-29] Laufzeiteffekt, Erscheinung, die bei Elektronen- und Ionenstrahlung auftritt, wenn die Laufzeit der Teilchen in einem hochfrequenten elektr. Wechselfeld der Schwingungsdauer entspricht. Er wird u.a. in sog. Laufzeitröhren (↑Klystron) genutzt. Lautsprecher, elektroakustischer Wandler zur Abstrah‐ lung von Schall, bei dem eine Membran durch elektr. En‐ ergie zum Schwingen angeregt und so zur Schallquelle wird. Der so im Medium (z.B. Luft) erzeugte Schalldruck kann z.B. vom Trommelfell des Menschen in Hörempfin‐ dungen umgesetzt werden. Der Druck kann in elektroma‐ gnet., elektrodynamischen, ↑piezoelektr. und elektrostat. Wandlern (Abb.) erzeugt werden. Letztere stellen eine an‐ spruchsvolle Alternative zu den übrigen Systemen dar. In ihrer einfachsten Art bestehen sie aus einer leitfähigen Membran, die in geringem Abstand zu einer Elektrode an‐ geordnet ist. Die Spannung zwischen Membran und Elek‐ trode wird entsprechend dem Tonsignal vom Ausgang eines Verstärkers geliefert. Diese Spannungsschwan‐ kungen bewirken Änderungen der Anziehungskräfte auf die Membran mit entsprechenden Auslenkungen (↑Cou‐ lombkraft). Die erforderlichen Spannungen liegen im kV-Bereich und erfordern einen dementsprechend hohen Aufwand in der Endstufe des Tonverstärkers. Lawinen-Effekt, beschreibt die rasche Zunahme von Ladungsträgern (↑Ion) bei einer Stoß-↑Ionisation (↑Gasentladung) und bei ↑Zenerdioden. LCD, Abk. für engl. liquid crystal display, („ ↑ Flüssigkristallanzeige“) 247 LCD <?page no="250"?> (Quelle: www.elea-technology.com) Leader (auch Fangentladung), engl. Bezeichnung für die Vorentladung bei ↑Gasentla‐ dungen (z.B. ↑Gewitterblitz). Lebensmittel, können durch den Einsatz gepulster E-Felder - PEF, (engl. pulsed electric field) haltbarer oder besser verarbeitbar werden. Pflanzliche als auch tierische Zellen (z.B. Mikroorganismen) werden durch PEF in der Bioverfahrenstechnik reversibel oder irre‐ versibel beeinflusst. Flüssigkeiten können dadurch entkeimt werden oder z.B. Kartoffelchips wesentlich effektiver und energiesparender hergestellt werden (bis zu 90 % Wasser- und Energieeinsparung). Ebenso kann die Produktqualität beim Trocknen von z.B. Früchten erheblich verbessert werden. LED, Abk. für engl. light emitting diode, („Leucht‐ diode“) , ↑Halbleiterdiode, bei deren Betrieb Elektronen vom ↑Leitungszum ↑Valenzband gelangen und dabei Energie in Form von Licht abgeben (↑Bändermodell, ↑OLED). Leerlauf, Betriebszustand ohne Leistungsabgabe bei Maschinen, d.h. im L. wird nur die zum Betrieb (Deckung der Verluste) erforderliche Leistung aufgenommen. Bei elektrostat. Generatoren scheint dieses Prinzip nicht zu gelten. Ein ↑Bandgenerator hat z.B. seine größte Leistungsaufnahme, wenn ihm kein Strom entnommen wird, bzw. er läuft bei konstanter Antriebsleistung umso schneller, je höher seine Stromabgabe ist. Dieser schein‐ bare Widerspruch erklärt sich dadurch, dass er bei höchster Belastung (↑Kurzschluss) gegenüber seiner Umgebung das Potential null hat, d.h. der Ladungstransport erfolgt auf praktisch gleichem Niveau. Beim unbelasteten Bandgenerator muss jedoch die Ladung gegen ein stets weiter ansteigendes gleichnamiges Ladungspotential transportiert werden (Überwindung abstoßender ↑Coulombkraft). Mit zunehmender Ladungsdichte auf seiner Kugelelektrode nimmt bei konstanter Antriebsleistung die Drehzahl ab und es stellt sich schließlich ein Gleichgewichtszustand zwischen zugeführter und spontan absprühender Ladung ein (Maximalspannung). Leerlaufspannung, Kennzeichen eines aktiven Zweipols (↑Spannungsquelle). Sie ist die elektr. Spannung zwischen den Polen, wenn kein oder nur ein zu vernachlässigender Strom fließt (↑Kurzschluss). Leichtmetall, Metall und Legierung, deren Dichte weniger als 5 g/ cm 3 beträgt. Es zeichnet sich durch eine rel. hohe Festigkeit bei verhältnismäßig geringem Eigengewicht aus. In großen Mengen benötigte techn. L. sind z.B. Aluminium (Al) und Magnesium (Mg). Bei deren Verarbeitung und dem dabei entstehenden Metallstaub (Al: ↑MZE < 1 mJ) oder Abrieb ist mit erheblichen Gefahren zu rechnen. Die Stäube (mittlerer Ø < 500 µm) sind brennbar und aufgewirbelt in Luft explosionsfähig. In Verbindung mit wassermischbaren Kühlschmierstoffen oder bei Nassabscheidung kann ↑Wasserstoff entstehen und sich somit ↑Knallgas bilden. Zur Bestimmung der notwendigen Belüftungsmaßnahmen kann die entstehende Wasserstoffmenge über die Reaktionsgleichung ermittelt werden: z.B. 248 Leader <?page no="251"?> 2 Al + 3 H 2 O → Al 2 O 3 + 3 H 2 (bei der Oxidation von z.B. 1 kg Al entstehen 111 g H 2 mit einem Gas-Volumen von 1,24 m 3 ). Beim Verbrennen von z.B. Mg entstehen sehr hohe Verbrennungstemperaturen von ca. 2500°C, die zu einer „Thermolyse“ von Wasser mit nachfolgender Knallgasreaktion (Explosion) führen können. Ist die Arbeitskleidung durch L.-Staub verschmutzt, besteht erhöhte Brandgefahr für die Beschäftigten. [DGUV Regel 109-001], [DGUV Information 209-090] Leidener Flasche, älteste Bauform eines ↑Kondensators, bestehend aus einem Glaszylinder, der innen und außen bei genügendem Isola‐ tionsabstand zum Rand mit metallenen Schichten (z.B. Stanniol (Zinn‐ folie)) belegt ist. Die L.F. wurde 1745 unabhängig voneinander von dem Leidener Physiker P. van Musschenbroek und dem pommerschen Physiker E. J. von Kleist erfunden und war Voraussetzung für effekt‐ volle elektrostat. Experimente, weil in ihr die Ladung, der nur schwache Ströme liefernden elektrostat. Generatoren, gespeichert werden konnte. (↑Influenzelektrisiermaschine) Leistung (elektrische), Formelzeichen P mit nach J. ↑Watt benannter abgeleiteter ↑SI-Ein‐ heit [W]. Sie beschreibt die je Zeiteinheit umgesetzte Energie. {Anhang M.5.1.3} Leistungsdichte, gibt an, welche Leistung in welcher Zeit abgerufen werden kann. Für die elektrostat. Zündung einer Flamme wird i.d.R. die ↑MZE angegeben, die jedoch keine Aussage zur Dauer der Entladung trifft. Daher sind für die Bestimmung der MZE die Parameter der Funkenentladung, in der die elektr. Energie umgesetzt wird, exakt festzulegen. Volumetrische L. beschreibt, die Leistung pro Volumen (Liter) [W/ l], gravimetrische L. , die Leistung pro Masse (Gewicht) [W/ kg]. Leiter (auch als Synonym für ↑leitfähigen Stoff verwendet), elektrische L., Materialien oder Gegenstände, die im Gegensatz zu einem ↑Isolator (Nichtleiter) den elektr. Strom gut leiten; ihr spezif. elektr. Widerstand ist ρ < 100 µΩ∙m. Stoffe mit einem höheren Widerstand bis etwa 1 MΩ∙m werden als ↑Halbleiter be‐ zeichnet, bei noch höheren Widerständen spricht man allg. von Isolatoren (↑Elektro‐ statik Systemvergleich, ↑Widerstand verschiedener Materialien). Generell unterscheidet man ↑Elektronenleitung (L. 1. Ordnung im ↑Leitungsband) und ↑Ionenleitung (L. 2. Ord‐ nung). Als isolierte L. werden in der Elektrostatik alle leitfähigen Objekte bezeichnet, die gegen ↑Erde isoliert sind und daher durch ↑Influenz oder ↑Ladungstransfer aufgeladen werden können. Sie sind eine Gefahrenquelle für ↑Funkenentladung im ↑Ex-Bereich. [SE Abschn. 3.8] Leiterpolymer, intrinsische ↑Leitfähigkeit 249 Leiterpolymer <?page no="252"?> Leiterschluss, Teile oder der gesamte Widerstand sind im Fehlerfall überbrückt. (↑Erd‐ schluss, ↑Körperschluss, ↑Kurzschluss) leitfähiger Stoff, im Sinne der Elektrostatik ein fester oder flüssiger Stoff, dessen spezif. elektr. ↑Widerstand nicht mehr als 10 kΩm beträgt. [TRGS 727] Leitfähigkeit, Transport von ↑Ladung in einem System, bei dem ↑Elektronen oder ↑Ionen eine hinreichend große Beweglichkeit haben. Ein Material oder Medium mit einem spezif. ↑Widerstand ρ V < 10 4 Ωm oder einem Oberflächenwiderstand R O < 10 4 Ω ist leitfähig. (↑Halbleiter) Die elektr. L., Formelzeichen κ , Einheit Siemens/ Meter [S/ m], ist der reziproke Wert des spezif. elektr. ↑Widerstandes (z.B. 10 000 pS/ m = 1 ∙ 10 8 Ωm). Er wird bevorzugt bei Flüssigkeiten (elektrolytische L.) verwendet. Der elektr. Widerstand einer Flüssigkeit ergibt sich aus deren ↑Ionenleitung. Eine Erhöhung der Leitfähigkeit lässt sich durch ↑Antistatika erreichen. In der Mineralölindustrie wird anstelle von Picosiemens/ Meter [pS/ m] (↑Leitwert) der engl. Begriff conductivity unit, Abk. cu („Leitfähigkeitseinheit“) verwendet. Einen näherungsweisen Zusammenhang zwischen elektr. und Wärme-L. gibt das ↑Wiede‐ mann-Franz-Lorenz-Gesetz. {Anhang M.6.2} Intrinsische L. bezeichnet bei Isolierstoffen (Polymeren) eine L., die „aus sich selbst heraus besteht“. Dabei werden z.B. Defekte in Gitterstrukturen von Polymeren durch Einfügen eines Anions in einem Oxidationsprozess gezielt erzeugt, um Leitungselektronen freizusetzen. Derartige Polymere wie Polyanilin (ORMECON ® ) oder Polyethylendioxythi‐ ophen (PEDOT) finden breite Anwendung in vielfältigen Industriezweigen. Ruhe-L., Messungen an Flüssigkeiten sind bei definierter Messtemperatur nur an ruhenden, nicht aufgeladenen Flüssigkeiten vorzunehmen. Bei einer aufgeladenen (strö‐ menden) Flüssigkeit würde sich dem Messstrom zur Bestimmung des Widerstandes ein Entladungsstrom überlagern und das Ergebnis verfälschen (↑Aufladung). [SE Abschn. 3.7], [DIN EN 60079-32-2] Beim Mischen von Flüssigkeiten kann die L. der Hauptphase infolge der Absorption von Ionen durch die Nebenphase signifikant sinken. Dem kann durch Zugabe von Anti‐ 250 Leiterschluss <?page no="253"?> statika entgegengewirkt werden. Als Sicherheitsmaßnahme kann der Mischprozess durch ↑Inertisierung geschützt werden. [TRGS 727 Abschn. 4] Leitfähigkeitsmessung, ↑Widerstandsmessung, ↑Messelektrode Leitfähigkeitsruß (auch als Leitruß bezeichnet), ↑Kohlenstoff Leitfarben-Elektrode, ↑Messelektrode-Feststoffe Nr. 2 Leitfaser. Für die Herstellung der elektrostat. ↑Ableitfähigkeit von Geweben werden im Wesentlichen drei Typen von L. eingesetzt: ● Kernleitfähige L. , bei denen der Kern vielfältige Querschnitte haben kann, ● oberflächenleitfähige L. , die mit den unterschiedlichsten leitfähigen Stoffen beschichtet sein können (Metall, z.B. Silber, zugleich antibakteriell) oder Kohlenstoff und ● Kombinationsfasern , die sowohl kernals auch oberflächenleitfähig sind. Leitgummielektrode, ↑Messelektrode-Feststoffe Nr. 4 Leitklebstoff, basiert auf Epoxid- oder Polyimidharzen, denen leitfähige Partikel (Metall, Grafit, Ruß (↑Kohlenstoff)) zugesetzt sind (↑Perkolation). Falls der L. einen guten elektr. ↑Leiter darstellen soll, sind hohe Zusätze (bis 80 %) erforderlich, damit zuverlässige ↑Korngrenzkontakte zwischen den Partikeln erreicht werden. Zur Ableitung elektrostat. Aufladungen reichen im Allgemeinen bereits Zusätze von wenigen Prozenten leitfähiger Partikel aus, weil dann bereits der ↑Tunneleffekt wirkt. Leitung elektrische L., Transportweg für elektr. Energie. Eine „ortsfeste Leitung“ ist auf einer Unterlage so angebracht, dass sich ihre Lage nicht ändert. Eine „bewegliche Leitung“ ist an beiden Enden angeschlossen aber zwischen ihren Anschlussstellen beweglich. (↑elektr. Störgrößen) Eine lange L. hat, wer Dinge sehr langsam oder schwer versteht. Leitungsband. Nach dem ↑Bändermodell sind die darin befindlichen Leitungselektronen energetisch nicht an ein Atom im ↑Kristallgitter gebunden, sondern können durch elektr. Felder räumlich bewegt werden (↑Elektronengas). Valenzelektronen können bei Raumtem‐ peratur aus dem ↑Valenzband in das L. übergehen. Leitungsquerschnitt. Insbesondere bei elektrostat. Erdung ist bei zu erwartenden me‐ chan. und korrosiven Beanspruchungen der entsprechende L. zu wählen. Es ist ein dauerhafter Ableitwiderstand von R E < 10 6 Ω zu gewährleisten. [TRGS 727 Abschn. 8.3 und 8.5] Leitungssystem, Gesamtheit von Kabeln, Leitungen und Stromschienen und deren Befes‐ tigungsmittel, sowie deren mechan. Schutz. [DIN VDE 0100-200] Leitwalze, wesentliches Transportelement in Verarbeitungsanlagen von Materialbahnen, an denen durch Kontakt und Trennung stets ↑Aufladung entsteht. (↑Bananenwalze, ↑Delta, ↑Ionisator) 251 Leitwalze <?page no="254"?> Leitwert, reziproker Wert des elektr. ↑Widerstands κ (auch σ oder γ ) mit der Einheit Siemens [S]. Im angelsächsischen Sprachbereich ist die Bezeichnung „mho“ für den L. geläufig (stellt die Rückwärtsschreibweise von Ohm [Ω] im Austausch für [S] dar): 1/ Ohm = 1 Siemens = 1 mho 1/ Kiloohm = 1 Millisiemens = 1 Millimho 1/ Megaohm = 1 Mikrosiemens = 1 Mikromho 1/ Gigaohm = 1 Nanosiemens = 1 Nanomho 1/ Teraohm = 1 Picosiemens = 1 Picomho (↑Leitfähigkeit), {Anhang M.6.2} LEMP, Abk. für engl. lightning emitted magnetic pulse, („elektromagnet. Blitzimpuls“), ↑Gewitterblitz Lenard, Philipp (1862-1947), slowak. Physiker, Nobelpreisträger für Kathodenstrahlunter‐ suchungen (↑Lenard-Effekt). Lenard-Effekt Wasserfallelektrizität (früher Balloelektrizität). Beim Zerspritzen und Zerstäuben von Flüssigkeitstropfen kommt es zur elektr. ↑Aufladung. Bei polaren Flüssigkeiten (z.B. Wasser) orientieren sich molekulare ↑Dipole aus energetischen Gründen an der Grenz‐ fläche zum umgebenden Gas (z.B. Luft). Ihre positive Polarität richtet sich in die Flüssigkeit, ihre negative nach außen. An die positiven Dipolenden lagern sich in der Flüssigkeit vorhandene ↑Anionen an, die ihrerseits ↑Kationen aus der Flüssigkeit binden. Infolge therm. Molekularbewegung wird aber nicht jede vorhandene Stelle durch ein Kation besetzt (bei Wasser mit einer Temperatur von 20°C ist das bei etwa jedem 25. Dipol der Fall). Dementsprechend weist die äußere Schicht eines Wassertropfens eine geringe negative Ladung auf, daher ist die Luft in der Nähe eines Wasserfalls stets negativ geladen. Beim Zerreißen eines Tropfens entstehen negativ geladene ↑Aerosole, die entsprechend positiv geladene „Tropfenrümpfe“ zurücklassen. Dem Prinzip der Aufladung infolge von Trennung entsprechend, hängt auch hier die Aufladungshöhe von der ↑Trenngeschwindigkeit und der Leitfähigkeit ab. [Alty, T., Currie, B.W. (1929)] starke ↑Ionisation von Gasen (besonders Luft) durch UV-Licht. Lenz, Heinrich (1804-1865), russ. Physiker dt. Herkunft, befasste sich hauptsächlich mit elektr. und magnet. Erscheinungen und formulierte 1834 die ↑Lenz’sche Regel. Lenz’sche Regel, besagt, dass der durch ↑Induktion hervorgerufene Strom stets seiner Ur‐ sache entgegenwirkt (↑Selbstinduktion). Das führt u.a. zur Begrenzung der ↑Stromanstiegs‐ geschwindigkeit elektrostat. Entladungen in elektr. Leitern (↑ESD, ↑Funkenentladung). Die L.R. ist eine spezielle Folge des Energieerhaltungssatzes, denn wäre sie nicht gültig, so würde sich der stromdurchflossene ↑Leiter beschleunigt bewegen, der Induktionsstrom würde verstärkt und es läge ein Perpetuum mobile vor. Leuchtelektron, das am leichtesten anzuregende Elektron in der äußeren Schale eines Atoms. Dieses Außenelektron wird bei Anregung (z.B. ↑Ionisation) in einen energetisch höheren Quan‐ 252 Leitwert <?page no="255"?> tenzustand befördert und strahlt beim Rückgang in seinen Grundzustand die Anregungsenergie mit stoffspezif. Frequenz als ↑Photon wieder ab (Leuchterscheinung bei ↑Gasentladung). Leuchtstoff, wandelt durch Fluoreszenz (nicht nachleuchtend) oder Phosphoreszenz (nachleuchtend) auftreffende sichtbare (Licht) oder unsichtbare (z.B. UV) ↑elektromagnet. Strahlung sowie Elektronenstrahlung in sichtbare Eigenstrahlung um. Lewis-Säure-Base-Konzept, bezeichnet sehr allg. ein ↑Ion als Säure α (Akzeptor), das von einem anderen Ion, als Base β (Donator) bezeichnet, ein Elektronenpaar aufnehmen kann (↑Kontaktpotential). Kunststoffe mit Lewis-sauren Kunststoffoberflächen, wie z.B. PVC, laden sich bevorzugt negativ und Kunststoffe mit Lewis-basischen Oberflächen, wie z.B. PA, PET oder PS, eher positiv auf. Je größer die Parameter sind, desto höher können die Materialien elektrostat. negativ bzw. positiv aufgeladen werden. (↑Brønsted-Lowry Definition) Lichtbogen. Ein Funke geht bei weiterer dauerhafter Stromzufuhr (z.B. im elektr. Leitungs‐ netz) in einen L. über. Es kommt zur Leuchterscheinung zwischen zwei ↑Elektroden infolge einer Stoß-↑Ionisation. Die ionisierte Gasstrecke ist leitfähig. Die Strecke des L. kann in Grenzen vergrößert werden, ohne dass dieser zusammenbricht (↑Plasma). Ein L. gegenüber einer isolierenden Fläche verursacht i.d.R. Brandspuren, die leitfähig sein können und somit die Isolierung zerstören. Lichtenberg, Georg Christoph (1742-1799), dt. Physiker, meist nur als Schriftsteller für Aphorismen bekannt. Initiator einer kritischen, mathematisch fundierten Forschungsme‐ thode, die streng zwischen Spekulation und Tatsache unterschied. Aus den zwei zu seiner Zeit konkurrierenden Methoden über das Wesen der ↑Elektrostatik (die unitarische Theorie kannte nur einen elektr. Stoff, dessen Überfluss bzw. Mangel mit Plus (+) bzw. Minus (-) bezeichnet wurde und die dualistische Theorie mit der Annahme, es gäbe zwei Arten von elektr. Fluida, nämlich ↑Phlogiston und Säure) entwickelte er die heute noch gültige Definition der Elektrizität. Weltweite Anerkennung erlangte er erst durch die Entdeckung der aus Oberflächenladungen resultierenden sternförmigen Entladungsgebilde, die später nach ihm benannten ↑Lichtenberg-Figuren. Lichtenberg’sche Entladung, (engl. Lichtenberg discharge) , ↑Gleitstielbüschelentladung, ↑Lichtenberg-Figur Lichtenberg-Figur. Beim Planschleifen von Harzkuchen (↑Elektrophor) entdeckte G.Ch. ↑Lichtenberg im entste‐ henden Harzstaub kleine sternförmige Gebilde (↑Fraktale), für deren Ursache er unterschiedliche Oberflächenladungen (↑Überschussladungen) herausfand. Positive und negative Ladungen gaben unterschiedliche Bilder. Lichtenberg er‐ kannte die Möglichkeit, die Figurenform zu sichern und so zur Unterscheidung positiver und negativer Ladung zu nutzen. Beim Sichtbarmachen von ↑Ladungsverteilungen zeigen positive Ladungen sternbzw. geweihförmige Spuren, während negative Ladungen fleckenförmig sind. 253 Lichtenberg-Figur <?page no="256"?> Life-triggered-Modus, Möglichkeit durch langsame Erhöhung des Triggerlevels an einem Oszilloskop die stärkste aufgetretene elektrostat. Entladung aus einer großen Anzahl von Entladungen herauszufiltern. [SE Abschn. 3.6.2] Linearbeschleuniger, evakuierter Teilchenbeschleuniger, in dem Elementarteilchen (↑Elektronen, ↑Protonen oder schwerere Ionen) durch elektrostat. Felder oder elektroma‐ gnet. Wellen längs einer geraden Bahn auf sehr hohe Energien (bis zu einigen Mega-↑Elek‐ tronenvolt) beschleunigt werden. Liner (auch Einstell- oder Folieninnensack), i.d.R. aus isolierendem Material, sollen in ↑Ex-Bereichen grundsätzlich vermieden werden, da sich beim Befüllen oder Entleeren an diesen hohe ↑Potentiale aufbauen können. Sie sind wie isolierende Behälter zu behandeln. Leitfähige L. in isolierenden Behältern sollen ebenso vermieden werden oder diese sind dauerhaft zu erden. Kommen L. im ↑FIBC (Typ B, C und D) zum Einsatz, ist dieser als Einheit zu beurteilen, weil deren Verhalten dadurch verändert wird. (↑ADR Pkt. 6.9.2.2.3), [TRGS 727 Abschn. 6] Lithiumchlorid-Luftfeuchtesensor, ↑Luftfeuchte-Messgerät Lithium-Ionen-Akkumulator, gegenwärtig die häufigsten Akkumulatoren für hohe Leistungsparameter mit einer hohen ↑Leistungsdichte von bis zu 300 Wh/ kg. Es ist zu unterscheiden, dass L-I-A. wiederaufladbar, aber Lithium-Metall-Batterien nicht wieder aufladbar sind. In Abhängigkeit der angewendeten Technologie liegen diese Werte derzeit bei: ● Lithium-Kobalt-Oxide (LCO): 150-200 Wh/ kg ● Lithium-Mangan-Oxide (LMO): 100-150 Wh/ kg ● Lithium-Nickel-Mangan-Kobalt-Oxide (NMC): 150-220 Wh/ kg ● Lithium-Eisen-Phosphate (LFP): 90-120 Wh/ kg ● Lithium-Nickel-Kobalt-Aluminium-Oxide (NCA): 200-260 Wh/ kg ● Lithium-Titan-Oxide (LTO): 70-80 Wh/ kg [Cadex Electronics Inc. (2019)], [Wu, F. et al. (2021)] Ein L-I-A. besteht i.d.R. aus der Kathode (Lithium-Metalloxid in verschiedenen Zusam‐ mensetzungen), der Anode (meist aus Grafit) und dem Separator, einer nanokeramischen Schicht, die für Lithiumionen sowie den wasserfreien Elektrolyt durchlässig sind. (Doppel‐ schicht-↑Kondensator) Löcherleitung, ↑Defektelektronenleitung Lorentz, Hendrik Antoon (1853-1928), niederl. Physiker, entdeckte u.a. die nach ihm benannte ↑Lorentz-Kraft und stellte 1895 die klassische Elektronentheorie auf, Nobelpreis‐ träger für Physik 1902. Lorentz-Kraft, Kraft, die auf eine sich durch ein Magnetfeld bewegende Ladung ausgeübt wird (↑Induktion). Durch die L-K. wird z.B. ein Elektronenstrahl von einem senkrecht einwirkenden Magnetfeld auf eine Kreisbahn gelenkt (↑Zyklotron). 254 Life-triggered-Modus <?page no="257"?> Lorentz-Plasma, Plasmamodell, in dem nur die Wechselwirkung zwischen freien Elek‐ tronen und positiven Ionen, nicht aber die zwischen den freien Elektronen untereinander berücksichtigt werden. Löschabstand, ↑Quenching distance Löschanlage, ↑CO 2 -Löschanlage Loschmidt-Konstante, Formelzeichen n 0 ergibt sich aus dem Quotienten der ↑Avo‐ gadro-Konstante N A und dem molaren Volumen V m . Sie gibt die Anzahl der Atome oder Moleküle an, die sich in einem Volumen von 1 cm 3 eines idealen Gases unter Normbedin‐ gung ( T 0 = 273,15 K = 0°C und p 0 = 101,325 kPa) befinden: n 0 = N A / V m = 2,69 ⋅ 10 19 cm -3 (↑Mol) Lösemittel. Häufigstes L. ist Wasser. Zur Einschätzung elektrostat. Gefahren ist es erforderlich, die Leitfähigkeit des L. zu kennen (↑Aufladung). Sie lassen sich einteilen in: ● Unpolare Flüssigkeiten, wie z.B. Schwefelkohlenstoff, Heptan, Tetrachlormethan, Toluol, Benzol, Xylol, haben eine niedrige elektr. Leitfähigkeit, sind elektrostat. auf‐ ladbar und nicht mit Wasser mischbar. ● Polare Flüssigkeiten, wie z.B. Wasser, Ethylenglycol, Ethanol, Ethylacetat usw., weisen mittlere bis hohe elektr. Leitfähigkeit auf und gelten damit im Allgemeinen als nicht elektrostat. entzündbar. [TRGS 727 Abschn. 4] Lösemitteldampf, Gemisch aus der Gasphase eines ↑Lösemittels oberhalb des ↑Flamm‐ punktes mit Luft. L. ist immer schwerer als Luft und sinkt daher zu Boden (Boden-↑Absau‐ gung). Mit dem gezeigten Aufbau kann das demonstriert werden (z.B. durch ein mit Alkohol getränktes Tuch). [SE Abschn. 6.10.4] Lowry, Thomas Martin (1874-1936), engl. Chemiker, bekannt durch seine Säure-Basen- Theorie, die er 1923 zeitgleich unabhängig von J.N. ↑Brønsted veröffentlichte. 255 Lowry <?page no="258"?> luftelektrisches Feld, ↑Feld Luftelektrizität, Oberbegriff für alle natürlichen elektr. Erscheinungen in der Erdatmo‐ sphäre. Durch die Einwirkung radioaktiver Strahlung, kurzwelliger Sonnenstrahlung und der ↑Höhenstrahlung werden in der Erdatmosphäre ständig Ladungsträger (↑Ion) erzeugt. Sie bewirken eine Potentialverteilung, aus der vertikale elektr. Ströme resultieren. Die ↑Ionisation der oberen Atmosphärenschichten (↑Ionosphäre) bewirkt eine Reflektion elektromagnet. Wellen (Kurzwellenempfang). Luftentladung, kennzeichnet ein Prüfverfahren, bei dem die Elektrode des ↑ESD-Prüfge‐ nerators so nahe an das zu prüfende Gerät gebracht wird, dass die Entladung durch einen Überschlag unmittelbar zum Prüfling hin erfolgt. Luftfeuchte (Luftfeuchtigkeit), Temperatur und Feuchtigkeit sind die ein Klima bestim‐ menden Größen. Die L. beschreibt die in Luft enthaltene Wasserdampfmenge. Bei der Sättigung der Luft mit Wasserdampf kommt es zur Nebelbildung. Wird dieser Zustand beim Abkühlen der Luft erreicht, bezeichnet man die zugehörige Temperatur als ↑Taupunkt (ausgedrückt in [°C]). Das elektrostat. Verhalten der Stoffe wird entsprechend ihrer ↑Wasseraktivität mehr oder weniger stark von der L. beeinflusst. (↑Luftfeuchte-Messgerät) absolute L., gibt an, wieviel [g] Wasserdampf im Normalkubikmeter Luft, bzw. wieviel [kg] Wasserdampf in einem [kg] Luft enthalten sind. relative L., (Abk. r.F.) drückt aus, wieviel Prozent der bei der jeweiligen Tempe‐ ratur max. möglichen Menge Wasserdampf in der Luft vorhanden sind. Demzufolge entspricht 100 % r.F. der max. Wasserdampfmenge (Sättigung), die ein Gasgemisch (z.B. Luft) enthalten kann. Unterhalb dieses Wertes sind der Wasserdampfdruck und entsprechend auch die r.F. in Prozent dem gesamten barometrischen Druck propor‐ tional. Da der höchstmögliche Wasserdampfdruck von der Temperatur abhängt, ist auch die r.F. temperaturabhängig. Im geschlossenen System steigt diese an, wenn die Temperatur fällt und umgekehrt. Luftfeuchte-Messgerät. Die elektrostat. Eigenschaften vieler Werkstoffe unterliegen stets dem Umgebungseinfluss (↑Klima). Für die daher notwendigen Messungen der ↑Luft‐ feuchte stehen verschiedene Arten zur Verfügung, die auf chem., elektr., mechan. oder thermodynamischen Verfahren beruhen. Neben den aufgeführten Geräten gibt es noch die Absorptionsmethode (↑Absorption) sowie kapazitive (↑Dünnfilmtechnik) und optische Verfahren. Aspirationspsychrometer stellen ein absolutes Messverfahren dar, im Gegensatz zum Haarhygrometer, Lithiumchlorid-Luftfeuchtesensor und den elektron. Geräten mit Halbleitersensoren (z.B. Nutzung einer hygroskopischen Schicht als ↑Dielektrikum in einem ↑Kondensator). 256 luftelektrisch <?page no="259"?> Thermometer (1, 2), Gewebedocht (3), Wasserreservoir (4), Luftleitblech (5), Aspirator (6) Aspirationspsychrometer, auf ther‐ modynamischem Prinzip beruhendes Gerät. Es wird die zu messende Luft in konstantem Strom an einem trockenen und einem mit destilliertem Wasser be‐ feuchteten Thermometer vorbeigeführt. In‐ folge Entzugs von Verdampfungswärme am feuchten Thermometer zeigt dies eine niedrigere Temperatur als das trockene an. Die Temperaturdifferenz beider Ther‐ mometer (psychrometrische Differenz) ist umso größer, je niedriger die Luftfeuchte ist. Nach der sog. Sprung’schen Psychro‐ meterformel bzw. aus entsprechenden Ta‐ bellen lässt sich die rel. Feuchte ermitteln. Haarhygrometer, nutzt die Eigen‐ schaft entfetteter Haare, sich mit abneh‐ mender rel. Luftfeuchte zu verkürzen und bei zunehmender Luftfeuchte zu verlängern (↑Sorption, ↑Hygrometer). Im Gerät werden die Haare an einem Ende federnd befestigt und am anderen Ende mit einem Hebelsystem verbunden, das ihre Längenänderung auf einen Zeiger überträgt. Auf der dazugehörigen Skala, die in Prozentwerten rel. Luftfeuchte unterteilt ist, gilt der 100 %-Punkt als Wert zum ↑Kalibrieren. Die auftretende ↑Hysterese hat eine systembedingte Ungenauigkeit zur Folge. Da das Gerät empfindlich gegen Austrocknen ist, sollte es, wenn die Anzeige falsch erscheint, zum Regenerieren in feuchte Luft gebracht werden. Eine Kontrolle ist auf folgende Weise möglich: Das Gerät wird in ein Gefäß gestellt, dessen Boden mit Wasser bedeckt ist. Nach Schließen des Deckels verbleibt es mind. 5 Std. darin. Im Gefäß stellt sich eine mit Wasserdampf gesättigte Atmosphäre ein, d.h. es muss 100 % r.F. anzeigen. Gegebenenfalls kann man es mit der Kalibrierschraube auf diesen Wert ↑justieren. Taupunkthygrometer (auch Taupunktspiegelbzw. Kondensationshygrometer), Hyg‐ rometer zur Messung des Wasserdampfgehaltes der Luft, das besonders bei tiefen Tempera‐ turen Anwendung findet. Eine spiegelnde Fläche wird unter Nutzung des ↑Peltier-Effektes langsam abgekühlt und bei Erreichen des ↑Taupunktes der sie umgebenden Luft setzt auf ihr Kondensation ein. Aus der Taupunkttemperatur und der Lufttemperatur kann die rel. ↑Luftfeuchte bestimmt werden. 257 Luftfeuchte-Messgerät <?page no="260"?> Lithiumchlorid-Luftfeuchtesensor. Das Verfahren beruht darauf, dass Lithium‐ chlorid LiCl (3) als stark hygroskopisches Salz, Wasser aus der Umgebungsluft aufnimmt. Ein mit Salzlösung getränktes Gewebe (2) umhüllt ein Isolierrohr (1) in dem eine Heizwick‐ lung (4) und ein Temperatursensor integriert sind. Luftgrenzschicht (laminare). Bei hinreichend schnell bewegten Materialbahnen entsteht abhängig von der Oberflächenstruktur eine L., die bei verfahrenstechnologischen Prozessen (insbesondere bei Trocknung) z.B. den Wärme- oder Stofftransport behindert. 258 Luftgrenzschicht <?page no="261"?> Durch einen ↑Ionenstrom kann diese Schicht verwirbelt und dadurch beeinflusst (z.B. abgesaugt) werden. Der Wärme-/ Stofftransport wird verbessert. [SE Abschn. 8.2.9] Luftionisation, ↑Ionisation Luftkondensator, ↑Kondensator, dessen ↑Dielektrikum von Luft gebildet wird. Luftleitfähigkeit. Da die L. auf dem Ionengehalt der Luft beruht, ist - entgegen allg. An‐ nahme - trockene Luft besser leitfähig als solche mit hoher Feuchtigkeit. Die Leitfähigkeit reiner trockener Luft unter Normalbedingung wird mit 30 fS/ m (Femto-Siemens/ Meter) angegeben, während sie für Luft am Taupunkt 1 fS/ m beträgt. Die Ursache für dieses Verhalten ist, dass die zur Ionenleitfähigkeit beitragenden ↑Aerosole in der Nähe des Taupunkts als ↑Kondensationskerne wirken und mit den Nebeltröpfchen abgeschieden werden. Luftstrahlmühle (Micronizer), zerkleinert Partikel über die durch das Mahlgas einge‐ brachte Energie. Die L. weist häufig eine harte oder elastische Kunststoffauskleidung auf, um Produktanhaftung insbesondere im Bereich der Einleitdüse zu verhindern. Soweit dafür elektr. isolierende Materialien verwendet werden, besteht Zündgefahr infolge ↑Gleitstiel‐ büschelentladung. Letztere lassen sich durch Perforation der Auskleidung im Rastermaß von etwa 10 mm vermeiden bzw. auf ungefährliche Stärke reduzieren. Luftstrecke, kürzeste Entfernung in Luft zwischen zwei leitfähigen Teilen (↑Kriech‐ strecke). [DIN EN 61010-1] Lüftung, soll die Bildung gefährlicher ↑Ex-Atmosphären verhindern oder einschränken. Wenn durch die Art der Luftführung gewährleistet ist, dass an keiner Stelle und zu keiner Zeit Explosionsgefahr z.B. durch elektrostat. Aufladungen auftritt, kann auf entsprechende Schutzmaßnahmen verzichtet werden. Das lässt sich nur erreichen, wenn eine Abschätzung der max. Menge eventuell austretender brennbarer Gase und Dämpfe möglich ist und die Lage der Quelle sowie die Ausbreitungsbedingungen ausreichend bekannt sind. Stäube und Dämpfe müssen an der Entstehungsstelle abgesaugt werden (Objekt-↑Absaugung). Gefährliche Staubablagerungen sind sicher zu verhindern. 259 Lüftung <?page no="262"?> In Räumen oberhalb der Erdgleiche ergibt sich durch bauliche Gestaltung und Wit‐ terungseinflüsse normalerweise eine natürliche L., bei der die Luft mind. einmal pro Stunde ausgetauscht wird (Luftwechselzahl n = 1/ h). In Kellerräumen kann als Richtwert eine Luftwechselzahl von 0,4/ h angenommen werden. Mit einer techn. L. lassen sich höhere Luftwechselzahlen und gezieltere Luftführung erreichen; ihre Wirksamkeit muss überwacht werden. [TRGS 721 bis 723 und 725] Lumineszenz, (lat. lumen, „Licht“) , Sammelbezeichnung für alle Leuchterscheinungen, die nicht auf Temperaturstrahlung beruhen (kaltes Leuchten, Kaltlicht). Es werden einzelne Atome und Moleküle angeregt, die die zugeführte Energie durch Lichtemission (von UVbis IR-Strahlung) wieder abgeben. Deren Intensität ist oft proportional zur Zahl der angeregten Atome bzw. Moleküle. Je nach Art der Anregung wird unterschieden in: ↑ Elektro-L. bei elektr. Feldern oder elektrostat. Entladungsvorgängen (↑Gasentladung), Iono-L. bei Anregung des Leuchtstoffes durch Ionen, Kathodo-L. bei Anregung des Leuchtstoffes durch Elektronenstrahlen, Piezo.-L. bei äußerem Druck mit elastischer Verformung, Thermo-L. durch Wärme bei bereits angeregten Atomen, Foto-L. bei optischer Anregung, Chemo-L. bei chem. Reaktionen (bei Lebewesen Bio-L. (Glühwürmchen)), Tribo-L., Frakto-L. beim Zerbrechen oder Aneinanderreiben im Material, Mechano-L. bei mechan. Einwirkung auf Feststoffe oder Flüssigkeiten, Sono-L. durch Schall, hohen Druck auf Blasen in Flüssigkeiten (Implosion), Radio-L. durch radioaktive Strahlung, Röntgen-L. durch Röntgen- oder Gammastrahlung. Lykopodium, winzige Sporen des „Kolben-Bärlapps“ (moosähnliche Pflanze), die ein staubfeines gelbliches Pulver bilden (Medianwert 32 µm), das volkstümlich als Hexenmehl bezeichnet wird. L. wird wegen seiner gleichmäßigen Qualität u.a. als Testsubstanz für Staubexplosionsprüfungen (↑MZE) und zur Sichtbarmachung von ↑Ladungsverteilungen verwendet. Der stichflammenartige Abbrand von aufgewirbeltem L. wurde in alten Zeiten als Möglichkeit angesehen, ↑Gewitterblitze anzuziehen und unschädlich zu machen. M Machine Model, ↑MM mageres Gemisch, bezeichnet ein Gemisch brennbarer Gase bzw. Dämpfe in Luft unter‐ halb der unteren ↑Explosionsgrenze, es kann nicht zur Entzündung gebracht werden. (↑Dampfdruckkurve, ↑Flamme) Magnesiumpulver, ↑Leichtmetall magnetische Induktion, ↑Induktion 260 Lumineszenz <?page no="263"?> magnetisches Feld, ↑Feld, ↑Naturkonstante Magnetisierung, bezeichnet das Ausrichten der Elementarmagnete (Weiß`sche Bezirke) ferromagnetischer Stoffe (magnet. ↑Polarisation). Magnetografie, nach 1980 entwickeltes Digitaldruckverfahren, bei dem kleine Magnet‐ köpfe die unter einer Grafitschicht befindliche Magnetschicht „beschreiben“. Der auf dieser haftende Toner wird elektrostat. auf den Bedruckstoff übertragen und anschließend mittels Xenon-Blitzlampen „kalt“ fixiert (ca. 50°C), (↑Coronaaufladung). Magnetschwebebahn, funktioniert auf dem Prinzip eines Linearantriebs mit Abstandhal‐ tung durch starke Magnetfelder (Kraftwirkung im ↑Feld). Das elektrostat. Pendant ist der ↑elektr. Vorhang. MAK-Wert, Abk. für Maximale Arbeitsplatz-Konzentration (synonym: Luftgrenz‐ wert). Der Begriff wurde 2005 mit Inkrafttreten der ↑GefStoffV durch den ↑Arbeits‐ platzgrenzwert (AGW) ersetzt (↑gefahrdrohende Menge) und war definiert als die höchstzulässige Konzentration eines Stoffes in der Luft am Arbeitsplatz, bei der im Allgemeinen die Gesundheit des Arbeitnehmers auch bei wiederholter und langfristiger (i.d.R. 8-stündiger) Exposition und einer durchschnittlichen Wochenarbeitszeit von 40 Std. nicht beeinträchtigt wird. Manteleffekt / Mantelschicht. Bei ↑Kunststoffen, deren elektr. Widerstand durch feinverteilte leitfähige Zusätze (z.B. Ruß (↑Kohlenstoff), Stahlfasern) verringert werden soll, ist häufig in oberflächennahen Randschichten eine Abnahme der Konzentration leitfähiger Teilchen festzustellen. Sie wird durch die Tendenz des aufgeschmolzenen Polymers verursacht, die leitfähigen Teilchen zu umhüllen (↑Benetzbarkeit, ↑Oberflä‐ chenspannung) und führt dazu, dass der elektr. Widerstand an der erstarrten Fertig‐ teiloberfläche deutlich höher ist als im Materialinnern. Nach Entfernen dieser im µm-Bereich liegenden M.-Schicht lassen sich gegebenenfalls die angestrebten niedrigen Widerstandswerte erreichen. Dieser M.-Effekt beeinträchtigt die antistat. Eigenschaft eines Kunststoffteils nur geringfügig, kann aber bei zu niedriger Messspannung Fehlmessungen verursachen (↑Oberflächenwiderstand). Weil diese M.-Schichten erfah‐ rungsgemäß bereits bei Spannungen von etwa 1000 V durchschlagen werden, besteht im Allgemeinen auch keine Zündgefahr. 261 Manteleffekt <?page no="264"?> Zur Erkennung des M.-Effekts können Messgeräte genutzt werden, die die Messspan‐ nung automatisch in kleinen Schritten bis auf 1000 V erhöhen und die Spannung sowie den Widerstand beim Durchschlag erfassen. [SE Abschn. 3.5.3], [Brunner, J., Künzig, H. (2019)] Maschine, (griech. mechane, „Werkzeug“) , mechan. Vorrichtung, mit der eine primär zur Verfügung stehende Energieform in eine andere, für einen bestimmten Zweck er‐ wünschte Energieform, umgewandelt wird, z.B. ↑Bandgenerator, ↑Influenzelektrisierma‐ schine, ↑Motor. Massedurchsatz (elektrostatische Bestimmung). Im Vergleich zu Gasen und Flüssig‐ keiten gestaltet sich bei Schüttgütern die Bestimmung des M. schwierig. Eine Methode stellt ein elektrostat. Messverfahren dar, das auf der Erfassung von Teilchenaufladungen beruht, die aus der Trenn-↑Aufladung beim Materialtransport resultiert. Die Ladung des Schüttgutstroms wird durch ↑Influenz auf einen Sensor übertragen, der aus der Überlagerung vieler Einzelladungen ein dem M. entsprechendes Stromrauschen (↑Band‐ breite) liefert. Werden in einem definierten kleinen Abstand zwei Sensoren eingebaut, so entstehen mit entsprechendem Zeitversatz einander ähnliche Rauschsignale, aus denen sich über eine Korrelationsrechnung Fördermenge und Transportgeschwindigkeit be‐ stimmen lassen. Materialbahn. In vielfältigen industriellen Prozessen werden M. z.B. aus Papier, Folie, Tex‐ tilien, Metall und deren ↑Verbundstoffe sowie Glas (für Elektronikanwendung) verarbeitet. Untersuchungen im Zusammenhang mit der Interpretation von ↑Aufladungsphänomenen an M. haben gezeigt, dass auf herkömmliche Weise, d.h. mit der klassischen Theorie der Helmholtz-Doppelschicht (↑Ladungsdoppelschicht), Elektrostatik-Probleme kaum zufrie‐ denstellend zu deuten bzw. zu beantworten sind. Die Entstehung von unterschiedlichsten ↑Ladungsprofilen ist bisher nicht voraussagbar. Bei der Wiederaufrollung von M. sind drei Phänomene zu beobachten: ● Es entsteht infolge der ungleichmäßigen ↑Ladungsverteilung ein „Wickel“-↑Konden‐ sator, dessen Energie sich in einer Gleitstielbüschelentladung umsetzen kann (insbe‐ sondere bei Verbundstoffen). ● Es kommt zur Akkumulation von gleichnamigen Ladungen, die zu einer ↑Superbü‐ schelentladung führen kann (↑Ladungsakkumulation). ● Besonders bei frisch extrudierten Folien kommt es innerhalb der i.d.R. straff aufge‐ rollten Wickel durch Abkühlung und/ oder mechan. Spannung zu geringsten Relativ‐ bewegungen, die durch den hohen Anpressdruck ebenso hohe Aufladung entstehen lassen, die beim Abwickeln erkennbar werden. (↑Nutzanwendung, ↑Aufladeelektrode, ↑Ionisator in Verarbeitungsmaschinen, ↑Bandgene‐ rator, ↑Lewis-Säure-Base-Konzept, ↑Brønsted-Lowry Definition, ↑Ladungsbedeckung) Materialfeuchte, bedeutsame Größe für die Bestimmung von Materialeigenschaften, die die Weiterverarbeitungsmöglichkeit, u.a. die Druckqualität und in der Nahrungs-, Genussmittel- und Kosmetikindustrie die Haltbarkeit der Erzeugnisse bestimmt. Bei zellu‐ losehaltigen Materialien (z.B. Papier) nimmt der Oberflächen- und Volumenwiderstand mit steigendem Wassergehalt nahezu linear ab. Die Bestimmung des Wassergehaltes erfolgt 262 Maschine <?page no="265"?> nach chem., elektr., optischen oder thermogravimetrischen Messmethoden. Als nahezu ideales Verfahren kann die Nahinfrarotspektroskopie (↑NIR-Spektroskopie) angewendet werden. Bei der thermogravimetrischen Methode wird das Wasser durch Temperaturerhö‐ hung, Infrarotstrahlung oder Mikrowellen aus dem Messobjekt entfernt und die Ge‐ wichtsabnahme bewertet. Da neben dem Wasser auch andere Materialien verdunsten und zum Masseverlust beitragen können, sind Messfehler nicht auszuschließen. [SE Abschn. 3.16.2.2] Materialpaarung, beeinflusst die ↑Aufladung bei der Trennung der Partner, wenn nur einer der beteiligten Stoffe einen entsprechend hohen Widerstand aufweist, d.h. auch beim Trennen einer aus Isolierstoff und Metall bestehenden M. kommt es zur Aufladung, und zwar bei beiden auf gleiche Art, nur mit unterschiedlichem Ladungsvorzeichen. Ein besonderer Fall sind M. von Walzen in Verarbeitungsanlagen, die je nach Anforde‐ rung unterschiedlich beschichtet sind. Häufig vorkommende Beschichtungen sind: ● NBR (Nitril-Butadien-Kautschuk, polar), ● PU (Polyurethan, polar), ● EPDM (Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk, unpolar), ● Silikon (unpolar). In der Literatur ist beschrieben, dass die ↑Coehn’sche Regel nicht mehr gültig ist, wenn einer der Partner unpolar ist (↑Aufladungsphänomene). [Kanamaru, K., Takada, T. (1939)], [SE Abschn. 2.5 und 2.14] Maxwell, James Clerk (1831-1879), brit. Physiker, begründete u.a. die moderne Elektrody‐ namik und die elektromagnet. Lichttheorie. Maxwell’sche Gleichung, von J.C. ↑Maxwell formulierte Grundgleichungen der Elektro‐ dynamik, die den Zusammenhang und die Wechselwirkungen zwischen elektr. Ladung und elektromagnet. ↑Feld beschreiben und den Nachweis erbringen, dass sich ein elektro‐ magnet. Feld mit Lichtgeschwindigkeit als Welle ausbreitet (↑elektromagnet. Strahlung). 1. Elektr. Ladungen sind Quellen von Feldlinien (↑Coulombkraft). 2. Es gibt keine magnet. Punktladungen. Magnet. Feldlinien sind immer geschlossen. 3. Ein sich zeitlich änderndes Magnetfeld erzeugt ein elektr. Wirbelfeld. 4. Umkehrung des 3. M-G.: Ein zeitlich sich änderndes elektr. Feld erzeugt ein magnet. Wirbelfeld (↑Pinch-Effekt). mechanischer Funken, durch Reib-, Schlag- und Schleifvorgänge ausgelöster ↑Funken. Medianwert, ↑explosionstechn. Kennzahl für Schüttgut, beschreibt die mittlere Korngröße (50 Gew.-% des Staubes sind gröber und 50 Gew.-% sind feiner als der M.). Die Korngrößen‐ verteilung eines Staubes wird durch eine Siebanalyse ermittelt. Mittels der Methode der finiten Elemente kann mit dem M. die Energie einer ↑Schüttkegelentladung (SKE) berechnet werden. W SK E = 5, 22 ∙ d 3, 36 ∙ g 1, 46 263 Medianwert <?page no="266"?> W SKE [mJ] ist die max. zu erwartende ↑Äquivalentenergie einer Schüttkegelentladung, d [m] ist der Behälterdurchmesser und g [mm] der M. [TRGS 727 Abschn. A.3.6] Medizinprodukt. Das von Personen dauerhaft oder zeitweise am Körper getragene M. (z.B. Hörgerät, Insulinpumpe, 24-h-Blutdruckmessgerät u.a.) könnte aufgrund der integrierten Energieversorgung als Zündquelle in Ex-Bereichen eine Gefährdung darstellen. Diesbezüg‐ liche Untersuchungen von ↑Physikal.-Techn. Bundesanstalt und ↑Berufsgenossenschaft Rohstoffe und chem. Industrie (BG RCI) sind noch nicht abgeschlossen. (↑Implantat) Mensch, besteht als Säugling aus 80-85 % Wasser und der Wert sinkt im Alter bis auf ca. 70 %. Je nach Bedingung ist die gesunde Haut ableitfähig, das Körperinnere sehr leitfähig und daher nahezu feldfrei (↑Im‐ plantat). Es gibt Krankheiten, bei denen kein Körperschweiß vorhanden ist (z.B. eine bestimmte Form der Diabetes) und die Maßnahmen zur Personen-↑Erdung im ↑Ex-Bereich nicht wirksam sein könnten (↑Personenaufladung). Wenn ein M. eine Handelektrode (vergoldet) und eine zweite aus Zink in den Händen hält, so fließt von Hand zu Hand ein Strom, weil die Körperflüssigkeiten als Elektrolyte dienen und auch der Abstand der beiden Metalle in der elektrochem. ↑Spannungsreihe zur Wirkung kommt (↑galvanisches Element). Der M. ● ist als leitfähiger Körper zu betrachten und unterliegt den Wirkungen der ↑Influenz, ● kann als isolierter Körper Ladung transportieren (↑Ladungsverschleppung), ● kann sich durch Bewegung aufladen (↑Kleidung, ↑Begehaufladung), wobei bisher nicht mehr als 19 kV gemessen werden konnten, ● kann als isolierter Körper durch externen Einfluss (Kontakt- oder ↑Coronaaufladung) nicht höher als auf max. 40 kV aufgeladen werden (↑Coronaentladung), ● kann je nach Körpervolumen ↑Ladung speichern (elektr. Kapazität ca. 70-150 pF) und diese in einem zündfähigen Funken zur Entladung bringen, ● verspürt elektrostat. Entladungen ab ca. 2 kV und ● erzeugt selbst Funktions-Ströme, die gemessen werden können (z.B. EKG). MESG, Abk. für engl. maximum experimental safe gap , („experimentell ermittelte Grenz‐ spaltweite, Normspaltweite“) , Klassifizierung der Gase und Dämpfe in ↑Explosionsgruppen hinsichtlich der Durchschlagsfähigkeit durch einen genormten Ringspalt [DIN EN ISO/ IEC 80079-20-1]: 264 Medizinprodukt <?page no="267"?> Grenzspaltweite (MESG) [mm] Ex-Gruppe ≥ 0,9 IIA > 0,5 bis < 0,9 IIB ≤ 0,5 IIC Anwendung: z.B. bei der Auswahl von ↑Flammendurchschlagsicherung oder der druckfesten Kapselung (↑Zündschutzart Ex d). Die MESG bezeichnet die max. Spaltöffnung für das zünddurchschlagwilligste Gemisch (nicht zwangsläufig stöchiometrisch), bei der es zu keinem Zünddurchschlag kommt. Sie korreliert mit dem ↑Mindestzündstrom (MIC). Die MESG sinkt mit steigender Temperatur und steigendem Druck sowie bei Anwesenheit von stärkeren Oxidationsmitteln als Luft. Durch den Zusatz von Inertgas kann die MESG angehoben werden. [Zakel, S. et al. (2020)] Messblende, ↑EFM Messbrücke. Das in der Elektrotechnik für Präzisionsmessungen von Kapazitäten und Widerständen geeignete Gerät kommt im Bereich der Elektrostatik i.d.R. nicht zur Anwen‐ dung, weil bei dem zu erfassenden Bereich von etwa 1 kΩ-1 PΩ Messverfahren nach dem Spannungs-/ Strom-Prinzip über ↑Pico-Amperemeter leichter zu realisieren sind. Die geringere Genauigkeit gegenüber einer ↑Brückenschaltung ist für die Elektrostatik ohne Belang. (↑Kapazitätsmessung, ↑Widerstandsmessung) Messbügel, ↑Messelektrode-Feststoffe Nr. 5 und Nr. 8 Mess-Chopper, ↑EFM Messelektrode, techn. Gerät für die in der Elektrostatik durchzuführenden Messungen von ↑Widerständen und temperaturabhängigen ↑Leitfähigkeiten (bei Flüssigkeiten). Sie dient sowohl zur Bestimmung der elektr. Eigenschaften als auch des elektrostat. Verhaltens von Objekten (↑Manteleffekt). Je nach Art der Oberfläche (hart, weich, steinig) werden unterschiedliche M. verwendet. In unterschiedlichen Normen und Regelwerken sind entsprechende Gewichtsangaben für den Anpressdruck der M. an feste Stoffe enthalten. Das wird i.d.R. durch das Eigengewicht oder den normierten Federdruck erreicht. Die M. sollten normgerechte Konfigurationen aufweisen, anderenfalls sind ihre Abmessungen im Messprotokoll zu beschreiben. Die Prüfdurchführung und die Messgerätespezifikation muss den jeweiligen normativen Vorgaben entsprechen (↑Messfehler); der Messaufgabe entsprechende Messkabel sind zu verwenden (↑Kabelaufladung). Für die Vergleichbarkeit der Messergebnisse sollten die Oberflächenwiderstände für homogene Feststoffe in spezif. Oberflächenwiderstände umgerechnet werden. 265 Messelektrode <?page no="268"?> Generell sollten sowohl die M. als auch die Mess‐ probe mind. 24 Std. bei 23 ± 2°C und einer rel. Luftfeuchte von 25 ± 5 % akklimatisieren. Mögliche ↑Einflussfaktoren auf die Messungen sind zu be‐ achten. Das zu erwartende Messergebnis sollte inner‐ halb des Messbereiches des ↑Tera-Ohmmeters liegen. Dieses sollte die folgenden Anschlüsse haben: Span‐ nungsversorgung (A), Messkabel (M), Schutzring (S), Erde (E). (↑Messfehler (Schutzringschaltung), Funk‐ tions-↑Erdung) Bei hochohmigen Oberflächen-Widerstandswerten > 10 8 Ω ist stets eine Schutzringschaltung zu nutzen. Nachfolgend sind die bekanntesten M. aufgeführt. [DIN EN 60079-32-2], [DIN EN 61340-4-1 und 61340-2-3], [Gruppe DIN EN 1149], [SE Abschn. 3.5] M. für Feststoffe (zur Messung von Oberflächenwiderstand R O und Durchgangswider‐ stand R D ) sind i.d.R. aus Edelstahl und meist mit einer leitfähigen Gummibeschichtung versehen (Volumenwiderstand < 10 3 Ω, typisch 3 mm dick, Shore A 50-70 (Gummihärte)). Im Allgemeinen darf der Probekörper zwar jede beliebige Form aufweisen, muss aber ein Festkörper sein. Für Pulverschüttungen sind spezielle M. notwendig (Partikelgröße beachten). Für Bekleidung und Textilien gibt es weitere M. u.a. [DIN EN 61340-4-9]. 1) Schneidenelektrode (auch Streifen- oder Messerelektrode), zwei parallel zueinander angeordnete linienförmige M. zum Kontaktieren von Isolierstoffen für die Bestimmung von R O (Abmessungen siehe Abb.). Die Schneiden sind aus biegsamem Material oder leitfähigen weichen Gummimischungen, um auch an nichtebenen Oberflächen einen guten Kontakt zu erzielen. In Anlehnung an die abgebildeten Dimensionen können vergleichbare M. zur Anwendung kommen. Schon in der alten DIN 53482 von 1967 wurden die Abmessungen so festgelegt, dass der ↑Randfeld-Einfluss vernachlässigt werden kann (heute [DIN EN 62631-3-3]). 266 Messelektrode <?page no="269"?> (Quelle: www.fischer-messtechnik.de) 2) Strichelektrode, zwei schmale Elektroden aus leitender Farbe (Leitsilberlack oder kolloidales Grafit) zur Bestimmung von R O an Isolierstoffen. Eine mögliche Beeinflussung der Oberfläche durch das Lösemittel ist zu beachten und zu vermeiden! 3) Zungenschneidenelektrode, eine in der zurück‐ gezogenen DIN 53 482 beschriebene Aufsetzelektrode zur Messung von R O . Sie bestand aus zwei dünnen, regelmäßig eingeschnittenen Federblechen von 100 mm Länge, die in einem Abstand von 10 mm auf die Oberfläche des Probekörpers gedrückt wurden. [DIN EN 62631-3-2] 4) Leitgummielektrode / Schaumstoffelektrode, Modifizierung der Elektrode 3) mit aufgesetzten leit‐ fähigen Gummistreifen von 1 mm Stärke und einem Gewicht von 2 kg oder Stempelelektrode mit aufge‐ klebtem, leitfähigem, weichem Material (z.B. 33 Shore A, max. 1,5 Ω/ cm, 3 mm dick), verwendet zur Messung von R O an Isolierstoffen. Sie soll sich den Konturen des Prüfkörpers anpassen und so eine bes‐ sere Kontaktierung bewirken. Zur Vermeidung von Messfehlern muss der Widerstand der Elektrode gegen den zu messenden Probenwiderstand vernachlässigbar klein sein. Wenn die Wider‐ standswerte unbekannt sind, ist mit kleinen Messpannungen zu beginnen. Bei der bei ab‐ leitfähigen und antistat. Prüfkörpern bevorzugten Messspannung von 10 kV müssen zur Vermeidung von Funkenüberschlägen die Kontaktstreifen mit dazwischenliegendem Schaumstoff voneinander isoliert werden. 267 Messelektrode <?page no="270"?> 5) Quadrat-M., ● a) für die Messung des spezif. Oberflächenwiderstandes ρ S (in diesem Zusammenhang auch R □ genannt). Die Messung erfolgt zwischen zwei schmalen parallelen M. mit der Länge L gleich dem Abstand A . Bei homogener Widerstandsvertei‐ lung bleibt der Oberflächenwiderstand bei Messflächen von A = L konstant! [TRGS 727], [DIN EN 61340-2-3], [DIN EN 1149-1] ● b) (↑Presseurtester) für Zylinder, Walzen u.ä. zur Bestimmung von R O oder R D . Empfoh‐ lene Elektrodenform zur Messung zylindrischer Körper (zwei Elektroden 10 x 100 mm 2 , Abstand 100 mm). 6) Kreiselektrode, genormte Elektrode für ebene Probekörper zur Be‐ stimmung des spezif. Durchgangswiderstandes ρ V und des ↑Ableitwi‐ derstandes von ↑Fußböden. Sie wird auch zur Bestimmung der elektr. Widerstandsgrößen an Textilien (Punkt-zu-Punkt-Widerstand) ver‐ wendet. [DIN EN 61340-4-1 und 61340-4-9]: Ø 65 ± 5 mm, 2,5 ± 0,25 kg (weiche Proben), 5,0 ± 0,25 kg (harte Proben); [ISO 10965]: Ø 65 ± 2 mm, 5,0 ± 0,1 kg (alle Arten); [ASTM F150]: Ø 63,5 mm, 2,5 kg (alle Arten). 7) Dreifuß-M. (auch Dreipunkt-Elektrode), dient der Überprüfung des Isolationswiderstandes von Bodensystemen in Bezug auf die Ableitfähigkeit von Personen. Sie besteht aus einem gleichseitigen Dreieck, das für die Messung mit dem Gewicht der messenden Person (mind. 300 N) angepresst werden soll. Bei keramischem Fußbodenbelag ist die Kreiselektrode 6) sinnvoll. Von einer Zwischenlage aus angefeuchtetem Fließpapier wird abgeraten, weil damit Feuchtigkeit in den Bodenbelag eingebracht und so das Messergebnis verfälscht wird. [DIN EN 1081] 268 Messelektrode <?page no="271"?> (Quelle: www.warmbier.com) 8) Zweipunkt-M., ● a) gem. [DIN EN 61340-2-3] für Widerstandsmessungen an kleinen nicht ebenflächigen Objekten. ● b) Tripod-Elektrode gem. [IEC 61340-4-11/ Ed1/ CD] für unebene oder senkrechte Flächen. Sie ist z.B. auch an Handlingsystemen bei der Rekonditionierung von ↑IBC nutzbar. (Quelle: www.kleinwaechtergmbh.de) 269 Messelektrode <?page no="272"?> 9) Ringelektrode, zentrische Elektrode (M), die getrennt durch einen Luftspalt eine Ringelektrode umgibt. Für die Messung des R O wird der Ring als Spannungsversorgung (A) und bei Messung des R D wird der Ring als Schutzring (S) verwendet (↑Messfehler). [DIN EN 61340-2-3] Bei R O < 10 8 Ω darf die Ringelektrode für die Messung von R D nicht an (S) angeschlossen werden, da sonst ein übermäßig hoher Fehlerstrom zu einer unzulässigen Absenkung der Messpannung führen kann. [DIN EN 1149-2] Der spezif. Oberflächenwiderstand {Anhang M.6.1.3} kann berechnet werden nach 9) Ringelektrode, zentrische Elektrode (M), die getrennt durch einen Luftspalt eine Ringelektrode umgibt. Für die Messung des R O wird der Ring als Spannungsversorgung (A) und bei Messung des R D wird der Ring als Schutzring (S) verwendet (↑Messfehler). [DIN EN 61340-2-3] Bei R O < 10 8 Ω darf die Ringelektrode für die Messung von R D nicht an (S) angeschlossen werden, da sonst ein übermäßig hoher Fehlerstrom zu einer unzulässigen Absenkung der Messpannung führen kann. [DIN EN 1149-2] Der spezif. Oberflächenwiderstand {Anhang M.6.1.3} kann berechnet werden nach ρ S = 2πRO loge d2 d1 d 2 = d 1 + 2g und der spezif. Volumenwiderstand {Anhang M.6.1.4} nach ρ V = RD d1 2π 4ℎ O D O e 1 1 2 2 und der spezif. Volumenwiderstand {Anhang M.6.1.4} nach 9) Ringelektrode, zentrische Elektrode (M), die getrennt durch einen Luftspalt eine Ringelektrode umgibt. Für die Messung des R O wird der Ring als Spannungsversorgung (A) und bei Messung des R D wird der Ring als Schutzring (S) verwendet (↑Messfehler). [DIN EN 61340-2-3] Bei R O < 10 8 Ω darf die Ringelektrode für die Messung von R D nicht an (S) angeschlossen werden, da sonst ein übermäßig hoher Fehlerstrom zu einer unzulässigen Absenkung der Messpannung führen kann. [DIN EN 1149-2] Der spezif. Oberflächenwiderstand {Anhang M.6.1.3} kann berechnet werden nach ρ S = 2πRO loge d2 d1 d 2 = d 1 + 2g und der spezif. Volumenwiderstand {Anhang M.6.1.4} nach ρ V = RD d1 2π 4ℎ 299 M O D O e 1 1 2 2 D 1 2 10) Hohlzylinderelektrode. Zur Bestim‐ mung von ρ V an Schüttgütern kann die in der [DIN EN 1149-1] genannte Ringelek‐ trode mit einem Isolierzylinder versehen werden. Neben der vorgesehenen Nutzung für Garne, Fasern und Faserkurzschnitte (z.B. Flock) lassen sich auch Pulver ein‐ füllen, die dann unter dem Eigengewicht der Elektrode mit einem Druck von 2,5 ± 0,25 kPa zusammengepresst werden (die Partikelgröße ist zu beachten). Die Norm sieht nicht vor, den ermittelten Messwert auf ein definiertes Volumen umzurechnen, doch ist dies idealisiert unter Berück‐ 270 Messelektrode <?page no="273"?