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Full text of "Die Elektrizität und ihre anwendungen"

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EHLSBZEOSHZ 


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taz ae 38 

N) 
ihre Anwendungen 
SNNMNM 














Die Elektrizität 
und ihre Anwendungen. 





DIE 


ELEKTRIZITÄT 


UND 
IHRE ANWENDUNGEN. 


voX 


DR. L. GRAETZ, 


PROFESSOR AN DER UNIVERSITÄT MÜNCHEN. 


MIT 395 ABBILDUNGEN. 





ZWÖLFTE AUFLAGE. 
140. bis 46. Tauxend.) 


STUTTGART. 
VERLAG VON J. ENGELHORN. 
1906, 








Drack der Union Deutsche Verlagsgesellschaft in Stuttgart. 





zent 


© 73 


I 


[23 


Vorwort zur zwölften Auflage. 


Auch in der zwölften Auflage hat dieses Buch infolge des Fort- 
schreitens der Wissenschaft und Technik der Elektrizität wieder erheb- 
liche Vermehrungen erfahren. Die Beziehungen zwischen der Elektrizität 
und dem Licht, welche früher von der Behandlung ausgeschlossen 
waren, wurden jetzt wegen ihrer immer mehr hervortretenden großen 
wissenschaftlichen Bedeutung in einem eigenen, neu hinzugefügten Ka- 
pitel dargestellt, welches sowohl das Faradaysche, wie das Zeemansche 
Phänomen, wie auch die aktinoelektrischen Erscheinungen dem Ver- 
ständnis näher zu bringen sucht. Die Kapitel über Radioaktivität sowie 
über die drahtlose Telegraphie wurden den neuesten Fortschritten ent- 
sprechend nicht unerheblich erweitert. Auch sonst wurde in allen 
Teilen des Werkes der neueste Stand der Wissenschaft und Technik 
berücksichtigt, manches allmählich wichtig Gewordene aufgenommen, 
Veraltetes weggelassen. Von den neu oder ausführlicher behandelten 
Gegenständen seien hier nur kurz einige angeführt: der Halbringelektro- 
magnet, die Wismutspirale, das Panzergalvanometer, der Simonunter- 
brecher, die Wirkung einer Kapazität im Wechselstromkreis, die 
Abstimmung. oszillierender Spulen, die Spannungsünderung bei Wechsel- 
strommaschinen, die Tantallampe, das Janussystem der Telephonie, die 
Pupinspulen. 


2 "> 
Gizen 


VI Vorwort. 


Bei den Korrekturen wurde der Verfasser wiederum von Herrn 
Prof. Dr. K.Stöckl in Passau auf das sorgfältigste und eifrigste unter- 
stützt, wofür er demselben auch hier seinen besten Dank ausspricht. 

Der Verfasser hofft, daß das Werk, das auch in der Ausstattung 
mit Abbildungen wieder wesentliche Verbesserungen und Bereiche- 
rungen aufweist, die alten Freunde sich erhalten und neue dazu er- 


werben möge. 


München, Oktober 1905. 


Einleitung . 


Die Erscheinungsweisen und Wirkungen der Eiektrizität. 
1. Kapitel. Die Reibungselektrizität . 


3. Kapitel. Die Gesetze des elektrischen Stromes 


4. Kapitel. Elektrische Apparate und Mes 


Inhaltsverzeichnis. 


I. Teil. 





Grunderscheinungen. Anziehung und Abstoßung. Positive und nege- 
tive Elektrirität. Isolatoren und Leiter. Elektroskop. Elektrizitäts- 
menge. Coulombsches Gesetz. Einheit der Elektrizitätsmenge. 
Dielelktrike. Elektrisiermaschine. Gleichgewicht der Elektrizität. 
Verteilung der Elektrizität auf einem Leiter. Elektronen. Span- 
nungsunterschied. Spannung. Einheit derselben. Kapazität. Ein- 
heit derselben. Spannungsmeser von Exner, Braun. Elektrische 
Energie. Dichtigkeit. Spitzen. Influenz. Änderung der Kapazität 
durch Infuenz, Kondensator. Dielektrizitätskonstanten. Leydener 
Flasche. Spitzenwirkung. Influenzmaschine von Holtz. Wimshurst- 
maschine, Enladungserscheinungen, Maltiplikutor. Qunärantelektro- 
meter. Eichung desselben. Elektronen. Fernkräfte und ver- 
mittelte Kräfte. Maxwellsche Theorie. Dielektrizitätskonstante und 
Brechungsindex. 











2. Kapitel. Kontaktelektrizität. Der elektrische Strom . . . - 


Galvanis Entdeckung. Voltas Auffassung. Spannungsunterschied. 
Voltasches Element. Elektromotorische Kraft. Elektrische Schei- 
dungskraft. Leiter erster und zweiter Klasse. Gnlvanische Ele- 
mente. Daniell-Element, Ballonelement, Telegraphenelement, Ele- 
mente von Bunsen, Leclanehe. Braunsteinelement, Beutelelement. 
Trockenelemente. Elektrischer Strom. Galvanoskop. 





Stromstärke. Einheit derselben. Messung derselben. Elektro- 
motorische Kraft. Widerstand. Ohmsches Gesetz. Einheit des 
Widerstandes. Schaltung von Elementen. Verteilung der Spannung. 
Spannungsverlust. Stromverzweigung. Brückenverzweigung. Strom. 
verzweigung zwischen zwei Elementen. 








ingen PR, 
Galranoskope. Unterbrecher. Kommutatoren. Tabellen für spe- 
zifische Widerstände. Widerstandskoeffzienten. Metalle, Fiüsig- 
keiten, Isolatoren. Selenzellen. Normalohm. Rheostaten. Stark- 
stromrheostaten. Messung des Widerstandes von Drähten. Wheat- 
stonesche Brücke. Einrichtung derselben beim Universalgalvanoskop. 
‚Widerstand von Flüssigkeiten. Universalmeßbrücke. Thomsonbrücke 
für sehr kleine Widerstände. Normalelemente. Messung der elektro- 
motorischen Kraft. Kompensationsmethode. Messung der Klem- 
menspannung. Voltmeter, Universnlgalvanometer. Messung der 
Stromstärke mit diesen Instrumenten. Kompensationsapparat. 


Selte 


XIN-XVI 


8. 1—346 


3-43 


4457 


58-74 





vu Inhaltsverzeichnis. 


Seite 
5. Kapitel. Die Wärme 
Thermoolektrizität . 2108-128 


Erwärmung durch den Strom. Joulesches Gesetz. Glühen von 
Drähten. Glühlampen. Lampenrheostat. Elektrischer Effekt. Maß 
desselben. Davyscher Lichtbogen. Quecksilberbogenlampe. Peltier- 
sche Wirkung. Thermoströme. Thermoelektrische Spannungsreihe. 
Größe der thermoelektrischen Kräfte. Thermosäulen. Anwendung 
derselben zu Temperaturmessungen. Thermoelektrisches Pyrometer. 
Pyrometrische Messungen. Gülchersche Thermosäule. Wärme und 
Elektrizität. 

itel. Die chemischen Wirkungen & 
Iyse. Polarisationeströme . . - - - 


Elektrolyse. Sekundäre Prozesse. Theorie von Clausi 
Wanderung der Ionen. Faradaysche Gesetze. Voltameter. Messung 
der Stromstärke. Knaligasvoltameter. Kupfer- und Silbervoltameter. 
Elektrolyse in galvanischen Elementen. lonen und Elektronen. 
Mit einem Äquivalent verbundene Elektrizitätsmenge. Wärme- 
tönung und elektromotorische Kraft. Osmotischer Druck und 
Lösungsdruck. Erklärung der Elektrizitätserregung in galvanischen 
Elementen. Polarisation. Polarisationsstrom. Akkumulatoren. 
Ladung derselben von Zentralen. Hochspannungsekkumulatoren. 
Vermeidung der Polarisation durch Wechselströme. Übergangs- 
widerstand. ° Aluminiumzellen. 





ınd Lichtwirkungen des elektrischen Stromes 





- 129-154 





7. Kapitel. Die magnetischen Wirkungen des elektrischen Stromes. . 155—197 


Magnetische Kräfte. Erdmagnetismus. Horizontalintensität. Magne- 
tisches Moment. Magnetisches Feld. Magnetische Induktion. 
Permanente und temporäre Magnete. Elektromagnete. Halbring: 
elektromagnet. Wismutspirale. Magnetische Kraftlinien. Koer- 
ziivkraft. Wärzmeentwickelung beim Ummagneiisieren. Hysteress. 
Magnetische Kräfte eines Stromes. Zahl der Kraftlinien. Magne- 
‚che Permeabilität. Ohmsches Gesetz für den Magnetismus. Magne- 
tische Wage. Drehende Kräfte zwischen Magneten und Strömen. 
Biot-Savartsches Gesetz. Elektromagnetische Einheit der Strom- 
stärke. Solenoide. Wirkung derselben. Drehbare Stromkreise. 
Wirkung des Erdmagnetismus. Rotation von Strömen um Magnete 
und von Magneten um Ströme. Linke-Hand-Regel. Neefscher Ham- 
mer. Elektrische Klingel. Schaltung derselben. Apparate zur 
Strommessung. Gulvanometer für starke Ströme. Präzisionemeß- 
apparate. Galvanometer für schwache Ströme. Multiplikatoren. 
Wiedemannsches Spiegelgalvanometer. Glockenmagnet. Dämpfung. 
Astasierung, Panzergalvanometer. Depres-Galsanometer von Edel 
mann, von Hartmann & Braun, von Siemens & Halake. Magnetischer 
Nebenschluß. Gnlvanometer in Zweigleitung als Voltmeter. Ballisti- 
en Galvanometer. Messung der Kapazität und Dielektrizitätskon- 
stanten mittels des Galvanometers. 
8. Kapitel. Die Kraftwirkungen elektrischer Ströme aufeinander (Elek- 
ÜRUÄGBRBÄRE! 4: ir a4 naar a ee 
Untersuchungen von Ampere. Paı le Ströme. Astatische Strom- 
kreise. Gekreuzte Ströme. Rotation von Stromteilen. Elektro- 
dynamometer von F. Kohlrausch. Zusammenhang zwischen Magne- 
tismus und Elektrizität. Magnetische Molekularströme. Erklärung 
der magnetischen Erscheinungen durch die Molekularströme. Um- 
kehrung der elektromagnetischen und elektrodynamischen Fr- 
scheinungen. 
9. Kapitel. Induktion 


Faradays Untersuchunge: 
des primären Stromes. 























198— 205 








Bar 
Induktion durch Öffnen und Schliefien 
inwendung den Neefschen Hammers. In- 





Inhaltsverzeichnis. 


duktion durch Annäherung und Entfernung des primären Stromes. 
Magnetoinduktion. Lenzsches Gesetz. Rechte-Hand-Regel. Klektro- 
molarische Kraft der indusierte Ströme. Schneiden der Kraftinien, 
Mazwellsche Regel, Magnet und Drahtspule, Kontinuierliche 
Erzeugan, Fukliongirönen, Wecheiletröne. Magnetelek, 
irische Maschine von Stöhrer. Telephon. Arsgosche Scheibe. 
Wirbelströme. Dämpfung. Extraströme. Selbstpotential. Einheit 
desselben. Normale für Selbstinduktion. Induktionsfreie Rollen. 
Drosselspulen. Öffnungsfunken. Induktionsapparate. Kondensator. 
Federunterbrecher. Quecksilberunterbrecher. Motorunterbrecher. 
Deprezunterbrecher. Turbinenunterbrecher. Wehnelt- und Simon- 
Unterbrecher. Spannungserscheinungen. _Schlagweite. 








10. Kapitel. Die Wechselströme und Drehströme 


11. Kapitel. Die elektrischen Schwingungen 


12. Kı 


Erzeugung von Wechselströmen. Alternierende Spranung, Alter“ 
nierende Stromintensität. Messung der Stromstärke von Wechsel- 
strömen. Präzisionsamperemeter für Wechselstrom. Messung der 
Spannung. Präzisionsvoltmeter für Wechselstrom. Scheinbare Ver- 
grberun des Widerstandes. Impedanz. Induktionsfreie und 
juktive Widerstände. Drosselspulen. Messung des Selbstpotentials. 
Summerumformer, Hochfreguenzmesching; Zusammensetzung zweier 
Wechselströme. Phase. asenverschiebung. Phasenunterschied 
zwischen Spannung und Strom. Effekt von Wechselströmen. Watt- 
loıe Ströme. Präzisionewattmeter. Phasenfaktor. Messung denselben. 
Kondensatoren im Wechselstromkreis. Kapazität und Selbstinduk- 
tion bei Wechselströmen. Drehströme. Magnetisches Drehfeld. 
Vorkettung von Drehströmen. 





Elektrischer Funke. Entladung von Kondensatoren. Elektrische 
Schwingungen. Periode derselben. Sehr rasche Schwingungen. 
Versuche von Hertz. Kohürer. Righischer Oszillator. Interferenz 
von elektrischen Wellen. Fortpflanzungsges« igkeit der In- 
duktionskräfte. Elektrische Strahlen. Rellexion und Brechung der 
elektrischen Wellen. Zusammenhang zwischen Elektrizität und Licht. 
Elektrische Resonanz. Abstimmung von Spulen. Induktive Kopı 
lung, lose und eng. Galvanische Koppelung. Versuche von Tesl 
Teafnsche Anordnung. Einfuß des Selbstpotentials. Lichterschei- 
mungen. Physiologische Unwirksamkeit der Teslaströme. 

















iapitel. Der Durchgang der Blaktrisient derch Am. Die Röntgen- 


Ion 
Elektrischer Funke. Schlagweie vd Spänsung.  Geßinrtlinen. 
Schichtung des positiven Lichts, Dunkler Raum. Hittorf-Crookessche 
Erscheinungen. Kathodenstrahlen. Geradlinige Fortpflanzung. Phos- 
phoreszenzerregung, Wärmeerzeugung. Ablenkung durch den 

[agneten. Braunsche Röhre. Anwendung derselben. Mechanische 
Wirkungen. Versuche von Lenard. Negative Ladung. Theorie der 
Elektronen, Kanalstrahlen. Röntgenstrahlen. Fokusröhren. Anti 
kathode. lierung des Vakuums. Photographische Versuche. 
Fluoreszenzec! anne jurchleuchtung. Kryptos] Shop. Entladung von 
Körpern durch Rönigenstrahlen. Erzeugung von Leitfähigkeit Ih der 
Luft. Mechanische Bewegungen unter dem Einfluß dieser Strahlen. 

















18. Kapitel. Die Beoquerelstrahlen und die Radioaktivität 





Die drei Strablenarten bei evakuierten Röhren. Strahlung des U 
und des Thoriums. Becquerelstrahlen. Radioaktivität. Radium, Polo- 
nium, Aktinium. Nachweis und Eigenschaften derselben. lonisierung 
der Luft. Photograpbische Wirkung. Fluoreszenzerregung. Indu- 
zierte Radioaktivität. Drei Strahlenarten, «-, $-, 7-Strahlen. Ema- 
nation. Abklingungskonstante. Zinksulfdschirm. Spintheraskop. 














Rx 


Boite 


. 239—262 


. 268—287 


. 288—309 


310-324 


m 
x Inbaltsverzeichnis. 

Belle 

| Manmpersngung, der Radiumg, Zara des Hadlamı. Ramnyı 
a . 326-186 


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auf die Entiade t- 

aan Zuie t 

15. Kapitel. Die elektrischen Mabeinbeiten . - - 


Zurückfühedarkeit aler M 
und Masen, Örundein! Bin Abos GR pen 
Einheiten. Mechanische Größe 


matches Malııtem, erg Ampere und 





1. Teil 
Die Anwendungen der Elektrizität. 8. 317-053 
1. Kopitel. Die Dyaamomaschlnen für Olslohstrom . . . . + < ren 
YerhielensArtenderöttomeraungung, Nagneloindukion. Magnet 
elektrische ‚rammescher segeln 
‚Bel loruel- 
as 
Kraft und Kl De 
Bar Ind Kiennapmumung. 
elsche, Die 
moderner 





üncn, Maschinen der Siemens Schuckermeke, der AEG, 
Unterrichtadynamon von C, und E. Fein. Klummenspaunun 
Piromniarke bei verschiedenen. Kufaren Widemtant Tür Haupt 
ron» Nebemechlaß), Compoundunsschinen, Regulierung der Neben. 
snhlabmaschinen. Voltmelor und Amı imperometer dor A-EG, und von 
Siemens & Halske- Schaltung der Volt: und Amperemeter. 


2. Kapitel. Die Dynamomaschinon für Wochsolstrom und Drohatrom , 385402 
Wechselsteommaschinen, Apeneine. Dan lemthen- Bchlaien- und 
en Wochsel- us 'hatrommasohinen der Siomens- 
Schucken Maschinen der A,E.G, Gleichstromanker. Murdey- 
a ern Ampeı le Velen Fi Wesen 
zegullerang, remeter und Voltmeter für latrom von 
‚Siemens & Halske. Hitzlrahtmeßinstrumente von Hartmann & Braun. 
meer ‚Elektrostatisches Vollmeter, Wattmeter. Ver 
‚gleich der Dynamomaschinen zwit galranischen Elementen 


3. Kapitel, Die Akkamnlatoren . . 22.000 109-422 
Polarisstionssedme. Sckundäro Elemente Plantdaches Element. 
Formierung des Flantö-Elsuenter. Faurwehen Verfahren, Chemie 
ulatsren. Kapneität und Nutzeffekt der Akkumula- 
Deren lagen Akurelaene Da 'xon-Akkumulator. Benutzung 
op Kabenschläßäyntenos rum Inden. Zetlemschlter. Doppeielle- 
schalter. her. Umerhsiter. Schaltung soo Maschinen, 
en Lampen. Anwendang der Akkumulatoren. 


4 Kapitel. Die Transformatoren, bare @leichriehter - . - 4ERABE 


Hit, eines Stones. Yorsöge hoher Syanaung bei Forniitung. 
Transformation elektrischer Ta bei hwelströmen. Sekunde 











U ee 


5. Kapitel. Das elektrische Bogenlicht . . . - - 


6. Kapitel. Das elektrische Glühlicht und die elektrischen Koch- und 
Heizapparate . E 


& 


® 


. Kapitel. Die Arbeitsleistung durch Elektromotoren . . . 


. Kapitel. Die elektrische Kraftübertragung - - . . 


. Kapitel. Die Verteilung elektrischer Energie. . . . - 


Inbalteverzeichnis. xl 


Seite 
generatoren. Parallelschaltung der Transformatoren. Kerntransfor- 
matoren, Manteltransformatoren. Transformatoren der Siemens- 
Schuckertwerke. Öltransformatoren. Drehstromtransformatoren der 
‚Siemens-Schuckertwerke, der A.E.G. Umformung von Gleichströmen. 
Wechselstrom-Gleichstromumformer. Rotierende Umformer. Um- 
formung von Wechselstrom in Gleichstrom durch Drosselzellen. 
Graetzsche Schaltung. Form der Zellen. 





ehe . 489-488 
Entstehung des Bogenlichts. Aussehen des Flammenbogens. Be- 
nutzung von gleichgerichteten oder Wechselströmen. Lichtstärke. 
Photometrie. Lummer-Brodhunsches Photometer. Hefnersche 
Normallampe. Elektrische Regulierung des Kohlenabstandes. 
Elektrische Lampen. Lampe für Einzellicht von Hefner-Alteneck. 
Hauptstromlampe. Nebenschlußlampe. Differentiallampe. Ver- 
eich der drei Regulierungsarten. Kriziksche Stäbe. Lampen der 
iemene-Schuckertwerke. Firpunktnebenschlußlampe der A.E.G. 
Zusatzwiderstände. Dauerbrandbogenlampen. Wechselstromlampen. 
Motorlampe der, AEG. Transformatoren und Dromelspulen für 
Bogenlampen. Flammenbogenlampen. Liliputlampe. Allgemeine 
Eigenschaften des Bogenlichts. 


re a a + A491 
Joulesche Wärme. Anwendung der Kohle zum Glühen. Evakuation 
der Glasgefüße. Edisonsche Lampen. erapuaiön der Kohle. Kon- 
takte, Fassungen. Efckt der bampen. Formen der Glühlampen. 
Speziallampen. Anschlußdosen. Steckkontakte. Parallelschaltung. 
Nebenschlußmuschinen. Ausschalter. Serienschulter. Korrespondene- 
schalter. Kurzschluß. Sicherungen. Nernst ıpen. Auer-t 
Tantallampen. Elektrisches Kochen. Vergleich der ele 
Wärmeerzeugung mit der durch direkte Verbrennung. Zahl der 
Wattstunden für eine Kalorie. Berechnung der Drahtwiderstände. 
Anordnung derselben. Kochapparate. Verschiedene Schaltungen. 
Prometheus-Heizapparate, Elektrische Öfen. Lötkolben mit Licht, 
bogenheizung. 








22.492510 
Doppelte Verwendung der Drnamomaschinen. Elektromotoren mit 
Nebenschlußwickelung. Eigenschaften derselben. Anlasser und 
Stufenschalter. Kleinmotoren. Hauptstrommotoren. Große An- 
zugskraft derselben. Drehstrommotoren. Anlaasen und Regulieren 
derselben. Gegenschaltung. Wechselstrommotoren. Erklärung der 
Einphaseninduktionsmotoren. Binphasige Kollektormotoren. Einige 
Anwendungen der Elektromotoren. Verteilung der Arbeit. Parallel- 
schaltung. 


RE NN: 
Anwendbarkeit der Kraftübertragung. Vorgänge bei der Kraftüber- 
tragung. Nutzeffekt der Kraftübertragung. Beispiel. Kraftübertragung 
auf große Entfernungen, Hochgespannte Ströme. Kraftübertragung 
von Pauffen a. N.nach Frankfurta.M- Sicherung der Hochspannungs- 
anlagen gegen Blitzschlag. Hörerblitzableiter. Kraftverteilung. 


2. 54-536 
Serienschaltung, Parallelschaltung. Konstante Klemmenspannung. 
Kabel. Verbindungskasten. Wattstundenzähler von Aron. Elek- 
trizitätezähler von Thomson. Zweileitersystem. Dreileitersystem. 
Spannungsteiler. Verteilung durch Wechselströme mit Transforma- 
toren. Parallelschaltung der Transformatoren und Verbrauchs- 
apparate. 








xu Tnhalteverzeichnis, 


Seite, 

10. Kapitel. Die elektrischen Bahnen, Boote und Automobile . . . . 587—555 
Elektrische Trambahnen. Zuleitung des Stromes durch die Schienen. 
Oberirdische Zuleitung. Trolleysystem. Kontaktrolle. Gleitbügel. 
Hauptstrommotoren. Kontroller. Unterirdische Stromzuführung. 
Akkumulatorbahnen. Gemischtes System. Elektrische Lokomotiven. 
Fernbahnen. Schnellbahnversuche. Geleislose Bahnen. Elektrische 
Automobile. Elektrische Boote. Schleppachiffahrt. 


11. Kapitel. Die Elektrochemie . . - 22.22 2.222 22. + 586-575 
Elektrolyse. Gesetz von Faraday. Verschiedene Äquivalentgewichte. 
Polarisation, Betriebepannung. Verringerung der Spannung. Oay- 
dationsarbeit an der Anode. Stromdichtigkeit. Elektrometallurgie. 
Darstellung von Reinkupfer aus Schwarzkupfer. Elmoresche Kupfer- 
zöhren. "Gewinnung des Reinkupfers aus Gen Erzen nach Siemens. 
Gewinnung von Zink. Gewinnung des Zinns aus Weißblechabfällen. 
Goldgewinnung von Siemens & Halake. Aluminiumgewinnung. 
Elektrischer Schmelzofen. Versuche von Moissan. Karbide. Cal- 
ciumkarbid. Acetylen. Elektrolytisches Bleichverfahren. Ozon- 
erzeugung. Ozonröhre. Anwendungen des Ozons. 


12. Kapitel. Die Galvanoplastik. . © 2 222.222 220. 4 376-584 
Galvanostegie und Galvanoplastik. Einrichtung der Bäder. Strom- 
dichtigkeit und Spannung. Versilberung. Verkupferung. Ver- 
goldung. Vernickelung. Verstählung. Anwendung von Nebenschluß- 
maschinen. Anschluß der Bäder an Zentralen. Metallisieren. 
Herstellung von Klischees. Gravieren und Inkrustieren der Metalle. 


18. Kapitel. Die Telegraphie ana an rat ne de BR 
Historischer. Erdleitung. Morsescher Schreibtelegraph. Taster. 
Morse-Apparat. Relais. Bolarisiortes Relnis. Morse-Alppabet. Fa 
schreiber. Selbstauslönung. Typendruckapparat von Hughes. Kopier- 
telegraphen. Oberirdische Leitung, Unterirdische Leitung. Kabel. 
Kabeltelegraphie. Verzögerung des Stromes. Entladungsstrom. 
Mittel zu seiner Beseitigung. &yphonrekorder. 


14. Kapitel. Telophon und Mikrophon. . © 2 2.2.2.2... . 605-832 
Prinzip des Telephone, Spezielle Art der Kraftübertragung. Telephon 
von Bell. Tonhöhe, Tonstürke, Klangfarbe. Telephone mit Huf- 
eisenmagneten. Verschiedene Formen des Telephone. Mikrophon. 
Prinzip desselben. Anwendung des Mikrophone. Stäbchenmikro- 
phone. Körnermikrophone. Lautsprechende Telephone. Schaltung 
von Telephon, Mikrophon und Klingel. Einrichtung zweier Sta- 
tionen. Mikrotelephone. Linienwähler. Schaltung der Telephone 
wit Linienwähler. Anwendung des Telephons in Städten. Vermitte- 
lungsämter. Klappenschränke. Janumystem. Vielfachumschalter 
von Mix & Genest. Telephonische Fernverbindungen. Ladungs- 
ströme. Pupinsche Spulen. Singende Bogenlampe. 








15. Kapitel. Die drahtlose Telegraphie ern 
Elektrische Schwingungen. Kohärer. Righischer Oszillator. An- 
oränungen von Märconi. Antennen. „Stehende Schwingungen. 
Braunscher Flaschenkreie. Direkte und induktive, enge und lose 
Koppelung. Magnetischer Detektor von Marconi. Elektrolytischer 
Detektor. Telefunkensystem. Resonanz. Abstimmung. Wellen- 
messer. Ausgeführte Schaltungen. Unterteilte Funkenstrecke. Ein- 
Muß der Erdoberfläche. Anwendungen und Erfolge der drahtlosen 
Telegraphie. Rückblick. 


Register. oo oe 











Einleitung. 


Das einzige Gebiet der Physik, welches. nur durch eine große 
Reihe schwieriger Untersuchungen überhaupt bekannt werden konnte, 
ist das Gebiet der Elektrizität. Für alle anderen Naturerscheinungen, 
die reinen Bewegungen, den Schall, das Licht, die Wärme haben wir 
von der Natur selbst schon die einfachsten Hilfsmittel zu ihrer Er- 
forschung mitbekommen, unsere Sinne; wir fühlen, wir sehen, wir hören 
sie. Wenn auch die Sinne oft uns täuschen, und wenn wir auch zu 
einer sicheren, gründlichen Kenntnis dieser Erscheinungen uns nicht 
auf die direkten Angaben unserer Sinne verlassen dürfen, so haben wir 
durch sie doch wenigstens den Vorteil, daß sie uns in vielen Fällen 
unmittelbar angeben, ob Erscheinungen vorhanden sind oder nicht. 
Dieses wichtige Hilfsmittel für die Erforschung der Natur geht uns 
bei der Elektrizität vollständig ab. Wir haben leider keinen elektrischen 
Sinn. Zum Glück aber hat die Elektrizität unter anderen die höchst 
willkommene Eigenschaft, daß sie sich leicht und fast ohne unser Zu- 
tun in andere Erscheinungsformen verwandelt. Dadurch erst wird 
diese Kraft, welche die größte Rolle in der Natur spielt, unseren 
Sinnen zugänglich. Statt eigener Sinnesorgane wenden wir andere 
Hilfsmittel, Apparate, an, welche uns nicht nur das Vorhandensein der 
Elektrizität anzeigen, sondern uns auch ihre quantitativen Verhältnisse, 
ihre größere und geringere Menge, Dichtigkeit, Spannung u. s. w. zu 
messen gestatten. Die leichte Umwandlungsfühigkeit der Elektrizität 
dient uns eben dazu, Apparate zu konstruieren, welche ohne weiteres 
das Vorhandensein der Elektrizität anzeigen und das Maß für ihre 
quantitativen Verhältnisse geben. 

Durch derartige Methoden und Untersuchungen aber hat sich 
allmählich gezeigt, daß das Gebiet der Elektrizität das umfassendste 


xIv Einleitung. 


in der Natur ist, daß die Elektrizität mit fast allen anderen Natur- 
erscheinungen, dem Licht, der Wärme, den chemischen Vorgängen in 
einem sehr engen Zusammenhang steht, in einem so engen Zusammen- 
hang, daß wir jetzt sogar das Licht, obwohl es scheinbar ganz anderer 
Natur ist, als eine elektrische Erscheinung auffassen müssen. 

Diese ungemein vielseitige Verknüpfung der Elektrizität mit den 
anderen physikalischen und chemischen Vorgängen war auch der Grund, 
warum man lange sich keine stichhaltige, begründete und insbesondere 
widerspruchslose Vorstellung davon machen konnte, was eigentlich 
Elektrizität ist. Man sah zwar deutlich, duß viele elektrische Er- 
scheinungen sich in dem Lichtäther abspielen, in welchem, wie in 
einem großen Ozean, wir alle leben, so daß man sie als Vorgänge in 
dem Äther betrachten mußte, aber man sah auch, daß man es im 
Gebiete der Elektrizität nicht bloß mit den Bewegungen und Zuständen 
des Äthers zu tun hat, sondern daß auch die körperliche Materie, die 
Moleküle und Atome derselben dabei mitwirken. Und gerade diese 
Doppelbeziehungen machten es schwierig, ein vollkommenes Bild, eine 
Erklärung für die elektrischen Erscheinungen zu ersinnen. Manche 
Eigenschaften der Elektrizität z. B. sind sehr analog denen eines 
Stromes, so daß man ganz zweckmäßig von einem elektrischen Strom 
sprechen kann, andere aber, z. B. die magnetischen Wirkungen in 
der Umgebung eines Stroms, wieder nicht. Diese verhalten sich viel- 
mehr wie Vorgünge im Äther. Es ist schon ein großer Fortschritt, 
daß wir jetzt wenigstens mit einiger Sicherheit trennen können, welche 
von den elektrischen Erscheinungen Äthervorgänge und welche materielle 
Vorgänge sind. Die Vorstellung, welche jetzt im Vordergrund der 
wissenschaftlichen Betrachtung steht, und welche in der Tat Klarheit 
in viele sonst unverständliche Erscheinungen bringt, ist die, daß die 
Elektrizität selbst eine Art Materie ist, die wie die anderen Stoffe, in 
kleinste Teilchen, Elektronen genannt, geteilt ist, daß aber diese 
Elektronen in einer engen Verknüpfung mit dem Äther stehen, so daß 
jede Bewegung eines Elektrons auch eine Bewegung im Äther zur 
Folge hat und umgekehrt. Wie weit es bisher möglich ist, durch 
diese Anschauung die elektrischen Erscheinungen verständlich zu 
machen, ist an geeigneten Stellen in dem Werke dargelegt. 

Historisch hat sich unsere Kenntnis der elektrischen Erscheinungen 
so entwickelt, daß lange Jahrhunderte hindurch die Erscheinungen 
der Reibungselektrizität allein bekannt waren, daß man nur durch 


Einleitung. xv 


Reibung Elektrizität erzeugen und die Erscheinungen verfolgen 
konnte, welche die Elektrizität im Gleichgewicht zeigt. Erst als 
am Ende des XVII. Jahrhunderts, im Jahre der französischen 
Revolution 1789, Galvani, oder, wie eine Erzählung behauptet, eigent- 
lich seine Frau, ganz zufüllig eine elektrische Wirkung beobachtete, 
bei der jede durch Reibung erzeugte Elektrizität ausgeschlossen war, 
erst seit dieser Zeit lernte man in den chemischen Prozessen eine 
Quelle kennen, die in unvergleichlich größeren Mengen Elektrizität 
liefert, als man durch Reibung erzeugen kann, und die durch ihre be- 
sondere Erscheinungsform sofort die Kenntnisse von den Eigenschaften 
und Wirkungen der Elektrizität um ein Bedeutendes erweiterte. Von 
dieser Zeit an fand ein stetiger ungehemmter Fortschritt in der Unter- 
suchung der Elektrizität und ihrer Wirkungen statt. Eine glänzende 
Reihe von Namen hervorragender Männer bezeichnet den Fortschritt 
der Elektrizitätslehre. Durch ihren Scharfsinn und ihre Experimentier- 
kunst brachten Männer wie Faraday, Ampere, Weber, Ohm, 
Joule, Davy, Seebeck, Oerstedt, Helmholtz, Maxwell, 
Hertz die Kenntnis der elektrischen Erscheinungen zu einer un- 
geahnten Höhe. Faraday insbesondere war es, der durch die groß- 
artigsten Entdeckungen, durch die originellsten Methoden, durch die 
scharfsinnigsten Untersuchungen nicht nur die breite Grundlage legte 
zu dem großen Bau, den die Elektrizitütslehre heute einnimmt, sondern 
der einen großen Teil dieses Baues selbst hoch in die Höhe führte, 
und Heinrich Hertz war es, der, trotzdem ein neidisches Geschick 
ihm nur eine sehr kurze Lebenszeit gab, diesen Bau noch ein großes 
Stuck über Faraday hinaus förderte. 

Diejenigen Zweige der elektrischen Erscheinungen, welche für die 
riesig entwickelte moderne Elektrotechnik die Grundlage bilden, die 
Induktionserscheinungen, gerade diese entdeckt und erforscht zu haben 
ist Faradays zweifelloses und ungeschmülertes Verdienst. Immer ist 
zwar ein großer Schritt zwischen einem im Laboratorium ausgeführten 
Versuch und der Anwendung dieses Versuchs für die Praxis, für die 
Technik, für das Leben. Aber auch hier war es wieder eine Reihe 
genialer Männer, welche die Anwendbarkeit der Elektrizität für die 
Technik erkannten und welche ihren Scharfsinn und ihre Geschick- 
lichkeit dazu verwendeten, um diese umfassende Naturkraft der Mensch- 
heit dienstbar zu machen. Die Namen Steinheil, Jacobi, 
Siemens, Edison, Bell und Marconi werden stets als Namen 


xvI Einleitung. 


von Pionieren des Fortschritts geehrt werden. Steinheil richtete 
den ersten elektromagnetischen Telegraphen ein. Jacobi lehrte 
zuerst die Anwendung der Elektrizität zur Abscheidung von Metallen 
und zur Galvanoplastik, Siemens legte durch seine Erfindung der 
Dynamomaschine den Grund zu der elektrischen Beleuchtung und 
zur elektrischen Arbeitsleistung, sowie zu den elektrochemischen Pro- 
zessen, Edison gab die Einrichtung des elektrischen Glühlichts, Bell 
schenkte uns im Telephon einen Apparat, dessen Anwendungsfühigkeit 
ebenso groß ist wie die genile Einfachheit seiner Konstruktionen, 
und Marconi endlich eröffnete durch seine Telegraphie ohne Draht 
das große Äthermeer dem menschlichen Verkehr. 


I Teil, 


Die Erscheinungsweisen und Wirkungen 
der Elektrizität. 


Graetz, Elektrizität. 13. Auflage. \ 


L Teil. 


Die Erscheinungsweisen und Wirkungen der 
Elektrizität. 


1. Kapitel. 
Die Reibungselektrizität. 


Eine allgemein bekannte Erscheinung ist es, welche die Grundlage 
für unsere heutige Kenntnis des großen und vielverzweigten Gebietes der 
Elektrizität bildet. Ein Stück Bernstein (griechisch: Elektron) zeigt, 
wenn es mit einem Tuch gerieben wird, die Eigenschaft, leichte Körperchen 
anzuziehen. Kleine Papierschnitzel, leichte Holundermarkkügelchen u. s. w., 
in deren Nähe man geriebenen Bernstein bringt, fliegen an ihn heran. 
Von dieser zwar merkwürdigen, aber unscheinbaren Wirkung ist es wohl 
ein weiter Weg bis zu den heutigen Riesenwirkungen unserer elektrischen 
Maschinen, aber doch ein Weg, den, nur durch wenige zufällige Ent- 
deckungen noch unterstützt, der menschliche Geist gefunden und gebahnt. 
hat,.und auf welchem er, langsam aber sicher fortschreitend, nicht nur 
die Beherrschung, sondern auch die Erkenntnis der gewaltigsten Natur- 
kraft gewonnen hat. 

