Edisons Wunderlampe

Der große Erfinder Thomas Alva Edison (1847-1931) hat einmal in eine Glühlampe einen dritten Draht eingeschmolzen. So konnte er beobachten, dass Elektronen durch das Vakuum der Lampe hindurch vom heißen Glühfaden zu dieser zusätzlichen Elektrode gelangten, aber nur dann, wenn eine positive Spannung angelegt wurde. Deshalb wurde dieser Anschluss Anode genannt. Nun war klar, dass Elektronen negativ sind. Und außerdem war das der Anfang der Elektronenröhren.

Von Reinhard Fenger kam die folgende Idee: Eine Bremslicht-Glühlampe mit zwei Glühwendeln müsste als Edisonlampe funktionieren, wenn einer der beiden Glühfäden durchgebrannt ist. Denn dann ist alles da, was eine Röhre braucht: Direkt geheizte Kathode, Anode und das Vakuum. Das musste ich sofort ausprobieren! Eine gebrauchte Lampe mit 12V/5W/21W war zufällig da. Zwar war keiner der beiden Glühfäden durchgebrannt, aber da konnte ein Netzteil mit 40 V helfen. Der dickere Faden ist jetzt sauber durchgeschmolzen.

Und nun geht´s los: Heizspannung 12 V anlegen, Anodenspannung aus zwei 9-Volt-Blöcken, Strom messen. Hurra, es klappt! Der Anodenstrom ist allerdings recht klein: ca. 100 nA. Wie man so kleine Ströme messen kann? Kein Problem, man nimmt ein Digitalvoltmeter im Spannungsmessbereich. Der Innenwiderstand eines einfachen DVM beträgt 1 MOhm. Wenn das Messgerät 1 Millivolt anzeigt, fließt ein Strom von einem Nanoampere.

Jetzt könnte einer sagen, so ein kleiner Strom, der kommt bestimmt nur von irgendwelchem Schmutz auf dem Isolator. Stimmt aber nicht, denn wenn man die Anodenspannung umpolt, fällt die Stromstärke auf Null. Also sind freie Elektronen dafür verantwortlich. Zur positiven Anode werden sie angezogen, aber eine negative Spannung stößt sie ab.

Eine kleine Messreihe sollte das Verhalten dieser Röhre genauer untersuchen. Die Heizspannung wurde auf 6 V reduziert, das reicht anscheinend auch. Hier die Ergebnisse:

  Uf     Ua      Ia
  6 V    0 V     0,5 nA
  6 V    10 V    3 nA
  6 V    20 V    17 nA
  6 V    30 V    40 nA
  6 V    40 V    64 nA

Der Anodenstrom ist von der Anodenspannung abhängig, wie es sich für eine Röhre gehört. Aber er ist insgesamt relativ klein. Das liegt vor allem am Heizfaden, denn Wolfram hält seine Elektronen besonders stark fest. Große Senderöhren verwenden zwar ebenfalls direkt geheizte Wolfram-Kathoden, aber mit einem Zusatz von Thorium, das in dieser Beziehung freigiebiger ist.

Von Anfang an fielen bei der Messung merkwürdige Schwankungen auf. Und tatsächlich, der Anodenstrom lässt sich von außen steuern! Wenn man mit dem Finger das Glas berührt (heiß!), ändert sich der Anodenstrom. Heureka, soeben wurde die Triode erfunden. Mit einem Kragen aus Aluminiumpapier funktioniert es noch besser. Das "Gitter" ist zwar außen eigentlich falsch platziert, aber es funktioniert. Nun kann man eine Spannung anschließen und den Anodenstrom steuern, und zwar zwischen Ia=3nA bei Ug=0V und Ia=200nA bei Ug=+40V. Der Anodenstrom ist allerdings nicht ganz konstant. Vermutlich wirkt die Innenseite des Glaskolbens als Steuerelektrode, die aber ist mit dem Metallkragen nur kapazitiv gekoppelt.

Kann man diese Röhre noch verbessern? Von Anfang an bestand der Verdacht, dass der nach außen zugängliche Anodenanschluss nur die kurze Seite des durchgeschmolzenen Fadens war. Offensichtlich führen aber vier Drähte durch den Glaskolben, im Sockel sind dann zwei verbunden. Also musste der Sockel weichen. Tatsächlich kamen vier Drähte zum Vorschein. Nur brach beim Ausbauen einer ab, und zwar genau einer von denen zum intakten Heizfaden. Da war leider nichts mehr zu machen. Ade, du wundersame Röhre.