> sichtigung der M.-Abmessungen und M.-Geometrie möglich: Die Messfläche beträgt 20 cm 2 und die Elektroden haben bei gefülltem Zylinder einen Abstand von 10 mm. Das ergibt einen Faktor von 0,02 m, mit dem der gemessene Widerstandswert zu multiplizieren ist, um zu ρ S mit der Einheit [Ωm] zu gelangen. {Anhang M.6.1.4} 11) Stempelmesszelle (auch Pulvermess‐ zelle), gem. [TRGS 727 Abschn. 6] wird mit der Schüttgutprobe (z.B. Staub/ Pulver) von oben befüllt. Anschließend wird die obere Gewichtselektrode langsam auf die Schüt‐ tung abgesenkt. Der Abstand zwischen den Elektroden wird durch die Proben‐ menge und das Schüttverhalten (Schütt‐ dichte) des Staubes bestimmt und verän‐ dert sich bei jeder Versuchsserie. Diese M. wird vorzugsweise zur Beurteilung in Bezug auf Schüttkegelentladung genutzt. Die Fläche der Stempelmesszelle beträgt 20 cm 2 . Der spezif. Materialwiderstand kann nach R ∙ A / d = ρ berechnet werden ( R - gemessener Widerstand, A - stromdurchflossenen Fläche, d - Abstand zwischen den Elektroden). 12) Rinnenmesszelle, zeichnet sich durch ein konstantes Probenvolumen mit definierter Elektrodenoberfläche und Abstand aus. Überschüssiges Probenmaterial wird nach Befül‐ lung abgestrichen. Diese M. wird vorzugsweise zur Beurteilung feinteiliger Schüttgüter in Bezug auf deren Verhalten nach dem Eindringen z.B. in Gehäuse genutzt. Die [DIN EN ISO/ IEC 80079-20-2] gibt Messspannungen vor: 105 ± 10 V, 500 ± 25 V und 1000 ± 50 V. Messdauer 10 s, bei nicht konstantem Messwert wird die Messdauer auf 65 ± 5 s erhöht. 13) konzentrische Messzelle, J. Lucas (IBExU, Freiberg) hat 1989 für die Untersuchung von Braunkohlestäuben eine aus Ringelektroden aufgebaute Messzelle verwendet. Diese besteht aus drei übereinander gelagerten Ringelektroden mit einer Stabelektrode in der 271 Messelektrode <?page no="274"?> Mitte. Das Messgut wird nicht durch ein Elektrodengewicht komprimiert, sondern nach Bedarf für unterschiedliche Schüttdichten verdichtet. 14) Zylinderelektrode, in der zurückgezogenen DIN 53 482 beschriebene Elektrode zur Messung des R D von rohrförmigen Proben, sinngemäß auch für Kabel, Leitungen und Schläuche. Die Elektrode bestand aus einer inneren und einer äußeren Metallelektrode, die an einem Abschnitt des Probekörpers angebracht wurde. 15) Textilstreifenelektrode, gem. [DIN 54345-5] zur Widerstandsmessung an textilen Flächengebilden für Textilstreifen max. 350 x 50 mm 2 . (Quelle: www.fischer-messtechnik.de) 16) Stiftelektrode gem. [DIN EN 60243-1], zur Be‐ stimmung der elektr. Durchschlagfestigkeit von Iso‐ lierstoffen. Es wird unterschieden in: ● Konische S. (Ø max. 5,5 mm), die mit einem Mittenabstand von 25 ± 1 mm in starre, mind. 1,5 mm dicke Werkstoffe für die Messung eingebracht werden. ● Parallele zylindrische S. sind für die Prüfung von Werkstoffen hoher elektr. Durch‐ schlagfestigkeit, mit mehr als 15 mm Dicke zu nutzen. Das Messergebnis wird gleicher‐ maßen von Oberflächen- und Durchgangswiderstand des Materials bestimmt. 272 Messelektrode <?page no="275"?> (Quelle: www.warmbier.de) 17) Barren-M., zur Messung des ↑Isolationswiderstandes von Materialien in Form von Bändern, Streifen oder dünnen Stäben. Sie besteht aus zwei metallenen Klammern mit den Abmessungen 10 x 10 x 50 mm 3 , die 25 mm voneinander entfernt angeordnet werden. Da sie lediglich vom Probekörper selbst getragen wird, entfallen Fehlmessungen infolge von Nebenschlüssen über isolierende Befestigungsteile. [DIN EN 62631-3-3] 18) flüssige M. Zur Erzielung einer besseren Kontaktierung ist es zulässig, neben den oben genannten Feststoffelektroden auch diese zu verwenden, wie sie z.B. früher in der IEC 93 beschrieben war. Dabei wird die Flüssigkeit durch Ringe aus korrosionsbeständigem Stahl begrenzt, die an ihrer Unterseite scharfe Kanten aufweisen. Zu Art und Widerstand der Elektrodenflüssigkeit gibt es keine Angaben. (Das prinzipiell gut geeignete Quecksilber ist wegen seiner Toxizität für den ständigen Gebrauch oder bei erhöhten Temperaturen nicht zu empfehlen.) 19) M. für Handschuhe, zur Messung des Ableitwiderstandes an Handschuhen und Fingerlingen in getragenem Zustand. Mit dieser M. ist das sog. CAFE-System gem. [ANSI/ ESD STM 15.1] gewährleistet (engl. constant area and force electrode) . Das Ge‐ wicht beträgt 460 g. 20) M. für Schlauchleitungen, sind sehr vielgestaltig und kom‐ plex anzuwenden. Die Anordnung der unterschiedlichen M. für die Bestimmung von Längs-, Oberflächen- (innen und außen) und Durchgangswiderstand sowie der Widerstand von Schlauchar‐ matur (Fitting) zum Schlauchkorpus sind in [DIN EN ISO 8031] beschrieben. Die Messspannung beträgt 500 V. M. für Flüssigkeiten zur Bestimmung der ↑Leit‐ fähigkeit: 1) Leitfähigkeits-Messzelle. Es ist empfehlens‐ wert, aus der Vielzahl der verwendeten Elektroden die abgebildete gem. [DIN 51412-1] zu verwenden. 2) Tauchelektrode für schnelle Serien-Mes‐ sungen, mit zwei 1 cm 2 großen, parallel und vonein‐ ander isoliert angeordneten M., Eintauchtiefe 1 cm, Zellenkonstante = 1/ cm. Zwischen den Elektroden 273 Messelektrode <?page no="276"?> befindet sich eine Schutzelektrode zur Verhinderung von parasitären Strömen zwischen den Elektrodenplatten. 3) Tauchelektrode für Messungen zur Beurteilung von elektrostat. Gefahren (z.B. Leitfähigkeit von Ke‐ rosin) unter Verzicht auf hohe Genauigkeit. Es werden zwei isolierte, vorzugsweise konzentrisch angeordnete Flächen bis zu einer festgelegten Tiefe in die zu mes‐ sende Flüssigkeit geringer Viskosität getaucht. Ein in‐ nerer Elektrodenstift ist mit dem Eingang eines Messge‐ rätes zur Bestimmung des Durchgangs-↑Widerstandes verbunden, während eine umgebende Zylinderelektrode den Messstrom zuführt. Zur Ermittlung des spezif. Wi‐ derstandes der zu untersuchenden Flüssigkeit muss der Messwert (Widerstandswert) mit der ↑Zellenkonstanten multipliziert werden. Letztere errechnet sich aus dem Verhältnis von Elektrodenfläche zu Elektrodenabstand. 4) Messzelle zur Bestimmung der Leitfähigkeit und der Permittivität in Verbindung mit dem Messsystem EPSILON+ (www.flucon.de). Zur Ver‐ meidung von Elektrolyse-Erscheinungen in Fluiden wird mit Wechselspannung von 1,5 V (AC), einer Frequenz von 20 kHz für die Bestimmung der elektr. Leitfähigkeit und einer Frequenz von 100 kHz für die Bestimmung der Permittivität gemessen. Über die Kapazität der als Rohrkondensator ausgebil‐ deten Messzelle (Außenelektrode - A, Innenelek‐ trode - I) kann die elektr. Leitfähigkeit κ im Bereich von 1 ∙ 10 -9 bis 6 ∙ 10 -4 S/ m gemessen werden. Der Messbereich der Permittivität ε umfasst die Werte von 1-10. In Verbindung mit einer Temperiereinheit kann das Verhalten beider Werte bei ansteigender 274 Messelektrode <?page no="277"?> Temperatur bis 170°C erfasst werden. Das Verfahren ist angelehnt an [DIN EN 60247]. (↑Wechselstromgröße, ↑Widerstandsmessung) M. als Sonderanwendung - Kugelelektrode, für elektrostat. Messungen etablierte, einem Handknöchel oder Daumen nachempfundene Elektrode, Ø 20-25 mm. Besonders für die Messung übertragener Ladung am ↑Coulombmeter und als Handversuch/ Vorversuch zur Bestimmung der MZE von Stäuben verwendet. Prinzipdarstellung für ↑Staubzündung (Quelle: Dr. U.v. Pidoll) Messfehler, treten im Bereich der Elektrostatik vorwiegend bei ↑Feldstärke- und ↑Wider‐ standsmessungen auf und sind deshalb durch nachfolgende Maßnahmen zu verringern. Die Messgeräte sollten stets ↑kalibriert sein oder mit bekannten Referenzproben kontrolliert werden. Generell ist zu beachten, dass elektrostat. Kenngrößen i.d.R. nicht sehr genau und reproduzierbar gemessen werden können, da sie von geringsten Inhomogenitäten beeinflusst werden. Sie weisen daher typischerweise eine Messunsicherheit von bis zu etwa 30 % auf, die jedoch bei sicherheitsrelevanten Grenzwerten bereits berücksichtigt ist. Grundsätzlich sind alle zur Messung verwendeten Teile und Geräte zu erden (↑Erdung). Zur ↑Messgenauigkeit bei Widerstandsmessungen liegen in verschiedenen Normen und Richtlinien/ Dokumenten weitere Aussagen vor, u.a. in [TRGS 727]. Es empfiehlt sich, Messungen an mehreren Proben oder durch mehrere Versuche zu wiederholen. Statistische Auswertemethoden können zu einer besseren Ergebnisinterpretation beitragen. Die Messungen nach [DIN EN IEC 60079-0] sind nicht zu empfehlen, da es bei Einhaltung der darin genannten Verfahrensvorschriften zu vielfältigen M. kommen kann. Es sollte stets die [IEC/ TS 60079-32-1] und die Normenreihe [DIN EN 61340] herangezogen werden. [Pidoll, U.v. (2019)] Bei Feldstärkemessung sollte eine ↑Homogenisierung des Feldes mittels symmetrisch angeordneter leitfähiger geerdeter Platten und Einfügen des ↑EFM in die Plattenebene erfolgen. Wegen des hohen Aufwandes bleibt diese Messanordnung i.d.R. auf Sonderfälle beschränkt. Es kann zweckmäßiger sein, anstelle der Feldstärkemessung an der Oberfläche des aufgeladenen Gegenstandes eine ↑Potentialmessung vorzunehmen. 275 Messfehler <?page no="278"?> Beim Aufbau von Prüfständen für bewegte ↑Materialbahnen ist zu beachten, dass nach Möglichkeit keine störenden und feldverzerrenden Einbauten vorhanden sind. Mögliche „Flatterbewegungen“ (↑Bahnkraftprofil) der Bahn können durch die Anordnung großer Homogenisierungsplatten (sehr viel größer als der Abstand Messsensor zur Materialbahn) marginalisiert werden. [SE Abschn. 5.4 und 8.2.12] Aufgeladene Flächen sollten nach Möglichkeit stets gegen einen freien Hintergrund gemessen werden, da in der Nähe oder rückseitig befindliche flächenhafte Objekte die Messung beeinflussen können. Bei isolierenden Oberflächen ist die ↑Ladungsverteilung und damit die ausgehende elektr. Feldstärke i.d.R. nicht homogen. EFM können nur einen der Messfläche entsprechend gemittelten Wert erfassen und damit kleinflächige Aufladungsbereiche möglicherweise nicht hinreichend genau bestimmen. Ähnliches gilt auch z.B. bei der Messung dünner Fäden (↑Fadenmesskammer). Die elektrostat. Aufladung stark gekrümmter Oberflächen ist ebenfalls nur fehlerbehaftet zu erfassen. EFM mit kleinem Öffnungswinkel oder die Anwendung einer Kontaktmessung mittels elektrostat. Voltmeter kann daher sinnvoll sein. Insbesondere bei hoch aufgeladenen Oberflächen kann ein zu geringer Abstand des EFM zu Vorentladungen führen, die das Messergebnis verfälschen. Der Mensch kann ebenso eine Fehlerquelle darstellen. Bei ↑Widerstandsmessung muss ein Strom fließen, der ein mehr oder weniger großes elektromagnet. Feld bewirkt. Daher sollten folgende Maßnahmen zur Beseitigung von M. ergriffen werden: ● Leiterschleifenflächen durch kompakten Aufbau klein halten. Besondere Bedeutung kommt dabei der Vermeidung von Erdschleifen zu. Störströme (Wechselströme) fließen infolge der induktiven Kopplungen (↑Gegeninduktion) auch über die Netzteile der beteiligten Messgeräte. ● Abschirmung der Messschaltung durch magnet. weiche Werkstoffe mit sehr hoher Permeabilität. Nur mit dickwandigem Material gelingt die Abschirmung von magnet. Feldern. Benutzt werden dafür Eisen-Nickel-Kupfer-Legierungen (↑Permalloy). ● Begrenzung der Bandbreite in der Messschaltung. Obwohl nur Gleichspannungen bzw. -ströme in der Elektrostatik gemessen werden, muss die Messschaltung zum Betreiben (Einschwingen) auch für kleine Frequenzen ausgelegt sein. Trifft man Vorkehrungen, dass nur Frequenzanteile bis zu einer Grenzfrequenz (z.B. 3 Hz) die Anzeige bilden, wird einerseits störender Wechselstrom gedämpft und anderseits das Rauschen der beteiligten Widerstände begrenzt. ● Widerstandsmessungen im Bereich > 10 12 Ω sollten in einem ↑Faraday-Käfig durchge‐ führt werden. Bei Messung des Durchgangswiderstandes wird eine Schutzringschaltung (Prin‐ zipschaltbild) empfohlen, die auch zur Abschirmung der Messschaltung dient: Aus der Batterie B wird über den strombegrenzenden Schutzwiderstand R und Klemme A der unteren Elektrode (mit aufliegender Probe) Strom zugeführt. Der von dort aus die Probe durchquerende Messstrom wird von der oberen Elektrode aufgenommen und über die Messklemme M zum Strommesser (↑Amperemeter) und so in den anderen Batteriepol zurückgeleitet. 276 Messfehler <?page no="279"?> Damit ein von der unteren Elektrode ausgehender und über die Probenober‐ fläche fließender Fehlerstrom nicht eben‐ falls in den Strommesser gelangt, wird er von der die obere Elektrode umgebenden ringförmigen „Schutzringelektrode“ abge‐ fangen und via Schutzringklemme S unter Umgehung des Strommessers unmittelbar in die Batterie zurückgeführt. Den Oberflächenwiderstand weitge‐ hend getrennt vom Einfluss des Durchgangs‐ widerstandes zu erfassen (↑Manteleffekt), ist ebenfalls mit einer Schutzringschaltung möglich. Bei flächenförmigen, dünnen Iso‐ lierstoffgebilden (Folien) ist eine Unterschei‐ dung zwischen Oberflächen- und Durch‐ gangswiderstand stets problematisch. Die Prinzipschaltung zeigt: Aus der Batterie B wird über den strombegrenzenden Schutz‐ widerstand R via Klemme A der linken strei‐ fenförmigen Aufsetzelektrode Strom zugeführt, der von dort über die Probenoberfläche zur rechten Aufsetzelektrode gelangt. Dort aufgenommen, wird er via Messklemme M über den Strommesser (Amperemeter) und zurück zum anderen Batteriepol geleitet. Da über die isolie‐ renden Befestigungsteile (B 1 und B 2 ) der Elektrodenhalterung ein Fehlerstrom fließen kann, sind sie auf einer leitfähigen Platte P angebracht, die mit dem Schutzringanschluss S verbunden ist. Fehlerströme gelangen so unter Umgehung des Strommessers unmittelbar zur Batterie zu‐ rück. Bei ↑Kapazitätsmessungen ist sicherzustellen, dass Streukapazitäten (z.B. die mes‐ sende Person, Kapazität der Messleitung) und Streuspannungen (Wechselspannungsfelder z.B. Leuchtstofflampen (↑Gasentladungsröhre)) durch Einhalten eines ausreichenden Ab‐ stands möglichst geringgehalten werden (Mensch mind. 50 cm, Leuchtstofflampe mind. 2 m). Die zu messende Kapazität muss unbedingt von Erde isoliert sein, ansonsten könnte der Erdableitwiderstand miterfasst werden. Die Messkabel sind so kurz wie möglich zu wählen. [DIN EN 60079-32-2] M. durch verschiedene Begleitumstände ● Bewegung des Messkabels. Relativbewegung der Bestandteile des Kabels zueinander führen zu „triboelektr. Strömen“ zwischen der Kabelisolation, dem Messleiter und der Abschirmung (↑Triboelektrizität, ↑Aufladung, Rauscheffekt). Diese ↑Kabelaufladung verursacht M. bei der Messung hoher Widerstände (> 10 12 Ω), kleiner Ströme (< 10 -12 A) oder kleiner Spannungen. Gleiches gilt für ↑Ladungsmessung im Bereich < 10 -12 F. [SE Abschn. 3.16.3] ● ungeeignetes Material der Kabelisolation. Für jegliche Messungen sollten aus‐ schließlich Kabel mit Isolierstoffen wie Silikon oder PTFE genutzt werden. PVC-Isola‐ tion o.ä. ist nicht geeignet. 277 Messfehler <?page no="280"?> ● Elektr. und elektromagnet. Felder, ausgehend von leistungsstarken Geräten in Messnähe, sind zu vermeiden. ● Bei Flüssigkeiten hat deren Temperatur erheblichen Einfluss auf die ↑Leitfähigkeit. ● Bei mehrphasigen Flüssigkeiten, bei denen eine Phase mit geringer Leitfähigkeit oder Feststoffpartikel beteiligt sind, muss vor einer Messung eine Wartezeit von 30 min. eingehalten werden. [TRGS 727 Abschn. 4.8] ● Veränderungen der Prüfklimata. Die Vorbereitung der Proben im Klimaschrank und die Messung im Labor mit anderem Klima führen zu M. Textilien sollten z.B. im gleichen Raum konditioniert und gemessen werden. ● Fotoelektr. Effekte (Sonnenlicht) können bei sehr sensiblen Messungen die Permitti‐ vität beeinflussen. Daher sollten derartige Messungen in dunklen Messzellen durchge‐ führt werden. ● Transport von Proben (ungeschützt) vom Klimaschrank zum Messplatz sollte ver‐ mieden werden. Messfeldstärke, Feldstärke, die bei Bestim‐ mung des Oberflächen- oder Durchgangswi‐ derstandes (↑Widerstand) am Messobjekt an‐ liegt. Sie errechnet sich aus der Messgeometrie und der angelegten Messspannung. Bei ↑Wi‐ derstandsmessungen an Isolierstoffen sollte die M. mindestens 10 kV/ m betragen, um Stö‐ reinflüsse (↑Kontaktpotential, ↑Influenz) möglichst gering zu halten. Sie darf allerdings nicht so hoch gewählt werden, dass die Probe vom Messstrom merklich erwärmt wird. Die Darstellung zeigt eine Empfehlung für die M. im Hinblick auf die zu erwartenden Wider‐ standswerte. [SE Abschn. 3.5.2] Messfunkenstrecke, ↑Kugelfunkenstrecke Messgenauigkeit, Angabe über den Grad der Annäherung des Messwertes an den tatsächlichen oder vereinbarten Wert. Wegen der Veränderlichkeit und Ungleichheit der Werkstoffe von Probekörpern und des starken Einflusses der ↑Luftfeuchte, zusätzlich belastet mit Effekten der ↑Hysterese, ist die M. bei elektrostat. Messungen deutlich geringer als in der Elektrotechnik. (↑Kalibrierunsicherheit, ↑Messfehler) Messgerät, dient der quantitativen Erfassung von physikal. und anderen Eigenschaften. Die üblichen elektr. M. zur Messung von Spannung, Strom oder Widerstand haben wegen ihres zu geringen Innenwiderstandes eine falsche ↑Anpassung an die elektrostat. ↑Spannungsquellen. Eine Erläuterung findet sich bei ↑Elektrostatik Systemvergleich. Her‐ vorzuheben ist, dass zur Messung des ↑Ableitwiderstandes (MΩbis GΩ-Bereich) aus der Elektrotechnik das Isolationsmessgerät verwendet werden kann. Beim Umgang mit M. sind die Begriffe ↑Eichen, ↑Justieren und ↑Kalibrieren zu beachten. (↑Tera-Ohmmeter) Messkabel. Bei ↑Widerstandsmessungen sind nur dafür geeignete, nach Möglichkeit geschirmte, saubere Kabel mit guter Isolierung (z.B. Silikongummi) zu nutzen. Sie sollten beim Messvorgang leitfähige Gegenstände nicht berühren. Die elektr. Kapazität des M. ist zu beachten und der Einfluss äußerer elektromagnet. Felder auf diese ist zu vermeiden 278 Messfeldstärke <?page no="281"?> (↑Faraday-Käfig, ↑Messfehler). M. zur Übertragung geringer Ladungen zwischen Piezo-Sen‐ soren und Ladungsverstärker unterliegen besonderen Anforderungen (z.B. ölgefüllte M.). Messklima, ↑Prüfklima Messsonde ● zur Messung elektr. Felder: ↑EFM ● zur Messung von Widerständen: ↑Messelektrode Messspannung. Weil die Ableitfähigkeit von Objekten häufig sicherheitsrelevant ist, muss diese durch Messungen nachgewiesen werden. In [DIN EN 60079-32-2], [DIN EN 61340-2-3 und 61340-4-1] sind dazu unterschiedliche Angaben zu finden. Da bei vielen antistat. Materialien bei M. von einigen 1000 V ein deutlicher Widerstandsabfall eintritt, wird für diese Prüfmuster in den Regelwerken eine M. von 10 000 V empfohlen, um die antistat. Eigenschaft zu erkennen. Noch höhere M. sind nicht erforderlich. (↑Messfeldstärke) Widerstand [Ω] Messspannung [V] Messdauer [s] < 10 4 10 ± 5 15 ± 5 10 4 -10 8 100 ± 5 65 ± 5 10 8 -10 12 500 ± 25 65 ± 5 > 10 12 1000 ± 50 65 ± 5 Messstörung, entsteht i.d.R. durch äußere Einflüsse (↑Influenz, ↑elektromagnet. Strah‐ lung, nicht geerdete Person, ↑Ladung, die sich im Umfeld bewegt). Sie können meist durch Messung in einem ↑Faraday-Käfig vermieden werden. Messtechnik, ermöglicht eine Wertezuordnung, wobei zur Beurteilung elektrostat. Auf‐ ladungen ↑Spannung, ↑Strom, ↑Widerstand, elektrostat. ↑Feldstärke, ↑Kapazität und ↑Per‐ mittivität gemessen werden können. Darüber hinaus sind auch Einflussgrößen, die das elektrostat. Verhalten verändern können (z.B. ↑Feuchtigkeit, ↑Temperatur), zu messen. Aus den Eigenschaften eines Objektes kann nur ansatzweise auf sein Verhalten geschlossen werden, denn die Interaktionen mit der Umgebung und evtl. Kontaktpartnern sind unbe‐ dingt mit einzubeziehen. Als Beispiel sei der elektr. Widerstand als Eigenschaft eines Objektes genannt. Er gibt an, in welcher Zeit zu erwarten ist, dass eine aufgebrachte Ladung abfließt. Das elektrostat. Verhalten des Objektes wird erst erkennbar durch einen mehr oder weniger innigen Kontakt (Reib- und Trennversuch), dessen Ergebnis darauf schließen lässt, in welcher Höhe Aufladung zu erwarten ist. Messwerk. Für unmittelbare elektrostat. Messungen kommen nur leistungslose M. in Betracht, die als ↑Elektrometer bzw. ↑statische Voltmeter bezeichnet werden. Da bei diesen Geräten eine Erweiterung des Messbereichs, z.B. über einen ↑Spannungsteiler, stets auch zu einer Belastung der Stromquelle führt, kommen verstärkerbetriebene Vielbereichs-Mess‐ geräte mit hochohmigem Eingang zum Einsatz. Messzelle, ↑Messelektrode-Flüssigkeiten 279 Messzelle <?page no="282"?> Metall. Mit Ausnahme von ↑Quecksilber sind bei Raumtemperatur alle M. Festkörper. Sie können intermetallische Verbindungen (Legierungen) eingehen, die ebenfalls als M. bezeichnet werden. Sie weisen gute Leitfähigkeit für Wärme und Elektrizität auf und werden den ↑Leitern 1. Ordnung (↑Elektronenleitung) zugerechnet. Beim Erstarren von M.-Schmelzen gruppieren sich die M.-Atome zu ionisierten ↑Kristallen. Die dabei freige‐ setzten Elektronen werden wegen ihrer großen Anzahl und regellosen Bewegungsrichtung, ähnlich den Teilchen eines Gases, auch ↑Elektronengas genannt. Sie stehen für den ↑Ladungstransport und für Ladungsübergänge bei der Trenn-↑Aufladung zur Verfügung. Im ↑triboelektr. Spektrum belegt M. stets den Platz des ↑Donators (↑Leichtmetall). Metallfaser, vorwiegend aus Edelstahl (von wenigen Mikrometern Durchmesser und einigen Millimetern Länge) werden in ähnlicher Weise wie ↑Kohlenstofffasern den Kunst‐ stoffen zugesetzt, um sie (z.B. zur Vermeidung von ESD-Störungen) elektr. leitfähig zu machen. Metalloxid-FET, Abk. für M.-Feldeffekttransistor, bei dem die Steuerelektrode (gate) durch eine Metalloxidschicht vom Kanal getrennt ist. Durch diesen Aufbau lassen sich Eingangswiderstände > 100 TΩ erreichen. M-F. werden u.a. bei hochohmigen Spannungs‐ messgeräten (z.B. ↑Elektrometer) in der Eingangsstufe verwendet. Metallpapierkondensator, ↑Kondensator Meter, ↑SI-Einheit [m] für die Länge l . Ein M. ist die Länge der Strecke, die Licht im ↑Vakuum während der Dauer von 1/ 299 792 458 s durchläuft. mho, Rückwärtsschreibweise von Ohm, ↑Leitwert Micronizer, ↑Luftstrahlmühle Migration (von Antistatika). Für die Eigenschaft der ↑Ableitfähigkeit werden thermo‐ plastische Kunststoffe mit ↑Antistatika ausgerüstet, die über einen bestimmten Zeitraum zur Oberfläche migrieren. Bei starker Beanspruchung der Oberfläche brauchen sich die Antistatika auf und die Ableitfähigkeit geht verloren. Mikrofon, zur Umwandlung von Luft- oder Körperschall in elektr. Signale. M. ist die Umkehrung des elektrostat. ↑Lautspre‐ chers. Kondensator-M., beruht auf der Kapa‐ zitätsänderung (Abstandsänderung) zwi‐ schen Membrane und Gegenelektrode. 280 Metall <?page no="283"?> ( ε - Permittivität der Folie, σ - Ladungsbedeckung, E - elektrostat. Feld) Beim Elektret-M. (eigentlich Elektret- Kondensator-M.) ist entweder die Mem‐ brane oder die Gegenelektrode ein ↑Elektret. Der Elektretfolie (z.B. PE < 6 µm) wird i.d.R. eine metallisierte Schicht zu‐ geordnet (bedampft), um die ↑Ladungsbe‐ deckung zu erhöhen. Zwischen beiden herrscht durch die Folie ein elektrostat. Feld, das durch den Schall in Schwingung versetzt wird und eine Kapazitätsänderung sowie eine Potentialveränderung auf der Gegenelektrode bewirkt. Eine Spannungsquelle wird nicht mehr benötigt. Beide Informationen können als elektr. Eingangssignal von Verstärkern verarbeitet werden. Mikroperforation, ↑Perforation Mikropore, entsteht vielfach durch ↑Gleitstielbüschelentladung am isolierenden Pack‐ mittel (↑Liner) im Metallbehälter. Jedoch führen elektrostat. Entladungen selten zur Zündung, da sie an der Behälterwand überwiegend unterhalb der Schüttgutoberfläche einsetzen und wegen des dort herrschenden Mangels an atmosphärischem Sauerstoff eine Entzündung nicht möglich ist. Sie hinterlassen Spuren in Gestalt „eisblumenähnlicher“ Figuren (↑Fraktale) und oft auch in Form von M. Diese führen noch nicht zu einer signifikanten Undichtigkeit, doch können durch sie hindurch z.B. Mikroorganismen von außen zum Füllgut gelangen und Produktkontaminationen herbeiführen. (↑FIBC) Mikroskopie, nichtkontaktierende ↑Rasterkraft-Mikroskopie. Mikrowellenofen, Hochfrequenzgerät zum Erwärmen von Stoffen, wobei ↑Molekulardi‐ pole von einem starken Wechselfeld (Frequenz: 2,45 GHz) in heftige Schwingungen (innere Reibungswärme) versetzt werden. Da Mikrowellen, insbesondere für die Augen, sehr gefährlich sind, müssen die Geräte eine zuverlässige ↑Abschirmung aufweisen. M. werden bevorzugt im Haushalt, sowie zur Erwärmung von Gummiteilen und Kunststoffen und als Trockner eingesetzt. Auch eine Beseitigung störender ↑Elektrete ist über eine gesteuerte Mikrowellenerwärmung möglich. Millikan, Robert Andrews (1868-1953), amerik. Physiker, bestimmte u.a. die ↑Elementar‐ ladung und erhielt 1923 den Nobelpreis für Physik. Millikan-Versuch, experimentelle Ermittlung der elektr. ↑Elementarladung. Dabei werden sehr kleine geladene Öltröpfchen im vertikalen elektr. Feld eines Platten-↑Kon‐ densators entgegen der Schwerkraft in Schwebe gehalten. Über den Spannungsteiler Sp lässt sich die Feldstärke zwi‐ schen den Platten regeln und dadurch ein definierter Zu‐ stand des Tröpfchens mit der Ladung Q - einstellen. Im Schwebezustand ist F E + F G = 0. Aus der Feldstärke und der Tröpfchenmasse lässt sich deren elektr. Ladung be‐ 281 Millikan-Versuch <?page no="284"?> stimmen. Aus in großer Anzahl wiederholten Messungen an unterschiedlichen Tröpfchen ergibt sich, dass alle ermittelten Werte für die Ladung Vielfache einer kleinsten Ladungs‐ einheit, der Elementarladung sind. Der M-V. lässt sich auch in einer abgewandelten Form durchführen: Die zu untersu‐ chenden Teilchen fallen durch das horizontale Feld eines langgestreckten Kondensators, an dessen Platten eine Sägezahnspannung angelegt ist. Bei bekannter Teilchenmasse lässt sich, unter Berücksichtigung des Stokes’schen Reibungsgesetzes, aus der Teilchenauslenkung auf ihre Ladung schließen. Mindestzündenergie, ↑MZE Mindestzündladung, ↑MZQ Mindestzündstrom (MIC), Abk. für engl. minimun ignition current, ↑explosionstechn. Kennzahl. In einem normierten Verfahren [DIN EN ISO/ IEC 80079-20-1] wird die Zünd‐ fähigkeit von Gasen und Dämpfen mit einem Normstromkreis bestimmt. Dabei wird zum M. für Methan die Vergleichszahl für den untersuchten Stoff ermittelt, die auch als M.-Verhältnis (MIC-ratio) bezeichnet wird. Die Werte für die ↑MESG wurden denen des M. angeglichen: Explosionsgruppe II A II B II C Grenzspaltweite (MESG) > 0,9 mm 0,5-0,9 mm < 0,5 mm Mindestzündstrom (MIC) > 0,8 mm 0,45-0,8 mm < 0,45 mm (↑Zündschutzart) Mindestzündtemperatur, niedrigste Temperatur einer heißen Oberfläche, bei der eine Staubschicht oder eine Staubwolke (↑Godbert-Greenwald-Apparatur) entzündet wird. Die M. ist auch schichtdickenabhängig; mit zunehmender Schichtdicke verringert sich die zulässige Oberflächentemperatur. Ist die Dicke der Staubschicht ≥ 5 mm, so wird die M. als Glimmtemperatur angegeben [DGUV Information 213-065]. In Tabellenwerken sind oft Werte zu finden, die nach [VDI 2263 Blatt 1] mit dem BAM-Ofen (↑Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung, BAM) bestimmt wurden. [DIN EN ISO/ IEC 80079-20-2], [VDI 2263] Mineralientrennung, ↑Stoffseparation, die sich u.a. auch elektrostat. durchführen lässt. minimale Zündenergie, ↑MZE, ↑zündwilligstes Gemisch Minuspol, ↑Pol Mischpolymerisat, Kunststoff, der aus Mischung verschiedener ↑Polymere zusammen‐ gesetzt ist, um auf diese Weise gewünschte, z.B. elektrostat., Eigenschaften, zu optimieren. 282 Mindestzündenergie <?page no="285"?> Misting Tacker. Für Materialbahnen werden i.d.R. ↑Walzenauftragssysteme unterschied‐ licher Konfiguration genutzt (↑Beschichtung). Gegenwärtig sind Bahngeschwindigkeiten > 1100 m/ min keine Seltenheit, sodass es zur Abspaltung und Vernebelung des Beschich‐ tungsmaterials kommen kann. Beim M.T. werden die Funktionsprinzipien elektrostat. Aufladung zur Reduzierung von Partikelnebel umgesetzt (↑Nutzanwendung). Durch die ↑Aufladeelektrode wird von den Spitzen zwischen S5 und R4 ein ↑Feld aufgebaut und ein ↑DC-Niedrigenergieplasma erzeugt, in dem der Partikelstrom zu den geerdeten Walzen gelenkt wird. Mit dieser Lösung ist es möglich, z.B. Silikon-Nebel bei einer Geschwindigkeit vom 600 m/ min vollständig zu eliminieren. [Knopf, F. (2012)], [Dilfer, S. (2002)] MM, Abk. für machine model, (engl., die eine „Maschine simulierende Prüfeinrichtung“) , die ursprünglich japanische Variante des human body model (↑HBM) zur Simulation der von aufgeladenen Personen ausgehenden Störungen. Die, für ein hauptsächlich aus Metall aufgebautes großes Gerät (Maschine), angenommene höhere Körperkapazität C p von 200 pF (HBM 100 pF) und die bei 0 Ω liegende Entladeimpe‐ danz L (HBM 1500 Ω) führten zur Bezeichnung MM, weil man in der westlichen Welt einen 283 MM <?page no="286"?> Begriff zur Unterscheidung vom ursprünglichen HBM finden musste. Da im Gegensatz zum HBM der Körperwiderstand auf 0 Ω festgelegt wurde, ist hier wegen der geringen Dämpfung eine Spezifikation der parasitären Induktivität L (↑parasitäre Elemente) der ↑ESD-Testsysteme erforderlich. Die Entladekurve hat den Verlauf einer abklingenden Sinusschwingung, deren Maximal‐ strom, Ausschwingfrequenz und Dämpfungsverlauf in erster Linie von den parasitären Induktivitäten abhängen. Das MM hat in der Industrie kaum noch Bedeutung, da die erzeugten Fehler auf Halbleitern dieselben wie beim eigentlichen HBM bei 10-20facher La‐ despannung sind. Versuche, Halbleiterausfälle, die mit dem HBM nicht reproduziert werden konnten, mit der beim MM deutlich größeren möglichen Strombelastung nachzubilden, schlugen fehl und führten zur Erkenntnis, dass ein schnellerer Anstieg des Entladestromes, wie er beim charged device model (↑CDM) oder socketed device model (↑SDM) vorkommt, die Ursache dieser Ausfälle sein muss. [ANSI/ ESDA/ JEDEC JS-002-2018] Modell, (engl. model; aus lat. modus, modulus, „das Maß“) , möglichst naturgetreue Nachbildung eines in der Realität vorkommenden Ereignisses, Gegenstandes bzw. Zusam‐ menhanges zum Zweck der Simulation (↑CDM, ↑HBM, ↑MM), der Veranschaulichung (Planungs- und Lehrzwecke), der Erfassbarkeit (Ersatzschaltbild) oder zu Zierzwecken (Miniaturen). Mol, gekürzt aus Molekulargewicht, ↑SI-Einheit [mol] der Stoffmenge n . Das M. ist eine abgezählte Menge an Teilchen, also eine zahlenmäßige Festlegung basierend auf der ↑Avo‐ gadro-Konstante: 1 mol = 6,02214076 ∙ 10 23 / N A . Diese können ↑Atome, ↑Moleküle, ↑Ionen, ↑Elektronen oder andere Teilchen oder Gruppen in genau angegebener Zusammensetzung sein. Bis 2019 war das M. definiert als die Stoffmenge eines Systems, das aus ebenso viel Einzelteilchen besteht wie Atome in 12 g des Kohlenstoffnuklids C -12 enthalten sind (≙ 6,022 ∙ 10 23 Atome). [DIN 1301-1] Molekül, Atomgruppe, die durch chem. Bindungskräfte zusammengehalten wird. Die Atome des M. können identisch (H 2 , N 2 , O 3 ) oder verschieden sein (CO 2 , H 2 O). Molekulardipol, Bezeichnung für Moleküle mit einem permanenten oder nicht-perma‐ nenten ↑Dipolmoment. In Abwesenheit eines elektr. ↑Feldes zeigen polare Moleküle (wie z.B. H 2 O, HCl oder CH-Bindungen) eine völlig zufällige Orientierung im Raum (die Summe der Dipolmomente ist null). Beim Anlegen eines elektr. Feldes orientiert sich das Dipolmoment zum Feld (↑Dielektrikum). Daher können Polymere in der Schmelze mehr oder weniger die Eigenschaften eines ↑Elektrets erlangen. Unter dem Einfluss eines elektr. Wechselfeldes werden die M. ständig gedreht. Das führt zu Reibungswärme (↑Verlust) und damit Aufheizen des Isolierstoffes. Nutzanwendung: ↑Mikrowellenofen Molekularkraft, zusammenfassende Bezeichnung für zwischen Atomen und Molekülen wirkende Kraft (↑Kohäsion, ↑Adhäsion, außer Gravitation oder chem. Bindung). M. bewirkt ↑Anhaften und ist elektr. Ursprungs, wobei in Abhängigkeit von der Art des Moleküls (polar bzw. unpolar) im Wesentlichen vier Arten unterschieden werden können: 284 Modell <?page no="287"?> ● M. zwischen polaren Molekülen (Dipol-Dipol-Wechselwirkung), ● M. zwischen polaren Molekülen und Ionen (Dipol-Ionen-Wechselwirkung), ● M. infolge Induktion eines ↑Dipolmoments in polarisierbaren Molekülen, ● Dispersionskräfte, die von Schwankungen der Ladungsverteilung in den Atomen herrühren. (↑Van-der-Waals-Kräfte, ↑unpolarer Werkstoff) Monomer, Grundbaustein der Kunststoffindustrie (z.B. Ethen, Propen, Buten) wird u.a. durch Spaltprozesse aus Rohbenzin (Naphtha) hergestellt. Durch katalysierbare Reaktionen werden aus ihnen Kettenmoleküle, d.h. Kunststoffe hergestellt (↑Polyaddition, ↑Polykon‐ densation, ↑Polymerisation). MOSFET, Abk. von engl. metal-oxide-semiconductor field-effect transistor, („Metall‐ oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor“) , ↑Metalloxid-FET Motor. Elektrostat. M. lassen sich im Prinzip wie elektromagnet. Drehstrom-M. aufbauen: Synchron-M. mit umlaufendem Polrad, bzw. Hystereseläufer; Asyn‐ chron-M. mit induziertem Läufer. Als Läuf‐ ermaterial finden ↑Elektrete und ↑Ferro‐ elektrika Verwendung. Da die elektr. Festigkeit der Luft aber eine nur verhält‐ nismäßig geringe ↑Ladungsbedeckung der Rotor- und Statorpole zulässt, lassen sich mit elektrostat. M. nur geringe Drehmo‐ mente erzielen. Während jedoch dem elektromagnet. M., wegen der nicht beliebig klein ausführbaren Wicklungen bei der Miniaturisierung rasch Grenzen gesetzt sind, erweist sich das elektrostat. Prinzip bei M.-Abmessungen < 1 mm als überlegen (↑Nano-Technologie). Als günstiger Umstand kommt hinzu, dass die ↑Durchschlagfeldstärke in Luft bei Ab‐ ständen < 1 mm stark ansteigt (↑Paschen-Gesetz) und damit höhere Ladungsbedeckungen möglich werden. [ Jefimenko, O.D. (1971)], [Bähnisch, R. (2003)] MSR-Technik, Abk. von Mess-, Steuer- und Regeltechnik. Sie wird u.a. in Anlagen der chem. Industrie zur Prozesssteuerung eingesetzt. Wegen der hohen Sicherheitsrelevanz dieser Technik kommt hier der ↑Elektromagnet. Verträglichkeit große Bedeutung zu. Multilayer-Folie, ↑Verbundstoff Mu-Metall, ↑Permalloy Myon (auch als µ-Meson bezeichnet), instabiles elektr. geladenes Elementarteilchen (Lebensdauer ca. 2 µs). Es hat gleiche elektromagnet. Eigenschaften wie ein Elek‐ tron, hingegen eine 207fach größere Masse als dieses. Die Ruhemasse des M. beträgt m µ = 1,88353109 ∙ 10 -28 kg. M. haben eine außergewöhnlich hohe Durchdringungsfähigkeit für Materie; langsame M. werden von Atomkernen eingefangen und ersetzen dabei Elek‐ 285 Myon <?page no="288"?> tronen der innersten Schale. Bei diesen sog. M-Atomen sind Energieübergänge möglich, die ↑Gammastrahlung freisetzen (↑Höhenstrahlung). MZE, Abk. für Mindestzündenergie E min , Einheit [mJ], ↑explosionstechn. Kennzahl zum Beschreiben der Zündempfindlichkeit eines explosionsfähigen Gemisches im Hinblick auf elektrostat. Entzündungen. Zur Einleitung eines ↑Verbrennungsvorganges in einem Brennstoff-Luft-Gemisch muss die Energie der Zündquelle einen bestimmten Grenzwert überschreiten, der sowohl von der Art als auch der Konzentration des Brennstoffes abhängt. Die MZE beschreibt die kleinste in einem idealen ↑Kondensator gespeicherte elektr. Energie, die - unter definierten Versuchsbedingungen - bei der Entladung über eine zündoptimierte Funkenstrecke ausreicht, um das ↑zündwilligste Gemisch aus Brennstoff (Gas oder Staub) und Luft bei Atmosphärendruck und Raumtemperatur zu entzünden. Die MZE sinkt mit zunehmendem Druck und steigender Temperatur sowie stärkeren Oxidationsmitteln als Luft. Die Bestimmung der MZE erfolgt nach [DIN EN ISO/ IEC 80079-20-2] i.d.R. im ↑Hartmann-Rohr. {Anhang B}, [TRGS 727], [DGUV Information 213-065], [SE Abschn. 1.2.3] MZQ, Abk. für Mindestzündladung (Ladung Q), bevorzugt in Einheit [nC] angegeben, unter festgelegten Versuchsbedingungen kleinste in einer elektrostat. Entladung übertragene elektr. Ladungsmenge, die das ↑zündwilligste Gemisch einer Ex-Atmosphäre entzünden kann. Sie wird i.d.R. zur Quantifizierung der Zündwirksamkeit einer von Isolierstoffen ausgehenden Entladung genutzt (↑Büschelentladung). ↑Funkenentladungen aus kleinen aufgeladenen ↑Kapazitäten können durch Messung der übertragenen ↑Ladung beurteilt werden (↑Ladungstransfer-Messung). Weder Büschelnoch Funkenentladungen sind zünd‐ wirksam, wenn die übertragene Ladung kleiner als die MZQ ist. Der Begriff MZQ hat erstmalig 2008 Eingang in dt. Regelwerke gefunden. Achtung: Die MZQ ist i.d.R. auf brennbare Gasgemische anwendbar. Stäube können durch Funkenentladung entzündet werden, wogegen bei Büschelentladungen nicht damit zu rechnen ist. Ausnahmen können ↑hybride Gemische bilden. 286 MZE <?page no="289"?> Die Messung der MZQ, ihre Zuordnung zur ↑MZE sowie der Ex-Gruppe (↑MESG) wurden von der ↑Physikal.-Techn. Bundesanstalt durchgeführt. In der Tabelle {Anhang B} sind einige Werte zu häufig verwendeten brennbaren Gasen und Dämpfen enthalten, die sich auf atmosphärische Bedingungen im Gemisch mit Luft beziehen. Es gibt keine theoretisch basierte Möglichkeit, MZE in MZQ umzurechnen, denn beides sind empirisch ermittelte Werte, sie dürfen auch nicht gleichgesetzt werden, denn sie beinhalten unterschiedliche Einheiten: MZE [Ws] - MZQ [As]. [SE Abschn. 3.6.2], [TRGS 727] N Nachweis von Gasentladungen, ↑Funkennachweisgerät, ↑Gasentladung Nanoröhre, ↑Kohlenstoff Nanospinning. Unter Nutzung eines starken elektrostat. ↑Feldes bildet sich an einer Kapillardüse ein ↑Taylor-Kegel aus, der in den Flüssigkeitsstrahl übergeht. Durch Verdunsten oder Erkalten kann an der Gegenelektrode eine dünne Faser (< 1000 nm) gewonnen werden, die sich als eine Art Vlies auf einer Plattenelektrode oder als Faser auf einer rotierenden Walze ablagert. Nano-Technologie, Sammelbegriff für technologische Prozesse im Bereich bis 100 nm. In einigen Gebieten haben elektrostat. Verfahren bereits Eingang gefunden (↑Rasterkraft-Mi‐ kroskopie, ↑Piezomechanik). Nanotubes, (engl., „Nanoröhren“) , ↑Kohlenstoff Nassabscheidung, ↑Stoffseparation Nassdampf, Gemisch aus Flüssigkeit und Dampf desselben Stoffes. Wird dem N. weitere Wärme zugeführt, so bleibt die Temperatur so lange konstant, bis alle Flüssigkeit verdampft ist (↑Sattdampf); erst dann steigt die Temperatur (Heißdampf). In elektrostat. Hinsicht ist beim Strömen von N. wegen der mitgeführten ↑Aerosole stets mit Aufladungen zu rechnen (↑Gasströmung). Nationale Normungsorganisation (NSO), ↑DKE Naturkonstante, unveränderliche physikal. Größe, die sich aus Experimenten ergeben hat und in mathemat. Formulierungen von physikal. Naturgesetzen auftritt. Für die Elektrostatik bedeutsam sind: 287 Naturkonstante <?page no="290"?> elektr. ↑Elementarladung e 1,602176462 ∙ 10 -19 C elektr. ↑Feldkonstante ε 0 8,8541878128 ∙ 10 -12 As/ Vm magnet. ↑Feldkonstante µ 0 1,25663706212 ∙ 10 -6 Vs/ Am Lichtgeschwindigkeit (im ↑Vakuum) c 0 2,99792458 ∙ 10 8 m/ s Planck’sches Wirkungsquantum h 6,62606876 ∙ 10 -34 J∙s natürliche Lüftung, ↑Lüftung natürlicher Erder, ↑Erder natürliches Feld, ↑Feld NBR, Abk. für engl. nitril butadiene rubber, Synthesekautschuk, polarer Werkstoff mit guter Beständigkeit gegenüber Ölen, Fetten und Kohlenwasserstoffen. (↑EPDM) Nebel, allg. ein ↑Aerosol aus flüssigen Schwebeteilchen, im engeren Sinne kondensierter Wasserdampf (↑Luftleitfähigkeit, ↑Taupunkt). Da die Tröpfchendispersion bei techn. An‐ wendungen häufig durch Versprühen von Flüssigkeiten erzeugt wird, findet man diesbe‐ züglich im dt. Sprachgebrauch eher die Begriffe Spray, Sprühstrahl oder Aerosol. Durch Vernebelung können entzündbare Flüssigkeiten auch bei Temperaturen unterhalb ihres ↑Flammpunktes explosionsfähige ↑Aerosol-Luft-Gemische bilden. Nebelkammer, dient zum Nachweis ionisierender Teilchen. Die N. ist mit übersättigtem Dampf gefüllt (i.d.R. Ethanol-Wasser-Gemisch), durch den die Bahnen elektr. geladener Teilchen (↑Ionen) in einer Nebelspur sichtbar gemacht werden können. Die eintreffenden Teilchen ionisieren einzelne Atome des Gases, die als Kondensationskerne dienen (ver‐ gleichbar zu Staubpartikeln), an denen sich schalenförmig Wasserdipole anlagern und sichtbare Kondensationsstreifen bilden. Wenn ein geeignetes elektr. oder magnet. Feld angelegt wird, können durch die entstehenden Bahnkurven Aussagen zur Art des Teilchens getroffen werden. Neck-in, (engl., „Einschnürung“) , ↑Cast-Prozess negativ, ↑Polarität NEMP, Abk. für engl. nuclear electromagnetic pulse, („nuklearer elektromagnet. Impuls“) , hervorgerufen durch kurzzeitig auftretende, äußerst starke elektr. Felder bei der Explosion von Nuklearwaffen in der oberen Atmosphäre. Durch die freigesetzte sehr intensive ↑Gammastrahlung kommt es bei den atmosphärischen Molekülen zur Abtrennung von ↑Elektronen, Bildung von ↑Ionen und daraus resultierenden starken elektr. Feldern mit impulsförmigem Verlauf. Da NEMP elektron. Systeme über große Entfernungen gefährden, werden für die Elektronik militärischer Geräte sehr aufwendige Maßnahmen zum ↑Transi‐ entenschutz betrieben. Die Prüfung erfolgt durch Simulation, wobei über dem zu prüfenden Gerät eine ausreichend breite Drahtbahn gespannt wird, die an einem Ende mit Erde und am anderen mit einem sehr leistungsfähigen Surge-Generator (↑SG) verbunden ist. Die 288 natürliche Lüftung <?page no="291"?> Surge-Entladung durch die Drahtbahn hindurch soll ein extrem starkes pulsförmiges Feld, ähnlich einem NEMP, erzeugen. Nennspannung einer Anlage, Spannung, durch die eine Anlage oder ein Anlagenteil gekennzeichnet ist. Die tatsächliche Spannung kann innerhalb der zulässigen Toleranzen von der N. abweichen. [DIN VDE 0100-200] Nettoladung, ↑Überschussladung Netzmittel, Stoff, der zur Verminderung der Grenzflächenspannung von Flüssigkeiten führt, um eine bessere ↑Benetzbarkeit, der mit ihnen in Berührung kommenden Materialien zu erreichen (↑Antistatika, ↑Tenside). Neutralisationsrate, in der [DIN EN 61340-4-7] verwendeter Begriff für ↑Zeitkonstante. {Anhang M.5.3} Neutralisator, ↑Ionisator Neutralleiter, in Europa mit „N“ als Nullleiter bezeichnet, ein mit dem Mittelpunkt bzw. Sternpunkt des Netzes verbundener Leiter, der geeignet ist, zur Übertragung elektr. Energie beizutragen. [DIN VDE 0100-200] Newton, nach I. ↑Newton benannte abgeleitete ↑SI-Einheit [N] der Kraft F ; 1 Newton‐ meter = 1 ↑Joule. {Anhang M.2.1 und M.5.1.2} Newton, Sir Isaac (1643-1727), engl. Mathematiker, Physiker und Astronom, stellte u.a. drei Axiome der Mechanik auf und formulierte das Gravitationsgesetz. nicht aufladbar, ↑Aufladbarkeit Nichtleiter, Isolierstoffe der Elektrotechnik, ↑Widerstände verschiedener Materialien und ↑Isolatoren. Niederspannung, Bezeichnung für elektr. Wechselspannungen ≤ 1000 V Effektivwert (↑Niederspannungsrichtlinie) und ≤ 1500 V für Gleichspannung. Niederspannungsanlage, früher Starkstromanlage, elektr. Anlage mit Betriebsmitteln zum Erzeugen, Umwandeln, Speichern, Fortleiten, Verteilen und Verbrauchen elektr. Energie mit dem Zweck des Verrichtens von Arbeit, z.B. in Form von mechan. Arbeit oder zur Wärme- und Lichterzeugung. Die Abgrenzung gegen elektr. Anlagen anderer Art durch Spannung (z.B. mehr als 50 V), Strom oder Leistung ist nicht immer eindeutig. [DIN VDE 0100-200] Niederspannungsrichtlinie, dient der Gewährleistung des Schutzniveaus von elektr. Geräten bezüglich Gesundheit und Sicherheit von Mensch, Haus-/ Nutztieren und Gütern. In den Geltungsbereich fallen u.a. alle elektr. Geräte innerhalb der Nennspannungsbereiche zwischen 50 und 1000 V bei Wechselstrom und zwischen 75 und 1500 V bei Gleichstrom, soweit sie techn. Arbeitsmittel oder Teile davon im Sinne des ↑ProdSG sind. [Richtlinie 2014/ 35/ EU] 289 Niederspannungsrichtlinie <?page no="292"?> NIR-Spektroskopie, Abk. für Nahinfrarot-S., nutzt den Wellenlängenbereich von 760- 2500 nm für die einfache, schnelle und zerstörungsfreie Bestimmung (< 30 s Messzeit) u.a. des Wassergehaltes von Stoffen (↑Wasseraktivität). Diese Messmethode bietet für nahezu jede Probenmatrix eine genaue und präzise Analyse von chem. und physikal. Parametern, die mit Referenzmethoden vergleichbar sind. N-S. benötigt keine Probenvorbereitung oder den Einsatz von gefährlichen Chemikalien, Lösungsmitteln oder Reagenzien. [NIRS DS2500] Nitrozellulose, aus gereinigter Baumwolle oder Holzzellstoff mittels Salpetersäure zur spröden Kollodiumwolle umgewandelter Stoff. Je nach Stickstoffgehalt entsteht „Schieß‐ baumwolle“ (> 13-13,4 % N) oder „Kollodiumwolle“ (12-12,6 % N). N. ist in der chem. Industrie ein vielfach verwendeter Stoff (z.B. Lackherstellung). Sie wird mit mind. 25 % Wasser oder Isopropanol phlegmatisiert und in Pappfässern mit innenliegendem Kunst‐ stoffsack transportiert. [Köhler, J. et al. (2008)], (↑Zelluloid) n-Leiter, ↑Halbleiter Nordlicht, ↑Polarlicht Normalbedingung, physikal. Bedingungen Druck und Temperatur (↑Normzustand). Normalklima (auch Standardklima), festgelegt auf 23°C bei 50 % r.F. Da bei elektrostat. Messungen der ↑Klima-Einfluss häufig ein entscheidender Faktor ist, sollte das ↑Prüfklima auch dann angegeben werden, wenn das N. herangezogen wurde, um Missverständnisse auszuschließen. [DIN EN ISO 139] (Textilien), [DIN EN ISO 291] (Kunststoffe) Normenreihe Elektrostatik, trägt die Hauptnummer 61340, die dann ggf. noch in bis zu zwei Untertitel präzisiert wird (z.B. 61340-4-2: Electrostatics - Part 4-2: Standard test methods for specific applications - Test methods for garments ). Die Nummerierung der Normen wurde in Deutschland an die der IEC angepasst, sodass in der Regel nur ältere Normen und die, die von anderen Organisationen erarbeitet wurden, noch eine abweichende Nummerierung aufweisen. Normierung, Maßnahme zur Vereinfachung oder Verallgemeinerung von Berechnungen bzw. graph. Darstellungen. Normspaltweite, ↑MESG Normung, (lat. norma, „Richtschnur, Regel, Winkelmaß“) , in Technik und Wirtschaft einheitliche Festlegung einer rationellen Ordnung, wobei jede Norm eine optimale Lösung darstellen soll. Die N. setzt Maßstäbe für Qualität und Sicherheit, erleichtert Konstruk‐ tion und Fertigung und trägt so zur Verständigung in Wissenschaft und Technik bei. (↑DIN-Norm) 290 NIR-Spektroskopie <?page no="293"?> ● ↑ISO International Organization for Standardization - Internationale Organisation für Normung ● ↑IEC International Electrotechnical Commission - Internationale Elektrotechnische Kommission ● CEN ↑Comitée Européen de Normalisation - Europäisches Komitee für Normung ● CENELEC ↑Comitée Européen de Normalisation Electrotechnique - Europäisches Komitee für Elektrotechnische Normung ● ITU International Telecommunication Union - Internationale Vereinigung für Tele‐ kommunikation ● ETSI European Telecommunications Standards Institute - Europäische Organisation für Normung in der Telekommunikation ● ↑DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDE ● ↑DIN Deutsches Institut für Normung e.V. ● ↑VDE Verband der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik e.V. Normzustand, Zustand eines festen, flüssigen oder gasförmigen Stoffes unter bestimmten physikal. Bedingungen. Der techn. N. ist durch den Normluftdruck ( p 0 = 101,325 kPa bei 20°C), auch ↑atmosphärische Bedingung genannt, und die Temperatur ( T 0 = 273,15 K = 0°C) gekennzeichnet. NTC-Widerstand, ↑Heißleiter nuklearer elektromagnetischer Impuls, ↑NEMP Nuklearionisation, ↑Ionisator Nullindikator, ↑EFM Null-Methode, Prinzip für hochgenaue Messverfahren, in denen die Messgröße so weit gegen eine veränderliche, bekannte Größe abgeglichen wird, bis ihre Differenz null ist. 291 Null-Methode <?page no="294"?> Traditionell wird die N-M. bei ↑Brückenschaltungen angewendet. Kommt es darauf an, bei ↑Feldstärkemessungen, die von der Messsonde verursachten, ↑Feldverzerrungen zu elimi‐ nieren, eignet sich auch hier die N-M. Dazu wird das elektr. Potential der Messsonde mit Hilfe einer Kompensationsschaltung so weit verändert, bis die angezeigte Feldstärke null ist. Das Potential der Sonde entspricht dann dem Potential des aufgeladenen Gegenstandes bzw. dem der ↑Äquipotentiallinie, auf dem sie sich befindet (↑EFM, ↑Potentialmessung). Nullpotential, für die Beurteilung der Feldsituation von Bedeutung. Wenn z.B. Fußboden und Fass geerdet sind, befinden sich diese auf N. Eine Person mit ableitfähigen Schuhen, die auf einer isolierenden Stufe steht, wird sich beim Entleeren eines Metalleimers aufladen. Die Feldstärke zwischen dem Eimer und dem zu befüllenden Anlagenteil kann so hoch werden, dass dort eine ↑Funkenentladung erfolgt. [SE Abschn. 2.11.2] Nullpunktverschiebung, Phänomen, das insbesondere beim ↑Influenz-Elektrofeldmeter zu beachten ist. Bereits geringe Verschmutzungen und Unterschiede im Kontaktpotential zwischen dem rotierenden Abdeckflügel und den Influenzelektroden führen zur N. Deshalb werden beide Oberflächen aus ein und demselben weitgehend korrosionsfreien Werkstoff hergestellt (am besten chargengleich vergoldet). Nutzanwendung (elektrostatische), elektr. Ladung in definierter Höhe, mit richtigem Vorzeichen, gezielt, möglichst homogen, für eine bestimmte Zeit an einen bestimmten Ort zu bringen, um die Wirkungen der ↑Coulombkraft auszunutzen. Die N. ist in vielen Industriebereichen zu finden. Es wird das Prinzip der ↑Ladungsverschiebung genutzt, bei dem zwischen einer ↑Aufladeelektrode (es kann auch die Platte eines Kondensators sein) und einem Gegenpotential (↑Gegenelektrode) ein Stromfluss initiiert wird. Für An‐ 292 Nullpotential <?page no="295"?> wendungen z.B. an ↑Materialbahnen (Kaschieren, ↑Elektret-Herstellung) ist die Anordnung der Aufladeelektrode gegenüber einer „Kante“ zur Konzentration des Stromflusses sinnvoll. Die Oberfläche kann im Sinne der Elektrostatik leitfähig oder isolierend sein. Es muss in jedem Fall sichergestellt werden, dass die auf ihr applizierte Ladung in der vorgesehenen Bearbeitungszeit nicht zum Erdpotential abfließen kann. (↑Aufladbarkeit, ↑Anhaften, ↑Verblockung, ↑Befeuchtung, ↑Cast-Prozess, ↑In-Mould-Labelling, ↑Stoffseparation, ↑Luft‐ grenzschicht, ↑Xerografie, ↑Laserdrucker, ↑Urzeit-Code), [SE Abschn. 8] Der Einsatz von gepulsten E-Feldern wird seit ca. 2010 erfolgreich bei der Herstellung von ↑Lebensmitteln eingesetzt. O obere Explosionsgrenze (OEG), ↑Explosionsgrenze Oberfläche, allg. Begrenzungsfläche, die einen Körper oder ein geschlossenes Raumstück vom übrigen Raum oder einem anderen Medium trennt. (↑Grenzfläche) Oberflächenbehandlung, ↑Coronavorbehandlung Oberflächenbeschichtung, ↑Beschichtung Oberflächenenergie, wesentliches Kriterium für die ↑Beschichtung und ↑Benetzbarkeit von Oberflächen. Korrekt müsste der Begriff O. auf „Grenzflächenenergie“ erweitert werden. Doch diese beschreibt die freie Energie einer flüssigen oder festen „idealen“ Oberfläche gegen ein „ideales“ Vakuum und ist daher nur in sehr seltenen Fällen bedeutsam. Deshalb sind mit O. rel. Energiewerte der Grenzflächen von fest/ fest, fest/ flüssig, flüssig/ flüssig, fest/ gasförmig oder flüssig/ gasförmig zusammengefasst. Sie charakte‐ risiert die Eigenschaft eines Stoffsystems und es werden Aussagen zum Verhalten in „polar“ und „unpolar“ erklärbar. Diese Einteilung ist für die Möglichkeit der Beschich‐ tung mit verschiedensten Materialen wichtig. O. beschreibt die Energie/ Fläche: z.B. 38 mN/ m = 38 mJ/ m 2 = 38 ∙ 10 -3 Nm/ m 2 . Fälschlicher Weise wird oft dafür die Maßeinheit [↑Dyn] verwendet. 293 Oberflächenenergie <?page no="296"?> Oberflächenladung, bezeichnet die sich auf der Oberfläche eines ↑Dielektrikums ausbildende ↑Ladungsbedeckung (↑Aufladung, ↑Überschussladung). O. ist besonders deutlich an bewegten ↑Materialbahnen oder bei der Entformung von Kunststoffteilen zu erkennen und vom Bedienpersonal zu spüren (↑Körperstrom). Sie kann durch Influenz isoliert eingebaute Metallteile aufladen und dadurch zu ↑Funkenentladungen auf den Menschen oder bei der Handhabung von Lösemitteln zur Zündung führen. [SE Abschn. 7.5.18] Oberflächenladungsdichte, ↑Ladungsbedeckung, ↑Grenzladungsdichte Oberflächenphänomen, ↑Aufladung, ↑Aufladungsphänomen an Materialbahnen Oberflächenpotential, mit einem ↑EFM messbarer Wert in [V] der elektrostat. ↑Aufla‐ dung einer Fläche. Die Größenordnung ist für die Einschätzung der davon ausgehenden Zündwirksamkeit bedeutsam. [IEC/ TS 60079-32-1, Abschn. 