Wenn wir die Erscheinung beim Bernstein kurz ausdrücken wollen, 
so werden wir sagen können, daß der Bernstein durch das Reiben in einen 
eigentümlichen Zustand versetzt wird, in welchem er imstande ist, Kräfte 
auszuüben, die er sonst nicht zeigt. Diesen eigentümlichen Zustand, den 
man durch gar nichts sonst erkennt, bezeichnet man als elektrischen. 
Man sagt, der Bernstein sei elektrisch geworden. Ganz ebenso wie der 
Bernstein werden aber eine große Reihe anderer fester Körper ebenfalls 
durch Reiben elektrisch. Es ist ja eine durch Spielversuche schon den 
Kindern bekannte Tatsache, daß Glas, Siegellack, Kautschuk, Ebonit 
und andere Stoffe durch bloßes Reiben mit einem Tuch oder mit Pelz die 
Fähigkeit erlangen, leichte Papierschnitzel, die man auf einen Tisch ge- 
streut hat, anzuziehen. Beobachtet man aber diesen Vorgang genauer, 
so sieht man, daß er gar nicht so einfach ist. Einzelne von den Papier- 
schnitzeln, die leichteren, fliegen allerdings an eine geriebene Glasstange, 
an eine geriebene Siegellackstange heran, aber sie bleiben nicht lange an 
ihr haften, sondern fliegen nach einiger Zeit wieder von ihr fort. Man 
kann also aus diesem Experiment bloß schließen, daß um einen durch 
Reiben elektrisierten Körper herum gewisse Kräfte vorhanden sind, die 
nicht vorhanden sind, wenn der Körper unelektrisch ist. Über die Art 





4 I Teil. 1. Kapitel, 

dieser Kräfte und über die Ursache ihres Auftretens kann man aus diesem 

ee gar nichts aussagen, weil die Erscheinungen zu kom- 
Es zeigt sich aber een daß I ee und Ähnliche 


wenn sie mit einem olektrisierteı er dureh nur berührt Y 
selbst elektrisch werden, aß sie selbst lurch in 


experimentell nuchweisen. Man sein Pay Tanke Pete Tan 
= nn einar Biferladen Bet 
rühre es vlektrisierten Glasstab. Durch diese Berührung 
das Holundermarkkligelehen selbst isch. Denn wenn man jetzt 
ein unelektrisches Kügelchen in seine Nähe bringt, so wird Keen) 
‚auch zuerst 
FE: nach kurzer ee 
abgestoßen. 






Dieses Verhalten gibt 
Mittel, 


Aral ekiriche Körpern 
einander ausüben. Man 


ine elektrisch 
en eine ” 
werden dadurch beide in 
Aleicher Weise  elektzisch 
und diese beiden in glei- 
cher Weise elektri- 
sierten Körp« oßen 
sich nun sofort ab 
und beharren b 
dieser Abstoßung. 
Auch werden beide von dem Glasstab abgestoßen, Ganz dasselbe findet 
statt, wenn man die Kügelchen nicht mit einem elektrischen Glasstab 
berührt: hat, sondern mit einem elektrischen 
stab u. s. w. Immer stoßen sich zwei in gleicher Weiss alektrisierte 
a 


Kör] 

"Wenn man aber so verschiedene geriebene Substanzen benutzt, Olns, 
Biogellack, Ebonit, #0 findet man doch außer dieser Gleichheit der Wir- 

‚auch einen wesentlichen Unterschied zwischen ihnen, Hat man die 

Kügelchen in Fig. 1 2: B. durch Berühren mit einem elektrischen Glasstab 
elektrisch gemacht, 0 stoßen ain sich gegenseitig ub und jedes wird auch 
won der Glaastab abgestoßen. Dagegen wird jodes der beiden Kügel- 
‚chen von einer olektrisierten Siegellackstango, die man in die Nühe 
angezogen. Auch das Umgekehrte findet statt. Wenn man die Kt 


| 


Anziehung und Abstoßung. 5 


chen durch Berühren mit der geriebenen Siegellackstange elektrisiert, so 
stoßen sie sich gegenseitig ab und werden auch von der Siegellackstange 
abgestoßen. Dagegen werden sie von einer geriebenen Glasstange 
angezogen. Wir erfahren also dadurch, daß das, was wir elektrischen 
Zustand nennen, noch von verschiedener Art sein kann. Eine geriebene 
Glasstange ist in anderer Weise elektrisch, als eine geriebene Siegellack- 
stange. Was die eine anzieht, stößt die andere ab. Man hat diese Er- 
fahrungstatsache dadurch ausgedrückt, daß man elektrisierte Körper als 
positivund negativ unterschied. Man ist übereingekommen, eine 
durch Reiben mit Pelz elektrisch gewordene Siegellackstange negativ 
elektrisch zu nennen, die geriebene Glasstange, die sich entgegen- 
gesetzt verhält, also positiv elektrisch. 

Die bisher angeführten Tatsachen kann man daher ganz kurz folgender- 
maßen aussprechen: 

Gleichnamig elektrisierte Körper stoßen ein- 
ander ab, ungleichnamig elektrisierte Körper 
ziehen einander an. 

Die Körper, von denen bisher die Rede war: Glas, Siegellack, Ebonit, 
Kautschuk, Papier, Holundermark u. s. w., waren lauter unmetal- 
lisch e Stoffe. Diese Körper zeigen in elektrischer Beziehung zwei 

‘haften. Erstens, sie werden durch Reiben leicht elektrisch, und 
zwar nur an den Stellen, an denen sie gerieben wurden, und zweitens, 
sie behalten ihren elektrischen Zustand, wenn er einmal erregt ist. Ganz 
wesentlich anders verhalten sich die Metalle und ebenso wie diese 
auch eine Reihe anderer Substanzen, viele Flüssigkeiten, feuchtes Holz, 
Erde u. s. w., ebenso verhält sich insbesondere auch der menschliche 
Körper. Hält man nämlich einen Metallstab in der Hand und reibt ihn, 
so findet man keine Spur von elektrischer Wirkung, keine Anziehungen 
auf Papierschnitzel oder dgl. Trotzdem ist der elektrische Zustand auf 
ihm erzeugt worden. Aber die Metalle und die anderen eı ö 
haben noch die weitere Eigenschaft, daß sich dieser elektrische Zustand 
mit der größten Leichtigkeit und Schnelligkeit über ihre ganze Ober- 
fläche verbreitet. Daher bleibt auf einem geriebenen Metallstab der 
elektrische Zustand nicht an der geriebenen Stelle allein, sondern verbreitet 
sich sofort über das ganze Metall, und wenn er in der Hand gehalten wird, 
über die Hand und den ganzen Körper des Menschen, über den Fußboden 
und die Wände des Zimmers, in dem man sich befindet, schließlich über 
die ganze Erde, so daß er auf eine so überaus große Fläche verteilt ist, 
daß an jeder einzelnen Stelle seine Wirkung zu klein ist, um erkannt zu 
werden. Man bezeichnet diese Verteilung des elektrischen Zustandes kurz 
dadurch, daß man sagt, die ElektrizitätistzurErdeabge- 
leitet. 

Daraus folgt: Will man ein Metall in den elektrischen Zustand ver- 
setzen, so darf man es nicht direkt in der Hand halten, sondern man muß 
es mit einem Griff von Glas, Siegellack, Ebonit u. s. w. versehen. Ebenso 
überspinnt man aus diesem Grund Drähte mit Seide oder umgibt sie mit 
Kautschuk. Nur dann bleibt der elektrische Zustand auf dem Metall, 
wenn er dort entwickelt wurde, und wird nicht abgeleitet und verbreitet. 
Man sagt von einem solchen Metall, es seiisoliert. In der Tat kann 





T. Teil. 1. Kapitel. 


isoliertes Maler durch Reiben elektrisch machen und in 

erhalten. 

unterscheidet also in elektrischer Beziehung zwei Klassen von 

Die Stoffe, wie Glas, Siegellack u. 5. w., nennt man Isolu- 

weil sie die Klektrizitüt auf sich bewahren, isolieren, wenn aie 
erregt ist. Die Metalle und die erwähnten anderen Stoffe 

Leiter oder Konduktoren, weil sis die Elektrizität 


ter kann man also den elektrischen 


n: i 


- 
© 
” 
® 
® 


Ei 


11 
E 





nicht horatellen, woil er sich sofort über die ganze Erde verbreitet. 
2 isolierten Leiter dagegen kann man den ie 


einer Oberfläche. Die Elektrizität verbreitet sich sofort über die 

Ba berflüche des Leiters. Berührt man einen elektrisierten Leiter mit 
Hand, so wird er EEE nicht nur an dem 

‚Punkte, sondern überall, weil die ganze Elektrizität zur Erde abgeleitet 


Man sieht daraus zunächst rein praktisch, daß ein isolierter Leiter 
für elektrische Untersuchungen große Vorzüge vor einem Isolater hat. 
Leiter muß, wenn er bloß an einer Stelle mit einem olektrisierten 
Körper berührt wurde, überall elektrisch werden, und kann ebenso 
einfach durch bloßes Ableiten an einer Stelle ganz unelektrisch gemacht 
Man verwendet deshalb für elektrische Untersuchungen gewöhn- 
lich isolierte Leiter. 

Die erste Anwendung, die man von diesem Verhalten der Leiter 
machen kann, ist die Konstruktion eines zweckmäßigen Apparates, der 
dazu dient, anzuzeigen, ob ein Körper elektrisch ist oder nicht, eines 
Elektroskops. Man nimmt (Fig, 2) zwei leichte Streifchen von 
Bluttgold als leitende Körper, befestigt diese an einem metallenen Stäbchen, 
das an seinem anderen Ende eine metallene Kugel, einen Knopf, trägt, und 
steckt das Stäbchen isoliert, durch Paraffin oder Bernstein, in ein 
Gehäuse mit Glaswänden. Damit ist ein einfaches Elektroskop konstruiert, 
Sobald der Kuopf des Apparaten mit einem elektrischen Körper berührt 
wird, wird ihm etwas Elektrizität mitgeteilt; diese verteilt sich über das 
Stäbchen und die Streifchen von Blattgold, da diese ja Leiter sind, und 
die beiden leichten Streifchen stoßen einander ab, da sie j. gleichnanig, 
elektrisiert sind. Is zeigt sich also die Elektrizität eines Körpers, mit dem 
man den Knopf berührt, durch die Divergenz der Goldblüttchen an. Man 
nennt den Apparat ein Goldblattelektroskop. Man kann 
diesen Apparat sofort dazu benutzen, um auf einfache Weise zu unter- 
‚suchen, welche Körper durch Reiben positiv elektrisch werden und welche 
negativ, Man berührt 2. B, den Knopf des Elektroskops mit einer geriebenen 
Si ckstange. Dann worden die Goldblättchen negativ elektr 

stoßen sich ab. Bringt man nun an den Knopf einen anderen negativ 
elektrischen Körper, so werden die Goldblättchen stärker negativ und 
divergieren infolgedessen mehr als früher; bringt man aber einen positiv 
‚elektrischen Körper heran, so werden die Goldblättchen schwächer negativ 


F 


; 


FE 


N 
so 

als 

zur 


Hi 
He 


! 


(, denn die Elektrizität hat aich sofort tlber die ganze 

2 itet. Auf diose Weise erkennt man sofort, daß die Luft vin 
Is ist. Denn der Knopf des Apparatos ist ja für gewöhnlich stots 
Berührung und die Blättchen bleiben doch divergent. Man 

Körper daraufhin untersuchen, ob sie Leiter oder Isolstoren 

_ Aber dabei zeigt es sich, daß dieser Unterschied nicht ein ganz acharfer 

18 vielmehr ein atetiger Übergung zwischen Leitern und Isolatoren 

L. Legt man nämlich ein unisoliertes Metall an den Knopf 
les (gelad 'Elsktroakops, so fallen die Goldblättchen im Moment 
en. Ebendassolbe geschieht, wenn ınun den Knopf mit der Hand 

hle oder mit feuchten Stoffen berührt, Berührt man den Knopf 





ger 


B I. Teil, 1. Kapitel, 
‚B. mit Papier, #0 findet im ersten Moment kein Zusammenfallen 
i mählich divergieren sen x 





! 
& 





nicht einfach streng in Leiter und Isolatoren scheiden 
man vielmehr sagen muß, alle Körper leiten die Elektri- 
in außerordentlich verschiedenem Maße. Die Motalle leiten 


Zu den Leitern gehören Metalle, ferner Kohle, Graphit, Säuren, Salz- 
lösungen, und tierische Körper, Leinen, Baumwolle; zu den 
Torlateren ohren Ols, Kantschuk, Parellan, Leder, Walls, Beide, 
2 Wachs, Paraffin, Schwefel, trockene Salze, Bernstein, 
‚Schellack, die Luft und andere Gase. Alle die letzterwähnten Substanzen, 
wenn sie trocken sind, kann man also zum Isolieren von Leitern benutzen. 
Wenn wir einen isolierten Leiter durch Berühren mit einem elektri- 

it geriebenem Glas, elektrisch machen, so bekommt 


ist, desto kräftiger stößt or ein anfgehängtes Markkügelchen unter sonst 
gleichen Umständen ab, Man al auch in Pe Weise dies 80 
ausdrücken, daß man sagt. ein elektrischer Körper, der, unter sonst gleichen 
Umständen, eine größere Kraft auf ktrisiertes Markkügelchen aus- 
übt, enthält eine größere Elektrizitätsmenge oder Ladung. 
Selbstverständlich unterscheidet man positive und negative Elektrizitäts- 
mengen. Wir schließen also aus der Kraft, die ein elektrischer Körper 
Kind die Blektrizitätswenge, die er enthält, Üben zwei gelsdene 








‚die gleiche Kraft auf danseibe ‚geladene Markkügelchen in derselben. 
aus, 30 sagen wir, 
bt der ein eine doppelt a0 





ie enthalten gleiche Blektrisitätamen 
oße Kraft aua, a0 angen wir, er enthält 











eine do) große Klektrizitätamenge, Wir messen dann also die ge- 
sumte tätamenge, die ein Körper enthält, aus dor Kraft, die er auf, 
ein in ter Entfernung befindliches kleines elektrisches Mark- 
kügelchen ausübt, 


Die Kraft nun, die ein elektrisierter Körper auf einen anderen ausübt, 
ist.an Größe verschieden, je nach der Entfernung, in welcher die beiden 


Coulombschen Gesetz. 9 


Körper sich voneinander befinden. a entstand natürlich die Frage: In 
welcher Weise hängt diese Kraft von der Entfernung der beiden Körper 
voneinander ab? Um dies zu entscheiden, muß man das Experiment 
befragen und muß sehr kleine elektrisierte Körper daraufhin untersuchen, 
weil bei diesen ihre Gestalt nicht mehr von Einfluß ist. Das Grundgesetz 
nun, das Coulom b durch eine mühsame Untersuchung gefunden hat, 
lautet: 

Die Kraft, welche zwei kleine elektrisierte Kör- 
per aufeinander ausüben, ist gleich dem Produkt 
ihrer Elektrizitätsmengen, dividiert durch d 
QuadratihrerEntfernung, unddieseKraftisteine 
abstoßende, wenn die beiden Körperchen gleich- 
namig, eine anziehende, wenn sie ungleichnamig 
elektrisiert sind. 

Dieses Gesetz, das im Jahre 1785 gefunden wurde, nennt man nach 
seinem Entdecker das Coulombsche Gesetz. 

Wir können das Coulombsche Gesetz zunächst mit Leichtigkeit dazu 
benutzen, um Elektrizitätsmengen in genau bestimmtem Maße zu messen, 
d. h. um uns eine Einheit zu schaffen, in der wir alle Elektrizitätsmengen 
ausdrücken. Wir sahen, daß wir auf die Größe einer Elektrizitätsmenge 
schließen aus der Kraft, welche sie ausübt. Nun werden aber Kräfte in 
der Physik ein für allemal in einer bestimmten Einheit, die man 1 Dyne 
nennt, ausgedrückt. Es ist z. B. die Anziehungskraft, welche die Erde 
auf ein Kilogramm ausübt (das Gewicht eines Kilogramms), in dieser 
Einheit gleich 981000 Dynen. Eine Dyne ist daher ungefähr gleich der 
Kraft, mit welcher die Erde ein Milligramm anzieht, also gleich dem Gewicht 
eines Milligramms; genauer ist das Gewicht eines Milligramms bloß gleich 
0,981 Dyne. Benutzen wir diese Einheit für die Kraft, so können wir nach 
dem Coulombschen Gesetz sagen: wir wollen diejenige Elektrizitätsmenge 
als Einheit wählen, welche auf eine gleich große in der Entfernung von 1 cm 
befindliche eine Kraft ausübt, deren Größe gerade 1 Dyne ist. Dies ist die 
sogenannte elektrostatische Einheit der Elektrizitätsmenge, 
weil sie aus dem Grundgesetz der Elektrostatik, dem Coulombschen Gesetz, 
folgt. Statt dieser Einheit braucht man aber für praktische Zwecke stets 
eine andere, welche dreitausendmillionenmal so groß wie die von uns be- 
stimmte ist. Man nennt diese praktisch gebrauchte Einheit 1 Co ulomb. 
So spricht man von 10 Coulomb, 0,5 Coulomb u. s. w., die ein elektrischer 
Körper enthält. Der Grund, der zur Einführung dieser Einheit geführt 
hat, wird später (Kap. 15) klar werden; vorläufig genügt es festzusetzen, daß 
wir alle Elektrizitätamengen in Coulomb messen. Man sieht aber, daß ein 
Körper, der die Elektrizitätsmenge 1 Coulomb enthalten würde, ganz 
außerordentlich große Kräfte auf einen zweiten, ebenfalls mit 1 Coulomb 
geladenen Körper ausüben würde, da 1 Coulomb gleich dreitausend Millionen 
(8. 10°) elektrostatischen Einheiten ist. Schon Ladungen von 1 millionstel 
Coulomb bringen große Kräfte hervor. Man bezeichnet 1 millionstel 
Coulomb als 1 Mikrocoulomb. Wir können leicht ausrechnen, 
daß zwei kleine Körper, von denen jeder mit 1 Mikrocoulomb, d. h. 3000 
elektrostatischen Einheiten, geladen wäre, wenn sie 1 cm Abstand von- 
einander haben, eine Kraft aufeinander ausüben würden, die gleich 9 Mil- 











Das Coulombsche Gesetz erfordert übrigens noch eine BR 


BEER EU OR ide wre, Nat 


Gesetz, wie es oben scheint es, als sb ‚die Kraft 
ale Kor di die bestimmten Abstand voneinander 
haben, immer dieselbe ist, ob sich nun Luft zwischen den Körpern befindet 
‚oder irgend eine andere Substanz, etwa Petroleum. Glas oder dgl, Das ist 
aber, wie FI anier fand, nicht IE Das Zwischenmedium zwischen 

beiden geladenen Kö urch die geladenen Körper selbst 
beeinflußt und modifiziert t auch die Kraft zwischen ihnen und zwar 





unseren beiden obigen Körpern von je 1 Mikrocoulomb Tndung nicht die 
Luft wäre, sondern etwa Petroleum, s0 wäre die Kraft ven ihnen 
nicht 10 Kilogramm, sondern, wie man mit der Wage messen könnte, 


nur, „Kilogramm, und wenn Risinusäl dazwischen wäre, nur etw; 3 Kilo, 


gramm. Jede (isolierende) Substanz verringert also die Kraft cken 
zwei en Körpern in einem bestimmten Verhältnis, Die Zahl 2,2 im 
Fall des Potroleums, oder 4,3 im Fall des Ririnusöls nennt man die 
Dielektrizitätskonstante der Substanz. Wir werden noch 
öfter von ihr zu sprechen haben. 
Pig. Da wir Elektrizität durch 
Reiben stets erzeugen können, 
und da wir einem ann sale 
Leiter durch wiederholte Berüh- 
rung mit einem elektrisierten 
Körper beliebige Mengen von 
Elektrizität mitteilen können, 
#0 liegt der Gedanke nahe, eine 
Maschine zu konstruieren, welche 
gestattet, auf bequeme Weise 
durch Reiben Elektrizität fort- 
während zu erzeugen und zu- 
gleich einen isolierten Leiter 
mit ihr zu laden. Diese Ai 
wird durch die Elektrisiermaschine gelöst. Statt eine Glasröhre in 
der Hand mit Leder zu reiben, sotzt man cine runde Glasscheibe 8 
fest auf eine Achse auf, durch welche man sie mittels einer Kurbel dre) 
kann, und läßt nun die Glasscheibe bei der Drohung sich fortwährend an 
zwei mit Zinnamalgem bestrichenen Tederscheiben R, dem sogenannten 
Reibzeug, reiben, Das Reibzeug ist durch Schrauben ziemlich fest 








Elektrisiermaschine. 1 


gegen die Glasscheibe angedrückt. Dadurch wird also auf der Scheibe 
fortwährend positive Elektrizität erzeugt, auf dem Reibzeug negative. 
Um nun die positive Elektrizität der Glasscheibe auf einen isolierten 
Leiter C zu übertragen, benutzt man folgende Anordnung, deren Begründung 
sofort gegeben werden wird. Man verbindet mit dem Leiter C (den man 
den einen Konduktor.der Elektrisiermaschine nennt, M ist der andere) 
zwei Holzringe, welche die Scheibe zwischen sich hindurch rotieren lassen, 
und welche mit feinen Spitzen, Nähnadeln, der Scheibe gegenüber besetzt 
sind. Diese Spitzen saugen, wie wir sofort erklären werden, die positive 
Elektrizität aus der Glasscheibe fortwährend in sich, und da sie in leitender 
Verbindung mit dem Konduktor C stehen, so verbreitet sich die Elektrizität. 
von ihnen aus auf den Konduktor. Der isolierte Leiter C wird also positiv 
geladen und zwar um so stärker, je länger man, die Glasscheibe dreht, 

jugleich steht das Reibzeug R in Verbindung mit einem anderen Leiter 
M, und auf diesem verbreitet sich die negative Elektrizität. Gewöl 
aber verbindet man diesen Leiter mit der Erde, so daß seine Elektrizität 
zur Erde abgeleitet ist. An dem Reibzeug ist noch ein nach oben gebogener 
Ebonitatab befestigt, an welchem zwei Stücke Seidenzeug hängen, die von 
dem Reibzeug an bis beinahe zu den Saugspitzen sich an die Glasscheibe 
anhängen. Dadurch wird ein Ausgleich der beiden Elektrizitäten ver- 
mieden und die Maschine wird daher wirksamer. 

So haben wir also ein einfaches Mittel, um dem Leiter C positive und 
dem Leiter M negative Elektrizität in großem Betrag zuzuführen. 

Wie aber verteilen sich diese zugeführten Ladungen auf dem Leiter? 
Wir haben gesehen, daß ein Leiter die Eigenschaft hat, daß in ihm der elek- 
trische Zustand nicht an einem einzigen Punkte oder an einigen weni 
Stellen bleiben kann, sondern daß er sich sofort über den ganzen Leiter 
verbreitet, wenn er an einem Punkte erregt ist. 

Teilt man daher einem Leiter an einer Stelle eine gewisse Menge 
Elektrizität mit, so muß diese zunächst wegen ihrer absolut leichten 
Beweglichkeit auf dem Leiter sich verschieben. Denn die einzelnen elek- 
trischen Teilchen der Ladung suchen sich gegenseitig so weit als möglich 
abzustoßen und dieser gegenseitigen Abstoßung folgt die Elektrizität so 
lange, bis die ganze Ladung nur an der Oberfläche des Leiters ist, wo sie 
durch den angrenzenden Isolator verhindert wird, weiter den gegenseitigen 
‚Abstoßungskräften zu folgen. Erst dann ist ein Ruhezustand, ein Gleich- 
gewichtszustand erreicht. Daraus ergibt sich also der Satz: 

WenndieBlektrizitätineinemLeiterimGleich- 
gewichtist, sokannsiesichnurander Oberfläche 
desLeitersbefinden. DasInneremußunelektrisch 
sein. 

Faraday hat diese Folgerung durch einen großen Versuch be- 
stätigt. Erließ einen großen Würfel aus Kupferdraht machen, einen Würfel 
von mehr als 3 m Seitenlänge, in welchen also ein Mann bequem hinein- 
gehen konnte. Die Wände dieses Würfels ließ er mit Stanniolpapier, 
einem leitenden Körper, überziehen. Dann begab er sich selbst mit sehr 
empfindlichen Elektroskopen in diesen Würfel hinein, der isoliert auf- 
gestellt war, und ließ den Würfel von außen durch eine Elektrisiermaschine 
sehr stark elektrisieren. Trotzdem nun auf der Oberfläche des Würfels 















außerordentlich große Rloktrizitis waren, konnte er 
inwendig. auch an der Iunentläche des Stanniols, nicht eine Spur von 

trizität nachweisen. Die obige damit . Ei läßt 
ich die Richtigkeit diese Satzee such durch einen einfachen Vers 


ij 
Bee Se 
ind, vollständig bedeckt. Dadurch bildet die En mit dem beidem 

Bi einen einzigen Leiter, 


und © gehen. a 


nun wieder abnimmt, 

sich A vollkommen > 
trisch, während B und © 
elektrisch sind, 

Es ist also in der Tat 
durch den Versuch bewiesen, 
daß ein Leiter, wenn er im 
elektrischen (leichgewicht 
ist, nur an seiner Oberfläche 
elektrisch ist. Gerade diese 
auffallende Eigenschaft der Leiter legt die Frage nahe, worin eigentlich 
die Ladung eines Körpers, speziell einen Leiters besteht. Diese Frage 

at seit abe 





nänılich jetzt an, und viele der im folgenden zu besprechenden Brscheian 
weisen hin, daß die beiden lektrisitäten wi wirklich zwei beson 
Stoffe aind, zwei sehr feine Stofle, welche, wie alle anderen Stoffe, die wir 
kennen, nicht zusammenhängend, sondern in einzelne Teile, Atome, geteilt 
sind. So wie wir von Atomen des Wasserstofls und des Kupfera sprechen, 
so haben wir auch Grund, von den Atomen zweier anderer chemischer, 
Stoffe zu n, den Atamen der positiven Elektrizität und denen der 
negativen Elektrizität. Diese Atome der Elektrizität wollen wir vorlä 
schon wit dem Namen Elektronen bezeichnen und positive 
negative Rlektronen unterscheiden. In den Isolatoren sind diese Elek- 
Fi mit den gewöhnlichen Molekülen in mehr oder minder fester Verbin- 
, dagegen in den Leitern können diese Atome, ohne Verbindung mitdem 
Ge Leiters, sich frei bewegen. Dann wird also auch auf ‚der Ober- 
liche eines geladenen Leiters eine schr dünne Schicht von Elektronen 
wirklich ea: Nach dieser Auffassung liegt in Wirklichkeit die Elek- 
trizität zwischen Isolator und Metall in einer für unsere Apparate unmeßbar 
dünnen Schieht. Das Metall des Leiters spielt dabei eine wichtige Rolle. 
Der Leiter bewirkt nämlich, daß an der ganzen Oberfläche sofort der 
elektrische Zustand entsteht, wenn er auch nur an einer Stelle erregt 
wurde. Durch den Leiter können sich eben die Elektronen mit der 


Spannung. 13 


größten Leichtigkeit verschieben, und sie sammeln sich daher an der Ober- 
'he an, wo sie der Isolator an der weiteren Verschiebung hindert. 
Längs der ganzen Oberfläche eines geladenen Leiters haben wir also 
Schicht, deren einzelne Teile sich gegenseitig abzustoßen 
suchen. Wir können uns eine solche Schicht zweckmäßig unter dem Bilde 
eines dünnen Häutchens vorstellen, welches den Leiter umgibt. Eine solche 
Schicht verhält sich nämlich in gewisser Weise ähnlich wie ein Kautschuk- 
ballon oder wie eine Seifenblase , die man aufbläst. Wie bei diesen der 
Druck der eingeblasenen Luft bewirkt, daß der Kautschuk oder das Seifen- 
wasser sich ausdehnen, so bewirkt bei der Elektrizität die gegenseitige 
‚Abstoßung der Elektronen, daß sich eine dem Leiter zugeführte Ladung bis 
an die Oberfläche desselben ausdehnt und gewissermaßen ein elektrisches 
Häutchen um den Leiter bildet. So wie bei einem aufgeblasenen Kaut- 
schukballon der Kautschuk eine gewisse Spannung besitzt, nämlich eine 
so große, daß sie dem Druck der eingeschlossenen Luft das Gleichgewicht 
hält, so besitzt auch ein solches elektrisches Häutchen eine gewisse Spannung, 
nämlich eine solche, daß sie dem Druck der gegenseitigen Abstoßungs- 
kräfte das Gleichgewicht hält. 

In der Tat müssen wir jedem elektrisierten Leiter eine gewisse 
Spannung oder, wie man dasselbe gelehrter ausdrückt, ein gewisses 
Potential zuschreiben, eine Spannung, die man sich eben am besten 
unter dem Bilde eines gespannten Häutchens klarmacht. Man kann 
auch leicht folgendes in Bezug auf die Größe dieser Spannung einsehen. 
Führt man eine und dieselbe Elektrizitätsmenge, z. B. 1 Mikrocoulomb, 
einmal einer kleinen, dann einer großen Metallkugel zu, so muß die Spannung 
der elektrischen Schicht beidemal verschieden sein. Und zwar muß sie 
bei der großen Kugel kleiner sein als bei der kleinen. Denn da die Spannung 
dem Druck der Abstoßungskräfte das Gleichgewicht halten muß, da aber 
diese Abstoßungskräfte bei der großen Kugel wegen der größeren Ent- 
fernung der Teilchen voneinander kleiner sind als bei der kleinen Kugel, 
so ist auch die Spannung der elektrisierten Schicht bei der großen Kugel 
kleiner als bei der kleinen. 

Allgemein werden wir also sagen müssen, daß jeder Leiter, dem man 
eine gewisse Elektrizitätsmenge zugeführt hat, eine gewisse Spannung 
besitzt, und daß diese Spannung abhängt außer von der zugeführten Elek- 
trizitätsmenge von der Form und Größe des Leiters. Für einen und den- 
selben Leiter, z. B. eine Kugel, wird die Spannung natürlich wachsen, 
wenn die zugeführte Elektrizitätsmenge wächst. Denn führe ich einer 
und derselben leitenden Kugel einmal 1 Mikrocoulomb, das andere Mal 
10 Mikrocoulomb zu, so sind die Drucke infolge der Abstoßungskräfte 
im zweiten Fall zehnmal so groß wie im ersten, weil eben größere Elektri- 
zitätsmengen sich abstoßen, und daher ist auch die Spannung der Kugel 
bei der größeren Ladung größer als bei der kleineren. 

Wir können uns dies wieder durch eine Analogie leicht klarmachen. 
Wenn man in ein allseitig geschlossenes Gefäß, z. B. in eine Glaskugel, 
ein Gas hineinbringt, so wird das Gas einen Druck auf die Wände des 
Gefäßes ausüben und selbst auch unter diesem Drucke stehen. Je mehr 
Gas wir in das Gefäß bringen, um so größer ist der Druck des Gases. Was 
nun bei dem gasgefüllten Körper der Druck ist, ist bei dem mit Elektrizität. 

















er 1. Teil. 1. Kapltel. 
Leiter die ‚Bei einem füllten Gefäß wächst der 
en Earl de Drake 
wenn die Menge abnimmt. Ebenso wird bei einem elektrischen Leiter die 
Spantiung größer, wenn man ha unit mehr Rlakteiliät lade und REIS 
wenn man ihm weniger Blektrizität zuführt, Wenn man ferner eine und 
‚dieselbe Menge Gas, z. B. 1 g, in Gefäße von verschi Form und Größe 
so wird der Druck jedesmal ein anderer sein. Nämlich in dem 

mit elimen, Inhalt, mit größerer Kapazität, wird dieselbe 

Gas einen kleineren Druck ausüben, in einem Gefäße mit kleinerem 

einen größeren. Dus Verhältnis zwischen der Menge des ci 


f 
3 
: 
- 
? 
= 
i 
3 
i 
; 
5 


zeugten 
Inhalt, von der Kapnzität des Gefüßes. Ganz ebenso ist &s bei einem 


tät vines Leiters Te lea 
in welchem Verhältnis stets die auf dem Leiter liegende Elcktrizitätsmenge 
zu ihrer Spannung steht. Es ist die 


‚Blektrizitätamenge 
Spannung 
Die Kapazität eines Leiters bei der Ladung mit Elektrisität entspricht 
also dem Volumen eines Gefüßes bei der Füllung mit Gas, 

Man kann bei vielen Körpern die Kapazität aus ihren Dimensionen 
berechnen, bei allen sie leicht durch Versuche bestimmen, wie wir später 
schen werden. Kennt man nun die Kapazität eines Leiters und weiß man, 
wie viel Elektrizität er enthält, so weiß man auch, welches seine Spannung 
ist, denn es ist seine 

Spannung — 





Kapazität — 


Elektrizitätsmenge 

‚apazität 

Und umgekehrt, kennt man die Kapazität und die ee so weils 
ie 


man auch, wie groß die Blektrizitätsmenge auf dem Körper ist, denn es ist 
seine 





Elektrizitätsmenge — Kapasität > Spannung, 


Um aber die so neu eingeführten Größen, Spannung und Kapusität, 
nicht bloß im allgemeinen, sondern gründlich zu verstehen, müssen wir 
sie auch in bestimmten Maßen ausdrücken, und wir müssen untersuchen, 
wie wir das tun können. 
‚Zwei verschiedene geladene Leiter haben im allgemeinen verschiedene 
jannung. Verbinden wir die beiden Leiter nun durch einen Draht, so 
bilden sie jetzt nur einen einzigen zusammenhängenden Leiter, und dadieser 
iu ganzen «in € bestimmte Spannung haben muß, so muß sich der Span» 
nungsunterschiod zwischen ihnen ausgleichen. Und in der Tat findet eine 
andere Anordnung der Ladung, der Elektronen, an der Oberlläche statt, 
so daß jetzt wieder der ganze zusammenhängende Liter überall dieselbe 
Spannung hat, es bewegt sich, wie man sagt, die Elektrisität längs des 


Fauseman 


man 
in der Kugel sich ausdehnt und dus Wasser 
‚sich. hinschiebt. 





— 


und ie 1 älser Bewegung 
den an dem Produkt nus ‚Blektrizitätsmenge 
Kan der Leiter A und B. Was also in dem 
en Höhenunterschied ist, das ist hier der Spannungs- 
unteracH ‚Offenbar wir damit den Spannungsunter- 
schied zweier Leiter A und B ganz sicher bestimmt, sobald wir nur die 
ra Henn Köndenstetwa Aura Messen ’dar erzeugten Wärme), die nötig 
ist, um unsere 10 Coulomb von A nach B zu bringen. Dieser Spannungs- 
untorschied ist nämlich gleich dem zehnten Teil der gemessenen Arbeit, 
wel wireban 10-Coulomb von A nach B gebracht haben. Bringen wir nur 
1 Coulomb von A nach B, so ist die dazu nötige Arbeit genau gleich dem 
Spanntungsunterschied von A und B. Wir ee finition: 
Der Spannungsunterschied zwischen zwei ge 
ladenenLeitern A und B istgleich der Arbeit, welche 
adtigiae, um1 OoulombvonA nach B zu bringen, 
(DieKräfte, welohedicElcktrisitätenaufeinander 

he leisten diese Arbeit.) 

ition können wir aber auch sofort unmittelbar eins 
au Einheit für den Spannungsunterschied entnehmen. Eine Arbeit 
wird nämlich in der und Technik in Kilogrammetern ) ge 
messen, wobei man unter 1 kgm diejenige Arbeit versteht, welche die Erd- 
schwere leistet, wenn I kg unter ihrer Wirkung um 1 m herabfällt, Wir 
werden also zunächst auch sagen können; an zwei Leitern wird dann die 
‚Einheit des Spannungsunterschiedes vorhanden sein, wonn eine Arbeits- 
einheit (1 em) geleistet, wird, um 1 Coulomb von einem Leiter zum anderen 
überzuführen. Einheit hat man aber nicht mit einem besonderen 
Namen bezeichnet, sondern eine andere, bei der nicht 1 kgım, sondern 


nur var kgın Arbeit geleistet wird, um 1 Coulomb von dem einen Leiter 


zum er überzuführen. Diese Einheit des Spannungsuntersehivdes 
nennt man I Volt. Es ist also 


1 Volt >< 1 Coulomb = 





Ir 7 Kam. 

Das ist die Definition für I Volt. (Die Zahl 9,81 kommt 

daß die Eirdschwere einem Körper nicht die Beschleunigung 1, 
sondern die Beschleunigung 9,81 erteilt.) 

Wir hnben bisher den Spannungs unterschied von irgend zwei 
Leitern oder allgemein von irgend zwei Stellen A und B zu messen und aus- 
sudrücken gelernt. 

Nun ist die Eile auch ein Leiter der Blektrizität und für alle Versuche, 
die wir machen können, ist die Erde als ein unendlich großer Körper 


Das Elektroskop als Spannungsmesser, 17 


anzusehen. Daher wird jede Elektrizitätsmenge, die wir der Erde zuführen, 
ein Häutchen von kolossal großer Oberfläche bilden. Die Spannung (das 
Potential) der Erde wird also Null sein, weil der Druck, den die Elektri- 
sitäten aufeinander ausüben; dabei wegen der großen Entfernung Null ist. 
Die Spannung (das Potential) der Erde setzen wir also 
gleich Null. Und nun haben wir auch nicht bloß für den Spannungs- 
unterschied zweier Leiter, sondern für die Spannung jedes Leiters 
selbst, sofort ein bestimmtes Mal. 

Der 8} unterschied eines Leiters gegen die Erde ist nämlich, 
da die Spannung der Erde Null ist, direkt gleich der Spannung dieses 
Leiters selbst. 

Auch die Spannung selbst, wie der Spannungsunterschied, hat als 
Einheit 1 Volt. Wenn wir also sagen, an einem Leiter herrscht die Span- 
nung 8 Volt, so heißt das nichts anderes, als daß die elektrischen Kräfte 


eine Arbeit von 8 x 3, 


diesem Leiter A bis zur Erde zu bringen. 

