Das einfachste und doch immer wieder nette Experiment ist eine Jakobsleiter.
Eine Jakobsleiter sind zwei meist V-förmig abgeordnete, fest montierte Elektroden aus massivem, leitfähigem Material. Fest montiert betone ich in diesem Zusammenhang, da eine lange Elektrode auf Hochspannung, die plötzlich umfällt, ein hohes unnötiges Sicherheitsrisiko darstellt. Massiv sollte das Material sein, da ein Lichtbogen durchaus Temperaturen von etlichen tausend Grad Celsius haben kann und ein dünner Draht somit einfach verglühen würde.
Bringt man die dünnste Stelle der Elektroden nah genug zusammen, so entsteht dort ein Überschlag, der die Luft ionisiert. Diese Ionenwolke "zieht" wegen ihrer hohen Temperatur nach oben ab. Da ionsierte Luft leitfähig ist, kann nun auch die breitere Lücke weiter oben durchschlagen werden.
Dieser Prozess setzt sich immer weiter fort, bis der Lichtbogen zu lang wird oder die Ionenwolke weggeblasen wird und das Ganze von vorne beginnt.
Der Minimale Abstand der Jakobsleiter ist durch die Spannung der Quelle bestimmt, sie muss hier einen Überschlag schaffen. Zu kleine Abstände sind nicht empfehlenswert, da der thermische Auftrieb bei sehr kleinen Lichtbögen gering ist und der Bogen dann meist nicht anfängt zu wandern.
Die maximale Lichtbogenlänge ist maßgeblich durch den Strom der Quelle bestimmt. Zwar darf auch die s.g. Lichtbogenbrennspannung nicht unterschritten werden, bei einigen kV tritt dies im Zentimeterbereich jedoch nicht auf. Der fließende Dauerstrom durch die Luft erhält die Ionisierung aufrecht, fließt zu wenig Strom rekombinieren die Ionen und isolieren den Luftkanal, der Lichtbogen erlöscht.
Wenn die Schlagweite am schmalen Punkt der Jakobsleiter bei gegebener Spannung zu groß ist, kann man zu einem Trick greifen: Man sorgt für eine Vorioisation der Luft durch Teilentladungen oder einen kleinen Strom durch einen Widerstand.
Ich verwende einen 1MOhm Widerstand, von dem ein Pol mit einer Elektrode verbunden ist, der andere wenige mm vor der Gegenelektrode endet. Hier entsteht eine Korona und/oder ein winziger Durchschlag, der die Luft soweit vorionisiert, dass die größere Strecke sofort durchzündet und den Widerstand überbrückt.
Eine weitere Möglichkeit ist ein Kondensator parallel zur Jakobsleiter. Ist dieser Kondensator auf mit dem Transformator auf die Resonanzfrequenz von 50Hz abgestimmt, entsteht ein elektrischer Schwingkreis. Der Kondensator ist im Normalfall durch den Lichtbogen kurzgeschlossen wird. Reißt dieser jedoch ab kommt es zu einer kapazitiven Spannungsüberhöhung durch Resonanzerscheinungen am Kondensator (und somit auch an der Jakobsleiter) diese höhere Spannung zündet dann die Strecke. Achtung: Der Transformator muss diese höhere Spannung isolieren können!