6.3.4] Oberflächenspannung, Kraft, die an der Phasengrenze fest/ flüssig oder flüssig/ gasförmig bewirkt, dass sich an deren Grenzflächen eine möglichst kleine Oberfläche ausbildet (Kugelform). Bei Flüssigkeiten scheint sich die Oberfläche wie eine vorgespannte, dünne, elastische Haut zu verhalten. Ursache der O. sind die zwischenmolekularen Kohäsions‐ kräfte, die sich innerhalb der Flüssigkeit kompensieren, jedoch nicht an deren Oberfläche. Elektr. Ladungen können diesen Kohäsionskräften entgegenwirken; die Flüssigkeitsober‐ fläche wird vergrößert (↑Benetzbarkeit) bzw. aufgerissen (↑Atomisation). (↑Ladungsdop‐ pelschicht, ↑Randwinkel (Kontaktwinkel)) Oberflächenstrom, nach Gleich- oder Wechselstrom zu unterscheiden. Gleichstrom fließt stets im Volumen eines Leiters und bei anderen Stoffen dort, wo der Leitpfad mit dem niedrigsten Widerstand vorhanden ist, i.d.R. im oberflächennahen Volumen (↑Manteleffekt, ↑Kriechstrom). Sofern Wechselstrom angelegt wird, ist die ↑Eindringtiefe frequenzabhängig (↑Skin-Effekt). Oberflächentemperatur, kennzeichnet die von der Oberfläche eines erhitzten Gegen‐ standes ausgehende Zündgefahr. Die Zündfähigkeit hängt einerseits von der Art und der Konzentration des jeweiligen Stoffes im Gemisch mit Luft ab, andererseits sehr wesentlich auch von der Oberfläche und der Gestalt des heißen Teiles. Die max. zulässige O. ist die höchste Temperatur, die im Betrieb unter ungünstigsten Bedingungen (aber innerhalb anerkannter Toleranzen) von einem Anlageteil oder der Oberfläche eines elektr. Betriebs‐ mittels erreicht wird, bei der eine umgebende ↑Ex-Atmosphäre gerade noch nicht entzündet 294 Oberflächenladung <?page no="297"?> werden kann (↑heiße Oberfläche, ↑Glasapparatur). Die max. O. sind in ↑Temperaturklassen festgelegt. [TRGS 727], [SE Abschn. 4] Oberflächenwiderstand, Formelzeichen R O , Einheit [Ω], dient als wichtige Größe zur Bestimmung der elektrostat. Eigenschaften (↑Ableitfähigkeit) und des Verhaltens (↑Wider‐ stand) eines Materials und damit dessen Klassifizierung. Der O. ist physikal. nicht exakt zu bestimmen, weil bei der Messung mit DC auch oberflächennahe Bereiche der Probe erfasst werden (↑Manteleffekt, ↑Oberflächenstrom). Daher besitzt er den Charakter einer Vergleichsgröße, bei der zwingend die Elektrodenanordnung und die Messbedingungen anzugeben sind. Eine Aussage über die ↑Eindringtiefe der Strombahnen (in Abhängigkeit der ↑Messspannung) in oberflächennahen Schichten erfolgt nicht, ist aber bei einer Schaltung mit Schutzelektrode bedingt möglich (↑Messelektrode Nr. 9, ↑Messfehler). In dt. Regelwerken wird vielfach für O. auch ein Messwert verwendet, der auf eine Elektrodengeometrie (Messelektrode-Feststoffe Nr. 2) von 10 mm Abstand bei 100 mm Länge bezogen ist. Er ist um den Faktor 10 kleiner als der spezif. O. Diese Geometrie wurde gewählt, um den Einfluss des ↑Randfeldes beim Anlegen der Messspannung zu minimieren. Der spezif. O., Formelzeichen R □ in [Ω], bezieht sich auf eine quadratische Fläche (Elektrodenlänge = Elektrodenabstand). Die Größe des Quadrates ist dabei unerheblich. Er wird gelegentlich auch als „Quadratohm“ (engl. „square ohm“) bezeichnet. Der spezif. O. ermöglicht den Vergleich von Materialien, deren O.-Werte nach unterschiedlichen Prüfnormen bestimmt worden sind. [SE Abschn. 3.5], {Anhang M.6.1.3} Oberflächenwiderstandswert. Für einige Kunststoffe sind die spezif. O. (gemessen nach Konditionierung bei 23°C und 50 % r.F.) gelistet. {Anhang C} Oberflächenzustand, an freien Halbleiteroberflächen zusätzlich auftretende Energiezu‐ stände für Elektronen, die auf gitterperiodischen Potentialänderungen oder auf Oxid‐ schichten beruhen. Der O. kann bei ↑Widerstandsmessungen den Kontaktwiderstand zwischen aufgesetzter Elektrode und Probe beeinflussen. Daher sollte die ↑Messfeldstärke stets wesentlich höher gewählt werden als die aus dem O. resultierenden Potentiale. Objektabsaugung, ↑Absaugung Öffnungsfunke. Beim Unterbrechen (Öffnen) eines elektr. Stromkreises kommt es zwischen den Kontakten zu einem Funken (Lichtbogen), dessen Dauer mit der Strom‐ stärke und größerer Induktivität des Stromkreises zunimmt. Die Zündfähigkeit von Ö. für ↑Ex-Atmosphären muss beim Betreiben eigensicherer ↑Stromkreise geprüft werden. Auch bei der Verwendung von ↑Schlauchleitungen kann es bei der Trennung von der Anlage zum Ö. kommen, wenn Anlagenteile nicht geerdet oder ↑Streuströme von z.B. ↑kathodischem Korrosionsschutz zu erwarten sind. Derartige Schlauchleitungen müssen einen Mindestwiderstand von 1 kΩ aufweisen, um Ö. zu vermeiden. [TRGS 727 Abschn. 4.9.4] Offsetspannung, beschreibt in Abhängigkeit von der Zeit das Ungleichgewicht nega‐ tiver und positiver Ionen, die auf einen im Raum befindlichen isolierten Leiter treffen (↑Aufladung durch natürliches ↑Feld). Offset (engl., „Versatz“) ist die Abweichung eines 295 Offsetspannung <?page no="298"?> vorgegebenen Wertes bzw. eines Verlaufs einer Linearität oder einer Stabilitätsabweichung von ± null. [DIN EN 61340-4-7] Ohm, nach G.S. ↑Ohm benannte abgeleitete ↑SI-Einheit [Ω] des elektr. Widerstandes R . {Anhang M.6} Ohm, Georg Simon (1789-1854), dt. Physiker, arbeitete auf dem Gebiet der physiologischen Akustik, der Interferenz polarisierten Lichts und der Elektrizität (↑Ohm’sches Gesetz). Ohm’sches Gesetz, von G.S. ↑Ohm 1826 entdecktes Gesetz, bei dem der Stromfluss durch einen Leiter bei konstanten Einflussgrößen (z.B. Temperatur, Druck) proportional zu der zwischen den Leiterenden herrschenden Spannung ist. Das Verhältnis ↑Spannung U zur ↑Stromstärke I wird als elektr. ↑Widerstand R bezeichnet: U / I = R = konstant. {Anhang M.3 und M.6} Ohmmeter, Bezeichnung für ein Gerät zur elektr. ↑Widerstandsmessung. Für den Bereich der Elektrostatik kommt i.d.R. ein ↑Tera-O. zum Einsatz (Messbereich bis 10 15 Ω mit variabler ↑Messspannung). [SE Abschn. 3] ohmsche Verluste, infolge des ohmschen ↑Widerstandes werden elektr. Leistungen in einem Stromkreis in Wärme umgesetzt (↑Joule’sches Gesetz). ohmscher Widerstand, ↑Widerstand OLED, (engl. organic light emitting diode), Dünnschichtbauelement aus organischen halbleitenden Materialien, das sich vom ↑LED dadurch unterscheidet, dass keine einkris‐ tallinen Materialien notwendig sind. Die elektr. Strom- und Leuchtdichte sind geringer, lassen jedoch eine kostengünstige und großflächige Herstellung (z.B. 250 cm 2 ) mit ge‐ ringem Energieverbrauch zu. Die Herstellung im Rolle-zu-Rolle-Verfahren ist möglich (z.B. ↑ITO-Schicht). [Fraunhofer FEP (2017)] Ölkapselung. ↑Zündschutzart Ex o organisches Glas, ↑Glas Osmose, (griech. osmos, „Stoß“, „Schub“), bezeichnet den Durchtritt von Flüssigkeitsmole‐ külen durch halbdurchlässige Membranen (↑Diaphragma) und hat für biologische Systeme der Natur eine wichtige Funktion. O.-Verfahren können unter Zuhilfenahme elektr. Felder auch als ↑Elektro-O. durchgeführt werden. Oszillograph, (lat. oscillare, „schwingen“, griech. graphein, „schreiben“) , Gerät zum Regis‐ trieren von Schwingungen, z.B. Kennlinien (keine genaue Abgrenzung zum ↑Oszilloskop). Oszilloskop, (lat. oscillare, „schwingen“, griech. skopein, „schauen“) , Gerät zum Sichtbar‐ machen von Schwingungen. Früher wurden O. mit einer ↑Elektronenstrahlröhre einge‐ setzt. Gegenwärtig werden fast nur noch digitale Speicher-O. verwendet, bei denen die Messsignale mittels Analog-Digital-Wandler in zeit- und amplitudendiskrete Signalfolgen umgewandelt werden. So lassen sich periodisch ablaufende elektr. Vorgänge unmittelbar und nichtelektr. Vorgänge (z.B. mech. Vibrationen, Herzschlag, Schall) nach Umwandlung in elektr. Signale anzeigen. 296 Ohm <?page no="299"?> Ottokraftstoff, Motorkraftstoff (↑Benzin), wegen seines niedrigen ↑Flammpunkts (< -35°C) und seiner elektrostat. Aufladbarkeit sind Schutzmaßnahmen bei der ↑Betankung von ↑Automobilen erforderlich. (↑CAS-Nummer) Oxidationsmittel, Stoffe, die andere Substanzen oxidieren, indem sie Elektronen (Elek‐ tronenakzeptor) aufnehmen. Dagegen geben Reduktionsmittel Elektronen ab. O. sind feste (z.B. Calciumhypochlorid - Ca(ClO) 2 ), flüssige (z.B. Wasserstoffperoxid - H 2 O 2 ) und gasförmige Stoffe (z.B. Fluor, Sauerstoff (↑Ozon)). (↑Zündquelle) Oxopolymerisation, chem. Polymerisation mit Hilfe eines Oxidationsmittels, das u.a. zur Herstellung von Polymeren mit intrinsischer ↑Leitfähigkeit verwendet wird. Ozon, (altgriech. ozein, „riechen“), eine aus dreiatomigen Molekülen bestehende Form des Sauerstoffs (O 3 ), die 1839 von C.F. Schönbein erstmalig als O. bezeichnet und in der Nähe von ↑Elektrisiermaschinen festgestellt wurde. Es entsteht überall dort, wo durch Energie‐ zufuhr (z.B. bei ↑Gasentladung oder ↑UV-Strahlung) die zweiatomigen Sauerstoffmoleküle aufgespalten werden. Die dabei freigesetzten Sauerstoffatome lagern sich an andere Sauerstoff‐ moleküle an, sinken als O 3 zu Boden und zerfallen bei Raumtemperatur schnell. Es kommt als natürliches Gas vor und schützt als O.-Schicht in der Erdatmosphäre vor der UV-Strahlung der Sonne. Als starkes ↑Oxidationsmittel fördert es in höheren Konzentrationen die Verbrennung außerordentlich und ist bereits in geringen Konzentrationen giftig. Als ↑Arbeitsplatzgrenzwert (AGW) für O. wird der bisherige ↑MAK-Wert mit 200 mg/ m 3 bzw. 0,1 ml/ m 3 als Orientierung für die Konzentration herangezogen. Durch den intensiven Geruch wird O. schon in geringsten Konzentrationen (ca. 0,02 ppm) wahrgenommen. Wenn die Einwirkung länger als ca. 5 min dauert, wird das Gas nicht mehr wahrgenommen. Möglicherweise ist jedoch das Gas selbst geruchlos und nur die begleitenden Stickoxide (NO x ) vermitteln den charakteristischen Geruch (Umwandlung von NO 2 + O 2 durch UV-Strahlung (Tageslicht) zu NO + O 3 ). O. wird in kontrollierter Form zu Desinfektionszwecken genutzt. P Packmittel, zur Aufnahme flüssiger oder fester schüttfähiger Füllgüter, zu deren Transport und ggf. auch Lagerung. Bei Verwendung von P. für entzündbare Flüssigkeiten ist wegen der gegenüber Feststoffen geringeren Zündenergie besondere Vorsicht geboten. P. können in unterschiedlicher Weise zu Zündgefahren Anlass geben und werden in elektrostat Hinsicht unterteilt in: P. aus leitfähigen oder ableitfähigen Werkstoffen können von aufgeladenem Schüttgut durch ↑Influenz und/ oder ↑Ladungstransfer aufgeladen werden und müssen beim ↑Befüllvorgang und bei der Entleerung zur Vermeidung von Entladungsfunken geerdet werden. (↑FIBC, ↑RIBC) P. aus aufladbaren (isolierenden) Werkstoffen können eine bereits aus dem Her‐ stellungsprozess resultierende Ladung tragen und/ oder beim Entnehmen aus dem Vorrat, bzw. beim Handhaben durch Trennvorgänge (z.B. Reinigung), aufgeladen werden (Folge: 297 Packmittel <?page no="300"?> ↑Büschelentladungen). Beim Befüllen mit aufladbarem Schüttgut werden sie ebenso wie leitfähige P. durch Ladungstransfer aufgeladen, doch eine Ladungsableitung über Erdung ist hier nicht möglich. Durch von außen zutretende Luftionen kann diese ↑Überschussla‐ dung zwar herabgesetzt werden, jedoch können dabei im Wandmaterial so hohe elektr. Feldstärken entstehen, dass beim Schüttvorgang unzulässige Büschelentladungen hervor‐ gerufen werden können. Beim Entleeren von P. aus isolierenden Werkstoffen ist, unabhängig von den elektrostat. Eigenschaften des Schüttgutes, stets mit Trenn-↑Aufladung und damit der Möglichkeit von Büschelentladungen zu rechnen. [TRGS 727] Palettencontainer, vorzugsweise auf einer Holzpalette montierter ↑IBC in einer verstär‐ kenden Umhüllung, meist aus Metall, der sich so vom Gabelstapler transportieren lässt. Bei der Befüllung und Entleerung ist zu beachten, dass die Ableitung elektrostat. Aufladungen durch die Palette beeinträchtigt sein kann; eine zusätzliche ↑Erdung ist notwendig. Papier, (lat. papyrum, ägypt. griech. papyros) , aus dem Mark der Papyrusstaude herge‐ stellter flächiger Beschreibstoff. P. aus Pflanzenfasern wurde 105 n.Ch. in China erstmals verwendet. Heute besteht P. aus chem. oder mechan. aufgeschlossenen Fasern pflanzlicher Herkunft, aber auch aus Textil- oder anderen Fasern. Speziell behandeltes P. wird in der Elektrotechnik als Isolierstoff (z.B. Pressspan in Öltransformatoren oder im ↑Kondensator) verwendet. Zunehmend kommen funktionale Spezial-P. zum Einsatz (z.B. zur Abschirmung elektromagnet. Strahlung [Stocker, T. et al. (2016)]). In der Elektrostatik gilt P. allg. als ableit‐ fähig, sofern dieses nicht in irgendeiner Form beschichtet ist. Sowohl das P. als auch der sog. P.-Strich (z.B. „Kunstdruckpapier“) können Stoffe enthalten, die im Verarbeitungsprozess zur Bildung eines ↑Elektrets neigen (z.B. CaCO 3 mit einer Permittivität von ε r = 8,0 oder TiO 2 mit ε r = 111). Beidseitig bedrucktes P. kann sich je nach verwendeter Druckfarbe wie eine Folie mit isoliert angeordneten leitfähigen Flächen verhalten (↑Aufladungsphänomen). Vielfach wird P. in festem oder losem Verbund mit z.B. Aluminium oder Folien verwendet (↑Verbundstoff). Elektroisolier-P., i.d.R. kunstharzimprägniert, porenfrei, ohne Füllstoffe oder strom‐ leitende Verunreinigungen. Kraft-P., i.d.R. aus ungebleichtem Sulfatzellstoff hergestelltes Verpackungs-P. mit hohen statischen und dynamischen Festigkeiten. Verwendung für ↑Papiersäcke, Tragebeutel u.ä. Pressspan, Pappe mit großer Dichte (0,9-1,3 g/ cm 3 ), unterschiedlichster Dicke, hoher mechan. Festigkeit (z.B. durch Zusatz von Baumwollfasern) und Glätte sowie hoher ↑Permittivität zum Einsatz in der Elektroindustrie (z.B. Öltransformator, Kondensator). (↑Pressspan messen) [TRGS 727 Abschn. 3], [Blechschmidt, J. (2013)] Papier-Prüfverfahren. Papiere müssen für versch. Fertigungsprozesse (z.B. ↑Beschich‐ tung, ↑Tiefdruck, ↑Verblockung) über bestimmte elektrostat. oder elektr. Eigenschaften verfügen. Widerstandsmessungen sind z.B. für die ↑elektrostat. Druckhilfe allein nicht ausreichend. Zur Messung der ↑Relaxationszeit sind gegenwärtig verschiedene, universell einsetzbare Messgeräte vorhanden. Von F. Knopf wurde ein P-P. zur Messung der Relaxationszeit unter Zuhilfenahme eines Plattenkondensators entwickelt, das keine Verbreitung fand: 10 Lagen Papier werden als 298 Palettencontainer <?page no="301"?> Dielektrikum genutzt. Nach der erforderlichen klimatischen Konditionierung werden die Platten mit definiertem Anpressdruck geschlossen und der Kondensator aufgeladen. Ein mit einem Spannungsmesskopf versehenes ↑Influenz-Elektrofeldmeter erfasst den Verlauf der Entladespannung. Aus diesem, kann die max. Aufladung und die Relaxationszeit berechnet werden {Anhang M.5.2 und M.5.3}. Das Messgerät wurde zugleich als Klimakammer konzipiert, in der über einer gesättigten Salzlösung in Verbindung mit einem kleinen Ventilator und einer Wärmeplatte exakte rel. ↑Luftfeuchte erzeugt werden konnte (z.B. mit Lithiumchlorid 10 % oder Magnesiumchlorid 33 % r.F.). [Lüttgens et al. (2017)]. Papiersack, vielseitig eingesetztes Transportmittel, von dem im Allgemeinen keine elektrostat. Zündgefahr ausgeht. Jedoch ist er oft mehrlagig mit einer oder mehreren innenliegenden Folienschichten, wobei eine äußere Schicht aus Kraft-↑Papier nur partiell mit anderen Schichten (z.B. PE-Folie) verbunden ist und diese i.d.R. gegen Aufladung abschirmt. Wenn sich die Schichten voneinander lösen, können elektrostat. Zündgefahren entstehen. [TRGS 727 Abschn. 6.3.3], [SE Abschn. 7.3.2] Parallelschaltung, Nebeneinanderschaltung aktiver oder passiver Zweipole (↑Wider‐ stand, ↑Kapazität). Bei der P. aktiver Zweipole müssen die ↑Leerlaufspannungen überein‐ stimmen. (↑Reihenschaltung) Berechnungen gem. {Anhang M.5.4.6 und M.6.1.5} parasitäre Elemente, (griech. parásitos, „Mitspeisender“) . Bau- und Funktionselemente der Elektronik haben oft zusätzlich p.E., die sich als Störung aus dem Zusammenhang von Leiterbahnen und Bauelementen im Betrieb ergeben (z.B. parasitäre Induktivitäten, ausgehend von Widerständen oder parasitäre Kapazitäten von Leiterbahnen). Die p.E. befinden sich an beliebigen Stellen eines Entladepfades und haben verfälschende Wirkung auf den Verlauf der simulierten Entladung und somit auf das Prüfobjekt (↑DUT). Es wird unterschieden in Leiterbahn-Parasiten, aktive und passive Parasiten im Halbleiter. Partikel, (lat. particula, „Teilchen“) , ↑Aerosol, ↑Aufladung, ↑Beschichtung, ↑Carrier, ↑Mo‐ lekül, ↑Staub Partikelnebel, ↑Misting Tacker, ↑Staub Partikelstrom. Abhängig von der Viskosität von Beschichtungsstoffen kann es bei ↑Walzenauftragssystemen durch die Spaltung der Materialschichten an den Trennstellen (Nip) von Walze zu Walze zur Entstehung von vagabundierendem P. kommen, der von den an schnellen Materialbahnen (> 100 m/ min) vorhandenen ↑Luftgrenzschichten mitgerissen wird und je nach Masse und Geschwindigkeit diese verlassen. (↑Misting Tacker) Pascal, nach B. Pascal benannte abgeleitete ↑SI-Einheit [Pa] des Drucks p (1 Pa = 1 N/ m 2 ). Paschen, Friedrich (1865-1947), dt. Physiker, von 1924-1933 Präsident der Physikal.-Techn. Reichsanstalt in Berlin, beschrieb u.a. den Zündmechanismus für Gasentladungsstrecken. Paschen-Gesetz, F. ↑Paschen erkannte 1889, dass der Zünd-Einsatz einer Gasentladung nicht nur von der Spannung, der Elektrodenform und dem Abstand abhängig ist, sondern auch von dem Gasdruck. Er stellte diesen Zusammenhang auf experimentellem Weg her: Die Durchschlagspannung U D ist in einem homogenen Feld bei einem Elektrodenab‐ stand d und einem Druck p nur von deren Produkt abhängig (↑Homogenisierungsgrad). 299 Paschen-Gesetz <?page no="302"?> Die „Paschenkurve“ wurde später von J.S.E. ↑Townsend theoretisch beschrieben. Genau genommen besteht diese Proportionalität nur bei Elektrodenabständen oberhalb von etwa 10 mm. Bei kleineren Abständen steigt die Durchschlagfestigkeit an. Die Erkenntnis aus dem P-G. wird u.a. bei der Hochdruckgasisolierung in räumlich beengten Starkstrom-Ver‐ teileranlagen sowie bei elektrostat. Generatoren (↑Bandgenerator, ↑Felici-Generator) ge‐ nutzt. [SE Abschn. 5.6] passive Entladung, ↑Ionisator passiver Ionisator, ↑Ionisator an ↑Erde angeschlossen. Pelletron, (engl. pellet, „Kügelchen“) , Maschine zur Erzeugung von Hochspannungen bis etwa 30 MV (bei 200 µA), basierend auf dem Prinzip des ↑Bandgenerators. Anstelle des häufig anfälligen Gummibandes des Bandgenerators wird beim P. eine Endloskette aus kleinen leitfähigen Teilen verwendet, die durch isolierende Bindeglieder, i.d.R. aus Polyamid, aneinander befestigt sind und so den Transport der Ladung zum Abnehmer realisieren. Peltier, Jean Charles Athanase (1785-1845), franz. Physiker, entdeckte 1834 den thermo‐ elektr. ↑Peltier-Effekt. Peltier-Effekt, thermoelektr. Effekt an Grenzflächen von Halbleitern mit unter‐ schiedlichem Energieniveau der ↑Lei‐ tungsbänder (p- oder n-leitend) an denen bei Stromdurchfluss eine Temperaturdif‐ ferenz (ca. 70 K) oder bei Temperaturdiffe‐ renzen ein Stromfluss erzeugt wird (↑See‐ beck-Effekt). Die auf dem P-E. basierenden Peltier-Elemente (Abb.) können daher sowohl zum Kühlen (Taupunkthygrometer), als auch zum Heizen genutzt werden. Für einen guten Wirkungsgrad muss die Restwelligkeit des verwendeten Gleichstroms möglichst gering sein, da die Wechselstromkomponente stets in Joule’sche Wärme umgesetzt wird. PEN-Leiter, Abk. für engl. protective earth neutral, („neutraler Schutzleiter“) , elektr. Leiter (Symbol: PEN), der die Funktionen des ↑Schutzleiters und des ↑Neutralleiters erfüllt. [DIN VDE 0100-200] 300 passive Entladung <?page no="303"?> Penning-Effekt, Herabsetzung der Zündspannung einer Gasentladung durch Zumi‐ schung eines anderen Gases geringerer Ionisierungsenergie. Bei z.B. Neon lässt sich die Zündspannung von 750 V auf 180 V durch Zumischung von 0,06 ‰ Argon herabsetzen. [Penning, F.M. (1927)] Perforation, (lat. perforare, „durchlöchern, durchbohren“) , resultiert häufig aus elektr. Überlastung (z.B. ↑Gleitstielbüschelentladung) und führt zu unerwünschter Schädigung. Den durch hohe elektr. Feldstärke erzwungenen ↑Durchschlag in Isolierstoffen nutzt man z.B. an Zigarettenfiltern, zur Verringerung der Schadstoffkonzentration des inhalierten Rauches, bzw. an isolierenden Schichten auf leitfähigen Teilen von Fußbodenbelägen, Innenbeschichtungen von Behältern und Packmitteln. Dazu werden mit Gleich- oder Wech‐ selhochspannung beaufschlagte Spitzen (↑Aufladeelektrode) in geringem Abstand über die zu perforierenden, rückseitig geerdeten Schichten geführt. Die Anzahl der Poren resultiert aus der Geschwindigkeit sowie der Bauform und der Stromstärke. Strenggenommen verbessert die P. nicht den Ableitwiderstand einer isolierenden Schicht, sondern nur die Ladungsableitung bei entsprechend hohem - in der Praxis aber ungefährlichem - Potential von ↑Aufladungen. Perkolation, (lat. percolare, „durchsickern lassen“) . Bei Polymersystemen mit Zusatz leitfähiger Partikel (Ruß (↑Kohlenstoff), ↑Metallfaser) wird darunter die Ausbildung eines Netzwerkes der elektr. leitfähigen Füllstoffteilchen und damit eines P.-Pfades verstanden. P. Flory und W.H. Stockmayer beschrieben Gelierungsprozesse bei der Polymerisation, in dem eine Gitterstruktur definiert wurde, deren Knotenpunkte zufällig als besetzt oder unbesetzt gelten. Nebeneinander besetzte Knotenpunkte gelten als Cluster. Je höher die Anzahl der besetzten Knotenpunkte, desto höher die Wahrscheinlichkeit eines durchgän‐ gigen Clusters durch das ganze Gitter. Das Erreichen dieser Cluster wird als P.-Schwelle bezeichnet. In Bereichen niedriger Füllstoffkonzentration mit leitfähigem Material domi‐ niert die isolierende Eigenschaft des Kunststoffes. Ab der P.-Schwelle nimmt die elektr. Leitfähigkeit drastisch um mehrere Zehnerpotenzen zu, deren weitere Erhöhung keine deutlichen Änderungen der elektr. Leitfähigkeit des Polymers mehr bewirkt. Der Verlauf des elektr. Widerstandes von Polymeren mit Zusatz von Ruß zeigt i.d.R. drei deutlich voneinander unterscheidbare Bereiche: ● Bei Rußanteilen (unter etwa 2 %) wird der spezif. ↑Widerstand des Grundmaterials kaum beeinflusst. ● Bei langsamer Erhöhung des Rußanteils kommt es durch Ausbildung eines leitfähigen Netzwerkes zu einem steilen Abfall des Widerstands um viele Größenordnungen innerhalb eines schmalen Konzentrationsbereichs. ● Bei weiterer Steigerung des Rußanteils stabilisiert sich der Widerstand auf einem niedrigen Niveau. Dieser Befund wird durch das ↑Perlschnurmodell erklärt. Perlschnurmodell. dient der Beschreibung von Aggregatstrukturen in amorphen Poly‐ meren und Kunststoffschmelzen. Drei theoretische Modelle existieren: 301 Perlschnurmodell <?page no="304"?> ● P. nach Th.G.F. Schoon für dicht gepackte Perlschnurmoleküle, die abschnittsweise gefaltet vorliegen. ● Knäuelmodell für sich durchdringende statische Molekülknäuele. ● Mäandermodell, welches aus gefalteten Molekülbündeln besteht. Insbesondere beim Einsatz von Ruß (↑Kohlenstoff) als Füllstoff zur Erhöhung der Leitfä‐ higkeit ist eine Tendenz zur linearen ↑Agglomeration, der Perlschnur, festzustellen, die ab einer Mindestkonzentration Ketten ausbilden und dem elektr. Strom durchgehende leitfähige Pfade zur Verfügung stellen. Permalloy (früher auch als Mu-Metall, µ-Metall, Mumetall bezeichnet), (engl. permanent, „dauerhaft“, alloy, „Legierung“) , zählt zu einer Gruppe weichmagnet. Nickel-Eisen-Legie‐ rung mit 72-80 % Nickel sowie Anteilen von Kupfer, Molybdän, Kobalt oder Chrom von sehr hoher ↑Permeabilität und geringer ↑Koerzitivfeldstärke. P. ist schon im Erd-↑Feld magnet. abgesättigt und wird zur ↑Abschirmung magnet. Wechselfelder niedriger Frequenz sowie zur Herstellung der Magnetkerne von Signalübertragern, magnet. Stromsensoren und Stromwandlern eingesetzt. (↑Eindringtiefe, ↑Elektromagnet. Verträglichkeit) Permeabilität, (lat. permeare, „durchgehen, passieren“) , Formelzeichen µ , physikal. Einheit [H/ m] bzw. [Vs/ Am], magnet. ↑Feldkonstante: µ 0 = 1,25663706212 ∙ 10 -6 Vs/ Am (↑Naturkon‐ stante), ● beschreibt die Durchlässigkeit von Materie für magnet. Felder und damit die Fähigkeit, sich einem äußeren Magnetfeld anzupassen (magnet. Feldstärke und ↑In‐ duktion im materiefreien Raum). Verbindet einen Spannungsstoß in [Vs] mit einem durch einen Strom hervorgerufenen Magnetfeld (↑Polarisation), ● Eigenschaft von Festkörpern, Flüssigkeiten oder Gase hindurchzulassen (Mem‐ bran), ● geotechnischer Begriff, zur Bestimmung der Durchlässigkeit von Felsgestein und Boden, ● in physikal. Chemie und Biochemie, Definition der Durchlässigkeit von Zell‐ wänden u.ä. zur Erklärung für fast alle Stofftranporte. Permeabilitätszahl, dimensionslose Materialgröße µ r , gibt an, wie sich die Induktivität einer Spule durch einen Materialkern verändert (magnet. ↑Polarisation). Die P. ist nicht konstant, sondern variiert mit der magnet. Feldstärke von einer Anfangszu einer Maxi‐ malpermeabilität. Die rel. P. µ r entspricht der rel. Permittivitätskonstante ε r . {Anhang M.1.4} Permittivität, (lat. permittere, „erlauben, zulassen“), Formelzeichen ε (früher Dielektrizitäts‐ konstante), Einheit [F/ m = As / Vm], elektr. ↑Feldkonstante: ε 0 = 8,8541878128 ∙ 10 -12 As / Vm des materiefreien Raumes (↑Naturkonstante). Sie beschreibt die Polarisationseigenschaft von isolierenden, polaren und unpolaren Materialien und ist der Proportionalitätsfaktor zwischen der elektr. Feldstärke und der ↑elektr. Flussdichte. Sie ermöglicht die Verbindung von Flächenladungsdichte zur Feldstärke und ist abhängig von der Dichte des Stoffes. Sie kann mit Veränderung des Druckes bei Gasen zu- oder abnehmen (↑Elektrostriktion, ↑Piezo-Effekt). {Anhang M.1} 302 Permalloy <?page no="305"?> Permittivitätszahl, Formelzeichen ε r , Materialgröße, zur Berechnung von Kapazitäten. Für Luft und ↑Vakuum wird sie mit ε r = 1 angegeben. Bei Materialien mit unbekannten Eigenschaften wird diese gemessen, indem z.B. in einem Plattenkondensator die Luft durch das zu messende ↑Dielektrikum ersetzt wird (elektr. ↑Polarisation). Die P. lässt i.d.R. eine Aussage über das Vorzeichen der Aufladung eines Stoffes bei Trennvorgängen zu (↑triboelektr. Spektrum). Die P. oder auch relative Permittivität wird von folgenden Faktoren beeinflusst: Feld‐ stärke und Temperatur sowie Frequenz und Anisotropie (Richtungsabhängigkeit). {Anhang A und M.1}, [SE Abschn. 3.8.2], [DIN EN 61620] Personenaufladung. Der Mensch ist wegen der in seinen Körperflüssigkeiten befindli‐ chen Salze, Säuren und Basen elektr. leitfähig. Daher kann er auch bei entsprechend elektr. isoliertem Zustand Ladung speichern (↑Ionenleitung). Die ↑Kapazität liegt i.d.R. im Bereich von 75 pF (Kind 20 kg) bis 200 pF. In Abhängigkeit von Gewicht und Körpergröße ist die externe ↑Aufladung (z.B. mit Bandgenerator bei ca. 200 kV) auf max. 35-40 kV begrenzt, da durch z.B. Behaarung und Fingerspitzen die darüberhinausgehende Ladung in den Raum abgesprüht wird (↑Coronaentladung). P. durch eigene Bewegungen konnten nach bisherigen Erkenntnissen Werte von 25 kV nicht überschreiten (↑persönl. Schutzaus‐ rüstung). Beim Berühren geerdeter Gegenstände werden nicht nur unangenehme Schläge verspürt (↑Spürbarkeit ab etwa 2 kV), sondern auch ↑Funkenentladungen ausgelöst. Bei einer mittleren Kapazität des menschlichen Körpers gegen Erde von etwa 150 pF ergibt sich bei einer Spannung von 2 kV eine ↑Funkenenergie von 0,3 mJ. Damit lassen sich z.B. Benzindampf-Luft-Gemische (↑MZE ~ 0,2 mJ) bereits unterhalb der o. g. Spürbarkeitsgrenze entzünden. [DIN EN IEC 61340-4-5], [TRGS 727 Abschn. 8.2] P. durch Ladungstrennung (↑Aufladung) erfolgt beim Bewegen, z.B. beim Gehen über isolierende Bodenbeläge (↑Fußboden, ↑Begehaufladung), beim Ablegen eines Klei‐ dungsstückes oder beim Aufstehen von isolierenden Sitzflächen, wobei ↑Kleidung von nicht ausreichender Ableitfähigkeit die P. begünstigt. Voraussetzung ist in jedem Fall ein isolierter Standort, bedingt z.B. durch isolierendes Schuhwerk und/ oder isolierenden Fußboden. [Bauch, H. (2000)] (1) Die Person betritt den Fußboden elektr. neutral, (2) Ladungs‐ trennung Schuhe/ Fußboden, (3) Funkenentladung am geerdeten Teil, (4) evtl. Schockreaktion und/ oder Gerät defekt, Fußboden bleibt aufgeladen. 303 Personenaufladung <?page no="306"?> Personenerdung, ↑Erdung Personengefährdung, Personen werden durch einen elektrostat. Schlag gefährdet, wenn lt. [TRGS 727] die übertragene Ladung 50 µC oder die übertragene Energie 350 mJ überschreitet (↑Stromschlaggefahr, ↑Spürbarkeit). Allg. wird davon ausgegangen, dass sich der Mensch durch direkte Aufladung bis max. 40 kV aufladen kann (↑Personenaufladung); durch eigene Bewegung sind max. 25 kV erreichbar. Die Energie kann berechnet werden und beträgt für eine durchschnittl. Person 47 mJ (bei C = 150 pF, U = 25 kV) {Anhang M.5}. Damit ist die max. mögliche Aufladung von Personen mit einem Sicherheitsfaktor von sieben festgelegt. Die Grenze von 50 µC für die übertragene Ladung entspricht einer auf 30 kV aufgeladenen Kapazität von 1500 pF (z.B. Tank-LKW). Personentester, elektron. Prüfgerät mit zwei getrennten Messkreisen zur Kontrolle von Personenerdungssystemen, wie elektrostat. ableitende Handgelenkbänder und ableitfä‐ higes Schuhwerk. Er kann zur Zugangskontrolle genutzt werden. Das Prüfergebnis wird i.d.R. optisch, akustisch und über Kontakte gemeldet. Wegen der möglichen Verschmutzung von Schuhsohlen sollte insbesondere für Ex-Bereiche eine tägl. Prüfung erfolgen. persönliche Schutzausrüstung (PSA), Ausrüstung, die dazu bestimmt ist, von den Beschäftigten benutzt oder getragen zu werden, um sich vor Gefährdungen zu schützen. Diese muss den entsprechenden Anforderungen aus der [TRGS 727 Abschn. 7] und anderen Vorschriften entsprechen. Besonders dürfen Personen, die in ↑Ex-Bereichen tätig sind, sich nicht gefährlich aufladen. Die einzelnen Teile der Arbeitskleidung - vom Helm und dessen Visier über die Handschuhe bis zu den Sicherheitsschuhen - müssen ableitfähig sein, was regelmäßig zu überprüfen ist (↑Kleidung). Die durchgängige Ableitfähigkeit darf z.B. nicht durch Schutzhandschuhe unterbrochen werden. Für die Beurteilung von möglichen Gefahren im Industriebetrieb sollte die Person stets mit Schuhwerk auf dem Fußboden im Gefahrenbereich und bei Bedarf auch mit den verwendeten Handschuhen gemessen werden. Die PSA darf in Ex-Bereichen der ↑Ex-Zonen 0 und 1 nicht gewechselt, nicht aus- und nicht angezogen werden. In explosivstoffgefährdeten Räumen, in der Zone 0 und ggf. in medizinisch genutzten Räumen darf die Kleidung elektrostat. nicht aufladbar sein (↑Aufladbarkeit). Kollektive Schutzmaßnahmen haben Vorrang vor der PSA (z.B. ↑Explosionsschutz, ↑Absaugung). Schutzhelm, dient dem Kopfschutz z.B. gegen herabfallende Teile und wird überwie‐ gend aus hochisolierenden Polymeren gefertigt, sodass grundsätzlich die Möglichkeit zu gefährlichen elektrostat. Aufladungen besteht. Da jedoch bei einer Risiko-Nutzenabwägung die elektrostat. Aufladung als nachrangiges Problem gegenüber dem mechan. Vorteil hochschlagzäher Kunststoffe angesehen wurde und bisher bei der ↑bestimmungsgemäßen Verwendung von Schutzhelmen keine Fälle von Zündungen bekannt geworden sind, werden sie nicht den in Elektrostatik-Regeln festgelegten Einschränkungen für Abmes‐ sungen aufladbarer Oberflächen unterworfen. In der Ex-Zone 0 sollten jedoch nur Helme aus ableitfähigem Werkstoff verwendet werden. 304 Personenerdung <?page no="307"?> Schutzhandschuhe, dienen dem Handschutz beim Arbeitsprozess und sollen in Ex-Be‐ reichen wie Sicherheitsschuhe einen, zur Ableitung von Aufladungen der mit ihnen gehaltenen Gegenstände, hinreichend niedrigen Widerstand R A < 10 8 Ω aufweisen. Sie werden durch das Tragen allein nicht aufgeladen. (↑Messelektrode-Feststoffe Nr. 19) Schürze, liegt i.d.R. nicht eng am Körper an und muss daher in Ex-Bereichen ableitfähig sein. Sie dürfen in den Ex-Zonen nicht anbzw. ausgezogen oder gewechselt werden. Sicherheitsschuhe (bisher auch Schutzschuhe genannt), dienen dem Fußschutz und erfüllen im Allgemeinen auch die Forderung nach Ableitung elektrostat. ↑Personenaufla‐ dungen. Leitfähiges Schuhwerk hat einen Ableitwiderstand von R A < 10 5 Ω, ableitfähiges muss bei R A < 10 8 Ω liegen. Die in ↑ESD-Schutzzonen zu tragenden Schuhe dürfen je nach Erfordernis einen max. Ableitwiderstand von 1 bzw. 100 MΩ nicht überschreiten. Schuhe sollten regelmäßig überprüft werden (↑Personentester). [DIN EN ISO 20345] Petroleum, (griech. petros, „Felsen, Stein“, lat. oleum, „Öl“) , Fraktion des Erdöls (Siedebe‐ reich 175-325°C), elektrostat. aufladbar, jedoch keine Explosionsgefahr bei Raumtempe‐ ratur, da sein Flammpunkt über 45°C liegt. (↑CAS-Nummer) Pflanzenschutzmittel. Zur Applikation von feinteiligen, festen bzw. flüssigen P. auf das Blattwerk von Pflanzen sind elektrostat. Verfahren entwickelt worden, die auf den Prinzipien der elektrostat. ↑Beschichtung basieren. [Maurer, B., Groener, H. (1983)] Phasendiskriminator, (lat. discriminare, „trennen, scheiden“). Im ↑EFM verwendete Bau‐ gruppe für die Bereitstellung der Signale für positive bzw. negative Werte. Es können Werte je nach Empfindlichkeit von 1 V/ m bis zur Durchschlagfeldstärke (3 MV/ m) erfasst werden. Phasen-Goniometer, elektr. Schaltung, bei der kapazitive und induktive Blindwider‐ stände (↑Wechselstromgröße) so zusammengeschaltet sind, dass eine Verschiebung von ± 90° möglich wird. P-G. können für die Versorgung von Ionisatoren zur Optimierung der Entladeleistung z.B. auf Vorder- und Rückseite einer ↑Materialbahn angewendet werden. Phasenschieber. Wechselströme besitzen eine Phase die sich je nach Blindwiderständen entweder um +90° oder -90° verschieben lassen (↑Wechselstromgröße). Bei sehr hohen 305 Phasenschieber <?page no="308"?> Frequenzen sind es die Laufzeitverschiebungen, die durch Umwegleitungen verursacht werden. Phlogiston, (griech. phlogistós, „verbrannt“) , chemiehistorische Theorie im 18. Jh., bei der P. eine hypothetische Substanz sei, die u.a. zur Erklärung eines Verbrennungsvorganges diente. Diese Theorie wurde von G.C. ↑Lichtenberg für die ↑Elektrizität und von A.L. La‐ voisier für die Chemie widerlegt. Photon, von A. Einstein 1905 geprägte Bezeichnung mit dem Symbol γ für die Ener‐ giequanten des elektromagn. ↑Feldes (z.B. Licht-, Strahlungsquanten). P. sind stabile, elektr. neutrale Elementarteilchen ohne Ruhemasse, die sich im ↑Vakuum mit der Licht‐ geschwindigkeit c bewegen, es sind kleinstmögliche Energiebeträge des elektromagnet. Strahlungsfeldes. Jede Wechselwirkung zwischen ihnen und Materie erfolgt in Form einer Emission oder Absorption von P. (↑Quantum). pH-Wert, Abk. für lat. potentia hydrogenii , („Stärke des Wasserstoffs“) , negativer dekadi‐ scher Logarithmus der Wasserstoffionenkonzentration. Maß für den sauren oder basischen Charakter einer Lösung in Abhängigkeit von der Temperatur. Er beeinflusst entscheidend deren ↑Leitfähigkeit (z.B. bei Wasser). Die Bestimmung erfolgt entweder näherungsweise durch Indikatorpapiere oder durch elektrometrische Methoden, bei denen eine Messelektrode und eine Bezugselektrode gemeinsam in die Flüssigkeit eingebracht werden. Beide bilden eine Messkette aus deren Potentialunterschied sich der Messwert ergibt (↑Galvani-Spannung). Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB). Als Nachfolgerin der Physikal.-Techn. Reichsanstalt ist sie die wissenschaftl.-techn. Oberbehörde und nationales Metrologie-In‐ stitut des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi) mit Sitz in Braunschweig und Berlin. Sie ist auch ↑Benannte Stelle für den Explosionsschutz im Sinne der ↑ATEX 114. Ihre Fachaufgaben im Themenbereich des Explosionsschutzes umfassen die Bereiche Messwesen (Messtechnik für den gesetzlich geregelten Bereich und für die Industrie) und physikal. Sicherheitstechnik. Sie führt im Rahmen gesetzlicher oder berufsgenossenschaft‐ licher Vorschriften und Verordnungen Bauartprüfungen und Zulassungen von Anlagen, Geräten und Sicherheitseinrichtungen durch, die bei der Handhabung explosionsgefährli‐ cher Stoffe eingesetzt werden. Sie forscht in allen Bereichen des Explosionsschutzes z.B. zu sicherheitstechn. Kenngrößen, Zündquellen wie Elektrostatik sowie elektr. und mechan. Zündquellen oder Simulation von Strömungs- und Verbrennungsprozessen. Pico-Amperemeter, hochempfindliches elektron. Gleichstrommessgerät, das in der Elek‐ trostatik häufig zur ↑Widerstandsmessung verwendet wird (↑Influenz-Elektrofeldmeter). Piezo-Effekt (auch piezoelektr. Effekt), (altgr. piezein, „pressen“) , 1880 von den Brüdern P.J. und P. ↑Curie an Rochelle-Salz entdeckt. Bei mechan. Beanspruchung bestimmter kristal‐ liner Materialien kann eine elektr. Spannung erzeugt werden; umgekehrt verformen sich derartige Kristalle, wenn ein piezoelektr. Material in ein elektr. Feld hineingebracht wird (↑Elektrostriktion). Wirkt in Richtung der neutralen Achse eines piezoelektr. Kristalls (z.B. Quarz) eine Kraft (Druck oder Zug), so tritt an senkrecht dazu angebrachten Elektroden eine elektr. Ladung auf. Die Ursache ist eine Verzerrung des Kristallgitters, wobei gegensinnig 306 Phlogiston <?page no="309"?> geladene Gitterpunkte verschoben und so Oberflächenladungen freigesetzt werden, die der Größe der Deformation proportional sind. Falls die mechan. Spannungen durch Tem‐ peraturänderungen ausgelöst werden, spricht man von ↑Pyroelektrizität. In Umkehrung dieses Effektes kann durch Anlegen einer elektr. Spannung der Kristall zu elastischen Bewegungen angeregt werden (reziproker P-E. - Aktorprinzip, ↑Piezomechanik). Sofern bei einer Anregung durch Wechselspannung die Frequenz mit der elastischen Eigenfrequenz des Kristalls übereinstimmt, kommt es zur Resonanz, d.h. der Kristall gibt die ihn anregende Wechselspannung wieder ab. Keramiken und auch Polymere, u.a. Polyvinylidenfluorid (PVDF), können für die Nut‐ zung des P-E. eingesetzt werden, wenn deren interne Dipole durch ein starkes äußeres Gleichfeld ausgerichtet wurden (↑Elektret). Der P-E. kann auch Anlass zu Störungen bei hochempfindlichen Strommessungen (↑Galvanometer, ↑Pico-Amperemeter) sein, wenn teilkristalline Bereiche der polymeren Isolierstoffe (z.B. von Messleitungen) bewegt werden. Häufig wird der P-E. mit einer triboelektr. ↑Kabelaufladung verwechselt. Doch er lässt sich nicht durch leitfähige Be‐ schichtungen vermeiden, sondern nur dadurch, dass mechan. Beanspruchungen der Kabel vermieden und/ oder Isolierstoffe mit minimalem P-E. verwendet werden. Vielfältige Anwendungen des P-E. finden sich u.a. bei: ● Ink-Jet (sowohl Continuousals auch Drop-on Demand), ● Zündeinrichtung, z.B. bei Gasöfen und Feuerzeugen, ● Messewertaufnehmer für z.B. impulsförmige Druckanstiege, ● Impulsgeber, Ultraschallgeber (↑Piezomotor), ● ↑Schwingquarz als Taktgeber in Quarzuhren, ● Ultraschallsensor und Hochtonlautsprecher. A. Patapoutain hat für seine Entdeckung, der ebenfalls als Piezo-Drucksensoren bezeich‐ neten menschlichen Zellen, 2021 den Nobelpreis für Medizin erhalten. Als Piezo1 werden die Drucksensoren der Haut und als Piezo2 die der inneren Zellen bezeichnet. piezoelektrischer Wandler, gibt es in vielfältigen Formen (Platte, Scheibe, Rohr) und Leistungsklassen vorzugsweise zur Umwandlung von Ultraschall bei z.B. Durchflussmes‐ sung, Dosieraufgaben, ↑Lautsprecher, Strukturüberwachung, Positionierung und medizin. Anwendungen mit Ansprechzeiten in wenigen Millisekunden. Piezoelektrizität, Gesamtheit der Erscheinungen, die mit dem 1880 von den Brüdern Curie entdeckten, ↑Piezo-Effekt in Zusammenhang stehen. Piezomechanik, breites Anwendungsgebiet des ↑Piezo-Effekts im Bereich der Mikroma‐ nipulation (↑Nano-Technologie), z.B. in Biologie, Gentechnik und Medizin. Anstelle der für Piezoelektrizität bevorzugten Materialien Quarz und Turmalin werden für die P. Aktoren mit hoher Ausdehnungseffizienz benötigt. Dafür eignen sind Keramiken aus Blei-Zirkonat-Titanat-Mischungen (PZT), die sich in nahezu allen gewünschten Formen herstellen lassen. Piezomotor, für exakte Linear- und Rotationsbewegung, basierend auf dem ↑Piezo-Effekt (Aktorprinzip). 307 Piezomotor <?page no="310"?> piezoresistiver Effekt, beschreibt die Veränderung des elektr. Widerstandes eines Mate‐ rials durch Druck oder Zug und geht zurück auf Veröffentlichungen von P.W. Bridgeman (1920). Im Prinzip tritt diese Widerstandsänderung bei jedem Material auf. Bei ↑Halbleitern lässt sich die Stärke des Effekts zudem über die Orientierung des Einkristalls und die Dotierung mit Fremdatomen beeinflussen. Piezosensor, findet besonders Anwendung für die hochgenaue Kraft-Messtechnik oder auch als kleiner P. zur Messung elektrostat. Felder. Dabei wird ein piezoelektr. Gabelver‐ schluss vor einer Sensorplatte angeordnet (↑EFM). Die Gestaltung der Messöffnung von P. hat einen entscheidenden Einfluss auf die erfassten Messbereiche. [SE Abschn. 3.13.1] (Quelle: www.ekasugaco.jp) Pinch-Effekt, (engl. pinch, „kneifen, zusammendrücken“) , Kontraktion des Kanals einer ↑Gasentladung infolge des den elektr. Stromfluss umgreifenden Magnetfeldes. Um einen stromdurchflossenen Leiter bildet sich ein Magnetfeld, dessen Feldlinien die Form kon‐ zentrischer Kreise aufweisen und das Bestreben zur Verkürzung haben. In dem Maße wie der Strom im zunächst noch diffusen Gasentladungskanal ansteigt, beginnt das Magnetfeld den Stromfluss bis zum ↑Plasma einzuschnüren. Dieser Vorgang stellt eine Kompression des Gases, verbunden mit dessen Aufheizung, dar. Der Kanal besteht aus einem kalten bzw. weniger heißen Plasma. Durch die ohmsche Leistung ( U ∙ I ) wird dieser fortwährend aufgeheizt. Daraus resultiert die ↑Zündfähigkeit einiger Gasentladungen. Bei ↑Coronaentladungen ist ein P-E. nicht bekannt, daher wird diesen kein Zündpotential zugeschrieben. Beim Übergang einer Gasentladung in den Plasmazustand wird der elektr. Widerstand der Gasstrecke stark verringert, das elektr. Feld bricht zusammen. Dabei wird eine elektro‐ magnet. Welle freigesetzt, deren Frequenz u.a. aus der Länge der Gasentladung und deren Zuleitungen resultiert. Bei ↑Gewitterblitzen erfolgt dies im kHz-Bereich (↑Spherics), bei den 308 piezoresistiv <?page no="311"?> übrigen Gasentladungen im MHz-Bereich (↑Funkennachweisgerät). Die Gaskompression bewirkt den akustischen Effekt (Knall). Plasma, (griech. plasma, „Gebilde“) , mehrfach besetzter Begriff (Blutbestandteil, Zellbe‐ standteil, Mineral und Aggregatzustand). In der Natur z.B. als Polarlicht und ↑Gewitterblitz bekannt. Als Bestandteil eines Stromkreises ist das P. im Allgemeinen ein elektr. leitfähiges, meist sehr heißes Gas infolge weitgehender ↑Ionisation, das nach außen elektr. neutral erscheint und mit Leuchterscheinungen verbunden ist (↑Gasentladung, ↑Zündfähigkeit). Der Stromübergang findet an den Oberflächen der beteiligten Elektroden statt. Es wird oft auch als „vierter Aggregatzustand“ bezeichnet und besteht im Wesentlichen aus Elektronen, geladenen und zum Teil angeregten Atomen und Molekülen sowie Lichtquanten. Das elektr. Feld im P. bewirkt die Bewegung der Ladungsträger und damit den Transport des Stromes, aus dem sich das Magnetfeld mit einer bestimmten Frequenz ergibt. Aus dieser lässt sich auf die Temperatur des P. schließen. Kaltes P. entsteht, wenn dem Gas nur so viel Energie zugeführt wird, dass nur die kleinen Elektronen in „Bewegung“ gebracht werden und nicht die sehr viel größeren Ionen (↑DC-Niedrigenergieplasma). Kaltes P. kann auch zur Desinfektion am Menschen und an Gegenständen eingesetzt werden. [Müller, P. (2014)], (↑Anodenfall, ↑Kathodenfall) Plasma-Jet-Druck, ↑Beschichtung Plastifikatoren, ↑Weichmacher Plattenkondensator, zählt zu den wichtigsten Bauele‐ menten bei elektrostat. Demonstrationsversuchen, insbe‐ sondere eine Anordnung mit parallel verschiebbaren Platten. Er eignet sich zur Untersuchung des Zusammen‐ hangs zwischen ↑Ladung, ↑Spannung und ↑Kapazität sowie der ↑Permittivitätszahl. {Anhang M.5.4.1} p-Leiter, ↑Halbleiter Pneumatikförderung, (griech. pneuma, „Hauch, Wind, Atem“) , Transport kleinteiliger Feststoffe (Granulat, Staub) in Rohr- oder ↑Schlauchleitungen mit Hilfe von Druckluft. In‐ folge hoher Trenngeschwindigkeiten (10-100 m/ s) und großer Berührungsflächen (Staub) kommt es bei der P. zu hohen ↑Aufladungen zwischen Fördergut und Rohrleitungen. Bei Rohren aus isolierenden Werkstoffen, bzw. mit isolierenden Auskleidungen, ist deshalb stets mit der Gefahr von ↑Gleitstielbüschelentladungen zu rechnen (↑Aufladbarkeit). Daher dürfen brennbare Stäube nur in elektr. leitfähigen und geerdeten Systemen pneumatisch gefördert werden. Gleitstielbüschelentladungen können an elektr. isolierenden Ausklei‐ 309 Pneumatikförderung <?page no="312"?> dungen auch ↑Durchschläge hervorrufen, die dort Mikroporen und damit Beschädigungen verursachen, vergleichbar mit einer Funkenerosion bei metallenen Teilen (↑Gasentladungs‐ spur). Das durch die P. hochaufgeladene Fördergut bewirkt nach der Abscheidung aus der Förderluft (z.B. in einem ↑Zyklon) weitere Probleme und Gefahren: ● im ↑Silo: Anhaften an der Wand, hohe Raum-↑Ladungsdichte sowohl des noch schwebenden wie auch des bereits sedimentierten Produktes, an dessen Oberfläche ↑Schüttkegelentladungen entstehen können. ● in ↑Filtern (Staubabscheidung): hohe Ladungsdichten auf den Filtermedien, die zu ↑Büschelentladungen und an nicht geerdeten Metallteilen zu ↑Funkenentladungen führen können. Die bei der P. entstehende Aufladung wird bei der triboelektr. ↑Beschichtung mit Pulverlack genutzt. Hinweis: Bei freien Fallhöhen > 3 m werden im Fallrohr Geschwindigkeiten von knapp 8 m/ s erreicht, die mit einer P. vergleichbar sind, weshalb auch hier die Anforderungen zur Vermeidung von Zündgefahren erfüllt werden müssen. pn-Übergang, Berührungsstelle von n- und p-leitendem Material in einem Halbleiter (↑Bändermodell). Infolge therm. Bewegung diffundieren Ladungsträger über den pn-Ü. und bauen eine Raumladungszone (Sperrschicht) auf, die Gleichrichterverhalten zeigt. Einfache pn-Ü. finden sich in ↑Dioden, mehrschichtige in Transistoren und ↑Thyristoren. (Quelle: Pohl, R. W., CC BY-SA 3.0 <https: / / creativecommons.org/ licenses/ by-sa/ 3.0>, via Wikimedia Commons) Die Abb. zeigt die Sichtbarmachung von n-Leitung (links: durch Elektronen, grün) und p-Leitung (rechts: durch Defektelektronen, braun) in einem Kalium-Jodid-Kristall. Die Kathode (links) und die Anode (rechts) sind in den Kristall eingeschmolzene Platin-Spitzen. [Pohl, R.W. (1944)] Pohl, Robert Wichard (1884-1952), dt. Physiker, entwickelte u.a. physikal. Demonstrati‐ onstechnik und setzte damit für die Didaktik der Physik neue Maßstäbe (Elektrostatik 1927; Mechanik 1930; Optik und Kernphysik 1944). 310 pn-Übergang <?page no="313"?> Poisson-Gleichung, nach S.D. Poisson benannte mathemat. Gleichung der elektr. Feldthe‐ orie. Sie beschreibt das elektr. Potential in einem Raum mit gegebener Ladungsverteilung. Pol, (griech. polos, „Drehpunkt, Achse“) Elektrotechnik: Anschlussstelle einer Stromquelle (Elektronenüberschuss: negative Ladung (Minuspol), Elektronenmangel: positive Ladung (Pluspol). Physik: Ort höchster Feldliniendichte, z.B. Nord- und Südpol beim magnet. Feld und positiver bzw. negativer P. beim elektr. Feld. Geografie: Schnittpunkt der Erdachse mit der Erdoberfläche (Nordpol, Südpol). Mathematik: Stelle, an der eine Funktion den Wert ∞ annimmt. polare Flüssigkeit, ↑Lösemittel Polarisation, Erzeugung von zwei gegensätzlichen (polaren) Eigenschaften in einem zuvor homogenen Material. (↑Koerzitivfeldstärke) elektr. P., zeitweise oder dauerhafte (↑Elektret) Ausrichtung der ↑Molekulardipole in einem ↑Dielektrikum, d.h. die Verschiebung elastisch gebundener Ladungen unter der Einwirkung eines elektr. Feldes. Positive Elementarteilchen werden im Bereich der Atome oder Moleküle in Richtung der Feldstärke und negative in entgegengesetzter Richtung ausgelenkt. (↑Kondensator) elektrochem. P. Jeder gerichtete Strom in einem ↑Elektrolyt bewirkt eine Abscheidung von ↑Ionen an den Elektroden. Dieser Vorgang bewirkt eine Gegenspannung, die den Stromdurchgang verringert. Bei Messungen des elektr. Widerstandes von Flüssigkeiten kann sie eine Heraufsetzung des Widerstandes und damit, insbesondere bei kleinen Wi‐ derständen, eine Fehlmessung herbeiführen. Sie verringert sich beim Anlegen von Wech‐ selspannung mit steigender Frequenz und mit größerer Elektrodenfläche (abnehmende Stromdichte) und ist außerdem vom Elektrodenmaterial und vom Elektrolyt abhängig. magnet. P., bezeichnet die Ausrichtung (↑Magnetisierung) von Elementarmagneten in ferromagnet. Werkstoffen. (↑Permeabilitätszahl) optische P. Bei Lichtwellen erfolgen die Schwingungen in allen Richtungen senkrecht zur Ausbreitungsrichtung. Nach Durchgang durch einen Polarisator hat das Licht nur eine bestimmte Schwingungsebene (polarisiertes Licht). Polarisationskraft, ↑Dipolkraft Polarität, Beziehung paarweiser Pole zueinander, die einander bedingen aber gegensätz‐ licher Natur sind und eine Kraft aufeinander ausüben (↑Feld). Die P. ist infolge ↑Aufladung bei Kontakt und Trennung i.d.R. nicht vorher bestimmbar, da durch die Kontamination der Oberflächen stets positive und negative Flächen neben‐ einander liegen (↑Lichtenberg-Figur). Polarlicht, Leuchterscheinung, hervorgerufen durch Protuberanzen der Sonne, bei der energiereiche kosmische Strahlung (↑Korpuskularstrahlen) die Stickstoff- und Sauerstoff‐ atome der Erdatmosphäre ionisiert. Sie tritt vorzugsweise in den polaren Gebieten der Nordhalbkugel (Aurora borealis) und Südhalbkugel (Aurora australis) auf, weil dort die Korpuskularstrahlung durch das erdmagnet. Feld auf die Pole hin abgelenkt wird. 311 Polarlicht <?page no="314"?> Polyaddition, (griech. polys, „viel“, lat. addere, „hinzufügen“) , zwei verschiedene Arten von Monomeren werden zusammengefügt, die jeweils zwei oder mehr reaktionsfähige Atomgruppen aufweisen. Je nach Funktionalität der Reaktionspartner kann die P. zu linearen Polymeren (↑Thermopolymer) oder vernetzten Kunststoffen (↑Duromer) führen. Beispiel: Isocyanat und Alkohol bilden ein lineares Polyurethan. Im Unterschied zur ↑Polykondensation wird im Idealfall kein Spaltprodukt abgegeben und die Grundbausteine bleiben im Polymermolekül erhalten. Polykondensation, i.d.R. werden zwei gleiche oder verschiedene Arten von Monomeren zusammengefügt, die an ihren Enden je eine reaktionsfähige Atomgruppe aufweisen. Bei der Substitutionsreaktion wird, im Gegensatz zur ↑Polyaddition, immer ein Spaltpro‐ dukt z.B. Wasser oder Ammoniak abgeschieden (z.B. Essigsäure und Ethylalkohol bilden Ethylacetat und Wasser, Diamin und Dicarbonsäure bilden Polyamid und Wasser). Aus bifunktionellen Reaktionspartnern entstehen lineare Kettenmoleküle (Thermopolymere). Aus tri- oder polyfunktionellen Reaktionspartnern entstehen engmaschige Raumnetzmo‐ leküle (Duromere: z.B. Phenol und Formaldehyd bilden Phenolharz und Wasser). Polymer, durch ↑Polyreaktion aus einem oder mehreren wiederkehrenden Einheiten (Mo‐ nomeren) gebildetes Makromolekül. Dessen Struktur kann in einer Molekülkette münden, die sich knäuelartig zusammenballt und ineinander verschlungen ist ( amorphes P. ). Manche P. bilden auch zwischen knäuelartigen Strukturen kristallitartige Strukturen aus ( teilkris‐ talline P. ). Je nach Anzahl der Grundstoffe unterscheidet man noch zwischen Homo-P. (ein Grundbaustein, z.B. Polyethylen, Polyvinylchlorid), Co-P. (verschiedene Grundbausteine, z.B. Styrol-Acrylnitril, auch SAN genannt) und P.-Blends (Mischungen aus verschiedenen Homound/ oder Co-P. zur Verbesserung oder Anpassung des Eigenschaftsbildes des P.). Polymerisation, Monomere mit Doppelbindungen, meist im Kohlenstoff, werden zusam‐ mengefügt. Wärme und/ oder Katalysatoren spalten die Doppelbindung, sodass sich an jedes Molekül über freie Valenzen weitere Moleküle anbinden lassen. Die P. läuft in drei Stufen ab: ● Startreaktion (z.B. durch Katalysator), ● Wachstumsreaktion, ● Abbruchreaktion (Absättigung freier Valenzen, z.B. durch Ausbildung einer Doppel‐ bindung). Die P. ist exotherm, das Polymerisat ist immer energieärmer als die Monomere. Die Anzahl der zum Makromolekül vereinigten Monomere nennt man P.-Grad. Dieser liegt typischerweise zwischen 100 und 100 000. Polymerleiter, Polymere, die als elektr. Isolatoren durch gezielte Maßnahmen zu elektr. Leitern gemacht wurden. Extrinsisch leitfähige Polymere entstehen durch Zumischung leitfähiger Füllstoffe (z.B. Ruß, Grafit, ↑Metallfaser), die in Polymeren ein durchgehendes Netzwerk bilden (↑Perlschnurmodell, ↑Perkolation). Das Verfahren ist hinsichtlich der Polymere und Füll‐ stoffe (z.B. ↑Kohlenstoff-Nanoröhren) variabel. 312 Polyaddition <?page no="315"?