‚Auf diese Weise haben wir also nun ein bestimmtes Maß für Spannungen, 
nämlich das Volt, so wie wir früher für die Elektrizitätsmengen ein Maß 
in den Coulomb festgelegt haben. Wie können wir aber die 
Spannungeines Leiters wirklich messen? Die Ladung 
eines bestimmten Leiters, seine Anzahl Coulomb, steht zu der Spannung, 
die der Leiter besitzt, den Volt, immer in einem bestimmten Verhältnis, 
welches wir als die Kapazität des Leiters bezeichnet haben. Wenn wir als 
Leiter z. B. die Kugel mit den Goldblättchen unseres Elektroskops von 
8. 7 nehmen, so hat dieser Leiter eine bestimmte Kapazität. Bringen wir 
diese Kugel nun in Berührung mit einem großen geladenen Körper, der etwa 
die Spannung 1000 Volt hat, 10 wird sie dieselbe Spannung annehmen, 
wie dieser Körper, also auch 1000 Volt, und es wird infolgedessen die Ladung 
unserer Kugel eine bestimmte Anzahl Coulomb sein, nämlich gleich der 
Kapazität der Kugel mal 1000 Volt. Bringen wir die Kugel in Berührung 
mit einem Körper, der 2000 Volt Spannung hat, so wird die Ladung der Kugel, 
also auch die der Goldblättchen, die doppelte von vorher sein. Es werden 
daher die Goldblättehen jetzt auch stärker ausschlagen. Man sieht daraus, 
daß, wenn wir unser Elektroskop in Verbindung mit einem geladenen 
Körper bringen, die Ausschläge der Goldblättchen ein Maß geben für die 
Spannung, die der Körper besitzt. Wir können daher ein solches Elektro- 
skop direkt als Spannungsmesser benutzen, wenn wir nur die Aus- 
schläge desselben meßbar machen. Und wenn wir nur ein für allemal be- 
stimmt; haben, wie groß der Ausschlag unseres Elektroskops für 100, 200, 
300 u. s. w. Volt ist, so dient uns ein solches Instrument nun immer dazu, 
um die Spannung eines geladenen Körpers direkt in Volt zu messen. 

Ein solches Instrument, ein kalibriertes Elektroskop, welches von 
Exner konstruiert ist, und das vielfache Anwendung findet, zeigt Fig. 6. 
In einem mit Glaswänden versehenen Gehäuse steckt isoliert ein Metallstab, 
der oben an der Klemme A befestigt ist, und der im Gehäuse die beiden 
Goldblättchen B trägt. Wird A mit einem geladenen Körper in Verbindung 
gesetzt, so schlagen die Goldblättchen aus und ihre Divergenz wird an dem 
geteilten Maßstab abgelesen. Je größer der Ausschlag, um so gßer ist 

Graetz, Elektrizität. 19. Auflage. % 


1 7 kgm ausüben müssen, um 1 Coulomb von 








— 


18 1. Teil. 1. Kapitel. 


die Spannung des geprüften geladenen Körpere, Die beiden verschiebbaren 
Pintien Ound D dienen dazu, beim Transport deeApparates, der namentlich 
bei Messungen der Luftelektrizität gebraucht , die Goldstreifen vor 
v zu schützen. 
Sehr bequem sind die in Volt geeichten, sogenannten absoluten 
Elektrometer von Braun, von denen Fig. 7 eine Ansicht gibt. 
ieselben bestehen aus einem Metallgehäuse, welches vorn entweder ganz, 
‚oder blaß s0 weit, daß man die Skala sehen kann, durch Glas abgeschlossen 
ist. In das Metallgehäuse führt isoliert hinein ein festes Metallblech M, 
welches oben einen Knopf A besitzt und welches innen. BAER auf- 
itten ist und einen drehbaren Aluminiumzeiger Z trägt. Ist das 
ment ohne Ladung, 0 berühren sich Metallblech und Aluminium- 


Fig « rig r 





zeiger. Wird der Knopf A aber mit einem elektrischen Körper verbunden, 
0 werden beide Teils, dus feste Blech und der bewegliche Zeiger, gleich“ 
namig geladen und stoßen sich ab. Die Größe des Ausschlags ist ein Maß 
für die Spannung des untersuchten Körpers. An der Skala kann man direkt 
die Spannung in Volt ablesen. Bei dem abgebildeten Instrument ent- 

icht jeder Teilstrich 100 Volt. Je nach der Schwere des beweglichen 
Zeigers kann man die Instrumente empfindlicher und weniger empfindlich 
machen. 

Verbindet ınan einen geladenen Körper, der z. B. 1000 Volt Spannung 
hesitzt, mit einem solchen Elektrometer, »0 ist klar, daß die Spannung 
des Körpers dadurch etwas sinken muß, weil eben jetzt ein Teil seiner 
Elektrizität auf das Elektrometer übergegangen ist, Das Elektrometer 
gibt die Spannung an, nicht wie sie der freio Körper, sondern wie sie der 
mit dem Blektrometer verbundene Körper besitzt. Hat aber das Elektro- 


a 


Einheit der Kapurität, 10 
meter eine schr kleine Kapazität, wie es die beiden eben angeführten 
Haben, so it lie auf en übergehande Elcktrisitätamenge ver klei, 


also wird dadurch auch die Spannung des untersuchten Körpers nur sehr 


müssen nun aber auch ein Maß, eine Einheit für die Ku pu- 
festsetzen. Da die Kay it eines Leiters stets 









der 
nn 1 Daral. 


= ? 8 - 3 ber 
Das Kameben, welches das Papier enthält, trügt auf dem Deckel zwei 
Metallstücke A und B, die voneinander isoliert sind. Das eine dieser 
Motallstücke ist mit: der sinen Stanniolfläche, das andere mit der anderen 
Verbunden. Bringt man das eine Metallstück, z.B. A, mit der Erde in 


Ve g, und andere, B, mit einem Leiter, auf dem man dauernd 
gerade die jung 1 Volt aufrecht erhält (was man, wie wir schen 


Volt > Sıo Mikrofarad — Yıo Mikroconlomb ist. 
Will man dann die geladene Metallfläche bei B wieder unelektrisch 

machen, so braucht man bloß den Metallstäpsel © (wie in der Figur) zwischen. 
einzustecken; dann ist B und A metallisch verbunden, und da 
verbunden ist, s0 ist das ganze Stanniol zur Erdo abgwleitet, 







20 I Teil, 1. Kapitel, 


Um einen Leiter elektrisch zu laden, muß man eine gewisse Arbeit 
aufwenden; umsonst erhält man die Elektrizität nicht. Denn da die 


um ee a Arte 
leicht ermitteln. 


1 
Wir wissen ja ($. 16), daß die Arbeit, welche die a 
a eine Anzahl von = Be won SE 
eine Anzahl von BC: zur nn Mai) 
a daß een gleich dem 
Produkt aus Anzahl der Coulomb und Anzahl der Volt 
ist und dann in Ki (dividiert durch 9,81) ausgedrückt wird. 
Gerade so groß, ne Bean, Welche in eekunachen Rüti dl 
Falle leisten, gerade 80 groß ist umgekehrt die Arbeit, welche wir 
diese Kräfte aufwenden A um wu ii Bl von Coulomb = er 
Spannung zu bringen. n wir nun diese Elektrisitätsmenge 
Leiter gebracht, haben wir also die bestimmte Arbeit aufgewendet, so 
steckt diese Arbeit jetzt: gewissermaßen aufgespeicl 'hert in dem Leiter. 
Dres ren REN Energie, Zr 
dann eben auf andere Elektrizitätsmengen auszuüben 
und Arbeit zu leisten. 

Es wird also die Energie, die ein elektrischer 
Leiter enthält, die Arbeit, welche er leisten kann, 
gemessen durch das Produkt aus seiner Spannung 
ar seiner Elektrizitätamenge. 

Drücken wir, wie bisher, die Elektrizitätsmengen in Coulomb und die 
ERREN in Volt aus, »0 ist also die Energie, die ein Leiter enthält, die 
lie er leisten kann, ausgedrückt in Volt > Coulomb, wenn wir, 
ers es gewöhnlich geschieht, auch die Benennungen multiplizieren. 
Zum Beispiel ein Leiter, der die Spannung 10000 Volt besitzt und die 
itätsme 200 Mikrocoulomb enthält, besitzt eine Energie von 
2 Volt-Coulomb, kann also eine ebenso große Arbeit leisten. (Dieser Leiter 
muß natürlich die Kapazität 0,02 Mikrofarad haben.) Verbindet man z. B. 
‚diesen Leiter durch einen Draht mit der Erde, »0 kommt er auf die Spanmı 
Null, er wird entladen, seine ganze Energie geht durch den Draht u 
wie wir gesehen haben, in diesem Wärme, Die erzeugte 
entapricht also dabei gerade der Arbeit von 2 Valt-Coulomb, 
'un haben wir oben (8. 16) we daß 


1 Volt > 1 Coulomb — ir 


ist. In unserem Beispiel enthält also der Leiter ver — etwa 0,204 Kilo- 

‚grammeter Energie, d.h. es war eine Arbeit: von 0,904 Kilogrammetern 

nötig, um ihn zu laden, und dieselbe Arbeit kann der geladene Leiter auch 
leisten. 

Diese Beziehung zwischen den elektrischen Größen Volt und Coulomb 

und der mechanischen Arbeitseinheit Kilogrammeter ist deswegen wichtig, 





Dichtigkeit der Elektrizität. 21 


weil sie sofort erlaubt, die Energie eines Leiters in gewöhnlichem Maß 
auszudrücken, wenn man nur seine Spannung in Volt und seine Elektrizitäts- 
menge in Coulmb gemessen, hat 

Die gesamte einem Leiter zugeführte Elektrizitätsmenge befindet 
sich, wenn das Gleichgewicht eingetreten ist, nach dem früher Gesagten 
auf der Oberfläche und zwar so verteilt, daß die Spannung überall auf 
dem Leiter dieselbe ist. Wenn das der Fall sein soll, so kann durchaus nicht 
auf jeder gleichgroßen Stelle der Oberfläche, z. B. auf jedem Quadrat- 
millimeter, die gleiche Elektrizitätsmenge, die gleiche Anzahl von Elek- 
tronen, vorhanden sein. Vielmehr wird an den verschiedenen gleichgroßen 
Stellen der Oberfläche die Elektrizitätsmenge verschieden sein, je nach 
der Gestalt der Oberfläche. Man nennt die Menge der Elektrizität, welche 
auf der Einheit der Oberfläche, also etwa auf einem Quadratmillimeter 
vorhanden ist, die Diehtigkeit der Elektrizität an dieser 
Stelle. Man kann also sagen, auf einem beliebig geformten elektrisierten 
Leiter ist die Spannung zwar überall dieselbe, aber die Dichtigkeit der 
Elektrizität ist im allgemeinen von Punkt zu Punkt verschieden. Je kleiner 
die Fläche ist, auf der eine bestimmte Elektrizitätsmenge, z. B. 5 Mikro- 
coulomb, vorhanden ist, desto größer ist also die Diehtigkeit der Elektrizi- 
tät an dieser Stelle. 

Es läßt sich nun leicht einsehen und auch durch das Experiment 
leicht beweisen, daß, wenn ein Leiter in eine Spitze ausläuft, Fire dann 
an dieser Spitze die Dichtigkeit der Elektrizität eine außerordentlich große 
ist, eine ganz bedeutend größere als an jedem anderen Punkte des Leiters. 
Es kann die gesamte ee ektrizitätsmenge auf dem Leiter eine 
sehr kleine sein, trotzdem ist die Dichtigkeit der Elektrizität auf 
einer leitenden Spitze eine sehr große, weil eben die Flächengröße einer 
Spitze außerordentlich klein ist. Diese Eigenschaft der Spitzen zieht nun 
eine Reihe von wichtigen Folgen nach sich. Je dichter nämlich die Elek- 
tronen an der Oberfläche des Leiters beieinander liegen, desto stärker ist 
natur mäß die Abstoßung zwischen ihnen. Wenn nun die Abstoßung 

ien diesen Teilchen groß genug wird, wie eben gerade an einer Spitze, 
20 kann dieselbe den Widerstand des Isolatore überwinden, und die Folge 
davon ist, daß die Elektronen sich von der Spitze weg nach außen be- 
wegen müssen, namentlich wenn der angrenzende Isolator die Luft oder 
ein anderes Gas ist. 3 

Aneiner Spitze einesgeladenen Leiters werden 
die elektrischen Teilchen nach außen, von dem 
Leiter weg, getrieben. 

Diese Fortbewegung der Elektronen durch die Luft ist in Wirklich- 
keit immer mit einer Luftströmung verbunden. Man fühlt stets einen 
Luftstrom, der von einer geladenen Spitze ausgeht und den man als 
elektrischen Wind, bezeichnet. Bewegen sich aber die Elek- 
tronen fort, so folgt, daß die Ladung eines Leiters sich verringern muß, 
wenn man an ihn eine Spitze ansetzt. Auch dies ist der Fall, wie man 
leicht durch den Versuch beweisen kann. Man nehme einen isolierten Leiter, 
etwa den Zylinder mit abgerundeten Ecken B (Fig. 9) (an dem man sich 
die Spitze noch fortdenken muß) und lade ihn durch eine Elektrisier- 
maschine. Befestigt man an einer oder mehreren Stellen des Zylinders 





Bedeutung 'ervollständigen, 
eat der Rlektrizität, die man aus dem aus nicht v 
muten konnte, 
Wenn man ein Goldblattelektrosl 


‚dem Knopf des Elektroskops, #0 geheı 
Smd bleiben so ange divergent, als der Sub in der Nähe ende wird. 
Sowie man den Olasstab fortnimmt, fallen die Goldblättchen wieder zu- 
sammen. Die Elektrizität auf dem Glasstab hat also, wie man daraus 
‚sieht, die Eigenschaft, durch ihre bloße Nähe auf leitenden 
ee den elektrischen Zustand hervorzurufen, Man bezeichnet diese 
Wirkung mit dem Namen Influenz. Man sagt, der elektrisierte Körper 
influenziere auf dem in der Nähe befindlichen Leiter Elektrizität, 
er erzeuge Influenzelektrizität. 
RE, Unterschiede kann man aber sofort zwischen dem Verhalten 
influenzierten Leiters und eines durch Reibung oder Berührung 
ee erkennen. Erstens: Die Infuenzelektrizität bleibt auf einem 
lierten Leiter nur so lange, als der influenzierende Körper in der 
ae ist. Wird dieser fortgenommen oder wird ihm seine Elektrisität 
uf irgend eine Weise entzogen, so verschwindet auch sofort die Influenz- 
olektrisität auf dem influenzierten Leiter. Der zweite Unterschied ist 
f : Untersucht man einen influenzierten Leiter daraufhin, von 
ver Art die Elektrizität ist, die auf ihm durch Influenz entwickelt 
ist, so findet man, daß er nicht eine Art: Blektrizität enthält, sondern 
duß auf seiner Oberfläche beide Arten Elektrizität getrennt vor 


len, immer die entg etzte Art der Elektrisität io Er 
während die entieruteren Teile dieselbe Art der Elektrizität enthalten. 
Es aei 2. B. (in Fig. 10) R eine positiv elektrische Glaskugel. Bringt 
man in ihre Nähe den isolierten Leiter a b, so entsteht auf diesem Influenz« 
elektrizität, und zwar wird der links liegende Teil a negntiv, während der 
rechts liegende Teil b positiv elektrisch wird, Wenn die Kugel R negativ 
elektrisch wäre, so würde auch die Verteilung der Elektrizität auf a b die 
umgekehrte sein. Man bezeichnet die Elektrizität auf n, also auf den dem 
Körper R am nächsten liegenden Teilen, als Influenzelektrizität 
erster Art, die auf b als Influenzelektrizität zweiter 





Intluonzelektrizität. 


— = 


Art. Je; man von a aus nach der Mitte geht, desto mehr nimmt die 
Elektrizität ab; j a b nach der 


‚desto mehr nimmt die 
Abende Rrkheruan. lach dem Leiter een 
1 ‚ob in “ 
Ben näherung des Körper R die un 
ae ru » E gleichnasnigen 
een yaden air 


a aniett digen ist, so muß auch hier, wie stets, 
i auf dem ganzen Leiter a b überall dieselbe sein. Die Spannung 
rührt aber her teils von den Kräften, die von R ausgehen, teils von den 


Kräften der ii ideen 
Arten von uf einem isolierten Lei 
verhalten sich nun durchaus verschieden. "Bo laße sich nämlich die Inc 


Fig. 10 





Art (die gleichnamige) zur Erde ableiten, da- 
Art durchaus nicht. 
inde b des Zylinders a b einen leitenden Draht an, 
ist, »0 hat jetzt der ganze Zylinder die 
Intluenz den p 1 Körpers R wird mın 
nich neg: jative rizität nel 
aa Bi und denn; Draht abgestoßen. Die pos 
ee fderib. Hobkman rende Verbimding m mit 
‚der Erde auf, isoliert man also den Leiter wieder, so bleibt auf a b nur 
Elektrizität übrig. Man kann alao die Influenzelektri- 
er Art zur Erde ableiten. 

man den Draht dagegen an das Ende u des Zylinders an, «0 ist 
auch wieder mit der Erde in Verbindung, und auch hier 

‚die Erde die Rolle des entferntesten Teils, d. h. die gleichn: 
(zweiter Art) geht zur Erde und die negative Eloktrizität 
nf dem Leiter. Man kann also die Influenzeloktrizität 

ze Art durchaus nicht zur Erde ableiten. 
man. die Influenzelektrizität zweiter Art zur Erde abgeleitet 








Elektrizität 


a un Ri Ka Tem 


he ungleichnamige Elektrizität er Tara 
E02 6 die it an 
‚such auf ihm nach der Entfernung des influenzierenden 
EDRer NER Fehl Ense uch ers 


isoliert sein muß, also 2. B. 
3 nn, ein etwas verwickelterer, 
übersehen. Die geladene Metallkugel R infaenslert 
(Fig, 10) Elektrizität, sie zieht die ungleichnamige 
nach b. Aber Bu a de ne 
R muß die Elektristät verschoben werden, mi 
Die von ab handen Krafla wirken je duf die oben iz 
fläche von R ein und verschieben sie, und es muß schließlich eine solche 


Diehelakeit der Elektrizit 
influenzierenden Leiters 
‚auch sofort noch einen viel wichtigeren Schluß ziehen. Wir können nämlich 
‚Ben, daß durch die Anwesenheit des infuenzierten Körpers, und 
namentlich wenn a Erde abgeleitet ist, die Spannung von R weit 
kleiner werden ursprünglich war, Denn die Spannung von 
R (in Volt) ist j ech 9 der Arbeit, welche nötig ist, um ein Coulomb (eine 
positivo Elektrizitätseinheit) auf die Kugel R (diese sei positiv elektrisch) 
zu bringen, von einer Stelle aus, wo die Spannung Null ist, und zwar ent- 
Er ubstoßenden Kräften, die von R ausgehen. Hier in unserem 
eg der zur Erde 
ubgeleitet ist und daher negutive Blektrizität enthält. Die Kräfte, die 
diese negative Elektrizität auf unser Conlomb ausübt, sind aber an- 
ziehende, sie ziehen das Coulomb von selbst heran und die Arbeit, die 
wir aufwenden müssen, um die Kräfte von R zu tiberwinden, ist 
also geringer, ein Teil der ganzen Arbeit, wird von dem. influenzierten 
ar übernormmen, Es ist aleo wine viel el geringere, Arbeit nötig, um 
1 Coulomb auf den Kärper R zu bringen, d. h. die Spannung der 
Kugel R ist unter sonst gleichen Umständen kleinoz, 











Veränderung der Kapazität durch Influenz. = 
ierte und abgeleitete Körper in der 


davon leicht durch 
Be, I de ar pen et tl 
mit einem Exnerschen Rlektroskop E 


uns die vorhandene Spannung, sagen wir 1500 Volt, an. Ohne etwas 
wir 


lich die, 


unserer Kugel durch die Anwosenheit des influenzierten 


Kugel R hat dieselbe Elektrizitätsmenge behalten, es iat ihr 
Bene ithzt un und nichts et worden. Aber wir sehen. in, ad 
io verbun- 


skops zurück und bleiben auf etwa 600 Volt stehen, ein Beweis, wie erheb- 
ist 


geworden. ist. 

‚eiters und seiner Spannung nannten 

oe Laterne. Dieses Verhältnis ist also num 

Spannung kleiner wurde, d. h. durch die 

enheit eines influenzierten und ulb- 

eleiteten Körpers wird die Kapazität eines Leiters 
dvergrößert, Daraus folgt a8 ınan unserem Leiter 

it zuführen kann ala früher, bia er dieselbe Spannung 

‚kann also ei derselben Spannung wie früher jetzt stärker ge- 


it, die Kapazität und dadurch die Ladung eines Leiters 
Ben ‚großer Wichtigkeit. Man hat schon im 18, Jahr 
einen Apparat konstruiert, den Ansammlungsapparat 
autor, welcher in Fig. 12 abgebildet ist. Er besteht 
jtten A und B, die auf Glassäulen befestigt und daher 





26 T. Toll, 1. Kapitel, 


isoliert sind und die einander gerade überstehen. Die 
ihrer Säule ist fest, die Platte B mit Säule kann durch Drehung 
Kurbel K verschoben und in beliebigen Abstand von A gebracht werden. 
Ist die Platte B sehr weit von der Platte A und verbindet man die Platte 
A mit dem Konduktor einer Elektrisiermuschine, s0 wird A so ‚geladen, 
bis ihre ee gleich der des Konduktors der Maschine it. Weiter 
läßt sich die Ladung nicht treiben. Bringt man aber der Platte A jetzt 
die zur Erde abgeleitete Platte B nahe über, so haben wir 
daß dadurch die $; von A erhel kleiner wird, als sie war. In« 
Birma ‚geht jetzt: von der Elektrisiermnschine wieder neue Elektrizität 
A über, bis die Spannung von A wieder gleich der der Elektrizitäts- 
quelle geworden ist. Es hat also A viel mehr Elektrizität aufgenommen, 
ala es ohne die Anwesenheit von 
Bla. a B hätte aufnehmen können, 





die Kollektorplatte, die 
Platte B die Kondensator- 

latte. Die Klemmen « und 

dienen zum Einschalten der 
Drähte, durch welche A mit 
der Elektrisiermaschine, B mit 
der Erde verbunden werden. 
Der abgebildete Kondensator 
wird als Kohlrauschscher Kon- 
densator bezeichnet. Die Kol- 
lektorplutte hat also eine viel 
‚größere Kapazität, ale kann eine 
‚größere Elektrizitätsmenge auf- 
nehmen, wenn die zur Erde ab- 
geleitete Kondensatorplatte ihr 
nahe gugenübersteht, als wenn 
sie entfernt steht. Man be- 
zeichnet die Kapazität der Kal- 
lektorplatte, wenn die Kon- 
densatorplatte ihr gegenüber- 
steht und zur Erde abgeleitet ist, kurz als die Kapazität des 
Kondensators. Die Kapazität eines Kondensators ist also das 
Verhältnis zwischen der Elektrizitätsmenge, die auf der Kollektorplatte 
liegt, zu der Spannung derselben, falls die Kondensatorplatte zur Erde 
abgeleitet ist, 

Die Kapazität eines Kondensators hängt von verschiedenen Um- 
ständen ab. hängt ab von der Größe und auch von der Form 
‚der leitenden Körper, also in unserem Falle der Platten; sie hängt wesentlich 
davon ab, in welcher Entfernung die beiden Platten einander gegen- 
überstehen. Die Kupuzität ist un so größer, je geringer diese Entfernung 
ist. Endlich hängt die Kapazität auch wesentlich dnvon ab, welches 
das isolierende Medium zwischen den beiden Platten ist. Wir 
haben stillschweigend angenommen, daß zwischen den beiden Platten sich 
Luft befindet, Ist aber das isolierende Medium nicht Luft, sondern ein 








Dielektrizitätakonstanten. 27 


anderer Isolator, Glas, Kautschuk, Schwefel u. s. f., so ist die Kapazität 
eine andere und zwar immer eine größere. Es beruht das auf der Ent- 
deckung von Faraday, von der wir schon oben 8. 10 gesprochen haben. 
Da nämlich die Coulombschen Anziehungs- und Abstoßungskräfte in 
jedem isolierenden Körper kleiner sind als in Luft, so ist auch die Spannun; 

eines geladenen Leiters, wenn er etwa von Petroleum umgeben ist, bei 
gleicher Ladung, kleiner, als wenn er von Luft umgeben ist. Da nun 
aber die Kapazität allgemein gleich der Ladung dividiert durch dießpannung 
ist, so sieht man, daß die Kapazität eines Leiters, wenn er von Petroleum 
umgeben ist, größer ist, als wenn er von Luft umgeben ist, und zwar so 
vielmal größer, als die Coulombsche Kraft in Petroleum kleiner ist als in 
Luft. Dasselbe gilt also auch für die Kapazität eines Kondensators. 
Die Isolatoren spielen, und das ist von besonderer Wichtigkeit, eine wesent- 
liche Rolle bei der elektrischen Influenz. Man bezeichnet deshalb einen 
Isolator auch als Dielektrikum. Diese beiden Bezeichnungen 
bedeuten dasselbe. Das eine Mal hebt man nur die Fähigkeit zu isolieren 
hervor, das andere Mal die Fähigkeit, auf die elektrische Verteilung einen 
Einfluß zu üben. 

Wenn man einen und denselben Kondensator nimmt (d. h. dieselben 
Metallflächen in demselben Abstand läßt) und den Zwischenraum einmal 
mit Luft, das zweite Mal mit einem anderen Dielektrikum, z. B. Glimmer 
oder Glas oder Schwefel, ausfüllt, so ist die Kapazität des Kondensators 
das zweite Mal größer als das erste Mal. Ist sie dann z. B. 8- oder 6- oder 
3,9mal so groß wie das erste Mal, so sagt man, das betreffende Dielektrikum 
besitzt die Dielektrizitätskonstante 8 oder 6 oder 3,9. Man 
versteht also unter der Dielektrizitätskonstante eines Dielektrikums das 
Verhältnis der Kapazität eines Kondensators, wenn er das betreffende 
Dielektrikum als Zwischenschicht enthält, zu der Kapazität desselben 
Kondensators, wenn er Luft als Zwischenschicht enthält. So hat man 
experimentell folgende Dielektrizitätskonstanten gefunden 


Dielektrizitätskonstanten. 


Parafin . 2.2.2.2... 23 | Glimmer . . 2.80 
Kautschuk . . . 2... 29 | Glas (je nach der Sorte) . 610 
Ebonit ..22.2222226|0le (- - En. 
Schwefel 2.2.2... 39 | Gase... - 


Auf die hervorragende theoretische Wichtigkeit dieser: ren 
Eigenschaften der Isolatoren kommen wir bald zurück. 

Die festen Isolatoren, Glas, Kautschuk, Schellack u. s. w., haben, 
als Zwischenschicht in einem Kondensator gebraucht, noch einen weiteren 
Vorteil. Anden beiden einander gegenüberstehenden Flächen eines Konden- 
sators befinden sich ja Elektrizitäten von entgegengesetzter Art und zwar 
in großer Dichte. Je dichter nun die Elektrizität an einer Stelle ist, desto 
ee ist, wie wir wissen, die Kraft, welche sie nach außen treibt. Die beiden 

De Elektrizitäten auf den beiden Platten können daher den 
lerstand der Luft überwinden und sich in Form eines elektrischen 
kn ausgleichen. Die Anhäufung der Elektrizität wird dadurch 
illusorisch gemacht. Ist aber das Dielektrikum ein fester Körper, wie Glas, 
s0 ist der Widerstand, der dem Ausgleich der Elektrizitäten entgegengesetzt. 


— 
28 1. Teil. 1. Kapitel. 


wird, ein viel größerer; diese können sich im a 
anne iterflichen, Will man 
er ‚stark laden, so muß man als isolierende 
icht, als Die 

Glas, nehmen. 


‚, einen festen Körper, Paraffin, Papier, 
Glimmer oder 

Die äßigste und am meisten benutzte Form für einen Ansamm- 
L ‚at ist die der Leydener Flasche, deren Prinzip nach 


dem sofort zu übersehen ist. Sie besteht (Fig. 13) aus einer 
Flasche aus Glas in Form der gewöhnlichen Ki Dieses Glas 
ist außen und innen bis zu etwa # seiner Höhe mit Stanniolpapier, einem 
‚den Körper, beklebt. Diese beiden Stan- 
I , die man die Belegungen 
der Flasche nennt, vertreten die Stellen unserer 
Platten A und B in Fig. 12. Das Glas ist das 
aa Kollokhrnlen nun bloß 3 ei 
ny itte mit einer 
es ine, die andere mit der Erde in lei- 
tende Verbindung zu setzen, um auf der Kol- 
latte sehr viel Elektrizität unzuhäufen, 
sie sehr stark zu Inden, viel stärker, als es 
möglich wäre, ieh diese je= a stände. 
Um diese Verbindung herzustellen, trägt 
Iedeckel, durch 


ein Metallstab mit einem Knopf gesteckt ist. 
Der Metallstab berührt die innere Belegung. 
An der äußeren Belegung dient ein herumgelog- 
ter Draht mit Öse zur Verbindung. Indem man 
den Knopf dieses Stabes mit dem Konduktor 
einer Blektrisiermaschine in leitende Verbin- 
dung setzt, etwa indem man eine Drahtschnur 
mit angelöteten Metallklemmen an beiden be- 
ee and ebenso die äußere Bel mit 
der verbindet, kann man die Flasche durch 
‚Drehen der Elektrisiermaschine sehr stark Inden. 
Hat man den Knopf der Flasche mit dem positiven Konduktor der 
Elektrisiermäschine in. Vorbindung gesetzt, #0 wird die innere Belngung 
Rad elektrisch, die äußere negativ elektrisch, da die Influenzelektrizität 

ler zweiten Art zur Erde abgeleitet wird. Ist der Knopf mit dem 
tiven Konduktor in Verbindung, so sind die Ladungen der beiden 

die ent nm. 

Die Elektrizitätsmenge, die eine Flasche aufnehmen kann, ist um so 
größer, je größer ihre Kapazität ist, und die Kapazität einer Flasche ist 
eine um »0 größere, je größer ihre Belegungen und je geringer die Entfernung 
‚der Stanniolplatten ist, also je dünner das Glas der Flasche ist. 

Urn also sehr viel Elektrizität anzusammeln, muß man dus Glas sehr 
dünn — wobei man aber wegen der Zerbrechlichkeit praktisch bald zu einer 
Grenze kommt — und die Belegungen sehr groß machen. Das letztere 
kann man aber einfacher erreichen, wenn man nicht eine, sondern mehrere 
Flaschen nimmt. Wenn man eine Reihe von Leydener Flaschen nimmt und 


Fig. ım 











| 





‚großen m 
En ee 


Pig. 16. 





deren innere Belegungen alle leitend verbunden sind, Amal 30 viel Elektris 
zit anhäufen ala in einer einigen. Eine sche Batterie von 4 Flaschen 
zeigt, 14. Die äußeren Belegungen ‚durch Metallschnüre b b, 

Eee K mltlnander vehmden Die Dralht- 
schnur.A wird zur Elektrisiermaschine geführt, die Drahtschnur B zur Erde, 
indem man. sie etwa mit einem Gasrohr oder Wasserleitungsrohr des 


‚oben ($. 19) beschriebene Apparat, welcher "io Mikrofarad ent- 
hielt, ist auch nichts anderes als ein insator. Die beiden Stanniol- 
flächen sind die Ber das mit; Paraffin getränkte Papier ist die 
‚dielektrische (isolierende) Zwischenschicht. Für exakte Messungen nimmt 


Fig. as 


‚den sollen, wir nun 
die Wirkung einer Spitze 
an einem influenzierten 
Leiter untersuchen. Ent- 


‚ein influenzierter Lei- 
ter ab 15) eine Spitze an der Stelle a, welche von dem infuen- 
‚zierenden ubgewendet ist, so wird auf der Spitze die Influenz- 
zweiter Art erregt, und da die Dichtigkeit: auf einer Spitze, 
‚wie oben ausgeführt, sußerordentlich groß ist, strömen die elektrischen 
Teilchen dort von der Spitze fort. Der Leiter ab behält also die In- 
Auenzelsktrigität 





der ersten Art. 


Im 


30 1. Tell. 1. Kapitel, un 


Ebenso hat, wenn die I RS 
en ‚ersten Art anmmelt, an ihr diese Elektrizität 





tze, 


“ 


ugel, 
‚ein Ausströmen der Elektrisitüt. Nimmt ınan nun die Em aus des 
Yon frt,no enthält Owen 'r Elektrizität ala früher, während a be 
nam, ist, Es sieht FE ma Sn, 
ät heransgeen jätte. Man bezeichnet 
Spitzen auch als Saugwirkung, wobei ar ee 
an nicht zu denken ist. Diese Wirkung der Spitzen wurde E 
ibun ine, die wir oben beschrieben Buben 


Fr ee, welche auf der Glasecheiße durch Reiben Laer wird, 
mit See 

e angeführten, Tutechen über die dilektischen, Wirkungen der 
Taolatoren lassen sich am leichtesten durch die Vorstellung zusammen- 
fassen, daß jedes kleinste Teilchen eines Dielektrikums, jedes Molekül 
desselben, stets eine Nee jositive und negative Ladung, aber getrennt, 
besitze. Jedes Moloki ‚es ja mindestens aus zwei Bestandteilen, 
Atomen oder Atomkomplexen, zusammengesetzt ist, enthält etwa an 
dem einen dieser beiden Atome ein positives, an dem anderen ein kan, 
Elektron (. 12). ‚Jodes Molekill ist danach ein polarer Körper, 
indem es zwei, aich entgegengesetzt verhaltende Ladungen, Pole, besitzt. 
Diese Ladungen sind infolge der Kräfte der körperlichen Materie in einem 

Abstand, der sich durch geeignete Einwirkungen auch ver, 

‚oder verringern läßt. Die Verbindungelinie der beiden Pole können wir 
ala die dfelektrische Achse des Moleküls bezeichnen. Der Ein- 
Auß des Dielektrikums auf die Influenz, etwa auf die Kapazität eines 
Kondensstors, läßt sich dann so auffassen, daß die positiven re der 
Moleküle des Dielektrikums mehr zu der negativen Platte hin; 
werden, die negativen mehr zu der positiven, wodurch di ekbeischen. 
‚Achsen aller Moleküle mehr oder minder gedreht werden wı 
alle sich in mehr oder minder parallele Richtungen ei 
sie im normalen Zustand, ohne daß Influenz stattfindet, alle wirr durch» 

Ebenso wie man eine Maschine konstruieren konnte, welche durch 
Reibung große Mengen Elektrizität entwickeln konnte, ebenso 1a, 
ea großen M Maschine zu ae die _ a 

tin lengen erzeugt oder, wie wir besser sagen, Ivo 
und negative Ladungen in großen Mengen trennt. Denn die Tan 
sind nach der ausgesprochenen Ansicht schon vorhanden, der Vi 
der Elcktrisierung besteht nur in einer Trennung der positiven und negativen. 
Elektronen. Solehe Maschinen, Influenzmaschinen, wurden 








I 


Influonsmanchinen. 31 
von Holtz und von Töpler in äußerst sinnreicher, aber verschiedener 
recht komp ee 
ihnen ıd verstärken, wodurch die Maschinen zu einer ‚großen 


ii kommen. 
Um das der Maschinen zu verstehen, missen wir 
ee ee herein ‚nor R (Fig. 16) zu- 
gleich auf Tsolator, eine Glasscheibe, d, und auf einen hinter dieser 
‚stehenden #b, der mit Spit versehen ist, wirkt. Es wird sich 
if beiden Seiten mit derselben Elektrizität, 


Nie. 16 





der Elektrizität und zwar die entgegengesetzte wie der influenzierende 


wird bei der Influenzmaschine von Holtz henutst, 

welche in Fig. 17 abgebildet ist. Die Maschine enthält zwei gefirnißte 
eine feste, A, und eine drehbare, a, welche nahe beieinander 

sind, Aus der festen Scheibe (in der Figur ist es die hintere, 

ere) sind an zwei einander gegenüberlisgenden Stellen, B und Bı, 

. ht, An diese Ausschnitte anschließend, sind auf der 
"Hinterseite der fasten Scheibe Papiere geklebt, © und Ci, in Form von 
‚Sektoren mit etwa 00 0 Zentriwinkel. Disse nonnt man die Belegungen. 
‚Auf die Vorderseite der festen Scheibe aind auch Papierstreifen, D, geklebt, 
die mit den Belegungen der Hinterseite in Verbindung sind. Zugleich 


‚aufn diese Belogungen der Vorderseite in mehrere mit Stanniol üherzogene 
stumpfe Spitzen aus, welche etwus nach vorn, der drehbaren Schöbe 10, 


Wi 





Um die Maschine in Gang zu setzen, wird nun dem einen hintersten 
Papierbolog etwas Elaktrizität mitgeteilt, indem man ihn z. B. mit einem 
‚geriebenen Ebonitstab berührt. Dann entwickeln sich die Elektrizitäten 
30, wie es am besten aus der Fig. 18 erkannt werden kann, in der die Buch» 
staben dieselbe Bedeutung haben wie in Fig. 17. In Fig. 18 denken wir uns 
die bewegliche Scheibe als Zylinder, dessen Durchschnitt der Kreis a n sei. 
Außerhalb diesen Zylinders weion die Papierbelege C und Cı mit ihren 
Stanniolspitzen D und Dı. Innen stehen diesem Zylinder die Metallkämme 
b und bı mit ihren Kugeln e und d gegenüber, die wir erst zunmmen- 
geschoben annehmen wollen. Macht man den Papierbeleg O durch Berk 
rung mit einem geriebenen Ebonitstab negativ, so wird die bewegliche 
Scheibe, wie wir wissen, auf beiden Seiten positiv elektrisch, Zugleich 
‚gcht die negative Elektrizität von b über e und d.nach bı. Van bı strömt 
sie auf die eine Seite der beweglichen Glasscheibe; zugleich wird aber 
auch die gegenüberliegende Papierspitze influenziert, und zwar »0, daß 
auch von dieser negative Elektrizität auf die Glasscheibe strömt. Es 











_ auch, 


Infuenzmaschine von Holtz. 33 


ist also an dem ersten Papierbeleg C die bewegliche Scheibe auf beiden 
Seiten positiv, an dem anderen Cı negativ elektrisch. Nun wird die Scheibe 
gedreht. Dann wiederholt sich bei der ersten halben Umdrehung derselbe 
Vorgang an allen Stellen der Glasscheibe, so daß auf ihr eine positiv elek- 
trische und eine negativ elektrische Hälfte entsteht. Sowie aber die positiv 
elektrische Hälfte an die andere Spitze Dı kommt, findet folgendes statt. 
Die Papierapitze sowohl wie die Metallspitzen saugen die positive Eektri- 
zität aus der Glasscheibe ein. Es fließt dann also die positive Elektrizität 
von bı durch d und c zu b,und zugleich die negative von b durch c, d zu bı. 
Diese entgegengesetzt fließenden entgegengesetzten Elektrizitäten ver- 
stärken sich also bei jeder Umdrehung. Bleiben die Kugeln c und d in 
Berührung, so gleichen sich diese entgegengesetzten Elektrizitäten ohne 
weiteres aus. Werden sie aber voneinander getrennt, so sammelt sich 
auf der einen positive, auf der anderen negative Elektrizität an und es 
gehen, wie wir sehen werden, 

Funken zwischen ihnen über. In Fir. 

der Figur 17 ist zugleich eine 
Leydener Flasche L gezeichnet, 
deren innere Belegung mit der 
einen Kugel in Verbindung ist. 
Man kann diese Flaschen an- 
bringen, um die Menge der Elek- 
trizität auf den Kugeln bei glei- 
cher Spannung zu vergrößern. ©] 

Machen wir uns nach dieser 
langen Beschreibung in drei Wor- 
ten das Prinzip der Maschine 
kler. Die erregende Elektrizität 
bei © erzeugt auf der Scheibe in 
ihrer Nähe bei b ungleichnamige 
(erregte) Elektrizität, entfernt da- 
von bei bı die gleichnamige. Dadurch wird Cı ungleichnamig elektrisch 
wie C und nun bewegt sich die Scheibe bei der Rotation immer zwischen 
— C und + Cı, wobei fortwährend + Elektrizität nach d und — 
Elektrizität nach c strömt. 

