Lichtbogen

Lichtbogen (Bogenentladung), bei einer stromstarken elektrischen Gasentladung die intensive Leuchterscheinung, die zwischen zwei Elektroden in einem Gas unter niedrigem Druck oder in Luft stattfindet. Dieser Effekt wurde erstmals 1812 von dem britischen Chemiker Sir Humphry Davy beobachtet.

Um einen Lichtbogen aufzubauen, werden zwei bleistiftähnliche Elektroden, meist aus Kohlenstoff, miteinander in Berührung gebracht. Anschließend wird ein sehr starker Strom (etwa zehn Ampere) durch sie hindurchgeleitet, der eine starke Erwärmung am Kontaktpunkt hervorruft. Wenn die Elektroden getrennt werden, entsteht ein flammenähnlicher Lichtbogen zwischen ihnen. Durch die hohe Temperatur werden im Lichtbogen Ionen erzeugt (Thermoionisation). Die so ionisierte Luftstrecke zwischen den Elektroden bleibt durch genügend starken Strom erhalten. In einem Lichtbogen in Luft lassen sich bei normalem Druck Temperaturen von 3 500 °C erreichen.

Die Wärmeintensität eines elektrischen Lichtbogens wird u. a. in speziellen Industrieöfen (Lichtbogen- oder Elektrolichtbogenöfen) verwendet, um beispielsweise Metalle zu schmelzen. In so einem Lichtbogenofen steigen die Temperaturen leicht auf 2 800 °C. Lichtbögen werden auch als hochintensive Lichtquellen eingesetzt. Bogenlampen haben den Vorteil sehr konzentrierter Lichtquellen, da 85 Prozent der Lichtintensität von einem kleinen Bereich an der Spitze der positiven Kohlenstoffelektrode abgestrahlt wird. Diese Lampen dienten früher häufig zur Straßenbeleuchtung, werden aber heutzutage beispielsweise in Filmprojektoren eingesetzt. Bei Natriumdampf- und Quecksilberdampflampen (siehe elektrische Beleuchtung) handelt es sich im Prinzip um eingeschlossene Bogenlampen, in denen der Lichtbogen bei reduziertem Druck in einer Atmosphäre von Quecksilber- oder Natriumdampf erzeugt wird. Diese Lampen verwendet man z. B. in besonderen Messgeräten (u. a. Umweltanalytik). Den Lichtbogen nutzt man außerdem beim so genannten Lichtbogenschweißen.