> Intrinsisch leitfähige Polymere entstehen durch Dotierung bestimmter Polymere (Polyacetale, Polythiopen, Polypyrrol, Polyanilin) z.B. mit einem Halogen (Oxidation, p-Dotierung (↑pn-Übergang)) oder Alkalimetall (Reduktion, ↑n-Dotierung). Ohne Dotie‐ rung liegt die Leitfähigkeit dieser Polymere etwa im Bereich von Halbleitern. Mit diesen starken Oxidations- oder Reduktionsmitteln entstehen delokalisierte ionische Zentren im Polymer, zu denen das jeweilige Dotierungsmittel das Gegenion bildet. Der Begriff „Dotierung“ oder „Doping“ für die Erhöhung der Leitfähigkeit eines Polymers wurde aus der Halbleitertechnik entlehnt. Allerdings steht er hier für eine partielle Oxidation bzw. Reduktion des Polymers und nicht - wie in der Halbleitertechnik - für den Einbau von Fremdatomen in Halbleiterkristalle. Dabei werden in den Molekülketten positive oder negative Ladungsträger (Polaronen, Bipolaronen) erzeugt, die bei angelegter elektr. Spannung die Molekülkette entlangwandern. Je regelmäßiger die Halogenidionen (z.B. I - ) oder Alkalimetallionen (z.B. Na + ) angeordnet sind, desto leichter wandern die Ladungen die Kettenmoleküle entlang. Polyreaktion. Aus vielen kleinen Molekülbausteinen (Monomeren), wie z.B. Ethylen, Vinylchlorid und Styrol, werden über P. (↑Polyaddition, ↑Polykondensation oder ↑Polyme‐ risation) Makromoleküle (Polymere) aufgebaut. ponderomotorische Kraft, Kraft, die ein elektromagnet. Feld auf einen makroskopischen Körper ausübt, z.B. Anziehung von Eisen durch Magnete. (↑Elektrostriktion) positiv, ↑Polarität Positron, (positives Elektron), Elementarteilchen mit der Masse eines ↑Elektrons, jedoch mit positiver Ladung. Es wird als „Antielektron“ beim radioaktiven (β + -) Zerfall ausgesandt und wurde 1932 von C.D. Anderson in der ↑Höhenstrahlung entdeckt. Potential, (lat. potentialis, „nach Vermögen, tätig wirkend“) , im ursprünglichen und engeren Sinne eine skalare, ortsabhängige physikal. Größe zur Beschreibung eines wirbelfreien ↑Feldes, aus der durch ↑Gradienten-Bildung die ↑Feldstärke folgt, die auf einen ↑Probe‐ körper wirkt (Maß für die Stärke eines Kraftfeldes). Das elektrostat. P. ist der negative Gradient der elektr. Feldstärke in einem statischen elektr. Feld. Das elektr. P. ist die auf einen Bezugspunkt bezogene ↑Spannung, z.B. die Spannung gegen Erde. Eine Spannung kann sowohl zwischen positiven und negativen elektr. P. wie auch zwischen gleichartigen aber verschieden hohen elektr. P. bestehen. In der Elektrostatik dient als Bezugspunkt für das P. eines aufgeladenen Gegenstandes im Allgemeinen der ferne, feldfreie Raum mit dem P. null. Die Differenz des magnet. P. zwischen zwei Raumpunkten ist die messbare magnet. Spannung. Potentialausgleich, (engl. bonding) , fälschlicherweise oft synonym für ↑Erdung benutzt; elektr. Verbindung, die Körper, elektr. Betriebsmittel und fremde leitfähige Teile auf gleiches oder annähernd gleiches Potential bringt. [DIN VDE 0100-200] Potentialdifferenz. Die Differenz des elektr. Potentiales zwischen zwei Punkten im Raum ist die messbare elektr. Spannung. Werden zwei Werkstoffe unterschiedlicher 313 Potentialdifferenz <?page no="316"?> Elektronenaustrittsenergien bei gleicher Temperatur bis auf einen Abstand im nm-Be‐ reich genähert (↑Aufladung, ↑Ladungsausgleich), so kommt es an der gemeinsamen Grenzschicht zu unterschiedlichen Energiezuständen. Die Wanderung von Elektronen vom ↑Donator zum ↑Akzeptor setzt ein. Die übergehende Elektronenanzahl ist von der P. abhängig. Ein Gleichgewichtszustand tritt erst ein, wenn die auf den unterschiedlichen Austrittsenergien beruhende P. gleich der Differenz der übergetretenen Ladung ist. (↑Ladungsdoppelschicht) Potentialfläche, ↑Äquipotentialfläche Potentialmessung. Streng genommen können Potentiale nur an elektr. leitfähigen Ge‐ genständen, z.B. durch Kontakt zu einem ↑Voltmeter, erfasst werden, denn Isolatoren stellen keine ↑Äquipotentialflächen dar und weisen im Allgemeinen keine homogene Ladungsverteilung auf. (↑EFM mit Potentialanpassung) Powder Transfer System, ↑PTS Powercap, Doppelschicht-↑Kondensator Precipitator, (engl., „Abscheider“) , ↑Stoffseparation Presseur, Bezeichnung für den Gegendruckzylinder in Tiefdruckmaschinen. Bei Nutzung der ↑elektrostat. Druckhilfe (ESA) hat der Stahlkern des P. je nach Funktionssystem eine halbleitfähige Gummibeschichtung mit einem bestimmten Volumenwiderstand. Diese Eigenschaft wird stark eingeschränkt, wenn die Reinigung der P. vernachlässigt wird. So beseitigt z.B. das Lösemittel i.d.R. nur die Farbreste, nicht jedoch den Abrieb der Bestandteile vom ↑Papier. In der [TRGS 727 Abschn. 3] ist ein P. explizit genannt, der jedoch grundsätzlich als Gegendruckzylinder betrachtet werden muss. (Abb. ↑Ionisator in Verarbeitungsmaschinen) Presseurtester, (↑Messelektrode-Feststoffe Nr. 5 b). Für die ↑elektrostat. Druckhilfe im Tiefdruck muss der ↑Presseur bestimmte Widerstandswerte aufweisen. Mit dem P. sind die Messwerte im betriebswarmen Zustand des Presseurs zu ermitteln (↑Tera-Ohmmeter). Die Messung muss mindestens an drei Stellen erfolgen, bezogen auf den Mittelwert ist eine Abweichung von 20 % zulässig. 314 Potentialfläche <?page no="317"?> Pressspan, ↑Papier Pressspan messen, hierfür und für andere isolierende Werkstoffe schreibt die [DIN EN 60243-1] den Messaufbau und die -verfahren vor (Abb.). Für Pressspan gilt zusätzlich [DIN EN 60641-1]. Dieser Aufbau kann auch für die Prüfung von Isolierölen verwendet werden. Primärelement, (↑galvanisches Element oder Volta-Element), chem. Vorgänge werden darin unmittelbar in elektr. Spannung umgewandelt. Es besteht aus zwei stofflich unter‐ schiedlichen Elektroden, die sich in einem flüssigen oder festen Elektrolyt befinden. Die Spannung des P. ist von der Differenz des Elektrodenpotentials in der elektrochem. Spannungsreihe (Redoxreihe) abhängig. Im Gegensatz zu Akkumulatoren können P. nicht wieder aufgeladen werden (↑Batterie). Primärionisation, ↑Ionisation Primärteilchen, Einzelteilchen in vielfältiger Form, aus denen feinteilige, pulverförmige Feststoffe zusammengesetzt sind. Probekörper, Körper, mit vernachlässigbarer (geringer) Rückwirkung auf das Feld in das er eingebracht wird. Am P. sollen die Wirkungen der Feldgrößen auf diesen bestimmt werden. Idealerweise beeinflusst der P. selbst das Kraftfeld nicht und ist punktförmig. (↑Punktladung) Probeladung, elektr. geladener Probekörper, der zur Messung der Kraftwirkung und zur Bestimmung der Feldgrößen elektr. und magnet. Felder verwendet wird. ProdSG, Abk. für Produktsicherheitsgesetz, beinhaltet Regelungen zu den Sicherheitsan‐ forderungen von techn. Arbeitsmitteln und Verbraucherprodukten und wurde mit dem [↑ÜAnlG] im Juli 2021 ergänzt. Produktsicherheitsgesetz, [↑ProdSG] Proton, Elementarteilchen mit positiver elektr. ↑Elementarladung. Gemeinsam mit den Neutronen bilden P. den Atomkern, wobei ihre Anzahl das chem. Element bestimmt, dem das ↑Atom zugeordnet ist. P. (Wasserstoff-Ionen) haben Bedeutung für die Energiespeiche‐ rung und die Energieumwandlung von Wasserstoff (Brennstoffzelle). 315 Proton <?page no="318"?> Protonenleitung, Transport elektr. Ladungen durch Protonen (↑Elektronenleitung). Sie ist in Festkörpern möglich, die entweder mit Wasserstoff verunreinigt sind (als spezielle Form der ↑Ionenleitung) oder in denen eine Wasserstoffbrückenbindung wirksam ist (intrinsische ↑Leitfähigkeit, z.B. des Polyanilin und des Polypyrrol). Protonenleiter sind wichtiger Bestandteil von Brennstoffzellen mit porösen Feststoffen und Polymeren als Elektrolyt (↑Brønsted-Lowry Definition). [Yoon, M. et al. (2013)] Prüfgas, Gas oder Gasgemische mit besonderer Herstellertoleranz, Analysegenauigkeit und Reinheit zur Überprüfung und Justierung der Empfindlichkeit von ↑Gaswarngeräten und zur Kalibrierung von deren Messfühlern. Prüfgemisch, ↑explosionsfähiges Prüfgemisch Prüfintervall. Für viele Objekte und Dokumente sind entsprechende P. festgelegt, z.B. für RIBC zum Einsatz in Ex-Bereichen gilt ein Intervall von 30 Monaten. Prüfklima. Der für die Beurteilung der elektrostat. Aufladbarkeit von Werkstoffen entschei‐ dende ↑Oberflächenwiderstand wird maßgeblich von der ↑Luftfeuchte beeinflusst (↑Wasser‐ aktivität). Daher müssen diese Messungen bei einem definierten P. nach entsprechender Konditionierung durchgeführt werden. Es sind 23°C und 50 % r.F. oder 23°C und 30 % r.F. in Abhängigkeit des erwarteten Widerstandes üblich [TRGS 727]. Die Konditionierungsbedin‐ gungen werden in den Prüfnormen vorgegeben. (↑Messfehler) Prüfkörper, Teil oder Materialprobe zur Bestimmung von z.B. elektr. Kenngrößen. Für Messungen des ↑Oberflächenwiderstandes von Gehäusen oder Gehäuseteilen aus Isolierstoff für elektr. Betriebsmittel der Ex-Bereiche werden rechteckige Platten mit Abmessungen von mindestens 60 x 150 mm 2 oder größer gefordert. [DIN EN IEC 60079-0] Prüfnorm, Normen, in denen ↑Prüfverfahren festgelegt sind. Prüfstand, allg. Bezeichnung für die Simulierung von Fertigungsabläufen zur Bestimmung von elektrostat. Messgrößen und auch z.B. der Eignung von ↑Ionisatoren. Bei einem P. für Materialbahnen ist der Bahnlauf über vielfältige Anordnung von Leitwalzen verbunden mit einer Ab- und Aufwicklung, gegenüber einer umlaufenden Bahn, stets vorzuziehen. [SE Abschn. 5.2.1.3] Prüfstelle (akkreditierte), ↑Benannte Stelle Prüfverfahren. Es kann davon ausgegangen werden, dass P. in vielen Normengruppen detailliert geregelt sind. (reproduzierbare ↑Aufladung, gerätetechn.) Prüfzeichen, ↑GS-Zeichen Psychrometer, ↑Luftfeuchte-Messgerät (Aspirationspsychrometer), ↑Hygrometer PTB, ↑Physikalisch-Technische Bundesanstalt PTI, Abk. für engl. proof tracking index, Prüfzahl zur Bestimmung der Kriechweg-Bildung (↑Kriechstromfestigkeit). 316 Protonenleitung <?page no="319"?> (Quelle: www.dec-group.ch) PTS, Abk. für engl. powder transfer system, bietet eine sichere Lösung zur Beschickung von einem oder meh‐ reren Reaktoren oder anderen Behältern mit Pulvern aus Säcken. Das System gewährleistet ein hohes Niveau an Containment, sowohl für den Bediener als auch für Produkt und Umgebung. Pulver, feinteiliges ↑Schüttgut, dessen Teilchen im All‐ gemeinen die Größenordnung von 1 mm nicht über‐ schreiten. Pulverbeschichtung, ↑Beschichtung Pulverlack, Mischung unterschiedlicher Kunstharzsysteme und Pigmente sowie spezi‐ eller Zusatzstoffe, die zu einem feinen Lackpulver von etwa 30-50 µm Korngröße ver‐ mahlen werden. Sie werden vorzugsweise durch ein elektrostat. Applikationsverfahren (↑Beschichtung) aufgetragen und anschließend in einem Einbrennofen bei 150-200°C zur gewünschten Lackoberfläche vernetzt. Pumpe, (niederdt. pompe, „Vorrichtung zum Fördern von Flüssigkeiten“) . In elektrostat. Hinsicht ist zu beachten, dass nicht hinreichend leitfähige Flüssigkeiten durch P. infolge der dabei auftretenden hohen Strömungsgeschwindigkeiten gefährlich aufgeladen werden können. Entsprechende Schutzmaßnahmen: ↑Beruhigungsstrecke, ↑Ladungsableitung. (↑Ar‐ matur), [TRGS 727 Abschn. 4] Punktladung, Modellvorstellung für einen idealisierten, kugelsymmetrischen Körper mit homogener Ladungsverteilung, der auf ↑Probeladungen in definierter Entfernung seine Wirkung so ausübt, als wäre seine gesamte Ladung in einem Punkt konzentriert. [DIN 1324-1], {Anhang M.2.1.2} pyroelektrischer Detektor (auch PIR-Sensor), (engl. pyroelectric infrared sensor), Sensor, der den Effekt der ↑Pyroelektrizität z.B. für Infrarot-, Mikrowellendetektoren, Temperatur‐ fühlern und Kalorimetern nutzt. Pyroelektrizität, Gesamtheit von Erscheinungen, die bei der Erwärmung bzw. Abkühlung von Kristallen, bei denen es im Inneren zu einer Ladungsverschiebung und an den Grenzflächen zur ↑Polarisation kommt und deren Auswirkungen als Ladung außen messbar sind. Der Effekt der P. ist eng verwandt mit dem ↑Piezo-Effekt. Pyrolyse, thermochem. Zersetzung von Stoffen i.d.R. unter Sauerstoffabschluss. (↑Crack-Prozess, ↑Deflagration, ↑Schwelgas, ↑Verbrennungsvorgang) PZT-Keramik, piezokeramische Materialien (Blei-Zirkonat-Titanat), die in der ↑Piezome‐ chanik Anwendung finden. 317 PZT-Keramik <?page no="320"?> Q Quadratohm, gelegentlich als Einheit [Ω□] des spezif. ↑Oberflächenwiderstandes ρ S anstelle von Ohm [Ω] verwendete Bezeichnung. Durch die Angabe in Q. wird deutlich gemacht, dass der Messwert auf eine ↑Messelektrode mit quadratischer Messfläche umge‐ rechnet wurde. {Anhang M.6.1.3} Quantenbahn, ↑Elektronen kreisen in der Atomhülle auf sog. Q. (Radius ~10 pm (10 -12 m)). Im ungeladenen Zustand stimmt die Anzahl der umlaufenden Elektronen (negative ↑La‐ dung) stets mit der Protonenanzahl im Kern (positive Ladung) überein. Das Atom stellt sich nach außen als elektr. neutral dar. Quantum, kleinstmögliche, unteilbare Einheit z.B. der elektr. ↑Ladung (↑Elementarladung) des magnet. Flusses oder der Wirkung (Planck’sches Wirkungs-Q.). Elektromagnet. Energie wird in Form von Energiequanten abgegeben oder aufgenommen. Quarzglas, ↑Glas quasistationär, zeitlich nahezu unendlich langsame Veränderung. In der Elektrodynamik können z.B. solche Verschiebungsströme gegenüber dem Leitungsstrom vernachlässigt werden (↑Widerstand, Impedanz (↑Wechselstromgröße)). Dadurch können die ↑Maxwell’‐ schen Gleichungen vereinfacht werden. Quecksilber, bei Raumtemperatur flüssiges ↑Metall der Gruppe der Schwermetalle, das sich wegen dieser Eigenschaft gut als Werkstoff für ↑Elektroden eignet. Allerdings steht seine hohe Giftigkeit (Q.-Dämpfe werden bereits bei Raumtemperatur in gefährlicher Menge freigesetzt.) einer allg. Verwendung entgegen. Quelle, singulärer Punkt mit einer ↑Ladung im elektr. ↑Feld. Ort an dem die Feldlinien beginnen (↑Punktladung). Quenching Distance (auch Löschabstand), (engl. quench, „löschen, dämpfen“) . Der Begriff ist angelehnt an den Löschabstand für den Flammendurchschlag explosionsfähiger Gemi‐ sche (↑MESG), d.h. bei Spannungen unter 300 V kommt es nicht mehr zu zündfähigen ↑Gasentladungen. Diese beruhen auf Stoß-↑Ionisation der Gasmoleküle durch Gasionen im elektr. Feld (Sekundärionisation). Die Entladung beginnt, wenn die elektr. Feldstärke unter atmosphärischen Bedingungen einen Wert von 3 MV/ m erreicht. Im Prinzip lässt sich der Vorgang bei Verringerung des Elektrodenabstandes mit immer kleineren Spannungen hervorrufen. Bei Spannungen unter 300 V werden die Elektrodenabstände so klein (Q.D.), dass die kurzen Wegstrecken nicht mehr zur Beschleunigung auf die für eine Stoßionisation erforderliche Energie ausreichen. 318 Quadratohm <?page no="321"?> (Quelle: [Berger, Ch. (2011)]) Quenchrohr, Auffangvorrichtung, um die bei einer ↑Explosionsdruckentlastung austre‐ tenden Flammen und unverbrannten Anteile so weit und so rasch abzukühlen, dass es nicht mehr zu Druckanstiegen in gefährlicher Höhe kommt. Der Effekt beruht auf der Abkühlung beim Durchlaufen enger Spalten (↑Quenching Distance). (Quelle: www.rembe.de) Querschnitt. Für den Kabel-Q. zur Sicherstellung der ↑Erdung gibt es keine Reglementie‐ rung. Der ↑Widerstand des Kabels muss einen Wert ≤ 10 6 Ω besitzen, um die ↑Ableitfähigkeit des zu erdenden Objektes sicherzustellen. Die Farbe des Kabels ist nicht festgelegt, wobei die Markierung „grün/ gelb“ in Deutschland verbreitet ist. Entscheidend ist die mechan. Festigkeit eines Kabels zur unterbrechungsfreien Erdung. Daher sind auch dünne Drahtseile gut geeignet. R radioaktiver Ionisator, ↑Ionisator Radioaktivität, Eigenschaft instabiler Atomkerne, die spontan und ohne äußere Beein‐ flussung in andere Atomkerne zerfallen. Dabei erfolgt eine Aussendung von Teilchen wie ↑Alpha- (Helium-4-Kerne), ↑Beta- (Elektronen) und/ oder ↑Gammastrahlung (↑elektroma‐ gnet. Strahlung). Randfeld, kennzeichnet die Enden homogener ↑Felder. Je nach Form des Endes der Elektroden kommt es zur Vergrößerung oder Verkleinerung des Feldes (↑Ro‐ gowski-Profil). Dies ist u.a. bei den für ↑Widerstands‐ messungen verwendeten Aufsetzelektroden von Bedeu‐ tung. Der R.-Einfluss bewirkt eine Verbreiterung des Stromweges und damit eine Verkleinerung des Mess‐ wertes. Auch bei Feldstärkemessungen können die R. den Messwert verfälschen. Abhilfe ist durch die unter ↑Messfehler beschriebene ↑Homogenisierung des Feldes unter Beachtung des Rogowski-Profils möglich. 319 Randfeld <?page no="322"?> (Quelle: www.Schuetz.net) Randspannung (elektrische), Wert des Linienintegrals längs eines geschlossenen Weges der elektr. Feldstärke. Bei dem elektr. Feld einer ruhenden Punktladung (wirbelfreies elektr. Feld) verschwindet die R. Eine entlang eines geschlossenen Weges bewegte elektr. Ladung hat nach einem Umlauf die potenzielle Energie des Ausgangszustandes wieder erreicht und damit keine Arbeit verrichtet. Randstreifenentsorgung. Bei der Verarbeitung von Materialbahnen erfolgt häufig ein Randbeschnitt, der als Endlosstreifen i.d.R. über Injektordüsen (Venturi-Prinzip) entsorgt wird. Bei hohen Materialgeschwindigkeiten kann es bei isolierenden Materialien an der Ein‐ trittsstelle in die geerdete Düse zu ↑Büschelentladungen in schneller Folge kommen. Diese dauerhaften elektromagnet. Impulse können elektron. Bauteile beeinflussen. Bei nicht ge‐ erdeten metallischen Injektordüsen können diese durch ↑Influenz aufgeladen werden und ↑Funkenentladungen verursachen. Der Transportweg der Randstreifen sollte über geerdete Rohrleitungen erfolgen. Das Aufliegen von z.B. angeschlossenen Kunststoffschläuchen auf geerdeten Maschinenteilen kann im Schlauch zu ↑Gleitstiel-büschelentladungen führen. Randwinkel (auch Kontaktwinkel ϴ ), Winkel zwischen einer Flüssigkeits- und einer Festkör‐ peroberfläche z.B. an einem aufliegenden Tropfen. Bei einer Benetzung ist der R. < 90°, bei Nichtbenetzung > 90°. Ursache für unterschiedliche R. sind die zwischen den Molekülen der Flüssigkeit und denen der Festkörperoberfläche wirksamen molekularen Kräfte. Daher ist eine Beeinflussung des R. durch elektr. Ladungszustände möglich. (↑Oberflächenspannung) Randzonenfixierung. Eine Folienschmelze beginnt i.d.R. bei der Abkühlung zu schrumpfen, daher wird der Rand der Folie häufig mittels einer ↑Aufladeelektrode (s. Pfeil) auf der Kühlwalze fixiert. (↑Cast-Prozess, ↑Nutzanwendung), [SE Abschn. 8.2] Raster, allg. ein System von (sich kreuzenden) Linien bzw. ein durch Linien gebildetes System kleiner Flächen. Durch leitfä‐ hige geerdete R.-Strukturen auf isolierenden Flächen können große Oberflächen in kleinere Abschnitte unterteilt und somit gefährliche elektrostat. Aufladungen begrenzt werden. (↑Flä‐ chenbegrenzung), [TRGS 727 Abschn. 3] 320 Randspannung <?page no="323"?> Rasterkraft-Mikroskopie (auch SFM), (engl. scanning force microscopy) , Verfahren zur Messung von Oberflächenaufladungen: Es wird über der Probe ein schwingender Federbalken mittels ↑Piezo-Effekt bei seiner Resonanzfrequenz zur Vibration angeregt (20- 300 kHz). Sein freies, zur Probe gerichtetes Ende trägt eine sehr feine Spitze (Pyramide oder Kegel von 3-4 µm Höhe, Basisfläche 9-16 µm, Spitzenradius 5-25 nm). Bei Annäherung an die Probenoberfläche bis auf etwa 100 nm führen Wechselwirkungskräfte verschiedener Art (↑Van-der-Waals-Kräfte, elektrostat. Anziehung oder Abstoßung, Dispersionskräfte u.a.) zu einer Änderung der Resonanzfrequenz des Federbalkens, bzw. bei fester Anregungsfre‐ quenz, zu einer Depression der Schwingungsamplitude. Ein Regelkreis stellt sicher, dass während des Abrasterns der Oberfläche diese Amplitudendämpfung konstant gehalten wird. Das hat zur Folge, dass der Abstand zur Oberfläche immer gleichbleibt und aus dem Regelsignal eine dreidimensionale Höheninformation gewonnen werden kann. Die Qualität der Abbildung reicht von der Darstellung von im Kristall geordneten Atomen bis hinauf zu Betrachtungsfeldern von etwa 100 x 100 µm 2 . Eine Variante dieser Technik als analytisches Instrument verwendet metallisierte Fe‐ derbalken und Spitzen und bringt die isolierende Probe auf einer Gegenelektrode an. Schließt man einen Stromkreis zwischen der schwingenden Spitze über den variierenden Luftspaltkondensator und die Probenkapazität zur flächigen Gegenelektrode, so können Wechselströme gemessen werden (↑Kelvin-Voltmeter). Eine Variation der lokalen Ober‐ flächenaufladung führt zu unterschiedlich starker Influenzierung von ↑Bildladung in die metallisierte Messspitze. Durch die Abstandsabhängigkeit dieses Effektes lassen sich Wechselströme im pA-Bereich mit einer Frequenz messen, die der Schwingfrequenz des Federbalkens entsprechen. Es wird keine externe Spannungsquelle benötigt. Der mess‐ bare Ladungskontrast hängt von der ↑Elektronenaustrittsenergie und dem Ferminiveau der in Kontakt stehenden Materialien ebenso ab, wie von elektr. Leitfähigkeiten und Dipoleigenschaften. Verwandte Methoden ermöglichen die ortsaufgelöste Darstellung von Gleichfeldpotentialen, die Polung von ↑Ferroelektrika bzw. die Potentialverteilung über mikroelektron. Bauteile sogar synchron zum Arbeitstakt von z.B. Prozessoren (mehrere MHz). Rauchdetektor, ↑Ionisationsfeuermelder Raumladung, räumlich verteilte, durch Ladungsträger (überwiegend eines Ladungsvor‐ zeichens) gebildete elektr. Ladung, z.B. in einem ↑Silo. In der Natur herrschen bei wolken‐ losem Himmel ca. 400 V/ m bei Wolken liegt die R. im kV-Bereich. {Anhang M.2.1.4} Raumladungsdichte, ↑Ladungsdichte Raumladungswolke. Vorwiegend unipolar aufgeladene Aerosole können eine R. bilden, an deren Rand eine elektr. Feldstärke auftritt (↑Wolkendipol). Das kann zur ↑Influenz auf benachbarten leitfähigen Teilen führen, woraus bei entsprechenden Krümmungsradien ↑Coronabzw. ↑Büschelentladungen resultieren. R. können elektrostat. Zündgefahren hervorrufen, z.B. beim Einfüllen feinteiliger Schüttgüter in Reaktoren bzw. Silos, bei der ↑Hochdruckreinigung großer Behälter oder bei Erzeugung von ↑Wasserschleiern. Rauscheffekt bei Kabeln, ↑Kabelaufladung 321 Rauscheffekt <?page no="324"?> Rayleigh-Instabilität. J.W. Rayleigh veröffentlichte als erster eine um‐ fassende mathemat. Ableitung, nach der eine durch die Kapillarkraft ge‐ triebene Instabilität eines zylindrischen Körpers im Verlauf seiner Fort‐ bewegung von selbst in Teilchen mit nicht beliebigem Abstand zerfällt. Bei der R-I. wird ein kritischer Wert überschritten, bei dem die ↑Oberflächenspannung des Systems reduziert wird. Die Auflösung von Flüssigkeits‐ strahlen in Tropfen ist allg. bekannt und trifft auch auf nanoskalige feste Systeme zu, bei denen ein großes Verhältnis zwischen Oberfläche und Volumen besteht. (↑Beschichtung, Ink-Jet) Rayleigh-Limit, von J.W. Rayleigh erkannte Gesetzmäßigkeit, nach der Tropfen im Gasraum nur eine bestimmte Anzahl gleichnamiger Ladungen in Abhängigkeit von Größe und Oberflächenspannung tragen können. Bei Überschreitung des R-L. zerfallen die Tropfen, was je nach Umgebungsbedingung bis auf die Ebene von Ionen erfolgen kann. (↑Atomisation, ↑Elektrospray-Ionisation) Reaktanz, ↑Wechselstromgröße Reaktion. Eine chem. R. kann exotherm verlaufen und dabei Stoffe durch Erhitzung zur Entzündung bringen. Dieser Vorgang kann bereits bei Raumtemperatur starten und infolge mangelnder Wärmeabfuhr zu hohen Temperaturen führen. (↑Zündquelle, ↑Leichtmetall) Rechtsschraubenregel (auch Korkenzieher- oder Drei- Finger-Regel). Um einen stromdurchflossenen Leiter bildet sich ein Magnetfeld (↑Pinch-Effekt), dessen Feldlinien die Form konzentrischer Kreise haben. Die Richtung des Ma‐ gnetfeldes ist von der Stromrichtung abhängig und es gilt folgende R.: Man stelle sich eine Schraube mit Rechtsgewinde vor, die mit der Richtung des Stromes in den Leiter hinein‐ geschraubt wird, so gibt die Drehrichtung der Schraube die Richtung der magnet. Feldlinien an. Redundanz, (lat. redundantia, „Überfluss“, Wiederholung) , techn. Aufwand, der für die Funktion eines Systems nicht unbedingt notwendig, jedoch für sicherheitsrelevante Sys‐ teme sinnvoll ist. Auch die Mehrfachauslegung (↑Diversität) wichtiger techn. Systeme wird mit R. bezeichnet. strukturelle R. Es werden z.B. für Überwachungen wichtige Messwerte von mehreren voneinander unabhängigen Messsystemen ermittelt. Falls z.B. drei Messsysteme Werte liefern, sind nur die als richtig anzusehen, die von mindestens zwei Systemen übereinstim‐ mend angezeigt werden (z.B. an einer ↑CO 2 -Löschanlage). aktive R. Es werden z.B. Energieversorgungssysteme parallelgeschaltet. passive R. Es sind mehrere gleichartige Systeme vorhanden, die erst dann in Betrieb gehen, wenn ein System ausgefallen ist (z.B. Notstromaggregat). Reflektionsdämpfung, ↑Abschirmung Regel der Technik, ↑Stand der Technik Regentropfenaufladung, ↑Lenard-Effekt 322 Rayleigh-Instabilität <?page no="325"?> Reibungsaufladung. Der in der Barockzeit herausgebildete Begriff „Reibungs-(Tribo-) elektrizität“ ist insoweit falsch, als Reibung nur Wärme aber keine Elektrizität erzeugen kann. R. soll zum Ausdruck bringen, dass einer ↑Aufladung, eine intensive, durch Rei‐ bung bewirkte Berührung, vorausgeht. Tatsächlich lassen sich Materialien kaum ohne einen gewissen Anteil von Reibung in Kontakt miteinander bringen. So kann eine dem Trennvorgang vorausgehende Reibung (durch Erhöhung der Kontaktstellen) die Höhe der Aufladung vergrößern und auch zu einer Umkehrung des Ladungsvorzeichens führen (↑Aufladungsphänomen), hervorgerufen z.B. durch örtliche Temperaturerhöhung (↑Geigenbogeneffekt). Bei intensiver Reibung kann es auch zu einem Materialübergang kommen, der ebenfalls die Möglichkeit eines Ladungstransfers darstellt. (↑Materialbahn, ↑Beschichtung, ↑Ladungstransfer-Messung) Reibungselektrisiermaschine, Elektrisiermaschine, bei der ein rotierender Körper (Kugel, Scheibe oder Zylinder aus Glas) an einem ursprünglich von Hand gehaltenen Reibzeug (z.B. Leder mit Amalgambelag) „gerieben“ wird (↑Zylinderelektrisiermaschine). Eine Alternative ist die ↑Influenzelektrisiermaschine. Reibungselektrizität, ↑Reibungsaufladung Reifen, ↑Fahrzeugreifen Reihenschaltung, Hintereinanderschaltung aktiver oder passiver Zweipole (↑Wider‐ stand, ↑Kapazität). Bei der R. aktiver Zweipole verändern sich die Innenwiderstände und die Kurzschlussströme. (↑Parallelschaltung) Berechnung gem. {Anhang M.5.4.6 und M.6.1.5} Reinigen. Grundsätzlich ist beim R. mit ↑Aufladung zu rechnen. Oft werden brennbare ↑Lösemittel eingesetzt, durch die entzündbare ↑Lösemitteldämpfe entstehen. Werden leitfähige, geerdete Teile gereinigt, ist i.d.R. nicht mit gefährlicher Aufladung zu rechnen. Bei isolierenden Teilen (Kunststoffe) sind die Flächenabmessungen zu beachten (↑Auflad‐ barkeit). Personen und leitfähige Gegenstände sind beim R. zu erden (↑Erdung). [TRGS 727] Rekombination, Umkehrung der ↑Dissoziation, d.h. Wiedervereinigung elektr. geladener Teilchen (↑Ionen), die durch Wechselwirkung positiver und negativer Ladungsträger zur Ladungsneutralisation führt. Die R. schränkt räumlich und zeitlich die Wirksamkeit von ↑Ionisatoren ein. Rekonditionieren (Überholen, Aufarbeiten), Wiederherstellung der Eigenschaften für den geplanten Gebrauchszweck. R. wird für ↑RIBC und ↑Fässer angewendet. Dabei gibt es zwei Varianten [IEC 61340-4-11]: ● Reinigung und Kontrolle der Bestandteile eines RIBC (Palette, Außengitter, Innenbe‐ hälter und dessen Bestandteile (Armaturen, Dichtungen etc.)) ● Rebottling: Tausch des alten Innenbehälters gegen einen Neuen im Ursprungs-Gitter‐ korb mit Palette. „RIBC die für den Gefahrgut-Transport zugelassen sind, müssen alle 30 Monate einer Wieder‐ holungsprüfung unterzogen werden.“ [TRGS 727 Abschn. 4.5.4]. ↑IBC mit „UN-Zulassung“ dürfen max. 5 Jahre verwendet werden. Ist R. nicht mehr möglich, werden diese Behälter dem Recycling oder der therm. Verwertung zugeführt. 323 Rekonditionieren <?page no="326"?> Die ↑ADR definiert R. als Wartung, Reparatur oder Wiederaufarbeitung. (↑Gefahrgut) relative Luftfeuchtigkeit, ↑Luftfeuchte Relaxation, (lat. relaxatio, „Entspannen“) , zeitlich verzögerte Reaktion eines Systems oder einer Messgröße auf eine äußere Einwirkung oder deren Wegfall (Nachwirkung), insbe‐ sondere die exponentiell verzögerte Rückkehr eines elektrostat. aufgeladenen Mediums in seinen Grundbzw. Gleichgewichtszustand. Relaxationszeit, Formelzeichen τ , Einheit [s], beschreibt die für ein System charakteristische Zeitspanne, in der eine elektr. Ladung auf 1/ e (36,8 %) abgeflossen ist. Nach 2 τ ist das System auf 13,5 %, nach 3 τ auf 5,0 %, also fast vollständig, entladen. Die R. dient zur Bestimmung sicherheitstechn. Einflussfaktoren insbesondere bei Flüssigkeiten und Pulvern (↑Aufladung, ↑Schüttgut, ↑Granulat, ↑Staub). R. steht in Analogie zur ↑Entladezeit eines aufgeladenen ↑Kondensators. Sie ist das Produkt aus dem spezif. ↑Widerstand und der ↑Permittivität {Anhang M.5.3}. Daher lassen sich aus der R. die max. zulässigen Ableitwiderstände für leitfähige Objekte berechnen (auch für Personen). An Flüssigkeiten dürfen Messungen nur im Ruhezustand und bei definierter Temperatur erfolgen, weil Strömungs- und Diffusionsvorgänge die R. überla‐ gern können. (↑Antistatika, ↑Biladung, Entlade-↑Zeitkonstante, ↑Ladungsdichte, ↑Verweilzeit). [TRGS 727], [SE Abschn. 3.7.2 und 7.3.8.1] R.-Messung, (engl. charge decay measurement) , Methode zur Beurteilung der elektrostat. Eigenschaften von Werkstoffen. Die Messung sollte in einem ↑Faraday’schen Käfig in folgenden Schritten erfolgen: ● Die Probe (mind. 10 x 10 cm 2 ) wird in einen geerdeten Rahmen eingespannt. ● Die Probe wird mit einem aktiven ↑Ionisator entladen. ● Mittels Corona (5-10 kV) wird die Probe aufgeladen. ● Die Messung der R. erfolgt. 324 relative Luftfeuchtigkeit <?page no="327"?> Hinweis: Bei der Messung von Papieren und vergleichbaren Materialien muss insbesondere auf die rel. Luftfeuchte und Temperatur geachtet werden. Bei Textilien aller Art (gewebt, gewirkt, nicht gewebt) mit und ohne integrierte leitfähige Fasern (oberflächen- und kernleitfähig) sollte die ↑Influenz-Feldmesssonde verwendet werden. [DIN EN 61340-2-1], [SE Abschn. 3.15] Remanenz, ↑Hysterese Resistanz, ↑Wechselstromgröße Restladung, Beschreibung des Ladungszustandes z.B. nach bestimmter Entladungszeit eines zuvor aufgeladenen Kondensators (Entlade-↑Zeitkonstante), bzw. bei Verwendung von ↑Ionisatoren zur Elimination von Aufladungen. Eine Summierung von einzelnen R. ungefährlicher Höhe kann wieder zu gefährlich hohen Aufladungen führen, z.B. kommt es beim Aufwickeln einer nahezu entladenen Folienbahn erneut zu einer hohen ↑Ladungsan‐ sammlung auf dem Wickel. Return-Stroke, (engl., „Zurückschlag“) , Bezeichnung für die beim ↑Gewitterblitz vom Einschlagobjekt aufsteigende Gegenentladung. RIBC, Abk. für engl. rigid intermediate bulk container („starrer Schüttgutbehälter“) , Großbehälter zum Transport und zur Lagerung von Flüssigkeiten. RIBC werden sowohl komplett aus Metall oder Kunststoff als auch aus Kunststoffinnenbehältern mit metalli‐ schen Rahmenkonstruktionen und diversen Paletten gefertigt (Holz, PE, Stahl oder Kom‐ binationen aus diesen (↑Palettencontainer)). Zwei Ausführungen werden i.d.R. verwendet: Innenbehälter vollständig mit ableitfähigem Material ummantelt (z.B. Stahlblech: full metal jacket ) oder als Bauform mit einer metallischen Gitterbox (↑Flächenbegrenzung), wenn die sog. Kunststoffblase nicht aus ableitfähigem Kunststoff besteht. Elektrostat. Gefahren beim Befüllen und Entleeren von RIBC aus Metall oder ableitfä‐ higem Kunststoff lassen sich durch Erdung zuverlässig verhindern. Hingegen stellt bei RIBC mit einem Kunststoffinnenbehälter die Erdung der metallenen Umhüllung eine zwar notwendige, aber nicht immer hinreichende Schutzmaßnahme dar. Hier sind im Einzelfall weitere Maßnahmen zu treffen, z.B. innere Elektrode zur Erdung der Flüssigkeit, geerdetes ↑Füllrohr bei der Befüllung usw. [TRGS 727 Abschn. 4.5.4]. Für den Einsatz im ↑Ex-Bereich sind nur dafür zugelassene RIBC zu verwenden. [IEC 61340-4-11] RIBC, die für den Gefahrguttransport zugelassen sind, müssen gem. TRGS 727 alle 30 Monate einer Wiederholungsprüfung unterzogen werden und sofern von der zuständigen Behörde nichts anderes festgelegt wurde, beträgt die zulässige Verwendungsdauer fünf Jahre (gerechnet vom Datum ihrer Herstellung). (↑ADR, Pkt.4.1.1.15) Richtlinie, kann Anweisung, Grundsatz aber auch Vorschrift sein. Im dt. Verständnis stellt sie die vorherrschende Meinung von Fachleuten dar (↑Stand der Technik). (↑ATEX 137) Riemen, ↑Antriebsriemen Riemenelektrizität, eine zur Zeit der Transmissionsantriebe weit verbreitete Erscheinungs‐ form statischer Elektrizität (↑Antriebsriemen). In den früher oft schlecht beleuchteten Produk‐ tionsstätten, in denen die Kraftübertragung von einer Antriebsmaschine auf mehrere Arbeits‐ 325 Riemenelektrizität <?page no="328"?> maschinen durch Treibriemen erfolgte, konnten Entladungserscheinungen, wie ↑Büschel-, ↑Funken- und ↑Gleitstielbüschelentladungen beobachtet werden. Explosionsereignisse in der chem. Industrie wurden häufig auf R. zurückgeführt. [TRGS 727 Abschn. 3.5] Im [DDR-Gesetzblatt 148 (1952)] wurde formuliert: Zur Verminderung von Gefahren dürfen Treibriemen „nur genäht, geleimt oder durch nicht funkenreißende Riemenverbinder zusammengehalten werden. Riemen und Riemenscheiben müssen frei von R. sein. Schutzmaß‐ nahmen gegen Erzeugung von R.: a) Vermeidung von Treibriemen durch unmittelbaren Motorantrieb; b) Verwendung funkenfreier Riemen, c) Leitfähigmachen der nichtleitenden Riemen (z.B. durch wöchentliches Bestreichen der Lederriemen mit einer Glyzerin-Wasser oder Glyzerin-Alkohol Lösung in einer Zusammensetzung von 1: 1).“ Ringelektrode, ↑Messelektrode-Feststoffe Nr. 9 Ringing, (engl., „klingeln“) . Bei elektr. Pulsen sind dem eigentlichen Pulsverlauf häufig höherfrequente Ausschwingvorgänge überlagert. Bei der Definition von Pulsformen beim ↑CDM und ↑HBM ist das max. erlaubte R. definiert, um die Effekte dieser Ausschwingvor‐ gänge gegenüber den Auswirkungen des Hauptpulses klein zu halten. Der HBM-Puls ist z.B. ein schnell ansteigender unipolarer Puls, der langsam wieder abfällt. Durch den schnellen Anstieg schwingt der Puls über seinen theoretisch höchsten Punkt hinaus, nähert sich wieder seiner abfallenden Flanke, schwingt ebenfalls über diese hinaus und wiederholt diesen Vorgang, bis er sich auf seiner abfallenden Flanke stabilisiert hat. Vertikal bewertet darf gem. [Mil-Std. 883D (1996)] beim HBM-Puls das R. höchstens einen Anteil von 15 % des Pulsmaximums überstreichen. Darüber hinaus darf ab 100 ns nach dem Erreichen des Kurvenmaximums kein R. mehr erkennbar sein. Risiko, (ital. rischio, „Hindernis“) , ↑Gefahr bzw. Wagnis (↑Sicherheit). Zwischen „Sicher‐ heit“ und „Gefahr“ stellt das „Grenzrisiko“ das größte noch vertretbare R. eines zu beurteilenden techn. Vorganges oder Zustandes dar (↑Explosionsrisiko). (Quelle: www.maschinen-sicherheit.net) Für ein verbleibendes Rest-R. sind in der [DIN ISO 3864-2] vier Stufen mit entsprechenden Signalfarben und Hinweisen enthalten. 326 Ringelektrode <?page no="329"?> RMS, Abk. für engl. root mean square („quatrat. Mittelwert“), ↑Effektivwert Rogowski, Walter Johannes (1881-1947), dt. Physiker, Studium für Elektrotechnik an der TH Aachen und später Direktor des Elektrotechn. Instituts der Hochschule, bekannt durch die ↑Rogowski-Spule und das ↑Rogowski-Profil. Rogowski-Profil, Profilgestaltung (a) an den Rändern plattenförmiger Elektroden deren Radius nach außen stetig abnimmt. Das R-P. folgt den ↑Äquipotentialflächen. Die exakte Gestaltung der Abrundung ist daher vom jeweiligen Plattenabstand abhängig. Sie lässt sich berechnen, jedoch ist i.d.R. eine zylindrische Abrundung mit dem Radius r > s ausreichend [Hilgarth, G. (1997)]. Das R-P. verhindert lokale Überhöhungen der Feldstärke, sodass ein Absprühen von Ladungen vermieden werden kann (↑Randfeld). Die Konzentration des Feldes wird z.B. durch scharfe Kanten (c) verursacht und führt damit zu möglichen Überschlägen (↑Durchschlag). Simulation von drei Profilen an Kondensatorplatten und deren Randfelder. Die Farbskala zeigt den Betrag der Feldstärke. [Mewes, M. (2018)] Rogowski-Spule, Hilfsmittel zur Bestimmung des Linienintegrals der magnet. Induktion. Die R-S. ermöglicht, den Zusammenhang zwischen Strom als Ursache und Magnetfeld als 327 Rogowski-Spule <?page no="330"?> Begleiterscheinung quantitativ zu untersuchen (↑Pinch-Effekt). Verwendung: Messgerät zur Messung von Wechselstrom. Rohr / Rohrleitung. Beim Strömen von aufladbaren Flüssigkeiten durch R. kommt es zur Ladungstrennung zwischen der Flüssigkeit und der R.-Innenseite und daraus resultierenden ↑Aufladungen von gegensinniger Polarität. Die Höhe der Aufladung wird durch die elektr. Widerstände des R.-Werkstoffs und der Flüssigkeit sowie der Strömungsgeschwindigkeit und evtl. Turbulenzen bestimmt. Deshalb müssen elektr. leitfähige R. stets im gesamten Verlauf geerdet sein (Vermeidung von ↑Funkenentladungen). Das gilt insbesondere auch für alle innen eingebauten Armaturen (z.B. ↑Ventile, Messblenden, Zwischenstücke usw.). An R. aus elektr. isolierenden Werkstoffen muss mit Ladungsdurchgriff nach außen und demzufolge hohen Feldstärken zu benachbarten geerdeten Teilen gerechnet werden (↑Büschelentladungen). Eine isolierende Innenauskleidung metallener R. ist unter Beachtung max. Schichtdicken möglich. Beim Fördern von Feststoffen (Pulver, Granulat) kann es zu erheblich höheren Aufladungen als beim Strömen von aufladbaren Flüssigkeiten kommen. Wegen der möglichen Gefahr von ↑Gleitstielbüschelentladungen sollte deshalb bei der ↑Pneumatikförderung unbedingt auf isolierende und metallene R. mit isolierender Auskleidung verzichtet werden. Das gilt auch für den Fall, dass keine Explosionsgefahr besteht, weil die isolierenden R.-Werkstoffe durch Gleitstielbüschelentladungen beschädigt werden. [TRGS 727] Rollen. In Ex-Bereichen dürfen nur elektr. leitfähige R. sowohl für ↑Förderbänder als auch R.-Bahnen sowie für Kleinfahrzeuge verwendet werden, um entstehende Aufladungen gefahrlos abzuleiten (↑Fahrzeugreifen). Dabei ist sicherzustellen, dass eine gefahrlose Ladungsableitung über die R.-Lager gegeben ist. [TRGS 727 Abschn. 3.4 und 8.3.6] Röntgen, Wilhelm Conrad (1845-1923), dt. Physiker, entdeckte 1895 die sog. X-Strahlen, die später nach ihm benannt wurden. Er erhielt dafür 1901 den ersten in der Physik vergebenen Nobelpreis. Röntgenstrahlen, extrem kurzwellige elektromagnet. Strahlung (s. Buchdeckel), die sich von kürzester ↑UV-Strahlung bis in den Bereich der ↑Gammastrahlung erstreckt. Sie durchdringen die Stoffe entsprechend deren Masse, sodass Dichteunterschiede erkennbar werden. R. entstehen als sog. Bremsstrahlen bei der Streuung schneller geladener Teilchen (praktisch nur ↑Elektronen) an Atomkernen (↑Photon). Rost, poröse, lockere, leicht abbröckelnde Schicht aus zwei- und dreiwertigem Eisenoxiden. R. ist häufig Ursache der elektrostat. Aufladung schnell strömender ↑Gase, z.B. Pressluft. In Zusammenhang mit ↑Leichtmetallen stellt R. eine erhebliche Gefahr bei mechan. erzeugten Funken dar (↑aluminotherm. Reaktion). Weiß-R. ist eine Form der Korrosion an Zink und verzinkten Materialien. Rotationsdüse, ↑Ionenblasdüse Rotationstiefdruck, ↑Tiefdruck Rothschild-Widerstandsmessung, entstammt einer Zeit, in der es noch nicht möglich war, Ströme im pA-Bereich zu messen (↑Widerstandsmessung) und basiert auf der Entlade-↑Zeitkon‐ stante eines Kondensators: Ein definierter Kondensator wird von einer Messspannungsquelle 328 Rohr <?page no="331"?> (z.B. 1000 V) aufgeladen und danach durch den zu messenden Widerstand wieder entladen. Der Spannungsverlauf wird von einem ↑statischen Voltmeter erfasst, die Zeit bis zum Erreichen des Halbwertes gemessen und daraus der Widerstand errechnet. Die R-W. hat eine hohe Genauigkeit, ist aber in der geschilderten Form nur umständlich zu handhaben. Es gibt Tera-Ohmmeter, bei denen im Gegensatz zur R-W. die Aufladezeit eines Messkondensators (im ms-Bereich) hochgenau gemessen und in Widerstandswerte umgesetzt wird. {Anhang M.5.2} Rücksprühen, setzt unter ↑atmosphärischen Bedingungen ein, wenn die ↑Ladungsbede‐ ckung den max. Wert von 26 µC/ m 2 überschreitet. Das bewirkt u.a.: ● Verringerung der Aufladung bei Trennvorgängen, ● Verschlechterung des Abscheideeffektes bei der Gasreinigung (↑Stoffseparation), ● „Kraterbildung“ bei Pulver-↑Beschichtung und Beflockung. {Anhang M.2.2} Ruheleitfähigkeit, ↑Leitfähigkeit Rührwerk. Die in Kesseln und Reaktoren befindlichen R. können durch die von ihnen ausgelösten Strömungsvorgänge Flüssigkeits-↑Aufladungen bewirken, wenn deren Leitfä‐ higkeit geringer als 10 nS/ m ist. Im Allgemeinen entstehen beim Rühren reiner Flüssig‐ keiten keine hohen Aufladungen, doch sobald es sich um ↑Dispersionen (flüssig/ flüssig, flüssig/ fest) handelt, können wegen der erheblich größeren Grenzflächen entsprechend hohe Aufladungen entstehen. Entscheidend für deren Höhe ist die Leitfähigkeit der ↑kontinuierlichen Phase. Bei innen emaillierten R. können die Aufladungen zu elektr. ↑Durchschlägen in der Emailschicht führen (↑Gasentladungsspur). [TRGS 727 Abschn. 4] Ruß, ↑Kohlenstoff S Sack, ↑Packmittel Sägezahnkurve, periodisch wiederkehrende Erscheinung einer Selbstentladung. S. ent‐ steht z.B. bei der Verwendung des 2-kV-Spannungsmesskopfes für das ↑Influenz-Elektro‐ feldmeter, wenn die Messspannung von der Feldplatte zum Messgerät überschlägt (bei ca. 4 kV). Das Messgerät kann dadurch beschädigt werden. Sammelbehälter, ↑Behältergröße / Behältermaterial Sandkapselung, ↑Zündschutzart Ex q Sattdampf, trockener Dampf, der erst sichtbar wird, wenn er in die Atmosphäre austritt und kondensiert. (↑Nassdampf) 329 Sattdampf <?page no="332"?> Sättigungsdampfdruck, Zustand, bei dem sich die Phasen Dampf und Kondensat, z.B. einer entzündbaren Flüssigkeit, im thermodynam. Gleichgewicht befinden. Es dauert einige Zeit, bis sich der S. einstellt, weshalb nicht vom Dampfdruck gesprochen wird. Sättigungsmenge der Luft, ↑Luftfeuchte Sauerstoff, O 2 mit einer Dichte von 1,429 kg/ m 3 ist im Vergleich zu Luft (1,0) etwas schwerer. S. ist selbst nicht brennbar, ermöglicht und fördert aber stark die Verbrennung brennbarer Stoffe. Luft enthält normalerweise 21 % S., doch schon bei 24 % S.-Anteil wird die Verbrennungsgeschwindigkeit verdoppelt und bei 40 % verzehnfacht. Andererseits finden keine Verbrennungsvorgänge mehr statt, wenn der S.-Gehalt unter etwa 10 % absinkt (↑Inertisierung, ↑Sauerstoffgrenzkonzentration). Auch die zur Entzündung eines Brennstoffes erforderliche ↑MZE wird stark vom S.-Gehalt beeinflusst. So wird z.B. für ein Kohlenwasserstoff-S.-Gemisch nur noch etwa 1/ 100 der MZE benötigt. Bei ↑Gasent‐ ladungen wird ein Teil des S. zu einem aus drei Atomen bestehenden Molekül, dem ↑Ozon modifiziert. Reiner S. kann bei Kontakt zu brennbaren Stoffen wie Öl, Fett und mit dergleichen verschmutzten Textilien spontan zur Zündung führen. Daher müssen Armaturen öl- und fettfrei gehalten werden. [DGUV Information 213-073] Sauerstoffgrenzkonzentration (SGK), (engl. LOC, limiting oxygen concentration) , max. Konzentration von ↑Sauerstoff in einem Gemisch von brennbarem Staub mit Luft und Inertgas, bei dem eine selbständige Flammenausbreitung (Explosion) nicht mehr auftreten kann. Sie ist abhängig vom brennbaren Gas oder Dampf und dem verwendeten ↑Inertgas. Die S. wird durch Laborexperimente ermittelt, bei denen in einer Prüfapparatur (Volumen 20 l bzw. 1 m 3 ) eine Staubprobe mittels Druckluft eingeblasen wird und mit einer ↑Zünd‐ quelle (2 kJ bzw. 10 kJ) gezündet wird (↑Hartmann-Rohr). Von der ermittelten Konzentration wird ein Sicherheitsbetrag abgezogen, der dann die max. zulässige S. definiert. Schwan‐ kungen der S. in Produktionsanlagen sind zu berücksichtigen und in einer notwendigen messtechn. Überwachung ist eine Alarmschwelle zu bestimmen, die das Ansteigen der O 2 -Konzentration erfasst und noch genügend Zeit lässt, die S. einzuhalten. [TRGS 407] Sauerstoffkonzentration. In Atemluft soll sie im Normalfall bei 21 Vol.-% und nicht unter 18 Vol.-% liegen. Die Veränderung der S. hat die Veränderung ↑explosionstechn. Kennzahlen zur Folge. M. Glor hat 1996 den Zusammenhang zwischen ↑MZE und S. dargelegt. Dafür wird bei konstanter Zündquellenenergie die O 2 -Konzentration variiert und umgekehrt. Davon ausgehend, dass die aus elektrostat. ↑Gasentladungen resultierenden Zündquellen nur relativ niedrige Zündenergien aufweisen (Ausnahme: ↑Gleitstielbüschelentladung), die S. aber mit einer etwa 10 5 mal stärkeren Zündquelle bestimmt wird, können dafür ggf. höhere S. ermittelt werden, bei denen elektrostat. Gasentladungen noch keine Zündgefahr darstellen. Falls nur Zündquellen von geringer Energie zu berücksichtigen sind, können ↑Inertisierungen (in elektrostat. Hinsicht) für Stäube sowie Gase bzw. Dämpfe bereits durch Absenken des Sauerstoffgehaltes um nur wenige Prozente erreicht werden. Für ↑hybride Gemische gelten besondere Bedingungen. Saugspannungsmethode, ↑Ionisatorenprüfung 330 Sättigungsdampfdruck <?page no="333"?> Scanning Force Microscopy (SFM), (engl., „abtastende Kraftmikroskopie“) , ↑Raster‐ kraft-Mikroskopie Schadensermittlung. Bei der Beurteilung von vermuteten Zündungen infolge elektrostat. Aufladungen ist wie folgt vorzugehen: ● Klärung der möglichen ↑Zündquelle, ● Klärung der Randbedingungen (Luftfeuchte, Druck- und Temperatur), ● Prüfung der zutreffenden Regeln und Vorschriften, ● Prüfung der Arbeitsabläufe/ Fertigungsprozesse, ● Prüfung der am Schaden beteiligten Materialien, ● Prüfung des Maschinen-/ Anlagenzustandes. Scheinwiderstand, ↑Widerstand Scheitelwert (auch Höchst- oder Spitzenwert), kennzeichnet den größten Betrag einer elektr. Wechselgröße während einer Schwingungsperiode (↑Amplitude, ↑Effektivwert). Schering-Brücke, nach H.E.M Schering (1880-1959) benannte spezielle ↑Messbrücke zur Bestimmung einer ↑Kapazität und ihres ↑Verlustfaktors. Die S-B. wird vor allem als Hochspan‐ nungsbrücke zur Bestimmung der Frequenzabhängigkeit ↑dielektr. Verluste gebraucht. Schichtdicke. Zur Vermeidung elektrostat. Gefahren ist die S. einer elektr. isolierenden ↑Be‐ schichtung auf leitfähigen Unterlagen (z.B. Metall) nach zwei Gesichtspunkten zu betrachten: ● ↑Behälter und Tanks für Flüssigkeiten dürfen mit aufladbaren isolierenden Materia‐ lien beschichtet werden, wenn deren S. gegebene Grenzwerte nicht überschreiten (Einschränkung bei fluorierten Polymeren). ● Behälter und Anlageteile für feinteilige Feststoffe (↑Pneumatikförderung, ↑Silo) dürfen nur unter Einschränkung mit isolierenden Materialien beschichtet werden, da sonst die Gefahr von ↑Gleitstielbüschelentladungen besteht. [TRGS 727], [ABNT IEC/ TS 60079-32-1] Schlag, ↑Stromschlag Schlagweite, Elektrodenabstand einer ↑Kugelfunkenstrecke, gemessen in Millimeter, bei der ein ↑Durchschlag erfolgt. Schlauch, (mittelhochdt. sluch, „abgestreifte Schlangenhaut“) , biegsame Röhre zum Fort‐ leiten von Flüssigkeiten, Stäuben oder Gasen (↑Schlauchleitung). Schlauchfilter, dienen der Abtrennung von Stäuben aus Luft und bestehen meist aus Textilschläuchen, die außen mit dem Rohgas (staubhaltige Luft) beaufschlagt werden. Regelmäßiges Abrütteln bzw. Abblasen befördert den abgeschiedenen Staub in einen Auffangbehälter (↑Filter). Sofern brennbare Stäube abgeschieden werden sollen, sind S. ableitfähig zu gestalten und regelmäßig darauf zu überprüfen. [TRGS 727 Abschn. 6.5] Schlauchleitung, dient dem Transport von Flüssigkeiten, Gasen und in Gasen dispergierten Feststoffen (↑Pneumatikförderung) und besteht stets aus den Armaturen (z.B. Flansch oder Verschraubung) an den Enden und dem flexiblen Schlauch. Die Gefahren durch elektrostat. 331 Schlauchleitung <?page no="334"?> Aufladungen sind vielfältig. So muss z.B. das Feld einer aufgeladenen Flüssigkeit nach außen abgeschirmt werden können. Ebenso vielfältig sind die dafür eingesetzten S., die den jeweiligen Anforderungen aus den Vorschriften entsprechen müssen (leitfähige: R < 10 3 Ω/ m, ableitfähige: R > 10 3 Ω/ m bis < 10 6 Ω/ m, isolierende: R > 10 6 Ω/ m). Sie werden für den Einsatz im ↑Ex-Bereich nach ihren Bauformen unterschieden und in Leitfähigkeitsklassen eingeteilt: ● M-Schlauchleitung verfügt über elektr. leitfähige Drahteinlagen, die sich regelmäßig überkreuzen und direkt an die Armatur angeschlossen sind. Über die gesamte Länge muss der Widerstand R ≤ 10 2 Ω sein. ● Ω-Schlauchleitung besteht aus leit- oder ableitfähigem Material, bei Bedarf mit Metalleinlagen. Über die gesamte Länge muss der Widerstand R ≤ 10 6 Ω sein. ● ΩCL- oder ΩT-Schlauchleitung verfügt über ableitfähige Innen- und Außenschicht, die über evtl. vorhandene isolierende Zwischenschichten leitfähig miteinander ver‐ bunden sind. Eine evtl. vorhandene Stützwendel ist nur einseitig angeschlossen. ● ΩM- oder MT-Schlauchleitung ist wie die ΩCL-S. aufgebaut, jedoch besteht eine metallische Verbindung zwischen den Armaturen. Die Anschlussarmaturen und die S. bilden stets eine Einheit. Reparatur oder Anpassen (z.B. Kürzen) von in Ex-Bereichen zugelassen S. sollten nur von Fachleuten durchgeführt werden, die die notwendigen Kontaktierungen zur Sicherstellung der Leitfähigkeit beherr‐ schen und entsprechende Prüfungen vornehmen können. [DGUV Information 213-053] Die Farbkennzeichnung der S. erfolgt nach [DIN EN 12115]. [DIN EN ISO 8031], [ABNT IEC/ TS 60079-32-1], [TRGS 727 Abschn. 4.9] Beispiele für S.-Kennzeichnung (Quelle: www.elaflex.de) Schleifenimpedanz, Summe der Impedanzen (↑Wechselstromgröße) in einer Strom‐ schleife, bestehend aus den einzelnen Impedanzen der Stromquelle, des Außenleiters von 332 Schleifenimpedanz <?page no="335"?> einem Pol der Stromquelle bis zur Messstelle und der Rückleitung von der Messstelle bis zum anderen Pol. [DIN VDE 0100-200] Schlupf, allg. das durch unzureichende Synchronität oder Reibung bedingte Zurückbleiben zwischen zwei Gliedern eines Getriebes. S. entsteht, wenn z.B. die Geschwindigkeit von ↑Materialbahnen größer ist als die Umfangsgeschwindigkeit einer Bahnumlenkrolle im System. Sie ist die Quelle hoher elektrostat Aufladungen insbesondere dann, wenn Leit‐ walzen nur mit sehr geringem Umschlingungswinkel tangiert werden oder Transportrollen schwergängig sind, sodass der Kontaktpartner „rutscht“. Schmelzspuren. ↑Gleitstielbüschel-, ↑Schüttkegel-, ↑Superbüschel- und ↑Funkenentla‐ dungen können an ihrer Auftreffstelle winzige S. hinterlassen. Treffen sie auf immer dieselbe Stelle, so kann das Korrosionsschäden herbeiführen. Stärkere Schmelzspuren sind von Funkenentladungen an den Oberflächen der daran beteiligten Elektroden zu erwarten. (↑Gasentladungsspuren, ↑Gewitterblitz) [SE Abschn. 4.2.4] Schneepartikel, entstehen insbesondere beim Ausströmen von Kohlendioxid aus einem Feuerlöscher infolge der schnellen Expansion des Gases, verbunden mit starker elektro‐ stat. Aufladung durch Sublimation und Bildung von Aerosolen. (↑Kompressionswärme, ↑CO 2 -Löschanlage) Schneidenelektrode, ↑Messelektrode-Feststoffe Nr. 1 Schrittspannung, Teil der Erdungsspannung, der vom Menschen mit einem Schritt von 1 m Länge überbrückt werden kann, wobei der Stromweg über den menschlichen Körper von Fuß zu Fuß verläuft. Dabei ist die Spannung von den Schuhen, dem Untergrund und dessen Feuchtigkeit (Erdreich, Beton, Asphalt, Kies usw.) abhängig. Im Bereich von zerstörten Hochspannungsleitungen, die auf der Erde liegen, und ebenso beim Blitzein‐ schlag entsteht ein Spannungstrichter, in dem es zu einer indirekten Gefährdung durch die S. kommen kann. Der Durchmesser des Trichters ist von der örtlichen Gegebenheit abhängig. Je nach Schrittweite wird von einem Menschen bzw. einem Tier in der Nähe der Einschlagstelle eine Spannung U S überbrückt, die einen gefährlichen Strom über Füße und Beine durch den Körper treibt (↑Stromschlaggefahr). Als Grenzwerte gelten bei U S2 - U S1 für Menschen Spannungen ≤ 50 V AC und ≤ 120 V DC. [IEC 60479-1] 333 Schrittspannung <?page no="336"?> Schrumpfprozess, ↑Cast-Prozess Schürze, ↑persönliche Schutzausrüstung Schüttgut, allg. Bezeichnung für teilchenförmige Feststoffe, in der Größenordnung von feinem ↑Staub, über Grieß und ↑Granulat bis zu Spänen. Mit abnehmender Korngröße steigt die Zündempfindlichkeit (↑MZE). S. wird nach seinem spezif. ↑Widerstand in drei Gruppen eingeteilt: niedrig ρ D ≤ 1 MΩ∙m mittel ρ D > 1 MΩ∙m bis ≤ 10 GΩ∙m hoch ρ D > 10 GΩ∙m Beim Umgang mit S. muss stets mit elektrostat. ↑Aufladung gerechnet werden (↑Explo‐ sionsschutz, ↑explosionstechn. Kennzahlen, ↑Messelektrode, ↑Siebanalyse, ↑Widerstands‐ messung). [TRGS 727] Schüttgutaufladung, ↑Aufladung Schüttgutbehälter, müssen zur Abwendung elektrostat. Gefahren beim ↑Behälter befüllen und Entleeren, nicht aber beim Transport, geerdet sein. S. sind u.a. ↑FIBC oder ↑Hobbock aus leitfähigen Werkstoffen oder Behälter mit eingearbeiteten leitfähigen Materialien. Schüttgutentladung. Schüttgüter haben i.d.R. einen hohen elektr. Widerstand, daher ist eine nur geringe Entladung über ihre Eigenleitfähigkeit möglich. Stattdessen erfolgt der ↑Ladungstransfer z.B. zu einer Behälterwand über Gasionen. Schüttgüter mit einem spezif. Widerstand < 10 6 Ωm, die sich durch den Transport z.B. in isolierenden Rohrleitungen oder Schläuchen aufladen können, müssen als isolierte, ungeerdete leitfähige Objekte betrachtet werden, weil sie eine ↑Funkenentladung herbeiführen können (↑Erdung). Demzufolge ist deren evtl. vorhandene Aufladung durch einen oder mehrere geerdete Metallstäbe während der Befüllung abzuleiten. Der Einsatz von ↑FIBC-C als Erdungsmaßnahme ist nicht ausreichend, denn bei diesem Typ ist eine Durchschlagspannung von ≤ 6 kV zulässig, sodass zündwirksame Funkenentladungen auftreten können. (↑Schüttkegelentladung) [TRGS 727 Abschn. 