Die beiden Kugeln der Influenzmaschine mußten zuerst, wenn die 
Maschine in Tätigkeit versetzt wurde, aneinander geschoben werden, damit 
die Elektrizität überhaupt zwischen ihnen übergehen kann. Ist die Maschine 
aber einmal in Tätigkeit gebracht, dann wird bald die Elektrizitätsmenge 
und infolgedessen die Dichtigkeit der Elektrizität auf den Kugeln so groß, 
daß es nicht mehr nötig ist, sie zusammenzuhalten. Es findet dann von 
selbst, durch die Luft, ein fortwährender Übergang der Elektrizität von der 
positiv geladenen Kugel zur negativ geladenen statt. Wenn man die 
Kugeln nämlich voneinander entfernt, so daß also eine kleinere oder größere 
Luftschicht zwischen ihnen sich befindet, so strömen die elektrischen 
Teilchen vermöge ihrer großen Dichte von den Kugeln fort und trans- 
portieren ihre Ladungen durch die Luftschicht hindurch, so daß sie sich 
ausgleichen. Dieses Ausströmen ist mit einer sanften Lichterscheinung 
verbunden. Im Dunkeln sieht man von den beiden Kugeln mildleuchtende 

Graetz, Elektrizität. 13. Auflage. 3 

















Er L Tell: 1, Kapitel, 


a 
büschels. Man nennt dieses dasolektrischeBüschellicht. 
sausenden, zischenden Ton. 


Influenzmaschinen, 
die jetzt Wimshurstmaschinen genannt worden, obwohl Wimshurst 
nichts Neues an diesen Maschinen geleistet hat, sondern alles Wesentliche 
von Holtzund Töpler schon gegeben war. Diese haben den Vorzug, 

‚daß sie keine Erregung 
ins ae 

von 
sobald man sie dreht. Es 


sindselbsterregende 
Maschinen. > Anbendike 
sind sie auch viel einfacher 
und von der Feucht 

der Luft nicht so ab- 
hängig wie die vorher be- 
‚schriebenen, die, wenn sie 
feucht sind, oft gar nicht 
erregt werden können. 














19 gegeben. 
ie Maschine enthält 
zwei Scheiben aus Glas 


‚oder Ebanit, welche d mm. 
Abstand voneinan- 
der haben, Beide 
Er: werden 
zugleich gedreht 
und zwar im ent- 


ea ei 
Sinne, die vordere 


2. B. wie der Uhr- 
zeiger, die hintere 
en t. Dies wird einfach dadurch bewirkt, daß die Schnur 
von den Kurbelräderm R und R’ auf die Achse der vorderen Scheibe 
direkt, auf die Achse der hinteren gekreuzt gelogt ist. Auf jedo Scheibe, 
sind ein» Anzahl Metallsektoren a, a, a von der Form wie in der Figur 
aufgeklebt. Die beiden Scheiben laufen rechts und links innerhalb je niner 
Metallgabel m m’ und n, welche den Scheiben gegenüber mit Spitzen ver- 
sehen sind. Von diesen Gnbein gehen noch Messingstangen aus, welche 
von den Glasfüßen $ und $ gehalten werden und welche durch die ver- 
sehiebbaren Stangen in den Polkugeln A und B endigen. Endlich hat 
die Maschine ala wesentlichen Teil noch auf jeder Seite einen Ama 

leicher R (den hinteren, der senkrecht zu F steht, sicht ınan nicht). 

ieser besteht aus einem Metalların, dessen Enden durch weiche Pinsel 
aus Metalldraht gebildet sind, die auf den Sektoren a, a .. schleifen. Wird 





E al 


Wimshurstmaschine. 35 


die Maschine gedreht, so entwickelt sich sofort Elektrizität, die zwischen 
A und B in Funken oder Büscheln übergeht. Die Ausgleicher sind etwa 
um 500 gegen die Spitzenkämme geneigt. Die Spitzenkämme und die mit 
ihnen verbundenen Polkugeln können noch, wie in der Figur, mit Leydener 
Flaschen L und L‘ (d. h. mit deren innerer Belegung) verbunden werden. 

Der Vorgang in der Maschine wird am besten aus der schematischen 
Fig. 20 erkannt werden. In dieser ist die eine Scheibe mit ihren Sektoren 
als der innere Kreis BB‘, die andere Scheibe mit ihren Sektoren als der 
äußere Kreis D D’ dargestellt. Der Ausgleicher am inneren Kreis mit den 
Pinseln ist mit a b, der am äußeren Kreis mit c d bezeichnet. Die Spitzen- 
kämme sind vorläufig nicht gezeichnet. Die Wirkung der Maschine läßt 
sich vollständig erklären, wenn wir nur die Vorgänge an den Metallsektoren 
ins Auge fassen, diejenigen in dem Ebonit zunächst nicht berücksichtigen. 
Die gleichzeitige entgegengesetzte Drehung der beiden Scheiben fassen 
wir hier als successive Drehung bald der einen, bald der anderen 
Scheibe auf. 

Es möge nun der Sektor 1 des inneren Kreises aus irgend einem 
Grunde Elektrizität, etwa negative, be- 
sitzen. Gewöhnlich hat er diese noch von 
dem letzten Gebrauch der Maschine her, da 
er isoliert ist, behalten. Der innere Kreis 
werde rechts herumgedreht, während der 
äußere zunächst stillsteht. Der Sektor 1 
passiert nun eine Reihe Sektoren des äuße- 
ren Kreises, die isoliert sind, und influen- 
ziert beim Vorübergehen jedesmal zwar 
in ihnen die beiden Elektrizitäten, die 
sich aber sofort wieder vereinigen, sobald 
Sektor 1 an ihnen vorüber ist. Sowie aber 
Sektor 1 an dem Sektor 2 des äußeren 
Kreises vorbeipassiert, der gerade von dem Ausgleicher dc berührt 
wird, wird auf 2 die positive Elektrizität entwickelt und auf dem damit 
durch den metallischen Ausgleicher verbundenen Sektor 3 negative. 
Nun dreht sich aber auch der äußere Kreis. Im nächsten Moment 
sind also 2 und 3 nicht mehr verbunden, sondern 2 behält seine positive, 
3 seine negative Elektrizität. Nun dreht sich der äußere Kreis links 
herum weiter. Sobald 3 gegenüber 4 kommt, infuenziert es dort positive 
und stößt die negative Elektrizität nach 5 ab. Zugleich influenziert 2 bei 5 
die negative und stößt die positive Elektrizität nach 4 ab. Das Resultat 
ist also, daß der Sektor 4 positiv geladen ist und 5 negativ. Nun drehen 
sich wieder 4 und 5, und 5 hat die Funktion wie im Anfang 1. So geht das 
fort. Das Resultat ist eine Ladung der Sektoren auf der inneren und äußeren 
Scheibe, wie sie durch die Zeichen + + und — — angegeben ist. Man sieht, 
daß mitten zwischen den Ausgleichern rechts beide Scheiben negative, 
links positive Sektoren haben. Bringt man also da je einen Spitzenkamm 
an, wie es Fig. 21 zeigt, so wird der linken Kugel fortwährend positive, 
der rechten fortwährend negative Elektrizität zugeführt, die sich beim 
Auseinanderschieben der Kugeln in Form des Büschellichts aus- 
gleichen. 





Tr 
36 T. Teil. 1. Kapitel, 
als 


zu Knöpfen zweier Leydener 
$ einer und 19 an beiden Kugeln 
at Be Ru u Ares. 
K ‚sehr stark geladen, ohne dal 
stattfindet. Wann aber diese Dichtigkeit ae hr groß geworden ist, wenn 
auf der einen Kugel positive Elektrizität, auf der anderen negative, beide 
von sehr großer Dichte sich befinden, dann wird die Luft von den Elektri- 


ae much Tune ve, den Safari 

‘v, die andere negativ elektrisch mit 
= "Dichtiekeit, und allmählich überwindet 
wieder die It zwischen den Kugeln = 
Widerstand der Luft, und so springen vor 
Zeit zu Zeit Funken zwischen den beiden 

über, Nach jedem Überspringen eines 
Funkens sind die beiden Kı zum Teil 
entladen, indem ihre entgegengesetzten Elek+ 
trizitäten sich zum Teil ausgeglichen haben. 
Man nennt diesen Vorgang eine plötzliche 
oder disruptive Entladung. 

Ale meahe Vorgang findet übrigens 
statt, wenn man nicht zwei von vornherein entgegengesetzt elektrische 
Leiter hat, die einander gegenüberstehen, sondern wenn man einem 
Indenen elektrischen Leiter einen anderen unelektrischen immer nä 

Auf dem unvlektrischen Leiter wird Influenzelektrisität erzeugt, 
und wenn er nahe genug an den ersten geladenen Leiter herangekommen 
ist, 0 haben die beiden einander eialiceihenaden Elektrizitäten, die 
ja von Er ig Art sind, solch große Dichtigkeiten une 
daß sie den Widerstand der Luft gewaltsum überwinden. Es springt 
‚auch hier ein elektrischer Funke über. Darauf beruht es, daß, wenn man 
einem geladenen Leiter ein Fingergelenk nähert, ein Funke ü 
der einen geringen stechenden Schmerz im Finger verursacht. 

Wir sind hier schon zu einem neuen Erscheinungsgebiet der Elek» 
trizität vorgedrungen. Unsere ersten Betrachtungen bezogen sich. alle 
auf diejenigen Vorgänge, bei danen die Elektrizität im Gl ichgewicht, 
in Ruhe ist. Jetzt behandeln wir bereits den Übergang der trizität 
von einem golndenen Leiter zu einem anderen, also die Bewegung der 
Elektrizität. Von diesen Erscheinungen, die später ausführlich behandelt 
werden, sollen hier nur kurz zwei angegeben werden, dio uns zunächst von 
Nutzen sein werden. 

Wenn man die beiden Kugeln unserer Maschinen oder überhaupt 
zwei entgegengesetzt geladene Leiter durch einen metallischen, leiten- 





Elektrischer Strom. 37 


den Draht miteinander verbindet, so geht der Ausgleich der Elektri- 
zitäten nicht mehr durch die Luft vor sich, sondern durch den Draht, da 
ja die Elektrizität auf Metallen sich mit der allergrößten Leichtigkeit ver- 
schiebt. Es geht also von dem positiven Leiter, wo die Elektrizität höhere 
Spannung besitzt, die positive Elektrizität längs des Drahtes auf den 
negativen Leiter, wo die Spannung geringer ist, über, bis sich beide Elek- 
trizitäten ausgeglichen haben. Es findet durch den Draht hindurch oder 
längs des Drahtes eine Ausgleichung der Elektrizitäten statt, was wir 
kurz damit bezeichnen, daß wir sagen, die Elektrizi fließe 
durchdenDraht. Wir können uns direkt vorstellen, daß die Elek- 
tronen sich in dem Draht bewegen; die positiven nach der einen Richtung 
zum negativen Leiter hin, die negativen nach der anderen Richtung zum 
positiven Leiter hin. Durch die Drehung der Maschine wird fortwährend 
auf dem einen Konduktor positive, auf dem anderen negative Elektı it 
erzeugt, der eine Konduktor hat also positive Spannung, der andere nega- 
tive, es herrscht also zwischen ihnen ein Unterschied der Spannung, eine 
Spannungsdifferenz, und gerade deshalb strömen die beiden 
Blektrizitäten fortwährend durch den Draht. Man sagt dann, es fließt 
ein elektrischer Strom durch den Draht. Dieser elektrische 
Strom nun bringt in dem Draht und in seiner Umgebung gewisse Wirkungen 
hervor, von denen wir einige hier zuerst nur kurz angeben wollen. 
Zunächst haben wir uns schon früher (8. 15) davon überzeugt, daß der 
Draht dabei wärmer wird. Aus dieser 
Tatsache ersehen wir, daß der Draht selbst, Fig. 2. 
der Leiter, bei einem solchen Strom mit- 
beteiligt ist. Bei dem Gleichgewicht der 
Elektrizität erkannten wir, daß nur die 
Oberfläche der Leiter elektrisch ist; bei 
einem Strom aber spielt das Innere des 
Drahtes selbst eine Rolle, wie wir eben 
daraus erkennen, daß es sich erwärmt, und 
wie wir noch genauer aus den Gesetzen dieser Erwärmung erkennen werden. 
Eine zweite wichtige Wirkung des elektrischen Stromes besteht darin, 
daß in seiner Nähe Magnetnadeln aus ihrer Richtung abgelenkt werden. 
Man kann das auf folgende Weise erkennen. Man umhüllt einen Draht 
sorgfältig mit Kautschuk und windet ihn vielmal um einen Holzrahmen 
(Fig. 22). Durch ein freigelassenes Loch in diesem Holzrahmen steckt 
man ein Elfenbeinstäbchen, welches an einem Faden hängt und welches 
zwei Magnetnadeln s n und n s trägt, so daß die eine Nadel innerhalb der 
Windungen, die andere oberhalb sich befindet. Die beiden Nadeln haben 
ihre Pole in entgegengesetzter Lage, so daß dem Nordpol der einen der 
Südpol der anderen gerade gegenüberliegt. Ein solches System nennt man 
ein astatisches Nadelpaar. Sowie man nun durch diesen ge- 
wundenen Draht, den man Multiplikator nennt, den elektrischen 
Strom hindurchfließen läßt, indem man etwa das + Ende mit dem positiven 
Pol unserer Infuenzmaschine verbindet, das — Ende mit dem negativen, 
werden die Nadeln aus ihrer Lage abgelenkt und bleiben so lange abgelenkt, 
als der Strom fließt. Hört der elektrische Strom auf, so kommen die Nadeln 
auch wieder in ihre Ruhelage. Diese magnetische Wirkung des elektrischen 











m 


1. Teil. 1. Kapitel. 


‚deren genauere Bestimmung uns noch beschäftigen wird, wird uns 
een ‚ob überhaupt ein elektrischer Strom dureh 
E fließt. Der elektrische Strom hat noch eine Reihe von anderen 
‚ die aber mit den Strömen, mit denen wir es hier zu tun haben, 
nachzuweisen sind. 
Ba Spa N imsunats Berobı Ser Weptanirit: In Bere 
man von. ‚in die Augen fallenden zu feinen, 
Se en ‚übergeht. Und das ist nur 
Äramer su 


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i und Spannungen 
‚Fortschritt nur durch Apparate möglich geworden, die auch sehr 
il Blektrizitätsmengen und Spannungen 
sicher zu erkennen und zu messen erlauben. 
Apparate, welche dieses gestatten, nennt man 
Elektrometer. Schon ein gewöhnlichen 
Goldhlattelektroskop gibt uns ja ein Mittel, um 
das Vorhandensein von Elektrizität anzuzeij 
und in der oben beschriebenen E; 
Form auch Messungen anzustellen. Ebenso er- 
Isubt das Braunsche Elektroskop die Spannung 
von geladenen Körpern mbosend. zu verfolgen. 
Diese Elektroskope sind aber zu wenig empfind- 
lich. Viel empfindlichere Elektrometer hat 
Lord Kelvin (Sir W. Thomson) zul verschie- 
‚donfache Weise konstruiert. Das wichtigste von 
diesen ist das Quadrantelektrometen 
welches schon außerordentlich geringe Elektrizi« 
tätsmengen und Spannungen zu messen gestattet. 
Die wesentlichen Teile des Instruments 
sind in Fig. 23 abgebildet. Eine Nadel u 
aus dünnem Aluminiumblech hängt au einem dünnen Faden x in einer 
Messingbi Mi aus vier voneinander getrennten Quadranten 
%, b, 6, d besteht. (Der Quadrant b ist in der Figur weggelassen, damit 
man die Nadel u sehen kann.) Diese Quadranten stehen Iroliert auf Glas- 
füßen, Die beiden Quadranten a und d sind permanent miteinander durch 
‚einen Draht w verbunden, und ebenso die beiden Quadranten « und b, 
An dem Quadranten a ist ein Metallstäbehen ], an « ein Metallatäbchen m 
befestigt, welche zur Zuführung der zu untersuchenden Elektrizität die- 
nen oder auch nach Bedürfnis die Ableitung zur Erde vermitteln. Man 
nennt diese Stäbchen die Elektroden. Die Nadel u trägt auf ihrer 
Achse einen Spiegel t, in welchem das Bild einer entfernt wufgestellten 
Skala erscheint, welches durch ein Fernrohr beobachtet werden kann. 
Um den Apparat zu benutzen, wird die Nadel u ein für allemal stark 
u geladen (auf eine hohe positive Spannung gebracht), etwa durch 
'erbindung mit der einen Belegung einer geladenen Leydener Flasche, 
und so gestellt, daß sie zwischen u o und b d liegt, und es wird dafür guson 
daß diese Spannung konstant erhalten bleibt. Nun wird eins der bei 
Metallstäbchen, z. B. ın, mit der Ende verbunden, also auf die Spannung 









nalen Phomsonschen abweichen- 
Be zu übersehenden 


apiom Leyiener Flasche an, und bringt dadurch mit Hilfe der 
i die Nadel auf die Spannung dieser Flasche. 
- Betrachten wir die Wirkung des Quadrantelektrometers genau, 10 
m wir, daß cs, wie auch das Exnersche und Braunsche (oben 8, 174.) 
‚zunächst nieht Elektrizitätamengen sind, welche man damit 
sondern Spannungen, und daß man erst indirekt darmus 


Mi | 


—— 
T. Teil, 1. Kapitel. 


‚Elektrizitätsmengen 
Sing wird die Nadel a Ki llama auf ee sch hoben 


ge ® 
Es 
se 


| 
ı 
n 
j 


&3 
a 
& 
ne 
ne 
il 
Ik 
H 


„jebale hl 5 lange auf das Quadrantenpaur A, 
18 Fu so 
zu untersuchenden Körpers ist, Dieses 
en ou mahnte Pre Urn 
ı untersuchenden Körpers ist. Der Drehungswinkel der Nadel giht 
ein Maß für die Spannung des untersuchten 
ie auf alien benlliche Ncktiitätsnengn, und wir habe 
ie a geladenen Körpern miteinander zu 
im die die man durch ein Elektrometer mißt, 
in Volt RE Ei en. muß man das Elektrometer, wie 
man es Zn eichen. Das geschieht auf folgende Weise, Man hat 


HESE 
lt 


& 
34) 
ei 


‚Apparate, ee Normalelemente, deren Spannung in Volt 
in für allernal BiSmaE EL ER SESEN Wir werden von 
diesen Normalelomenten im im re Kapitel ausführlich sprechen. Hier nehmen 


onungel 
Polen hat, die 1,019 Volt beträgt, Verbindet man also den einen Pol eines 
Kadmiumelementes mit der Erde, den anderen mit dem einen Qundranten- 
puar unseres , so erhält dieses die Spannung von 1,019 Volt 
oa AIR NaAöUinde Fire Bpiegel echt dann einn beekknmie Dra 
die man durch das Fernrohr ala eine Anzahl von Skalenteilen mißt. 


seien das z. B. 100 Skulenteile. Dann ents] t jeder Skalenteil Ausschlag, 
der Nadel en Nr 0,01019 Volt ana man kann dann, wenn 
man für eine bloß die Anzuhl der Skalenteile, 


dan n Auschlag Bean elncat 1er auf die Frannung ia yare Ei 


Wir können aber durch zweckmäßige Einrichtung von solchen Blektro- 
metermi auch die Kapazität eines Leiters oder Kondensators 
in Mikrofarad messen, wenn wir nur einen Vergleichskondensator von 
bekannter Kapazität, z. B, unser 'ıo-Mikrofarad von 8. 19 besitzen. 
Zu dem Zwock laden wir den zu untersuchenden Kondensator 2. B. mit 
einer Blektrisiermaschine, Dann bekommt die Kollektorplatte desselben 
BlmanE und enthält eine gewisse Elektrizitätsmenge, die 
wir zwar zunäcl nicht kennen, von denen wir aber aus S. 26 wissen, 
daß die Elektrizitätsmenge auf der Kollektorplatte gleich der Kay Sr: 
des Kondensators mal seiner Spannung it; Diese Spannung 
messen, indem wir die Kollektorplatte des nenne mit, 
En Elektromster verbinden und den Ausschlag der Nadel bestimmen. 
Wenn das geschehen ist, trennen wir diesen Kondenaator wieder von dem 
Elektrometer und setzen jetzt seine Kollektorplatte mit dem Mikrofarad 
in Verbindung (dessen EN wie immer, zur Erde al 
leitet ist). Dann verteilt sich die Elektrizitätamenge, die auf dem Konden- 
‚sator war, jotzt auf die beiden Kollektorplatten, Die Spannung des Kon- 
‚densators nimmt ab, die des Mikrofarads, die vorher Null war, nimmt zu, 
bis die beiden Kollektorplatten sine und dieselbe Spannung haben, die 


Elektronen. 4 


natürlich kleiner ist als die vorher auf dem Kondensator vorhandene, 
während die Elektrizitätemenge, die auf beiden Platten zusammen vor- 
handen ist, dieselbe ist wie früher. Die neue Spannung können wir auch 
wieder mit dem Elektrometer messen, und man sieht nun ein, daß die neue 
Spannung um so viel kleiner ist, als die erste, als die Summe der beiden 
Kapazitäten größer ist, als die Kapazität des ersten Kondensators allein. 
Dadurch ist das Verhältnis der Kapazität des Kondensators zu der des 
Mikrofarads bestimmt, also die Kapazität des Kondensators in Mikro- 
farad ausgedrückt. Wenn wir endlich von einem geladenen Leiter oder 
Kondensator die Kapazität in Farad gemessen haben und wenn wir durch 
das Elektrometer seine Spannung in Volt bestimmt haben, so wissen wir 
auch, wie groß die Ladung in Coulomb ist, die auf ihm liegt. 

Unsere bisherigen Betrachtungen gaben im wesentlichen eine große 
Reihe von Erfahrungstatsachen; aber diese Erfahrungstatsachen wurden 
häufig in einer Weise ausgedrückt, welche noch hypothetische Elemente 
enthielt. So z. B. sprachen wir davon, daß man einen Leiter elektrisch Inden 
kann, wir sprachen davon, daß die Elektrizität sich auf der Oberfläche 
der Leiter verteilt, und sprachen von der Dichtigkeit der Elektrizität 
an jedem Punkte des Leiters. In diesen Aussagen sind aber Erfahrungs- 
tatsachen mit hypothetischen Auffassungen gemischt. Denn in der Tat 
beobachten wir nichts weiter, als daß ein „geladener“ Leiter anziehende 
und abstoßende Kräfte ausübt, und zwar, daß dies alle Stellen des Leiters 
tun. Aber von der „Elektrizität“, die auf dem Leiter liegen soll, beob- 
achten wir nichts, diese nehmen wir bloß hypothetisch an. In Wirklich- 
keit: versuchen wir aber immer, wenn wir solche Tatsachen beobachten, 
uns ein Bild davon zu machen, in welcher Weise diese Tatsachen zusammen. 
hängen; wir suchen die beobachtbaren Tatsachen zurückzuführen auf 
unsichtbare, nur dem geistigen Auge deutliche Vorgänge, welche ein- 
facher sind als diese Tatsachen. So erklärt man sich die elektrischen Er- 
scheinungen, die wir besprochen haben, durch die Annahme, daß es zwei 
verschiedene Stoffe gibt, die positive und negative Elektrizität, welche 
sich ebenso als Elementarstofle verhalten, wie etwa der Wasserstoff und 
das Silber. Ebenso wie diese in Atome geteilt angenommen werden müssen, 
ebenso müssen auch die beiden Elektrizitäten, wie eine Reihe von späteren 

uns lehren, in Atome eingeteilt angenommen werden, und 
diese Atome nennt man, wie schon oben angeführt wurde, Elektronen. 
Diese Annahme muß noch ergänzt werden dadurch, daß in jedem Leiter 
ie beiden Elektronen in praktisch unerschöpflichem Betrage vorhanden 
sind und durch Influenz getrennt werden können. Von diesen Elektronen 
nun nahmen wir nach dem Coulombschen Gesetz an, daß sie sich an- 
ziehen oder abstoßen. Wenn wir diese Eigenschaft den Elektronen an 
sich beilegen, so behaupten wir also, daß zwischen ihnen eine Fern- 
kraft vorhanden sei, d. h. eine Kraft, welche von einem Körper A 
ausgeht und an einem Körper B angreift, ohne daß in dem Zwischenraum 
zwischen den beiden Körpern etwas von ihr zu merken ist. Der Begriff 
der Fernkraft enthält aber etwas Unverständliches und Mystisches. 
Wenn wir beobachten, daß ein Mann an einem Tische sitzt, und daß ein 
Glas auf diesem Tische sich bewegt, so werden mir naturgemäß zunächst 
untersuchen, ob nicht eine Verbindung zwischen dem Mann und dem 











e Laben lurch darauf hin, berchioxp Ssfenminle 
daß eine solche Na ierb und worin sie besteht. 
schen 


von Faraday wurden später von Maxwell weiter 
ausgebildet und präziser lit, und man versteht heute unter der 
Mazwellschen Theorie der Elektrizität, dijenies 


festhalten, daß die Elektrizitäten wirkliche Stoffe sind, aber man muß 
versuchen, die Kräfte, mit denen diese aufeinander wirken, als vermittelte 
aufzufassen. Da die elektrischen Wirkungen zwar einerseits von der Natur 
der Isolatoren abhängen, andererseits aber, wie wir später schen wurden, 
sich durch die Isolatoren mit einer außerordentlich großen Geschwindig- 
kai, fortpilansen, welche ebenso groß ist wie die Geschwindigkeit, das 
Lichts, s0 muß man weiter annehmen, daß zwar die körperliche 
der Isolatoren, die Moleküle derselben, die Träger der Elektronen sid. 
daß aber die Vermittelung, die Übertragung der elektrischen Wekangee 
von einem Elektron zu einem anderen durch eine außerordentlich Tein 
Venen Substanz geschieht, dieselbe, welche man auch zur Krklärung 
nungen anzunehmen gezwungen ist, und welche man be- 
ee Liechtäther nennt. Dieser Körper ist im ganzen Welt“ 
raum verbreitet, er ist aber auch in den Körpern selbst zwischen den Elok- 
tronen vorhanden. Bekanntlich haben die verschiedenen durchsichtigen 
Körper die Eigenschaft, das Licht mit verschiedener Geschwindigkeit 
fortzupfanzen und der sogenannte Brochungsindex eines Rörpens 
ist um so größer, je kleiner die Geschwindigkeit des Lichtes in ihm ist. 
Dieser Äther ist nun nach Max well auch der Vermittler, der Übertrager 
der elektrischen Erscheinungen. In einem dielektrischen Körper sind nun 
nach unserer obigen Annahme (8. 30) die einzelnen Moleküle polar mit 
Elektronen verbunden, und bei der Fortpflanzung einer elektrischen Wir- 
kung durch den Äther müssen alle diess Elektronen angegriffen, ihre 
seitigen Abstände verändert werden. Daraus folgt, daß die Geschwil it, 


Maxwellsches Gesetz. 43 


mit der elektrische Wirkungen sich durch einen Isolator fortpflanzen, um 
so kleiner sein wird, je mehr solche Elektronenpaare in jedem Volumen 
vorhanden sind, d. h. je größer die Dielektrizitätskonstante des betreffenden 
Isolators ist, und zwar zeigt eine genauere Beobachtung, daß die Quadrat- 
wurzel aus der Dielektrizitätskonstante es ist, welche die Geschwindig- 
keit der Fortpflanzung elektrischer Wirkungen bedingt. Daraus ist nun 
zunächst sofort ein wichtiger und interessanter Schluß zu ziehen. Da die 
Geschwindigkeit des Lichtes um so kleiner ist, je größer der Brechungs- 
index ist, und die Geschwindigkeit der Elektrizität um so kleiner ist, je 
größer die Quadratwurzel aus der Dielektrizitätskonstante ist, da aber 
diese beiden Geschwindigkeiten, wenn sie in demselben Äther verlaufen, 
dieselben sein müssen, so folgt: 

Die Dielektrizitätskonstante eines Körpers 
ist gleich dem Quadrat des (optischen) Brechungs- 
index. 

Diese merkwürdige Beziehung, die von Maxwell zuerst ausge- 
sprochen wurde, heißt auch das Maxwellsche Gesetz. Es hat 
sich dasselbe an der Erfahrung bisher ausgezeichnet bestätigt gezeigt, 
wenn man nur für den Brechungsindex die richtigen Zahlen nimmt. 
Folgendes sind z. B. bei einigen Körpern die beobachteten Zahlen für 
die Dielektrizitätskonstante und für das Quadrat des Brechungsindex: 





Name der Substanz Dielektrizitätskonstante | Quadrat des Brechungsindex 
Schwefel 3,97 | 3,89 
Paraffin . . 2,00 2,01 
Schweres Finglus 3,16 3,05 
Petroleum . . A 2,07 2,07 
Terpentinöl 2,23 2,13 


Die Kräfte, mit denen zwei elektrische Körper aufeinander nach dem 
Coulombschen Gesetze wirken, sind also nach dieser Theorie keine 
Fernkräfte, sondern hervorgebracht durch den Druck oder Zug, den die 
Elektronen auf den benachbarten Äther ausüben, und der sich durch den 
Äther fortpflanzt und so Bewegungsantriebe erzeugt. Es lassen sich also 
die elektrischen Erscheinungen anders auffassen, als der erste Anschein 
es erfordert und als man es früher getan hat. Diese neuen Anschauungen 
führen aber, und das hat ihnen die Überlegenheit über die alten gegeben, 
in ihren Folgerungen zu ganz neuen Erscheinungen, die auch durch die 
Experimente von Hertz tatsächlich bestätigt worden sind. 


2. Kapitel, 
Kontaktelektrizität. Der elektrische Strom. 


Lange Zeit galt es für unmöglich, Elektrizität auf andere Weise zu 
erzeugen als durch Reibung. Zwar konnte man mit einem einmal oloktri- 
‚sierten Körper auch wieder von neuem durch Influenz Elektrizität ent- 
wickeln, aber immer mulite man zuerst einen elektrisierten r dazu 
haben, und dieser ließ sich nicht anders herstellen als durch Reibung. 
Da war es gegen Ende des 18. Juhrhunderts, daß, durch eine zufäll 
Entdeckung von Galvani veranlaßt, Volta, Professor der Physik 
Pavis, eine Reihe von Experimenten anstellte, welche nicht nur neue 
Methoden zur Hervorbrin, von Elektrizität lehrten, sondern wulche 
die gesamte Kenntnis von den Wirkungen der Blektrizität außerordentlich 
erweiterten, Eee daß man Körper auch ganz 
ohne Reibı in den elektrischen Zustand versetzen könnte, er machte 
zum ersten Experimente, in denen Blektrizitätsentwicke 
lungdurehchemische Einwirkung zweier leitender Körper 
aufeinander eintrat. 

Der Zufall, durch den diese neue Klasse von Erscheinungen bekannt 
wurde, war folgender: 

Galvunı, Professor der Medizin in Bologna, machte im Jahre 1789 
(wie eine Erzählung behauptet, war es eigentlich seine Frau) eine Be- 
obachtung, die zunächst rätselbaft erschien. Gulvani hatte nämlich 
‚einen Froschachenkel an dessen Nervenenden an einem kupfernen Haken 
sulgshängt und diesen an einem esnen Balkongitter halstigt: Als 
zufällig durch den Wind das untere Ende des Froschschenkels mit dem 
eisernen Geländer selbst in Berührung kam, zuckte der Froschschenkel 
zusammen und tat dies auch jedesmal, als Galvani nun absichtlich die 
Berührung mit dem Balkongitter hervorbrachte. 

Dieses Experiment machte damals die Runde durch alle wissen- 
schaftlichen Kreise Europas. Aber wie war dieser Versuch Galvanis 

'n? Galvani selbst ließ sich durch Voreingenommenheit täuschen, 

übte, duß diese» Experiment die lange verinutete Lebenskraft beweise, 

und ex gelang ihm nicht, diesen immerhin sehr verwickelten Komplex 

von Erscheinungen in seine einfacheren Elemente aufzulösen, Erst Volta 

zeigte durch eine Reihe von Versuchen, daß folgende Dinge bei diesem 
Versuche wesent um Gelingen sind: 

Erstona: Er missen außer dem Froschschenkel zwei ver 
schiedene Metalle vorhanden sein. Bei Galvani waren es Kuj 
und Eisen, es können aber auch Zink und a ‚oder Zink und Platin, 
‚oder überhaupt irgend zwei verschiedene Metalle sein. Mit zwei gleichen 
Metallen gelingt der Versuch nicht. 

Zweitens: Die drei vorhandenen Körper, der Froschschenkel und 





müssen einen geschlossenen Kreis bilden, es 
einerseits mit dem. anderorseits mit dem Frosch- 
ebenso das Eisen einerseits mit dem 


auf das 


Nicht darauf kommt es un, daß gerade ein Froschschenkel mit den 
Metallen in sondern darauf, daß eine Flüssigkeit, wie 
‚dem Frosehschenkel vorhanden 


E3 ie 
'enn man so 
und Kı 
Zänke (ZI) EX 


w 
"oder gewöhnli 
der ki, in der erg 


R AB 
der Fli i 


en des Froschschenkels veranlaßtt 
ppiel kommt, hatte schon Galvani 

N nt, denn er konnte den Frosch- 

al auch zum Zucken bringen, wenn er in seiner Nähe nur 

Funken durch wine Elektrisiermaschine erzeugte. Volta 

aber erkannte, daß in diesem geschlossenen Kreis ein Vorgang statt- 
11 ‚ den wir als elektrischen Strom schon oben (8. 37) bezeichnet haben, 
x den Draht A B dauernd sich Blaktrizität bewege, Den 
‚dafür können wir dadurch erbringen, daß wir zeigen, daß wir 


« Wirkungen, die wir oben beim Durchgang der Elektrizität dusch 





1 
46 1. Teil, % Kapitel, 


maschine beobachtet ‚ hier wieder finden, erste bestand 
duch das Rißache 


Hand anfassen, een daß er wärmer ist als die Ui 
und mit einem Thermometer, das wir anlegen, können wir das noch viel 
‚genauer kontrollieren. Zweitens wurde damals ein astatisches Na 2 


wir bald sehen werden, En oröen einfache 
Dada] zu diesem Y Versuch vollständig 
ir 


müssen wir fragen und so hut auch Volta gefragt, woher entsteht denn 
‚hierbei die lektrisität und woher kommt es, daß sie nicht in Ruhe bleibt, 
wie auf einem geladenen Leiter, sondern daß sie sich bewegt? Vor allen 
Dingen wissen wir bereits, duß, Me die Blektrizität sich von einem ge- 
Iadenen Leiter A zu einem anderen geld Ionen Leiter B bewegt, daß das nur 
dann len kann, wenn die beiden Leiter verschiedene Spannung, 
einen Spannungsunterschied besitzen. Wir werden daher 
von selbat auf die Frage geführt, ob die beiden Metallplatten, die in die 
Flünigkeit tauchen, einen solchen Spannungsuntorschied wirklich zeigen, 
wenn sie nicht durch einen Draht verbunden sind, wenn das Blement, 
wie man sugt, offen ist. Der Versuch ist ja leicht gemacht, Wir 
Bean, bloß unser Quadrantelektrometer anzuwenden. Nehmen wir 


he Be durch einen Draht mit dem einen Yet 
itelektrometers (dessen Nadal, 
Ei tote, Peirten eine geladene Leydener Flasche auf 
hoher Spannung gehalten ist), 0 finden wir in der Tat, 
daß die Nadel einen Ausschlag von, sagen wir, 5 Tail- 
strichen macht, und zwar können wir uns leicht über- 
zeugen, daß die Drehung der Nadel dabei anzeigt, 
daß die Zinkplatte negative Spannung hat. 
wir denselben Versuch, indem wir und Rupie 
mit demselben Quadrantenpuur ver! .o bekommen 
wir einen Ausschlag der Nadel von derselben Pr "50 Skalenteile, 
uber in entgegengesetzter Richtung, wodurch wir urlahren, duß das Kupfer 
positive Spannung besitzt. 