6.6] Schüttkegel, entsteht beim Herabfallen (Sedimentieren) feinteiliger Feststoffe, charakte‐ risiert deren Rieselfähigkeit (↑Schüttkegelhöhe) und wird durch seinen Böschungswinkel gekennzeichnet. Schüttkegelentladung, ↑Gasentladung, die bei der Befüllung von ↑Silos und großen Behältern mit aufgeladenen Schüttgütern (z.B. pneumatischer Eintrag von Polymergra‐ nulat) entsteht. Der Mechanismus ist in erster Näherung mit ↑Superbüschelentladungen vergleichbar. Es kommt zu einer Ladungsansammlung am Schüttkegel (↑Aufladung). Durch Einwirkung der ↑Schwerkraft in großen Schüttungen (z.B. hohe Silos) ist die Raumladungs‐ dichte (und damit das elektr. Feld) deutlich höher als in losen Schüttungen. Das davon ausgehende elektr. Feld bewirkt eine abstoßende Kraft auf die gleichsinnig geladenen 334 Schrumpfprozess <?page no="337"?> nachfolgend fallenden Produktteilchen. Falls die Partikel genügend schwer sind, können die abstoßenden Feldkräfte durch die Schwerkraft überwunden werden, woraus eine ↑Ladungsakkumulation resultiert (↑Coulombkraft). Wenn die ↑Durchschlagfeldstärke der umgebenden Atmosphäre erreicht wird, kommt es zu Gasentladungen, die vom Schüttkegel zur geerdeten Silowand gerichtet sind. In einer S. setzt - zumindest streckenweise - der ↑Pinch-Effekt ein, d.h. es kommt zu einer Aufheizung des umgebenden Gases und daraus resultierender ↑Zündfähigkeit für brennbare Gemische. Die Feldstärke E für eine S. in einem Silo kann näherungsweise berechnet werden ( ρ - ↑Raumladung, R - Radius einer annähernd kugelförmigen Schüttung, ε 0 elektr. Feldkonstante): E = ρ ∙ R 3ε 0 {Anhang M.2.3}, [TRGS 727 Abschn. 6 und A3.6], [Steen, H. (2000)] Schüttkegelhöhe, Maß für die Rieselfähigkeit feinteiliger Schüttgüter. Das zu prüfende Material wird auf einen aufrechtstehenden Metallvollzylinder (Ø 50 mm) durch ein darüber angebrachtes Sieb geschüttet. Da der Durchmesser des Schüttkegels konstant ist, stellt die S. ein direktes Maß für die Rieselfähigkeit dar. Bei einer S. < 20 mm ist die Rieselfähigkeit als sehr gut und bei > 60 mm als ungenügend zu bezeichnen. Schutzart, gilt für ↑Gehäuse ● zur ↑Abschirmung elektromagnet. Störungen, festgelegt im Gesetz über ↑Elektroma‐ gnet. Verträglichkeit, ● in der Elektrotechnik als alphanumerische Kennzeichnung zur Angabe der S. gegen Berühren und gegen Eindringen von Fremdkörpern und Wasser. [DIN EN 60529] Schutzausrüstung, ↑persönliche Schutzausrüstung Schutzelektrode, ↑Messelektrode 335 Schutzelektrode <?page no="338"?> Schutzgasableiter (auch Gasableiter), mit einem bestimmten Gas unter definiertem Druck befüllte ↑Gasentladungsröhre, bei der Überspannungsimpulse durch Zündung einer Gasentladung abgebaut werden können (↑Überspannungsableiter, ↑Transient). Mit einem S. lässt sich eine ↑Durchschlagspannung genauer als bei Luftstrecken festlegen. Schutzhandschuh / Schutzhelm, ↑persönliche Schutzausrüstung Schutzisolierung ● Schutzmaßnahme durch zusätzliche ↑Isolierung zur Basisisolierung oder durch Ver‐ stärkung der Basisisolierung. ● Eine von der Betriebsisolierung unabhängige Zusatzisolierung des Systems. [DIN VDE 0100-200], [DIN EN 62606] Schutzkleidung, ↑persönliche Schutzausrüstung Schutzkleinspannung, (engl. safety extra low voltage, SELV) , Schutzmaßnahme, bei der ungeerdete Stromkreise mit Nennspannungen ≤ 50 V Wechselspannung bzw. ≤ 120 V Gleichspannung betrieben werden. Sie sind sicher von Stromkreisen mit höherer Spannung zu trennen. Falls eine Erdung zur Ableitung elektrostat. Ladung erforderlich ist, darf diese über einen Schutzwiderstand R von etwa 1 MΩ erfolgen, ohne dass dadurch die Qualität der Schutzmaßnahme S. beeinträchtigt wird. [DIN EN 61140] Schutzkontakt, (Abk. Schuko) Teil einer Steckvorrichtung oder der Festanschluss zur Verbindung des Schutzleiters. [DIN VDE 0100-200] Schutzleiter, elektr. Leiter mit Kennzeichnung „PE“ (engl. protective earth, „Schutzerdung“) , als Schutzmaßnahme gegen gefährliche Körperströme bei elektr. Verbindungen. [DIN VDE 0100-200] Schutzleiteranschluss, Anschlussteil mit einer Verbindung zu den elektr. leitfähigen Teilen eines Elektrogerätes, das die Verbindung mit einem äußeren Schutzleitersystem her‐ stellt. Der S. dient in erster Linie Sicherheitszwecken, wird aber auch für Abschirmzwecke bei elektron. Geräten genutzt. Schutzmaßnahmen, zur Vermeidung von Zündgefahren infolge elektrostat. Aufla‐ dungen sind in Deutschland in der Technischen Regel 727 festgelegt, die der ↑GefStoff V zugeordnet ist. konstruktive S. In einer Anlage sind diese S. geboten, wenn Explosionen nicht mit hinreichender Sicherheit vermieden werden können. Sie sollen die Auswirkungen einer Explosion auf ein unbedenkliches Maß beschränken (↑Explosionsschutz). Schutzringschaltung, Anwendung bei Messung des Oberflächen- und des Durchgangs‐ widerstandes. (↑Messelektrode, ↑Widerstandsmessung) Schutzschuhe, heute als Sicherheitsschuhe bezeichnet, ↑persönliche Schutzausrüstung. Schutztrennung, systemunabhängige Schutzmaßnahme, bei der Betriebsmittel vom spei‐ senden Netz sicher getrennt und nicht geerdet sind. [DIN VDE 0100-200] 336 Schutzgasableiter <?page no="339"?> S. nach Guericke (A, C - Kondensatorplatten, B - Blattgoldfetzen) [Pohl, W. (1957)] Schutzverbindung, elektr. Verbindung von berührbaren leitenden Teilen und/ oder Ab‐ schirmungen, um den sicheren Anschluss an einen äußeren Schutzleiter zu gewährleisten. [DIN EN 61010-1] Schwebeversuch, wurde erstmals von O.v. ↑Guericke (1672) zur Ladungsbestimmung auf „Elektrizitätsträgern“, z.B. kleinen schwebefähigen Teilchen, durchgeführt. Guericke hatte ein in Luft nur langsam sinkenden Körper (Federflaum, Seifenblase o.ä.) in ein vertikales elektr. Feld, bestehend aus zwei übereinander angeordnete Kondensatorplatten, ge‐ bracht. Bei gleichsinniger Ladung des Teilchens mit der un‐ teren Platte erfuhr es eine aufwärts gerichtete Kraft entgegen der ↑Schwerkraft. Nach dem später aufgestellten ↑Coulomb’‐ schen Gesetz lässt sich im Gleichgewichtszustand die Teil‐ chenladung aus der Teilchenmasse und der Feldstärke be‐ rechnen. Nach diesem Prinzip wurde von J.S.E. ↑Townsend (1897) und von R.A. ↑Millikan (1910) die Größe der ↑Elemen‐ tarladung „ e “ bestimmt. Dieses Prinzip wird in elektrostat. Trennvorrichtungen genutzt (↑Stoffseparation). Schweißelektrode, ein mit verschiedenen Materialien umhüllter Metallstab. Die Umhül‐ lung besteht je nach Anwendung aus Kalziumkarbonat, Titandioxid (Rutil) und organischen Substanzen und deren Kombinationen und dient insbesondere der Ionisierung und Stabili‐ sierung des Lichtbogens und der Abschirmung des Schmelzgutes durch Schutzgase gegen Stickstoff und Sauerstoff (Versprödung, Porenbildung). Schwelgas (auch Pyrolysegas), Gas, das bei unvollständigen ↑Verbrennungsvorgängen, bei endo- oder exothermer Zersetzung, bei ↑Deflagration, durch ↑Pyrolyse oder thermisch belastete Staubschüttung entsteht (Staubablagerungen wirken i.d.R. wärmedämmend und können auf z.B. heißen Flächen zum Schwelen kommen (↑Zündquelle)). S. kann einen Druckaufbau bewirken und/ oder explosionsfähige Gemische mit Luft bilden. Hierbei ist zu beachten, dass die Werte für die ↑MZE von S. im Allgemeinen erheblich niedriger liegen als die der brennbaren Stoffe, aus denen es entstanden ist. Es kann bereits von schwachen elektrostat. ↑Gasentladungen entzündet werden, das für Feststoffe (z.B. Staubschüttung in einem Silo) keine Gefahr dargestellt hätte. Schwenkhagen, Hans Fritz Carl (1900-1958), dt. Elektroingenieur und Hochschullehrer, während seiner Tätigkeit in der Industrie wurde von ihm 1930 das Funktionsprinzip des ↑Influenz-Elektrofeldmeters (↑EFM) entwickelt. Schwerkraft (auch Gravitation), von I. ↑Newton erkannte Eigenschaft von Köpern, sich aufgrund ihrer Masse anzuziehen. Alle Körper unterliegen der Wirkung der S. der Erde (↑Ladungsakkumulation). Bei der ↑Stoffseparation wird die S. zur Trennung genutzt. Schwimmdachtank, ↑Tank Schwimmkugel, hohle Kunststoffkugeln (etwa 10-100 mm Ø), die auf Flüssigkeiten geschüttet werden und sich dort zu einer gleichmäßigen Schicht anordnen. Unabhängig vom Kugeldurch‐ 337 Schwimmkugel <?page no="340"?> messer wird die Flüssigkeitsoberfläche stets zu 91 % abgedeckt, wodurch sich Verdunstungs- oder Wärmeverluste entsprechend reduzieren lassen. Aus Sicht der Elektrostatik müssen S. leitfähig oder ableitfähig sein und dürfen nur bei Flüssigkeiten mit ausreichender ↑Leitfähigkeit eingesetzt werden. Sie müssen mit Erde - z.B. über die Flüssigkeit - verbunden sein, ansonsten können sie sich gefährlich aufladen. [TRGS 727 Abschn. 4.3.3] Schwingkondensator, ↑Kondensator Schwingquarz, wird unter Ausnutzung des ↑Piezo-Effektes durch eine elektr. Wechselspan‐ nung zu mechan. Resonanzschwingungen angeregt, wenn das angelegte Wechselfeld mit seiner Resonanzfrequenz übereinstimmt. Die je nach Quarzlänge zwischen 1 kHz-1 GHz liegende Frequenz kann bei Temperaturkonstanz sehr genau eingehalten werden und wird in vielen Industriebereichen angewendet (z.B. als Taktgeber in der Nachrichten- und Elektrotechnik). SDM, Abk. für engl. socketed device model („gesockelte Bauteil-Nachbildung“), in der Praxis kaum noch verwendetes ↑Modell, das die Entladung eines elektrostat. aufgeladenen Bau‐ teils simuliert, wobei das Bauteil in dem verwendeten Testsystem mittels eines Prüfsockels (socket) kontaktiert wird (↑HBM). Das SDM wurde als effektivere Testmöglichkeit für ↑CDM entwickelt. Im Gegensatz dazu kann die SDM-Prüfung auch in einem ↑ESD-Tester durchgeführt werden, der mit Ausnahme weniger Modifikationen auch als HBM und ↑MM geeignet ist. Beim SDM ist ein gewisser Teil des ESD-Testers über den Prüfsockel stets mit dem ↑DUT verbunden, die gemeinsam aufgeladen und auch gegen Masse entladen werden. So wird beim SDM eine höhere Ladungsmenge durch das DUT gezwungen. Die Prüfung ist in dieser Hinsicht härter als beim CDM. Andererseits ist durch die zusätzlichen parasitären Kapazitäten des ESD-Testers die Anstiegszeit der Entladung länger als beim CDM, die Prüfung ist demzufolge weicher als beim CDM. Entsprechend bewirken beide Effekte gemeinsam eine Annäherung des Prüfschärfegrades von CDM und SDM. Soweit stellt das SDM eine Alternative zum CDM dar und wird überall dort eingesetzt, wo die sehr aufwendigen CDM-Tests wegen des hohen Zeitbedarfs nicht durchgeführt werden können. Werden bei SDM-Tests kritische Ausfallschwellen unterschritten, so kann mit einem CDM-Test die Empfindlichkeit des DUT in notwendigen Einzelfällen genauer untersucht werden. [ANSI/ ESD S5.3.1] Seebeck, Thomas Johann (1770-1831), dt. Physiker, entdeckte 1821 den thermoelektr. ↑Seebeck-Effekt. Seebeck-Effekt. An der Kontaktstelle zweier verschiedener Leiter eines Strom‐ kreises entsteht bei Erwärmung - je nach Materialkombination - eine temperaturab‐ hängige ↑Thermospannung. Der S-E. ist die Umkehrung des ↑Peltier-Effektes und wird techn. zur Temperaturmessung und zur un‐ mittelbaren Elektrizitätserzeugung aus Wärme angewendet. Eine aktuelle Anwendung des S-E. besteht darin, bei Kfz-Verbrennungs‐ motoren im Premiumbereich die am Abgasschalldämpfer auftretende Verlustwärme thermo‐ elektr. in Gleichstrom umzuwandeln, um z.B. derart eine „Lichtmaschine“ zu ersetzen. 338 Schwingkondensator <?page no="341"?> Sekundärelektron, wird beim Auftreffen von Elektronen auf ein Material dort freigesetzt (↑Gasentladung). Die Ausbeute dieser sog. S.-Emission hängt vom bestrahlten Material und der Energie der Primärelektronen ab und kann bis zum Faktor 20 reichen. Genutzt wird dieser Effekt z.B. in S.-Vervielfachern (Multiplier), in denen durch Hintereinanderschaltung von Vervielfacherstrecken (Dynoden) Verstärkungsfaktoren von 10 8 erreicht werden können. Sekundärelement, stellt einen ↑Akkumulator dar und kann im Gegensatz zum ↑Primärele‐ ment entladen und dann erneut wieder aufgeladen werden. (↑Lithium-Ionen-Akkumulator) Sekundärionisation, ↑Ionisation Sekunde, ↑SI-Basiseinheit [s] für die Zeit t . Sie ist das 9 192 631 770-fache der Periodendauer der dem Übergang zwischen den beiden Hyperfeinstrukturniveaus des Grundzustandes von Atomen des Nuklids 133 Cs entsprechenden Strahlung. [DIN 1301-1] Selbstentladung. Die ↑Zeitkonstante für eine S. aufgeladenen Materials (↑Relaxationszeit) ergibt sich aus dem Produkt seines spezif. ↑Durchgangswiderstandes ρ V und seiner ↑Permit‐ tivität ε, die wiederum das Produkt der elektr. Feldkonstante ε 0 und der Permittivitätszahl ε r ist {Anhang M.1}. Die S. ist zwar unabhängig von Größe und Gestalt des aufgeladenen Ma‐ terials, z.B. der Flüssigkeit in einem Tank, doch sollte ihre Berechnung nur zur Orientierung dienen. So kann die Frage, nach welcher ↑Verweilzeit die Ladung an der Oberfläche einer Flüssigkeit auf ungefährliche Werte abgesunken ist (z.B. zur Probenentnahme), nur durch eine Messung zuverlässig beantwortet werden. [TRGS 727] S. unter vermindertem Luftdruck, bezeichnet eine spezielle Art der ↑Ionisation. Nach dem ↑Paschen-Gesetz ist die elektr. Durchschlagfestigkeit eines Gases weitgehend seinem Druck proportional. Deshalb werden unter vermindertem Luftdruck (10-50 mbar) hochaufgeladene Kunststoffoberflächen auch ohne Mitwirkung von ↑Elektroden eine Ionisation des umgebenden Gases verursachen und sich dadurch selbst entladen. Dieser Effekt wird bei der Bedampfung im ↑Vakuum genutzt, um störende Aufladungen dadurch zu beseitigen, dass die aufgeladenen Kunststoffe durch kurzes Verweilen in einem Vorvakuum entladen werden, bevor sie in das Hochvakuum einschleusen. Selbstinduktion, ruft in einem stromdurchflossenen Leiter bei Änderung der Stromstärke eine ↑Induktionsspannung hervor, die nach der ↑Lenz’schen Regel so gerichtet ist, dass sie der verursachenden zeitlichen Stromänderung entgegenwirkt (↑Widerstand). Die in den Zuleitungen beim Schließen eines induktiven Stromkreises entstehende S.-Span‐ nung ist so gepolt, dass sie den steilen Anstieg des Stromes bremst. Dieser dämpfende Effekt lässt sich bereits bei Zuleitungen, z.B. an ↑Schaltfunken feststellen. Falls ↑Gasentladungen ohne Zuleitungen (also frei von S.) zustande kommen, z.B. bei ↑Büschel-, ↑Gleitstielbüschel- und ↑Gewitterblitz-Entladungen, fehlt diese Dämpfung; die Stromimpulse sind entsprechend hoch und können u.a. Störungen in elektron. Geräten (↑ESD) verursachen. Beim Öffnen hingegen baut sich das Spulenmagnetfeld ab. Dies führt zu einer S.-Span‐ nung, die so gepolt ist, dass der Spulenstrom in gleicher Richtung weiter zu fließen versucht und so der Abbau des Magnetfeldes verzögert wird. Das kann zu Lichtbögen am Öffnungskontakt führen, die als sog. ↑Bursts ebenfalls elektron. Geräte stören können. selbstleitender Kunststoff, ↑Leitfähigkeit 339 selbstleitend <?page no="342"?> Selentrommel. Bei elektrostat. Fotokopiergeräten dient eine mit Selen beschichtete Trommel als ↑Fotohalbleiter zur Aufnahme und Übertragung des latenten ↑Ladungsbildes (↑Xerografie). Senke (Stromsenke, Verbraucher, Gegenstück zur ↑Stromquelle). Zur Prüfung elektrostat. Entladungen (↑ESD) gegenüber elektron. Bauteilen wird allg. ein einfacher Schaltkreis gebildet, bei dem die elektrostat. Entladungsenergie zunächst als Spannung in einem Kondensator C gespeichert wird. Anschließend wird die gespeicherte Energie über einen Schaltkreis, bestehend aus Wirkwiderstand R und induktivem Blindwiderstand L in eine S. entladen, die ein zu prüfendes elektron. Bauteil sein kann. Die Entladung ist normalerweise über die Stromverlaufskurve definiert, obgleich die gespeicherte elektr. Energie häufig einen ebenfalls wichtigen Parameter darstellt. (↑DUT) Separator, vielfach verwendeter Begriff zur Trennung von Stoffen, z.B. Zentrifuge oder halbdurchlässige Trennung im ↑Kondensator. (↑Stoffseparation) SFM, Abk. für engl. scanning force microscopy („ ↑ Rasterkraft-Mikroskopie“) SG, Abk. für engl. surge generator („Überspannungs-Generator“) , dient primär der Simulation von Gewitterblitzen und wird auch bei der Erforschung von ↑NEMP’s eingesetzt. Unter SG oder „Stoßgenerator“ ist er in vielgestaltiger Ausführung in Hochspannungslaboren zu finden und wird dort zur Prüfung der Hochspannungsfestigkeit elektr. Geräte durch künstliche Erzeugung von Funkenüberschlägen eingesetzt. Im Prinzip besteht ein SG aus mehreren Kondensatoren, die in Parallelschaltung aufgeladen und dann hintereinandergeschaltet werden (Spannungsvervielfachung). Dabei entladen sich die Kondensatoren und es entsteht eine definierte Spannung mit einem Höchstwert bis zu mehreren Megavolt, der das zu prüfende Objekt über eine Funkenstrecke ausgesetzt wird. (Ein Impuls aus einem SG ist bei direktem Kontakt für den Menschen in aller Regel tödlich! (↑Stromschlaggefahr)). [DIN EN 61000-4-5] Shunt, (engl., „Nebenwiderstand“) , einem elektr. Leiter (Stromkreis) parallel geschaltetes elektr. Bauelement, um einen Teilstrom von diesem Teil abzuleiten. Er wird z.B. oft für die Messbereichserweiterung von Strommessgeräten verwendet und daher auch als Parallel‐ widerstand oder Strommesswiderstand bezeichnet. Für die Messbereichserweiterung eines Spannungsmessgerätes wird ein Vorwiderstand genutzt. 340 Selentrommel <?page no="343"?> SI / SI-Basiseinheiten / abgeleitete SI-Einheiten, Abk. für franz. Systéme International d'Unités („Internationales Einheitensystem“) . Der Name und das Kurzzeichen „SI“ wurden auf der 11. Generalkonferenz für Maß und Gewicht (CGPM) 1960 festgelegt. Aus einer Vielzahl von Einheiten des CGS-Systems (Centimeter-Gramm-Sekunde) - insbesondere wegen der Inkonsistenz zwischen den Systemen der elektrostat. und der elektromagnet. Maßeinheiten und der fehlenden Koordination zwischen den verschiedenen Disziplinen - ist das Meter-Kilogramm-Sekunde-System (MKS-System) entstanden. Seit dem 20.05.2019 gelten Neudefinitionen und alle SI-Einheiten beziehen sich auf die festgelegten Werte von den sieben ausgewählten ↑Naturkonstanten (SI-Basiseinheiten). Für die statische Elektrizität haben die neuen Definitionen der Basiseinheiten kaum eine Tragweite, denn hier müssen wir uns bislang bei Messungen noch mit Abweichungen im zweistelligen Prozentbereich zufriedengeben. Die abgeleiteten SI-Einheiten sind kohärente, d.h. mit dem Zahlenfaktor 1 gebildete Produkte, Quotienten oder Potenzprodukte von SI-Basiseinheiten. (↑Tabellen im Buchdeckel, Auswahl für die Elektrostatik), [DIN 1301-1] Sicherheit, Befinden, nicht gefährdet zu sein, das subjektiv als Gewissheit über die Zuverlässigkeit von Schutzeinrichtungen empfunden wird und objektiv sich im Fehlen von ↑Gefahr darstellt. Die Abgrenzung zwischen S. und Gefahr wird durch das ↑Risiko dargestellt. Sicherheitsanweisung, ↑Betriebsanweisung Sicherheitsdatenblatt, (engl. safety data sheet, SDS) , Information über gefährliche Stoffe oder Zubereitungen, die der Hersteller bei der ersten Lieferung zu geben hat. Das S. muss der „REACH-Verordnung“, Art. 31 entsprechen [REACH EG 1907/ 2006, Anhang II]. Sicherheitslampe, Leuchte, die eine ↑Ex-Atmosphäre nicht entzünden kann. Als Schutz‐ maßnahme wird hauptsächlich die Kapselung benutzt. (↑Davy) Sicherheitsschrank, hat den Anforderungen aus den für den Aufstellort geltenden Vorschriften zu entsprechen. Für die Lagerung von brennbaren Flüssigkeiten gilt u.a. die [DIN EN 14470-1]. Wenn z.B. der Innenraum als Ex-Zone 1 deklariert ist, müssen alle leitfähigen Gegenstände geerdet sein, was z.B. über den Einlegeboden geschehen kann, wenn dieser nicht aus falsch verstandenen Sauberkeitsanforderungen abgedeckt ist. Sicherheitsschuhe, ↑persönliche Schutzausrüstung sicherheitstechnische Kennzahlen, ↑explosionstechn. Kennzahlen. {Anhang B} Sicherheitszeichen, stellt eine Kennzeichnung am Arbeitsplatz dar, mit der schnell und leicht verständlich die Aufmerksamkeit auf Gegenstände und Sachverhalte gelenkt wird, die Gefahren verursachen können. Im Bereich der Elektrostatik wird als S. häufig der Hinweis auf Erdung, z.B. eines Fasses beim Umfüllen, gegeben (↑Warnschild). Sichtscheibe. Die S. einer Atemschutzmaske kann sich stets gefährlich aufladen. Ist mit Verschmutzungen und dadurch notwendiger Reinigung durch z.B. Abwischen zu rechnen, muss sie in der Ex-Zone 1 leitfähig oder ableitfähig sein. 341 Sichtscheibe <?page no="344"?> Siebanalyse, Verfahren zur Bestimmung der Korngrößenverteilung eines feinteiligen ↑Schüttgutes durch Absieben mit übereinander angeordneten Sieben verschiedener Ma‐ schenweite (Voraussetzung zur Bestimmung der ↑MZE). [DIN 66165-1 und 66165-2] Siebdruck (auch Serigrafie oder Silk-Screen), Durch-Druckverfahren, bei dem die Druck‐ farbe i.d.R. mit einer Kunststoffrakel durch ein feinmaschiges Gewebe (Kunststoffsieb) auf den Bedruckstoff übertragen wird. Die bildfreien Stellen des Gewebes sind abgedeckt und bilden so die Druckform. Dabei entsteht ↑Aufladung, die die Druckqualität mindern kann. Sieben, aus Sicht der Elektrostatik nicht als besonders kritischer Vorgang bekannt, sofern alle leitfähigen Apparateteile geerdet sind. Es werden i.d.R. nur kleine Behälter in meist langsamen Prozessen durch S. befüllt, sodass nicht mit höheren Aufladungen zu rechnen ist. Die [TRGS 727 Abschn. A1.4] nennt eine spezif. Aufladung von 10 -5 -10 -3 µC/ kg als Größenordnungen. Siemens, nach W.v. ↑Siemens benannte abgeleitete ↑SI-Einheit [S] des elektr. ↑Leitwertes κ ; Kehrwert der Einheit des ↑Widerstands: 1 S = 1/ Ω. Im angelsächsischen Sprachbereich wird anstelle von S. bevorzugt die Rückwärtsschreibweise von Ohm „↑mho“ benutzt. {Anhang M.6.2} Siemens, Werner von (1816-1892), dt. Ingenieur und Unternehmer, machte grundlegende Erfindungen auf dem Gebiet der Elektrotechnik und war Begründer der Elektroenergie‐ technik. Silicagel, glasharte Körner aus Siliciumdioxid, die infolge ihrer großen inneren Oberfläche bis zu 20 % ihres Gewichts an Wasserdampf aufnehmen können. S. ist durch Erhitzen regenerierbar und wird meist mit einem Feuchtigkeitsindikator (Kobaltverbindungen) eingefärbt. Blaufärbung kennzeichnet den trocknen Zustand, Rosafärbung den feuchten. S. wird u.a. verwendet, um das Innere feuchtigkeitsempfindlicher Geräte trocken zu halten. Silikatglas, ↑Glas Silikonkautschuk, ↑Kautschuk Silikonöl, weist aufgrund seines hohen spezif. ↑Durchgangswiderstandes (bis 1 PΩ∙m) ein hervorragendes elektr. Isolationsvermögen auf. Entsprechend hoch ist seine Aufladung beim Strömen durch Leitungen, die bei hochviskosem S. so weit ansteigen kann, dass es zu ↑Gleitstielbüschelentladungen beim Abfüllen kommt. Silo, (span. silo, „Getreidegrube“) , Großbehälter zur Aufnahme von Schüttgut, der im Hinblick auf elektrostat. Aufladungen in erster Näherung wie ein starres ↑Packmittel betrachtet werden kann (↑IBC). Wegen seiner Größe sind noch folgende Entladungsarten zu beachten: ● ↑Schüttkegelentladungen, die sich an der Schüttgutoberfläche ausbilden können, ● ↑gewitterblitzähnliche Entladungen, die in der Staubwolke über der Schüttung für möglich gehalten werden. Für Letztere haben Untersuchungen ergeben, dass sie selbst bei sehr hohen Staubaufla‐ dungen mit einem Volumen < 100 m 3 , bzw. bis zu 3 m Ø und beliebiger Höhe, nicht eintreten. 342 Siebanalyse <?page no="345"?> Zündgefahren sind in größeren S. nicht gegeben, wenn im gesamten Bereich die elektr. Feldstärke unter 500 kV/ m liegt. Die Höhe der elektrostat. Aufladung in einem S. hängt auch von der Art der Schüttgut‐ zuführung ab, sie ist bei ↑Pneumatikförderung besonders hoch. Durch Abscheidung in einem aufgesetzten ↑Zyklon kann die Produktaufladung infolge der darin ansteigenden ↑Ladungsdichte bis zu 90 % verringert werden (↑Ladungstransfer). [TRGS 727] Skin-Effekt, (engl. skin, „Haut“) , Effekt, der linear von der Frequenz des Wechsel‐ stromes abhängig ist, bei dem infolge ↑Selbstinduktion im homogenen Leiter der Stromfluss an die Oberfläche (skin) verdrängt wird, weil das jeden Leiter umgebende Magnetfeld eine Gegenspannung erzeugt, die in der Leitermitte am größten ist (z.B. im ↑Blitzableiter). (↑Eindringtiefe, ↑Abschirmung) Praktische Anwendung findet der S-E. beim Induktionsherd. Socketed Device Model, ↑SDM Sorption, Oberbegriff für ↑Absorption, ↑Adsorption und ↑Desorption. Sorptionsisotherme, Kurve, die sich bei der grafischen Darstellung der Abhängigkeit des Feuchtegehalts eines Stoffes von der rel. ↑Luftfeuchte der umgebenden Atmosphäre bei konstanter Temperatur ergibt. Die S. gibt so den Gleichgewichtszustand zwischen hygroskopischem Stoff und feuchter Umgebungsluft an (↑Wasseraktivität). Beim Trocknen eines feuchten Stoffs mit trockner Luft erfolgt dies längs der Desorptionsisotherme, beim Befeuchten mit feuchter Luft längs der Adsorptionsisotherme. Zusammen bilden beide S. eine ↑Hysterese. Sortieren (elektrostatisches), ↑Stoffseparation Spaltweite, ↑Zündschutzart, ↑MESG (Grenzspaltweite) Spannung (elektrische), Formelzeichen U mit nach A. ↑Volta benannter abgeleiteter ↑SI-Einheit [V]. Sie ist über die ↑Ladung Q und die Energie W definiert und beträgt 1 V, wenn mit der Energie von 1 Nm die elektr. Ladung von 1 C getrennt oder transportiert wurde. S. bildet als Folge unterschiedlicher ↑Potentiale die Ursache für den Stromfluss in einem Stromkreis und stellt ihrem Wert nach, die beim Verschieben einer Ladung im elektr. 343 Spannung <?page no="346"?> ↑Feld erbrachte Arbeit dar (↑Hoch-S., ↑Nieder-S., ↑Volta-S., ↑Galvani-S., ↑Lenard-Effekt). {Anhang M.3} Spannungsabfall, tritt in jedem stromdurchflossenen Leiter auf, daher steht beim Strom‐ verbraucher die ursprüngliche Spannung nicht mehr zur Verfügung. Der S. ist nach dem ↑Ohm’schen Gesetz umso größer, je höher Strom und Widerstand sind. S. kann auch nur für einen Teil eines Stromkreises betrachtet werden. Spannungsbegrenzer, Bauelement, dessen Widerstand mit steigender Spannung ab‐ nimmt (↑Varistor). Spannungshöhe. Elektr. Spannungen liegen i.d.R. vom mVbis MV-Bereich. Typisch sind z.B.: Millivolt: ↑Thermospannung, ↑Kontaktpotential Volt: ↑Primärelement, Elektrotechnik (Stromversorgung) Kilovolt: ↑Gasentladungsröhren, elektrostat. Verfahren (↑Nutzanwendung) Megavolt: ↑Gewitterblitz, ↑Beschleuniger Spannungsmessgerät (auch ↑Voltmeter genannt). Zur Vermeidung von Fehlern muss der Innenwiderstand eines S. so hoch sein, dass die Spannungsquelle nicht merklich belastet wird. Diese Bedingung wird im Bereich der Elektrostatik von ↑statischen Voltmetern und ↑Kugelfunkenstrecken erfüllt. Spannungsmesskopf, ↑Influenz-Elektrofeldmeter Spannungsquelle, aktiver Zweipol zur Lieferung einer definierten Spannung. Eine S. wandelt nichtelektr. Energie in elektr. um oder formt elektr. Energie (Netzgerät). Für die Leistungsfähigkeit einer S. ist ihr ↑Innenwiderstand (↑Anpassung) maßgebend. Im ↑Leerlauf wird die S. nicht belastet, es fließt kein Strom und sie weist ihre größtmögliche Spannung, die Leerlaufspannung, auf. Im Kurzschluss fließt ein Strom, der nur durch den Innenwiderstand der S. bestimmt ist. Letzterer errechnet sich aus dem Quotienten von Leerlaufspannung und Kurzschlussstrom. Elektrostat. S. haben im Gegensatz zu elektrotechn. S. im Allgemeinen einen so hohen Innenwiderstand, dass sie bei Kurzschluss nicht beschädigt werden (↑Elektrostatik Systemvergleich). Spannungsreihe Die elektrochem. S. ordnet chem. Elemente und Verbindungen nach deren elektr. oder elektrochem. Potential und erlaubt damit die Berechnung der Spannung für die Paarung unterschiedlicher Elemente und Verbindungen (↑Lewis-Säure-Base-Konzept). Die triboelektr. S. wurde von A. ↑Coehn postuliert (↑triboelektr. Spektrum). 344 Spannungsabfall <?page no="347"?> Spannungsteiler, dient der Anpassung des Spannungs‐ bedarfes eines Verbrauchers (z.B. Dimmen einer Lampe Drehzahlregelung eines Gleichstrommotors) und ist eine Reihenschaltung von mindestens zwei Widerständen. Im Bereich der ↑Messtechnik dient er auch zur Erfassung von ↑Hochspannungen mit Spannungsmessern im V-Bereich. S. für Wechselstrom können auch durch induktive oder kapazitive Blindwiderstände realisiert werden (↑Wechsel‐ stromgröße). Beispiel für Hochspannungsmessung mit einem S.: Der Bandgenerator B liefert eine Hochspannung von z.B. 100 kV. Bei einem Verhältnis der Widerstände R v / R p = 100 / 1 liegt am statischen Voltmeter V eine Spannung von 1 kV an. Wählt man für R v einen Widerstandswert von 100 GΩ, so wird der Bandgenerator mit 1 μA belastet. Würde er einen max. Strom von 10 μA liefern können, so würden vom S. 10 % seiner Leistung verbraucht; dementsprechend groß ist der Messfehler. {Anhang M.6} Spannungswaage, ↑Kirchhoff ’sche Waage Sperrrichtung, Stromrichtung durch eine ↑Diode, in der auch bei anwachsender ↑Sperr‐ spannung ein nur verschwindend geringer Sperrstrom fließt. Sperrschichtkapazität, Kapazität an der Sperrschicht eines Halbleiters (↑Kapazitäts‐ diode). Infolge der an Ladungsträgern verarmten Schicht entsteht zwischen p- und n-leitendem Material eine Kapazität, die durch eine anliegende Sperrspannung verändert werden kann (↑pn-Übergang). Sperrspannung, bezeichnet das an einer ↑Diode in Sperrrichtung anliegende Potential. Oberhalb der zulässigen S. steigt der Sperrstrom stark an (↑Zenerdiode) und kann die Diode zerstören. spezifische Aufladung, häufig im Zusammenhang mit der triboelektr. Aufladungsten‐ denz (↑Reibungsaufladung) von Stoffen verwendete Bezeichnung, die jedoch dem Begriff „spezifisch“ nicht gerecht wird. Höhe und Vorzeichen der bei Trennvorgängen hervorge‐ rufenen Aufladungen beruhen nicht nur auf den Eigenschaften des zu prüfenden Stoffes, sondern auch von denen, gegen die er geprüft wird. Hinzu kommt, dass auch die Art der Beanspruchung beim Vorgang der Trenn-↑Aufladung erheblichen Einfluss auf die Ladungsmenge hat. Demzufolge ist für die s. A. weder eine Definition noch ein normfähiges Prüfverfahren möglich. spezifische Oberfläche, nach [DIN ISO 9277] die auf die Masse bezogene Oberfläche eines Feststoffes (z.B. Pulver) in [m 2 / g]. Sie kann z.B. durch ↑Adsorption von Gasen ermittelt werden. Aktivkohle hat z.B. eine s.O. von bis zu 2000 m 2 / g. spezifischer Durchgangswiderstand ρ V , ↑Durchgangswiderstand spezifischer Erdwiderstand ρ E , ↑Bodenwiderstand spezifischer Oberflächenwiderstand ρ S , ↑Oberflächenwiderstand 345 spezifischer Oberflächenwiderstand <?page no="348"?> spezifischer Volumenwiderstand ρ V , ↑Durchgangswiderstand Spherics, atmosphärische Impulsstrahlung, die vor allem durch ↑Gewitterblitzentladungen hervorgerufen wird. Sie strahlen in einem breiten Frequenzband elektromagnet. Wellen ab, deren Wellenlänge hauptsächlich aus der Länge des als Antenne wirkenden Blitzkanals resultiert. Entsprechend der Blitzlängen im km-Bereich liegt das Frequenzband der S. im Bereich von 5-10 kHz. Die S. sind wegen ihrer großen Wellenlänge auch über große Distanzen (Megameter) mit entsprechenden Niederfrequenzempfängern nachweisbar und werden in der Meteorologie zur Gewittervorhersage, der Gewitterstatistik und für das ↑Blitzortungssystem herangezogen. Spiegelladung, ↑Bildladung Spinnvliesstoff, (engl. spunbond) , aus thermoplastischen oder thermoelastischen Roh‐ stoffen mit entsprechenden Additiven endlos hergestelltes, multidirektional ausgerichtetes Flächengebilde, bei dem Endlosfasern (Filamente) die aus einer Spinndüse austreten, aerodynamisch oder mechan. abgezogen, dabei verstreckt und auf einem Band abgelegt und anschließend mechan., therm. oder chem. verfestigt werden. Für verschiedene Anwen‐ dungen wird der S. einem elektrostat ↑Feld ausgesetzt um ein ↑Elektret zu erzeugen (z.B. für Filter zur Erhöhung der Abscheideleistung). Mit dem Elektrospinnen werden unterschiedlichste dafür geeignete Stoffe und Stoffkom‐ binationen (z.B. Polymere, Metalle) aufgeschmolzen und im starken elektrostat. Feld zu einem Flächengebilde abgezogen. Gleiches gilt für Spinnverfahren aus der Lösung (↑Nanospinning). Spitzenentladung, ↑Coronaentladung Sprengstoff, ↑Explosivstoff Sprengstoffgesetz [SprengG], regelt den Umgang und den Verkehr mit, sowie die Einfuhr und die Durchfuhr von explosionsgefährlichen Stoffen und Sprengzubehör. Dabei werden die Stoffe nach ihrem Verwendungszweck in Explosivstoffe, pyrotechn. Gegenstände, Zündmittel, Anzündmittel und sonstige explosionsgefährliche Stoffe unterteilt. Spritzen / Sprühen, ↑Versprühen Spritzlackierung, Prozess bei dem durch die Kombination von Beschichtungsstoff und Gas (z.B. Druckluft) hohe elektrostat. ↑Aufladungen entstehen. Personen, die S. vornehmen, müssen geerdet sein (meist über die Spritzpistole). Der ↑Ableitwiderstand der Person - auch über die Handschuhe - muss < 10 8 Ω betragen (↑persönliche Schutzausrüstung). (↑Beschichtung) Spritzschutz. In Ex-Bereichen der Zone 1 unterliegt der S. der ↑Flächenbegrenzung oder er muss bei deren Überschreitung ableitfähig und geerdet sein. Sprühaufladung, ↑Beschichtung, ↑Versprühen Spürbarkeit. Der Potentialausgleich elektrostat. Aufladungen von bzw. über Personen erfolgt häufig durch Berührung mit der Hand. Die dabei im Zeitraum von Millisekunden fließenden Ströme bleiben für den Menschen oft unbemerkt. Bei Ladungspotentialen oberhalb etwa 1 kV kommt es zu Funkenüberschlägen, die für den Menschen erst ab 346 spezifischer Volumenwiderstand <?page no="349"?> etwa 2 kV spürbar werden. Mit höheren Potentialen wird der verspürte elektrostat. Schlag zunehmend unangenehmer und ab etwa 10 kV als schmerzhaft empfunden. Nach allg. Auffassung ist eine unmittelbare gesundheitliche Gefährdung nicht zu befürchten, da die in der Entladung umgesetzten Energien so niedrig sind, dass sie weder den Herzrhythmus stören noch Verbrennungen herbeiführen (↑Personenaufladung, ↑Personengefährdung, ↑Stromschlaggefahr). Eine Ausnahme bilden ↑Gleitstielbüschel- und ↑Superbüschelentla‐ dungen. Spürbare elektrostat. Entladungen können zu Schreckreaktionen führen, die wiederum Anlass zu einem Unfall oder einer Betriebsstörung geben. [TRGS 727] Spuren elektrostatischer Entladung, ↑Gasentladungsspuren Stahlfaserbeimischung, bietet eine zuverlässige Möglichkeit, elektr. isolierende Mate‐ rialien leitfähig zu machen. Dieser Effekt wird im Textilbereich genutzt, indem bereits beim Verspinnen sehr dünne Stapelfasern aus Edelstahl zugesetzt werden (↑Metallfaser). Entscheidendes Kriterium ist, dass (z.B. für die Ableitung unerwünschter Ladung auf Filterschläuchen) eine hinreichende Ableitfähigkeit über große Strecken gewährleistet ist. Auch bei Spritzgussteilen aus Kunststoff lässt sich durch S. ein leitfähiges Netzwerk erzielen, das gegenüber pulverförmigen leitfähigen Füllstoffen (Ruß) den Vorteil einer geringeren Zusatzmenge aufweist (↑Kohlenstofffaser). [TRGS 727], [Gruppe DIN EN 1149] Stand der Technik (SdT), sollte stets im Zusammenhang mit den „allgemein anerkannten Regeln der Technik“ (aRT) und dem „Stand von Wissenschaft und Forschung“ (SWF) be‐ trachtet werden. Die Bewertung, wo z.B. ein Verfahren oder eine techn. Lösung einzuordnen ist, kann nach dem Grad der Bewährung in der Praxis und dem Grad der Anerkennung erfolgen. Die aRT ist nach der Rechtsprechung dann allg. anerkannt, wenn diese bei der Mehrzahl von Fachleuten vorherrschende Ansicht darstellt. Diese Regel muss a) allg. wissenschaftl. Anerkennung und darüber hinaus b) Eingang in die Praxis gefunden, erprobt sein und sich bewährt haben. Beide Ebenen müssen der überwiegenden Ansicht der Fachleute entspre‐ chen. Gesetzbzw. Verordnungsgeber verweisen auf die aRT, um damit sicherzustellen, dass Gesetze und Verordnungen nicht von der techn. Entwicklung überholt werden, sondern stets die aktuell herrschende Meinung der Fachleute berücksichtigen. Große Bedeutung 347 Stand der Technik <?page no="350"?> haben die aRT bei der Beurteilung strafrechtlicher oder ziviler Haftung: Wer sich an sie hält, hat den ersten Anschein für sich, nicht fahrlässig gehandelt zu haben. (↑DIN-Norm) Der SdT stellt die techn. Möglichkeiten basierend auf gesicherten Erkenntnissen von Wissenschaft und Technik dar. Bei der Bestimmung sind besonders vergleichbare Ver‐ fahren, Einrichtungen oder Betriebsweisen heranzuziehen, die mit Erfolg in der Praxis er‐ probt worden sind. Er wird in Vorschriften, Verordnungen und Regelwerken herangezogen und berücksichtigt auch die „wirtschaftliche Machbarkeit“. Im Patentrecht kennzeichnet der SdT Verfahren und Vorrichtungen, die bereits veröffentlicht worden sind. Er kann auch als die am Markt verfügbare Bestleistung definiert werden. Der SWF stellt einen dynamischen Wissensstand dar, der sich noch in der Entwicklung befindet und der der Verifizierung aus techn. und sicherheitstechn. Aspekten bedarf. [Karsten, U.B., Lawicki, T. (2012)] Starkstromanlage, ↑Niederspannungsanlage statische Elektrizität, Umschreibung für den Begriff „elektrostat. Aufladung“, der die Ab‐ grenzung zur dynamischen Elektrizität hervorheben soll (↑Elektrostatik, Systemvergleich). statisches Voltmeter, mechan. ↑Elektrometer, das zur leistungslosen Spannungsmessung im Bereich der Elektrostatik verwendet wird (↑Elektroskop, ↑Fadenelektrometer). Das s.V. wird zunehmend durch elektron. Elektrometer verdrängt. Auch ↑EFM mit einem Spannungsmessvorsatz lassen sich als s.V. verwenden. (↑Voltmeter) Staub, disperse Verteilung fester Stoffe zunächst in der Luft, der sich i.d.R. ablagert. Er ist zu unterscheiden in Grob- und Feinstaub. Feinstäube < 5 µm werden als lungengängig (A-Staub) bezeichnet. Der ↑Arbeitsplatzgrenzwert für A-Staub liegt bei 1,25 mg/ m 3 und für E-Staub (einatembar) bei 10 mg/ m 3 [TRGS 900]. Für krebserzeugende, mutagene, fibrogene, toxische oder allergisierende S. gelten i.d.R. niedrigere Grenzwerte. Im techn. Sinn ist S. zerkleinerter Feststoff, dessen Eigenschaften in elektrostat. und explosionstechn. Hinsicht durch seine mit dem Grad der Zerkleinerung einhergehende Vergrößerung der Oberfläche nachhaltig beeinflusst werden. Zu welch enormer Oberflä‐ chenzunahme weitgehende ↑Zerkleinerung führt, zeigt folgende Übersicht: Ein Würfel mit 10 mm Kantenlänge ergibt bei weitgehender Zerkleinerung: Anzahl der Würfel mit Kantenlänge [µm] und Oberfläche [m 2 ] 10 3 1000 0,006 10 6 100 0,06 10 9 10 0,6 10 12 1 6 Da Elektrostatik ein Oberflächenphänomen ist, weisen S. gegenüber ↑Granulaten höhere spezif. ↑Aufladungen auf. Staubförmige Schüttgüter erfahren, z.B. beim Fördern durch Rohrleitungen, infolge von Abtrennvorgängen an der Wandung eine Aufladung. Diese Trennaufladungen werden auf vielfältige Weise durch weitere Aufladungen (Berühren und 348 Starkstromanlage <?page no="351"?> Trennen von Produktteilchen untereinander) überlagert (↑Massedurchsatz). So weist eine aufgeladene S.-Menge stets positive und negative Ladungen auf, wobei übereinstimmend beobachtet wurde, dass kleinere S.-Teilchen sich bevorzugt negativ aufladen, während größere positive Überschussladung zeigen. Das kann z.B. bei der Befüllung von Silos dazu führen, dass der sedimentierte gröbere S. positiv aufgeladen ist, wohingegen der darüber schwebende Fein-S. negative Ladung zeigt. Falls S. einen spezif. elektr. Widerstand ρ D > 1 TΩ∙m aufweist, ist bei Transportgeschwindigkeiten v > 1 m/ s stets mit signifikanten Produktaufladungen zu rechnen (↑Schüttkegelentladung). Explosionsgefährliche S. sind z.B. Holz-, Mehl-, Kohle- und ↑Kunststoff-S., aber auch ↑Leichtmetall-S. In bestimmten Konzentrationen und bei entsprechender Verteilung in der Luft kann S. Explosionen auslösen, wenn Zündquellen vorhanden sind. Dem Explo‐ sionsschutz ist demzufolge große Aufmerksamkeit zu widmen, u.a. mit der Installation von Absauganlagen. (DGUV: GESTIS-STAUB-EX, Datenbank Brenn- und Explosionskenn‐ größen von Stäuben www.dguv.de/ ifa/ gestis/ gestis-staub-ex/ index.jsp) Hinsichtlich ihrer Aufladbarkeit lassen sich S. in drei Widerstandsgruppen einteilen: niedrig ρ D < 1 MΩ∙m mittel ρ D = 1 MΩ∙m bis 10 GΩ∙m hoch ρ D > 10 GΩ∙m [TRGS 727] Staubablagerung. Bei den meisten brennbaren Stäuben reicht bereits eine gleichmäßig über die gesamte Bodenfläche verteilte S. von etwa 1 mm Schichtdicke aus, um bei Auf‐ wirbelung einen Raum normaler Höhe mit einem explosionsfähigen ↑Staub-Luft-Gemisch auszufüllen. [TRGS 722 und 727] Staubaufladung, ↑Aufladung, ↑Staub Staubexplosionsgefahr. Brennbarer ↑Staub kann im aufgewirbelten Zustand in Luft ein explosionsfähiges Gemisch bilden, in dem bei Wirksamwerden einer ausreichend starken ↑Zündquelle schnelle Verbrennungsreaktionen mit fortschreitender Druck- und Flammenfront ablaufen. (↑hybrides Gemisch) Staubexplosionsklasse (auch Druckanstiegsklasse), gibt Auskunft über die max. Druck‐ anstiegsgeschwindigkeit (↑K ST -Wert) einer Staubexplosion in geschlossenen Apparaturen (20 l-Kugel, bzw. 1 m 3 -Behälter) unter definierten Bedingungen. Sie errechnet sich aus ↑Explosionsdruck, Druckanstiegsgeschwindigkeit und Behältervolumen und wird zur Di‐ mensionierung von ↑Explosionsdruckentlastungen benötigt. Die S. werden durch folgende Druckanstiegsgeschwindigkeiten gekennzeichnet: 349 Staubexplosionsklasse <?page no="352"?> Staubexplosionsklasse K ST -Wert [bar ∙ m/ s] St 1 bis 200 St 2 über 200 bis 300 St 3 über 300 St 0 besagt, dass keine Entzündung stattgefunden hat. Die S. ist nicht unbedingt ein Maß für die Gefährlichkeit eines Staubes, sie lässt z.B. keinen Rückschluss auf die ↑MZE zu, lediglich bei St 0-Stäuben ist eine Explosionsgefahr auszuschließen. Staubexplosionsschutz, ↑Zündschutzart Ex t Staubfiguren, können an längere Zeit gelagerten, ursprünglich hochaufgeladenen, isolie‐ renden Gegenständen auftreten, z.B. Spritzgussteilen. Sie lassen latente elektr. ↑Ladungs‐ verteilungen (Ladungsbilder) durch Anziehen von Staub aus der Umgebung (↑Anschmut‐ zung) sichtbar werden. Die stets unterschiedlichen Flächenverteilungen zeigen auch, wie positive und negative Aufladungen nebeneinander existieren und sich untereinander ausgleichen oder abstoßen. (↑Dentriden, ↑Fraktale, ↑Treeing) Staubfilter, ↑Filter Staub-Luft-Gemisch. Durch Aufwirbeln brennbarer Stäube entstehen im Bereich ihrer ↑Explosionsgrenzen staubexplosionsfähige Gemische. Staubsauger. Pneumatische oder elektr. S. sind beim industriellen Einsatz nicht unproble‐ matisch, wenn sie in ↑Ex-Bereichen eingesetzt, bzw. mit ihnen brennbare Stäube vom Fußboden abgesaugt werden (z.B. Holzstaub). An den Geräten sind alle notwendigen Maßnahmen zur Vermeidung von ↑Funken- und ↑Gleitstielbüschelentladungen zu treffen (alle Metallteile erden, ableitfähige Filtereinsätze, elektr. leitfähige Schläuche). S. dürfen nur bestimmungsgemäß verwendet werden (Absaugen von Staubschichten) und nicht etwa zum Einsammeln von verschüttetem Produkt. Staubzündung. Zur Zündung von abgelagertem ↑Staub wird Energie für das Aufwirbeln, die Einleitung eines ↑Crack-Prozesses und die anschließende Zündung des entstandenen Gases benötigt. Das heißt, bei Zündung durch elektrostat. ↑Gasentladungen müssen diese hinreichend lang und energiereich sein, um alle drei Stufen auszulösen (↑Gleitstielbüschel‐ entladung). ↑Büschelentladungen sind i.d.R. zu kurz und für ↑Superbüschelentladungen gibt es keine belastbaren Erkenntnisse. (↑Godbert-Greenwald-Apparatur, ↑hybrides Gemisch, ↑Messelektrode), [SE Abschn. 6.9.7] Staudinger, Hermann (1881-1965), dt. Chemiker, Nobelpreisträger, erkannte 1920 die makromolekulare Struktur der Kunststoffe. Stiftelektrode, ↑Messelektrode-Feststoffe Nr. 16 Stöchiometrie, (griech. stoicheion, „Grundstoff “, „Element“) , Lehre von der mengenmä‐ ßigen Zusammensetzung chem. Verbindungen. Ein stöchiometrisches Verhältnis von 1 350 Staubexplosionsschutz <?page no="353"?> (Gemischverhältnis λ = 1) besagt, dass die einer chem. Reaktion zugeführten Komponenten ohne Rest in neuen Verbindungen aufgehen. Der Zündenergiebedarf für ein brennbares Gemisch durchläuft beim stöchiometrischen Verhältnis 1 ein Minimum (↑MZE). Stoffkennzahl, oft für die ↑Permittivitätszahl von Isolierstoffen der Elektrotechnik ver‐ wendeter Begriff. Stoffseparation. Unter Ausnutzung der Prinzipien der ↑Ladungsverschiebung, ↑Influenz, ↑Coulombkraft sowie der Bedingungen an ↑Ladungsdoppelschichten und unterschiedli‐ cher Leitfähigkeiten (↑Oberflächenwiderstand, ↑Permittivität) lassen sich Stoffe trennen, abscheiden oder im elektrostat. Feld zu einer Elektrode hinbewegen. Voraussetzung ist, dass die Teilchen sich in ihrem ↑triboelektr. Spektrum deutlich unterscheiden. Dabei ist zu beachten, dass Polarität und Aufladungshöhe durch gezielte Kontamination der Oberflächen mit ↑Ladungssteuermitteln (z.B. Harnstoff), durch Plasma- oder Elektronen‐ strahlbehandlung erheblich beeinflusst werden können. Eines der gängigsten Prinzipien ist der Coronawalzenscheider, bei dem die zu trennenden elektr. leitenden und isolierenden Teilchen auf einem leitfähigen Zylinder aufgeladen und somit separiert werden können. Die Problematik bei elektrostat. Trennverfahren besteht vorwiegend darin, eine repro‐ duzierbare Aufladung durch Reibung der zu trennenden Teilchen untereinander und zum Wandmaterial zu erreichen. Durch wiederholten Durchlauf kommt es zu einem Anreicherungseffekt und somit zu besseren Trennergebnissen. Auch kann mit geeigneten Stoffen die Permittivität der zu trennenden Stoffe verändert werden, sodass auch z.B. sehr nah beieinanderliegende Stoffe wie ABS und PS {Anhang C} sicher und mit über 99 %iger Reinheit separiert werden können. Ein sehr breites Gebiet ist die Filtertechnik: Mit einem ↑DC-Niedrigenergieplasma lassen sich auf kurzer Strecke flüssige und partikel-ähnliche Bestandteilen aus einem Gasstrom, z.B. aus dem Kurbelgehäuse eines Verbrennungsmotors, entfernen. Im Gegensatz zu Elektrofiltration wird bei diesem mehr 351 Stoffseparation <?page no="354"?> als die 1,5fache Durchschlagspannung - bezogen auf den Elektrodenabstand - angewendet. [SE Abschn. 8.2.13] Die Elektrofiltration weist einen hohen Wirkungsgrad (bis 99,5 %) auf und wird daher wegen des geringen Druckverlustes vor allem zur Abgas- und Abluftreinigung angewendet. Es sind relativ lange Abscheidungsstrecken notwendig, bei denen die Betriebsspannung deutlich unterhalb der Hälfte der Durchschlagspannung liegen muss, um ungewollte Durchschläge zu vermeiden. Bei dieser Technologie werden elektr. geladene ↑Aerosole und/ oder Staubpartikel durch elektr. Felder von ihrer Flugbahn abgelenkt (↑Ablenkung) und zur Abscheidung gebracht. Für eine hohe Effektivität müssen die abzuscheidenden Teilchen mit Hilfe der ↑Coronaaufladung (bis ca. 70 kV DC), die Gas-↑Ionen erzeugt, hinreichend aufgeladen werden. Trifft ein Gasion auf ein schwebendes Teilchen, so wird sich seine Ladung − entsprechend seiner Leitfähigkeit − mehr oder weniger rasch auf dessen Oberfläche verteilen. Die Abb. zeigt einen Abscheider, durch den der teilchenbeladene Gasstrom hindurchgeführt wird. In seiner Achse befinden sich dünne Metalldrähte, die von einer Hochspannungs‐ quelle auf ein so hohes negatives Potential gebracht werden, dass eine Coronaaufladung stattfindet. Gleichzeitig entsteht dadurch ein zur Wand des Abscheiders gerichtetes elektr. Feld, das die negativ aufgeladenen Partikel des Gasstroms in Richtung zur positiv geladenen Wand (Niederschlagselektrode) führt. Dort bleiben die Teilchen haften, wenn ihr spez. elektr. Widerstand ρ v zwischen den folgenden ungünstigen Bereichen liegt: ● ρ v ≤100 Ωm: Die Teilchen erfahren an der Niederschlagselektrode eine Entladung und werden (da nun gleichsinnig geladen) sofort wieder abgestoßen. ● ρ v ≥1 GΩm: Die Teilchen bilden an der Niederschlagselektrode eine aufgeladene Schicht, bis ein Durchschlag (↑Rücksprühen) erfolgt, dabei löst sich die Staubschicht lokal ab. Da die elektrostat. Abscheider überwiegend bei der Rauchgasreinigung eingesetzt werden, ist zu beachten, dass die abzuscheidenden Teilchen einem starken ↑Temperatureinfluss und daraus resultierender Leitfähigkeitsänderung unterworfen sind. (↑Aufladeelektrode, ↑Coulomb’sches Gesetz, ↑Elektroaerosol, ↑Filter, ↑Ladungsnachweis, ↑Nutzanwendung) Störfall, Betriebsstörung, bei der ein gefährlicher Stoff freigesetzt wird und als Folge eine ernste Gefahr für Menschen, Tiere, Pflanzen, Sachwerte oder die Umwelt hervorgerufen werden kann. „Ein Ereignis, das unmittelbar oder später innerhalb oder außerhalb des 352 Störfall <?page no="355"?> (Quelle: www.spektrum.de/ lexikon/ physik) Betriebsbereiches zu einer ernsten Gefahr oder zu Sachschäden … im Betriebsbereich ab 2 Mio EUR und … außerhalb des Betriebsbereiches ab 0,5 Mio EUR … führt.“ [12. BImSchV] Störfall-Verordnung, Zwölfte Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissions‐ schutzgesetzes [12. BImSchV]. Sie definiert den ↑Störfall und legt die Störfallvorsorge, die Störfallabwehr und die Anforderungen zur Verhinderung und Begrenzung von Störfällen fest und definiert das Ausmaß der resultierenden Pflichten für Anlagenbetreiber über Mengenschwellen bestimmter Gefahrstoffe. Maßgeblich hierfür sind auch die Vorgaben des Gefahrstoffrechtes und der ↑CLP-Verordnung. Störgröße (elektrostatische / elektromagnetische), ↑Messfehler Stoßanregung, beschreibt für ein mikrophy‐ sikal. System die von einem stoßenden Teil‐ chen T (Elektron, Ion oder Atom) auf ein anderes Teilchen übertragene Energie, die letzteres in einen angeregten Zustand versetzt (↑Gasentla‐ dung, ↑Ionisation, ↑Elektrolumineszenz). Bei der Ionen-S. trifft ein Ion auf das an‐ dere Teilchen, bei der Elektronen-S. ist es ein Elektron, das Energie an das Teilchen ab‐ gibt und dieses in einen angeregten Zustand überführt und bei der Atom-S. sind beide Stoß‐ partner Atome. In Umkehrung kann ein ange‐ regtes Atom seine Energie in einem Stoß an ein Elektron abgeben, welches dadurch in einen Zustand höherer kinetischer Energie übergeht (S. zweiter Art). Stoßionisation, ↑Stoßanregung, ↑Ionisation, ↑Rekombination Stoßspannung, impulsförmige Hochspannung, die als Stör- oder Prüfgröße auf Bauteile, Geräte oder Anlagen wirkt (↑ESD-Prüfgenerator, ↑SG). Stoßspannungsfestigkeit, Spannungsfestigkeit eines Isolierstoffes gegenüber Span‐ nungsimpulsen bestimmter Kurvenform und Amplitude. (↑Kriechstrecke) Strahlpumpe / Strahlsauger, nach dem ↑Venturi-Prinzip arbeitende Vorrichtung, bei der betriebsbedingt durch den Transport von Feststoffbzw. Flüssigkeitsteilchen hohe ↑Aufla‐ dungen im Inneren auftreten. Daher dürfen S. für den Einsatz in ↑Ex-Bereichen nur aus elektr. leitfähigem Material bestehen und müssen geerdet werden. [TRGS 727 Abschn. 4] Stranghaftung. In Papier- oder Folienbahn-Verarbeitungsmaschinen werden i.d.R. mehrere Bahnen bei hoher Transportgeschwindigkeit (15 m/ s oder mehr) übereinander zusammen‐ geführt. Durch die den Materialbahnen anhaftenden laminaren ↑Luftgrenzschichten kann es zu erheblichen Produktions- und Qualitätsstörungen kommen. Um dies zu verhindern, werden gegenständig zu den übereinanderliegenden Bahnen (Strang) zwei Aufladeelektroden unterschiedlicher Polarität angebracht und elektr. Ladungen auf die Außenseiten des Stranges 353 Stranghaftung <?page no="356"?> emittiert. Die Kraftvektoren der elektr. Ladungen stehen senkrecht zueinander und halten so den Strang zusammen. Voraussetzung ist eine hinreichende Hochohmigkeit des Materials. [SE Abschn. 8.2.3] (Quelle: www.eltex.de) Streamer, (engl., „ ↑ Gewitterblitz“) Streifenwiderstand, Formelzeichen R ST , Einheit [Ω], wird für die Messung von Wider‐ ständen an einem Streifen (50 x 350 mm 2 ) textiler Flächengebilde genutzt (↑Messelektrode). [TRGS 727 Abschn. 2] Streukapazität. Bei ↑Kondensatoren lässt sich aus Größe und Abstand der leitfähigen Flächen die ↑Kapazität errechnen. Bei großen Abständen der Kondensatoroberflächen (kleinen Kapazitäten) sind noch Teilkapazitäten gegen Erde sowie gegen andere nicht geerdete Leiter zu berücksichtigen und als S. zur ursprünglichen Kapazität hinzuzurechnen. (↑Kapazitätsmessung, ↑Messfehler) Streustrom, vagabundierender Erdstrom, der in elektr. Systemen oder deren Teilen fließen kann, z.B. ● als Rückstrom in Energieerzeugungssystemen (z.B. Oberleitungen und Schienen der Eisenbahn, unterirdische Kabel), ● als Folge eines Erd- oder ↑Kurzschlusses (Fehler der Elektroinstallation), ● durch externe magnet. ↑Induktion mit hohen Stromstärken (Induktionsschmelzöfen), ● durch Blitzschlag (z.B. [IEC 62305]). Bei möglichem Auftreten von S. sind diese zu begrenzen. So sind z.B. in diesen Bereichen nur ↑Schlauchleitungen mit einem Widerstand von ≥ 10 3 Ω zu verwenden, um Funken beim Trennen zu vermeiden. (↑kathodischer Korrosionsschutz, ↑Zündquelle), [DIN EN ISO 80079-36] Strichelektrode, ↑Messelektrode-Feststoffe Nr. 2 354 Streamer <?page no="357"?> Strippen, (engl. strip, „abstreifen“), bezeichnet die ↑Desorption flüchtiger Inhaltsstoffe aus einer Flüssigkeit. Beispiel: Zur Entfernung von Geruchsstoffen aus Abwasser wird „Strippgas“ (-dampf) im Gegenstrom durch eine Füllkörperkolonne geführt, das diesen Stoff aufnimmt. S. ist nur sinnvoll, wenn es leichter ist, den unerwünschten Geruchsstoff in der Gasphase als in der Flüssigphase zu vernichten. Strom / Stromstärke, Formelzeichen I mit der ↑SI-Basiseinheit [A] (↑Ampere), Bewegung elektr. Ladungen in Leitern in einer Vorzugsrichtung. Erfolgt die Ladungsbewegung unter dem Einfluss eines stationären elektr. ↑Feldes (↑Potential), so handelt es sich um Leitungs‐ strom. Zu Verschiebungsströmen (Blindwiderstand) kommt es hingegen bei zeitlicher Änderung der Vorzugsrichtung (↑Wechselstromgröße). Stromanstiegsgeschwindigkeit. Die in einer ↑Gasentladung transportierte Ladungs‐ menge (Produkt aus Strom und Zeit) hat einen umso stärkeren Störeffekt (z.B. auf elektron. Geräte), je schneller sie abläuft (↑HBM, ↑CDM), entsprechend hoch ist dann der Stromimpuls. Da die S. im Wesentlichen mit zunehmender ↑Selbstinduktion des Stromkreises verringert wird, ist sie bei Gasentladungen, deren Ströme über Leitungen fließen (z.B. ↑Funken), geringer als bei solchen, die ohne Leitungen ablaufen (z.B. ↑Büschel-, ↑Gleitstielbüschel-, ↑Gewitterblitzentladungen). Strombegrenzung (kapazitive), ↑Ionisator Strombelastbarkeit, höchster Strom, der von einem Leiter unter festgelegten Bedin‐ gungen dauernd geführt werden kann, ohne dass seine Dauertemperatur einen festgelegten Grenzwert überschreitet. [DIN VDE 0298-4], [DIN EN 60204-1] Stromdichte, bei homogener Stromverteilung der Quotient des Stromes zur stromdurch‐ flossenen Fläche (z.B. A/ mm 2 ). Ein Leiter erwärmt sich umso mehr, je größer die S. in ihm ist. Stromkreis, umfasst mind. eine elektr. Quelle und mind. einen Verbraucher (Gerät oder Bauteil). Leitungen verbinden die Quelle mit dem Verbraucher. S. einer Anlage, System von Leitern und Verbrauchern, z.B. alle elektr. Betriebsmittel einer Anlage, die von demselben Speisepunkt versorgt und durch dieselbe Überstrom‐ schutzeinrichtung geschützt werden. Je nach Art des Anschlusses der Verbrauchsmittel kann ein S. aus einem ↑Außenleiter (L1, L2, L3) und dem ↑Neutralleiter (N) oder aus mehreren oder sämtlichen Außenleitern mit oder ohne Neutralleiter bestehen. Sind jedoch in einem Drehstromnetz z.B. drei zweipolige Verbrauchsmittel (zwischen L1 und N, L2 und N sowie L3 und N) angeschlossen und ist jeder dieser Anschlüsse für sich abgesichert, so handelt es sich um drei verschiedene Stromkreise. [DIN VDE 0100-200] Hilfs-S., für zusätzliche Funktionen, wie z.B. Steuer-, Melde- und Mess-S. eigensicherer S. (engl. intrinsically safe). Ein S. ist eigensicher, wenn keine Funken und keine therm. Effekte auftreten, die die Zündung einer bestimmten Ex-Atmosphäre verursachen können. Dazu sind Prüfbedingungen festgelegt, die den normalen Betrieb und bestimmte Fehlerbedingungen umfassen. Kontrolliert wird die Eigensicherheit eines S. mit einem in [DIN EN IEC 60079-0] festgelegten Standardgerät zur Funkenprüfung, das anstelle z.B. des vorgesehenen Schalters dort in den S. eingebaut wird, wo der Zündfunke 355 Stromkreis <?page no="358"?> simuliert werden soll. Die wesentlichen Elemente eines solchen Funkenprüfgerätes sind ein Explosionsgefäß mit einem Volumen von 0,25 l, in dem sich eine rotierende Kontakt‐ anordnung zum Erzeugen von Schließ- und Öffnungsfunken befindet. Als Prüfgas wird das zündwilligste Gemisch des brennbaren Stoffes in Luft genommen, der im vorgesehenen Einsatzbereich des Schaltkreises zu erwarten ist (↑explosionsfähiges Prüfgemisch). Zur Vermeidung von Potentialverschleppungen bei Störungen dürfen eigensichere S. nicht geerdet werden. Sollte eine Erdung aus elektrostat. Gründen erforderlich sein, darf sie nur über einen Schutzwiderstand von > 200 kΩ erfolgen. Strommarke, entsteht durch Verletzung einer Person infolge der Einwirkung von Strom mit einer Impulsdauer > 0,1 ms (Stromunfall). Einwirkungen elektrostat. Entladungen sollten nicht als Stromunfall bezeichnet werden, denn im Gegensatz zum leitungsgebun‐ denen Stromnetz ist deren Ladung mit der Einwirkung abgeflossen (↑elektrostat. Schlag). [IEC 60479-2 CD], [SE Abschn. 4.2.4] Strommessgerät (auch ↑Amperemeter genannt), Messinstrument zur Bestimmung des elektr. ↑Stroms. Stromquelle, Benennung nach ↑DIN und ↑VDE, missverständliche Bezeichnung für eine Vorrichtung, in der elektr. Strom entsteht. Eine S. ist eigentlich eine ↑Spannungsquelle, denn letztlich ist es eine Potentialdifferenz, die Elektronen zur Bewegung bringt und damit einen elektr. Strom veranlasst (↑Leerlaufspannung, ↑Kurzschluss-Strom). Stromschlag elektr. Schlag, pathophysiologischer Effekt, ausgelöst von einem elektr. Strom, der den Körper eines Menschen oder Tieres durchfließt. Sobald durch Muskelkontraktion an der Kontaktstelle ein Loslösen nicht mehr möglich ist, kann es zu schweren Schädigungen kommen, weil ständig Strom nachfließt. Dieser S. aus dem elektr. Leitungsnetz ist lebens‐ gefährlich. Die Grenzwerte für eine ↑Stromschlaggefahr sind in der [IEC 60479-2 CD] festgelegt. elektrostat. Schlag. Im Gegensatz zum elektr. Schlag ist er eine einmalige, infolge einer elektrostat. Entladung kurzzeitige Wirkung auf das Lebewesen. Er birgt nach allg. Auffassung keine unmittelbaren gesundheitlichen Gefährdungen ( Ausnahme: ↑Gleitstiel‐ büschel- und ↑Superbüschelentladung), jedoch ist stets mit Sekundärunfällen infolge Muskelkontraktion und/ oder Schreckreaktion zu rechnen (↑Spürbarkeit, ↑Implantat, ↑Per‐ sonengefährdung). [TRGS 727 Anhang D] Stromschlaggefahr, umschreibt die durch Einwirkung von Elektrizität auf den mensch‐ lichen oder tierischen Organismus drohenden Gefahren. Maßgebend für die Gefährdung ist die Stärke des den Organismus durchfließenden elektr. Stromes, wobei niederfrequente Wechselströme gefährlicher eingestuft werden als Gleichstrom. Der Stromweg durch den Körper ist bedeutsam für die Gefährdung einer Person. 356 Strommarke <?page no="359"?> Die folgende Liste zeigt Auswirkungen für 50 Hz-Wechselstrom verschiedener Strom‐ stärken. Darüber hinaus gehende Stromwerte bewirken zusätzlich therm. Gewebeschäden. [IEC 60479-1] bis 0,5 mA nicht spürbar oder leichtes Kribbeln (Spürbarkeitsschwelle) 0,5…5 mA deutliches Kribbeln bis Muskelverkrampfungen, Ursache meist selbst über‐ windbar (Loslassschwelle) 5…15 mA schmerzhafte Verkrampfungen, die Loslassschwelle ist überschritten (Muskel‐ reizung) 15…25 mA Behinderung der Atmung und des Kreislaufs spürbar 25…50 mA Atmungsbeschwerden, Herzrhythmusstörungen, Blutdruckanstieg > 50 mA Kammerflimmern, Herzstillstand bei einer Einwirkdauer über eine Herzperiode (≤ 1 s) Von elektrostat. Aufladungen und deren Entladungserscheinungen gehen im Allgemeinen keine physiologischen Gefahren aus, eine Ausnahme bilden ↑Gleitstielbüschel- oder ↑Su‐ perbüschelentladungen. Strom-Spannungs-Messverfahren. Verfahren, bei dem der durch ein Messobjekt flie‐ ßende Strom in Abhängigkeit von der Messspannung ermittelt wird und unmittelbar nach der Beziehung R = U / I als ↑Widerstand auf einem Messgerät angezeigt wird. Strömungsgeschwindigkeit S. bei Flüssigkeiten, abhängig von den Faktoren: ↑Leitfähigkeit, Verunreinigung, Querschnitt der Befüllleitung, Abmessung des Behälters (Tank), Ort und Art der ↑Be‐ hälter-Befüllung. Einphasige Flüssigkeiten werden in leitfähigen, geerdeten Rohrleitungen bei einer S. bis zu 7 m/ s nicht gefährlich aufgeladen. Bei zwei- oder mehrphasigen Flüssigkeiten, z.B. durch erhebliche Verunreinigungen, ist die S. auf 1 m/ s zu begrenzen. Gleiches gilt für Flüssigkeiten mit geringer Leitfähigkeit (z.B. reine Kohlenwasserstoffe wie Toluol mit < 10 -11 S/ m). 357 Strömungsgeschwindigkeit <?page no="360"?> S. bei Gasen/ Dämpfe, sofern keine Partikel im Strom enthalten sind, treten keine elektrostat. ↑Aufladungen auf. In Rohrleitungen beträgt die S. i.d.R. nicht mehr als 20 m/ s. Grenzwerte sind nicht vorgegeben. Jedoch können an den Ventilatoren im Bereich zwischen Wand und Schaufelrad sehr viel höhere S. auftreten, bei denen schon kleinste Partikel ladungserzeugende Prozesse in Gang setzen, wenn isolierende Materialien verwendet werden. Daher sind für Ablufteinrichtungen der Ex-Zonen 1 und 2 alle Teile leitfähig und geerdet auszuführen. [TRGS 727 Abschn. 5.6] Stromwandler, spezielle ↑Transformatoren, die es ermöglichen, Wechselströme bzw. Stromimpulse ohne Unterbrechung des Strompfades zu messen. Sie dürfen sehr nieder‐ ohmig belastet, aber nicht im Leerlauf betrieben werden. Stromzange, besondere Bauform eines Stromwandlers (↑Zangenstromwandler). Stuhl. In ↑ESD-Schutzzonen werden auch an S. Anforderungen hinsichtlich der Vermei‐ dung von Aufladungen gestellt: Rückenlehne, Sitzfläche und Armlehne sollen einen Oberflächenwiderstand < 10 GΩ aufweisen, bei einem gesamten Ableitwiderstand über z.B. S.-Rollen von ebenfalls < 10 GΩ. Stützkorb. Leitfähige S. von Filtersystem müssen insbesondere bei der Verwendung von isolierenden Filtermaterialien dauerhaft geerdet sein. Sublimation, (lat. sublimare, „emporheben“) , bezeichnet den unmittelbaren Übergang eines Stoffes vom festen ↑Aggregatzustand in den gasförmigen (bzw. umgekehrt), ohne dass der dazwischenliegende flüssige Zustand angenommen wird. Die dabei aufgenommene bzw. abgegebene Wärme entspricht stets der Summe aus Schmelz- und Verdampfungswärme. Sublimationskern, in der Atmosphäre befindliche unlösliche ↑Kondensationskerne, an denen bei niedrigen Temperaturen und hoher Feuchtigkeit der Luft der Wasserdampf direkt, d.h. ohne vorherige Nebelbildung, Eispartikel bildet (↑Wolkendipol). Superbüschelentladung, ↑Gasentladung infolge der Akkumulation von gleichnamigen Einzelladungen an Isolierstoffen, die nur möglich ist, wenn die abstoßenden ↑Coulomb‐ kräfte der Einzelladungen durch einen „Zwang“ überwunden werden, z.B. in einem Silo, beim formschlüssigen Stapeln von Kunststoffschalen oder bei Anwesenheit eines fernen geerdeten Leiters hinter dem Isolierstoff. Die gesamte Ladungsmenge wird bei Annäherungen einer leitfähigen Elektrode (das kann auch eine Person sein) in einer ↑Ein-Elektroden-Entladung freigesetzt (↑Zündfähigkeit). Der Nachweis erfolgt am besten durch eine oszillografische Aufzeichnung des Strom‐ verlaufes der Entladung, übliche Hand-↑Coulombmeter haben einen zu geringen Messbe‐ reich. Experimentell kann eine S. mit dem folgenden Versuchsaufbau erzeugt werden. Fünf dünnwandige Kunststoffrohre aus gleichem Material, die durch Reiben, z.B. mit einem Lammfell, gleichsinnig aufgeladen wurden, werden sich beim Aufeinanderlegen zwischen zwei isolierenden Gabeln gegenseitig abstoßen. Die Coulombkraft bringt die Röhren übereinander zum Schweben. 358 Stromwandler <?page no="361"?> Während auf den einzelnen Röhren jeweils nur die maximale Ladungsbedeckung (26 µC/ m 2 ) erreicht werden kann, bewirkt hier die Schwerbzw. mechan. Kraft eine erheblich stärkere ↑Büschelentladung. Beim Auslösen einer S. fallen die Röhren in den Gabeln aufeinander, dabei kommt es zum ↑Pinch-Effekt, d.h. zu einer Aufheizung des umgebenden Gases und daraus resultierender Zündfähigkeit für brennbare Gemische. S. bei Verarbeitung von Materialbahnen treten vielfach auf. Die Bahnen werden z.B. beim Lauf über Walzen aufgeladen und mit ihren Ladungen auf dem Wickel wieder ein‐ gerollt. Das führt zur ↑Ladungsakkumulation infolge mechan. Überwindung abstoßender Coulombkräfte. Da der Wickel i.d.R. nicht leitfähig ist, kann die Ladung über die Wickel‐ welle nicht abgeführt werden. Die akkumulierte Ladung auf dem Wickel steigt stark an und führt spontan zu einer S., die in eine ↑Gleitstielbüschelentladung und u. U. im Bereich der Wellenlagerung in eine ↑Funkenentladung (↑Funkenerosion) übergeht (Foto). Wenn sich dem hoch aufgeladenen Folienwickel eine Person oder ein leitfähiges geer‐ detes Teil annähert, so kommt es dort ebenfalls zu einer S. (Quelle: Durst Phototechnik AG) SuperCap, (engl., „Super-Kondensator“) , Doppelschicht-↑Kondensator Surge Protection Device (SPC), (engl., „ ↑ Überspannungsableiter“) Surge-Generator, engl. surge generator, ↑SG 359 Surge-Generator <?page no="362"?> Suspension, (lat. suspendere, „aufhängen“, „schweben lassen“) , disperse Verteilung (↑Dis‐ persion) sehr kleiner, jedoch nichtmolekularer Feststoffteilchen in einem Medium (Gas oder Flüssigkeit). I.d.R. ist die Flüssigkeit das zusammenhängende Medium (Phase). Wenn diese elektrostat. isolierend ist, muss beachtet werden, dass durch die suspendierten Teilchen und deren Grenzflächeneffekte (Trenn-↑Aufladung) erheblich höhere Aufladungen als bei reinen Flüssigkeiten hervorgerufen werden. (↑Aerosol), [TRGS 727] Suszeptanz, ↑Wechselstromgröße Suszeptibilität, (lat. suscipere, „aufnehmen“) , bezeichnet ● das Verhältnis der ↑Magnetisierung oder ↑Polarisation eines Materials in einem ma‐ gnet. bzw. elektr. ↑Feld zur jeweiligen magnet. bzw. elektr. Feldstärke (↑Permeabilität, ↑Permittivität), ● die Empfindlichkeit von elektron. Geräten auf simulierte Störungen (↑ESD, ↑Burst, ↑SG) im Rahmen von ↑EMV-Prüfungen. {Anhang M.1.2} Synchrotron, (griech. syn, „zusammen“, chronos, „Zeit“, Elektron). Aus dem ↑Zyklotron entwickelter Kreisbahnbeschleuniger für geladene Teilchen, bei dem die Beschleunigung durch elektr. Felder und die Kreisbahnführung durch magnet. Felder, erfolgt. Synchrozyklotron, Sonderform des ↑Zyklotrons, bei dem die Umlauffrequenz der Be‐ schleunigungsspannung in dem Maße abnimmt, wie die Masse der beschleunigten Ionen ansteigt; es erfolgt eine genaue Anpassung an die Geschwindigkeit der zu beschleunigenden Teilchen. Synthesekautschuk, ↑Kautschuk T Tank, (hindi tankh, „Wasserbehälter“) , Lager- oder Transportbehälter für Flüssigkeiten oder Gase. Beim Befüllen mit entzündbaren Flüssigkeiten sind Maßnahmen gegen Gefahren infolge elektrostat. Aufladungen unerlässlich (↑Beruhigungsstrecke, ↑Aufladung), da das von einer aufgeladenen Flüssigkeit ausgehende Feld an leitfähigen Einbauten im Gasraum ↑Büschelentladungen hervorrufen kann. Für die Werkstoffe größerer T. wird grundsätzlich elektr. Leitfähigkeit gefordert. Dünne Auskleidungen aus isolierendem Material sind jedoch unter bestimmten Voraussetzungen zulässig (↑Schichtdicke). Für Fahrzeuge sind Treibstoff-T. (bis etwa 100 l) aus aufladbaren Kunststoffen üblich. Sie stellen i.d.R. für ↑Benzin keine elektrostat. Zündgefahr dar, weil in ihnen stets ein ↑fettes Gemisch vorherrscht. Lediglich bei der Erstbetankung (nach Herstellung oder Instandset‐ zung des Fahrzeugs) kann die vom einströmenden Benzin hervorgerufene Aufladung zur Zündgefahr werden (↑Benzindampf). Als einfache Schutzmaßnahme hat sich hier ein im 360 Suspension <?page no="363"?> ↑Füllrohr angeordneter, leitfähiger und an der Fahrzeugkarosse elektr. angeschlossener Draht erwiesen, der eine ↑Coronaentladung bewirkt (↑Erdung). [TRGS 727] Schwimmdach-T. Im Vergleich zu T. mit festem Dach haben diese u.a. den Vorteil, dass sich in ihnen kein explosionsfähiges Gemisch bilden kann, weil das Dach unmittelbar auf der Flüssigkeit schwimmt. Zu bedenken ist, dass die Abdichtung zwischen Schwimmdach und Tankmantel elektr. isolierend sein kann und daher die Dachplatte, insbesondere aus Gründen des ↑Blitzschutzes, zusätzlich geerdet werden muss. Aufsetz-T., mit einem Fassungsvermögen > 450 l, der durch seine Bauart nicht dazu bestimmt ist, Güter ohne Umschlag zu befördern und der gewöhnlich nur in leerem Zustand abgenommen werden kann (↑ADR). Tankreinigung. Leitfähige (polare) Flüssigkeiten, z.B. Wasser, können sich beim Ver‐ sprühen elektrostat. aufladen (↑Lenard-Effekt, ↑Hochdruckreinigung). Die Aufladung wird durch eine zweite nicht mischbare Phase, z.B. emulgierte Ölanteile, erhöht. Bei der T. der etwa 20 000 m 3 großen Mitteltanks von Supertankern mit versprühtem, im Kreislauf verwendeten Seewasser von 1 MPa Druck (Düsendurchmesser 4 cm), kam es 1969 innerhalb von einem Monat zu folgenschweren Explosionen auf drei Schiffen dieser Art. Die zu reinigenden leeren Tanks waren durch die Rohölrückstände mit einer ↑Ex-Atmosphäre angereichert. Bei nachgestellten Untersuchungen wurden Raumpotentiale bis 40 kV beim Versprühen gemessen. Für den Zündmechanismus wurde angenommen, dass sich die zunächst sehr kleinen Tröpfchen (↑Atomisation, ↑Rayleigh-Limit) wieder zu zusammenhängenden, durch ↑Influenz aufgeladenen Teilstücken der Wasserstrahlen (engl. „water slugs“), als isolierte Leiter ↑Funkenentladungen zu metallenen Einbauten herbeiführten. Da für diese Zündungen die enorme Größe der Sprühnebelwolke als entscheidend angesehen wurde, dürfen derartige T. nur nach ↑Inertisierung vorgenommen werden. [ISGOTT (2020)], [Steen, H. (2000)] Bei der Reinigung von Tanks bis zu einer Größe von etwa 10 m 3 mit Flüssigkeitsstrahlern ist keine Zündgefahr zu erwarten, sofern kein übermäßig hoher Druck angewendet wird. [TRGS 727] Tankstelle. Im Bereich des Umschlags von Ottokraftstoffen sind an T. Maßnahmen zum ↑Explosionsschutz erforderlich. Das betrifft u.a. auch elektrostat. Zündquellen, die z.B. durch die Aufladung beim Strömen des Kraftstoffs in den ↑Tank entstehen. Die Schutzmaßnahmen bestehen darin, die Fahrzeuge redundant zu erden: (↑Betankung) ● ableitfähige Reifen auf ableitfähigem Fahrbahnbelag im Betankungsbereich ● elektr. leitfähige Zapfschläuche, die eine ableitende Verbindung zwischen dem Einfüll‐ stutzen am Fahrzeug und der geerdeten Zapfsäule ermöglichen ● ↑Gaspendelverfahren zur Vermeidung von Ex-Atmosphäre außerhalb des Einfüllstut‐ zens Tanktasse, ↑Bodenwanne, die vor allem dem Gewässerschutz dient und bei Leckagen den Inhalt von Lagertanks aufnehmen soll. Soweit entzündbare Flüssigkeiten mit niedrigem ↑Flammpunkt gelagert werden, muss der Erdableitwiderstand des T.-Inneren < 100 MΩ sein. Tauchelektrode, ↑Messelektrode-Flüssigkeiten 361 Tauchelektrode <?page no="364"?> Tauchrohr, ↑Füllrohr Taupunkt, Temperaturwert bei dem in einem Gas-Dampf-Gemisch das Gas mit der vorhandenen Dampfmenge bei konstantem Druck gerade gesättigt ist. So hat z.B. der Wasserdampfgehalt von Luft am T. seinen höchsten Anteil (rel. ↑Luftfeuchte = 100 %) erreicht. Die Bestimmung des T. erfolgt mit dem Taupunkthygrometer (↑Luftfeuchte-Mess‐ gerät). Wird unter den T. abgekühlt, so tritt Kondensation ein und es bildet sich ↑Nebel oder Niederschlag. Je mehr Wasserdampf in der Luft vorhanden ist, umso höher ist die Temperatur und umgekehrt. Taupunkthygrometer, ↑Luftfeuchte-Messgerät Taylor-Kegel. G.I. Taylor hat als erster das Phänomen beschrieben, nach dem sich eine Flüssigkeit beim Austritt aus einer Kapillarröhre zu einem Kegel ausbildet, der in eine fadenartige Struktur übergeht, wenn sie in ein ausreichend starkes elektr. Feld gelangt (↑Nanospinning, ↑Elektrospray-Ionisation). Das geschieht infolge der hydromechan. Kräf‐ teverhältnisse in der Flüssigkeit in Verbindung mit dem elektr. Feld, der Gravitation, dem äußeren Gasdruck und der ↑Oberflächenspannung. Die fadenartige Struktur löst sich dann infolge der ↑Rayleigh-Instabilität auf. Unter Nutzung des T-K. werden in der Praxis monodisperse ↑Aerosole oder Ionen erzeugt (z.B. für die Massenspektroskopie). technische Lüftung, ↑Lüftung Teilchengröße, nach verschiedenen Methoden bestimmter mittlerer Durchmesser eines Feststoffteilchens, gemessen in Mikro- oder Nanometer. Mit abnehmender Teilchengröße steigt im Allgemeinen die spezif. ↑Aufladung an. Teilentladung (auch Vorentladung genannt), in der Hochspannungstechnik sehr breit verwendeter Begriff, der die Entladung über einen Teil der Isolierstrecke bezeichnet (↑Gasentladung). T. werden unterschieden in: ● äußere T., zwischen zwei Elektroden Spitze-Platte-Anordnung mit Gas als ↑Dielek‐ trikum (↑Luftstrecke) ● innere T., Inhomogenität (z.B. Luftblasen oder Faser-Agglomerationen) in flüssigen oder festen Isolierstoffen auch als water- oder electrical treeing bezeichnet (↑Dendriten) ● Gleitentladung, längs der Kontakt-/ Trennflächen von Isolierstoffen (↑Kriechstrecke) T. werden durch sekundäre Faktoren stark beeinflusst. (↑Einflussfaktoren) 362 Tauchrohr <?page no="365"?> Teleskopieren. Am Ende vieler Herstellungsverfahren wird das entsprechende Produkt wieder aufgewickelt. Frisch produzierte Folien, aber auch andere Materialien, neigen bei der Wiederaufrollung zum T., d.h. die Materialbahn wandert seitlich aus, sodass der Wickel in weiteren Prozessschritten kaum verwendbar ist. Um dies zu verhindern, kann die Bahn vor dem Wickeln auf einer geerdeten Walze mit einer ↑Aufladeelektrode elektrostat. fixiert werden (↑Nutzanwendung). [SE Abschn. 8] Temperatur, (lat. temperatura, „gehörige Mischung“, „Beschaffenheit“) , Formelzeichen T mit der ↑SI-Basiseinheit [K] (↑Kelvin), stellt als Zustandsgröße ein Maß für die mittlere kinetische Energie, der sich in ungeordneter Wärmebewegung befindlichen Teilchen eines Systems, dar. Beim absoluten Nullpunkt, der mit 0 K festgelegt ist, bewegen sich Atome und Moleküle nicht mehr. Dort beginnt die Skala der absoluten T., auch thermodynam. T. genannt, weil sie der Energie der Teilchenbewegung entspricht. T.-Unterschiede werden in Kelvin angegeben. 363 Temperatur <?page no="366"?> Als weitere Einheit der T. ist das Grad ↑Celsius (°C) üblich, bei dem der absolute Nullpunkt -273,15°C beträgt (↑Fahrenheit). Die T. kann auf die elektrostat. Eigenschaften eines Materials einen unmittelbaren Einfluss ausüben, aber auch mittelbar über die Änderung der rel. ↑Luftfeuchte wirksam werden. Als Beispiel soll Wasser genannt sein, dessen Widerstand im gefrorenen Zustand in Abhängigkeit der Wasserhärte (Menge an gelösten Salzen) um mehrere Zehnerpotenzen ansteigen kann. Mit einem einfachen Ver‐ such kann das jeder prüfen. Temperaturbeiwert, ↑Temperaturkoeffizient Temperatureinfluss. Der elektr. Widerstand (↑Leitfähigkeit) der Stoffe wird mehr oder weniger durch die ↑Temperatur beeinflusst (↑Temperaturkoeffizient). Daher ist bei allen Widerstandswerten, die nicht auf die Raumtemperatur bezogen sind, eine Temperaturangabe erforderlich. Bei Polymeren lässt sich für den T. als orientierender Wert aussagen, dass bei einem Temperaturanstieg von 40 K der Widerstand um etwa eine Größenordnung abfällt und vice versa. Dies kann bei deren Verarbeitung genutzt werden, z.B. können die Aufladungen beim Ausformen von Spritzgussteilen umso geringer ausfallen, je höher die Temperatur ist. Temperaturklasse, System zur Einteilung elektr. Betriebsmittel entsprechend ihrer max. Oberflächentemperatur im Hinblick auf die umgebende Atmosphäre aus brennbaren Gasen und Dämpfen im Ex-Bereich. Bei Ermittlung dieser Temperatur ist ein Sicherheitsabstand zur kleinsten Zündtemperatur, der in der T. zusammengefassten Stoffe, berücksichtigt, wodurch Streuungen durch Fertigungstoleranzen aufgefangen werden. Die Betriebsbedin‐ gungen (z.B. Fördern heißer Medien) sind dabei ebenso wie Wärmestrahlungen von Quellen ohne direkte Anbindung zu beachten (z.B. heiße Rohrleitung oder Scheinwerfer). (↑entzündbare Flüssigkeit, ↑Zündtemperatur) Klasse Zündtemperatur [°C] max. Oberflächentemp. [°C] Stoffbeispiel T1 > 450 450 Wasserstoff T2 > 300 bis ≤ 450 300 Ethylen T3 > 200 bis ≤ 300 200 Benzin T4 > 135 bis ≤ 200 135 Ethylether T5 > 100 bis ≤ 135 100 k.A. T6 > 85 bis ≤ 100 85 Schwefelkohlenstoff [DIN EN IEC 60079-0] Temperaturkoeffizient, Proportionalitätsfaktor für die Änderung einer physikal. Größe in Abhängigkeit von der ↑Temperatur (elektr. ↑Widerstand, Länge, Volumen u.a.). Der T. gibt die Widerstandsänderung in [Ω], bezogen auf die Temperaturänderung in ↑Kelvin [K], an: 364 Temperaturbeiwert <?page no="367"?> (Quelle: www.klein waechtergmbh.de) ● Metalle. Bei Erwärmung schwingen die Atome stärker um ihren Platz im ↑Kristall‐ gitter. Dadurch wird die Fortbewegung der freien Elektronen behindert, der Wider‐ stand dieser Stoffe nimmt mit steigender Temperatur zu (↑Kaltleiter). ● Nichtmetalle, Halbleiter. Die stärkeren Schwingungen der Atome führen hier zum Entstehen weiterer freier Ladungsträger. Der Widerstand dieser Stoffe nimmt bei Temperaturerhöhung ab (↑Heißleiter). ● Isolierstoffe mit leitfähigen Füllstoffen. Zunahme der ↑Tunneleffekte durch therm. Fluktuationen bewirken eine Verringerung des Widerstandes. ● Flüssigkeiten und Gase. Hier erfolgt der Ladungstransport vorzugsweise durch ↑Ionenleitung, die ebenfalls stark von der ungeordneten Wärmebewegung der Teilchen abhängig ist. Tempern, allg. Bezeichnung für die therm. Nachbehandlung (Aufheizen, langsames Ab‐ kühlen) eines Materials, um die beim raschen Abkühlen entstandenen Wärmespannungen zu beseitigen oder die Struktur (Gefüge) eines Feststoffes zu verändern (z.B. die Leitfähigkeit verbessern). Bei Kunststoffen, die z.B. durch Zusatz von Ruß (↑Kohlenstoff) leitfähig gemacht worden sind, kann durch T. der elektr. Widerstand beeinflusst werden. Tenside (auch Detergentien), Substanzen mit grenzflächenaktiven Eigenschaften. Sie bestehen aus einem ↑hydrophoben und einem ↑hydrophilen Anteil und eignen sich dann als ↑Antistatika, wenn es gelingt, sie mit ihrem hydrophoben Anteil in dem auszustattenden Material zu verankern. Dann kann der nach außen gerichtete hydrophile Teil Feuchtig‐ keit binden und so den ↑Oberflächenwiderstand herabsetzen. Unterteilt werden sie in anionische T., mit der hydrophoben Gruppe beim Anion oder kationische T., mit der hydrophoben Gruppe beim Kation (z.B. quartäre Ammoniumsalze als Additiv zur Erhöhung der Leitfähigkeit von Flüssigkeiten). (↑Avivage) Tera-Ohmmeter, Messgerät, das nach dem ↑Strom-Spannungs- Messverfahren arbeitet und Widerstände von mind. 10 12 Ω messen kann. Es sollte über Messpannungen bis mind. 1000 V verfügen (↑In‐ fluenz-Elektrofeldmeter, ↑Messfeldstärke, ↑Widerstandsmessung). Das TOM 610 ® (Abb.) hat die Möglichkeit zur Erfassung des ↑Break- Down-Widerstands. Dazu startet die Messspannung bei 10 V, steigt auf 100 V und anschließend in 50 V-Schritten bis 1000 V. So kann die ↑Durchschlagspannung und der dabei gemessene Widerstand erfasst werden. [Brunner, J. (2019)] Test Model, (engl., „Prüfmuster“, „Versuchsmodell“) , ↑Modell thermionischer Effekt, beruht auf der therm. ↑Elektronenemission und ermöglicht eine unmittelbare Umwandlung von therm. in elektr. Energie. In Versuchen wurden bei Arbeitstemperaturen von 1800°C Spannungen von etwa 1 V erreicht (Wirkungsgrad etwa 10 %). Thermistor, (griech. thermos, „warm“, lat.-engl. resistor, „Wider‐ stand“) , elektron. Bauelement aus gesinterten Metalloxiden, dessen Widerstand mit stei‐ gender Temperatur stark abnimmt (↑Heißleiter). Üblich sind Temperaturkoeffizienten von 365 Thermistor <?page no="368"?> -0,03 bis -0,06 K. Die Temperaturabhängigkeit verläuft exponentiell. Ein T. kann seinen Widerstand durch zwei Einflüsse ändern: ● von außen durch die Umgebungstemperatur (fremderwärmter T.), dient dann vor‐ zugsweise zur Temperaturerfassung (Thermometer), ● von innen durch die Wärme, die infolge eines durchfließenden Stromes entsteht (eigen‐ erwärmter T.), wird z.B. für Füllstandsmessungen und Gasströmungen (Abkühlung durch das Medium) benutzt sowie bei Reihenschaltungen (z.B. Lichterketten), wo er bei Durchbrennen eines Glühfadens den Gesamtstrom übernimmt. Thermoelektret. Der jap. Wissenschaftler M. Euguchi hat um 1919 erste T. entwickelt, deren innere Polarität über mehrere Jahre anhielt. (↑Elektret) thermoelektrischer Effekt, gemeinsame Bezeichnung für den ↑Peltier-Effekt und den ↑Seebeck-Effekt. Thermopolymer (auch Thermoplast), in einem bestimmten Temperaturbereich verform-, schweiß- und aufschmelzbare polymere Werkstoffe. Thermospannung. Zwei an einem Ende zusammengelötete oder miteinander ver‐ schweißte Drähte aus verschiedenen Metallen oder Metalllegierungen bilden ein Ther‐ mopaar. Dieses liefert eine elektr. Spannung, sobald zwischen der Verbindungsstelle (Messstelle) und den anderen Enden (Vergleichsstelle) eine Temperaturdifferenz besteht (↑Peltier-, ↑Seebeck-Effekt). Thomson, Sir William, später Lord ↑Kelvin of Largs Thomson-Brücke, Erweiterung der ↑Brückenschaltung nach Ch. ↑Wheatstone zur Mes‐ sung extrem kleiner Gleichstromwiderstände (bis herab zu 1 µΩ). Thomson-Effekt, beschreibt vergleichbar zum ↑Peltierbzw. ↑Seebeck-Effekt den Wär‐ metransport in einem stromdurchflossenen Leiter zwischen zwei Punkten unterschiedli‐ cher Temperaturen. Der T-E. wird i.d.R. durch die Erwärmung des Leiters infolge seines elektr. Widerstandes überlagert. (T-E. ist nicht zu verwechseln mit dem ↑Joule-Thomson-Ef‐ fekt.) 366 Thermoelektret <?page no="369"?> Thyristor, Bauelement mit mind. vier aufeinanderfolgenden Halbleiterzonen wechselnder Leitungsart. Werden die inneren Zonen (Gates) mit einem Steuerimpuls beaufschlagt, so wirkt der T. wie eine geschaltete ↑Diode für hohe Lastströme (↑pn-Übergang, ↑Bändermodell). Tiefdruck, Verfahren, bei dem druckende Flächen durch Gravieren, Stechen, Eindrücken oder Ätzen in der Oberfläche der flachen oder runden Druckform vertieft sind. Die Oberfläche wird vor dem Druck gereinigt, sodass nur in den vertieften Stellen Druckfarbe zurückbleibt, die beim Druckvorgang auf den Bedruckstoff übertragen wird. Elektr. Felder helfen im rotativen Verfahren als ↑elektrostat. Druckhilfe, um den Verfahrensablauf (Geschwindigkeit, Qualität) zu verbessern. (↑Coronavorbehandlung, ↑Materialbahn, ↑Ioni‐ sator, laminare ↑Luftgrenzschicht, ↑Stranghaftung, ↑Verbundstoff) TLP, Abk. für engl. transmission line pulser („Pulseintrag über die Übertragungsleitung“) , Testsystem, welches nach dem Prinzip der Totalreflektion von Signalen am fehlangepassten Ende einer Leitung arbeitet (Prüfgenerator für Halbleiterbauelemente). Anstelle durch Annähern an die Zerstörschwelle wie bei ↑CDM, ↑HBM, ↑MM und ↑SDM wird beim TLP durch das Anlegen einer Serie extrem schneller, ansteigender und niederenergetischer Pulse (Anstiegszeit im Bereich 100 ps) die Reaktion der Eingangsstruktur des Halbleiter‐ bauelements beobachtet und durch entsprechende Modifikationen optimiert, damit ein eintreffender ESD-Puls bestmöglich abgeleitet wird. (↑DUT) (Quelle: www.we-online.com) Toluol, elektrostat. aufladbare und entzündbare Flüssigkeit mit ↑Flammpunkt von 5°C. Da die Dämpfe von T. bei 20°C im stöchiometrischen Verhältnis von 1 (λ = 1) zum Luftsauerstoff 367 Toluol <?page no="370"?> stehen, hat es etwa bei Raumtemperatur seine ↑MZE erreicht und ist überproportional häufig an elektrostat. gezündeten Bränden und Explosionen beteiligt. Toner, feines schwarzes oder farbiges Pulver (Teilchengröße etwa 20 µm) mit niedrigem Schmelzpunkt. In Verbindung mit ↑Ladungssteuermitteln können T. definiert elektrostat. aufgeladen werden, um sich an entgegengesetzt aufgeladene Substratflächen anzulagern (latentes elektr. ↑Ladungsbild). Nach dem Übertrag auf den Bedruckstoff werden T. durch Wärmestrahlung aufgeschmolzen (therm. fixiert, ↑Laserdrucker, ↑Xerografie, ↑Magneto‐ grafie). Zur Verbesserung der Druckqualität wurden noch feinere T. (1-2 µm) entwickelt, die wegen der Gefahr der Lungengängigkeit als elektr. geladene T.-Teilchen in eine nicht leitende Flüssigkeit eingebettet werden (HP-Indigo-Technologie). Tornado (Großtrombe, auch Wind- oder Wasserhose genannt), im Zusammenhang mit Gewittern auftretender, verhältnismäßig kleiner Wirbelsturm (Ø etwa 200 m) mit Windge‐ schwindigkeiten bis ca. 140 m/ s, ausgelöst durch hohe Temperaturunterschiede (stärkste Stürme der Erde). Am Erdboden stark erhitzte Luft steigt mit Geschwindigkeiten bis zu 40 m/ s auf, beginnt unter dem Einfluss der Coriolis-Kraft immer stärker zu rotieren und fördert wie in einem Schlauch viel Aufgewirbeltes nach oben (↑Wolkendipol). Townsend, Sir John Sealy Edward (1868-1957), brit. Physiker, entwickelte 1897 die Tröpf‐ chenmethode zur direkten Bestimmung der ↑Elementarladung im ↑Schwebeversuch (↑Mil‐ likan-Versuch) und untersuchte Ionisationsvorgänge in Gasen (↑Townsend-Entladung), womit er die von F. ↑Paschen experimentell ermittelten Gesetze bestätigte. Townsend-Entladung, beschreibt die Vorgänge einer selbständigen ↑Gasentladung zwi‐ schen zwei Elektroden (i.d.R. Spitze und Platte). Bei Erreichen einer bestimmten Zünd‐ spannung (Einsatzfeldstärke, ↑Coronaeinsatzspannung) beginnt die Anzahl der freien Elektronen als Folge der Kollisionen (Stoß-↑Ionisation) von Ionen mit neutralen Gasmole‐ külen (↑Lawinen-Effekt) exponentiell anzusteigen. Mit dem gezeigten Aufbau lassen sich diese Messungen nachvollziehen. 368 Toner <?page no="371"?> Die Zündspannung U ist bei genügend großem Abstand nicht nur von der ↑Feldstärke E , sondern auch vom Krümmungsradius r der Spitze abhängig ( U = r ∙ E ). (↑Trichel-Impulse), [Hilgarth, G. (1997)] transferierte Ladung, ↑Ladungstransfer Transformator, (lat. transformare, „umwandeln, verwandeln“) , elektr. Spannung eines Wechselstromes wird in höhere oder niedere Spannung gleicher Frequenz gewandelt. T. bestehen i.d.R. aus zwei oder mehr Spulen mit einer definierten Anzahl von Draht-Wick‐ lungen um einen Ferritkern (oder Eisen), die einen magnet. Kreis bilden. Die Wirkungsweise beruht auf der elektromagnet. ↑Induktion. Transiente (auch EFT), (engl. electrical fast transient) , nicht vorhersehbarer, nicht periodi‐ scher, kurzzeitiger (Nanobis µ-Sekunden) Spannungsimpuls, der sich in einem elektr. Netz als „Wanderwelle“ ausbreitet oder als Störimpuls elektron. Schaltungen beeinträchtigen kann. Verursachung durch: elektrostat. Entladung, Gewitterblitz, Schaltvorgänge, Nukle‐ arexplosion (↑LEMP, ↑NEMP, ↑Gleitstielbüschel-, ↑Superbüschelentladung) Transientenrekorder. Für die Aufzeichnungen von nicht periodisch auftretenden ↑Tran‐ sienten im Hochgeschwindigkeitsbereich. Transientenschutz, Schutzelemente, -schaltungen oder -strukturen, die von elektr. oder elektron. Bauteilen oder Geräten schädliche transiente Impulse fernhalten (↑EMP, ↑LEMP, ↑NEMP). Diese müssen in der Lage sein, die Energie der zu erwartenden ↑Transienten ab‐ zuleiten (↑Schutzgasableiter, ↑Überspannungsableiter). Dabei sind die entstehenden Span‐ nungen unter einem, für das zu schützende Gerät gerade noch nicht zerstörerischen Niveau zu halten, z.B. durch Parallelschaltung eines ↑Varistors, einer ↑Zenerbzw. ↑TVS-Diode. Insbesondere bei Geräten und Anlagen, die gegen die Wirkungen von ↑Gewitterblitzen geschützt werden müssen, sind bis zu drei unterschiedliche Schutzelemente i.d.R. mit zusätzlichen Verzögerungsgliedern oder -strecken nötig, um die Energie und die Spannung schrittweise bis auf unschädliches Niveau abzubauen. Innerhalb von integrierten Bauele‐ menten spricht man nicht mehr von Schutzschaltungen oder -elementen, sondern von Schutzstrukturen, deren Schutzfunktionen in die Halbleiterstruktur eingefügt sind. Transmission Line Pulser, ↑TLP Transportbehälter, können starr (↑RIBC) oder flexibel (↑FIBC) sein. Sofern sie leitfähig bzw. ladungsableitfähig sind, müssen sie beim Befüllen und Entleeren geerdet werden, nicht aber beim Transport. Transportwalze, ↑Leitwalze Trap, (engl., „Falle“) , Haftstelle insbesondere in Halbleitern, die Elektronen bzw. Defekt‐ elektronen in bestimmten Quantenzuständen einfangen und sie so dem Leitungsmecha‐ nismus entziehen kann. Trapelektron. Feste Isolierstoffe können im Allgemeinen nur an ihren Oberflächen aufgeladen werden (↑Aufladung). Der Grund ist, dass Ladungsträger (↑Elektronen) beim 369 Trapelektron <?page no="372"?> Versuch der Wanderung durch den Isolierstoff rasch in sog. „Traps“ festgehalten werden (↑Zerkleinerung). Treeing, (engl., „Baumstruktur“) , insbesondere in der Hochspannungstechnik genutzter Begriff für das baumartige Ausbreiten eines Isolationsfehlers durch ↑Teilentladung (↑Frak‐ tale, ↑Dendriten). Von Wasser-T. wird gesprochen, wenn in kleinen Hohlräumen Wasser eingelagert ist (z.B. in einer Kabelisolierung). Treibgas, unter Druck stehendes, leicht verflüssigbares Gas zum Transport von z.B. Medikamenten, Lack, Kosmetika. Strömendes reines Gas lädt sich elektrostat. nicht auf, jedoch kann es Anlass zu elektrostat. ↑Aufladung infolge der mit hoher Geschwindigkeit aus der Sprühdüse mitgeführten ↑Aerosole geben. Treibriemen, ↑Antriebsriemen, ↑Riemenelektrizität Trennaufladung, wird durch Trennen von Materialien (Festkörpern und/ oder Flüssig‐ keiten) herbeigeführt, die zuvor in engem Kontakt waren. Reibung allein führt hingegen nicht zu ↑Aufladung, sie bewirkt lediglich einen intensiveren Kontakt der Oberflächen. Trotzdem sind die Begriffe ↑Reibungsaufladung und - insbesondere ↑Triboelektrizität - noch üblich. Trenngeschwindigkeit. Für die Beurteilung der ↑Aufladbarkeit ist neben dem Einfluss des ↑Oberflächenwiderstandes die Geschwindigkeit, mit der die sich berührenden Stoffe getrennt werden, maßgeblich. So können bei genügend hoher T. sogar Stoffe aufgeladen werden, die allg. als ableitfähig gelten, z.B. Wasser beim Versprühen an einer Düse unter hohem Druck (↑Hochdruckreinigung). Trennvorgang, Trennung von Materialien gleicher oder unterschiedliche Stoffzusammen‐ setzung oder deren Zerkleinerung. Je nach Anzahl der Kontaktstellen werden auf den betei‐ ligten Oberflächen mehr oder weniger „Bruchstücke“ (im nm-Bereich) des jeweils anderen Materialpartners verbleiben. Da die Spaltebenen der herausgebrochenen Oberflächenpartikel vorzugsweise in der Nähe von mechan. Fehlstellen liegen, Letztere aber einen bevorzugten Aufenthaltsort für ↑Trapelektronen darstellen, kommt es zu Ladungsübertritten. Auch beim T. mitgeschleppte Ionen bewirken ↑Ladungstransporte und damit ↑Aufladung. Trennvorrichtung, ↑Stoffseparation triboelektrische Aufladung, ↑Reibungsaufladung triboelektrische Pulverlackierung, ↑Beschichtung triboelektrisches Spektrum (auch triboelektr. Reihe). Weil Elektronenübergänge für die ↑Aufladung maßgebend sind, können Höhe und Vorzeichen der Aufladung aus den Unterschieden der ↑Elektronenaustrittsenergie hergeleitet werden. So lässt sich ein t.S. auf‐ stellen, in dem sich Materialien (↑Donatoren) stets positiv gegenüber den tiefer stehenden (↑Akzeptoren) aufladen (Tabelle). 370 Treeing <?page no="373"?> triboelektrisches Spektrum 371 triboelektrisches Spektrum <?page no="374"?> [Gravendeel, B. (1987)], [Dilfer, S. (2002)] Ganz allg. sind die elektronenleitenden Stoffe (z.B. ↑Metall) den Donatoren zuzurechnen. Ergänzend dazu wurde von A. ↑Coehn festgestellt, dass Stoffe mit Donatoreigenschaft stets eine höhere ↑Permittivität (Dielektrizitätszahl) aufweisen als Stoffe mit Akzeptorverhalten. Die Aussagesicherheit eines t.S. darf nicht zu hoch bewertet werden, da bei der Trennauf‐ ladung neben den Elektronenübergängen auch Ionenübergänge und andere Einflüsse eine Rolle spielen können (↑Ladungsdoppelschicht). Das hat dazu geführt, dass unterschiedliche t.S. ermittelt wurden, die nicht widerspruchsfrei zueinander sind. triboelektrisches Trennen, ↑Stoffseparation Triboelektrizität, Begriff, der zum Ausdruck bringen soll, dass Berührungs- und Bewe‐ gungsvorgänge zur ↑Aufladung führen (↑Reibungsaufladung, ↑Beschichtung). Tribolumineszenz, ↑Lumineszenz Trichel-Impulse, erstmals 1938 von G.W. Trichel nachgewiesene Impulse bei ↑Coronaentladung zwischen Spitze und Platte, die je nach Vorzeichen unterschied‐ lich stark ausgeprägt sind. Sie haben eine Impulsdauer im ns-Bereich und die Häu‐ figkeit kann bis 10 5 Impulse/ s betragen. Die T-I. treten im Bereich der Spitze auf: A: Vorstufe zur Coronaentladung als stromschwache unselbständige Dunkel‐ entladungen durch Austreten von Elek‐ tronen infolge des ↑Tunneleffekts (↑Feld‐ emission). B: Kurzwellige Strahlung (z.B. auch von radioaktiven Stoffen) bewirkt eine ↑Ionisa‐ tion des Gases und kann Elektronen aus der Oberfläche der Elektrode herauslösen. C: Mit ansteigender Potentialdifferenz kommt es zu kurzen, unselbständigen und unregel‐ mäßigen Impulsentladungen. Diese sind als punktförmiger Bereich visuell feststellbar und entsprechen etwa der Anfangsspannung der Entladung. D: Mit anwachsendem Potential zwischen Spitze und Platte entstehen periodische, selbst‐ erhaltende Impulsentladungen. E: Mit steigenden Impulsfrequenzen werden die Stromschwankungen geglättet und gehen in eine kontinuierliche Entladung über. F, G: Bei Erreichen der ↑Durchschlagspannung geht die Entladung in eine ↑Funkenentla‐ dung über. Trichter, (lat. traiectorium, „Gerät zum Hinüberschütten“) , Gerät zum Einfüllen von Flüs‐ sigkeiten oder Schüttgütern in enge Öffnungen. In ↑Ex-Bereichen sind T., sofern sie aus leitfähigem Material bestehen, zur Vermeidung elektrostat. Gefahren stets zu erden. Beim Umfüllen entzündbarer Flüssigkeiten, insbesondere in Gefäße aus isolierendem Werkstoff, sollen die Auslaufrohre (↑Füllrohr) der geerdeten T. bis nahe zum Behälterboden führen. [TRGS 727] 372 triboelektrisches Trennen <?page no="375"?> Trockenabscheidung, ↑Stoffseparation Tröpfchenaufladung, ↑Lenard-Effekt, ↑Atomisation, ↑Rayleigh-Instabilität, ↑Rayleigh- Limit Tscherenkow-Strahlung, von P.A. Tscherenkow 1934 entdeckte Erscheinung, bei der ↑elektromagnet. Strahlung von energiereichen, aufgeladenen Teilchen erzeugt wird, wenn diese sich in einem optisch transparenten Medium schneller als die Lichtgeschwindigkeit bewegen. Das Intensitätsmaximum der T-S. liegt im sichtbaren Bereich zwischen blau und ultraviolett. Tunneleffekt, beschreibt quantenmechan. Ladungstransporte zwischen benachbarten leit‐ fähigen Materialien, die über minimale Abstände durch Isolierstoffe getrennt sind. Er hat Bedeutung bei Systemen aus isolierenden Stoffen (z.B. Polymeren), die durch Zusätze leitfähiger Füllstoffpartikel (z.B. Ruß (↑Kohlenstoff)) elektr. leitfähig gemacht werden sollen. Bei Abständen der leitfähigen Partikel zueinander von mehr als 10 nm bleibt der Gesamtwiderstand durch den hohen spezif. Widerstand des Isolierstoffs bestimmt. Verringern sich die Abstände der leitfähigen Partikel, so können unter dem Einfluss des elektr. Messfeldes Elektronen durch quantenmechan. Tunnelprozesse transportiert werden. Eine derart bewirkte Leitfähigkeit wird mit steigender Temperatur besser, da therm. Fluktuationen eine zunehmende Tunnelwahr‐ scheinlichkeit herbeiführen (↑Temperaturkoeffizient). TVS-Diode, Abk. für engl. transient voltage suppressor, („Spannungsspitzenschutz‐ schalter“) , Begrenzungsdiode für schnelle Spannungsimpulse, wie sie z.B. bei elektrostat. ↑Gasentladungen auftreten. Sie stellt im Prinzip eine schnelle ↑Zenerdiode dar, die Über‐ spannungen beider Polaritäten derselben Spannung ableiten kann und dient u.a. dem Schutz empfindlicher elektron. Messgeräte gegen elektrostat. Entladungen. U ÜAnlG, Abk. für Gesetz zur Anpassung des Produktsicherheitsgesetzes [↑ProdSG] und zur Neuordnung des Rechts der überwachungsbedürftigen Anlagen vom 27.07.2021. Überdruckkapselung, ↑Zündschutzart Ex p Übergangswiderstand (auch Kontaktwiderstand), elektr. Widerstand, an der Berührungs‐ fläche zweier aneinanderstoßender Leiter. Aus Sicht der Elektrostatik nicht ganz korrekte Bezeichnung für die Entstehung von ↑Aufladung im Bereich der Kontaktstellen gleicher oder unterschiedlicher Stoffe (↑Ladungsdoppelschicht). Je nach Größe des elektr. ↑Oberflächenwiderstandes R der beteiligten Stoffe wird beim Trennvorgang über letzte gemeinsame Kontaktstellen ein Ladungsausgleich eintreten, dessen zeitlicher Ablauf durch die ↑Zeitkonstante τ = R ∙ C bestimmt ist {Anhang M.5.3.1}. Ersetzt man in dieser Gleichung die Kapazität C durch den 373 Übergangswiderstand <?page no="376"?> Quotienten Q / U , so kann daraus die beim Trennvorgang der beiden Teile zurückflutende Ladung berechnet werden: Q = τ ∙ UR Demzufolge ergeben hohe Trenngeschwindigkeiten entsprechend kleine Entladezeiten, und/ oder hohe Widerstandswerte lassen nur einen geringen Ladungsausgleich zu und führen so zu hohen Aufladungen und umgekehrt. Es kommt demzufolge schon dann zur Aufladung, wenn nur einer der beteiligten Stoffe einen entsprechend hohen Widerstand aufweist. Das gilt auch beim Trennen von Isolierstoff und Metall. Überschlagfestigkeit, Wert der elektr. Festigkeit, bei dem an einer Grenzschicht der Stromfluss zwischen zwei Polen gerade noch vermieden wird. Die Ü. ist kleiner als die ↑Durchschlagfestigkeit. Zusätzlich zu den Materialkennwerten an den Grenzflächen wird die Ü. durch ↑Verschmutzung, ↑Temperatur und ↑Luftfeuchte, Art der Spannung sowie der Zeitdauer beeinflusst. (↑Kriechstrecke, ↑Luftstrecke) Überschussladung, Ladungssumme Q , die z.B. nach beidseitiger ↑Aufladung an einer ↑Materialbahn nach außen hin wirksam und damit erfassbar wird. (↑Biladung, ↑Ladungs‐ transfer, ↑Ladungsdoppelschicht). Unter atmosphärischen Bedingungen kann die Ü. max. den Betrag von 26 µC/ m 2 (↑Ladungsbedeckung) erreichen. Dieser Betrag kann jedoch in Abhängigkeit von der Permittivität der Materialbahn erheblich überschritten werden, weil sich die Ladungsbedeckung der Oberseite zu der der Unterseite wie ein Kondensator verhält (↑Ladungsbindung). Bei Überschreitung der elektr. Festigkeit der Materialbahn kommt es zum Durchschlag (↑Gleitstiel-, ↑Superbüschelentladung). Ü. lassen sich mittels ↑Ionisatoren eliminieren (↑Ionisator in Verarbeitungsmaschinen). Überspannung In elektr. Netzen kann es zur Ü. infolge von Schaltvorgängen, Erdschlüssen ( innere Ü. ) oder Resonanzerscheinungen ( äußere Ü. ) kommen, die die Geräte weit höher beansprucht als deren Betriebsspannung (↑Gewitterblitz, ↑NEMP, ↑Gleitstiel- und ↑Superbüschelentla‐ dung). Die Impuls-Anstiegszeiten liegen z.B. bei elektrostat. Entladungen typisch < 1 ns. In der Elektrochemie wird damit ein kinetisches Phänomen bezeichnet, bei dem sich im Bereich der Grenzflächen fest/ flüssig andere Vorgänge darstellen, als diese von der elek‐ trochem. ↑Spannungsreihe zu erwarten wären. (↑Elektrokinese, ↑Ladungsdoppelschicht, ↑Galvani-Spannung) 374 Überschlagfestigkeit <?page no="377"?> Überspannungskategorie, Klassifizierung von Teilen einer Installation oder eines Strom‐ kreises nach genormten Grenzwerten für Überspannung, abhängig von der Netzspannung gegen Erde. Es sind vier Ü. für Geräte festgelegt: I mit externem Trafo oder Steckernetzteil, II mit Kaltgerätestecker, III direkt oder IV am Einspeisepunkt der Elektroinstallation angeschlossen. [DIN EN 60664-1] Überspannungsschutz / Überspannungsableiter, (engl. surge protection device) , Schutz‐ einrichtung, die als Betriebsmittel im Stromversorgungsnetz der Begrenzung gefährlicher ↑Überspannungen dient. Diese Elemente verhalten sich bis zu einer bestimmten, in der jeweiligen Situation noch ungefährlichen Spannung hochohmig und stellen noch keine Belastung dar. Übersteigt die anliegende Spannung jedoch einen Grenzwert, so werden die genannten Elemente niederohmig und leiten die mit der erhöhten Spannung einhergehende Energie (zur Erde) ab. Handelt es sich bei den Überspannungen um schnelle, unregelmä‐ ßige (↑transiente) Impulse, so sind Maßnahmen zum ↑Transientenschutz erforderlich. Es werden z.B. gekapselte Funkenstrecken als Schutzelement für sehr hohe Ströme z.B. bei ↑EMP-Ereignissen genutzt. Weitere Bauelemente sind ↑Schutzgasableiter, ↑Varistoren (für empfindliche Geräte), ↑TVS- oder ↑Zenerdioden. Als Ü. werden aber auch Schaltstrukturen (↑Dioden) in elektron. Geräten bezeichnet, die ein Auftreten von Überspannungen z.B. infolge elektrostat. Aufladung verhindern (↑ESD-Schutz). Ü. ist auch Bestandteil des inneren ↑Blitzschutzes, denn Überspannungen in der elektr. Stromversorgung werden nicht nur von Schaltvorgängen (↑Burst), sondern auch von Blitzeinschlägen verursacht (↑SG). Überstrom, Zustand in einem Stromkreis, bei dem der normale Laststrom überschritten wird. Es ist zu unterscheiden in Überlastung und ↑Kurzschluss. Als Ü.-Schutzeinrichtungen werden, Leitungsschutzschalter (sog. Sicherungsautomaten) oder Schmelzwiderstände eingesetzt. Diese haben im Bereich der Elektronik den Vorteil, dass deren Widerstand den Einschaltstrom begrenzen kann (Überlastschutz). Diese Schutzeinrichtungen sind Bestandteil des vorbeugenden Brandschutzes, aber ungeeignet zur Abwendung von ↑Per‐ sonengefährdung infolge elektr. Stromeinwirkung. UEG, Abk. für untere ↑Explosionsgrenze Ultraschall, allg. als eine von 13 ↑Zündquellen definiert. Die vom Schallwandler abge‐ strahlte Energie wird von den behandelten Flüssigkeiten oder Feststoffen absorbiert und infolge innerer Bewegungen (z.B. Reibung) kann es zur Erwärmung bis über deren Zündtemperatur kommen. Ausführliche Regelungen sind in der [TRGS 723] zu finden. Umfüllen, ↑Befüllvorgang Umgebungstemperatur, Temperatur des umgebenden Mediums (z.B. Luft), in dem ein Betriebsmittel (Bauteil, Gerät, Anlage) bestimmungsgemäß verwendet wird. Sie ist Bestandteil der physikal. Umgebungs- und Betriebsbedingung. [DIN EN 60204-1] 375 Umgebungstemperatur <?page no="378"?> Umgriff, bedeutet bei der elektrostat. ↑Beschichtung, dass ein mehr oder weniger großer Teil des Beschichtungsstoffes durch das elektr. Feld die Rückseite des Werkstücks erreicht. Umhüllung, Basisschutz für ein Betriebsmittel gegen bestimmte äußere Einflüsse und Schutz gegen direktes Berühren. [DIN VDE 0100-410], [Rudnik, S., Pelta, R. (2018)] Umwegleitung (auch Verzögerungsleitung), dient der Phasenverschiebung i.d.R. um 0,5 λ. Die Leitungslänge bestimmt die Verzögerungszeit bzw. die Phasenverschiebung im µsbzw. ns-Bereich. ungestörter Betrieb, Zustand, bei dem alle Schutzmaßnahmen gegen Gefahren funktio‐ nieren. (↑BetrSichV, ↑GefStoff V, TRGS-Reihe, TRBS-Reihe, BimschG usw.) unipolare Ladung (auch monopolar), Ladung nur eines Vorzeichens auf einem aufgela‐ denen Isolator (↑Ladungsverteilung). Verwendung für weitere Bereiche der Elektrotechnik: Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung, asymmetrische Signalübertragung, Erzeugung einer elektr. Spannung mittels ↑Lorentz-Kraft, Feldeffekttransistor unpolarer Werkstoff, hat keine permanente räumliche Ladungstrennung der Moleküle (keine Dipoleigenschaften). ● Flüssige u.W. sind z.B. ↑Toluol, Benzol oder Heptan. Sie sind elektrostat. aufladbar (↑Lösemittel). ● Feste u.W. sind z.B. ↑Kautschuk, Silikongummi. Sie haben im Zusammenwirken mit anderen Werkstoffen erheblichen Einfluss auf die entstehende ↑Aufladung (↑Coehn’‐ sche Regel). unsymmetrische Reibung, ↑asymmetrisches Reiben, ↑Geigenbogeneffekt untere Explosionsgrenze (UEG), ↑Explosionsgrenze unterer Explosionspunk (UEP), ↑Explosionspunkt Unterspiegelbefüllung, ↑Füllrohr Unterwiesene Person. Der Arbeitgeber hat Vorkehrungen zu treffen, damit die Arbeits‐ mittel nur von dazu geeigneten, unterwiesenen oder beauftragten Beschäftigten genutzt und/ oder instandgehalten werden. Gleiches gilt für den Umgang mit Stoffen oder Gemi‐ schen im Sinne der [↑GefStoff V]. Hierzu zählen in ↑Ex-Bereichen auch alle Maßnahmen, die zur Vermeidung elektrostat. Zündgefahren zu treffen sind (z.B. Erdung). [↑BetrSichV], [TRGS 727] Im Bereich der Elektrotechnik werden diese U.P. durch eine Fachkraft über die ihr übertragenen Aufgaben und die möglichen Gefahren bei unsachgemäßem Verhalten unterwiesen und arbeiten nur unter deren Leitung/ Aufsicht. Ebenso werden sie über die ↑persönlichen Schutzausrüstungen, notwendige Schutzmaßnahmen und Schutzeinrich‐ tungen unterrichtet. [DIN VDE 0105-100] Urkilogramm, 1799 definiert als 1 kg = 1 dm 3 Wasser bei 4°C. 1899 wurde diese Definition durch einen Platin-Iridium-Zylinder mit 39 mm Höhe und einen Durchmesser von 39 mm ersetzt. Seit 2019 ist das Kilogramm durch die Planck-Konstante definiert. 376 Umgriff <?page no="379"?> Urzeit-Code, etwa 1987 von G. Ebner und H. Schürch entdecktes Phänomen, nach dem sich in einem elektrostat. Feld mit Wasser zum Keimen gebrachte Sämereien völlig anders entwickeln als unter normalen Bedingungen. Es wurde festgestellt, dass die daraus entstandenen Pflanzen, oft den Urformen entsprachen. Zusätzlich wurden schnelleres Wachstum, höhere Erträge und bessere Widerstandskraft festgestellt. Dieses Phänomen wurde seitdem international vielfach nachgestellt und verifiziert. So haben sich für Mais ca. 1.250 V/ cm und für Weizen ca. 750 V/ cm als erfolgversprechend herausgestellt. [Bürgin, L. (2021)], [Dascalescu, L. et al. (1999)] UTC, Abk. für engl. Universal time coordinated („abgestimmte Weltzeit“) , seit 1972 neuer Ausdruck für mittlere Greenwich-Zeit (früher GMT, Greenwich Mean Time), dient als Weltzeit, auf die sich alle Zeitzonen beziehen. UV-Strahlung, unsichtbarer, vom Menschen nicht wahrnehmbarer, energiereicher Teil der optischen Strahlung (↑elektromagnet. Strahlung) mit Wellenlängen λ im Bereich von 100-400 nm, die sich an das „blaue Ende“ des sichtbaren Spektrums anschließt. Es ist eine schwach ↑ionisierende Strahlung, die u.a. bei atmosphärischen ↑Gasentladungen entsteht (↑Lenard-Effekt). Die Unterteilung erfolgt in UV-A (400-315 nm), UV-B (315-280 nm) und UV-C (280-100 nm). Sie hat sowohl biolog. Eigenschaften (u.a. keimtötend und krebserregend) als auch physikal. Wirkungen. Die UV-S. der Sonne kann z.B. chem. Reaktionen auslösen wie z.B. bei Chlorwasserstoff (HCl, auch Chlor-Knallgas genannt): HCl wurde durch ein hochwertiges Borsilikat-Glas geleitet, das für UV-A zu 100 % und für UV-B zu 60 % durchlässig ist. Das Sonnenlicht hat eine Explosion herbeigeführt (↑Zündquelle Nr. 9). [SE Abschn. 