Durch die are Versuch ist also nachgewiesen, daß unsere beiden ver- 
schiedenen Metalle, die in die Saar tauchen, tatsächlich einen 
Spannun) terschied besitzen, einen pannungsunterschied, der durch 
die Zahl 100 (50 positive weniger 50 negative Teilstriche) in unserem 


Galvanische Elemente. 47 


willkürlichen Maß angegeben ist. Wenn wir von vornherein unser Elektro- 
meter geeicht haben (8. 40), so können wir diesen Unterschied der 
Spannungen auch sofort in unseren Einheiten, in Volt, ausdrücken. Bei 
der hier angenommenen Größe des Ausschlages würde ein Teilstrich etwa 
einem hundertstel Volt entsprechen, so daß unsere Messung uns sagt: 
zwischen dem Kupfer und dem Zink in der Flüssigkeit herrscht ein 
Unterschied der Spannungen von etwa 1 Volt. 

Dieser Unterschied der Spannungen der beiden Metalle, so lehrt nun 
die Erfahrung weiter, bleibt immer bestehen und ist immer von demselben 
Betrage, welche Operationen wir auch mit dem Element vornehmen. 

Wenn unser Gefäß isoliert ist, d. h. wenn beide Metalle und die Fli 
keit ohne leitende Verbindung mit der Erde oder mit anderen Elektri- 
zitätsquellen sind, so beträgt die Spannung auf dem Kupfer !k Volt, die 
auf dem Zink — !h Volt, so daß ihre Differenz gleich 1 Volt ist. Ist 
dagegen z. B. das Zink zur Erde abgeleitet, also auf der Spannung Null, 
so ist die Spannung des Kupfers = 1 Volt. Ist das Kupfer zur Erde ab- 
geleitet, also auf derSpannung Null, so zeigt das Zink die Spannung 1 Volt. 
Wird andererseits das Zink z. B. mit dem Konduktor einer Blektrisier- 
maschine in Verbindung gesetzt, der auf der Spannung 1000 Volt ist, so 
wird es ebenfalls die Spannung 1000 Volt bekommen, aber die Spannung 
auf dem Kupfer ist dann 1001 Volt, so daß die Differenz wieder 1 Volt ist. 
Also ergibt sich, daß die Spannung auf dem Kupfer hierbei unter allen 
Umständen immer um einen bestimmten Betrag, 1 Volt, größer ist als die 
auf dem Zink. 

Eine Kombination wie die angewendete aus einer oder auch aus 
mehreren Flüssigkeiten und zwei Metallen nennt man ein galvani- 
schesElement. In jedem offenen galvanischen Element haben also 
die beiden Metalle einen bestimmten Spannungsunterschied. Dieser hängt 
nur ab von der Natur der beiden Metalle und der Flüssigkeit, aber nicht, 
von der Größe und Form der Metalle oder der Menge der Flüssigkeit. 
Man kann große Zink- und Kupferplatten in Schwefelsäure tauchen Iassen, 
oder kleine, man erhält immer am Elektrometer denselben Spannungs- 
unterschied. Man bezeichnet diesen bestimmten Spannungsunterschied 
als die elektromotorische Kraft des Elements. Ein 
jedes galvanische Element hat also eine bestimmte elektromotorische 
Kraft, die in Volt ausgedrückt wird. 

Die Spannungen der beiden Metalle in einem Element sind also um 
diese bestimmte Größe verschieden, wie groß oder wie klein auch die wirk- 
lichen Werte der Spannungen gemacht werden mögen. Daraus folgt zu- 
nächst als praktisches Resultat, daß wir durch eine Kombination von 
mehreren Elementen den Unterschied der Spannungen an den Endgliedern 
beliebig erhöhen können. Stellen wir nämlich eine Reihe von Elementen 
her, die je einen Kupferstab und einen Zinkstab in verdünnter Schwefel- 
säure enthalten, und verbinden wir, wie in Fig.27, den Kupferstab unseres 
ersten Glases mit dem Zinkstab des zweiten Elements und so fort, so 
tritt folgendes ein. Das erste Kupfer hat eine um 1 Volt höhere Spannung 
wie das erste Zink und dieselbe Spannung bekommen auch alle mit ihm 
verbundenen Körper. Also hat auch das zweite Zink eine um 1 Volt 
höhere Spannung als das erste. Aber das Kupfer des zweiten Systems 














48 T. Teil, 2, Kapitel. 


V benen 
Beliebige Anzahl, etwn 5 giche zlvanische Elemente, a wird der Span, 


Eine Reihe von galvanischen Elementen, die so verbunden sind, 
daß immer das positive Metall des einen Elements mit dem negativen 
des nächsten durch einen Draht in leitendem Kontakt ist, nennt man 


Big ar. 





ı 2 E ‘ = 


eine Kette oder Batterie, oder auch besser eine hintereinander 
verbundene Kette.” In einer solchen Kette sind nur die beiden letzten 
Metalle frei, alle übri, sind miteinander verbunden. Man nennt die 
beiden freien Metalle die Pole der Kette, ebenso wie man auch bei 
‚einen winzelnen Element die Enden der beiden Metalle die Pole de» 
Elements nennt. 

Woher kommt es nun aber, daß in einer solchen Kombination von 
zwei Metallen und einer Flüssigkeit dauernd ein bestimmter Spannungs- 
unterschied vorhanden ist? Woher kommt die Elektrizität, die diesen 
Spannungsunterschied hervorbringt? Diese Frage ist zunächat nicht 
leicht zu beantworten. Volta nahm an, daß die bloße Berührung der 
Metalle und der Flüssigkeiten die Ursache dieser Elcktrizitätserzeugung 
sei und bezeichnete sie daher als Kontaktelektrizität. Dieser 
Name ist geblieben, obwohl wir heute wirsen, daß #s nicht die bloße ein- 
flußlose Berührung ist, sondern daß es die chemischen Vorgänge, die Auf- 
lösung der Metalle in der Flüssigkeit sind, welche die Elektrisität hierbei 
auftreten Inssen. Indes unabhängig von jeder besonderen Erkl 
können wir die neue Tatsache kurz so ausdrücken, daß wir sagen, bei der 
Berührung eines Motalls und einer leitenden Flüssigkeit entsteht an der 
Berührungsfläche eine Kraft, welche auf beiden Elektrizität entwickelt 
und xwar auf dem Metall die entgegengesetzte wie auf der Flüssigkeit. 
Damit augen wir noch gar nichts Nüheres über die Natur dieser Kraft aus. 





Scheidungekraft, 49 


Wir nennen diese Kraft die elektrische Scheidungskraft. 
Die elektrische Scheidungskraft bewirkt also, daß die Spannung des Metalls 
und der Flüssigkeit voneinander verschieden wird. Das Metall hat in seiner 

inzen Ausdehnung eine bestimmte Spannung, die Flüssigkeit hat auch in 
ihrer ganzen Ausdehnung eine bestimmte Spannung, welche aber von der 
ersten verschieden ist. Und die Erfahrung hat nun gezeigt, daß die 
elektrische Scheidungskraft immer so viel Elektri- 
zitätentwickelt, daß die beiden Substanzen stets 
denselben Spannungsunterschied (stets dieselbe 
Potentialdifferenz) zeigen, welche Größe und Ge- 
stalt sie auch haben mögen, und unabhängig da- 
von, obetwa sonstnochaufihnen Elektrizität vor- 
handeni 

Über die Größe dieses Spannungsunterschiedes zwischen einem 
Metall und einer Flüssigkeit hat man lange wegen der experimentellen 
Schwierigkeiten keine genügenden Zahlenwerte aus der Erfahrung ge- 
winnen können. Erst zirka 100 Jahre nach Voltas Entdeckung ist man 
dazu gekommen, auf sichere Weise sich Kenntnisse von der Größe des 
erzeugten Spannungsunterschiedes zu verschaffen, der zugleich ein Maß 
für die Größe der entsprechenden Scheidungskraft ist. 

Man bezeichnet die Scheidungskraft zwischen zwei Körpern gewöhn- 
lich dadurch, daß man sie nebeneinander schreibt und zwischen ihnen 
einen vertikalen Strich macht. Es bedeutet also: 

Zink | Schwefelsäure 
die Scheidungskraft zwischen Zink und Schwefelsäure. 

Ist die betrefiende Scheidungskraft positiv, so heißt das, der voran- 
gehende Körper bekommt höhere Spannung als der nachfolgende; iat sie 
negativ, so hat der vorausgehende die geringere Spannung. 

Die Scheidungskraft 

Schwefelsäure | Zink 


hat demnach den entgegengesetzten Wert, weil die Ordnung der Körper 
dabei vertauscht ist. 

So wurden folgende Werte für die Spannungsunterschiede, also auch 
für die Scheidungskräfte zwischen den folgenden Metallen und den ange- 
gebenen Flüssigkeiten gefunden. Diese Spannungsunterschiede sind schon 
in Volt ausgedrückt und sie sind als direkte Messungsresultate anzusehen. 











Magnesium | Magnesiumsulfat = — 1,239 Volt 
Aluminium | Aluminiumsulfat = — 1,040 „ 
Zink | Zinksulfat 0514 \ 
Kadmium | Kadmiumsulfat — — 0,162 \ 
Eisen | Eisensulfat + 0,098 
Kupfer | Kupfersulfat + 0815 \ 
Quecksilber | Quecksilbersulfat = + 0,980", 


Silber | Silbersulfat = + 0,974 
Diese Zahlen besagen also, daß an der Grenzfläche von Zink und 
Zinksulfat immer ein Spannungsunterschied von 0,524 Volt entsteht 
und zwar, daß das Zink dabei die niedrigere, die Flüssigkeit die höhere 
Graotz, Blektriziät. 2. Auflage, 





rn 


L Teil. 2 Kapitel, 
besitzt, en fer in mit Kupfer- 
sign und zwar en 0,515 Volt ala die 
lieser Metalle nicht in die Sulfat- 
Bene ande 1 Babel, ‚so bildet sich rein chemisch in der 


Sulfat und die abipen Zahlen pen Hr 
en daß die betreflenden Metalle in Schwefelsäure gestellt werden. 
Auch wenn zwei Metalle sich berühren, scheint ein solcher 


En ua auch ein Kleiner Spannungsuntar- 
ne leitende er = berühren. Doch 


untersuchen wollen. Metalle und Fikaipkeiten die beide die Elektrizität 
leiten, unterscheiden sich also dadurch voneinander, daß bei ihrer Be 
Führung ein starker Spanmun unterschied entsteht, während ein solcher 
bei der Berührung von Metallen unter sich oder Flüssigkeiten unter sich 
kaum auftritt. 

Mau teilt deshalb die leitenden Körper ü ain Klassen ein; 
erator Klasse und Leiter zweiter Klaas 

Die Leiter erster Klasse sind alle Metalle, ferner ige 
Braunstein, Bleisuperoxyd, ferner einige Schwefel- 
iglanz, Schwefelkies u. s. w, 
Die Leiterzweiter Klasse sind diejenigen, welche mit den 
Leitern erster Klasse zusammen große Spannungsunterschiede ergeben. 
ale ‚gehören die Säuren, die Lösungen von Sulzen und geschmolzene 





in Leiter 











Der Spannungsunterschied, der zwischen Leitern a und zweiter 
Klasse stats da auftritt, ‚hat nun sehr wesentliche Fol 
ringen wir nämlich nun eine Zinkplatte und eine Kupferplatte 
frei, d. I, nieht durch einen Draht verbunden, in verdünnte Schwefelsäure, 
ne la 'ndes ein. Die Zinkplatte wird durch die elektrische Scheidungs- 
Die elektrisch, bekommt also eine negative Spannung, die ver- 
= hwefelsäure bekommt eine positive Spannung und die Scheidungs- 
kan sucht diese Verteilung immer beständig zu erhalten. In Zahlen aus- 
‚gedrückt: beträgt: der Überschuß der Spannung der verdünnten Schwefel- 
säure über die des Zinks 0,524 Volt. In der verdünnten Schwefelsäure 
‚steht nun aber noch die Kupferplatte. Diese bekommt durch die Berührus 
mit der er ‚Schwefelsäure ebenfalls Elektrizität, also ebenfalls 
einen 8} unterschied gegen diese und zwar wird ihre Spannung 
ir als I die 'es Kupferaulfats um 0,515 Volt. Daraus folgt, daß das 
rs »o viel positive Elektrizität enthält, daß seine Spannu 
Volt höher iat nl die der Säure und daß diese wieder eine um 0.321 Vol Volt 
Allen Apsame hat als das Zink, so daß der Überschuß der 
des Kupfers über die des Zinks die Summe ist, nämlich 0,515 ++ 0,524 
=1,939 Volt. Dieser Unterschied ist also dasjenige, 
was wir die Spannungsdifferenz oder die elektro 














Resultate a #0 aussprechen: Bringt man zwei Mo- 
le zusammen Su eine Flüssigk 1 »o wird das 
allneg ae NE ktrisch, das N 










em Falle negativ. 
jr a einem en 

Schwefelsäure, so wird immer 
Magnesium und Haminhum kombiniert würde Zink 

im Juminium kombiniert würde Zin] 
positiv werden. 

Da jedes Metall in Bertihrung mit einer Fiünsig- 
keit elektrisch wird, so kann man auch Kombina- 
tionen ‚derart, bilden, daß nieht die beiden Metalle 
in einer einzigen Flüssigkeit stehen, wie wir es bis 

2 besondere File sondern daß jedes Metall 
ya it taucht, nber die 

et ı in leitender Verbindung sind. 

wird das eine Metall positiv elektrisch, das andere negativ, 
ar Ba ein solches galvanisches Bietnent hat eine ganz bestimmte 
‚elektramotorische 


bindung sind, 
keiten. 

Beim Daniellschen Element (Fig. 28) sind die beiden Metalle 

Zink Z und Kupfer K. Das Kupfer taucht in konzuntrierte Kupfer- 

Fitriollösung, das Zink in vordinnte Schwefelsäure. In ein Glas wird 

i n und der hohle Kupferzylinder K hincingestellt, 

wird dann der Tonzylinder T gesetzt und dieser wird mit ver. 

ter Schwefelsäure gefüllt, in welche dann das massive Zinkstlick Z 

wird, Das Zink trägt an seinem oberen Ende eine Klemm- 

m, der Kupferzylinder eine Klemmachraube a, in welche man 
















il 


rn 
52 1. Teil, 2. Kapitel. 


‚Drähte fostklemmen kann, um leitende Verbindungen herzustellen, Diese 
‚Enden des Zinks und Kupfers nennt man speziell die Pole des Blementes. 
Auf dem Zinkpol wird nogativo Spannung herrschen, auf dem. Kuplanol 
positive. Die rain raft eines Daniellschen Blementes 


Fig, 





ungefähr gleich 1 Volt (genauer 1,09 bis 1,12 Volt). Will man mehrere 
Elemente in der vorhin beschriebenen Weise zu einer Kotte verbinden, 
so kann man das leicht, indem man die Klemmschraube s des einen Ele- 
mentes mit der Schraube m des anderen Elementes durch einen Draht ver- 
bindet, Die Fig. 29 zeigt eine solche Kette aus drei Elementen, 
Auch bei dem Meidingerschen 
Ballonelement, das in der Tele 
'aphie viel benutzt wird, und von dem 
Bir 30 einen Durchschnitt gibt, werden 
Kupfer und Zink als Metalle benutzt, als 
Flüssigkeiten aber Kupfervitriollösung und 
Bittersalslösung, und durch die Form des 
Elementes ist die Anwendung einer Ton- 
zelle vermieden. In dem bei b etwas ein- 
gebogenen Glase A steht ein Zinkzylinder. 
In Inneren von A ist ein kleines Glas d 
angekittet, in welchem der Kupferzylinder e 
sich befindet. Auf dem Rand des Glasus A 
sitzt ein mit Kupfervitriolkristllen gefüllter 
Glssballon H auf, dessen unterer Teil in d 
hineinreicht und dort in eine kleine Glas- 
röhre ausläuft, die durch einen Kork ge- 
steckt ist. Das (las A ist mun mit vor- 
dünnter Bittersalzlösung gefüllt. Die konzentrierte Kupfervitriolläs 
sammelt sich unten am Kupferblech und deingt nur langsam höher hinauf, 
Von dem Kupferblech geht ein mit einer Glasröhre oder mit Gnttapercha 
umgebener Druht K nach oben, um uls positiver Pol zu dienen. Von 





Fig. 0, 








Verschiedene Elemente. 58 


BE DE nn ee 
na br eine elektromotarische 


von 


vereinfachtes Meidingersches Element ist das dentsche 
Teilen eu welches in Fig. 31 abgebildet ist. In 
can Uhse dem Boden eine ‚tie, an u, 
ee ‚ein Stiel ee K en jet, Das Zink en 
Ikrin Were ig arken qogomanen Zylinders banaka, a 
der mit drei Nasen auf Ken Ra Hand Glases ruht. 
In eine der Nasen ist der Poldraht Z ei . Der 
innere Rand des Glases ist oben mit Paraffin "ange- 
stzichen. Als Flüssigkeiten dienen eine Bittersalzlösung 
für das Zink und eine Kupfervitriollösung für das Blei. 
Die Bleiplatte umkleidet sich nämlich beim Gebrauch 
der Elemente mit Kupfer und wirkt dann wie eine 
Ki . Die Lösung von Kupfervitriol wird unten 
in er Be ‚üttet, die Bittersalzlösung vorsichtig 
darüber ichtet, da die erstere Lösung schwerer 
ist als die letztere. Wonn das Element ruhig steht, 
bleibt eine ziemlich scharfe Trennung der blauen Kupfer- 
Kin Ba ‚der hellen Bittersülzlösung lunge bestehen. 
viel benutztes Element, das eine größere elektromstorische 
Kraft hat, ist. das Bunsensche Element. Es ist in seiner ein- 
fachsten Form in Fig, 32 abgebildet. Das eine Metall ist auch hier wieder 


Fi, =. Fig. m. 





‚das andere Metall ist durch Kohle ersetzt, welche sich ebenso wie 
ein verhält, Dus Zink taucht wieder in verdünnte Schwefelsäure, 
die Kohle aber in konzentrierte Salpetersäure. In das Glas wird zuerst 
Schwefelsäure gegossen, dann der hohe Zinkzylinder Z eingesetzt, in diesen 


Mn 


54 1, Teil. 2. Kapitel. = 


Be N T, mit Salpetersär ‚ und darein die Kohle K 
stellt. wird der Zinkpol Heyne ki, der Kol 
elektrisch. An dem Zinkzylinder t sich eine Kleı m, 

EN an die Kohle wird eine Messingklammer # an- 
. geschraubt. Die elektromotorl Kraft eines 
Bunsenelements ist: 1,9 Volt. 

Als weiteres galvanisches Elument führen wir, 
Be Feisenie "und. bei elakrischen 
Klingoleinrichtungen achr viel angewendet. vi 
das Leclanche-Element an, von 
Fig. 33 eine Ansicht gibt. Auch in diesem um 
wie bei dem Bunsenschen Element, die beiden 
Metalle Kohle und Zink. Aber die Kohle K, wel- 
‚che positiv elektrisch wird, steht in einer Tonzelle T, 
die mit einem Gemisch von Braunstein und Kohle 
gefüllt ist. Die Zinkstange Z steht in Sulmiaklö- 
sung, Es ist also bei diesem Element nur eine 
Flüssigkeit vorhanden, Die elektromotorische Kraft 
des Leelanche-Elements ist ungefähr 1,49 Volt. 
Eine Abänderung dieses Elementes ist das Braun 
steinelement, Fig. 3, bei welchem die Kohle 
in einem handhohen Gemisch von Kohle und 

_ ,*  Braunstein steht, während die Zinkplatte daneben 
nicht bis zum Boden des Gefäßes reicht. Die rt ist auch Sal- 
miaklösung. Zu demselben Typus gehören die 8.& H.-Beutelele 





Fig. a, 





mente van Siemens & Halsko, die insbesondere für starke Stroment- 
nahme fir kürzere Zeit brauchbar sind, und deren einzelne Teile in Fig. 35. 
gezeichnet: sind, In das Standglas, dessen Boden passende Erhöhungen 


& 
i 
f 
fl 
i 
: 
; 


immer feucht, bleibt, ne 
auch gewöhnlich Zink und 
verwendet. Die Füllmasse dagegen wird 
als Geheimnis betrachtet. Ein sehr brauch- 
Element dieser Art ist das von Hellesen 
), welches die For eines Kästchens hat 
Siemens& Halske konstruiert wird. 
Pol in der Mitte aus dem Küstchen 
ist mit Braunstein wngeben, 
‚eine Pr entpapierhüilse I- 
ten wird. Das Zink, dessen Pol außen durch 
den n Enddraht bezeichnet wird, 
in Form eines durchlöcherten Zylin- 
ders die Pergamenthüllse und befindet sich 
selbst in der mit Salmiak imprägnierten 
Masse, Die elektromotorische Kraft eines 
solchen Elementes ist 1,5 Volt, 
Betrachten wir nun die Vorgänge in einem beliebigen galvanischen 
Element, z. B. in einem Daniellschen. Auf dem Kupferpol ist: positive 
Elektrizität und positive Spannung, auf dem Zinkpol negative Elektrizität 
und ee vorhanden. Diese beiden Pole verhalten sich nlao 
» wie die beiden Konduktoren der Blektrisiermaschine , die wir 
betrachtet haben. Verbinden wir die beiden Pole durch einen Draht, 
schließen wir, wie man angt, das Element, a0 fließt die Flak- 
fizität von dem einen Pol zum anderen über, Die Rlektrizitäten würden 
I und das Element würde unelektriach werden, wenn 
nicht sofort durch die elektrische Scheidungskraft wieder neue Elcktri- 
‚zitätamengen erzeugt würden, die sich wieder ausgleichen u. a. . Es ent- 
steht daher ein dauernder elektrischer Strom (galvani- 
scherStrom). Die positive Blektrizität fließt von der höheren Span- 
en des Verbindungsdrahts der beiden Pole zur niederen Spannung. 
Daniellsch en Element also, bei dem auf dem Kupferpol positive 
herrscht, strömt die positive Elektrizität vom Kupla 1 längs 
n ts zum Zinkpol, Die Flüssigkeit aber an dem Zink 
"bat wegen der Scheidungskraft höhere Spannung als die in der Nühe des 


H 
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5 
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T. Teil. 2 Kapitel. — 


Kupfers und es bewegt sich daher die positive Elektrizität von der Schwefel- 
EA EN die Zanka Hand ch mt a 
Tonzelle hindurch zum Kupfervitriol. Das mit diesem in Berührung 
Bert Scheidungskraft wieder höhere Spannung - 
als die it ee die Elektrizität wieder vom Kupfer 
weiter. Anden rg ‚aolbat also immer ein Sprung der 
statt, er Be Ba wird der nn die 
‚Scheidungakraft, welche jede ausgeglichene Elektrizitätamenge gleich. 
$ wieder neue SR Wir könnten ebunso- 
a A gut auch sagen, die negative Elektrizität 
fießt von dem Zink durch den Vı 
draht zum Kupfer, dann aus dem 
durch die Flüssigkeiten zurück zum Zin! 
Das ist rein Sache der Festsetzung. 
bezeichnet allgemein die Richtung, in der 
die positive Elktrizität fortgeführt 
wird, kurzwog ala die Richtung des Str o- 
mes, Die Richtung des Stromes in einem 
Element ist in Fig, 37 di Mit. Durch 
den Verbindungsdraht fließt der positive 
ERE vom Bene zum Zink und durch die Flüssigkeit vom Zink zum 
Anden "anlie‘ Weise ist also das Vorhandensein eines elektrischen Stromes 
‚einem geschlossenen Element erklärt. Daß ein solcher Strom tat» 
Schich fließt, davon haben wir uns achon oben auf zweifache Weise 
überzeugt. Zunächst hatten wir gefunden, daß der Draht, durch welchen 
der Strom fließt, erwärmt wird. Diese Erwärmung kann hierbei aus 
später einleuchtenden Gründen eine sehr starke werden. Wenn man z. B. 
in Fig. 27 gezeichnete Kette durch einen dünnen Draht verbindet, 
2 »o kommt dieser Draht. ing 
a Shi und schmilzt sogar 
B Die zweite Wirkung, durch 
die wir erkannten, daß ein 
, Strom in dem Draht fließt, 
war die Ablenkı einer 
Magnetnadel, um die der 
Strom herumgeführt wurde. 
‚Die Ströme, die wir jetzt haben, zeigen diese Wirkung in viel häherem 
Grade als der Strom, den wir etwa ‚chen den beiden Konduktoren 
‚einer Elektrisiermaschine erhielten. bedienen uns, um vorläufig nur 
qualitativ diese Ablenkung zu zeigen, zunächst des Apparates Fig. 38, den 
man en Galvanoakop nennt, 

Eine Magnetnadel befindet sich drehbar auf einer Spitze im Inneren 
eines ee en kupfernen Streifena, der auf Holz montiert ist. An die 
beiden aien Enden ‚os Streifens sind Klemmschrauben A und B auf- 
geschraubt. Sobald man nun den positiven Pol eines Elementes durch 
einen Draht mit A und den negativen Pol durch einen Draht mit B ver- 
bindet, so ist das Element durch diese Drähte und den Kupferstreifen 


1 en 














Galvanoskop. 57 


geschlossen, und man sieht nun sofort die Magnetnadel sich aus der Schleife 
herausdrehen und nach einigen Schwingungen, die sie ausführt, in der 
herausgedrehten Lage zur Ruhe kommen. Damit die Magnetnadel vor der 
Schließung des Elementes in der Kupferschleife steht, wie es die Figur zeigt, 
ist natürlich notwendig, daß man die Schleife selbst, aleo den Apparat 
Fig. 38, in die Süd-Nordrichtung stellt. 

Bei dieser Verbindung der Pole des Elementes mit A und B wird der 
‚Nordpol der Magnetnadel nach vorn aus der Kupferschleife herausgedreht. 

Hätten wir den Kupferpol mit B, den Zinkpol mit A verbunden, 
so wäre der positive Strom in entgegengesetzter Richtung durch die Kupfer- 
schleife geflossen, und die Nadel wäre dann auch nach entgegengesetzter 
Richtung abgelenkt worden. 

wir beim Gleichgewicht der Elektrizität gesehen haben, 

daß die Leiter, die Metalle, ganz frei von Elektrizität sind, daß in ihnen 
überhaupt keine elektrischen Kräfte wirken, und daß daher die ganze 
Ladung eines Leiters darin besteht, daß an seiner Oberfläche sich der 
elektrische Zustand ausbildet, ist jetzt: bei den galvanischen Strömen die 
Sachlage nicht mehr so einfach. Eine ganze Reihe von Tatsachen, z. B. 
schon die Erwärmung der Drähte durch den Strom, zeigen, daß bei der 
Strömung der Elektrizität das Innere des Leiters selbst beteiligt ist. Aber 
wenn man früher glaubte, daß bloß das Innere des Leiters bei einem 
Strom in Frage käme, so ist das auch nicht richtig. Vielmehr wird sich 
zeigen, daß bei einem galvanischen Strom sowohl in den Leitern, wie in den 
angrenzenden Isolatoren Vorgänge auftreten, die zusammengehören und 
die zusammen den elektrischen Strom ausmachen. 

Diese Fragen wollen wir aber erst näher untersuchen, wenn wir die 
quantitativen Verhältnisse der elektrischen Ströme näher kennen gelernt 
haben. 








3. Kapitel, 
Die Gesetze des elektrischen Stromes. 


Ein ‚galvanische Element ist im stande, dauernd einen 
Te ae Giger we ai en Ha dan 
nur im ‚wicht, wenn & 
vorhanden ist. Wenn aber aus irgend einem Grunde an Kl 
Stellen des Litrs die Spannung verschieden st, dann muß eben die posi- 
‚Blektrizität stets von Stellen höherer zu Stellen niederer FpaBueag en 
am Leiter fließen. In jedem offenen galvanischen Element, dessen 
also nicht verbunden sind, hat nun jede der beiden Metallplatten mit ihrem 
‚Pol eine er 9 en die des einen Pola ist um eine bestimmte 
Größe höher Sobald man daher die beiden Metalle 
durch einen Dale ren P5 "muß in diesem die positive Elektrizität 
von dem einen Metall (dem Kupfer im Daniellschen Element) zum anderen 
(dem Zink) Nießen. Aber auch in den Flüssigkeiten des Elements selbst 
muß die Elektrisität fließen. Denn an jedem der beiden Metalle herrscht 
ja die elektrische Scheidungskraft und sie bewirkt, daß die Flüssigkeit in 
der Nähe des einen Metalls (des Zinks) ‚höhere Spannung hat wie in 
der Nähe des anderen (des Kupfers). Sowie also die beiden Metalle durch 
einen Draht verbunden werden, fließt die Elektrizität durch den Draht 
und durch das Element selbst hindurch, und die elektrische Scheidungs- 
kraft bewirkt, daß dieser Strom ein dauernder ist. Wir können uns dieses 
Verhalten durch einen Vergleich mit dem Strömen von Wasser leicht klar- 
machen, Tn einem Teich mie zwei Röhren, in welche durch eine Pump- 
maschine Wasser hing umpt ist, und zwar so, daß das Nivea des 
Wassers in der einen R6) öher ist als in der anderen. Sowie man die 
beiden Röhren durch eine ihnen angelegte Röhre verbindet, 
fließt das Wasser aus der Röhre mit höherem Niveau in die andere. Und 
wenn man durch die Pumpmaschine dafür sorgt, daß das Nivenu der beiden 
Röhren stets in gleicher "Höhe gehalten wird, so fließt das Wasser fort- 
während von der ersten Röhre durch das Verbindungsrohr zur zweiten und 
SER durch die Pumpe wieder auf das erste Nivenu gehoben. Ganz ent- 
Be ist ea bei der Elektrizität. Dem Niveau beim Wasser entapricht 
der Elektrizität, di» Funktionen der Pumpmaschine über- 
mimmt die die elektrische Scheidungskraft. Von der höheren Spanı auf 
dem ie fließt die positive Blektrisität durch den Verbindungeeralt 
zum Zink und durch die Flüssigkeit zum Kupfer zurück. Die elektrische 
Scheidungskraft bringt sie wieder auf die ursprüngliche Spannung, die des 
Kupfer. Ein elektrischer Strom fließt also dauernd 
nurin einem geschlossenen Kreise, d.h.in einem Kreise, 
der gebildet ist aus einem Element, dessen Pole durch Leiter miteis 
verbunden sind. 


























Stromstärke. 59 


Man nennt eine solche geschlossene Leitung, die aus einem Element 
(oder einer Kette) und einem Verbindungsdraht besteht, einen Strom- 
kreis oder besser einen einfachen Stromkreis (im Gegen- 
satz zu verzweigten Stromkreisen, von denen später die Rede sein wird). 
Wenn der Strom fließt, so geht durch jeden Teil des gesamten geschlossenen 
Kreises in jedem Augenblick eine gewisse Menge von Elektrizität, eine 
gewisse Anzahl von Coulomb, hindurch. Es kann der Stromkreis an ver- 
schiedenen Stellen verschieden große Querschnitte haben, stets muß doch 
bei einem konstanten Strome durch jeden Querschnitt in einer Sekunde 

ität hindurchfließen. Denn wenn an einen Querschnitt 
tät ö ‚trömen würde, so würde 
je an dieser Stelle eine Anhäufung der Elektrizität stattfinden. Man nennt 
die Elektrizitätsmenge, also die Anzahl Coulomb, die in einer Sekunde 
durch irgend einen Querschnitt des Stromkreises hindurchfließt, die 
Stromstärke oder Stromintensität. Wieviel Elektrizität 
durch einen Querschnitt in einer Sekunde hindurchfließt, das hängt natür- 
lich von verschiedenen Umständen ab. Das hängt einmal davon ab, wie 
groß die treibende Kraft ist, welche den galvanischen Strom hervorruft, 
wie groß also die elektromotorische Kraft des Elementes ist. Zweitens 
hängt es aber auch davon ab, durch welche Stoffe der Strom fießt und wie 
gestaltet diese sind. Aber mögen sie auch Formen haben, welche sie wollen, 
in einem bestimmten Stromkreis fließt durch jeden Querschnitt, wie 
groß oder wie klein er sein mag, immer ein und dieselbe Menge Elektrizität 
in der Sekunde. Mit anderen Worten heißt dies, die Stromstärke ist in 
einem Stromkreis überall dieselbe. In jedem einfachen Strom- 
kreis hat also der elektrische Strom eine gewisse 
Stärke und zwar an allen Stellen des Stromkreises 
dieselbe. Man kann sich dies wieder an dem Vergleich mit unseren 
Röhren, in welchen ein Strom von Wasser fließt, klarmachen. Wenn 
die eine Röhre an verschiedenen Stellen etwa verschiedene Weite besitzt, 
und durch die Pumpmaschine in diese Röhre in jeder Sekunde z. B. 300 ccm 
Wasser hineingepumpt werden und ebensoviel am anderen Ende abfließen, 
so daß die Röhre immer ganz mit Wasser gefüllt ist, so fließen durch 
jeden Querschnitt, mag er groß oder klein sein, in jeder Sekunde gerade 
300 com Wasser. An engeren Stellen der Röhre fließt dann eben das Wasser 
rascher, an weiteren langsamer. Ganz so ist es beim elektrischen Strome. 
Die Stromintensität, die Stärke des Stromes ist überall dieselbe, durch 
jeden Querschnitt des Stromkreises fließt in einer bestimmten Zeit dieselbe 
Elektrizitätsmenge hindurch. 

Um nun die Stromstärke in irgend einem Stromkreise messen zu können, 
müssen wir wieder zunächst eine Einheit für sie festsetzen. Wir wollen 
sagen, derjenige Strom hat die Einheit der Stromstärke, bei welchem in 
jeder Sekunde gerade ein Coulomb durch jeden Querschnitt fießt. Dies 

eit nennen wir 1 Ampere und drücken also alle Stromstärken 
in Ampere aus. Durch welche Mittel wir dann die Stromstärke in irgend 
einem Stromkreis messen, d. h. in Ampere ausdrücken können, wird sich 
sofort ergeben. Den tausendsten Teil eines Ampere nennt man Milli- 
ampere. 

Je stärker ein elektrischer Strom ist, je größer seine Stromintensität 











il 


3b 


2 
E 


t festgestellt, wie tief 

. die Rolle hinsiı 'n wird, wenn durch die 
ein Strom von 1, 2, 3 u.s. w. Ampere hindurch- 
‚geht, so kann man offenbar nun immer 
aus der Stellung des Eisenstabes die 
Ampere bestimmen, welche durch die Rolle hin- 
durchgehen. Auf genau diesem ‚beruht 
gewiase Meßinstrumente für die 
man Federgalvanometer nennt. Fig. 40 
zeigt ein solches für Demonstrationen 
teten Instrument von Hartmann & Braun 
in Frankfurt a. M. Man sieht in dem 


um eine Achse drehbar an; 

Heruntergehen des Eisen 

beim Heraufgehen nach links dreht, und dabei vor 

einer Skala apielt, an welcher für jede Stellung die 

Stromstärke in Ampere gleich angeschrieben ist, 

Bei a und b der Strom vom Element der 

Rolle R zugeführt. Man kann diese Instrumente, 
‚die nach F. Koblruuschs Angaben konst werden, auch #0 einrichten, 
daß sie viel kleinere oder viel größere Stromstärken messen. Für una 
nügt es hier vorläufig, daß wir dadurch ein Instrument haben, Be 
uns die Stromstärken in Am; zu messen gestattet. 

Wovon hängt nun die Stärke eines Stromes ab? Jeden- 
falls von der Größe der elektromotorischen Kruft des Elementes. Je größer 
die elektromotorische Kraft int, welche die Elektrizität bewegt, desto größer 
kann auch die Menge der Elektrizität sein, die durch jeden Querschnitt 

Sekunde hindurehgeht, d. h, deato größer muß die Stärke des Stromes 
in dem Stromkreise sein. Und das ist in der Tat der Fall, wie wir uns 
durch unser Federgalvanometer überzeugen können. Nehmen wir z. B. ein 
Daniellsches Element und verbinden wir es durch ein Paar dünne Drähte 
(warum sie dünn sein müssen, wird sich bald zeigen) mit dern Meßinstrument, 
‚#0 erhalten wir eine gewisse Stromstärke, sangen wir von 0,5 Ampere. 





BE zu 


Obmmsches Gesetz, 0 


wir jetzt drei solcher Elemente hintereinander und setzen 
die Endpole dieser Elemente durch dieselben dünnen Drähte mit den 
‚Klemmen des Meßinstrumentes in Verbindung, #0 zeigt dies jetzt die drei- 
fache Stromstärke, 1,5 rk 

Ebendasselbe Resultat ‚ten wir mit mehr oder weniger Elementen 
erhalten. Wir haben danach das Gesetz: 

A. Je größer die elektromotorische Kraft ist, 
die in eine 





m bestimmten Stromkreis wirkt, desto 





rößer ist unter sonst gleichen Umständen auch 

ie Stärke des Stromes. Wird die elektromotorische Kraft 
als zuerst, 30 wird auch die Stromstärke zwei-, 

Der eine Faktor, von dem die Stromstärke ab- 
It 


Fig. u. 


i 
i 
il 


33 
5 
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54 
# 
j 
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a 
H 
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male schr kleinen. Je #7 
größer nun der Wider- 
stand ist, den ein Strom 


in seinem Strom« 
alas zu ‚Äberwinden. ha. 
‚desto weniger Elektrizität kann unter sonst gleichen Umständen in einer 
bestimmten Zeit, x. B. in einer Sekunde, durch einen Querschnitt gehen, 
desto geringer ist also die Stärke des Stromes Es 
hängt also die Stromstärke noch ab von dem gesamten Widerstände, 
den der Strom in seiner Bahn zu überwinden hat, Diesor Widerstand 
‚setzt sich aber aus verschiedenen Teilen zusammen. Er besteht aus 
‚dem Widerstand, den das Element aclbat, also seine Metalle und seine 

dem Strom darbieten, und er besteht aus dem Wider- 
stand des Verbindungsdrahtes, resp. aller der Drähte, durch die der 
‚Strom zu fließen hat, also z. B. wenn der Strom durch unser Feder 





none: auch aus dem Widerstand der Drahtrolle desselben. 
an wir speziell unter Widerstand verstehen, werden wir nachher aus- 
‚einandersetzen. Jedenfalls haben wir den Satz: 
 B.Jogrößer der gesamte \ 

kreisen ist, um so geringer 


Wi 





orstand des Strom- 
st die Stärke des 





—n 


62 Ä 1. Teil, 3 Kapitel. 
Stromes. Wird der Widerstand rn dreifach, vierfach 
‚als er war (wäl elektromotorische ungeändert bleibt), 


2 SE a Sram DD Hält, a Dr om Vom 


DE ed Emmen ne 
ıte Elektrizitätslehre sind, nennt man das Ohmsche 6, 
Teen die Ballen Bias ranarumen In folgender Harn aleneliinE 
In jedem einfachen geschlossenen Stromkreis 
ist are Stromstärke gleich der elektromotorischen 
Kraft dividiert dureh den gunzen Widerstand: 


elektromotorische Kraft 
Widerstand ä 


Dieses Ohmsche Gesetz gilt für jeden galvanischen Strom, wenn man 
un alle in re ‚Stromkreis vorhandenen elektromotorischen Kräfte und 


Wir müssen nun zu näher bestimmen, wie der Widerstand 
a ae ve Seitz uacı Gestalt, dem Stoffe und der 


In den meisten ren des galvanischen Stromes ist der Ye 
durch den die Blektrizität fließt, ein Draht, oder hat wen) die Fi 
eines Draltes. Man nimmt Kupferdrähte oder Platindrähte oder Hr 
drähte, um den Strom durchzuleiten. Aber auch, wenn der elektrische 
Strom durch ein» Flüssigkeit fließt, kann man deren Form als die eines 
Drahtes ansehen. Man kann von der Länge der durchlaufenen Flüssigkeit 

‚hen und von ihrem Querschnitt, Untersuchen wir also, wie sich der 

Widerstand ‚eines Drahtes mit seiner Länge, seinem Querschnitt und seinem 
Material ändert. 

Wir nehmen ein bestimmtes galvanisches Element, z. B. einen Daniell, 
und en seine Pole mit unserem Federgalvanometer durch zwei 
Kupferdrühte ganz bestimmtem Querschnitt und zusammen rs 
eakframtar Lauap, & B. der Länge von 100 m. Dann zeigt unser 
instrument eine bestimmte Stromstäcke an. Ersetzen wir dann die Deähta 
‘von 100.m Länge durch genau ebenso dicke Kupferdrähte von 200 m Län; 
so bekommen wir eine andere, kleinere Stromstärke, und machen wir 
selbe Oporation mit gleich dieken Kupferdrähten von 300, 400, 500 ım u. #. w. 
Länge, #0 bekommen wir immer kleinere Stromatärken, Die olektramoto- 
nische Kraft des Elements, der Widerstand der Flüssigkeiten im Element 
und der Widerstand des Drahter im Federgalvanometer sind unverändert 
geblieben. Bloß der Widerstand der Verbindungsdrähte ist ein anderer 
‚geworden und dadurch auch die Stromstärke. Wir können daher berechnen, 
wie sich der Widerstand von Drähten von gleichem Material und u 
Dicke verändert, wenn die Länge variiert. Und so findet man, di 
‚die Länge eines Drahtes die zwei-, drei-, vierfache wird, auch der Widerstand 
des Drahtes der zwei-, drei-, vierfache wird. Es ergibt sich also daraus das 
Gesetz: 
a) Der Widerstand eines Drahtes von bestimmtem 
Material und bestimmtem Querschnitt ist um so 
größer, jo größer seine Länge ist. 











Stromstärke= 





Widerstand. 63 


Auf ganz dieselbe Weise können wir untersuchen, wie sich der Wider- 
stand eines Drahtes ändert, wenn sich der Querschnitt ändert. Wir 
nehmen eine Reihe von Kupferdrähten von ein und derselben Länge, deren 
Querschnitte aber verschieden sind, und lassen der Reihe nach den Strom 
aus einem Element durch jeden von ihnen fließen. Dann können wir 
aus den verschiedenen Stromstärken, die uns unser Galvanometer angibt, 
die Größe des Widerstandes der verschiedenen Drähte berechnen und auf 
diese Weise finden wir: 

b) Der Widerstand von Drähten beigleichbleiben- 
dem Materialundgleichbleibender Länge ist um so 
kleiner, je größer ihr Querschnitt ist. 

Wird der Querschnitt zwei-, drei-, viermal so groß, so ist der Wider- 
stand bloß die Hälfte, ein Drittel, ein Viertel des ursprünglichen. 

Die Form des Querschnitts, ob er kreisförmig oder viereckig oder 
unregelmäßig ist, ist gleichgültig. Nur auf seine Größe kommt es an. 

Wir haben damit die Gesetze gefunden, wie der Widerstand eines 
Drahtes abhängt von seiner Größe und Gestalt. Der Widerstand hängt 
aber auch wesentlich ab von der Art desStofles, aus welchem der Leiter 
besteht. Ein Kupferdraht von z. B. I m Länge und 1 qmm Querschnitt 
hat einen anderen Widerstand als ein Aluminiumdraht von derselben 
Länge und demselben Querschnitt. Legt man daher z. B. den Widerstand 
eines Kupferdrahtes von bestimmter Länge und bestimmtem Querschnitt 
als Einheit zu Grunde, so kann man für jedes andere leitende Material 
eine Zahl bestimmen, welche angibt, wievielmal dessen Widerstand bei 
derselben Länge und demselben Querschnitt größer oder kleiner ist. Diese 
Zahl nennt man den spezifischen Widerstand des Leiters, 
bezogen auf Kupfer als Einheit. Wir werden weiter unten Tabellen über 
die spezifischen Widerstände vieler Metalle und anderer Leiter geben. 
Hier sei nur das Beispiel angeführt, daß der spezifische Widerstand von 
Eisen 6,10 ist, bezogen auf Kupfer als Einheit, der von Neusilber 18,8. 
Das heißt also, ein Eisendraht hat immer einen 6,10mal s0 großen Wider- 
stand als ein Kupferdraht von derselben Länge und demselben Querschnitt, 
ein Neusilberdraht gar einen 18,8mal so großen Widerstand. 

Nachdem wir so gesehen haben, wie der Widerstand eines Leiters 
von seiner Länge, seinem Querschnitt und seinem Material abhängt, 
können wir das Gesetz aussprechen: 

c) Der Widerstand eines Leiters ist gleich seinem 
spezifischen Widerstand, multipliziert mit seiner 
Länge, dividiert durch seinen Querschnitt: 





Länge 
Querschn. 


Dies gilt für Leiter jeder Art, sowohl für feste Leiter — wie Metalle, 
Kohle — als für flüssige Leiter, also auch für die Flüssigkeiten in gal- 
vanischen Elementen: 

Wir wollen nun zunächst auch für den Widerstand eine Einheit fest- 
setzen, um alle Widerstände gleichartig bezeichnen zu können. Man 
ist international übereingekommen, als Einheit des Widerstandes denjenigen 
zu nehmen, welchen ein Quecksilberfaden von 106,3 cm Länge und I qmm 


WiderstandeinesLeiters— spezifisch. Widerstand = 


“4 1 Teil. 3. Kapitel, bu 


bei 00 Diesen Widerstand nennt man 1 Ohm. 
Ben al Wlierstinde m Ohm ausdrücken. Dieser Widerstand, 


schon eingeführten 
er ‚der Stromstärke in dem Zur 


Mit den bi Kenntnissen können wir zunlichst den 
iderstand von ee Elementen genauer me 
Nelunen wir ein galvanisches Element, 
und verbinden wir seine Pole durch einen Drahe von Don rei ber 
stimmten Widerstand, so fließt durch diesen geschlossenen Strom- 
kreis ein Strom, dessen Stürke gleich der elektromotorischen 
Is Kraft des Daniells dividiert durch den gesamten Widerstand ist, 
Der gesamte Widerstand setzt sich zusammen aus dem den 
Drahtes und dem des Elementes selbst, welchen man den inneren 
Widerstand des Elementes nennt. 
Schaltet man nun eine Reihe von Daniel ae 
Is ander, wie in Fig. 41, so fließt der Strom von dem 
Pol (4) durch den äußeren Verbindungsdruht zum pin 
Pol (—), und dann durch die Kette zurück zum + dh, 
vom achten Blement zum siebenten, von diesem zum sechsten u.8. W. 
Es ist bei dieser Anordnung immer das Zink des einen Ele- 
entes mit dem Kupfer des anderen verbunden. Die elektro- 
motorische Kraft, die in dieser Kette wirkt, ist also die ncht- 
fache eines einzigen Daniell (8. 48). Aber auch der innere 
2 Widerstand der ganzen Kette ist der nchtfache eines Daniell, 
weil der Strom jetzt die achtfache Länge der Flüssigkeit bei gleichem 
Querschnitt zu durchlaufen hat. Die gesamte Stärke des Stromes ist also 
achtfache elektromotorische Kraft eines Daniel 
Drahtwiderstand + achtfacher innerer Widerstand eines Daniel“ 


Ist nun z. B. der Drahtwiderstand sehr klein gegenüber dem inneren 
ae) eines Daniel, »0 daß man ihn vernachlässigen kann, so ist 
ezu 


Stromstärke — 





elektromotorische Kraft eines Daniell 
innerer Widerstand eines Daniell 


Mau gewinnt ulso dann gar nichts an Stromintensität, wenn man die 
8 Elemente hintereinander schaltet. Der Gesamtstrom ist 
ungefähr ebenso stark, als wenn man nur einen Düniell genommen hütte, 

Tat dagegen der Drahtwiderstand sehr groß, viel größer ala der ge- 
samte Widerstand der Kette, so hat man nahezu 


uchtfuche elektromotorische Kraft eines Daniell 
e N htwiderstand 


‚Jetzt ist also die Stromstärke nahezu mal so groß, als wenn man nur 
‚einen Daniell anwendet. 


Stromstärke — 


Vorschisdene Schaltung von Elementen. 65 


ee 
BRRBmErS Elementen auch anders verbinden, 
man alle Kupferplatten miteinander verbindet und ebenso 


Fig. ®. 





ei Beier fen 
eine große un 
eine Zinkmasse, die upfermasse gegenüber 
steht. ‚elektromotorische Kraft hüngt aber, wie wir wissen, gar nicht 
von der Größe der Kupfer- und Zinkmassen ab, sie ist also in dieser Kotten- 
‚einfach ale eich der eines einzigen Daniell, Die 
il ft wird also durch eine derartige Anordnung von 
Elomenten nicht erhöht, Aber der inner» Widerstand dieser Kette ist ein 
einerer als der eines einzigen Daniell. Donn denkt: man sich alle 
und Metalle zusammen in einem Gefüß, so ist der Querschnitt 
der ‚, durch den der Strom fließt, jetzt Smal s0 groß wie bei 
ii De. Folglich ist der innere Widerstand dieser Kette bloß der 
Teil von dem inneren Widerstand eines Daniell. Verbindet man 
die Pole dieser Kette (die in der Figur rechts oder linie mit -j- oder 
— bezeichnet sind) durch den äußeren Verbindungsdraht, so hat man 
in elektromotorische Kraft einos Daniell 
© "Drahtwiderstand + "% innerer Widerstand eines Daniel 
Jetzt sind die Verhältnisse gerade die entgegengrsetzten wie früher, 
Hintereinanderschaltung der Elemente. 
Tat nämlich der Drahtwiderstand klein gegen den inneren Widerstand 
der Kette, s0 ist die : = ER 
elektromotorische Kraft eines Dani 
ee onirer Wilerland einer Dauallr> 


also die Stromstärke nahezu Bmal no groß wie bei einem Daniel. Ist 
‚dagegen der Drahtwiderstand sehr groß, so ist die 


$ ick ‚elektromotorische Kraft eines Daniell 








Drahtwiderstand 
Dann ist also ER BzaDatäcin nahezu dieselbe wie bei einem einzigen 
Man also dann gar nichts an Stromstärke. 


Wir haben danach die beiden Regeln: 
Int der Widerstand des äußeren Stromkreisen 
Ornene, Elaktrlaisat. 33, Auflage ® 


| 


— 


sehr groß, so ist es vorteilhaft, die Elemente hin 
einander zu schalten; ist er sehr kl i 
vorteil 


66 I. Teil. 3. Kapitel. 





möglichst große Strom. 
zu erhalten. 
4 + Ist der Widerstand des Drahtes nicht 


einander, teils nebeneinander schalten, 
wie in Fig. 43 und 44 an zwei Beispielen 

A ‚= dargestellt ist. 
In Fig.43 sind immer je 2 Daniell 
hintereinander und 4 nebeneinander geschaltet. Es ist also der innere 
Widerstand dieser Kette = —dem halben Widerstand vines einzelnen 


‚Elements, denn die Flüssigkeit hat die doppelte Länge und den vierfachen 
Querschnitt von der in einem einzigen Element. Die elektromoto- 
rische Kraft ist se 2 Daniell, weil nur je 2 Elemente hinter- 
einander 'haltet sind. Dagegen in Fig. 44 sind 4 Elemente hinterein- 
ander und je 2 parallel geschaltet. Der innere Widerstand dieser Kette 


ist also 5, d. I. doppelt »0 groß wis der eines einzelnen. Elements, und 


die elektromoterisch« Kraft ist gleich der von 4 Daniel. 
Wenn man ein Element oder eine Kette durch einen sehr kleinen äußeren 
Widerstand, 2. B. durch einen kurzen dieken Draht, schließt, so sugt man, 
aa Element oder die Kotte ist kurzgeschlossen. 
ennies Die Stromstärke wird dann in jedem Fall die größte, die 
= das betroffende Element überhaupt liefern kann, sie ist 
nämlich gleich der elektromotorischen Kraft des Elementes 
selbst, dividiert durch seinen Widerstand. Man sieht, daß, 
um bei der Kurzschließung aus einem Element 
eine recht hole Stromstärke erhalten zu können, es vor- 
teilhaft ist, daß das Element selbst einen sehr kleinen 
inneren Widerstand besitzt. 
2 Daseinfache Schema eines geschlossenen Stramkreises, 
wie wir ihn bisher allein betrachteten, ist in Fig. 45 dar- 
% gene, Darin ist B ein galvanisches Element, und der 

'erbindungadraht geht von dem einen Pol des Blements 
« zum anderen, Er kann dabei durch viele Apparate gehen, 

aber os ist immor ein einziger unverzweigter Draht, 

Um die Verhältnisse in einem solchen einfachen Stromkreis noch nkher 
zu unteranchen, wollen wir dns Scherna in Fig. 46 benutzen. Dasselbe 
stellt in seinem unteren Teil ZgK eine mit verdünnter Schwefelsäure ge- 
füllte Glasröhre dar, der obere Teil ZbK stellt einen Draht dar, Bei Z 
befindet sich eine Zinkplatte, bei K eine Kupferplatte. Die Kupferplatte 
hat positive Spannung, die Zinkplatte eine ebenso große negative Spannung. 
Auf lem Draht K'hD herrscht an allen Stellen eine andere Spannung, und 












Verteilung der Spannung. 67 


zwar nimmt dieselbe von dem positiven Wert bei K allmählich durch Null 
hindurch ab bis zu dem negativen Werte bei Z. An einer Stelle ist also die 
Spannung Null und zwar, wenn der Draht 
aus einem überall gleich dicken Metalldraht ad 
besteht, bei b, gerade in der Mitte zwischen 
K und Z. Entsprechendes findet in der un- 
teren Hälfte der Figur statt. Die an K an- 
liegende Schicht der Schwefelsäure hat 
negative, die an Z anliegende positive Span- 
nung, und in der unteren Hälfte nimmt 
also die Spannung von Z bis K ab. Auch E 
hier ist an einem Punkt in der Mitte, 
etwa bei g, die Spannung Null. An den 
Metallen selbst findet ein Sprung der Spannung statt, hervor- 
gebracht durch die elektrische Scheidungskraft. 
Untersuchen wir nun die Verteilung der 

Fig. 6 Spannung auf dem Draht allein. Denken wir 
uns denselben, wie in Fig. 47, gerade ge- 
streckt und aus einem homogenen Metall be- 
stehend, AB, so herrscht am Anfang des- 
selben in A die positive Spannung, die wir 
uns durch die Strecke AM repräsentiert 
denken können, am Ende B die ebenso große 
negative Spannung, die durch die Linie BN 
repräsentiert sei. An den zwischenliegenden 
Stellen abcde hat die Spannung dann die 
Werte, deren Größe durch die Linien aa, bß, 
er, dd, ee dargestellt ist. In der Mitte 
des Leiters ist die Spannung Null. Zwi- 
schen je zwei Punkten des Drahtes herrscht also eine Spannungsdifferenz. 
So ist die Spannung in a größer als die in b um die Größe aa—bB, 
die an a größer als die 
aneumaa-+ee u.s.w. Fig 
An zwei beliebigen Punk- 
ten des Drahtes hat also 
die Spannung verschie- 
dene Werte, und gerade 
deswegen strömt die 
Elektrizität durch den 
Draht; denn die posi- 
tive Elektrizität bewegt 
sich stets von Stellen 
höherer zu Stellen nie- 
derer Spannung. In je- 
dem Stück eines solchen 
Drahtes gilt also nun 
wieder ein ähnliches Gesetz, wie in dem ganzen geschlossenen Stromkreis. 
Die Stromstärke, d. h. die Menge der in einer Sekunde durchfließenden 
Elektrizität in einem Stück eines Drahtes, hängt ab von dem Spannungs- 








68 1. Teil. 3. Kapitel. 
unterschied an den beiden Enden dieses Stückes und von dem Wider- 
stand dieses Stückes: 


: tarschled an seinen 
Stromatärke in einem Drahtstick - SPtänungrunterschied. an sinen, Endpunkien. 

Da die Stromstärke in dem ganzen Draht überall dieselbe ist, so gilt 
für jedes Stück eines Drahtes das Gesetz 


Stromstärke _ Spannungsunterschied an seinen Endı 2 
een Drake _ 
Dafür kann man auch umgekehrt sagen: 


Spannungsunterschied an 2 Enden = Stromstürke = Widerstand 
Jes Drahtstückes, 
‚oder die Spannung E eines Drahtstückes ist kleiner als um Anfang, 
und zwar um das Produkt aus der Stromstärke und dem Widerstand 
‚des Drahtstückes. Dies kann man Ze aan : beim Durcb- 
strömen durch ein Drahtstück verliert der Strom an en Si 
er einen 8 annungsyerlust, m welcher kr glei hi der 
multi ‚rt mit: dem Widerstand des Drahtstückes ist, Die eur 
eines jeden Widerstandes durch den Strom ist also mit einem bestimmten 
‚Spannungsverlust verbunden, der um so größer ist, je größer der über- 
wundene Widerstand ist. Auf dem Wege be in Fig. 47 erleidet also der 
Strom einen Spannungsverlust, welcher gleich b& — ey ist, auf dem 
Wege ne einen Verlust der Spannung, welcher gleich a « — es ist. 
Am Zink selbst und am Kupfer selbst erfährt die Spannung durch die 
jektrische Scheidekraft eine sprungartige Anderung. Vom Zink zur an- 
grenzenden Flüssigkeit findet eine Spannungszunahme und ebenso von der 
angrenzenden Flüssigkeit zum Kupfer eine solche infolge der Scheidungs- 
kräfte statt. Feen nun der Strom vom Kupfer außen zum Zink und vom 
Zink innen durch die Flüssigkeit zum Kupfer, so ınuß der Spannungsverlust, 
den er auf dem ganzen Wege erfährt, gleich sein dem Spannungsgewion, 
den er am Zink und am Kupfer durch die mean ommt. 
u muß der Spannungsverlust auf dem äußeren Verbindu ah 
-+ Spannungsverlust im Inneren des Elementes — Spannu: 
Zinke + Spannungsgewinn am Kupfer sein. Letztere beiden Sahne 
zunahmen zusammen sind aber nichts anderes, als was wir die elektro- 
motorische Kraft des Elementes genannt haben. Und wir können daher 
sagen, die elektromotorische Kraft der Kette ist, wenn der Strom fließt, 
gleich dem Spaunungeverlust im äußeren + dem Spunnungsverlust im 
inneren Stromkreis. Der Spannungaverlust im äußeren Stromkreia int aber 
nichts anderes als der Bpsanungsunterschied an den Polen desgeschlos 
sonen Elementes. Man bezeichnet ihn gewöhnlich als die Klemm en- 
spannung. Und wir können daher auch unseren Satz so ausdrücken: 
die elektromotorische Kraft eines Elementea ist gleich der Klemmen- 
apannung + dem Spannungsverlust im Inneren des Elementes. 
dleht man daß die Klemmenspannung an einem geschlossenen Element 
kleiner ist als die elektromotorische Kraft des Blementes, und zwar kleiner 
Sin den Betrag deg Spannungsverkstes im Innern des Klementen, d.h. um 
das Produkt aus Stromstärke und innerem Widerstand. 











Stromverzweigung. 6 


Bisher betrachteten wir immer einen einfachen geschlossenen Kreis, 
in dem der Strom fließt. 

Man braucht aber für elektrische Untersuchungen und Anwendungen 
oft einen allgemeineren Fall. Man läßt nämlich den Strom durch eine 
verzweigte Leitung gehen, wie sie in einem einfachen Falle in 
Fig. 48 dargestellt ist. Darin kommt der elektrische Strom in der Richtung 
des Pfeiles aus dem Element Q, fließt 
zuerst wie gewöhnlich bis a, dann aber 
verzweigt er sich und fließt sowohl durch 
d als durch b in der Richtung der Pfeile, 
bis er nach c kommt. Dort vereinigen 
sich die beiden Stromzweige wieder und 
nun fließt er wie früher zum Element 
zurück. Auch für diesen Fall der 
Stromverzweigung lassen sich 
die Gesetze aus der oben angeführten Verallgemeinerung des Ohmschen 
Gesetzes ableiten. 

Zunächst ergibt sich hierbei, daß die Stromstärke nun nicht mehr 
in der ganzen Leitung dieselbe ist, sondern daß vielmehr in den 
verschiedenen Zweigen des Stromkreises verschie- 
dene Stromstärken herrschen. Am Punkt a ist eine bestimmte 
Spannung vorhanden, am Punkt c eine andere. Durch den Spannungs- 
unterschied zwischen a und c wird die Elektrizität sowohl durch a be, 
als durch adc getrieben. Es ist folglich: 


Spannungsunterschied zwischen a und c 
Widerstand von abe 











die Stromstärke in abe= 


Spannungsunterschied zwischen a und c 
Widerstand von ade 


Daraus folgt, daß sich die Stromstärken in den beiden 
Zweigen umgekehrt wie ihre Widerstände verhalten. 
In dem unverzweigten Teil der Leitung a Q.c ist die Stromstärke die 
Summe von den beiden Zweigstromstärken. Haben also z. B. die beiden 
Zweige glichen Widerstand, #0 fiedt durch jeden ein Strom, dessen Stärke 

108 die Hälfte von der des Hauptstromes ist. Hat z. B. das Stück ade 
In der Figur einen doppelt so großen Widerstand wie das Stück abc, 
so ist der Sram, der durch a d e Aießt, nur halb so stark wie der, der durch 
abc fließt, und die Summe der Stromstärken in den beiden Zweigen ist 
gleich der Stromstärke in dem ungeteilten Stück des Stromes. 

Der Widerstand der beiden Zweige des Leiters zusammen gegen 
den Strom ist hier nicht etwa gleich der Summe der Widerstände der 
beiden Leiter, sondern viel kleiner, kleiner als der Widerstand jedes einzelnen 
Leiters allein genommen. Man kann das sofort erkennen, wenn man z. B, 
annimmt, die beiden Zweige seien gleich lang und haben gleichen Quer- 
schnitt. Dann fießt der Strom von a aus durch beide Zweige zu gleicher 
Zeit, und dies ist dasselbe, als ob nur ein einziger Leiter von a bis c ginge, 
aber mit einem doppelt sogroßen Querschnitt. Der Wider- 
stand dieses Leiters ist: dann, wie wir wissen, nur die Hälfte des früheren. 


und die Stromstärke inade= 








70 1. Teil A Kapitel, — 


Also diese beiden nn langen und gleich dioken 
Zweige des Leiters haben zusammen nur einen Wider- 
stand, der gleich der Hälfte des Widerstandes BT 
einzelnen Leiters ist. DaB eb Man sagt 
von zwei oder mehr Leitern, deren Anfangspunkte alle miteinander ver- 
bunden sind und deren Endpunkte auch miteinander verbunden sind, 


Fig. an. 








sie seien nebeneinander geschaltet oder auch parallel 

en wi man von , die 80 verbu I, daß 
des einen mit dem Endpunkt des 

ud mann Win ferelnunder geschaltet oder inSerie 

geschaltet, Diese Bezeichnungen sind ganz den oben er- 

wähnten bei der Verbin- 

Fig. m. dung von galvanischen 


7 Drähte, alle von glei- 

chem Widerstand , und 

Se wir sie ü 

Fig, 49, so ist der Wider- 

stand dieser zusammenhängenden Drähte der siebenfache von jedem 
einzelnen. Die Drähte sind dabei hintereinander tet. 

Verbinden wir aber die Drähte wie in Fig. 50, so ist der Widerstand 

der 7 Drähte zusammen gegen den Strom bloß U von dem jedes einzelnen, 

Aa "as von dem in Fig. 49. Die Drähte sind dabei nebeneim 

ander 





et. 
kann sich dieses Verhalten wieder leicht klarmachen, wenn 
man an die Bewegung einer wirklichen Flüssigkeit, des Wassers, denkt. 
vie. 5i, it man aus einem 
ni Wasser durch eine Röhre von 5m Länge 
[4 und einem bestimmten Querschnitt 
ausfließen, so wird die in einer Minute 
ausfließende Wassermenge abhängen 
“ b von der Reibung in der Röhre, die 
wir mit dem Widerstand eines Leiters 
identifizieren können. Hat die 
statt 5 m dis doppelte Länge, 1 
so ist die Ralbıng neh die ae 
es Nießt also weniger Wasser in 
Minute aus. 
Hat man dagegen statt einer Ausflußröhre von 10 m zwei 
nebeneinander von je 5 m Länge, so fließt durch diese die doppelte 
menge» aus als durch eine. Es kommt zwar die Reibung bei jeder Röhre 
in Betracht, aber durch zwei gleich lange und dicke Röhren fließt eben die 
doppelte Wassermenge in der Minute aus. 


Brückenverzweigung. 71 


Qualitativ genau so ist es bei der Elektrizität. Je mehr Drähte man 
hintereinander schaltet, desto größer ist der Widerstand des Systems, 
desto kleiner wird die Stromstärke bei gleicher elektromotorischer Kraft; 
je mehr man nebeneinander schaltet, desto kleiner wird der Widerstand, 
desto größer die Stromstärke. 

Man kann die Stromverzweigung noch kompli- 
zierter machen. Man kann die beiden meigs einer Leitung wieder 
durch einen Draht miteinander verbinden, wie i 

Hier sind die beiden Zweigead bundacb,die Ex das Element E 
anschließen, noch durch einen Draht c.d verbunden. Diesen Draht nennt 








man die Brücke und die ganze Verzweigung, die sehr wichtig ist, 
„Brückenverzweigung‘. 

Wenn man sich ein ebensolches System aus Röhren gebildet denkt, 
wie in Fig. 52, durch welche Wasser strömt, so kann man eine wichtige 
Eigenschaft dieser Anordnung sofort erkennen. Durch den Schlauch bei 
M laßt man aus der Wasserleitung immer nach a hin Wasser strömen, 
welches durch die Röhren ac und cb 
einerseits und durch die Röhren a var! 
und d b andererseits nach b fließt, von 


wo es durch den Schlauch N abfließt. „TU —Q 

Dann sucht in dem Verbindungsstück 

cd zu gleicher Zeit das Wasser von c a; 3 
nach d nach unten und von d nach c 

nach oben zu fließen. Man kann nun 

offenbar die Stärke der Strömung in den (& L 


vier Röhren durch die Hähne a, ß, 1,8 

soregulieren, daß in dem Rohr od das 

Wasser stillsteht, sich gar nicht bewegt, G 

daß also z. B. ein leichter Flügel, der in dem Glasrohr zwischen e und d 
angebracht ist, in Ruhe bleibt. 

Ganz ebenso ist es nun bei elektrischen Strömen. In der Brücke 
nämlich treffen sich, wie die Pfeile in Fig. 53 andeuten, zwei Ströme von 
entgegengeaetzter Richtung, die sich gegenseitig schwächen. Von &c 

it der Strom nach unten in die Brücke hinein, von ad nach oben. Es 
ist daher die Möglichkeit vorhanden, daß durch die Brücke ein Strom von 
der Stärke Null, d.h. gar kein Strom Aießt, während sonst das ganze System 
von Strömen durchflossen ist. Es wird diese Möglichkeit davon abhängen, 
wie sich die Widerstände in den vier Teilen ad, ac, bd und be zueinander 


72 1 Teil. 9. Kapitel. 


verhalten, ganz 80, wie es bei der Wasserströmung auf die Stellung der 
Hähne ankommt, en 'erallgemeinerung des 


‚genau prüzisieren. 
en iz men Fall wird durch die Brücke kein Strom 
eben 

‘Wenn durch die Brücke ed kein Strom fließen soll, so muß die Span- 
Er ich der Spannung an d sein, denn nur dann fließt kein Strom 

ed. Daher muß dann auch der Spann lust auf dem Wege ne 
RE ara Wanıa a and de) Ran 
'ege eb gleich dem wuf dem Wege d’b sein. Da nun durch die Brücke 
kein Strom fließen soll, »o können wir uns diesen Draht ganz entfernt 
denken und daher muß auch die Stromstärke in ac gleich der in eb 
sein, und ebenso die in ad gleich der in db. Daraus ergibt 
sich sofort, daß, wenn in der Brücke kein Strom 
flioßen soll, die Beziehung bestehen muß: 
Widerstand von ne _ Widerstand von ch 
Widerstand von ad Widerstand von db’ 

Man erkennt daraus leicht, daß es möglich ist, auf diese Weise den 
Widerstand eines Drahtes mit dem einea anderen zu vergleichen, eine 
Methode, die wir im folgenden zu beschreiben haben werden. Sie ist zuerst 
von Wheatstone angegeben worden, und daher heißt diese ganze 

Art von Stromverzweigung die W’hont- 

hs stonesche Brücke, Die Wheat- 

S stonesche Drahtkombination lßt sich 

auch 0 auffassen, daß vier Punkte a, 

& 4, b,e je mit einem Leiter verbunden 

sind ad, db, be, ca. Die vier Punkte 

bilden dann die vier Ecken eines Vier- 

ei 5 ccks, dessen Reiten eben ad, db, be 

und 6a sind. Je zwei gegenüberliegende 

Eckpunkte eines Vier werden nun 

durch die Diagonalen verbunden. Die 

eine Diagonale (zwischen « und d) ist also die Brücke, in der anderen 

Diagonale zwischen a und b befindet sich das Element, Wenn also die 

Widerstände der vier Seiten des Vierecks in dem oben eruierten Verhält- 

nis stehen, so fließt in der einen Diagonale kein Strom, wenn in der 

anderen sich ein Element befindet, Die beiden Diagonalen sind aber 

leichwertig. Folglich können wir auch in die Brücke ed unser Element E 

ingen. Dann fließt unter den angegebenen Verhältnissen im Zweig a b 

kein Strom, Diese Anordnung der Wheatstoneschen Kombination, die olt 
benutzt wird, ist in Fig. 54 gezeichnet. 

Eine noch weitergehende Komplikation kann man in die Strom- 
verzwei dadurch einführen, Ar man in einzelne Zweige noch gal- 
vanische vente einführt, die von sich aus wieder Ströme erzeugen. 
Wenn in einem Zweig eines verzweigten Stromkreises noeh ein Element 
sich befindet, so wird die Elektrizität durch diesen Zweig nicht bloß 
vermöge des von außen herrührenden Spannungsunterschiedes seiner 
Endpunkte hindurchgetrieben, sondern auch durch die in ihm herr 





Zwei Elemente mit Brücke. 73 


schende elektromotorische Kraft. Wirken der Spannungsunterschied 
und die elektromotorische Kraft nach derselben Richtung, so hängt 
die Stromstärke in diesem Zweig ab von der Summe dieser beiden 
Größen. Wirken sie einander entgegen, so hängt die Stromstärke ab 
von ihrer Differenz und in beiden Fällen von dem Gesamtwiderstand des 


Zweig 

Ein für das folgende wichtiges Beispiel für diese Stromverzweigung 
ist in Fig. 55 gezeichnet. Darin sind K,Z, und K,Z, zwei Elemente, von 
denen wir annehmen wollen, daß das zweite eine kleinere elektromotorische 
Kraft, E,, hat als das erste, E,. Diese beiden Elemente seien nun so ge- 

schaltet, daß die positiven Pole K, 

und K, miteinander und ebenso die 
negativen Pole Z, und Z, mitein- 
ander verbunden 'sind. Außerdem 
sei zwischen zwei beliebigen Punk- 
ten B und C wieder eine Brücke 
E, angebracht. Die Pfeile zeigen, daß 
in dem Zweig B E,C (mit kleinerer 
elektromotorischer Kraft) sich zwei 
Ströme entgegenfließen, und es wird 
daher die Möglichkeit vorhanden sein, 
daß in diesem Zweig die Strom- 
stärke Null ist. Unter welchen Verhältnissen kann 
nun die Stromstärke im Zweige BE,C gledch Null 
sein? Wenn das der Fall sein soll, dann muß der Spannungsunterschied 
an den Punkten B und C gerade gleich der elektromotorischen Kraft E, 
sein. Daher muß die Stromstärke im Zweige BC gleich der elektromoto- 
rischen Kraft von E, dividiert durch den Widerstand von BC sein. 
Andererseits aber können wir, da im Zweige BE,C kein Strom fließen 
soll, uns diesen jetzt ganz fortgelassen denken. Dann fließt im ge- 
schlossenen Kreise BE,CB ein einziger Strom, es muß also die Strom- 
stärke in BC nach dem Ohmschen Gesetz auch gleich der elektro- 
motorischen Kraft von E, dividiert durch den ganzen Widerstand 
BE,C+BC sein. 

'So findet man, daß dann die elektromotorischen Kräfte von E, undE, 
sich verhalten müssen wie die Widerstände einerseits von B’E, CB, 
andererseits von BC. Es ergibt sich also 


elektromotorische Kraft von E, _ Widerstand von BE,CB 
elektromotorische Kraft von EE Widerstand von BC 


Daraus werden wir später eine,Methode entnehmen, um elektromotorische 
Kräfte miteinander zu vergleichen. 

Auf dieselbe Weise, wie es in diesen drei speziellen Fällen geschehen 
ist, kann man in jedem beliebig komplizierten Fall der Stromverzweigung 
sich in die Verhältnisse der Stromstärken eine Einsicht verschaffen. Man 
braucht nur immer für jeden Zweig eines Stromkreises den Spannungs- 
verlust, nach der oben gegebenen Definition zu bestimmen. Daß man auf 
diese Weise die Eigenschaften der verzweigten Ströme finden kann, hat 
zuerst Kirchhoff gezeigt. 








74 1. Teil. 3. Kapitel. 


Mit den bisher besprochenen Gesetzen sind die Grundgesetze des 
galvanischen Stromes, soweit sie seine Stärke, deren Abhängigkeit von der 
elektromotorischen Kraft der Kette und vom Widerstand des gesamten 
Schließungskreises betreffen, vollkommen bekannt. Auf diesen Gesetzen 
basieren die quantitativen Anwendungen des elektrischen Stromes. _Um 
nun aber nicht bloß im allgemeinen qualitativ, sondern im speziellen 
quantitativ mit Stromstärken, elektromotorischen Kräften und Wider- 
ständen rechnen zu können, sind zuerst Meßmethoden für diese 
elektrischen Größen anzugeben. 





erwähnt, Nee 
ko Sr zum Teil 


der Strom de en Vorbeifiet, um so stärker ist diese Wirkung, 
um ächere Ströme werden ulso schon dadurch angezeigt, 
„Ein schr brauchbares Galvanoakop, bei dem der Magnet sich um 
‚Achse drehen kann, zeigt Fig. 56, ein sogenanntes Vertikal- 
Belranpe ker: Man sicht in der Figur nebenbei den Magnotstab M 
gezeichnet, der mit der Schneide x auf eine Unterlage im Innern 
des ‚aufgesetzt wird und so sich um eine horizontale Achse 
drehen kann. dem Magneten ist ein Zeiger A, gewöhnlich aus Alu- 
inium, befestigt. Das eigentliche Galvanoskop besitzt einen Rahmen B, 


an 


Ein 





——n 
76 T. Teil. 4. Kapitel. 


der mit einem Draht, parallel zum Magnetstab, vielfach umwunden ist. 
Die Enden des Drahtes gehen in die Klemmschrauben b und e. Inner- 
halb der Drahtwindungen ist der Mngnet so aufgesetzt, daß er um eine 
horizontale Achse drehbar ist, und sowie ein Strom durch die Draht- 

yindungen geht, Arch ich deragnet und der 
Zeiger A spielt vor der Skala 0. 

Solche Galvanoskope mit vielen Wind 
nennt man auch Multiplikatoren. 
Luftströmungen zu vermeiden, sind die Galvano- 
skope gewöhnlich mit einem Glasgehäuse um- 

ben. 