7.7.4] V Vakuum, abgeschlossener Raumbereich auf der Erde mit signifikant geringerem Druck als dem der Atmosphäre (im Mittel auf Meereshöhe 101,325 kPa (≈ 1 bar)). Es enthält weniger Teilchen, die für den Materie- oder Energietransport zur Verfügung stehen. Das beste V. befindet sich im interstellaren Weltraum. Einige ↑Naturkonstanten beziehen sich auf das V. Als Beispiel sei die Lichtgeschwindigkeit im V. mit 299 729 458 m/ s (≈ 300 000 km/ s) genannt. Die ↑Permittivitätszahl ε r beträgt im V. 1 und bei Normaldruck in der Luft 1,00059. Allerdings wird in der Technik diese geringe Abweichung gegenüber dem V. akzeptiert. (↑Weglänge, ↑Avogadro-Konstante, ↑Paschen-Gesetz) 377 Vakuum <?page no="380"?> V.-Bereich Druckbereich Grobvakuum zwischen Atmosphärendruck (1013 hPa) und 100 Pa (1 mbar) 10 5 - 10 2 Pa (1000 - 1 mbar) Feinvakuum 10 2 - 10 -1 Pa (1 - 0,001 mbar) Hochvakuum 10 -1 - 10 -5 Pa (0,001 - 10 -7 mbar) Ultra-Hochvakuum < 10 -5 Pa (< 10 -7 mbar) Valenzband, (lat. valentia, „Stärke, Wertigkeit“) , Energiebereich der gebundenen Elek‐ tronen im ↑Bändermodell. Die Anzahl der ↑Valenzelektronen bestimmt die chem. Eigen‐ schaften des Atoms. Valenzelektronen, die für eine chem. Reaktion verfügbaren Elektronen eines ↑Atoms aus den unvollständig besetzten, äußeren Elektronenbahnen. V. bestimmen die verschiedenen Formen der chem. Bindung sowie die chem. und physikal. Eigenschaften der Atome bzw. ihre Bindungszustände. (Edelgase haben keine V.) Validierung, (lat. validus, „wirksam“) , Methode der Bewertung von Komponenten, Pro‐ dukten, Verfahren und Projekten, um zu gewährleisten, dass diese mit den vorgegebenen Anforderungen konform sind. [DIN EN ISO 9000] Van de Graaff, Robert Jemison (1901-1967), amerikan. Physiker, Erfinder des ↑Bandgene‐ rators zur Erzeugung von hohen Gleichspannungen (bis über 100 kV). Van der Waals, Johannes Diderick (1837-1923), niederl. Physiker, fand die Gesetze, nach denen sich Moleküle gegenseitig anziehen. Van-de-Graaff-Generator, ↑Bandgenerator Van-der-Waals-Kräfte, Bezeichnung für zwischenmolekulare Kräfte (↑Molekularkraft), die auf elektrostat. Wechselwirkungen beruhen. Die Reichweite ist gering < 10 -7 m [Amb‐ rosetti, A. et al. (2016)]. (↑Adsorption) Wenn sich zwei Atome oder Moleküle nahekommen, so können folgende Situationen eintreten: ● Dipol-Dipol-Wechselwirkung: Polare Moleküle ziehen einander an. ● Dipol-Ionen-Wechselwirkung: Polare Moleküle und Ionen ziehen einander an. ● Dipolmoment in polarisierbaren Molekülen: ↑Influenz erzeugt ein gleichgerichtetes Dipolmoment mit der Folge einer Anziehungskraft zwischen beiden Teilchen. Varistor, (engl., aus lat. varius, „verschieden“, lat. resisto, „Widerstand“) , (auch als VDR bezeichnet), (voltage dependent resistor, „spannungsabhängiger Widerstand“), dient zum Schutz von Bauelementen und Anlagen vor Überspannung, z.B. infolge elektrostat. Aufla‐ dungen (↑Ableiter). V. bestehen meist aus gesintertem Metalloxidkörnern (i.d.R. Zinkoxid) mit unterschied‐ lichen Leitfähigkeiten, deren Grenzflächen ein Netzwerk aus Reihen- und Parallelschal‐ tungen bilden und bei denen mit steigender Spannung der Widerstand abnimmt. V. 378 Valenzband <?page no="381"?> werden überspannungsempfindlichen Bauteilen bzw. Geräten stets parallelgeschaltet. Da sie bereits mit Haltespannungen von wenigen Volt erhältlich sind, können durch sie auch Messgeräteeingänge, z.B. von ↑Elektrometern und ↑Oszilloskopen, geschützt werden. V. werden i.d.R. in Kombination mit anderen Bauelementen in Schutzschaltungen verwendet. Falls mit energiereichen transienten Impulsen zu rechnen ist, reichen V. im Allgemeinen zur Energieableitung allein nicht aus und müssen dann z.B. mit ↑Schutzgasableitern kombiniert werden. VbF, Abk. für Verordnung über brennbare Flüssigkeiten. Seit 2003 ersetzt durch die ↑BetrSichV und deren techn. Regeln. VDE, Abk. für Verband Deutscher Elektrotechniker e.V. 1893 gegründet, Sitz Frank‐ furt/ Main. Er ist Herausgeber des VDE-Vorschriftenwerks, das durch die vom VDE getra‐ gene ↑DKE erarbeitet. VDE-Bestimmungen und -Richtlinien sind gleichzeitig DIN-Normen. Der VDE unterhält eine zugelassene neutrale Prüfstelle für elektr. Geräte und Bauteile, die den Herstellern die Erlaubnis zur Anbringung eines Prüfzeichens mit VDE-Logo gibt. VDE-Bestimmungen, techn. Regeln zur Gewährleistung der Sicherheit von elektrotechn. Bauteilen, Geräten und Anlagen (↑VDE, ↑DKE, ↑Normung). VDI, Abk. für ↑Verein Deutscher Ingenieure aller Fachrichtungen VDR, ↑Varistor Vektor, Größe im Raum von bestimmter Länge, Richtung und Richtungssinn (z.B. elektr. ↑Feldstärke). Ein V. hat einen Anfangs- und Endpunkt. In einem Koordinatensystem wird er durch Länge und Winkel beschrieben. Die Länge bezeichnet man auch als Betrag des V. Ein V., dessen Anfangs- und Endpunkt zusammenfallen, wird Null-V. genannt, er ist richtungslos. Ein zu einem V. gleichsinnig paralleler V. von der Länge 1 heißt „zugehöriger Einheits-V.“ und wird durch eine hochgestellte 0 gekennzeichnet. Vektorrechnung. Da bei Vektoren außer der Größe (dem Betrag) auch die Richtung (der Winkel) berücksichtigt werden muss, unterscheiden sich diese Rechenoperationen erheb‐ lich von den arithmetischen Rechenregeln der Zahlen (Skalare). Addition und Subtraktion entsprechen der geometrischen Zusammensetzung von Strecken im Raum (↑Feldlinien, ↑EFM, ↑Überschussladung). Ventil, steuerbares Drosselbzw. Absperr‐ organ u.a. in ↑Rohrleitungen (↑Armatur). Da stets ein mehr oder weniger großer Teil der V.-Oberfläche angeströmt wird, kommt es häufig zu elektrostat. Aufladungen. In ↑Ex-Bereichen müssen daher zur Vermei‐ dung von ↑Funkenentladungen alle metal‐ lenen V.-Teile (z.B. Kugel und Rohrteil) ge‐ erdet werden. Problematisch sind V. mit isolierender Beschichtung. Auf ihnen können sich infolge Verschmutzung leitfähige, gegen Erde isolierte Inseln bilden bzw. so hohe ↑Ladungs‐ dichten entstehen, dass ↑Gleitstielbüschelentladungen ausgelöst werden. 379 Ventil <?page no="382"?> Venturi-Prinzip, nach dem ital. Physiker G.B. Venturi benanntes Funktionsprinzip, bei dem ein Rohr so weit verengt wird, dass der Staudruck stark ansteigt und dadurch die Strömungsgeschwindigkeit umgekehrt proportional ansteigt. Beim Anschluss eines Rohres an der engsten Stelle entsteht in diesem ein Unterdruck, der Flüssigkeiten oder fluidisierte Feststoffe, dünne Endlosbänder und Gase ansaugen und in die Düse transportieren kann (↑Beschichtung (Tribo-Pulver), ↑Randstreifentsorgung, ↑Strahlpumpe). Das V-P. dient auch zur Messung von Durchflussmengen, in dem der Differenzdruck zwischen p W und p E erfasst wird. (Basis: de-academic.com) Verband der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik e.V., ↑VDE Verblitzung, ↑Gasentladung, zugleich Begriff für die ungewollte Belichtung fotografisch empfindlicher Oberflächen infolge der durch den Stickstoff (↑Atmosphäre) entstehenden hohen Anteile im blauen und ultravioletten Bereich. Dieser V. kann durch ↑Antistatika, ↑Ionisatoren, entsprechender optischer Filter sowie einem optimierten Verarbeitungsklima begegnet werden. (↑Lichtenberg-Figur) Verblitzungsschutz. ↑Ionisatoren werden i.d.R. mit einer Spannung von 5-8 kV (AC) betrieben und benötigen daher einen Berührungs- und V. Er soll die Beeinflussung von z.B. Datenleitungen (↑Elektromagnet. Verträglichkeit) verhindern. Diese Schutzanforderungen werden durch den Einbau einer resistiven oder kapazitiven Strombegrenzung erreicht. Verblockung, ↑Nutzanwendung zur Stabilisierung und Fixierung von mehreren Lagen Papier, Folie oder auch Holzfaserplatten zu einem Block, der nur so lange stabil bleiben muss, bis z.B. eine automati‐ sche Palettierung oder Verpackung abgeschlossen ist: Die elektr. Ladung wird durch eine ↑Auflade‐ elektrode oder eine aufladbare Metallplatte mit oder ohne Anpressdruck auf den Produktstapel appliziert. Infolge der ↑Ladungsverschiebung haften die Produkte untereinander (↑Coulombkraft), vorausgesetzt, dass die Ladung über die gewünschte Zeit nicht abfließen kann (↑Ableitfähigkeit). Der Einsatz von gegenpoligen 380 Venturi-Prinzip <?page no="383"?> Hochspannungsgeneratoren zur Verbesserung der Haftkräfte kann sinnvoll sein. [SE Abschn. 8.2] verbotene Zone, befindet sich zwischen ↑Leitungs- und ↑Valenzband im ↑Bändermodell und wird auch als Energiebandlücke bezeichnet. Elektronen können in der v.Z., abgesehen von Störstellen, keine Energiewerte annehmen. Verbrennung, Oxidation brennbarer Stoffe, die stets in der ↑Gasphase abläuft, d.h. wenn Brennstoff und Sauerstoff sich in molekularer Mischung befinden. Eine Ausnahme bilden Metalle, bei denen die Oxidation als Oberflächenreaktion erfolgt. Bei gasbzw. dampfför‐ migen Brennstoffen kann unmittelbar eine V. erfolgen (↑Ex-Bereich, ↑Explosionsgrenze, ↑Flammpunkt, ↑Deflagration). Flüssige bzw. feste Brennstoffe müssen erst in die Gasphase überführt werden. Demzufolge wird ein wesentlicher Teil der Zündenergie (↑MZE) benö‐ tigt, um den Feststoff durch Verdampfen, Schmelzen oder Aufspalten (↑Crack-Prozess) in gasförmige Kohlenwasserstoffe umzuwandeln. Diese Kohlenwasserstoffmenge muss so groß sein, dass nach der Zündung des Gemisches in Luft die freigesetzte Wärmemenge in der Lage ist, die weitere therm. Aufbereitung des Feststoffes zu sichern. Verbrennungsvorgang, Reaktion zwischen Brennstoff und Luftsauerstoff und daraus resultierender Wärmeentwicklung mit entsprechender Strahlungsemission. Der V. und dessen Geschwindigkeit sind im Hinblick auf das brennbare Gemisch eine stoffbezogene Größe, die von Druck, Temperatur und Turbulenzzustand abhängig ist [Steen, H. (2000)]. Ein Brand ist ein quasistationärer V. ohne Druckanstieg (Flammengeschwindigkeit unter 0,1 m/ s). Bei optimalen Mischungsverhältnissen zwischen Brennstoff und Sauerstoff (↑Ex‐ plosionsgrenze) kommt es in einem abgeschlossenen Volumen zu einer ↑Explosion, wobei Flammengeschwindigkeiten bis etwa 10 m/ s erreicht werden (Druckanstieg bis etwa zum 10fachen des Ausgangsdrucks). Falls es bei einer Explosion, z.B. in Rohrleitungen, zu einer Vorverdichtung kommt, können Geschwindigkeiten von 1 km/ s und mehr erreicht werden, verbunden mit entsprechenden Druckanstiegen (↑Detonation, ↑Deflagration). Verbundstoff, Material aus mehreren verschiedenen Werkstoffen, die auf unterschied‐ lichste Art und Weise miteinander, meist vollflächig, verbunden sind (z.B. beschichtet, laminiert, kaschiert, bedampft) und i.d.R. als ↑Materialbahn verarbeitet wird. Vollflächig bedruckte Bahnen z.B. aus Papier sollten ebenfalls als V. betrachtet werden, denn oft be‐ finden sich auf deren Oberfläche mindestens teilweise leitfähige Schichten (z.B. schwarze, d.h. rußgefüllte Druckfarbe). Bei der Verarbeitung von V. mit leitfähigen Schichten (z.B. Aluminium- oder ↑ITO-Schicht) können durch den Fertigungsprozess hohe elektrostat. Ladungen in diesen kumuliert werden und sich durch ↑Funkenentladungen abbauen. Materialbahnen, die zusätzlich einer ↑Coronavorbehandlung unterzogen werden, können zum ↑Elektret werden und elektrostat. ↑Gasentladungen verursachen. Hinweis: Im Verarbeitungsprozess von V. werden vielfach aktive ↑Ionisatoren eingesetzt. Die von deren Spitzen abgegebenen Ionen laden die leitfähigen Schichten auf, die je nach Größe und Dicke eine sehr hohe elektr. Kapazität haben, die sich bei Überschreitung der ↑Durchschlagfestigkeit in ↑Funkenerosion oder Zündung einer Ex-Atmosphäre entladen. Daher dürfen bei Fertigungsprozessen in Verbindung mit brennbaren Flüssigkeiten keine 381 Verbundstoff <?page no="384"?> aktiven Ionisatoren eingesetzt werden. Die in der [TRGS 727 Abschn. 3.3] geforderten Ionisatoren sind als passive zu installieren (z.B. ↑Erdungszunge). [SE Abschn. 5.4.1.1] (Quelle: www.ptspaper.de) Es ist nicht entscheidend, ob die leitfähige Schicht außen liegt oder in den V. eingebettet ist. Bei innen liegenden Schichten kann es an den offen liegenden Kanten zu Funkenent‐ ladungen kommen, da in der Regel die leitfähige Metallschicht durch die einhüllenden Schichten isoliert liegt. [SE Abschn. 7.5.18). Eine besondere Gefahr besteht, wenn Teile der leitfähigen Schichten (z.B. Metallfragmente) elektr. isoliert vorliegen oder aber nur Teilflächen metalli‐ siert bzw. mit Metallpigmentbeschichtungen ver‐ sehen sind. Diese speichern die Ladung und verur‐ sachen bei hinreichender ↑Kapazität ebenso zündfähige Funken, denn sie stellen einen über eine energiereiche Funkenentladung schnell entlad‐ baren ↑Kondensator dar. Verein Deutscher Ingenieure aller Fachrichtungen (VDI), 1856 gegründet, Sitz Düssel‐ dorf. Seine Kommissionen erarbeiten u.a. die VDI-Richtlinien, die als anerkannte Regeln der Technik und Maßstäbe für einwandfreies techn. Verhalten gelten. (↑Stand der Technik) Vergusskapselung, ↑Zündschutzart Ex m Verlust, bezeichnet in der Elektrostatik die im ↑Dielektrikum von ↑Kondensatoren nach dem Anlegen einer elektr. Spannung entstehende Wärme. Dieser V. ist durch den endlichen Widerstand des Dielektrikums und die endliche Leitfähigkeit des Metallwickels sowie durch einen zusätzlichen V.-Anteil (dielektr. Nachwirkung) bedingt (↑Verlustfaktor). 382 Verein <?page no="385"?> Verlustfaktor. In jedem ↑Kondensator treten beim Betrieb an Wechselspannung, bzw. beim Ein- und Ausschalten, Verluste auf (↑Molekulardipol). Diese können durch einen Widerstand parallel zum idealen Kondensator dargestellt werden. Daraus ergibt sich ein Phasenverschiebungswinkel, der sog. Verlustwinkel, dessen Tangens (tan δ ) als V. bezeichnet wird. Der V. ist ein Maß für die dielektr. Verluste, d.h. der Energie, die dem elektr. Wechselfeld entzogen und im Kondensator in Wärme umgewandelt wird. Der V. ist bei einigen Stoffen frequenzabhängig. Da die ↑Durchschlagfestigkeit von Isolierstoffen mit steigender Temperatur absinkt, müssen elektr. hoch beanspruchte Isolierstoffe kleine V. aufweisen. [DIN EN 61620], [DIN EN 60247] Verordnung über brennbare Flüssigkeiten, seit 2003 ersetzt durch die ↑BetrSichV und deren techn. Regeln. Verpackung. Zur Vermeidung elektrostat. Zündgefahren sind beim Befüllen und Ent‐ leeren von ↑Packmitteln Schutzmaßnahmen zu beachten (↑Ex-Bereich). Hohe Aufladungen können z.B. beim Entfernen von Schrumpffolien entstehen. Für elektron. Komponenten müssen direkt anliegende V. und lose umhüllende V. einen ↑ESD-Schutz gewährleisten. Verpuffung, ↑Deflagration Verriegelung, Verschluss von elektr. Betriebsmitteln im ↑Ex-Bereich. Sie dient zur Auf‐ rechterhaltung einer ↑Zündschutzart und muss so ausgeführt sein, dass ihre Wirksamkeit nicht auf einfache Weise (z.B. mit Schraubendreher oder Zange) aufgehoben werden kann. [DIN EN IEC 60079-0] Verschiebungsdichte, ↑elektr. Flussdichte Verschiebungsstrom, elektr. Strom in Isolatoren, der nicht durch einen Ladungsträger‐ transport, sondern durch Änderung der ↑elektr. Flussdichte herbeigeführt wird. Der Begriff V. wurde von J.C. ↑Maxwell, wegen des Auftretens magnet. Feldlinien bei der Ladungsverschiebung in Analogie zum Leitungsstrom, eingeführt. So stellt z.B. jeder einen Kondensator (mit ↑Dielektrikum) enthaltende Leiterkreis einen geschlossenen Stromkreis dar. Der V. setzt sich aus einem Strom für die ↑Polarisation und einem Strom aus der zeitlichen Veränderung der elektr. Feldstärke zusammen. Die Kapazität verursacht den V. in einem Stromkreis, obwohl durch den Kondensator keine Ladungsträger transportiert werden. [Wedler, G., Freund, H.-J. (2018)] 383 Verschiebungsstrom <?page no="386"?> Verschmutzung, Anlagerung fester, flüssiger oder gasförmiger (ionisierte Gase) Fremd‐ stoffe, die zu einer Verringerung der ↑Durchschlagfestigkeit oder des ↑Oberflächenwider‐ standes führen können (↑Anschmutzung). [DIN EN 61010-1] ● Leitfähige V. können an ↑Ionisatoren strombegrenzende Widerstände parallelschalten und somit deren Wirkung aufheben, sodass es bei den i.d.R. hoch aufgeladenen ↑Materialbahnen zu zündfähigen ↑Verblitzungen kommen kann. ● Isolierende V. können die Wirkung der Ionisatoren vermindern oder aufheben. Bei passiven Ionisatoren wie z.B. ↑Entladebürsten kann der Entladestrom das Glimmen einzelner Filamente bewirken und zu Zündungen führen. Verschmutzte Entladebürsten werden damit zur akuten Brandgefahr. Versprühen, von Flüssigkeiten (z.B. bei ↑Hochdruck- und ↑Tankreinigung) und Feststoff‐ teilchen (z.B. ↑CO 2 -Löschanlage) stellt gelegentlich eine unterschätzte Quelle für gefährlich hoher elektrostat. Aufladung dar. Sie entsteht, wenn der Strom aus flüssigen und/ oder festen Teilchen unter hoher Geschwindigkeit (hoher Druck) die Austrittsdüse verlässt. Dabei wird die im Augenblick des Kontaktes mit der Düsenoberfläche entstandene Helm‐ holtz-Doppelschicht aufgerissen (↑Ladungsdoppelschicht, ↑Aufladung). Ein Ladungsanteil verbleibt auf der Düse (z.B. Ableitung zur Erde bei Metalldüsen! ), die Gegenladung wird mit dem Teilchenstrom fortgetragen. Daraus resultierende ↑Raumladungen können zündfähige ↑Gasentladungen bewirken. Bei entsprechend hohen Drücken (1000 bar) werden auch leitfähige Flüssigkeiten (z.B. Wasser) aufgeladen. [TRGS 727] Verstauben (infolge elektrostat. Aufladungen), ↑Anschmutzung Verteilungsnetz, Gesamtheit aller Leitungen und Kabel vom Stromerzeuger bis zur Verbraucheranlage. [DIN VDE 0100-200] Verunreinigung. Leitfähige oder isolierende V. kann einen unerwartet hohen Einfluss auf das elektrostat. Verhalten der Stoffe haben. Leitfähige V. an der Oberfläche kann wie ein ↑Antistatika wirken. Der Oberfläche anhaftender Schmutz kann bei Kontakt die Berührungsfläche verkleinern und ↑astatisch die ↑Aufladung verringern. Bei isolierenden Flüssigkeiten können bereits geringe ungelöste V. (z.B. Kondenswasser in Benzin) bei ent‐ sprechender ↑Dispersion infolge der dabei entstehenden Grenzflächen zu einer erheblichen Vergrößerung der Flüssigkeitsaufladung führen. Strömende ↑Gase können nur infolge der von ihnen mitgeführten flüssigen oder festen V. (↑Aerosole) zu elektrostat. Aufladungen führen. [TRGS 727] Verweilzeit. Alle elektrostat. aufgeladenen Materialien entladen sich entsprechend ihrer ↑Leitfähigkeit mehr oder weniger schnell. Demnach gewährleistet eine hinreichend ge‐ wählte V. im Allgemeinen eine zuverlässige Entladung (↑Beruhigungsstrecke, ↑Selbstent‐ ladung). Die V. für Flüssigkeiten in leitfähigen Rohren oder Behältern kann nach der Formel t [s] = 100 / κ [pS/ m] errechnet werden, nach der diese auf ein sicheres Niveau entladen ist, bevor sie in einen Behälter gelangt ( t : Zeit, κ : Leitfähigkeit). Hiervon ausgenommen sind die Vorgänge, bei denen es zur Bildung von ↑Elektreten gekommen ist, z.B. im Spritzgussverfahren geformte Isolierstoffteile. [TRGS 727 Abschn. 4] 384 Verschmutzung <?page no="387"?> Viskosefaser, aus Zellulose als Ausgangsstoff gewonnene Kunstfaser mit seidenähnlichen Eigenschaften, die sich u.a. durch ihre geringe Neigung zur elektrostat. Aufladung aus‐ zeichnet. Viskosität, (lat. viscum, „Mistel, Vogelleim“) , durch die innere Reibung zwischen den Molekülen bzw. Atomen wirkende Kraft, die ein zähflüssiges Verhalten von Gasen und Flüssigkeiten zeigt. Auch formbare feste Stoffe zeigen V. Mit steigender Temperatur nimmt diese bei Flüssigkeiten ab und bei Gasen zu. Bei einigen elektr. isolierenden Flüssigkeiten kann durch elektr. ↑Polarisation, z.B. durch Anlegen eines elektr. Feldes, die V. beeinflusst werden (↑elektrorheologische Flüssigkeit). Volllast, Zustand max. Leistungsabgabe bei Maschinen. Vollschutzanzug, ↑persönliche Schutzausrüstung Volt, nach A. ↑Volta benannte, abgeleitete ↑SI-Einheit [V] der elektr. ↑Spannung U. 1 V ist als die elektr. Spannung zwischen zwei Punkten eines homogenen und gleichmäßig temperierten metallischen Leiters definiert, in dem bei einem zeitlich konstanten Strom von 1 A zwischen diesen Punkten eine Leistung von 1 Ω umgesetzt wird. {Anhang M.3} Volta, Allessandro Graf (1745-1827), italien. Physiker, erfand das ↑Elektroskop (Strohhalm‐ elektroskop als Vorläufer des ↑Goldblattelektrometers) und den ↑Plattenkondensator. Er beschrieb die Kontaktelektrizität zwischen verschiedenen Metallen und erkannte, dass für die Entstehung von galvanischer Elektrizität zwei Metalle und ein ↑Elektrolyt notwendig sind (↑Volta’sche Säule). Auf ihn gehen die ersten Anregungen zum Bau einer ↑Influenz‐ elektrisiermaschine zurück. Volta’sche Säule, von A. ↑Volta 1800 erfundene, erste gut nutzbare Stromquelle durch Hin‐ tereinanderschaltung einzelner galvanischer Elemente (↑Primärelement) zur Erzeugung hoher Spannung. Er legte auf eine Zinkplatte eine mit verdünnter Schwefelsäure ange‐ feuchtete Tuchscheibe und darauf eine Kupferplatte. Er fertigte eine größere Anzahl dieser galvanischen Elemente und stapelte sie so übereinander, dass jeweils auf die Kupferplatte des vorausgehenden Elementes die Zinkplatte des nächsten kam. Diese ↑Reihenschaltung ergibt eine Addition der Spannungen der einzelnen Elemente. Das Experimentieren mit der V.S. forcierte die Erforschung der Elektrizität und führte u.a. zur Entdeckung der ↑Elektrolyse. Voltameter, (nicht zu verwechseln mit ↑Voltmeter), aus heutiger Sicht ein historisches Gerät zur Messung von Elektrizitätsmengen (↑Coulombmeter). Es basiert auf den vom elektr. Strom bewirkten elektrolytischen Abscheidungen. Beispiele für V.: Knallgas-V., bei dem die Menge des Knallgases gemessen wird, das durch Elektrolyse wässriger Lösungen entsteht (die Ladungsmenge 1 C entwickelt 0,174 ml Knallgas bei Normalbedingungen). Silber-V., bei dem die aus einer Silbernitratlösung abgeschiedene Metallmenge gemessen wird (die Ladungsmenge 1 C scheidet 1,118 mg Silber ab). Kupfer-V., bei dem die aus einer Kupfersulfatlösung abgeschiedene Metallmenge ge‐ messen wird (die Ladungsmenge 1 C scheidet 0,329 mg Kupfer ab). 385 Voltameter <?page no="388"?> Voltampere, Einheit [VA] der elektr. Leistung P , gleichbedeutend mit ↑Watt [W]. V. wird bevorzugt zur Kennzeichnung einer Scheinleistung bei Wechselströmen verwendet (zur Unterscheidung von der Wirkleistung in [W]). Volta-Spannung (auch Volta-Effekt (bei Kontaktpotential)), definiert die äußeren elektr. Oberflächenpotentiale infolge von Überschussladungen gegensinniger Polarität an Pha‐ sengrenzen (↑Ladungsdoppelschicht) bei deren Trennung. Diese äußere Potentialdifferenz und die inneren elektr. Potentiale ergeben die ↑Galvani-Spannung. Je nach Stellung der Materialpartner in der elektrochem. Reihe kommt es beim Kontakt durch die V-S. infolge des elektr. Stromflusses z.B. zur Korrosion (z.B. Materialpartner Cu/ Zn). Voltmeter, gebräuchliche Bezeichnung für ein Gerät zur Messung von elektr. Spannungen (↑Spannungsmessgerät, ↑statisches V., ↑Influenz-Elektrofeldmeter). Volumen. Entsprechend der [TRGS 727] sind für verschiedene Sachstände diverse V. begrenzt, z.B.: ● Verwendung isolierender Behälter für die ↑Ex-Zone 1 auf max. 5 l. ● Verarbeitung von entzündbaren Flüssigkeiten in Kunststoffbehältern > 5 l ist ohne zusätzliche Ex-Schutzmaßnahmen nicht zulässig. Volumenladung, ↑Raumladung Volumenleitfähigkeit, Bezeichnung für eine homogene Leitfähigkeit in einem Körper (↑Widerstand, ↑Durchgangswiderstand). Volumen-Prozent, Volumenanteil eines Stoffes im Gemisch; Abk.: Vol.-%. Volumenwiderstand, ↑Durchgangswiderstand Vorentladung, ↑Gewitterblitz, ↑Leader Vorlagebehälter, allg. in der chem. Industrie benutzter Begriff für Behältnisse, in denen sich i.d.R. schon Flüssigkeiten befinden und in die weitere Feststoffe zugegeben werden sollen. Bei diesen Vorgängen sind eine Vielzahl von Bedingungen zur Vermeidung von Zündgefahren infolge elektrostat. Entladungen zu beachten; das sind u.a. ↑Erdung, ↑Iner‐ tisierung, ↑persönliche Schutzausrüstung, ↑Absaugung. (↑PTS) 386 Voltampere <?page no="389"?> W Wachse, Sammelbezeichnung für ein Gruppe von Kohlenwasserstoff-Gemischen, die ab etwa 40°C erweichen und flüssig werden. Sie finden vielfältige Anwendung (u.a. als Klebstoff bei der Herstellung von Verbundstoffen (Buttereinwickler)). Sie sind i.d.R. ↑Isolierstoffe, die sich gut zur Herstellung und Demonstration von ↑Elektreten eignen (↑Carnaubawachs). Wagner’scher Hammer, von J.P. Wagner 1836 konstruierter magnet. Selbstunterbrecher, der seine Energie aus dem zu unterbrechenden Stromkreis bezieht. Die am weitesten verbreitete Anwendung ist eine Klingel. Funktionell ist der W.H. heute meist durch elektron. Schaltungen abgelöst. Die Abb. zeigt einen W.H. als Hochspannungserzeuger mit veränderlicher Funkenstrecke als Überspannungs‐ begrenzung. Wägung, dient zur Ermittlung der unbekannten Masse eines Objektes, entweder im Vergleich mit einer bekannten Masse oder durch die auf die Masse einwirkende Gravitation. Bei Fein-W. (unter 1 mg) ist stets mit Störeinflüssen infolge elektr. Felder zu rechnen. Dabei können sowohl das Objekt als auch die Umgebung (z.B. Windschutz aus Kunststoff) elektrostat. aufgeladen sein und Feldkräfte einen Messfehler verursachen. Häufig bringen bereits einfache Entladungsmaßnahmen, wie z.B. ↑Ionisatoren, Abhilfe. Walzenauftragssystem, dient der vollflächigen oder partiellen ↑Beschichtung von ↑Ma‐ terialbahnen. Die große Vielfalt der Systeme (nachfolgend eine Auswahl) verursacht ebenso viele Probleme elektrostat. ↑Aufladungen. Wälzlager. Elektrostat. aufgeladene Rotationskörper können insbesondere in ihren W. Schäden infolge elektr. Durchschläge des Schmierfilms herbeiführen. An Aufrollstationen von ↑Materialbahnen kann es durch ↑Ladungsakkumulation zu ↑Superbüschelentladungen kommen, die im W. in ↑Funkenentladung übergehen. Daraus resultieren sowohl auf den Rollkörpern als auch auf den Innen- und Außenringen kraterähnliche Schäden an den metallenen Oberflächen (↑Gasentladungsspur). Mithilfe leitfähiger Zusätze zum Schmieröl bzw. -fett lässt sich eine störungsfreie Ladungsableitung über W. erreichen. Wanne, i.d.R. oben offenes, flaches Behältnis zum Auffangen von z.B. Tropfen, Überlauf oder Inhalt (geborstener) Behältnisse, die auf die, bei dem vorgesehenen Zweck, zu erwartende Menge ausgelegt sein müssen. Bei der Handhabung entzündbarer Flüssigkeiten sind W. stets ableitfähig oder leitfähig mit Erde zu verbinden (↑Erdung). In einer W. können sich auch Lösemitteldämpfe sammeln, daher ist auf eine ↑Absaugung zu achten. [TRGS 722, 724 und 727] 387 Wanne <?page no="390"?> Printing systems Coating systems Doctor blade system Double side coating system Commabar system Reverse commabar system Slot die system Curtain coating system Hotmelt slot die system Case knife system Rotary screen system Dipping system (Foulard) Powder scattering system Reverse roll coating system Micro roller coating system 2-roller coating system 3-roller combi coating system 5-roller coating system Engraved roller system Gravure roller system Gravure indirect system Flexoprinting system Offset lithography system Hot embossing system Nanoimprint system Inkjet system Walzenauftragssystem (Quelle: www.coatema.de) Warnschild, Bestandteil einer organisatorischen Maßnahme zur Abwendung einer Ge‐ fahr. Wenn z.B. eine Zündgefahr infolge elektrostat. Aufladungen von Gehäusen oder Teilen von Gehäusen aus Kunststoff nicht durch die Gestaltung des Betriebsmittels vermieden werden kann (z.B. durch Begrenzung der ↑Abmessungen aufladbarer Oberflächen), muss ein W. auf die Sicherheitsmaßnahmen hinweisen, die im Betrieb anzuwenden sind. Beispiel: Die transparenten Kunststoffabdeckungen von Langfeldleuchten können - falls sie aufgeladen werden - eine Zündgefahr für ↑Ex-Atmosphären darstellen. Durch das W. „Nur mit feuchtem Tuch reinigen“ wird der Betreiber davor gewarnt, durch trockenes Abwischen den Kunststoff aufzuladen. 388 Warnschild <?page no="391"?> Das W. kann Bestandteil einer ↑Baumusterprüfbescheinigung sein und darf deshalb nicht entfernt werden. [DIN EN IEC 60079-0], [TRGS 727] Wartezeit (bei Messungen), Zeitdauer zwischen dem Anlegen einer Messspannung und dem Ablesen des Messwertes an einer Messschaltung. Bei einer ↑Widerstandsmessung mit Gleichspannung kann nach der W. ein stabiles Messergebnis erzielt werden (↑Ladestrom). Wenn nicht anders festgelegt, wird an Isolierstoffen das Messergebnis 1 min. nach Anlegen der Messspannung abgelesen, da erfahrungsgemäß bei Stoffen mit einem spez. ↑Durch‐ gangswiderstand ρ S < 100 GΩ∙m der konstante Zustand dann erreicht ist. Bei Werkstoffen mit höherem Widerstand kann der Abfall des Messstromes einige Minuten, Stunden oder Tage andauern. Falls für derartige Werkstoffe die Zeitabhängigkeit des Widerstandes charakterisiert werden soll, sind entsprechend längere Anlegezeiten der Messspannung erforderlich. Wasseraerosole, ↑Wiederbefeuchtung Wasseraktivität. Durch Feuchtigkeitsaufnahme aus der Luft (↑Gleichgewichtsfeuchte) wird der elektr. Widerstand von Isolierstoffen entsprechend ihrem Wasseraufnahmever‐ mögen mehr oder weniger herabgesetzt. Den Einfluss der ↑Luftfeuchte auf den spez. ↑Oberflächenwiderstand ρ S zeigt die Abb. Der geringen Hygroskopizität von ↑Polymeren (z.B. PE, PP, PTFE) entsprechend, ist bei dieser Stoffgruppe keine wesentliche Verringerung ihrer ↑Aufladbarkeit infolge höherer Luftfeuchte zu erwarten. Hingegen wird der Oberflächenwiderstand von z.B. Polyamiden durch höhere Luftfeuchte deutlich herabgesetzt. Der Begriff W. wird auch für die verfügbare Wassermenge für mikrobielle und biochem. Reaktionen in Lebensmitteln verwendet. Wasserdampf, Wasser im gasförmigen Zustand (↑Luftfeuchte). Wasserfallelektrizität, ↑Lenard-Effekt 389 Wasserfallelektrizität <?page no="392"?> Wasserfilm. Beim Fließen von Wasser über eine Isolierstofffläche ist für die Entstehung von Aufladung entscheidend, ob sich hinter dem ablaufenden Wasser ein W. bildet (↑hydrophile Oberfläche) oder ein unbenetzter Isolierstoff verbleibt (↑hydrophobe Oberfläche, z.B. Öl- oder Wachssicht). Bildet sich ein W. aus, so trennen sich die ablaufenden Wassermoleküle von den an der hydrophilen Oberfläche anhaftenden Molekülen, die Ladungen können sich unmittelbar ausgleichen. Kommt es nicht zur Ausbildung eines W., erfolgt eine ↑Aufladung unmittelbar gegen die hydrophobe Oberfläche und dementsprechend wird Ladung vom ablaufenden Wasser mitgeführt und das Wasser wird zum isolierten elektr. Leiter mit einer seiner Größe entsprechenden ↑Kapazität, die sich in einer ↑Funkenentladung abbauen kann. Wassergehalt, kennzeichnet die Wassermenge in Masse-%, die in einem Stoff (Gas, Flüs‐ sigkeit, Feststoff) vorhanden ist. Für ein gegebenes Produkt besteht eine direkte Beziehung zwischen der ↑Wasseraktivität und dem W., die ↑Sorptionsisotherme. Sie kann grafisch oder tabellarisch dargestellt werden. Setzt man bei Gasgemischen den vorhandenen Wasserdampfdruck zum höchstmöglichen Wasserdampfdruck ins Verhältnis, so erhält man die rel. ↑Luftfeuchte (r.F.), die in %-Werten angegeben wird. Wasserschleier, werden bei der Feuerwehr ggf. angewendet, um die bei einer Havarie freigesetzten wasserlöslichen Gase (z.B. Chlor) gefahrlos niederzuschlagen. Dabei ist zu beachten, dass es beim ↑Versprühen von Wasser unter hohem Druck zu elektrostat. Auf‐ ladungen kommen kann, woraus ↑Raumladungswolken mit entsprechender Zündgefahr resultieren. Wasserstoff, von H. Cavendish 1766 entdecktes Element mit dem chem. Symbol H (Hydrogenium). Es liegt im ↑Normzustand als Molekül H 2 vor und ist ein farbloses, geruchloses und ungiftiges Gas. W. hat eine Dichte von 0,09 kg/ cm 3 und ist ca. 14mal leichter als Luft. Er hat ein sehr großes Diffusionsvermögen und kann von vielen Stoffen ab- oder adsorbiert (↑Adsorption) werden. Bei einer Freisetzung steigt er sehr schnell nach oben und verteilt sich dabei. Ungünstige architektonische Gegebenheiten, in denen sich W. sammeln kann, sind zu vermeiden. Die ↑Explosionsgrenzen sind sehr weit: UEG 4 Vol.-% und OEG 77 Vol.-% bei einer ↑MZE von 0,02 mJ. [DGUV Information 209-072] Wassertropfengenerator (auch Kelvin-Generator), von W. ↑Kelvin 1867 konzipiert, der als ↑Influenzelektrisierma‐ schine zwei wesentliche Effekte der Elektrostatik nutzt: ↑In‐ fluenz und ↑Faraday-Käfig. Der W. besteht aus fünf Kompo‐ nenten: dem Wasserbehältnis (A) mit zwei Tropfenbildnern, zwei Auffangbechern (B, C) und zwei Influenzringen (B’, C’). Zur Sichtbarmachung des Effekts ist eine Gasentladungs‐ lampe (G) mit vorgeschalteter Funkenstrecke (F) an die Auf‐ fangbehälter angeschlossen: Aus einem ungeladenen Wasserbehältnis rinnt eine große Anzahl schnell aufeinanderfolgender, kleiner Tröpfchen, bei denen aus einer minimalen Asymmetrie der Ladung eines einzelnen Wassertröpfchens der Vorgang der Selbsterregung startet und infolge gegenseitiger Influenz ein hohes Potential 390 Wasserfilm <?page no="393"?> entsteht. Weil die Polarität auf einer Asymmetrie der Anfangsladung basiert, kann das Ladungsvorzeichen für den einzelnen Tropfenstrang nicht vorhergesagt werden. Auch externe Einflüsse, wie elektr. Felder können den Vorgang der Selbsterregung starten. Die anziehenden Kräfte ungleichnamiger Ladungen bewirken, dass im Beispiel rechts positiv geladene Wassertropfen entstehen und in den gegen seine Umgebung isolierten Auffangbecher fallen. Die positive Ladung wird somit am rechten Becher akkumuliert und wirkt ihrerseits in gleicher Weise auf die negative Ladung im linken Zweig. Durch Ansteigen der Spannung zwischen den Bechern und damit den Influenzringen verstärkt sich der Aufladungseffekt zunehmend. Die elektr. Energie wird aus der auf die Tropfen wir‐ kenden Schwerkraft gewonnen. Mit ansteigendem Potential werden infolge abstoßender Kräfte zwischen den gleichsinnig gepolten Bechern und Tropfen letztere in horizontaler Richtung abgelenkt, bis sie den Becher nicht mehr treffen. Damit hat der Generator seine höchstmögliche Spannung erreicht (je nach Bauart etwa 10-15 kV). Überschreitet die Spannung bereits vorher die Schlagweite der eingebauten Funkenstrecke, so kommt es dort zu einer Funkenentladung und damit einem Aufblitzen der Gasentladungslampe. Watt, nach J. ↑Watt benannte abgeleitete ↑SI-Einheit [W] der elektr. Leistung P (↑Volt‐ ampere), die als ein Gleichstrom von 1 A bei einer Gleichspannung von 1 V definiert ist (1 W = 1 J/ s = 1 VA). {Anhang M.5.1.2} Watt, James (1736-1819), engl. Ingenieur und Erfinder. Er hat u.a. die Dampfkraftmaschine erfunden und diese gemeinsam mit M. Boulton zu einer universell einsetzbaren Maschine entwickelt, die wesentlich zur industriellen Revolution beitrug. Wattsekunde, nach J. ↑Watt benannte abgeleitete SI-Einheit [Ws] für Energie und Ar‐ beit W . Sie ist international dem ↑Joule [ J] gleichgesetzt (1 Ws = 1 J). Wattstunde, nach J. ↑Watt benannte inkohärente, abgeleitete SI-Einheit [Wh] als ge‐ bräuchliches Energiemaß (1 Wh = 3600 Ws = 3,6 kJ). Wechselspannung, periodisch sich nach Höhe und Vorzeichen ändernde Spannung U . Bei sinusförmigem zeitlichem Verlauf (Symbol: ~) errechnet sich der Momentanwert aus U = U 0 ∙sin ω t ( U 0 bezeichnet den Scheitelwert und ω die Kreisfrequenz 2π f ). Die Frequenz f wird in ↑Hertz [Hz] angegeben. Der Nennwert der W. ist der ↑Effektivwert. Wechselstrom, (engl. alternating current, AC) , von einer ↑Wechselspannung angetriebener Strom, der entsprechend periodisch seine Richtung und Größe (Amplitude) ändert, wobei sein Mittelwert stets null ist. Der Nennwert eines W. ist der ↑Effektivwert (↑Wechselstrom‐ größe). Wechselstromgröße, dient zur Beschreibung der vom Wechselstrom (z.B. sinusförmig) erzeugten komplexen ↑Widerstände und Stromanteile. Sie ergeben sich physikal. aus der Näherung der ↑Maxwell’schen Gleichungen für langsam veränderliche magnet. und elektr. Felder und deren Anwendung auf elektr. Schaltungen einschließlich deren Verbraucher. Es ist üblich die Begriffe „Schein-“ für komplexe Größen, „Wirk-“ für den Realteil und „Blind-“ für den Imaginärteil der Größen zu verwenden ( U = Effektivwert der Spannung, I = Effektivwert der Stromstärke, P = Wirkleistung, Q = Blindleistung, R = Widerstand). 391 Wechselstromgröße <?page no="394"?> ● Wirkspannung U w ist die Komponente der Wechselspannung U in Abhängigkeit der Phasenverschiebung φ bei ohmscher Belastung zwischen Strom und Spannung: U w = P / I ● Wirkstrom I w definiert elektr. Arbeit, wenn Phasengleichheit besteht zwischen Strom und Spannung: I w = P / U ● Blindstrom I b bezeichnet den Anteil des Stromes, der nicht für elektr. Arbeit zur Verfügung steht. Bei kapazitivem Blindstrom eilt die Stromphase um 90° verschoben vor, bei induktivem um 90° nach: I b = Q / U ● Blindspannung U b = Q / I ● Impedanz Z (auch komplexer Wechselstrom- oder Scheinwiderstand), Bezeichnung aller Widerstände, die sich einem zeitl. veränderlichen Energietransport entgegen‐ stellen und sich aus der Resistanz und der Reaktanz zusammensetzen. Die Resistanz verbraucht Wirkleistung, wobei es nicht zu deren Umsetzung kommt, weil die vom Erzeuger zum Verbraucher gelieferte Energie wieder an den Erzeuger zurückgeschickt wird. Diese sog. Blindleistung belastet die Leitungen. Die Impedanz beschreibt das Verhältnis des Effektivwertes der Spannung U zum Effektivwert des Stromes I eff in einem Netzwerk: Z = U / I ● Resistanz R (auch Wirkwiderstand), ist der Realteil der komplexen Impedanz , hat die gleiche Wirkung wie im Gleichstromkreis und erwärmt die Leitungen. Strom und Spannung sind dabei phasengleich. Er ist im Gegensatz zum ohmschen Widerstand frequenzabhängig. Er wird aus den ↑Effektivwerten der Wechselspannung und des Wechselstromes nach dem ↑Ohm’schen Gesetz berechnet: R = P / I 2 (↑elektr. Flussdichte) ● Reaktanz X (auch Blind- oder Scheinwiderstand), setzt sich im allg. aus Induktanz und Kondensanz zusammen und ist der Imaginärteil seiner Impedanz als eine reelle Größe, die auch negative Werte annehmen kann: X = Q / I 2 ● Induktanz X L , induktiver Widerstand, bei dem der Strom der Spannung um 90° in der Phase nacheilt und dessen Wert mit der Frequenz ansteigt. Er erzeugt keine Wärme (↑Joule’sches Gesetz). ● Kondensanz X C , kapazitiver Widerstand bei dem der Strom der Spannung um 90° in der Phase voreilt und dessen Wert mit der Zunahme der Frequenz sinkt. Im Gegensatz zum Gleichstromkreis, bei dem ein Kondensator den Stromkreis „unterbricht“, wird dieser im Wechselstromkreis der Frequenz folgend ge- und entladen. ● Admittanz Y (auch komplexer Scheinleitwert), Kehrwert der Impedanz , bestehend aus Konduktanz und Suszeptanz: Y = I / U ● Konduktanz G (auch Wirkleitwert), ist der Kehrwert der Resistanz : G = P / U 2 ● Suszeptanz B (auch Blindleitwert), ist der Kehrwert der Reaktanz : B = Q / U 2 Wechselwirkung, Zusammenhang durch gegenseitige Beeinflussung. Sämtliche aus der Alltagswelt bekannten Kräfte, soweit sie nicht von der Gravitation herrühren, sind i.d.R. durch elektr., elektromagnet. oder elektrochem. W. bedingt (↑Adhäsion, ↑Kohäsion u. v. a. m.). Weglänge (mittlere freie), von R.J.E. Clausius 1858 eingeführter Begriff der kinetischen Gastheorie i.d.R. mit λ bezeichnet. Es ist die mittlere Strecke, die ein Teilchen (z.B. Elektron, Atom oder Molekül) durchschnittlich frei durchfliegen kann, ehe es einen Stoß erleidet 392 Wechselwirkung <?page no="395"?> oder diejenige, zwischen zwei aufeinanderfolgenden Stößen (Stoß-↑Ionisation). Sie ist umgekehrt proportional zum Druck, sodass sich bei sinkendem Druck die Teilchendichte und somit auch die Möglichkeiten zum Energie- und Materietransport verringern. Bei Gasen im Normzustand bewegt sich die W. zwischen 30 nm (bei Chlor Cl 2 ) und 180 nm (bei Helium). Der Begriff kann auf beliebige Systeme wechselwirkender Teilchen übertragen werden. (↑Vakuum, ↑Avogadro-Konstante, ↑Paschen-Gesetz, ↑Ionisation). Weichmacher, Zusätze zu ↑Kunststoffen, die eine Erhöhung der Plastizität (Verringerung der Härte) bei niedrigen Temperaturen bewirken. Je nach Art bewirken W. auch elektrostat. Effekte (↑Antistatika). weißes Rauschen, nach H. Nyquist (1899-1976) benanntes Störsignal, das seinen Namen vom akustischen Eindruck erhalten hat, den man bei genügender Verstärkung des w.R. an einem angeschlossenen Lautsprecher hört. Es dient als mathemat. Modell zur Beschreibung der durch therm. Bewegung der Elektronen entstehenden geringfügigen Änderung in elektr. Schaltkreisen und Widerstandswerten, aus denen eine sog. Rauschspannung resultiert. Nach Nyquist ist die mittlere Rauschleistung des w.R. von der Temperatur und der benutzten Bandbreite abhängig. Es setzt der Messung hoher Widerstände eine obere Grenze. Weitbereichselektrode, ↑Ionisator Wellenwiderstand. Der elektr. W. Z W [Ω] ist die Kenngröße einer Leitung, die angibt, mit welchem ohmschen Widerstand eine Leitung abgeschlossen werden muss, damit ↑Anpassung erfolgt. Er ist der Quotient aus den Momentanwerten von Spannung und Strom an jeder Stelle einer Leitung, an der sich elektr. Wechselfelder ausbreiten. (↑Widerstand) Wheatstone, Sir Charles (1802-1875), engl. Physiker und Erfinder, erfand einen Nadel‐ telegrafen, die nach ihm benannte Brückenschaltung und, unabhängig von Werner von Siemens, das dynamoelektr. Prinzip. Wheatstone-Brücke. Von S.H. Christie erfundene und nach Ch. ↑Wheatstone benannte, auf den ↑Kirchhoff ’‐ schen Regeln beruhende Schaltung zur ↑Widerstandsmes‐ sung. Im Gegensatz zu den direkten Verfahren (Strom/ Spannungsmessverfahren) stellt die W-B. ein Vergleichs‐ verfahren dar (↑Brückenschaltung), bei dem der Wider‐ stand des Prüfobjekts in den einen Brückenzweig gegen einen bekannten Widerstand im anderen Brückenzweig durch Nullabgleich verglichen wird. Die W-B. erfordert mehr Aufwand, ergibt aber eine höhere Genauigkeit. Wird sie mit Wechselspannung betrieben, so lassen sich in ihr auch Blindwiderstände bestimmen. (↑Wechselstromgröße, ↑Induktivität, ↑Kapazität, ↑Kapazitätsmessbrücke). Wickelkondensator, ↑Kondensator Widerstand, Formelzeichen R , Z , X mit abgeleiteter ↑SI-Einheit [Ω], Größe, die der ↑Elektronenleitung (in Festkörpern) oder ↑Ionenleitung (in Flüssigkeiten und Gasen) entgegenwirkt (↑Wechselstromgröße). Jeder Leiter setzt dem elektr. Strom einen W. ent‐ 393 Widerstand <?page no="396"?> gegen, der durch die elektr. Spannung überwunden werden muss. Der W. wird durch das ↑Ohm’sche Gesetz definiert {Anhang M.6}. Der elektr. W. für derzeit bekannte Feststoffe und Flüssigkeiten erstreckt sich über einen Bereich von 24 Zehnerpotenzen. W. als elektr. Bauelement, fest- oder einstellbarer W. zur Verminderung der Strom‐ stärke in einem Leiterkreis, der zur Spannungsteilung in vielfältiger Form dient. Induktive W. sind Spulen, kapazitive W. sind Platten-↑Kondensatoren und veränderliche W. sind z.B. Foto-W. (↑Kapazität). W. in der Elektrostatik, ↑Ableit-W., ↑Durchgangs-W. (spezif. Durchgangs-W.), ↑Ober‐ flächen-W. (spezif. Oberflächen-W.), ↑Eingangs-W., ↑Streifen-W., ↑Isolations-W., ↑Innen-W., ↑Leitwert, ↑Übergangs-W., ↑Wellen-W. W. an Isolatoren. Untersuchungen von U. v. Pidoll haben ergeben, dass bei einigen Mischpolymeren oder ↑Polymeren mit leitfähigen Zusätzen bei Messspannungen von 1000-10 000 V ein drastischer Abfall des Oberflächen-W. auf Werte deutlich unter 100 GΩ auftritt. Teilweise wurden W.-Abfälle um sechs Zehnerpotenzen bis in den unteren MΩ-Be‐ reich beobachtet. Solche Stoffe lassen sich trotz eines formal zu hohen Oberflächen-W. bei 1000 V experimentell nicht elektrostat. aufladen und sind daher für explosionsgefährdete Bereiche verwendbar. In den meisten Fällen kann somit die einfache und beliebig genaue Messung des Oberflächen-W. bei 10 000 V zur Beurteilung der elektrostat. ↑Aufladbarkeit eines Materials erfolgen und auf die umständlichere und ungenauere Aufladungsmethode (z.B. durch manuelles Reiben oder Schlagen mit einem Lederhandschuh) oft verzichtet werden. [DIN EN 60079-32-2], [SE Abschn. 3.5.3.1] Grenzwerte für W. Zur Bestimmung und Beurteilung, ab welchem Wert des spezif. Oberflächen-W. ρ S mit Störungen bzw. Gefahren infolge elektrostat. ↑Aufladungen zu rechnen ist, hängt in hohem Maße von der Trenngeschwindigkeit, dem Ladungsrückfluss und somit von der Höhe der Restladung ab (↑Aufladbarkeit, ↑Übergangs-W.). Widerstandskoeffizient, ↑Temperaturkoeffizient Widerstandsmessung. Es muss grundsätzlich zwischen W. der Elektrotechnik und der ↑Elektrostatik unterschieden werden. Die allg. üblichen Messgeräte der Elektrotechnik haben i.d.R. nicht die für die Erfassung elektrostat. Widerstände notwendigen Messbereiche und Messspannungen. Für die Elektrostatik ist die W. eine bedeutsame Methode zur Bestimmung der Auf‐ ladbarkeit von Stoffen, Gegenständen und Personen, bei der eine Vielzahl von ↑Einfluss‐ faktoren für die jeweilige Messung zu berücksichtigen ist. Korrekte W. sind nur unter definierten klimatischen Referenzbedingungen (i.d.R. max. 50 % oder besser 30 % r.F.) und einer genügend langen Konditionierungszeit möglich. Normative Anforderungen beziehen sich stets auf die referenzierten Produkte und die spezifizierten Prüfbedingungen. Eine pauschale Übertragung auf andere Erzeugnisgruppen ist nicht möglich. Zur Vermeidung 394 Widerstandskoeffizient <?page no="397"?> von Mess- und Interpretationsfehlern kann es sinnvoll sein, physikal. unterschiedliche Prüfmethoden ergänzend miteinander zu kombinieren. Für Flüssigkeiten wird die W. als ↑Leitwert-Messung bezeichnet. Die W. erfolgt i.d.R. nach dem Strom-Spannung-Prinzip: Eine Gleichstromquelle lie‐ fert an eine Vielzahl von ↑Messelektroden eine konstante Messspannung im Bereich von 10-1000 V oder bis 10 000 V. Der dabei resultierende Messstrom wird von einem ↑Pico-Amperemeter gemessen und in Widerstandswerten angezeigt. (↑Messfeldstärke, ↑Oberflächenzustand, ↑Messfehler, ↑Influenzelektrofeldmeter), [DIN EN 62631-3-3] Für Präzisionsmessungen kann auch bei hohen Widerständen die ↑Wheatstone-Brücke verwendet werden. Das früher verwendete Prinzip der ↑Rothschild-W. hat inzwischen eine Renaissance erfahren und wurde in ↑Tera-Ohmmetern umgesetzt. Verschiedenartige Geometrien und Anordnungen der Messelektroden erzeugen bei gleichem Probenmaterial unterschiedliche Ergebnisse. Daher sind stets die angewandte Prüfnorm und die zugrunde gelegten Prüfbedingungen zu benennen. Für eine grundlegende statistische Sicherheit sind stets mehrere W. möglichst an unterschiedlichen Orten einer hinreichend großen Messprobe durchzuführen. Es ist die jeweils vorgeschriebene oder geeignete Messelektrode zu wählen (soweit diese in einem Regelwerk festgelegt ist). Für kompakte Feststoffe dienen ↑Durchgangswiderstand R D und/ oder ↑Oberflächen‐ widerstand R O zur Charakterisierung. Die W. kann nur insoweit angewendet werden, wie dafür das ↑Ohm’sche Gesetz Gültigkeit hat, d.h. sein Widerstand von der Messspannung und der Messzeit unabhängig ist. Dies trifft im Allgemeinen für Metalle und hinreichend ableitfähige Stoffe zu. Bei Isolierstoffen ist der Strom und damit der ↑Ladungstransport, zusätzlich noch von der Messspannung abhängig (↑Messfeldstärke, ↑Manteleffekt). Darüber hinaus kann beim Anlegen des elektr. Messfeldes zum Messstrom noch ein - anfangs meist stärkerer - innerer ↑Ladestrom fließen, der den Stoff polarisiert und/ oder die Messelektrodenkapazität auflädt. Daraus resultiert eine Abnahme des Messstromes während der Messzeit. Wird eine solche Isolierstoffprobe nach der Messung kurzgeschlossen, so fließt ein entsprechender Entlade‐ strom, der dem Aufladestrom entgegengesetzt gerichtet ist. Daher dürfen W. an festen Isolierstoffen nur mit Gleichspannung durchgeführt werden. Falls nichts anderes vereinbart ist, wird der Widerstand stets eine Minute nach Anlegen des Messfeldes bestimmt, unter Vernachlässigung möglicher Polarisationserscheinungen an den Elektroden. Bei hohen ↑Messspannungen zur Ermittlung des Oberflächenwiderstandes an antistat. wirkenden Isolierstoffen (z.B. bestimmte Mischpolymere) bricht dieser typischerweise um mehrere Zehnerpotenzen ein. Das kann mit einer Messspannung von 10 000 V schnell erkannt werden. Für ↑Schüttgüter sind noch keine Prüfverfahren zu W. festgelegt, es werden nur sicherheitsrelevante Aussagen zum elektr. Widerstand in techn. Regelwerken gemacht. Für die W. sind bei Messelektroden (Nr. 10-13) einige Möglichkeiten aufgeführt. Für Textilien erfolgt die Prüfung elektrostat. Verhaltens nach der Normengruppe [DIN EN 1149], der [DIN 54345-5] für Streifen (z.B. Filtermaterial) oder der [DIN EN 61340-4-9] für spezielle Kleidung. Sie werden i.d.R. nach Oberflächen- und Durchgangswiderstand mit der Messelektrode Nr. 9 klassifiziert. Müssen textile Materialien und daraus gefertigte Erzeugnisse über größere Strecken elektrostat. ableitfähige Eigenschaften besitzen, sind W. 395 Widerstandsmessung <?page no="398"?> mit einem variablen Elektrodenabstand notwendig. (Messelektrode Nr. 15 oder 2 x Nr. 6 (Punkt-zu-Punkt-W. nach [DIN EN 61340-4-9]). Bei einer Oberflächen-W. kann nur der entsprechende Wert auf der Vorderbzw. der Rückseite ermittelt werden. Bei textilen Strukturen aus mehreren Lagen (z.B. Laminate) werden die inneren nicht miterfasst. Es ist daher eine Durchgangs-W. vorzunehmen, bei der jene Lage mit dem höchsten Materialwiderstand das Gesamtergebnis maßgeblich beeinflussen wird. Enthalten Textilien leitfähige Fasern, so kann die W. nicht oder nur teilweise geeignet sein. Sie ermöglicht keine Informationen zur Menge und Verteilung derartiger Leitfasern. Weiterhin kann ein durch Leitfasern reduzierter Oberflächenwiderstand physikal. nicht mit dem einer homogenen ableitfähigen Beschichtung gleichgesetzt werden. Befinden sich Leitfasern nicht auf der Textiloberfläche oder bestehen aus einer Kern-Mantel-Struktur, so sind diese über eine W. nicht detektierbar. Hierfür sind geeignete Zusatzmessungen mit einem anderen Messprinzip sinnvoll (z.B. Ladungsabbau nach [DIN EN 1149-3] ↑Influenz-Feldmesssonde). [SE Abschn. 3.14.2] An ↑Schlauchleitungen sind W. sehr komplex, insbesondere bei deren Einsatz im ↑Ex-Bereich. Sie müssen so beschaffen sein, dass sie nicht gefährlich aufgeladen werden können. Die Messung ist mit 500 V DC durchzuführen. In der Praxis ist für jede auszulie‐ fernde Schlauchleitung eine W. durchzuführen und das Ergebnis in einem Prüfprotokoll oder einer Prüfbescheinigung nachzuweisen. Es soll erfasst werden: ● Längswiderstand zwischen den Schlauchenden (von Armatur zu Armatur), ● Oberflächenwiderstand der Schlauchinnen- und -außenseite, ● Durchgangswiderstand zwischen Schlauchinnen- und -außenseite. [DGUV Information 213-053], [TRGS 727], [DIN EN 60079-32-2], [DIN EN ISO 8031] Für Flüssigkeiten sind orientierende elektrostat. Messungen mit sog. Tauchelektroden i.d.R. ausreichend (Messelektroden Nr. 2 und 3). Die Messanordnung entspricht der für den ↑Durchgangswiderstand, wobei das Behältnis bereits die eine Elektrode darstellen kann. Für die Ermittlung genauerer Werte ist die Bestimmung des ↑Leitwertes problematischer als an Feststoffen, weil der Ladungstransport überwiegend durch ↑Ionen erfolgt, deren Anzahl und Beweglichkeit (insbesondere ↑Temperatur) für das Ergebnis maßgebend sind. Die Messvorschriften für die Ermittlung des spezif. Gleichstrom-Widerstandes, der Permittivitätszahl ε und des dielektr. ↑Verlustfaktors tan δ , sind in der [DIN EN 60247] enthalten. Der Wert der Permittivität wird zur Ermittlung des spezif. Leitwertes κ [pS/ m] benötigt, um die Relaxationszeit τ zu bestimmen. Der Leitwert κ ist nur dann charakte‐ ristisch, wenn die W. unter thermodynamischem Gleichgewichtszustand der Flüssigkeit erfolgt. Bei der Verwendung von Gleichspannung können an den Elektroden Ionen abgeschieden werden (↑Polarisation, ↑Elektrolyse), woraus Gegenspannungen resultieren, die den Stromdurchgang herabsetzen. Bei der Verwendung der Messelektroden ist stets auch deren ↑Zellenkonstante zu beachten. [DIN EN 60079-32-2] Für hinreichend leitfähige Flüssigkeiten , bei denen mit Elektrolyse-Erscheinungen zu rechnen ist, sollte für die W. Wechselspannung (AC) genutzt werden. Sinnvoll ist die Ver‐ wendung eines Rohrkondensators als Messzelle, weil bei Ermittlung des therm. Verhaltens die Elektrodenverhältnisse konstant bleiben. Zur Bestimmung des Leitwertes bei einem 396 Widerstandsmessung <?page no="399"?