Fig. ar 





Fig. 57 zeigt ein ähnliches Vertikalgalvano- 
Ben welches er dienst der 
Rec) eingeführt ist. Seine Einri ist 
nach RE von selbst verständlich, 

Diejenigen Galvanoskope, die nicht bloß 
zum Anzeigen der Ströme, sondern zu wirklichen 
Messungen der Stromstärke benutzt werden können, nennt man 
Galvanometer, Man kann diese nach demselben Prinzip kon- 
steuieren, wie die eben erwähnten Galvanoskope, oder man kann, wie 
bei dem 8, 60 angeführten Federgalvanometer, die Wirkung einer Draht- 

En rolle auf einen Eisenstab be 

sie nutzen, welche darin besteht, 

= daß der Eisenstab in die Höh- 

lung der Drahtrolle hineinge- 

zogen wird. Meistenteils werden 

jetzt aber die Galvanometer 

so konstruiert, daß man die 

Drehungen benutzt, die eine be- 

wegliche Drahtrolle, in welcher 

der zu untersuchumde Strom 

fließt, unter dem Einfluß eines 
starken Magneten ausführt. 

Ein für Demonstrationen 
geeignetes Galvanometer, wel- 
ches die Einrichtung desselben 
erkennen läßt, ist das in Fig. 58 
ubgebildete Spulengalvaname- 
tervonHartmann &Braun, 
In Fig, 59 sind die Hauptteile 
desselben vergrößert und herans- 
geschoben gezeichnet. Mansicht 
da einen vertikal stehenden Hnfeisenmagnet M, nn welchem ausgehöhlte 
Eisenstücke P, sogenannte Polschuhe, angebracht sind, die in ihre Höhlk 
den baweglichen Stromkreis aufnehmen. In der Höhlung befindet si 
aber zunächst fest ein Risenzylinder E und in dom Zwischenraum zwischen 
diesem und den Polschuhen dreht sich eine flache rechteckige Draht- 
apule 8, welche an den vorn sichtbaren Federn befestigt ist und durch die 

jrähte LL den Strom zugeführt erhält. Mit der beweglichen Spule ist 








a a Ba 
tot, jeil- 
einem es ent- 
In die beiden vorn 
ichtbaren 


hei elektrischen Versuchen hänfig gebraucht werden, 
bei elektrischen Untersuchungen den galvanischen Strom 
rasch. unterbrechen, olne langwierige Prozeduren, 
eine einzige Bewegung. Die einfachste Vorrichtung dazu 
61 zeigt, an einem 
Holz oder Paraffin, da 
m (u und b) 
ülber gefüllt: 


in, die mitden Klemmschrauben e 

een sind. Ein mit einem 

Stück. utschukschlauch umgebener 

kann mit seinen Enden 

Ibernäple getsucht oder 

imen werden. Führt 

tung von dem einen 

tes nach c'und von d weiter zu dem anderen Pol, #0 

r Strom durch Finsetzen des Bügels geschlossen, durch Heraus- 
geöffnet. 










’ 
78 L. Teil. 4. Kapitel, u 


‚Ferner ist es oft erwünscht, die Stromrichtung in einem rasch. 
umkehren zu können, Wenn man z. B, ein Galvanoskop mit einem Ele- 
der positive Strom) 


einer bestimmten Riehtung durch div Windungen des Galvanoskops, je 


dealer, ‚oder mit dem anderen Ende der Windungen ver- 
F4 bunden hat. Will man den Strom a 
gesetzter Richtung durch die Windungen fi 


, schrauben der Drühte erreichen, was aber Mühe 
und Zeit kostet. Man hat deshalb Apparate kon- 
struiert, welche diese Umkehrung durch eine Be- 
wogung vorzunehmen gestatten, Man nennt diese Apparate Kom m u- 
tatoren. Der einfachste und am meisten benutzte Apparat für diesen 
Zweck ist der Pohlsche Kommutator, Fig. 02. Er besteht aus 
‚einer Unterlage von Holz oder Paraffin, in welche sechs Bi 

ii ‚sind, die mit Quecksilber gefüllt sind. In diese Näj taucht 
nun ein beweglicher Bügel ein, der aus einem Glnastab.q besteht, an denen 
beiden Enden je ein ınetallener Dreifuß angekittet ist, Die mittleren Füße 
tauchen in die mittleren Quecksilbernäpfehen, von den äußeren kann bald 
das eine Paar, bald das andere Paar in die ihm entsprechenden 


se chen eingetwucht werden. 


Te zwei ıtiberli 
Beknäpfchen dg me 
sind durch Drähte hund i 
miteinander verbunden, 

Um den Apparat zu 
benutzen, führt man von 
dem Element Drühte zu 
den Mittelklemmen, die 
mit den Näpfchen b und e 
verbunden sind, während 
man die Enden des Dräh- 
tes r, in welchem der Strom 
rasch umgekehrt werden 
soll, in die mit den Queck- 
silbernüpfehen f und g ver- 
bundenen Klemmen einführt. Dann sind, je nach der Lage des 
Bügels, die Näpfe b und e mit den Näpfen & und { entweder direkt 
‚oder übers Kreuz verbunden. Bei der in der Figur gezeichneten Lage 
des Bügels ist nun der Weg des Stromes folgender: 

'om positiven Pol des Elementes nach b, dann durch e, i, f, dann. 
durch den Draht r in Richtung des Pfeiles nach g und durch 
h, d, e und von dort zum negativen Pol des Elementes. 

Logt man aber jetzt den Bügel um, so ist der Weg des Stromes 
folgender: Vom positiven Pol des Elsmentes nach b, durch g zum Draht r 
und durch dieson entgegen der Richtung des Pfeiles nach £ 
und e, und von dort zum negativen Pol des Elementes. 











pe) 


BEIDH Wousaniische. Bene Wekungrmun baule darzt dad 
oucaultsche. Sei in is 

zwei Metallwülste o und d, die aich auf einem Ebonitzylinder befinden, 
gegen die Metallbleche | und k gedrückt werden und zwar entweder e 
DE TennL Dia mataliuche Ach den Arnd 1 namlich 
© k met inders ist ie 
„er Mitte unferbroshen U Eee 


in 
undein Til steht mit.d, der Firm 





Ist 
befinden, also nicht gegen k und | drücken, so ist der Strom ganz unter- 
brochen, da der Zylinder sonst ganz nichtleitend ist. 

‚Mit diesen experimentellen Hilfsmitteln ausgestattet, gehen wir nun 
zunächst zur näheren Untersuchung des elektrischen Wider- 
standes der Körper. 

‚Der Widerstand einea Drahtes hängt, wie wir oben 8. 62 f, aahen, ab 

‚seiner Länge, seinem Querschnitt und von seinem Material. Es hat 
in je Stoff seine bestimmte Zahl, seinen spezifischen 

Widerstand, welcher angibt, wievielmal der Widerstand eines Drahtes 

von Länge und bestimmter Querschnitt aus diesem Material 

‚größer oder kleiner ist als der Widerstand z. B. einer Quecksilbersäule 

von und demselben Querschnitt. Diese Zuhl ist der 

#perifische Widerstand der betreffenden Substanz, bezogen 

Das Umgekehrte des betreffenden Widerstandes nennt 
man die spezifische Eoitu ngefühigkeit (ebenfalls bezogen 
auf Qu Iber). Ist also z. B. der spezifische Widerstand von Aluminium. 





80 1 Teil. 4. Kapitel. 





0,027, so ist die spezifische Leitungsfähigkeit desselben — u =37, d.h. 


Aluminium leitet den Strom 37mal so gut wie Quecksilber. 

In der folgenden Tabelle sind die spezifischen Widerstände und die 
spezifischen Leitungsfähigkeiten einer Reihe von festen Leitern angegeben, 
bezogen auf Quecksilber (Hg) als Einheit. 











Spezifische 
derstand | Leitungsfähigkeit 


Namen der Leiter 





zißscher | 





0,1400 | 7,14 


Man sieht aus diesen Zahlen, daß Silber den Strom am besten leitet, 
nachher kommt gleich Kupfer, welches, wenn es sehr rein ist, fast ebenso 
gut leitet wie Silber. Die gute Leitungsfähigkeit des Kupfers ist 
der Grund, warum man für den Durchgang von elektrischen Strömen 
meistens Kupferdrähte nimmt. Für lange Leitungen, für Telegraphen- 
leitungen, ist das Kupfer allerdings zu teuer, und man bedient sich dann 
der Eisen- oder Bronzedrähte, deren Kosten viel geringer, deren Leitungs- 
fähigkeit aber auch nur ungefähr der sechste Teil von der des Kupfers ist. 

Wegen der praktischen Anwendungen ist noch der Widerstand einiger 
Kohlen und Meiallegierungen in der folgenden Tabelle angeführt; 





























5 Spezifische 
Namen der Leiter Widerstand | Leitungsfähigkeit 
Ag=1) (Eg=1) 
BEE Er ! 
Graphit 222er 0190 E08 
Geskoble.: 14.5 1. © 0% w ae] 67,6 0,015 
Konstantan : ae 90 
Neusilber . 0,3184 14 
Nickelin 0,455—0,555 22-18 
Rheotan a ur 34 ‚50 X] 
Patentaickel 2 2.0... 0,884 | 3% 
Platinsilber. . 2.2.0. 0,281 8,88 
Mangankupfer 12proz.. . . . . > 0,480 2.194 
Mangankupfer oproz, 1185 0,881 
Nickelmangankupfer (Manganin) . . 0.498 23,007 


Widerstand von Metallen. 8 


Graphit und Gaskohle leiten den elektrischen Strom siebenhundert-, 
ja viertausendmal schlechter als Kupfer, trotzdem sind sie noch ganz 
gute Elektrizitätsleiter. 

Da ein Ohm gleich dem Widerstand einer Quecksilbersäule von 
1,063 m Länge und ] qmm Querschnitt ist (oben 8. 64), so können wir 
aus den obigen Zahlen entnehmen, wie groß der Widerstand (in Ohm) 
eines elicigen Drahtes von 1 m Länge und I qmm Querschnitt ist, 


Ein solcher Draht aus Quecksilber hat nämlich den Widerstand or 


=0,94073 Ohm. Für jedes andere Material erhalten wir also den Wider- 
stand eines Drahtes von solcher Länge und solchem Querschnitt, indem 
wir diese Zahl mit dem spezifischen Widerstand (bezogen auf Queck- 
silber) muitipliiern. Diese Zahlen sind in folgender Tabelle, abgerundet 
in gewöhnlichen Brüchen, enthalten, wodurch man rasch den Widerstand 
eines beliebigen Drahtes angenähert schätzen kann. 





Widerstand (in Ohm) eines Drahtes vonlm Länge und 
1qmm Querschnitt. 


Widerstand in Ohm abgerundet: 








Yas 
' 
Yıa 
Yan 
Yan 
, 
ii er ar 
Süber (weich). 2 222220202 As 
5 RR tan et he ran 
WEE. 5 =. 0 10 8 a ua a A 
Zink: nn man mem Me 
Zn ana a een eneduhns 
Neuilber . . 2.02.0000. 0 W 
Michelin 
Mangenin . . . . Ya 


Darss kaum man ao z.B. ich Desahnen, Au, sn Kıpler 
draht von 465 om Länge und ik qmm Querschnitt den Widerstand von 
4 rn Ohm ei während ein Draht aus Manganin 
von derselben Länge und demselben Querschnitt den Widerstand 
4,65 


. "4 = 31 Ohm besitz, 


Wenn man die spezifischen Leitungsfühigkeiten der Substanzen be- 
zogen auf Quecksilber kennt, so kann man auch, wie es jetzt gewöhnlich 
hieht, den Widerstand angeben, den ein Würfel aus der betreffenden 
Substanz ‚tanz von 1 om Seitenlänge besitzt. Man nennt einen solchen Würfel 
einen Zentimeterwürfel. Da dessen Länge I cm und dessen 
Querschnitt 1 gem ist, so hat ein solcher Würfel, wenn er aus Queck- 
Graetz, Elektrizität. 13. Auflage. % 








32 1. Teil. 4. Kapitel. = 


Er: 1 1 0,9073 £ 
silber ist, den Widerstand 0,4073 . og + 106 = 1000 Ohm: Wenn 
man für 1 Millionstel Ohm die Bezeichnung 1 Mikrohm einführt, so 
hat ein solcher Zentimeterwürfel ilber also den Widerstand 
94,073 Mikrohm,. SAUBER andere Substanz erhalten wir also den Wider- 
stand eines sterwürfels, wenn wir diese Zahl mit dem 
ee ee ae Quecksilber) multiplizieren. Diese Zahlen be- 
re den Widerstandskoeffizienten der 
‚betroffenden Substanz. Man braucht dann, um von einem Draht den 
Widerstand berechnen zu können, ae Zul hun ie Ser kann der Drabien 
2 Zentimetern zu multiplizieren und durch den Querschnitt des Dralites 
in Quadratzentimetern zu dividieren. Danach enthält fol Tabelle 
‚die Widerstandskoefäzienten für eine Reihe von Metallen ” 


Widerstand eines Zentimeterwürfels bei 0° in Mikrohm 








- 2,70 Mikrohm | Zinn... . 18,18 Mikrohm. 
1958. | Graphit... . 1140 5 
2) Guskohle "2 2.6200 
I Konstantan 
Kupfer ( 153 (iekeikupfen) . 50 B 
„(rinhich) 1652 > | Kemer . 30 x 
Nickel , , „1240 , | Nickelin. . . 48-51 2 
ER 908 | Patentniekel . . 342 5 
Quecksilber . 940738 . | Platinäilber. . , 24,59 
Silber (weich). 1,499  , | Mangankupfer am 13 
- (har) . 6696 la 
Wismut . 125 2 | Mangenin . . . = 
Ber öbl! 5 


Es sind in den obigen Tubellen nur Leiter erster Klasse — Metalle 
und Kohle — enthalten. Die Flüssigkeiten, die überhaupt den 
elektrischen Strom leiten, sind Leiter zweiter Klasse (außer dem Queck- 
silber) und der Widerstand, den sie dem Durchgang eines Stromes eı 
setzen, ist irumer sehr viel größer als der der Metalle. Die meisten unter- 
suchten Flüssigkeiten sind Lösungen von Salzen und Säuren in Wasser. 
Die spezifische Leitungsfähigkeit dervelben hängt von ihrer Konzentration. 
ab, sie ist eine andere bei einer Kupfervitriollösung, die 5 Proz. Kupfer- 
Sr enthält, als bei ein 20 Proz. enthält. Außerdem hängt die 

jungefühigkeit. bei den Rlüssigkeiten ebenso wie bei den Metallen von 
- Toinperakur ab. Die folgenden Zahlen beziehen sich auf die Tem- 
peratur von 180 C. und geben erstens die spezifische Leitungefähigkeit, 
auf Quecksilber als Einheit bezogen, ferner den Widerstand eines Zenti. 
meterwürfela in Ohm und drittens das Reziproke der letzteren Größe, 
welches man schlechtweg die Leitfähigkeit der Substanz nennt. 

Vollkommen reines Wasser leitet den elektrischen Strom fast gar nicht, 
ist also ein fast vollkommener Isolator. Aber die geringsten Beimengungen 
von fremden Stoffen genügen schon, um Wasser ziemlich gut leitend zu 
machen. 























Widerstand von Flüssigkeiten und Isolatoren. 83 
#2 Spezifische | Widerstand | er 

gr itungs- it 

Name der Flüssigkeit Aahigkeit Aähigkeit 

B=)) 

Schwefelsäure von 80,4 Proz. oo | us | oe 
Bittersalziösung mit 17,8 Pı 000000456 | 20,8 | 0.049822 
Zinkvitriollösung mit 23,7 Proz. 0,00000452 20,9 | 0,0480 
Kochsalzlösung mit Kochsalz gesättigt . | 0,00002015 4638 | 0,2160 
Essigsäure von 16,8 Proz... . 0... - 0,000000152 | 625.0 | 0,00160 





Trotzdem die Flüssigkeiten den Strom sehr viel schlechter leiten als 
die Metalle, sind sie doch noch sehr gute Leiter gegenüber den eigent- 
lichen Isolatoren, von denen wir ja wissen, daß sie ebenfalls, wenn 
auch in minimalster Weise, leitend sind. Genaue Zahlen über die spe- 
zifische Leitungsfähigkeit der Isolatoren anzugeben, ist nicht möglich, 
weil die Stromleitung bei ihnen nicht in der einfachen Weise vor sich geht, 
wie sie durch das Ohmsche Gesetz charakterisiert ist. Es sind daher in 
der folgenden Tabelle für einige Isolatoren nur ungefähre Zahlenangaben 
gemacht und zwar geben diese den Widerstand eines Zentimeterwürfels 
in Millionen Ohm, wofür man die Bezeichnung M egohm eingeführt hat. 


Widerstand eines 


Name des Isolators: 


Zentimeterwürfele in Megohm: 


Zellulöid . . 75000 
Glas (trocken) 8000000 
Glimmer 2300000 
Hartgummi 4200000000 
3000000000 
Beabil. / 24000000 
Vulkanfiber 53 
Olivenöl 1000000 
Benzol . 130 


Die Leitungsfähigkeit aller Leiten, der Metalle sowohl wie der Flüssig- 
keiten, ist bei verschiedenen Temperaturen etwas verschieden. Hierbei 
findet aber ein wesentlicher Unterschied zwischen Metallen und Flüssig- 
kaiten ats, Bei Metallen namlich wird die Leitungs: 

igkeit bei höherer Temperatur schlechter, bei 
Flünslekeiten wird sie Dessen Meile sotzen abo, bei 
höherer Temperatur dem galvanischen Strom einen größeren Widerstand 
entgegen, Flüssigkeiten einen kleineren. Wie die Metalle verhält sich 
auch Quecksilber, welches ja ein Metall ist, wie die Flüssigkeiten dagegen 
Kohle. Der Widerstand der Kohle nimmt ab bei höherer Temperatur. 
Der Widerstand wächst bei den meisten reinen Metallen mit steigender 
Temperatur um nahezu gleich viel, nämlich für jeden Grad ungefähr um 
"3 Proz. Die Metalllegierungen aber verhalten sich anders. Patentnickel 
und Nickelin ändern ihren Widerstand viel weniger, wenn die Temperatur 
wächst, und die oben erwähnten Legierungen Mangankupfer und Manganin 
und Konstanten fast gar nicht. Für nicht zu große Temperaturände- 





— 
Er 1. Teil. 4. Kapitel, 


rungen haben diese immer denselben Widerstand. Gerade deswegen wer- 
den sie, wie wir bald sehen werden, für Normalwiderstände benutzt. 

i den Leitern zweiter Klasse nimmt die Leitfähigkeit mit steigender 
"Temperatur bedeutend zu. Zum Beispiel hat die oben erwähnte Schwefel- 
säure bei 0% die Leitfähigkeit 0,5184, bei 300 aber schon 0,8860. Auch 
bei festen Salzen findet eine sehr bedeutende Zunahme der Leitfähigkeit 
statt, wenn die Temperatur steigt. Bei niedrigen Temperaturen sind sie 
fast Nichtleiter, ir bei erre in der Nühe ihres Schmelzpunktes 





en sie sehr 
Tentrnlichkeit zeigt die Leitungsfähigkeit des 
Se a. Dieselbe Er Ela beträchtlich größer, wenn das Selen von 
Fig. er Fig. 06 Pig. oe 





Lichtstrahlen getroffen wird, als wenn es im Dunklen ist. Selen ist ein 
kristallinischer Körper, und es scheint durch den Einfluß des Lichtes eine 
Modifikation der Kristalle derart einzutreten, daß eben die Leitfähigkeit, 
erhöht wird. Man konstruiert für diese Wirkung Selenzellen, wie sie 
in zwei gebräuchlichen Formen durch Fig. 6 und 65 dargestellt aid. 
Fig. 64 ist eine lache Selenzelle 8, Fig. 65 eine zylindrische, wie 
Ruhmer. in Berlin hergestellt wird. In beiden Fällen wird das Selen in die 
Zwischenräume zwischen Messingdrähten eingebracht, welche entweder 
wie in Fig, 64 flach liegen, oder wie in Fig. 65 in vielen Windungen auf 
einem Zylinder angebracht sind. Das lichtempfindliche Selen “u 
Schmelzen bei ganz bestimmter Temperatur hergestellt. Die zylindrische 

















ig, wie sehr eine schlechte Berührung aweior Kohlen den Wider- 
erhöht, Kin ganz geringer Druck auf die Ber 








das im zweiten Teil dieses Werkes besprochen i 


Um nun Widetände von Drähten in Oh ausdrücken zu können, 
muß man zunächst einen abgemessenen Widerstand haben, der 
A een been so wie man einen Metermaßstab 
um in Metern 

messen zu können. Das Ohm, Be 





‚genau 1 Ohm Widerstand haben, 

werden nach dem Modell der 

‚Reichsanstalt. in 

h verfertigt. Ein solches 

Normalohm ist in Fig. 87 

a Die Normalwider- 

werden der Bequem 

keit halber nicht direkt aus 

Quecksilbersäulen gemacht, son. 
aus Drähten, deren Länge und Querschnitt so abgemessen ist, 
“der ganze Draht genau denselben Widerstand hat wie eine Queck- 
rahule von 1,063 m Länge und 1 qmm Querschnitt, Und zwar 
n die Drähte aus Manganin gewählt, weil diese bei allen Tempe- 


— 


raturen zwischen 09 und 1009 fast genau denselben Widerstand haben. 
Ein Normalohm besteht aus einer zylindrischen Büichse, welche mit 
Petroleum p gefüllt ist und einen Ebonitdeckel trägt. Im Inneren der 
Büchse, im Petroleum, befindet sich er: Zylinder a, auf welchen 
ler abgemessene Draht aufge: 
Ta. 0. wickelt ıst. Das Petroleum kann 
durch die Löcher auch im Inneren 
des Zylinders zirkuliuren. Ein 
eingestecktes feines Tharmomnter 
t gibt die Ternperatur im Inneren 
an, Die Enden des Drahtes sind 
durch Schrauben und Lötung an 
den beiden gebogenen Kupfer- 
stäben ee van 7 mm Stlrke be 
festigt, welche aus dem Deckel 
heraustreten und deren freie En- 
den in Quecksilbernäpfe getaucht 
werden, durch welche ein Strom 
in sie geführt werden kann. Die 
[LM äußere Ansicht eines solchen 
Normalohms (ohne Thermometer) 
zeigt Fig. 68, 

Es ist oft für nal 
Untersuehungen notwendig, eine Reihe von verschieden großen Wider: 
ständen zu haben, um sie in den Kreis eines Stromes einzuschalten, 
teils um dadurch den Strom auf eine gewünschte Stärke zu bringen, teils 


36 L. Teil, 4. Kapitel, 










! MN 





um unbekannte Widerstände mit bekunnten vergleichen zu können. 
Es genügt dazu natürlich, wenn man eine Reihe von Drähten hat, deren 
Widerstände man genau kennt, 






j 
Pi Schema Fig. 72 zeigt die Verbindung an. Boi RK, und R, 


at 
voneinander entfernt sind und die bogenförmi 
‚daß die Stöpsel © C zwischen sie fest ei mat 
Messingplatte ist nun mit der folgenden durch 


wi. m. 


die Mg: 
er Meken I Drähte im 
eichnete , ans. 


Ehre al dee hannke Widbentand dusnhuten 35 
man durch Herausnchmen eines oder mehrerer oder aller Stöpsel 
Siestände von 0,1 Oh em. dr tum ler I Apparat vorhandenen 


en Widerstandskasten werden bis zu 10000 Ohm Widerstand 


‚Für manche Zwecke werdon diese Kasten so eingerichtet, daß in einem 
Kasten 10 gleiche Widerstände sich befinden (z. B. von je 1 Ohm oder von 

‚10 Ohm ete. bis zu je 
20000 Ohm). Diese nennt 


Nie 





em einzigen : 
\ to) 
kann man dann die Widerstände vom 1- bis lOfachen der Einheit ein» 





I. Teil. 4. Kapitel, 


werden die Drähte vom Blement ei lemmt, Wi, W; .. „sind die 
Widerstände, Steckt nun z. B. der Stöpsel im Loch 4 und ist die 
10000 Ohm, 10 ad daber 40000 Ohuk ı den Stromes eingeenalter 
Solche Dekadenwiderstände ordnet man auch häufig lee 








an 
Fig. 2 en 

“ derselben in 
Ar EEE NE. einem Kasten. 
- Bei kreis- 

förmiy Au- 

m, [70% Ka vo, 0 ordnung kann 
m Im, El statt 


durch Stöpeel 

Kontakt zu machen, vielmehr durch eine bewegliche Metallfeder, die durch 
eine Kurbel gedreht wird, die Einschaltung der Widerstände besorgen. 
80 zeigt Fig. 73 einen Dekadenrheostatkasten mit Kurbelschaltung von 
Keiser&Schmidt in Berlin. Dieser besteht aus 5 hintereinander 
verbundenen Abteilungen. In jeder sind 9 gleiche Widerstände im Kreise 
et, und zwar in der ersten von je 0,1 Ohm, in der zweiten von 

je 1 Ohm, dann von je 10, 100 und je 1000 Ohm. In jeder kann man 


Fig. ı9, 





durch die Kurbel einen bestimmten Widerstand einschalten, so daß man 
von 0,1 Ohm bis zu 9999,9 Ohm stetig um je 0,1 Ohm fortschreiten kann. 

Die Widerstandskasten gestatten genau bestimmte und gemessene 
Widerstände in einen Stromkreis einzuschalten. Will man jedoch nur 
Widerstände rasch in einen Stromkreis einführen, ohne daß man ihre 
Größe genau zu kennen braucht, sogenannte Ballastwiderstände 
(was häufig vorkommt, namentlich wenn man die Stromstärke in einem 
Stromkreis anf eine bestimmte Größe bringen will), so eignen sich dafür 


> 











or befestigt DET dab Mir psy ah Ahr 


ug älkeung 


iron M 3 hi H 
de Kamen # Iitend verbunden, das andere aber ist an 
dem Marmor 

h kann 

zlüngs 


Li 





„In der Figur kann also ein 
"Strom aus einem. Elo- 


zum Röllchen z Fi 


5 bis zur Klemmschraube a und dann zum Element 
uf diese Weise kann man durch Drehen der Kurbel h 
Längen des Drahts in den Stromkreis einschalten. 
(Ströme von mehreren Ampere) wendet man jetzt 
gewöhnlich Ballastwiderstände von der Form an, wie sie in Fig. 75 ge- 
zeichnet ist. Eine Reihe von Spiralen aus Konstantandraht sind in einem 


est 
g 
FH 
E 
fer 





Hi 


Ha 
Bi 


Rahmen Das Ende der ersten Spirale geht in einen Kontakt- 
knopf 1, der Anfang der zweiten Spirale in 
‚einen en und so fort. diese ee 
sind verbunden. Auf diesen 
a läßt sich eine starke Messingfeder 
die Kurbel M verschieben. Der eine 
Pol der mit der Klemme A und 


Leitung 

dureh diese mit dem Drehpunkt K der 
Kı ‚also mit dor Schlwiffeder der Kurbel 
M, der andere Pol der Leitung ist mit der 
Klemme E verbunden. Bei jeder Stellung 
der Feder ist nun, wie man aus der Ver- 
bindung in der Figur erkennt, ein anderer 
in den Stromkreis eingeführt 

Wird die Kurbel auf den Anfangsknopf 1 

© sind alle Widerstände = 
der 


Kurbel nach E zu sind immer weniger 
Widerstände in dem Stromkreis. 

Nachdem wir uns so mit einigen Apparaten vertraut gemacht haben, 
können. wir nun leicht experimentell den Widerstand eines jeden beliebigen 
Leiters messen und in Ohm ausdrücken. Man hat dazu verschiedene 
Methoden. Unter allen aber ist die bequeinste, und daher auch am meisten 

„ diejenige, welche man die Methode der Wheat- 

stoneschenBrücke nennt. Sie beruht auf der Anwendung der- 
weigung, die wir früher betrachtet haben. 

haben oben 8. 72 gesehen, daß, wenn wir von einem Element 

aus den Strom durch eine Leitung mit zwei Zweigen schieken, die 





-_— 


oo L Teil. 4. Kapitel. 


wiederum miteinander durch einen Draht, durch eine Brücke, verbunden 
sind, daß dann unter gewissen Umständen der Strom in der Brücke glei 
Null wird, Diese Umstände treten, wie wir sahen, dann ein, wenn in Fig. 76 
Widerstand von ac _ Widerstand von ad 
"Widerstand von cb Widerstand von db 
ist. Dann ist der Strom in dem Brückendraht immer gleich Null, we 
auch der Widerstand des Brückendrahtes c d sein mag. Man kann Ib 
in die Brücke nuch ein Galvanoskoj 
NeiTe einschalten und durch dieses Togleich 
£ erkennen, wenn der Strom in der 
Brücke verschwindet. 
Will man nun den Widerstand 
a ® vines Drahtes bestimmen, #0 bringt 
man ihn z, B. an die Stelle des Zweiges 
ac. Als Zweige ad und bd nimmt 
man einen gleichmäßig dicken Draht, 
auf dem ein beweglicher Kontakt d 
verschoben worden kann. Dieser Kon- 
takt wird am besten aus einem Stahl- 
klotz gebildet, der eine scharfe Kante besitzt und mit dieser auf dem Draht 
aufliegt. Der Draht selbst liegt auf einer Skala, so daß man die Länge von 
ad und b.d ablesen kann. Endlich als Zweig c b nimmt ınan einen be- 
kannten Widerstand, 2. B. 1 Ohm. Und nun verschiebt man den Kontakt- 
‚schlitten auf dem Draht ad b s0 lange, bis das Galvanoskop in c.d nicht 
mehr abgelenkt ist. Dann geht kein Strom durch e.d, und nun wissen wir, daß 
Widerstand des zu untersuchenden Drahtes _ Länge ad 
1 Ohm Länge db’ 
also der Widerstand des zu untersuchenden Drahtes = 1 Ohm = dem 
Verhältnis der Längen von a d und b.d ist. Folglich haben wir den Wider- 
stand dos zu untersuchenden Drahtes in Ohm bestimmt. Die Verbindungen 
bei dieser Widerstandsmessung gehen dentlich aus Fig. 77 hervor. Darin 











ist x der zu untersuchende Widerstand , w Widerstandskasten, aus 

dem ein bekannter Widerstand entnommen ist (in unserer Beispiel 

1 Ohm). Zwischen a und b ist ein Platindraht über einer Skala aus- 

Ems: Bei d ist der verschiebbare Kontakt. E ist das Element und 
Galvanonkop. 


Whentstonesche Brücke. [8 


Diese Methode nennt man, wie schon erwähnt, die Methode 
der Whoatstoneschen Brücke. 
lungsdrähte 


Stöpselrheostaten zur Ve *0 wird man erst eine provisorische 
Messung machen, um einen ren Wert von x zu erhalten, und dann 
ii indem man als bekannten Widerstand von w einen 


zum Messen von Widerständen, wie das Schema in Fig. 78 zeigt. Vom 
Element geht der Strom nach 





durch 

einen großen Rheostaten R und 
einen anderen kleinen Wider- 
standakasten p geht. Zwischen 
© und D befindet sich die 
‚Brücke mit dem Galvı 6. 
Man schaltet x. B. bei r und p —t B% 

1 Ohm aus, #0 daß dns Ver- N 

ältnis der Widerstände BD Se 
und BO gleich 1 ist, und zieht 
aus R dann so ‚Stöpeel heraus, bis in G kein Strom sich zeigt. 
Dann muß der aus R Widerstand gleich dem gesuchten sein. 
Macht man das Verhältnis der Widerstände BD und BC nicht gleich 1, 
sondern =. B. apa 0,1, 0,01 oder gleich 10. 100, s0 ist auch der zu 
bestimmende gleich O,1-, 0,01- oder gleich 10-, 100mal dem 

D. Widerstandsmessu: 

wendungen am 





a ikömhinibe da 
ve Igalvanometar eingerichtet, von dem in Fig, 79 die äußere 
und in das wir genauere Einsicht nehmen wollen. 

"Das Instrument enthält zunächst ein Galvanoakop, ein Milliampere- 
‚wie das in Fig. 60 abgebildete. Dasselbe sitzt auf einer Schieferplatte, 

‚80 besonders gezeichnet ist, in welcher das ganze Instrument 











der 
Isrollen von 1, 9, 00, 900 Ohm, 
kannter Weise durch 


der Schieferplatte befindet sich 
eine Teilung, und zwar geht sie 
von der Mitte der hinteren Seite 
der Schieferplatte an nach En 





den Seiten von 0 bis 150, oder bei anderer Ausführung gleich »0, 
man dus Verhältnis der Längen der beiden Abschnitte des Mes, 
Arten direkt ab- Fan 


Unterhalb der 
Schieferplatte be- 
finden sich fünf 
Klemmachrauben I, 
IL, II, IV, V, von 
denen III und IV 
durch einen Stöpsel 
miteinander ver- 
bunden werden kön- 
nen, während V mit 
I durch einen 
Druck auf den 
Knopf r einer Fo- 
der T momentan in 
Verbindung gesetzt 
werden kann. 

Endlich sitzt 
auf der Achse des 
Apparate. drehbar 
der Arm g (dem 
man deutlich in 

Fig, 79 sicht). 
Dieser trägt einen 
metallischen Kon- 
takt, der den Meßdraht berührt und auf ihm verschoben werden kann, 

Die Verbindung der einzelnen Teile des Apparates und 
seine Einrichtung zur Wheatstoneschen Brücke ist nun aus 8 








Universalgalvanometer. 93 


zu ersehen. Die beiden Pole des Elementes werden zwischen I und V 

tet, der zu untersuchende Widerstand x zwischen II und III 
(mit welchem IV durch einen Stöpsel verbunden ist), Der Meß- 
draht steht einerseits in ständiger Verbindung mit den Widerständen 1, 
9, %0, 900, und durch diese mit der Klemme II, andererseits mit der 
Klemme III, das Galvanometer ebenfalls mit den Widerständen und der 
Klemme IV. Der bewegliche Zeiger ist mit der 
Klemme I fest verbunden. In das Schema der 
Wheatstoneschen Brücke gebracht, reihen sich 
die einzelnen Zahlen und Buchsteben dieser 
Figur nun so ein, wie es die untere Figur an- 
gibt. Dies ist aber die Anordnung der Brücke, 
welche wir auf 8. 72 beschrieben und begründet 
haben. Man schaltet nun beim Gebrauch des 
Instrumentes denjenigen von den Widerständen 
1 bis 1000 ein, der dem zu bestimmenden Wider- 
stand x am nächsten liegt (was man durch einen 
Vorversuch ermittelt), und verschiebt den Kon- 
takt. g so lange, bis der Zeiger auf Null bleibt. 
Dann steht: der zu bestimmende Widerstand zu 
dem bekannten (durch die Stöpsel ausgeschal- 
teten) in demselben Verhältnis wie die Längen 
der beiden Teile des Meßdrahtes, die man ent- 
weder direkt oder in Graden ausgedrückt auf der 





Skala der Schieferplatte abliest. Man hat daher T 
den zu bestimmenden Widerstand sofort in Ohm 
au 


In Bezug auf die Schnelligkeit und Bequem- 
lichkeit der Widerstandsbestimmung läßt das 
Universalgalvanoskop nichts zu wünschen übrig. 
Auf diese Weise läßt sich der Widerstand jedes 
Leiters messen. Ohne weiteres anwendbar ist die 
Methode der Wheatstoneschen Brücke in der an- 
gegebenen Art bei metallischen Leitern und bei anderen Leitern 
erster Klasse. Bei der Bestimmung des Widerstandes von zusammen- 
gesetzten Flüssigkeiten kommt aber noch eine Komplikation hinzu, 
so daß bei ihnen die Methode noch etwas abgeändert werden muß. Eine 
Flüssigkeit nämlich wird, wie wir in Kap. 6 sehen werden, durch einen 
galreukchen Strom zersetzt und wirkt dann selbst wie ein galvanisches 
lement. Man kann das aber verhindern, indem man durch die Flüssig- 
keit rasch hintereinander Ströme von entgegengesetzter Richtung, so- 
genannte Wechselströme, sendet. Macht man dann die zu unter- 
suchende Flüssigkeit zu der einen Seite eines Wheatstoneschen Vier- 
ecks, so kann man durch Abgleichen der Widerstände auch hierbei 
die Wechselströome in der Brücke verschwinden machen und da- 
durch den Widerstand der Flüssigkeit messen. Derartige Wechselströme 
liefert z. B. ein sogenannter Induktionsapparat, wie wir ihn in Kap. 9 
beschreiben werden. Nur ist noch die Schwierigkeit vorhanden, daß 
ein Galvanoskop in der Brücke durch solche Wechselströme gar nicht 


9 E Teil. 4. Kapitel. 


beeinflußt wird. Der erste Strom will x. B. die Nadel nach rechts 
ablenken, der zweite, gleich starke, aber entgegengesetzte Strom, sucht, 
sie nach links abzulenken. Die Nadel bleibt daher, wie Buridans Esel, 
in Ruhe. Es gibt aber Apparate, die auch durch Wechselströme it 
‚gleicher Weise beeinflußt werden wie die en durch - 
gerichtete Ströme, nämlich die Klektrodynamemneter, die wir in Kaps, 
und die Telephone, die wir in Kap. 9 beschreiben werden. us man 
alo 2. B. ein Telsphon in die Brücke und sendet man Wi U 
‚durch die ganze Kombination von Leitern, ao wird man dieses so 

tönen hören, bis die Widerstände so abgeglichen sind, daß durch di 
Brücke keine Ströme gehen. Dann bleibt das Telephon ruhig, und dann 
bestimmt sich der Flüssigkeitswiderstand wie ein Drahtwiderstand. Diese 
Meßmethode ist von F. Kohlrausch ausgenrbeitet worden. Man 
bedient sich vorteilhaft, um die Widerstände von Flüssigkeiten zu messen, 
einer Anordnung, wie sie von F. Kohlrausch angegeben und von Hart- 
mann & Braun in Frankfurt a.M. unter dem Namen „Universal- 
meßbrücke” ausgeführt wird. Dieselbe ist in Fig, 82 gezeichnet. Man 





Fig. a 





sieht eine kleine Drahtrolle R links in der Figur; diese ist der Induk- 
tionsapparat, der die Wechselströme erzeugt, Er erhält einen Strom von 
einem Element M, das rechts schematisch gezeichnet ist, In dem 
Kästchen K befinden sich fünf Widerstände von 0,1, 1, 10, 100, 1000 Ohm, 
welche durch Herausnchmen der vor dem Klistehen befindlichen Stöpsel 
eingeschaltet werden können. Auf der geteilten Skala liegt ein Platin- 
draht, auf welohem ein Metallzeiger J verschoben werden kann, der sich 
auf einem Messingstab bewegt. Der zu messende Widerstand X wird 
an die Klemmen D und E links, das Telephon T rechts angelegt. Man 
verschiebt den Zeiger auf dem Mebdraht »0 lange, bis der Tarı im 
Telephon verschwindet, und bestimmt dadurch auf bekannte Weise den 
Widerstand dor Flüssigkeit ganz so, wie man es bei einem festen Leiter 
tut. In das Schema der Wheatstoneschen Brücke gebracht, reihen sich 


— 
Bee pro. warn 


auf ihre Leitungsfähigkeit untersuchen, so füllt 
man sie in Gefäße, etwa von 
der in Fig. 84 Pe Durch Fig. 
Mensntätchen a ü ren 5 

, un 
Piatinscheibehen tragen , durch welche  & A: 


Verbindung. Base Mad! noch die v3 


'orm 80, 

chen, in denen zwei halbzylindrische Elektroden aus Platin stehen, die mit 
Platindrähten versehen sind. en ‚eingeschmolzen durch das 
Glas hindurch. Man füllt ein solches Gefäß zu- 
aächet mit einer der Lösungen, deron Leitfähigkeit 
Sn 1.83 'ben ist, und bestimmt den Wider- 

derselben, dann fü mn cs mit der zu un« 
Dee Lösung und bestimmt wieder den 
Widerstand. Die Leitfähigkeit der zu unter- 
suchenden Lösung verhält sich dann zu der der 
a Lösung umgekehrt wie die Widerstände 


Iben, 

Ein spezieller Fall von flüssigen Widerständen 
ist. der innere Widerstand der galvanischen 
Elemente zelhat. Es ist: eine häufig notwendige 
diesen inneren Widerstand zu bestimmen, Am einfachsten und 

kaun man ihn, ebenso wie den jeder Flüssigkeit, durch die 
Trees ‚Brücke mit Wechselströmen und 
Telephon bestimmen. Man braucht eben nur in hen 
Fig. 52 bei x das zu untersuchende Blement ein- 
zuschalten. 