> Elektrodenabstand von 1 mm kann 1,5 V AC mit 20 Hz, für die Permittivitätszahl 1,5 V AC mit 1-100 kHz und für den dielektr. Verlustfaktor 1,5 V AC bei 50 Hz genutzt werden (Messelektrode Nr. 4). [Flucon (2021)], [DIN EN 60247] Für Isolierflüssigkeiten (↑Zündschutzart Ex o) ist der Messaufbau und das Verfahren zur Bestimmung der Permittivität in der [DIN EN 61620] enthalten, bei dem die Konduktanz (↑Wechselstromgröße) und die Kapazität eines definierten Messaufbaus ermittelt werden. Dabei werden 10-100 V AC bei 0,1-1 Hz mit einer stabilen „Quasirechteckspannung“ genutzt. (↑Pressspan messen) Widerstandsrauschen, ↑weißes Rauschen Wiedemann-Franz-Lorenz-Gesetz, von G.H. Wiedemann, R. Franz (1853) und L. Lorenz (1872) empirisch ermittelte physikal. Gesetzmäßigkeit, nach der, insbesondere bei Metallen, die Wärmeleitfähigkeit und die elektr. Leitfähigkeit nahezu proportional zur absoluten ↑Temperatur sind, d.h. gute Elektrizitätsleiter sind auch gute Wärmeleiter und umgekehrt. Wiederbefeuchtung. In Verarbeitungsprozessen müssen vielfach die mit diversen Trock‐ nungsvorgängen behandelten ↑Materialbahnen einer W. unterzogen werden, um nach‐ teilige Veränderungen durch z.B. Welligkeit und Flächenvergrößerung durch Wasserauf‐ nahme zu vermeiden. H. Künzig veröffentlichte 1978 erstmals dazu eine techn. Lösung, in der Aerosole (z.B. Wasser) auf den ↑Feldlinien eines starken elektrostat. Feldes (> 100 kV) zur Materialbahn bewegt werden, wobei zwischen dieser und den geerdeten Sprühdüsen ein Strom fließt. Vagabundierende Aerosole werden so vermieden. (↑Atomisation, ↑Beschich‐ tung (Abb.), ↑Befeuchtung, ↑Luftgrenzschicht, ↑Rayleigh-Limit), [SE Abschn. 8.2.9] 397 Wiederbefeuchtung <?page no="400"?> Wien-Brücke, nach M.K.W. Wien (1866-1936) benannte Schaltung, die auf dem Prinzip der ↑Wheatstone-Brücke basiert, wobei zusätzlich zu den Wirkwiderständen in einem Brückenzweig Kapazitäten parallel und im anderen in Reihe geschaltet sind. Auf diese Weise lassen sich Messungen von Impedanzen durchführen. Wilcke, Johan Carl (1732-1796), schwed. Physiker, beschrieb 1762 das Phänomen des ↑Elektrophor und deutete 1777 den Vorgang der ↑Influenz als dielektr. Polarisation. Wimshurst-Maschine, von J. Wimshurst (1832-1903) entwickelte ↑Influenzelektrisier‐ maschine, die seit dem 19. Jh. allegorisch für den Begriff Elektrostatik steht. Aus dem Prinzip der W-M. kann eine Analogie zum dynamoelektr. Prinzip des W.v. Siemens gezogen werden. Beide Maschinen „erregen“ sich über Remanenzen (Restladung oder Restmagnetismus) und wandeln mechan. in elektr. Energie um. Beide sind sowohl als Motor, wie auch als Generator verwendbar. Wind, ↑Ionenwind Wirbelbettverfahren (auch Fließbettverfahren genannt), ein sich bei Feststoffteilchen unter dem Einfluss eines aufsteigenden Gasstromes einstellender Zustand ständiger Be‐ wegung und Durchmischung. Es wird ein flüssigkeitsähnlicher Zustand erreicht, d.h. Ge‐ genstände höherer Dichte können allein durch Schwerkraft eintauchen (Nutzanwendung: ↑Beschichtung, Reinigung). Infolge elektrostat. Aufladung kommt es zu gewünschter (z.B. Granulation) oder ungewünschter ↑Agglomeration der Teilchen, die z.B. das Sinterergebnis nachhaltig stören (Abhilfe: u.a. durch ↑Antistatika). wirbelfreies elektrisches Feld, ↑Feld 398 Wien-Brücke <?page no="401"?> Wirbelstrom, im Inneren von genügend großen Leitern elektrodenlos in Wirbeln flie‐ ßender elektr. Strom. Er entsteht durch ↑Induktion, wenn ein Leiter entweder durch ein konstantes Magnetfeld bewegt wird oder in ruhendem Zustand einem magnet. Wechselfeld ausgesetzt ist. W. können erhebliche Verluste verursachen, indem dem Magnetfeld Energie entzogen und in Wärme umgewandelt wird. Dieser Effekt wird z.B. in W.-Bremsen genutzt. (↑Skin-Effekt) Wirkwiderstand, ↑Wechselstromgröße Wolkendipol. In großen Regenbzw. Eiswolken kommt es bei entsprechenden Temperaturgradienten (unten um 0°C, oben um -50°C) zu starken Aufwärtsströmungen, die aufgeladene ↑Aero‐ sole transportieren und so vertikal orientierte ↑Dipole entstehen lassen, wobei sich vorzugsweise die positive Ladung oben und die negative unten befindet (↑Gewitterelektrizität). Dieser Effekt kann durch zusätzlichen Staubeintrag bei ↑Tornados verstärkt werden. Ein W. stellt den großvolumigen Ladungsspeicher für einen ↑Gewitterblitz dar. Der Vorgang einer Ladungstrennung in der Wolke ist auch heutzutage noch nicht völlig aufgeklärt. Die komplexen Vorgänge be‐ ruhen darauf, dass in der Wolke Nebelteilchen zu Tropfen agglomerieren, bzw. Wasser‐ dampfmoleküle an ↑Sublimationskernen unmittelbar in Eispartikel übergehen, die infolge Schwerkraft nach unten fallen und von Aufwinden wieder nach oben getragen werden. Dort geraten sie in Gefrierzonen, erstarren zu Hagelkörnern, die dann wieder nach unten fallen und zu dicken Regentropfen aufschmelzen. Die Ladungstrennung wird auf ↑Erstar‐ rungspotentiale und/ oder den ↑Lenard-Effekt zurückgeführt. Gelegentlich kommt es auch bei heftigen Schneestürmen zu W., die Blitzentladungen her‐ beiführen (Wintergewitter). Auch bei Vulkanausbrüchen und daraus resultierenden großen Staubwolken (Partikel < 2 mm) mit hohen Turbulenzen von Staub- und Ascheteilchen wurden in einigen Fällen blitzähnliche Entladungen beobachtet, die auf Staub-W. schließen lassen. (Vesuv (1767), Surtsey (1963-1966), Mount St. Helens (1980), Eyjafjallajökull (2010), Taal (2020, Philippinen)) S. Masuda beschreibt einen weiteren in Experimenten belegten Mechanismus der Ladungstrennung in einer Ge‐ witterwolke: Wird ein Wassertropfen (Ø ca. 1 mm) rasch abgekühlt, so bildet sich an seiner Oberfläche eine dünne Eisschale, wodurch es sofort zum Ausschleudern sehr feiner Wasserpartikel (Ø 1-20 µm) durch Poren in der Au‐ ßenschale kommt. Mit dem Gefrieren des Tropfens erhöht sich der Innendruck auf ca. 60 bar: Beim Austreten werden die kleinen Partikel positiv aufgeladen von Aufwinden nach oben getragen und die größeren Tropfen fallen als negative nach unten. Die negative Ladung der Wolkenun‐ terseite bewirkt eine positive Influenzladung auf der sich darunter befindenden Erdoberfläche. Das kann bei genü‐ 399 Wolkendipol <?page no="402"?> gend hoher Feldstärke zu einem Gewitterblitz führen. [Masuda, S. (1973)], (↑Aerosol, ↑Ato‐ misation, ↑Rayleigh-Limit) Die mikroskopische Aufnahme zeigt die Ejektion positiv aufgeladener Tochterfeintröpf‐ chen beim Gefrieren eines Wassertropfens. [Cheng, R.J. (1970)] X Xerografie, (griech. xeros, „trocken“, graphein, „schreiben“) , 1937 von Ch. Carlson vorgestelltes und heute in großer Breite genutztes Kopierverfahren unter Anwendung elektrostat. Prinzipien. Ein ↑Fotohalbleiter, der sich auf einer leitfähigen, geerdeten Unterlage befindet, wird von einem ↑Corotron (↑Coronaaufladung) aufgeladen. Da Fotohalbleiter im unbelichteten Zustand Isolatoren sind, können auf ihnen vorhandene Ladungen nicht abfließen. Das von der zu kopierenden Textvorlage reflektierte Licht wird auf die Oberfläche des aufgeladenen Halbleiters projiziert und bewirkt an den so belichteten Stellen Leitfähigkeit. Es entsteht ein latentes, elektr. ↑Ladungsbild, d.h. an den Projektionsorten dunkler Bildteile (Buchstaben) bleibt die Ladung erhalten, in den hellen Zwischenräumen fließt sie ab. (↑Kopierverfahren) Das Bild wird entwickelt, indem ein mit ↑Ladungssteuermittel ausgestattetes und durch ↑Carrier aufgeladenes Pulver mit niedrigem Schmelzpunkt (↑Toner) auf die Oberfläche appliziert wird. Die Pulverteilchen werden nur von den geladenen Oberflächenelementen angezogen und festgehalten, an den belichteten Stellen gleiten sie ab. Der Toner wird vom Fotohalbleiter auf den Bedruckstoff (z.B. Papier) übertragen und haftet sich dort durch elektrostat. und ↑Van-der-Waals-Kräfte an. Das Pulver auf dem Bedruckstoff wird durch Wärmebehandlung an den eingefärbten Stellen fixiert. Moderne Systeme arbeiten nach dem abgebildeten Prinzip, bei dem entweder mittels ↑Laser oder ↑LED das Bild in den Fotohalbleiter geschrieben wird. [Goldmann, G. (2006)] 400 Xerografie <?page no="403"?> X-Strahlen, ↑Röntgenstrahlen Y Y. Dieser Buchstabe kennzeichnet ein elektr. Kabel mit einer ↑Kunststoff-Ummantelung. Z Zählrohr, gasgefülltes Nachweisgerät für ionisierende Strahlen nach dem Prinzip einer ↑Ioni‐ sationskammer. Während bei dieser der Ionenstrom zum Nachweis der Strahlung dient, werden beim Z. Gasdruck und Zusammensetzung so gewählt, dass die Anfangsionisierung über weitere Stoß-↑Ionisation zu ↑Gasentladungen führt, die an der ↑Anode zählbare Impulse auslösen. Ein Z. hat eine dünnwandige zylinderförmige äußere Elektrode aus Metall oder leitfähigem Glas (ggf. zusätzlich mit einem für ↑Alphastrahlung durchlässigen Fenster), in der als Gegenelektrode ein dünner koaxialer Draht isoliert oder eine schlanke Spitze (Spitzenzähler) eingebaut ist. Z. können auch so betrieben werden (niedrige Spannung), dass die Ausgangsimpulse zur primären Ionisation proportional sind (Proportionalzähler). Mit ihnen können Alpha- und ↑Betastrahlung infolge ihrer unterschiedlichen spezif. Ionisation getrennt nachgewiesen werden, wobei auch eine Energiebestimmung der Strahlung möglich ist. Eine Abgrenzung gegen ↑Gammastrahlung ist durch Abschirmung gegen Alpha- und Betastrahlung möglich. Zangenstromwandler, spezielle Bauform des ↑Stromwandlers, dessen Eisenkern wie eine Zange aufklappbar gestaltet ist. Damit kann ein stromführender Leiter umfasst und sein Wechselbzw. Impulsstrom berührungsfrei bestimmt werden. Zeitkonstante, Zeitspanne, die sich aus dem Produkt von ↑Widerstand und ↑Kapazität ergibt {Anhang M.5.3.1}. Für Erreichen des jeweiligen Endzustandes wird in der Praxis 5 τ angesetzt (↑Relaxationszeit). Die Auflade-Z. ist eine exponentiell ansteigende physikal. Größe auf den e-ten Teil (1 τ ). Es wird die Zeit τ angegeben, in der die Kondensatorspannung etwa 63 % der Ladespannung erreicht hat. Die Aufladezeit eines Kondensators ist umso länger, je größer der Ladewiderstand und die Kapazität sind. Die Entlade-Z. ist eine exponentiell abfallende physikal. Größe auf den e-ten Teil (-1 τ ). Sie ergibt sich aus dem Verlauf der Entladung einer Kapazität (Ansammlung von Ladungen in den unterschiedlichsten Materialien) über einen Widerstand auf etwa 37 % (e -1 ) der ursprünglichen Ladespannung. 401 Zeitkonstante <?page no="404"?> Zellenkapazität. Aus der Geometrie der Elektrodengröße, -form und -anordnung lassen sich sowohl die ↑Kapazität als auch die ↑Zellenkonstante einer ↑Messelektrode errechnen. Mit der Kapazitätsmessung an der leeren Messzelle kann ebenfalls die Zellenkonstante errechnet werden, indem der Kapazitätswert durch die Feldkonstante ε 0 dividiert wird. {Anhang M.5} Zellenkonstante. Für die ↑Widerstandsmessungen an Flüssigkeiten werden Messzellen verwendet (↑Messelektrode). Diese sind Gefäße, in denen Elektroden gegeneinander und gegen Erde hochisoliert angeordnet sind. Aus der stromdurchflossenen Fläche und dem Abstand der Elektroden ergibt sich in Analogie zur ↑Kapazität eines ↑Kondensators (↑Zellenkapazität) ein Zahlenwert, der als Z., mit dem Messergebnis zu multiplizieren ist, um den spezif. ↑Durchgangswiderstand [Ωm] zu ermitteln. Tauchelektroden in Form von Plattenelektroden haben als Z. i.d.R. den Wert 1. (↑kapazitiver Sensor) Zelluloid, erstes in größerem Maße industriell hergestelltes ↑Thermopolymer. Von A. Parkes (Chemiker in England) wurde es 1855 erstmals durch Lösen von Kollodiumwolle hergestellt (Cellulosedinitrat, ↑Nitrocellulose). J.W. Hyatt hat 1869 das Verfahren verbessert und den Begriff Z. geprägt. Die spröde Kollodiumwolle wird in Verbindung mit z.B. Kampfer als Weichmacher und vorwiegend Alkohol zu einer Masse verknetet, aus der nach dem Abdunsten des Alkohols eine formbare Masse für die Weiterverarbeitung zu vielfältigen Produkten entsteht (Billardkugel, Brillengestell, Büromaterial, Uhrenglas, durchsichtige Folie für die Filmherstel‐ lung u.v.a.m.). Wenn Z. austrocknet, steigt dessen ↑Aufladbarkeit und es nimmt den Charakter eines ↑Explosivstoffes an, weshalb es weitgehend durch andere Stoffe ersetzt wurde. Zener, Clarence Melvin (1905-1993), US-amerikan. Physiker, hat den Übergang von Elektronen aus dem ↑Leitungsband in das ↑Valenzband quantenmechanisch erklärt (↑Tun‐ neleffekt). Zenerdiode, nach C.M. ↑Zener benannte ↑Diode, die dauerhaft in Sperrrichtung betrieben wird und i.d.R. ein Halbleiter mit ↑pn-Übergang ist. Beim Übergang vom Sperrin den Durchbruchbereich verursacht eine geringe Spannungserhöhung einen starken Strom‐ anstieg, ab dem ↑Valenzelektronen aus ihrer Bindung gelöst und zu frei beweglichen Ladungsträgern werden (Übergang von Elektronen aus dem Valenzin das ↑Leitungsband). Infolge der hohen Sperrspannung werden außerdem die freien Elektronen innerhalb 402 Zellenkapazität <?page no="405"?> des Halbleiterkristalls so sehr beschleunigt, dass sie beim Stoß mit Atomen ebenfalls Valenzelektronen freisetzen (↑Lawinen-Effekt). Z. werden zur Spannungsstabilisierung, -begrenzung oder als Spannungsreferenz und dgl. benutzt. Zenerspannung, Spannung einer ↑Zenerdiode, an der der Sperrbereich endet und der Durchbruch beginnt. zentraler Leiter, Bezeichnung für einen geerdeten Stab oder ein Stahlseil zur gefahrlosen Ableitung elektrostat. Aufladungen, der stets vor der Befüllung von Behältern einzusetzen ist (ugs. auch Erdungslanze). Für Flüssigkeiten gilt ein ↑Füllrohr im Sinne der [TRGS 727 Abschn. 4.4] auch als z.L. Für die Handhabung von Schüttgut mit einem spezif. Widerstand < 10 6 Ωm (↑Schüttgut‐ entladung) kann ein oder mehrere geerdete z.L. als mögliche Vorrichtung dienen. [TRGS 727 Abschn. 6.2.3.2] Zentrifugalabscheider, ↑Zyklon Zerfallzeit, definiert in der Elektrostatik den zum Abklingen einer Aufladung erforderli‐ chen Zeitbedarf (↑Relaxationszeit, ↑Zeitkonstante). {Anhang M.5.3} Zerkleinerung, Grundoperation in der Verfahrenstechnik, um die Größe von Feststoffkör‐ pern durch mechan. Beanspruchung zu verringern. Damit entstehen neue Oberflächen, an denen sich bei isolierenden Materialien Aufladungszustände manifestieren. Da die Spaltebenen bei der Z. vorzugsweise in der Nähe von Fehlstellen liegen, letztere aber bevorzugter Aufent‐ haltsort für ↑Trapelektronen sind, kommt es an den Trennstellen häufig zu Ladungsübertritten. Im Resultat sind Isolierstoffe nach einer Z. stets aufgeladen, wobei die Erfahrung zeigt, dass kleinere Partikel vorzugsweise negativ und größere meist positiv sind (Staub-↑Aufladung, ↑Wolkendipol). Bei Mahlwerken ist darüber hinaus zu berücksichtigen, dass auch der innige Kontakt mit dem Metallwerkzeug zu Aufladungen führt. Zersprühen, ↑Atomisation Zetapotential, ein nach außen wirksames Potential von Teilchen (↑Ladungsdoppel‐ schicht), das für deren ↑Elektrokinese verantwortlich ist. Es errechnet sich bei der ↑Elektro‐ phorese aus der Wanderungsgeschwindigkeit im Gleichstromfeld und seiner ↑Permittivität. Zinkoxid, ↑Fotohalbleiter Zonen, ↑Ex-Zone (Explosionsschutzzone) Zugabe (von Pulver/ Staub). ↑Schüttgut in Form von ↑Pulver oder ↑Staub darf nicht aus offenen Kunststoffbehältnissen in ↑Vorlagebehälter mit brennbaren Lösemitteln einge‐ tragen werden, daher sind geeignete Schutzmaßnahmen vorzusehen: ↑Inertisierung, ↑PTS, ↑persönliche Schutzausrüstung, ↑Erdung, ↑Absaugung. [TRGS 727 Abschn. 6.3] Zündempfindlichkeit, charakterisiert bei Stoffen oder Stoffgemischen das elektrostat. Verhalten gegenüber Gasentladungen durch deren ↑MZE und ↑MZQ. Zündenergie, ↑MZE 403 Zündenergie <?page no="406"?> Zündfähigkeit. Die Art der ↑Zündquelle und die Zündwilligkeit eines explosionsfähigen Gemisches bestimmen dessen Z. (↑Äquivalentenergie). [Steen, H. (2000)] Die für eine Zündung notwendige ↑Zündtemperatur wird nur dann erreicht, wenn bei einer ↑Gasent‐ ladung der Stromfluss zum ↑Pinch-Effekt und damit zum ↑Plasma führt. Dabei sind einige Parameter zu beachten, die die Intensität und damit die Z. beeinflussen: Entladungsart Einflussgrößen ↑Coronaentladung Wird im Allgemeinen als nicht zündfähig betrachtet. ↑Büschelentladung Elektrodenradius und Größe der aufgeladenen Fläche ↑Superbüschelentladung Anzahl der Teilladungen und deren Abstand ↑Schüttkegelentladung Ladungsdichte im Schüttvolumen ↑Gleitstielbüschelentladung Oberflächenladungsdichte (↑Ladungsbedeckung) der aufgela‐ denen Fläche und Schichtdicke des Isolierstoffs ↑Funkenentladung Quantum der kapazitiv gespeicherten Energie Für atmosphärische Bedingungen lassen sich aus Praxiserfahrungen folgende Zuord‐ nungen zwischen Entladungsarten und brennbaren Stoffen aufstellen: Entladungsart Gase / Dämpfe 0,2-2 mJ Stäube 3-10 mJ Stäube > 10 mJ Corona nein nein nein Büschel ja nein nein Superbüschel ja verdächtig unwahrscheinlich Schüttkegel ja verdächtig unwahrscheinlich Gleitstielbüschel ja ja ja Funken berechenbar berechenbar berechenbar Hinweis: Es ist zu beachten, dass bereits eine geringe Erhöhung des Gehaltes an ↑Sauerstoff in der Luft den Bedarf an Zündenergie beträchtlich verringert. Stoffe der ↑Explosions‐ gruppe IIC (z.B. Acetylen oder ↑Wasserstoff) und Initialsprengstoffe (↑Explosivstoff) werden dabei nicht beachtet. ● Coronaentladung. In unbewegten Messaufbauten und Versuchen ist es bisher nicht gelungen unter atmosphärischen Bedingungen Stoffe der Explosionsgruppe IIC durch Coronaentladung zu zünden. Damit besteht die sichere Annahme, dass diese für Stoffe der Explosionsgruppen IIA und IIB keine Zündgefahr darstellt. Sie ist somit in weiten Bereichen eine einfache und ungefährliche Möglichkeit zur Beseitigung störender und gefahrdroh‐ ender Aufladungen. Doch ist zu beachten, dass bei sich vergrößerndem Krümmungsradius (Verbiegen oder Abrunden der Ionisationsspitze infolge Verschmutzung) Coronain Büschelentladungen übergehen können, bei denen Zündungen nicht auszuschließen sind. 404 Zündfähigkeit <?page no="407"?> Bei dynamischen Systemen (schnell bewegte, nicht ableitfähige Materialbahnen und evtl. vorhandene isoliert liegende aufgeladenen leitfähige Flächen (z.B. Alu-Etikett)) kann es zum plötzlichen Ladungsanstieg kommen, durch den evtl. Zündungen herbeigeführt werden könnten (↑Kapazität). Daher ist es sinnvoll, die Spitzen mit hochohmigen Widerständen (> 100 MΩ) zu beschalten, um die Ladungsprofile zu glätten. Untersuchungen dazu sind bisher nicht bekannt. [SE Abschn. 4.2.2.1] ● Büschelentladung. Bei diesen Entladungen ist der Abstand zum aufgeladenen Objekt deutlich geringer als bei einer quasi-kontinuierlich verlaufenden Coronaentladung. Die Feldstärke im Zwischenraum ist größer, woraus eine höhere Ionisierung und ein stär‐ kerer Stromimpuls resultieren. Es kommt im Bereich der höchsten Feldstärke stets zum ↑Pinch-Effekt, d.h. zu einer Aufheizung des Entladungsweges in der Luft und daraus resultierender Zündgefahr für umgebende brennbare Gase. Entsprechend der verfügbaren Ladung auf dem Isolierstoff ist die Erscheinung nur von kurzer Dauer. Die Z. kann durch Messung der auf dem Objekt befindlichen ↑Ladung Q z.B. mit einem ↑Coulombmeter ermittelt werden. Wenn die Ladung kleiner als die MZQ des beteiligten Stoffes ist, kann nach allgemeiner Erfahrung ein brennbares Gas-Dampf-Luft-Gemisch nicht entzündet werden (↑Ladungstransfer-Messung). [SE Abschn. 4.2.2.2] ● Schüttkegelentladung. Sie hat in jedem Fall die Z. für Gas-Dampf-Luft-Gemische und kann vermutlich auch Stäube mit einer MZE < 10 mJ entzünden. ● Superbüschelentladung. Die Z. ist von der Anzahl der übereinander gelegten Einzel‐ ladungen abhängig (z.B. Kunststoffwannen oder Folienwickel) und erfolgt in jedem Fall für Gas-Dampf-Luft-Gemische (↑Ladungsakkumulation). Bisher ist es nicht gelungen, Staub mit einer MZE > 1 mJ zu zünden. ● Gleitstielbüschel- und Funkenentladung. Sie sind wegen des in ihnen umgesetzten Energiegehaltes für Gas-Dampf-Luft-Gemische und für Stäube stets als zündfähig einzuschätzen. Z. durch mechan. erzeugte Funken. „Mit der Zündfähigkeit bezeichnet man die Summe aller Elemente des Verbrennungsmechanismus eines Partikels, die die maximal zur Verfügung stehende Wärmemenge in optimaler Weise an das gasförmige Umfeld abzugeben in der Lage ist.“ [Steen, H. (2000) Abschn. 2.4.3] Das Aufheizen eines Schleifspans und dessen Details auf der Flugbahn sind dargestellt. [SE Abschn. 4.8)] 405 Zündfähigkeit <?page no="408"?> Zündgefahrenbeurteilung. Die bei elektrostat. ↑Aufladungen entstehenden Entlade‐ stromstärken sind im Allgemeinen so gering, dass aus ihnen selbst keine unmittelbare Zündgefahr resultiert. Zu Gefahren kommt es erst, wenn die ↑Ladung auf irgendeine Weise angesammelt wird. Zunächst ist zu ermitteln, ob die an einem Aufladungsvorgang betei‐ ligten Materialien aufladbar oder leitfähig (ladungsableitfähig) sind. Bei Letzteren kann durch ständiges Erden (↑Influenz) eine Zündgefahr weitgehend ausgeschlossen werden. Eine Erdung aufladbarer (isolierender) Materialien führt nicht zur Ladungsableitung, ist aber über eine ↑Coronaentladung möglich (↑Ionisator, ↑Erdungszunge). Falls aber wenig‐ stens eines der beteiligten Materialien aufladbar ist, muss mit Zündgefahren gerechnet werden (↑Flächenbegrenzung). Ein leitfähiges, ungeerdetes Teil stellt eine ↑Kapazität dar, die zu ↑Funkenentladungen Anlass geben kann. Zündinduktionszeit, für ein bestimmtes entzündbares Gemisch charakteristische Zeit von der Entzündung bis zum Übergang in eine sich selbst tragende ↑Flammenausbreitung. [Steen, H. (2000) Abschn. 2], [TRGS 723 Abschn. 5.9] Zündpunkt, ↑Zündtemperatur Zündquelle. Nach wissenschaftlicher Erkenntnis und allgemeiner Erfahrung definiert sich eine Z. dadurch, dass sie fähig ist, bestimmte brennbare Materialien im Gemisch mit Luft zu entzünden. Die Auswertung einer großen Anzahl von Feuer- und Explosionsereignissen hat bereits vor etwa 40 Jahren dazu geführt, 13 verschiedene Z. zu definieren. Trotz vieler Untersuchungen ist es bisher nicht gelungen, diese Anzahl zu verändern, sodass sie weltweit Bestand haben: Zündquelle Beispiele 1 heiße Oberfläche Heizkörper, elektr. Betriebsmittel 2 Flammen und heiße Gase Autogenschweißen, Auspuffgase 406 Zündgefahrenbeurteilung <?page no="409"?> Zündquelle Beispiele 3 mechan. erzeugte Funken Trennschleifer, Schlagwerkzeuge 4 elektr. Anlagen elektr. Öffnungs- und Schließfunken 5 elektr. Ausgleichsströme, katho‐ discher Korrosionsschutz Streu- und Leckströme, Fremdstromeinspeisungen 6 statische Elektrizität Funken-, Büschelentladungen 7 Blitzschlag Gewitter 8 elektromagnet. Felder Hochfrequenzgeneratoren 9 elektromagnet. Wellen Lichtfokussierung, Laserstrahlen 10 ionisierende Strahlen UV-Strahler, Röntgenröhren 11 Ultraschall Ultraschallreinigung, -prüfung 12 adiabatische Kompression, Stoß‐ wellen, strömende Gase Kompressoren, Entspannen von Hochdruckleitungen 13 chem. Reaktionen exotherme Prozesse Einige dieser Z. sind in der Lage, alle Arten brennbarer Stoffe zu entzünden (z.B. Flammen, Blitzschlag). Hingegen sind bei anderen zusätzliche Parameter zu beachten, z.B. bei heißen Oberflächen die ↑Zündtemperatur und bei statischer Elektrizität die ↑MZE. [SE Abschn. 7] Zündschutzart, Systematisierung von verallgemeinernden Maßnahmen, die für elektr. Betriebsmittel und Anlagen getroffen werden, um die Zündung einer umgebenden ↑Ex-At‐ mosphäre zu verhindern. Sie entsprechen den grundlegenden Sicherheitsanforderungen der ↑ATEX-Richtlinie (↑Geräteschutzniveau (EPL)): „d“ druckfeste Kapselung. Das Austreten einer Explosion, die evtl. im Inneren eines Gehäuses auftritt, ist durch „d“ in Verbindung mit zünddurchschlagsicheren Gehäuseöff‐ nungen (↑MESG) zu verhindern. Die Oberflächentemperatur muss bei Auftreten eines möglichen Fehlers unter der der umgebenden Ex-Atmosphäre liegen. „d“ ist auch für Betriebsmittel der ↑Gerätekategorie II 2G und II 3G geeignet, wenn bei denen im Normal‐ betrieb Zündquellen auftreten. „p“ Überdruckkapselung. Das Eindringen einer ↑Ex-Atmosphäre in ein Gehäuse von elektr. Betriebsmitteln wird dadurch verhindert, dass im Gehäuseinneren ein Zünd‐ schutzgas (↑Inertgas) unter Überdruck gegenüber der umgebenden Atmosphäre vorhanden ist. Der Überdruck wird mit oder ohne laufender Zündschutzgasdurchspülung aufrechter‐ halten. „q“ Sandkapselung. Durch Füllen des Gehäuses eines elektr. Betriebsmittels mit einem feinkörnigen Füllgut wird erreicht, dass bei ↑bestimmungsgemäßer Verwendung ein in seinem Gehäuse entstehender Lichtbogen eine das Gehäuse umgebende Ex-Atmosphäre nicht entzündet. Es darf weder eine Zündung durch Flammen noch eine Zündung durch erhöhte Temperaturen an der Gehäuseoberfläche erfolgen. Üblicherweise werden Quarz‐ sand oder Glaspartikel verwendet. 407 Zündschutzart <?page no="410"?> „o“ Flüssigkeitskapselung (auch Ölkapselung). Elektr. Betriebsmittel oder deren Teile werden durch Einschließen in eine nicht brennbare Flüssigkeit (z.B. Öl) sicher gemacht, sodass eine Ex-Atmosphäre ober- oder außerhalb des Gehäuses nicht gezündet werden kann. (↑Faserbrückendurchschlag) „e“ erhöhte Sicherheit. Es werden zusätzliche Maßnahmen getroffen, um mit einem erhöhten Grad an Sicherheit die Möglichkeit unzulässig hoher Temperaturen und das Entstehen von Funken und Lichtbögen im Inneren oder an äußeren Teilen elektr. Betriebs‐ mittel, bei denen diese im normalen Betrieb nicht auftreten, zu verhindern. „i“ Eigensicherheit. Betriebsmittel enthalten nur eigensichere ↑Stromkreise, in denen keine therm. Effekte (z.B. Öffnungs- oder Schließfunken) Energiewerte aufweisen, die an die MZE der sie umgebenden Ex-Atmosphäre heranreichen. „p“, „v“ überdruckgekapselter/ fremdbelüfteter Raum. Räume, die sich in einer Ex-Atmosphäre oder in einem Ex-Bereich mit brennbarer Staubatmosphäre befinden, werden durch Überdruckkapselung oder Fremdbelüftung oder beides geschützt. Ebenso eingeschlossen ist ein Raum in einem nicht Ex-Bereich, der über eine innere Freisetzungs‐ stelle einer zündfähigen Substanz verfügt. „n“ Schwadensicherheit. Das Eindringen von Gasen wird durch konstruktive Maß‐ nahmen am Gehäuse verhindert. „m“ Vergusskapselung. Betriebsmittel oder deren Teile, die eine Ex-Atmosphäre zünden können, sind in eine genügend widerstandsfähige Vergussmasse einzubetten. „t“ Staubschutz durch Gehäuseart. Auch für nichtelektr. Betriebsmittel anwendbare Z., bei der das Gehäuse so dicht ist, dass kein brennbarer Staub in dieses eindringen kann und die Oberflächentemperatur des Gehäuses begrenzt ist. Die [DIN EN 60079-14] ist dabei zu beachten. „h“ nichtelektr. Ex-Schutz. Die Grundnorm (↑ATEX 114) definiert die Anforderungen an Konstruktion, Bau, Prüfung und Kennzeichnung von nichtelektr. Geräten, die für Ex-Atmosphären vorgesehen sind. Sie gilt auch für Komponenten, Schutzsysteme, Geräte und Baugruppen dieser Produkte, die eigene potenzielle Zündquellen besitzen. Diese Norm dient als Grundlage für das Inverkehrbringen dieser Geräte. „c“, „b“, „k“ nichtelektr. Z. Es werden weitere Anforderungen für den nichtelektr. Ex-Schutz für die Konstruktion und den Bau derartiger Geräte festgelegt, die in Ex-Atmo‐ sphären eingesetzt werden sollen und die bereits durch die Z. konstruktive Sicherheit „c“, Zündquellenüberwachung „b“ und Flüssigkeitskapselung „k“ geschützt sind. Die Kennzeichnung der Geräte erfolgt i.d.R. in Kombination mit einem vorangestellten „Ex“ und dem Buchstaben „G“ für Gase/ Dämpfe bzw. „D“ für Staub. (+ Anwendung möglich, - Anwendung nicht möglich): EPL a EPL b EPL c Schutzniveau sehr hoch hoch erweitert d Druckfeste Kapselung (G) da db dc [DIN EN 60079-1] p Überdruckkapselung (G, D) - pxb, pyb pzc [DIN EN 60079-2] q Sandkapselung (G) - q + [DIN EN 60079-5] 408 Zündschutzart <?page no="411"?> EPL a EPL b EPL c Schutzniveau sehr hoch hoch erweitert o Flüssigkeitskapselung (z.B. Öl) - ob oc [DIN EN 60079-6] e Erhöhte Sicherheit (G) - eb ec [DIN EN 60079-7] i Eigensicherheit (G, D) ia ib ic [DIN EN 60079-11] [ABNT IEC/ TS 60079-39] n Schwadensicherheit (G) - - nc, nr [DIN EN IEC 60079-15] m Vergusskapselung (G, D) ma mb mc [DIN EN 60079-18] t Staubschutz durch Gehäu‐ seart (D) ta tb tc [DIN EN 60079-31] s Sonderschutz sa sb sc [OEVE/ OENORM EN 60079-33] h Grundnorm nichtelektr. Ex-Schutz (G, D) + + + [DIN EN ISO 80079-36] [DIN EN IEC 60079-0] cbk nichtelektr. Zündschutz‐ arten (G, D) Konstruktive Sicherheit Zündquellenüberwachung Flüssigkeitskapselung ca ba ka cb bb kb cc bc kc [DIN EN ISO 80079-37] Zündspannung, kann experimentell mit einem ↑Hartmann-Rohr ermittelt werden. Mit einem durch Reiben aufgeladenen Kunststoffrohr wird La‐ dung durch ↑Influenz auf die ↑Kapazität des Mess‐ gerätes (ca. 50 pF) übertragen. Damit lässt sich die gespeicherte Energie berechnen {Anhang M.5} und die Funkenstrecke im Hartmann-Rohr justieren. Ebenso kann bei Demonstrationen so ein zündfä‐ higes Gemisch gezündet werden. Zündtemperatur, ↑explosionstechn. Kennzahl, beschreibt die niedrigste Temperatur, bei der sich ein brennbarer Stoff oder ein optimal zündfähiges Brennstoff-Luft-Gemisch unter ↑atmosphärischen Bedingungen an einer heißen Oberfläche gerade noch ent‐ zünden lässt und der Verbrennungsvorgang ohne Wärmezufuhr selbständig fortschreitet (↑Betriebstemperatur). Sie gilt als Vergleichsgröße für explosionsfähige Gemische und ermöglicht deren Gruppierung und Klassifizierung [Steen, H. (2000)]. Sie ist von vielen Parametern abhängig: 409 Zündtemperatur <?page no="412"?> ● Druck und Reaktionsmechanismen der beteiligten Stoffe ● Struktur und Material der heißen Oberfläche (z.B. konkav, konvex, Rauigkeit, kataly‐ tische Wirkung) ● Homogenität des Stoffes und Gas-Dampf-Luft-Gemisches sowie dessen Dynamik (z.B. turbulente Strömung) Für die Bestimmung der Z. muss daher eine Methode gewählt werden, die den ungüns‐ tigsten in der Praxis vorliegenden Bedingungen entspricht. Nach den Z. werden brennbare Gase und Dämpfe in ↑Temperaturklassen eingeteilt. Eine entsprechende Einteilung für Stäube gibt es bisher nicht. Für Stäube ist zu beachten, dass in Betriebsräumen, die durch Staub explosionsgefährdet sind, nur solche Betriebsmittel verwendet werden dürfen, deren Oberflächentemperatur an Flächen, auf denen eine Staubablagerung wirksam verhindert ist, im Dauerbetrieb höchstens 2/ 3 der Z. beträgt. Bei Staubablagerungen auf heißen Oberflächen ist neben der Gefahr eines ↑Glimm‐ brandes auch die Entwicklung von ↑Schwelgasen und deren Entzündungsmöglichkeit durch elektrostat. ↑Gasentladungen zu beachten. Daten von Z. für versch. Stoffe sind bei ↑Chemsafe und [Nabert, K., Schön, G. (1970)] zu finden. [DIN 51794], [DIN EN 60079-10], [DIN EN ISO/ IEC 80079-20-2], [ASTM D2155-18] Zündung. Der Begriff ist nur sinnvoll bei Substanzen anzuwenden, die in der Lage sind, einen sich selbst unterhaltenden Verbrennungsvorgang fortzusetzen (↑Explosionsbereich). Darin ist eine Z. (↑Zündquelle) als Initial dieses Vorgangs definiert. zündwilligstes Gemisch. Ein Brennstoff-Luft-Gemisch ist innerhalb seiner ↑Explosions‐ grenzen explosionsfähig, doch die in diesem Bereich zu seiner Entzündung erforderliche Energie hängt von der jeweiligen Konzentration ab. Die Zündwilligkeit hängt wesentlich von der ↑MZE und der ↑Zündtemperatur ab. Das z.G. ist zugleich auch das reaktionsfähigste, dessen Zusammensetzung i.d.R. in der Nähe vom sog. stöchiometr. Verhältnis λ = 1 liegt (↑Stöchiometrie). 410 Zündung <?page no="413"?> Die Ursache der Abweichung vom stöchiometr. Verhältnis in der Abb. im Vergleich zum Sauerstoff sind die unterschiedlichen Diffusionsgeschwindigkeiten, d.h. die Geschwindig‐ keit, mit der infolge der ↑Brown’schen Molekularbewegung eine zufallsbedingte Vermi‐ schung von Teilchen erfolgt. Falls die Diffusionsgeschwindigkeit eines Gases (z.B. Methan) aufgrund seines geringeren Molekulargewichtes größer ist als die von Sauerstoff, würde es in der Verbrennungszone zu einem Brenngasüberschuss kommen. Entsprechend umge‐ kehrt sind die Verhältnisse bei den Brenngasen (Dämpfen), deren Dichte höher ist als die von Sauerstoff. Bei der Bestimmung der MZE und ↑MZQ von Gasen und Dämpfen wird dieser Effekt berücksichtigt. {Anhang B} Zungenschneidenelektrode, ↑Messelektrode-Feststoffe Nr. 3 zusätzliche Isolierung, ↑Isolierung Zuschlagstoff. In vielen Materialien sind Z. enthalten, die Anlass zur Entstehung eines ↑Elektrets geben können, wenn deren ↑Permittivität im höheren Bereich liegt (z.B. Titan‐ dioxid mit ε = 111). {Anhang A}, [SE Abschn. 2.15] Zwei-Elektroden-Entladung. Im Bereich der Elektrostatik ist die ↑Funkenentladung die einzige Form der Z-E-E., aus deren Geometrie sich im Gegensatz zur ↑Ein-Elektroden-Ent‐ ladung die umgesetzte ↑Energie berechnet werden kann. Zweifadenvoltmeter, leistungsloses Spannungsmessgerät, bestehend aus zwei Metall‐ fäden, die in einem Metallgehäuse parallel zueinander hochisoliert eingespannt sind. Die zu messende Spannung wird an die Fäden und das Gehäuse angelegt, wobei sich erstere der Potentialdifferenz entsprechend voneinander entfernen. Die Ablesung erfolgt nach Vergrößerung durch ein Mikroskop bzw. durch Projektion (↑Fadenelektrometer). Zyklon, (griech. kyklos, „Kreis“) , Zentrifugalabscheider zur Abtrennung von Feststoffteil‐ chen aus Flüssigkeiten (Hydrozyklon) oder aus Gasen (Staubzyklon). Letzterer dient häufig bei der ↑Pneumatikförderung zur Trennung des Fördergutes (Granulat, Staub) vom Fördergas. Die beim Transport elektrostat. aufgeladenen Teilchen werden im konischen Z.-Auslass verdichtet (Überwindung von ↑Coulombkraft), woraus so hohe ↑Raumladungs‐ dichten resultieren können, dass spontan ↑Gasentladungen einsetzen. Das bewirkt eine Verringerung der Aufladung des Produktes bei der Abscheidung, woraus eine geringere Produktaufladung im ↑Silo resultiert. Zyklotron, (griech. kyklos, „Kreis“, Elektron) , Teilchenbeschleuniger, in dem geladene Teilchen mehrfach ein elektr. Beschleunigungsfeld durchlaufen und sich dabei senkrecht zum Magnetfeld spiralförmig von der Quelle im Zentrum nach außen bewegen. Zylinderelektrisiermaschine, im 18. Jh. genutzte Elektrisiermaschine mit einem Glas‐ zylinder und einer unterhalb dessen angeordneten Schale, in der Leder mit dem sog. Kienmayer’schem Amalgam (ein Teil Zinn, ein Teil Zink und zwei Teile Quecksilber) bestrichen wurde. Durch Drehung des Zylinders wurde Ladung erzeugt bei der eine Spitzenreihe (↑Konduktor, ↑Ionisatorenprüfung) zur Übernahme der Ladung dient. Diese ist mit dem sog. 1. Leiter - einem Hohlzylinder - verbunden. Nach einer halben Umdrehung kann an der Kugel eine Ladung von ca. 30 kV gemessen werden. [SE Abschn. 5] 411 Zylinderelektrisiermaschine <?page no="414"?> (Original im Physikal. Kabinett zu Görlitz) Zylinderelektrode, ↑Messelektrode-Feststoff Nr. 14 Zylinderkondensator, ↑Kondensator, ↑Leidener Flasche 412 Zylinderelektrode <?page no="415"?> M Mathematischer Werkzeugkasten Die für die Elektrostatik relevanten ↑SI-Einheiten, Formelzeichen und ↑dekadischen Vielfachen befinden sich im Vor- und Nachsatz (Buchdeckel). Hier aufgeführt ist eine Auswahl der für Berechnungen nötigen Formeln. M.1 Feldkonstanten M.1.1 Permittivität ε Einheit: Farad/ Meter [F/ m] ε = ε 0 ∙ ε r ε o elektr. Feldkonstante (8,854 pF/ m = 8,854 ∙ 10 -12 As/ Vm) ε r Permittivitätszahl, eine Materialgröße Hinweis: ● Permittivitätszahl Vakuum ε r = 1 ● Permittivitätszahl Luft ε r = 1,00059 (diese geringe Abweichung gegenüber Vakuum wird in der Technik akzeptiert) ● ε o ermöglicht die Verbindung von Ladungsdbedeckung zur Feldstärke ● Permittivitätszahlen verschiedener Stoffe: siehe {Anhang A} M.1.2 Permittivitätszahl eines Materials ε Die Permittivitätszahl wird in einem Kondensator nach folgender Beziehung ermittelt: ε r = C r C 0 C r Kapazität mit Material C 0 Kapazität ohne Material <?page no="416"?> M.1.3 Elektrische Suszeptibilität χ e χ e = ε r − 1 ε r Permittivitätszahl, eine Materialgröße Hinweis: Die elektr. Suszeptibilität von Luft wird in der Technik gleich null gesetzt. M.1.4 Permeabilität µ Einheit: Henry/ Meter [H/ m] bzw. [Vs/ Am] µ = B H μ = μ 0 ∙ μ r B magnet. Flussdichte H magnet. Feldstärke µ Permeabilität Vakuum = 1 µ 0 magnet. Feldkonstante in Luft (1,25663706212 ∙ 10 -6 Vs/ Am) µ r Permeabilitätszahl Hinweis: Über die Lichtgeschwindigkeit c = 299 792 458 m/ s sind die Feldkonstanten Permittivität und Permeabilität miteinander verknüpft und bilden so die Basis für elektromagnet. Wellen (↑elektromagnet. Strahlung). Die elektr. Feldstärke E und die magnet. Flussdichte B stehen in Ausbreitungsrichtung v zueinander im rechten Winkel. ε 0 = 1 µ 0 ∙ c 2 µ 0 = 1 ε 0 ∙ c 2 M.2 Ladung Q Einheit: Coulomb [C] bzw. [As] Q = C ∙ U C Kapazität [F] U Spannung [V] Beispiel: Ein Kondensator von 100 pF soll auf 1 kV aufgeladen werden. Die dafür erforderliche Ladung errechnet sich zu 100·10 -12 F·10 3 V = 0,1 μC. 414 M Mathematischer Werkzeugkasten <?page no="417"?> Hinweis: Die Ladung der Reihenschaltung von Kondensatoren ( Q R ) {↑M.5.4.6.2} ist gleich dem Produkt von C Rges und der anliegenden Spannung U und setzt sich aus den Ladungen: Q R von C 1 und Q R von C 2 zusammen. M.2.1 Coulomb’sches Gesetz F = 1 4π ∙ ε 0 ∙ Q 1 ∙ Q 2 d 2 F Kraft in Newton [N] Q 1 , Q 2 Ladungen in Coulomb [C] d Abstand in Meter [m] π Kreiszahl (3,141592…) ε 0 elektr. Feldkonstante (8,854 pF/ m) M.2.1.1 Anziehungskraft zweier Punktladungen F = 1 4π ∙ ε ∙ Q 1 ∙ Q 2 d 2 ε Permittivität [F/ m] π Kreiszahl (3,141592…) Q 1 , Q 2 Ladungen in Coulomb [C] d Abstand der Punktladungen in Meter [m] Hinweis: Das Coulomb’sche Gesetz besagt, dass die Kraft zwischen zwei Punktladungen dem Produkt der Ladungen direkt und dem Quadrat ihres Abstandes umgekehrt proportional ist. Die Richtung der Kraft fällt mit der Verbindungslinie der beiden Ladungen zusammen. Ladungen mit gleichen Vorzeichen stoßen sich ab, Ladungen mit ungleichen Vorzeichen ziehen sich an (Abb. ↑Feld, Kraftwirkung). M.2.1.2 Feld um eine Punktladung E = Q P 4π ∙ ε 0 ∙ r 2 E Feldstärke radial von/ zur Punktladung [V/ m] Q P Punktladung [C] π Kreiszahl (3,141592…) ε o elektr. Feldkonstante (8,854 pF/ m) r Abstand von der Ladung Q P [m] 415 M.2 Ladung Q <?page no="418"?> Beispiel : Befindet sich die positive Punktladung Q P = 3∙10 -9 C im Vakuum / Luft, so entsteht in einer Entfernung von einem Meter die Feldstärke E = 26,963 V/ m (3∙10 -9 / 4 π ∙8,854∙10 -12 ). Die Feldstärke (der Vektor) ist radial fort von der Punktladung gerichtet {↑M.1}. M.2.1.3 Spezifische Ladung Q spez Einheit: Coulomb/ Kilogramm [C/ kg] Q spez = Q m Q Ladung des Objekts [C] m Masse des Objekts [kg] M.2.1.4 Homogene Raumladung ρ im Volumen V Einheit: Coulomb/ Kubikmeter [C/ m 3 ] ρ = Q V Q Ladung im Volumen V [C] V Volumen [m 3 ] M.2.2 Ladungsbedeckung σ (Flächenladungsdichte) Einheit: Coulomb/ Quadratmeter [C/ m 2 ] σ C m 2 = dQ dA = d C ∙ U dA = As ∙ [V ] V ∙ [m 2 ] = 2, 6 ∙ 10 −5 As m 2 Q = ∫σ dA Q Ladung [C] dQ Ladung des Flächenelements dA [C] A Fläche mit der Ladung Q [m 2 ] dA Flächenelement mit der Ladung dQ [m 2 ] C Kapazität [F], [As] U Spannung [V] 416 M Mathematischer Werkzeugkasten <?page no="419"?> M.2.3 Durchschlagfeldstärke E Einheit: Volt/ Meter [V/ m] E = σ ε 0 = 2, 6 ∙ 10 −5 As ∙ V m 8, 85 ∙ 10 −12 m 2 ∙ As = 2, 93 ∙ 10 6 V m ≈ 3MV / m σ Ladungsbedeckung [C/ m 2 ] ε o elektr. Feldkonstante (8,854 pF/ m) M.3 Spannung U Einheit: Volt [V] U = I ∙ R I elektr. Strom [A] R elektr. Widerstand [Ω] M.4 Homogenes Feld zwischen ebenen Platten Einheit: Volt [V] U = E ∙ s U Spannung zwischen den Platten [V] E Feldstärke in Richtung der negativen Platte [V/ m] s Plattenabstand [m] Beispiel: An zwei Platten (Zwischenraum: Luft, Abstand 10 mm) wird eine Spannung von 100 V angelegt. Die Feldstärke errechnet sich zu 100 V / 0,01 m = 10 kV/ m. 417 M.3 Spannung U <?page no="420"?> M.5 Kapazität C Einheit: Farad [F], Beziehung: 1F = C/ V = As/ V M.5.1 Energie W gespeichert im Kondensator Einheit: Wattsekunde [Ws] W = 12 C ∙ U 2 W = 12 Q ∙ U C Kapazität [F] U Spannung [V] Q Ladung [As] Beispiel: Wie groß ist die gespeicherte Energie in einem Kondensator von 100 pF bei 1000 V? 0,5 ∙ 100 ∙ 10 -12 F ∙ (10 3 V) 2 = 50 µJ Hinweis: Diese im Kondensator gespeicherte Energie wird auch zur Definition der Zündempfind‐ lichkeit eines Stoffes herangezogen, der Mindestzündenergie (MZE). Die Zündfähigkeit einer Gasentladung wird durch die Mindestzündladung (MZQ) gekennzeichnet. MZE und MZQ lassen sich in Beziehung setzen, wenn letztere noch mit der optimalen Spannung beim Zündversuch multipliziert wird. M.5.1.1 Mindestzündenergie W MZE W MZE = 12 ∙ Q Z ∙ U opt Q Z Ladung zur Zündung [As] U opt optimale Zündspannung [V] M.5.1.2 Zusammenhang Energie - Leistung Energie W : 1 Wattsekunde [Ws] = 1 Joule [ J] = 1 Newtonmeter [Nm] Leistung P : 1 Watt [W] = 1 Joule/ Sekunde [ J/ s] = 1 Newtonmeter/ Sekunde [Nm/ s] M.5.1.3 Elektrische Leistung P P = U ∙ I P = I 2 ∙ R P = U 2 R U Spannung [V] I Strom [A] R Widerstand [Ω] 418 M Mathematischer Werkzeugkasten <?page no="421"?> Beispiel: An einem 1 MΩ-Widerstand liegt eine Spannung von 100 V an. Wie hoch ist die umgesetzte Leistung? 100 2 V 2 / 1 · 10 6 Ω = 10 mW M.5.2 Aufladespannung U a (t) und Entladespannung U e (t) am Kondensator An einem 1 MΩ-Widerstand liegt eine Spannung von 100 V an. Wie hoch ist die umgesetzte Leistung? 100 2 V 2 / 1 · 10 6 Ω = 10 mW U a (t) = U 0 1 − e − t R ∙ C U e (t) = U 0 ∙ e − t R ∙ C HWZ = R ∙ C ∙ ln(2) t R ∙ C ____ - t R ∙ C ____ - HWZ = R ∙ C ∙ ln(2) U a ( t ) Aufladespannung als Funktion der Zeit t [s] U e ( t ) Entladespannung als Funktion der Zeit t [s] U 0 Anfangsspannung (Spannung zur Zeit t 0 [s]) HWZ Halbwertzeit der Ladung (50 %) R Lade-/ Entladewiderstand [Ω] C Kapazität [F] ln(2) 0,693… M.5.3 Zeitkonstante τ (Wird auch als „Relaxationszeit“, „Aufladezeitkonstante“ bzw. „Entladezeitkonstante“ bezeichnet.) Einheit: Sekunden [s] τ = ε ∙ ρ v τ = ε 0 λ ε Permittivität [F/ m] ρ V spezif. Widerstand [Ωm] R A Ableitwiderstand [Ω] λ Leitfähigkeit Hinweis: In der [DIN EN 61340-4-7] wird unter A5 Neutralisationsrate formuliert: „Ändert sich die Leitfähigkeit nicht, ist die relative Rate der Ladungsneutralisation konstant und die Ladung klingt exponentiell mit einer Zeitkonstante τ ab, die gleich dem Quotienten der Dielektrizitätskonstante ε 0 der Luft und ihrer Leitfähigkeit λ ist.“ Die Angabe ε 0 für Luft ist nicht korrekt und ist durch ε (Permittivität) der Luft zu ersetzen. Es wird damit die Selbstentladung durch die umgebende Luft beschrieben. 419 M.5 Kapazität C <?page no="422"?> M.5.3.1 Zeitkonstante τ (in RC-Kombination) τ = R ∙ C R Lade-/ Entladewiderstand [Ω] C Kapazität [F] Zeit t Aufladespannung U a Entladespannung U e HWZ 0,5 ∙ U 0 0,5 ∙ U 0 0 0 U 0 τ 0,63 ∙ U 0 0,37∙ U 0 2,3 ∙ τ 0,9 ∙ U 0 0,1 ∙ U 0 4,6 ∙ τ 0,99 ∙ U 0 0,01 ∙ U 0 ∞ U 0 0 Beispiel: Eine Kapazität (aufgeladener Gegenstand) wird über einen Widerstand von R = 100 MΩ in 3 s so weit entladen, dass die Restspannung 1/ 10 des Anfangswertes ist. Wie groß ist seine Kapazität? 2,3 ∙ 3 s / 1 ∙ 10 8 Ω = 69 nF Gemäß Tabelle ist nach der Zeit = 2,3 τ die Entladespannung auf 1/ 10 des Anfangswertes gesunken. M.5.4 Konfiguration einiger Kapazitäten M.5.4.1 Platte - Platte (gleiche Größe) C Pl = ε ∙ As C Pl Kapazität des Plattenkondensators [F] ε Permittivität [F/ m] A Fläche einer Platte [m 2 ] s Plattenabstand [m] Beispiel: Wie groß ist die Kapazität zwischen zwei planparallelen, kreisförmigen Elektroden mit 50 mm Durchmesser und 1 mm Abstand? ε ∙ 25 2 ∙ p ∙ mm 2 / 1 mm = 17,85 pF 420 M Mathematischer Werkzeugkasten <?page no="423"?> M.5.4.2 Kugel über Fläche C KF = 4π ∙ ε ∙ r ∙ 1 + r 2s C KF Kapazität der leitfähigen Kugel über leitfähiger Fläche [F] ε Permittivität [F/ m] r Radius der Kugel [m] s Strecke zwischen Kugelmitte und Fläche [m] Beispiel: Wie groß ist die Kapazität zwischen einer Kugel mit einem Durchmesser von 0,2 m im Abstand von 0,3 m über einer unendlichen Fläche? 4 π ∙ ε ∙ 0,1(1+0,1 / 0,6) = 12,98 pF M.5.4.3 Kugel im Raum C KR = 4π ⋅ ε ⋅ r C KR Kapazität der Kugel im Raum [F] ε Permittivität des Mediums im Raum [F/ m] r Radius der Kugel [m] Beispiel: Wie groß ist die Kapazität einer Kugel mit einem Durchmesser von 0,2 m im Raum? 4 π ∙ ε ∙ 0,1 = 11,13 pF M.5.4.4 Zylinder (Draht) über Fläche C KL = 2π ∙ ε l ln 2s r C KL Kapazität des Drahtes [F] ε Permittivität [F/ m] l Länge des Drahtes ( l >> r ) [m] s Strecke zwischen Mitte des Drahtes und Fläche [m] r Radius des Drahtes [m] Beispiel: Wie groß ist die Kapazität zwischen einem Draht mit einem Durchmesser von 0,8 mm und einer Länge von 2 m, gespannt in 3 mm Abstand oberhalb einer Fläche? 2 π ∙ ε ∙ 2 / ln(2 ∙ 3 / 0,4) = 41,1 pF 421 M.5 Kapazität C <?page no="424"?> M.5.4.5 Koaxial-Kabel bzw. Zylinderkondensator (Kabel bestehend aus Mittelleiter, Dielektrikum und Abschirmung) C KK = 2π ∙ ε l ln ra ri C KK Kapazität des Koaxial-Kabels [F] ε Permittivität des Dielektrikums [F/ m] l Kabellänge [m] r a äußerer Radius des Dielektrikums [m] r i innerer Radius des Dielektrikums [m] M.5.4.6 Schaltungen von Kapazitäten M.5.4.6.1 Parallelschaltung von Einzelkapazitäten C Pges = C 1 + C 2 + C 3 + ⋯ C Pges Gesamtkapazität der Parallelschaltung [F] C 1 , C 2 , C 3 , … Einzelkapazitäten M.5.4.6.2 Reihenschaltung von Einzelkapazitäten 1 C Rges = 1 C 1 + 1 C 2 + 1 C 3 + ⋯ C Rges Gesamtkapazität der Reihenschaltung [F] C 1 , C 2 , C 3 , … Einzelkapazitäten M.5.4.6.3 Reihenschaltung von zwei Einzelkapazitäten C Rges = C 1 ∙ C 2 C 1 + C 2 C Rges Gesamtkapazität der Reihenschaltung [F] C 1 , C 2 Einzelkapazitäten Beispiel: Kapazität der Reihenschaltung eines 10-pF-Kondensators und eines 20-pF-Kondensators: 10 · 20 / 30 = 6,67 pF M.5.4.7 Wechselstromwiderstand einer Kapazität R C Einheit: Ohm [Ω] R C = 1 ω ∙ C ω Kreisfrequenz (2π · f ) [1/ s] C Kapazität [F] 422 M Mathematischer Werkzeugkasten <?page no="425"?> Beispiel: (Blind)-Widerstand eines 100-pF-Kondensators bei 50-Hz-Wechselstrom: ½ π · 50 · 100 · 10 -12 = 31,83 MΩ M.6 Widerstand - Leitfähigkeit M.6.1 Widerstände Einheit: Ohm [Ω] M.6.1.1 Widerstand R eines Materials R = UI R = P I 2 R = U 2 P U Spannung am Widerstand [V] I Strom durch den Widerstand [A] P umgesetzte Leistung im Widerstand [W] Beispiel: Bei einer Widerstandsmessung mit einer Messspannung von 100 V fließt ein Strom von 10 nA. Der Widerstand errechnet sich zu 100 V / 10 nA = 10 GΩ. M.6.1.2 Ableitwiderstand R A eines Objekts R A = U V I e U V Gleichspannung zwischen Elektrode am Gegenstand und Erde [V] I e Strom vom Gegenstand zur Erde (Ableitstrom) [A] Beispiel: Von einem leitfähigen Objekt fließt bei 500 V angelegter Spannung ein Ableistrom von 5 nA. Der Ableitwiderstand errechnet sich zu 500 V / 5 · 10 -9 A = 100 GΩ. M.6.1.3 Oberflächenwiderstand R O eines Objektes R O = UI U Gleichspannung zwischen zwei aufgesetzten Elektroden (vorzugsweise 10, 100 oder 500 V) I Messstrom an der Oberfläche Beispiel: Wenn an einer Messelektrode bei einer anliegenden Spannung von 100 V ein Strom von 10 nA fließt, so errechnet sich der Oberflächenwiderstand zu 100 V / 10 ·10 -9 A = 10 GΩ. 423 M.6 Widerstand - Leitfähigkeit <?page no="426"?> Hinweis: Als spezif. Oberflächenwidertand ρ S gilt der Messwert, der sich bei Elektrodenab‐ stand = Elektrodenlänge (Quadrat) einstellt. M.6.1.4 Spezifischer Volumenwiderstand ρ V eines Materials (gemessen mit einer kreisförmigen Schutzringelektrode) Einheit: Ohmmeter [Ωm] ρ V = R V As ρ V = UI R V Volumenwiderstand des Materials [Ω] A nutzbare Fläche der geschützten Elektrode kreisförmig: π ‧ (d+g) 2 / 4 rechteckig: (a+g) ‧ (b+g) s stromdurchflossene Strecke im Material [m] d Durchmesser der geschützten Elektrode [m] a, b Länge, Breite der geschützten rechteckigen Elektrode [m] g Spaltbreite zwischen Messfläche und Schutzring [m] U Gleichspannung [V], zwischen zwei gegenüberliegenden Elektroden mit der Fläche [m 2 ] I Messstrom durch das Objekt hindurch, Strecke [m] M.6.1.5 Schaltungen von Widerständen M.6.1.5.1 Parallelschaltung von Einzelwiderständen 1 R Pges = 1 R 1 + 1 R 2 + 1 R 3 + ⋯ R Pges Gesamtwiderstand der Parallelschaltung [Ω] R 1 , R 2 , R 3 , … Einzelwiderstände M.6.1.5.2 Parallelschaltung von zwei Einzelwiderständen R Pges = R 1 ∙ R 2 R 1 + R 2 R Pges Gesamtwiderstand der Parallelschaltung [Ω] R 1 , R 2 Einzelwiderstände Beispiel: Der Gesamtwiderstand aus der Parallelschaltung eines Widerstandes von 20 kΩ und eines von 10 kΩ errechnet sich zu: 20 · 10 3 · 10 · 10 3 / 30 · 10 3 = 6,67 kΩ. 424 M Mathematischer Werkzeugkasten <?page no="427"?> M.6.1.5.3 Reihenschaltung von Einzelwiderständen R Rges = R 1 + R 2 + R 3 + ⋯ R Rges Gesamtwiderstand der Reihenschaltung R 1 , R 2 , R 3 , … Einzelwiderstände M.6.1.5.4 Reihenschaltung von Impedanzen Im Gegensatz zum Gleichstromkreis sind für den Wechselstromkreis andere Berechnungen vorzunehmen. Für die Impedanz Z sind daher die Resistanz R (Wirkwiderstand), die Reaktanz X (Blindwiderstand), die Induktanz X L (induktiver Widerstand), die Kondensanz X C (kapazitiver Widerstand) und die Kreisfrequenz ω {↑M.5.4.7} zu berücksichtigen. Z = R 2 + X L − X C 2 = R 2 + ω‧L − 1 ω‧C 2 = R 2 + X 2 Für die Admittanz Y (Scheinleitwert) wird berechnet: Y = 1 R 2 + 1 X L − 1 X c 2 M.6.1.5.5 Parallelschaltung von Impedanzen Hinweis: siehe Text zu M.6.1.5.4 1 z = 1 R 2 + 1 X C − 1 X L 2 = 1 R 2 + ω‧C − 1 ω‧L 2 = 1 R 2 + 1 X 2 M.6.2 Leitfähigkeit κ (Der Begriff wird vorzugsweise bei Flüssigkeiten verwendet.) Einheit: Siemens/ Meter [S/ m] κ = 1 ρ v ρ v spezif. Widerstand Beispiel: Wird mit einem Widerstandsmessgerät an einer flüssigen Probe ein Widerstand von 5 · 10 9 Ω gemessen, kann die Leitfähigkeit mit 1 / 5 · 10 9 Ω = 0,2 · 10 -9 S/ m angegeben werden. 425 M.6 Widerstand - Leitfähigkeit <?page no="428"?> M.6.2.1 Conductivity Unit cu (Der Begriff [cu] als Einheit für die Leitfähigkeit wird vorzugsweise in der Mineralölin‐ dustrie verwendet.) 1 cu = 1 pS/ m Hinweis: Man bezeichnet ihn zwar als „unit“, doch er ist keine Einheit in Bezug auf das Einheiten‐ system. M.6.2.2 Leitwert G (angewandte Elektrotechnik) Der Leitwert G ermöglicht eine einfache Berechnung des Widerstandes eines Leitungs‐ drahtes. G = l R ∙ A 2 l Leiterlänge [m] R Widerstand [Ω] A Leiterquerschnitt [mm 2 ] Werkstoff Leitwert [m/ Ω mm 2 ] Aluminium 34 Eisen 10 Kupfer 56 Konstantan 2 Beispiel: Ein Aluminiumdraht hat eine Länge von 36 m bei einem Querschnitt von 0,75 mm 2 . Der elektr. Widerstand dieses Drahtes beträgt: 36 m / 34 m/ Ωmm 2 · 0,75 mm 2 = 1.41 Ω 426 M Mathematischer Werkzeugkasten <?page no="429"?> Anhang A Permittivitätszahlen ε r ausgewählter Stoffe. Weitere Werte sind in der DK-Werte App von Endress+Hauser GmbH&Co.KG zu finden. Material ε r Aluminiumoxid 6 … 9 Bariumtitanat 1200 CA (Celluloseacetat) 3,5 … 4,5 CAB (Acetobutyrat)-Folie 3,8 … 4,1 EP (Epoxidgiessharz) 3,2 … 4,3 Glas 3,5 … 9 Glimmer 6 … 8 Kalziumcarbonat 8 Mineralöl (für Transformatoren) 2 … 2,5 PA (Polyamid) 3,5 … 4,5 Papier (für Isolation) trocken 2 … 2,5 Papier (für Isolation) ölgetränkt 3 … 4 PC (Polycarbonat) 2,8 … 3,0 PE (Polyethylen) 2,3 … 2,4 PETP (Polyethylenterephthalat) 3,2 … 4,4 PMMA (Polymethylmethacrylat) 3,1 … 4,5 POM (Polyacetal) 4 PP (Polypropylen) 2,3 … 2,5 PS (Polystyrol) 2,5 PTFE (Polytetrafluorethylen) 2,0 … 2,1 PVC (Polyvinylchlorid) 3,8 … 4,3 SI (Siliconkautschuk) 2,5 … 5 Siliziumoxid 3,9 Tantalpentoxid 26 Titan(IV)dioxid 111 UF (Harnstoff-Formaldehyd) 6 … 7 UP (Polyestergiessharz) 3 … 7 <?page no="431"?> Anhang B Daten brennbarer Gase und Dämpfe ● TRGS 727 Vermeidung von Zündgefahren infolge elektrostatischer Aufladung, 07/ 2016 ● Nabert/ Schön, Sicherheitstechnische Kennzahlen brennbarer Gase und Dämpfe, 2. Aufl., Deutscher Eichverlag Braunschweig, Nachdruck 1970 ● Technical Recommendations for Requirements for Avoiding Electrostatic Hazards in Industry Appendix D, Material Data ( JNIOSH-TR 42 (2007)) ● Dräger Gase-Liste 2018 (Ausgabe November 2017) Dräger Saftey AG &Co.KGaA, Lübeck (D) ● Honeywell Gas-Fibel 2013, Honeywell Analytics, Life Safety Distribution AG, Hegnau (CH) Da bei o.g. Quellen zu einzelnen Positionen unterschiedliche Angaben gemacht werden, entsprechen die Werte der Tabelle in der Hauptsache dem CAS-Verzeichnis des GE‐ STIS-Stoffenmanager ® , dem Gefahrstoffinformationssystem der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung (Stand November 2018). Dort nicht vorhandene Werte beruhen u.a. auf Angaben der Datenbank www.chemsafe.ptb.de. Die angegebenen Werte beziehen sich auf atmosphärische Bedingungen im Gemisch mit Luft. <?page no="432"?> Anhang B Daten brennbarer Gas und Dämpfe Gebräuchlicher Name Weitere Bezeichnungen CAS-Nummer Formel Mol-Gewicht g/ mol Siedepunkt °C Flammpunkt °C Zündtemperatur °C MZE mJ UEG Vol-% OEG Vol-% MZQ nC zündwilligstes Gemisch Vol-% Leitfähigkeit S/ m (gemessen bei °C) Explosionsgruppe lt. IEC 60079-0 Acetaldehyd Essigsäurealdehyd, Acetylwasserstoff, Ethylidenoxid, Ethanal 75-07-0 CH 3 CHO 44,05 20 <-20 155 0,38 4 57 1,20 ·10 -4 (0 °C) IIA Acetamid Essigsäureamid, Ethanamid 60-35-5 CH 3 CONH 2 59,07 222 8,8 ·10 -5 (83,2 °C) Acetessigsäureethylester Ethylacetoacetat, Acetessigester Acetylessigsäureethylester,