Natürlich hängt der innere Widerstand eines 
galvanischen Elements von der Größe des Elements, 
von der it der Tonzellen u. ». w. ab. 
N te de Syad fir die ee benutsten 
ro Angaben über dem 

Inneren Wilemtant Ein "Bunsensches Ele- 








stand, ein Tücher Daniell etwa 0,6 Ohm, 
ein Aug ale je nuch der Größe, 4 bis 
10 Ohm, ein Element der deutschen Telegraphenverwaltung 7,5 Ohm, 
“in Leclanchö-Element ungefähr 0,3 Ohm, das 8. & H.- Beutelelement 
nur 0,06 Ohm, und ein Trockenelement von Hellesen etwa D,1 Ohm 


Aus diesen Angaben und aus den Werten der elektromotorischen 


u 





so 1. Teil. 4. Kapitel. = 


Kraft dieser Elemente, die früher angegeben wurden, kann man die Strom» 
stärke bei der SEE EIE: Rlemente (8. 66) berechnen. 
Volt 

‚Sie wäre für ein Bunsen-Element etwa —- ar Ohm = 95 Ampere, für 
einen Daniell 2 Ampere, ‚Element 0,5 Ampere, Leclanche- 
nennen 
Trocksnelement 15 Ampere. Doch werden alle Elemente "durch 20 werke 
‚Ströme rasch ruiniert, so daß diese Zahlen nicht wirklich zu entnehmende, 
‚sondern nur maximale Stromstärken bedenten. 

Eine besondere Modifikation erfordert die Methode der Wheatstone- 
‚schen Brücke, wenn es sich darum handelt, sehr kleine Widerstände 
(2. B. von 0,01 Ohm oder gar 0,00001 Ohm) zu messen. Da kann man die 

Schaltung nicht anwenden, erstens weil genaue Vergleichs- 
de von diesem geringen Betrage sohwer herzustellen und schr 








Betrag Ban können, Und solche Messungen sind allmählich immer 
„ da man in elektrischen Anlagen es oft mit sehr 

kleinen Widerständen zu tun hat, in denen sehr große Stromstärken ent- 
halten sind. Deswegen hat Sir W. Thomson (Lord Kelvin) eine 

Methode dafür ‚ben, welche nach ihm die Methode der 
Thomsonbrücke oder Doppelbrücke heißt. Das Prinzip derselben 
ist aus der schematischen Fig. 86 ersichtlich. Der zu messende Wider- 
stand R und ein ausgespannter dicker Draht r, ein ee 
werden hintereinander geschaltet. Von zwei festen Stellen 
zu messenden Widerstandes R, nämlich von 6 und p, werden a 
er Widerstände A und B (etwa je 10 Ohm) zu zwei Punkten « und 

führt, und ebenso werden von zwei Stellen des Meßdrahtes, 
nämlich q und s, durch verschiebbare Kontakte zwei einander gleiche 
Widerstände a und b, etwa je 1000 Ohm, zu denselben Punkten hin- 
‚geführt. Zwischen c und d wird ein Galvanoskop G eingeschaltet, zwischen 
m und eine (starke) Batterie E, etwa von 8 VoltSpannung. Das Galvano- 
skop zeigt natürlich einen Ausschlag. Man verschiebt nun den einen der 
Kontakte, etwa s, während man den anderen, q, fest liegen läßt, so 
bis der Ausschlag des Galvanoskops verschwindet. Ist das 
dann läßt sich zeigen, daß 

Widerstand von R _ Widerstand von A 
Widerstand vonr Widerstand von a 

ist. Der Widerstand von R ist dann also in unserem Beispiel nur ein 
Hundertatel des Widerstandes von r. Tst nun r ein ausgespanntar dieker 
Draht, der in 1000 mm geteilt ist, und hat der ganze Draht, wie man esin 
der Praxis macht, den Widerstand von 2 ‚ol Ohm, ‚so hat also jeder Millimeter 
des Drahten don Widerstand von _ Ohm, und der geruchte Wider- 
stand von R ist dann gleich der Zahl der Millimeter zwischen q und &, 
dividiert durch 10 Millionen. Damit kann man also sehr kleine Wider- 
stände messen, 








u 


 .. r 


Bei der ii Anordnung dieser Mi kann man sich der 
Tomnonbrücke von Edelmann bedienen. 


in 

bei den 
mit den beiden verschiebbaren Kontakten f und &, ferner sicht man als 
zu untersuchenden Widerstand eine dicke Kupferstange 8, die bei a und b 


Pig. =, 





mit festen Schrauben eingeklemmt ist. Bei g sind 4 Widerstandssätze 
ron je 10, 100 und 1000 Ohm angebracht, aus denen man die Widerstände 


Nach einer der auf den lotzten Seiten erörterten Methoden kann marı also 
von jedem Draht, von jeder Flüssigkeitasäule den Widerstand in Ohm messen. 
Die zweite Größe, welche bei jedem Strom in Betracht kommt, ist 

die elektromotorische Kraft. Als Einheit für dieselhe 
haben wir 1 Volt genommen. Praktisch vergleicht man häufig die elek» 
” e eines beliebigen Elementes mit der eines Daniell 


ö Elektrizität. 12. Auflage. 7 








: u 


bezieht also auf einen Daniell die Kräfte aller anderen Elemente. 


‚eines Leclanch6-Elementes gleich 1,5 Volt. Eine Kette von zehn hinter 
einander verbundenen Bunsenschen Elementen a 
motorische Kraft von 19 Volt. Daß man 1 Daniel zum Vi 
ist nur willkürlich und beruht darauf, daß ein Daniellsches elek 
zusammenzusetzen ist und eine ziemlich a, 
Kraft hat. Will man ganz genaue Bestimmungen der 
Kraft eines Elementes haben, so benutzt man es Br 
malelemente, welche stets denselben Wert der 

Kraft haben. Am meisten gebraucht 
Fam wird als solches das Reimiumeie 





nttolgen 
ein H-förmij Kesgenzgie RE) (von 
Alb. Giger Wr. in Becin zu beziehen) 
bringt man auf den Boden des Ant 
‚Schenkels eine Schicht reinen Quecksilbers, 
über diese einen Teig, der durch Zu- 
sammenreihen von schwefelsaurem Queck- 
silberoxydul mit Kristallen von schwefel- 
saurem Kadmium und Quecksilber ge- 
bildet ist. In den anderen Schenkel wird 


Kadmium besteht. Da das Amalgam bei 
gewöhnlicher Temperatur fest ist, wird 
os heiß en und erstarren 
Über die Paste in dem einen 
und über das Amalgam in dem anderen 
Schenkel werden Kristalle von schwefelsaurem Kadlunm ‚geschüttet und 
das Ganze in beiden Schenkeln mit konzentrierter Kadmiumsulfatlösung 
übergoseen. Die Gläser werden in der Weise verschlossen, daß auf die 
Kadmiumsulfatlösung heißes Paraffin gegossen wird, darauf ein Kork in 
jeden Schenkel eingesetzt und die Mündung mit Marineleim ns 
wird. In die Gläser ist unten je ein Platindraht eingeschmalzen, 
zur Zuleitung dienen. Die elektromotorische Kraft dieses ee ist 
1,019 Volt bei allen Temperaturen zwischen 10 und 200, Statt des = 
mium-(Weston-JElsmentes wurde bis vor wenigen Jahren gewöl 
Clark-Blement als Normale benutzt, welches sich von dem Kadenlune 
element nur dadurch unterscheidet, daß atatt Kadmium und Kadmium- 
sulfat vielmehr Zink und Zinksulfat ungewendet ist, Seine elektromo« 
torische Kraft ist aber ziemlich erheblich von der Temperatur abhängig, 
sie beträgt bei 159 1,438 Volt, hei 200 1,433 Volt. Gerade deren 
wird: jetzt: das Kadmiumelement dem Clark-Elerent vorgezogen, 

ben Grunde, wie für Normalwiderstände Manganindrähte vi 


‚geeigneter sind als Kupferdrähte. 

















Kompensationsmethode. 99 


Um nun die elektromotorische Kraft irgend eines Elementes mit 
der eines Daniell- oder eines Kadmium- oder Clark-Elementes zu ver- 
gleichen, hat man verschiedene Methoden. Da die elektromotorische 
Kraft eines Elementes gleich der Spannungsdifferenz seiner Pole im un- 
geschlossenen Zustand (also ohne Strom) ist, so kann man 
sie dadurch bestimmen, daß man an dem Quadrantelektrometer erst den 
Ausschlag, den ein Kadmiumelement gibt, dann den Ausschlag des zu 
bestimmenden Elementes mißt. Das Verhältnis dieser Ausschläge ist 
gleich dem Verhältnis der elektromotorischen Kräfte. Man kann so die 
gesuchte elektromotorische Kraft sofort in Volt ausdrücken, da man die 
elektromotorische Kraft eines Kadmiumelementes in Volt kennt. 

Gewöhnlich aber bestimmt man elektromotorische Kräfte von Ele- 
menten im geschlossenen Zustand, und von den dazu benutzten 
Methoden ist die wichtigste und immer anwendbare die sogenannte Kom- 
pensationsmethode. Diese Methode beruht auf der Stromver- 
zweigung, die auf 8. 73 be- 
sprochen ist. In dieser läßt, Fig. m. 
sich nämlich bewirken, daß 
in dem einen Zweige, in dem 
gerade das zu untersuchende 
Element sich befindet, kein 
Strom fließt, und wenn das 
stattfindet, so verhalten 
sich die elektromotorischen 
Kräfte wie bekannte Wider- 
stände. Man verbindet hier- 
bei (Fig. 89) zunächst eine 
konstante starke Hilfssäule 
H (z.B. zwei Bunsen-Ele- 
mente) mit den Endpunkten a und c eines ausgespannten, ziemlich dünnen 
Drahtes, und eines der zu vergleichenden Elemente E, z. B. einen Daniell, 
einerseits mit a, andererseits mit einem auf dem Draht verschiebbaren 
Kontakt b, und zwar so, daß die gleichnamigen Pole von 
E und H nach a hinzeigen (in beiden z. B. der Zinkpol). In den 
Zweig von E schaltet man noch ein Galvanoskop G ein und verschiebt 
den Gleitkontakt b so lange, bis durch das Galvanoskop kein Strom 
mehr geht. Da der Zweig aGE dann stromlos ist, so muß der Span- 
m unterschied zwischen a und b gerade gleich der elektromotorischen 
Krafe vonE sein. Schaltet man nun statt E das zweite zu untersuchende 
Element E‘ (z.B. ein Leclanch&) ein und macht das Galvanoskop wieder 
stromlos, so kommt der Gleitkontakt auf eine andere Stelle b. Es muß 
dann der Spannungsunterschied zwischen a und b’ der jetzigen elektro- 
motorischen Kraft gleich sein. Diese Spannungsdifferenzen verhalten 
sich aber wie die Längen der Drahtstücke a b und ab‘, und in dem- 
selben Verhältnis stehen daher auch die gesuchten elektromotorischen 
Kräfte, z. B. eines Daniell und eines Leclanche. So kann man die 
elektromotorische Kraft eines Leclanch& in Daniell und dadurch auch 
in Volt ausdrücken. 

Zur Ausführung dieser Messungen verbindet man die Apparate wie 











100 T. Teil, 4. Kapitel 
in Fig. %0 und schaltet: an Stelle von E erst das eine, dann das andere 


Need 
‚Die itionsmethode hat den Vorzug, daß bei ihr das zu 
untersuchende Element wälrend der Messung stromlos ist, Sie läßt 
‚sich also insbesonders auch bei den sogenannten inkonstanten Ele 
menten anwenden, d. h. bei denjenigen. deren elektromotorische Kraft 
sich ändert, wenn ein Strom durch sie hindurchfließt. 

Praktisch von weit Se 
motorischen Kraft von Elementen ist die Messung des Bpanmungs- 


Fig w 





unterschiedes an zwei Punkten eines en Stromkreises 
und spoziell die Messung der Klemmenspannung, d. h. dns 
Spannungsunterschiedes an den Polen einer Batterie, während der Strom- 
kreis geschlossen ist. Wir wissen schon (9. 08), duß die Klemmen- 
Spänzung einer Batterie nicht, wie die elektromotorische Kraft, immer 
Ibe Größe hat, sondern daß sie verschieden ist, je nach der Stärke 
‚des Stromes, den die Batterie liefert, also je nach der Größe des äußeren 
Widerstandes, durch den die Batterie ‚geschlossen ist. 
Man kann nun aber Spannungsunterschiede leicht und direkt in 
Volt messen, wenn man nur ein Galvanometer hat, dessen Skala im 
Aınpero oder Milliampere geteilt ist, so 
Pie m. daß man also weiß, wie vielen Ampere 
jeder Grad Ausschlag des im In- 
‚6 strument entspricht. Das einfache Mittel 
zur Messung von Spannungsunterschieden 
® und Klemmenspannungen besteht darin, 
daß man das Galvanomster nicht 
direkt in den Stromkreis einschaltet, 
sonder parallel zu ihm, Fa si 
in Fig. 91 Eab ein Stromkreis, in 
dem ein Strom vom Element E aus Mich und Be wolle den Span« 
mungsunterschied an irgend zwei Punkten a und b des Stromkreises 
bestimmen. Man verbindet dann, gantel zu dem Drahtstück ab, dus 
Galvanometer @ mit den beiden Punkten a und b. Man sagt 
das Gulvanometerliegt im Nebenschluß zu ab, Wir 
jeinen nun (8. 69), daß der Strom im Galvanometer G gleich 
ungsunterschied von a und b dividiert durch den Widerstand der 
een ist, Der Widerstand der Zweigleitung ist aber, bis auf 
die notwendigen Verbindungsdrähte, einfach der des Galvanometers. 





Messung der Spannung. 101 


Legt man also das Galvanometer an andere und andere Punkte a und b 
an, so geben, da ja der Widerstand des Galvanometers derselbe bleibt, 
die Ausschläge direkt ein Maß für die Spannungsdifferenz 
an den Punkten a und b. Kennt man nun die Ausschläge, welche das 
Galvanometer für 1, 2, 3 ete. Ampere gibt, und kennt man den Wider- 
stand des Galvanometers in Ohm, so kann man bei jedem Ausschlag 
angeben, wie groß der Spannungsunterschied in Volt ist, durch die er 
hervorgerufen ist. Denn man erhält diesen Spannungsunterschied in 
Volt, wenn man den Widerstand des Galvanometers in Ohm mit der 
Stromstärke in Amperg multipliziert, da ja die Beziehung besteht: 


1 Volt = 1 Ampere >< 1 Ohm. 


Natürlich wird im allgemeinen durch die Anlegung eines solchen 
Amperemeters im Nebenschluß zu ab die Stromstärke und die Span- 
nungsverteilung etwas geändert. Je größer der Widerstand des Gal- 
vanometers ist, desto geringer ist aber der abgezweigte Strom, der durch 
dasselbe hindurchfließt, desto geringer ist also die Störung. Man nimmt 
deswegen für solche Galvanometer, die im Nebenschluß gebraucht werden, 
um Spannungsunterschiede zu messen, am besten solche von großem 
Widerstand, etwa 100 Ohm; oft aber genügt auch ein Widerstand von 
10 oder von 1Ohm. So hat z. B. das Milliamperemeter, das oben 8. 77 
abgebildet ist, einen Widerstand von 1Ohm. Da jeder Grad der Teilung 
desselben einer Stromstärke von 0,001 Ampere (1 Milliampere) entspricht, 
so gibt das Instrument, wenn es im Nebenschluß an zwei Punkte des 
Stromkreises angelegt wird, pro Teilstrich einen Spannungsunterschied von 


0,001 Ampere > 1 Ohm = 0,001 Volt, 


also einem Millivolt an. Wenn solche Galvanometer nur zur Messung 
von Spannungen benutzt werden sollen, so teilt man ihre Skala gleich 
in Volt ein und bezeichnet die Instrumente dann als Voltmeter. 

Da der Zeiger im ganzen nur 150 Teilstriche Ausschlag machen kann, 
so kann das Instrument so offenbar nur Spannungen zwischen 0,001 und 
0,15 Volt messen, größere nicht. 

Um nun aber auch größere Spannungen messen zu können, hat man 
ein einfaches Mittel. Man braucht nämlich bloß in die Zweigleitung 
noch außer dem Galvanometer einen bekannten Widerstand einzuschalten. 
Je größer der gesamte Widerstand der Zweigleitung ist, desto geringer ist 
der Zeigerausschlag für 1 Volt, desto größere Spannungen kann man also 
noch messen. Deswegen werden solchen Milliamperemetern, wenn man 
sie zur Messung der Spannungen, also als Voltmeter benutzen will, Wider- 
standskasten (Fig. 92) beigegeben, mit abgemessenen Widerständen 
von 9, 99, 999 und 9999 Ohm. die man auch in die Zweigleitung ein- 
schaltet. Da der erste dieser Widerstände 9 Ohm hat, so ist der ganze 
Widerstand der Zweigleitung dann 10 Ohm und es entspricht daher ein 
Grad Ablenkung des Zeigers einem Spannungsunterschied von 


10 Ohm >: 0,001 Ampere = 0,01 Volt. 


Dadurch kann man also schon Spannungen von 0,01 bis 1,5 Volt messen. 
Schaltet man den zweiten Widerstand, der 99 Ohm groß ist, zum 


— 


108 1. Teil. 4. Kapitel. 


Galvanometer ein, so enthält die Zweigleitung 100 Ohm Widerstand, es 
entspricht also jeder Grad 100 Ohm > 0,001 Ampere=0,1 Volt, so 
duß man ‚ungen von 0,1 bis 15 Volt damit messen kann. Ebenso 
‚entspricht bei dem dritten Widerstand (von 990 Ohm) jeder Grad 1 Volt 
und bei dem vierten Widerstand (von 9999 Ohm) jeder Grad 10 Val, 
Dadurch kann man dann also Spann 
Pig. m. von 0,001 bis 1500 Volt messen. 

Hat ein solches Instrument, das Milliampere 
zeigt. nicht 1 Ohm, sondern 100 Ohm Widerstand. 
so enthält der beigegebene Widerstandskasten, um 
die Messung größerer Spannängen 1 zu ermöglichen, 

Widerstände von 900, 9900, 99.900 Ohm, so daß 
die Zweigleitung in den einzelnen Fällen 100, 1000, 
10.000, 100.000 Ohm enthält. 

Das Universalgalvanometer von 
Siemens & Halakr, das oben (8. 91 f.) schon zu 
Widerstandsmessungen sich als sehr praktisch er- 
wies, läßt sich auch für solche Spannungsmessus 
bequem verwenden. Zu dem Zweck ist dem 
iromeat ei Motallbiigel beizpguben, meikur BEER 
Klemmen IT und IV angeschraubt wird. Die übrigen 
Klemmen, sowie der kreisförmig ausgespannte Draht 

kommen bei diesen Messungen nicht in Betracht, wohl aber die Wider- 
stände 900, 90 und 9 Ohm, welche zur Erzielung der passenden Empfind- 
lichkeit dienen. Diejenigen beiden Punkte eines Stromkreises x und #, 
zwischen denen die Spannung gemessen werden soll, werden an die 
Klemmen II und IV geschaltet. Das auf dem Grundriß (Fig. 80) sicht- 
bare Loch y wird gestöpselt, wodurch die Angaben des Instruments 
erst wirklich Milliampere werden (für die Widerstandsmessung oben kam 
es ju darauf nicht an, da das Galvanometer keinen Ausschlag angeben 
sollte). Es ordnen sich nun die einzelnen Teile des Instrumentes so, wie 
es Fig. 93 zeigt. Sind die Widerstände 900, 90 und 9 eingeschaltet, so 
iat im Galvanometerzweig 

der Widerstand 1000 Ohm Fig. 

enthalten, da das Gal- 
vanometer selbst 1 Ohm 
Widerstand besitzt. Folg- 








nung 
lod 90 


und 9 eingeschaltet, wo 
entspricht Sen Grad 
0,1 Volt, bei 9 allein 
0,01 Volt, und wenn alle 
Widerstände gestöpselt sind, #0 entspricht jeder Grad 0,001 Volt. 

Wenn man so die Klemmenspannung eines jeden Elementes in Volt 
ausdrücken kann und wenn man den Widerstand des Schließungsdrahten 
nach früheren Methoden in Ohm bestimmt hat, so kennt man sofort die 
Stromstärke in Ampere. welche in diesem Draht herrscht. Denn es int die 





Messung der Stromstärke. 103 


Anzahl der Volt 
Anzahl der Ohm" 

Indes bestimmt man gewöhnlich die Stromstärke ganz direkt in 
Ampere, indem man in den Stromkreis selbst ein Galvanometer, speziell 
ein Amperemeter einschaltet. Die Milliamperemeter, die wir bisher an- 
geführt haben, gestatten aleräings direkt, nur geringe Stromstärken zu 
messen, nämlich solche zwischen 0 und 150 Milliampere. Für noch ge- 
ringere Stromstärken werden die ganz feinen Galvanometer benutzt, 
die wir erst im Kap. 7 besprechen werden. Man kann aber mit den 
Milliamperemetern und überhaupt mit jedem für ganz schwache Ströme 
eingerichteten Instrument auch leicht Ströme von sehr großer Stärke 
messen, indem man sich eines einfachen und zweckmäßigen Kunstgriffes 
bedient. Es werden nämlich diesen Amperemetern genau abgemessene, 
sehr kleine Widerstände beigegeben, welche in den zu messenden Strom- 
kreis mit eingeschaltet werden (und, da sie eben sehr klein sind, die Strom- 
stärke desselben nur unwesentlich ändern). An die Enden dieser Wider- 
stände, die gewöhnlich ?f, !/oo, }oso u. s. w. Ohm betragen, wird nun, und 
das ist der Kunstgriff, das Milliamperemeter in den Nebenschluß gelegt. 
Die Schaltung zur Messung der : 

Stromstärke ist also die durch FRE 
Fig. 94 dargestellte. Von der Bat- 
terie E fließt der Strom J, dessen 
Stärke gemessen werden soll. In 
diesen ist der kleine Widerstand w » 
(etwa von ss Ohm) eingefügt 
und parallel zu diesem ist das Milli- I 
amperemeter T eingeschaltet. Wird 
nun in diesem Instrument die Nadel um 1 Grad abgelenkt, so wird 
dasselbe, wie wir wissen, und wie sein Name sagt, von einem Strom von 
0,001 Ampere durchflosen. In dem Widerstand von "ss Ohm fließt 
dann, nach dem Gesetz der Stromverzweigung von 8. 69, ein 999mal 
so starker Strom, also ein Strom von 0,999 Ampere, da das Galvano- 
meter den Widerstand I Ohm hat. Und in dem Hauptstrom, dessen 
Stärke gemessen werden soll, fießt danach ein Strom von 

‚0,999 + 0,001 = 1 Ampere. 
Jeder Grad im Milliamperemeter entspricht danach einer Stromstärke 
von 1 Ampere im Hauptstrom. Hat der eingeschaltete Widerstand nicht 
1jpos, sondern 1, oder Ars oder nos Ohm Widerstand, so gibt jeder Grad 
im Milliamperemeter eine Stromstärke von 0,01 oder von 0,1 oder von 
10 Ampere im Hauptstrom an. So kann man also Stromstärken von 
0,001 bis 1500 Ampere mit dem Instrument messen. Die sehr kleinen 
Widerstände von Ys bis !oso» Ohm werden aus dicken Manganinstreifen 
gebildet, deren Widerstand sich ja auch bei der Erwärmung nicht ändert 
8. 83). Die Sende sind in Kästchen mit durchbrochenen Wänden 
enthalten, wie aus Fig. 95 zu ersehen ist. 

Bei dem Universalgalvanometer ist dabei die Schaltung genau 
dieselbe wie bei der Spannungsmessung. An die Klemmen II und IV 
wird der beigegebene Bügel angelegt, an diesen der kleine Widerstand 


Anzahl der Ampere — 








| _ 














— 


104 TE Teil. 4. Kapitel. 


von 5 angeschaltet, und es wird der zu messende Strom mit durch 

‚diesen Widerstand geschickt, während alle Widerstände des Instruments 
sonst durch die Stöpsel ausgeschaltet sind. 

Schr zweckmäßig werden neuere Prä- 

Fig. oo. zisionsmeßinstrumene von Siemens 

& Halske, wie & 3 zeigt, glei 

derart eingerichtet, man in ihnen s0- 

wohl für die Voltmessung wie für die Amı- 

peremesaung verschiedene Meßbereiche hat, 

indem die dazu notwendigen Vorschalt- 

und Nebenschlußwiderstände gleich in dem 

Boden des Ara angebracht sind und 

durch Herausnehmen des Stöpsels eingeschaltet werden können. So hat 

das Sam Instrument je nach der Stellung des Stäpsels links für 








die ‚ungsmessung die drei Meßbereiche von 0 bis $ oder bis 1 oder 
bis 150 Volt, und beim Binschalten 
des Stöpsels rechts für die Strom- 
stärken die Meßbereiche von 0 bie 
0,15 oder bis 1,5.oder bis 15 Ampere, 
Da die Normalelemente, 
insbesondere das Kadmiumelement, 
eine sehr genau bestimmte und 
konstante elektromotorische Kraft 
haben, und da sie leicht und bequem 
herzustellen und aufzuheben sind, 
s0 braucht man sie seit. einigen 
Jahren direkt, um mit ihrer Hilfe 
Spannungsdifferonzen und Strom- 
stärken zu bestimmen. Man bedient sich zu diesem Zweck der Ro m- 
ensutionsschultung, die schon auf 8, 99 eingeführt wurde, 
AIa ir aden Aler genauer besprechen wollen. Wenn wir einen Strom- 
kreis (Fig. 97) bilden aus einer be- 
Be pe liebigen Batterie E, beliebigen 
Drühten EA und EB und einem 
ausgespannten Draht AB, dessen 
Widerstand für jeden Zentimeter in 
Ohm wir kennen, so können wir mit 
Hilfe eines Normalelementes N und 
eines Galvanoskops solorb die Strom- 
stärke in dem Kreise EA B in Am- 
ee 5 pere ermitteln, wenn wir die in der 
= ©) _— Figur angegebene Schaltung anwen« 
% den. Wir legen nämlich das Normal- 
element einerseits an einen Punkt U 
an, »0 daß die Stromrichtung die in der Figur gezeichnete ist, und ver- 
binden andererseits N durch ein Galvanoskop hindurch mit, einem Schleif- 
kontakt D auf dem Draht. Verschieben wir den Schleifkontakt #0 
bis das Galvanoskop stromlos ist, 30 ist: die Spannungadifferenz zwischen 
den Punkten © und D auf dem Draht gerade gluch der alaktromo- 


Fig. w 

















Kompensationsapparat. 105 


torischen Kraft des Normalelementes (also z. B. bei dem Kadmium- 
element gleich 1,019 Volt). Der Widerstand von CD aber sollte, wie 
angenommen, in Ohm bekannt sein. Daher ergibt sich, daß die 
1,019 ei 

Widerstand von op Amp 

ist. Man kann so ohne ein geeichtes Galvanometer die Stromstärke in 
Ampere, und zwar sehr genau finden. Dieselbe Stromstärke, welche in 
dem Stck CD’ herrscht, herrscht in dem ganzen Stromkreis EACDB, 
weil ja der Nebenschluß CN GD stromlos gemacht wurde. Den Strom- 
kreis CNGDC bezeichnet man als die Kompensationsleitung. 


gesuchte Stromstärke in CD= 








x10000 


Die Anwendung eines solchen ausgespannten Drahtes, dessen Wider- 
stand für jedes Stück bekannt sein soll, ist nicht bequem, insbesondere 
dann nicht, wenn man sehr große oder sehr kleine Widerstände CD in 
die Kompensationsleitung einführen muß. Man nimmt dann viel bequemer 
an Stelle des ausgespannten Drahtes einen Widerstandskasten, bei dem man 
bequem alle Widerstände von 0,1 Ohm bis zu 10.000 Ohm durch Stöpseln 
oder Kurbeln erhalten kann. Aber offenbar muß hier ein solcher Wider- 
standskasten eine besondere Einrichtung haben. Durch den Gleitkontakt D 
in Fig. 97 wird ja, wo er sich auch auf dem Draht A B befindet, der gesamte 
Widerstand dieses Drahtes’und damit des ganzen Stromkreises E A B nicht 
geändert. Tritt D näher an C, so ist der Widerstand CD kleiner, dafür aber 
der Widerstand AC-+DB größer, so daß A B immer denselben Wider- 
stand behält. Würde man aber zwischen C' und D einen Widerstandskasten 
einschalten und von diesem die zur Kompensation von N passenden 
Widerstände herausnehmen, so würde der gesamte Widerstand von AB 
sich ändern. Man muß deshalb vielmehr die Widerstandskasten, die 
man zwischen A und B einschaltet, so einrichten, daß derselbe Wider- 





106 1. Teil. 4. Kapitel. 


ee 
20 Sal der guanmte Widerstand zwischen A und B trotz der variablen 
Blerhelung Bazar derselbe Heibt:” Bolche "Ancsisungen niadiE TUR 
SEDNNE WER aufüizlar Ayparste nis acke Be 
Widerstände und. ın diesam Zwick bersichnt man al Komppn: 
BREIORAEPFRRAYS, Ka scllhier nun dle Anordnung bel dänuAypereL 
won Bikripus % Halaka bestimiehen werden. Dabei sind die Widerskande: 
Taten ala" Korbeltheostaten (8, 89) ausgebildet und, um nicht su sil 


Fi 0. 


A 








einzelne Rheostaten anbringen zu müssen, ist eine Anordnung der Wider- 
stände getroffen, die zuerst aus Fig. 08 zu erschen ist, In dieser sind 
zwischen A und B unten 10mal je 1000 Ohm zwischen den Kontakt- 
knöpfen eingeschaltet. Aber ein aus zwei isolierten Teilen bestehender 
Hebel D ruht immer auf zwei von diesen Knöpfen und seine beiden Hälften 
sind mit den Enden a und ß des oberen Rheostaten verbunden, der 9 Wider- 
stünde von je 1000 Ohm enthält, Dadurch sind zwischen A und B, wo 
such die Kurbel D steht, immer 9900 Ohm enthalten. Denn die Kurbel 
schaltet stets einen der unteren Widerstände von 1000 Ohm mit dem 
‚oberen von 9000 Ohm parallel. Zwei solche parallel geschaltete Wider» 
stünde entsprechen aber 900 Ohm. Diese und die übrigen 9000 Ohm des 
unteren Rheostaten sind also dauernd zwischen A und B eingeschaltet. 

Diese Anordnung ist nun in dem Kompensationskasten getroffen, 
von dem Fig. 99 das Scherna gibt, Ein (zu messender) Strom fließt von 
der Batterie E durch die beiden Doppelkurbelrheostaten I und EI, von 


Kompensationsapparat. 107 


denen der erstere zwischen zwei Knöpfen je 1000 Ohm, der zweite 
je 10 Ohm enthält. Der Gesamtwiderstand des ersteren beträgt also 
9900 Ohm, der des zweiten 99 Ohm, der ganze Widerstand zwischen 
A und B, der also bei allen Lagen der Kurbeln gleich bleibt, ist da- 
nach 9999 Ohm. Das Normalelement N ist nun einerseits mit der 
einfachen Kurbel am Punkte C, andererseits durch das Galvanometer G 
mit der einfachen Kurbel am Punkte D verbunden. Jedesmal, wenn 
die erste der beiden Kurbeln um einen Knopf weitergedreht wird, 
wird vermöge der Parallelscheltung ein Widerstand von 100 Ohm 
zugeschaltet, entsprechend wird bei der zweiten Kurbel jedesmal 1 Ohm 
zugeschaltet. Man stellt nun zunächst die Doppelkurbel I, dann die 
einfache Kurbel C, dann die Doppelkurbel II, endlich die einfache 
Kurbel D in solche Lage, daß das Galvanometer stromlos wird. Dann 
ist in die Kompensationsleitung bei der in der Figur gezeichneten 
Stellung ein Widerstand von 7442 Ohm eingeschaltet. Ist das Normal- 
element ein Kadmiumelement, so herrscht also an den Enden dieses 
Widerstandes eine Spannung von 1,019 Volt und folglich ist die 
Größe des durch AB fließenden Stromes, die gemessen werden sollte, 

OD = 0,0137 Ampere. Men findet sofort auch die elek- 
tromotorische Kraft des Elementes E. Denn da dieses einen Strom von 
0,000137 Ampere in einem Widerstand von 9999 Ohm (der Widerstand 
der Verbindu: ihte ist vernachlässigt) erzeugt, so besitzt es eine 
elektromotorische Kraft von 0,000137 > 9999 = 1,37 Volt. Der Kom- 
pensationsapparat läßt sich in entsprechender Weise nicht bloß zu 
Messungen der Stromstärke, sondern auch zu Messungen der Spannung 
und des Widerstandes benutzen und erlaubt auch insbesondere einen 
Strom auf genau bemessene Stärke zu bringen. Da er dies alles nur durch 
Kombination von Widerständen zu erreichen gestattet, so ist er einer 
der brauchbarsten und vielseitigsten Apparate der gesamten elektrischen 
Meßtechnik. 

Nachdem wir nunmehr das Hauptgesetz des elektrischen Stromes, 
das Ohmsche Gesetz, kennen, das bei jedem elektrischen Strom, mag 
er herkommen, wo er wolle, gilt, und die auf ihm beruhenden Messungen 
der Widerstände, elektromotorischen Kräfte, Spannungen und Strom- 
stärken behandelt haben, wollen wir nun die Wirkungen des elektrischen 
Stromes der Reihe nach besprechen. Ein elektrischer Strom übt sowohl 
innerhalb seiner Bahn Wirkungen aus, als auch in der Umgebung seiner 
Bahn. Fast eine jede Wirkung, die der elektrische Strom erzeugt, ist, 
wie wir sehen werden, im stande, auch selbst wieder einen elektrischen 
Strom zu erzeugen, wenn man die Einrichtungen dazu zweckmäßig trifft. 


gleich 








5. Kapitel, 


Die Wärme- und Lichtwirkungen des elektrischen 
Stromes. 'Thermoelektrizität. 


Ein elektrischer Strom fließt dauernd nur durch eine ganz ge- 
‚schlossene Kette von Leitern. Auf seinem ganzen Wege müssen sich 
leitende Ki ', Metalle, Kohle, Flüssigkeiten aneinander schließen, um 
dem Strom den Durchgang zu gestatten. Sowie an einer Stelle die 
Leitung unterbrochen ist, hört der Strom zu fließen auf, Es befindet 
sich dann zwar an den beiden getrennten Enden der Leitung freie Elek- 
trizität, uber diese kann durch die trennende Schicht, bestehe sie nun 
aus Luft oder Glas oder Ebonit oder aus einem anderen Isolator, im 
allgemeinen nicht hindurchfließen. 

In den elektrischen Leitern selbst aber bringt der Strom während 
seines Durchflunses Wirkungen hervor, die ganz verschiedener Art sind, 
je nach der Natur der Leiter, die vom Steome durehflosen werden. 

Wir wollen zuerst: den Strom vom galvanischen Element aus nur 
durch Leiter erster Klasse, also durch Metalle oder durch 
‚Kohle senden, also nicht durch Flüssigkeiten, außer durch das metallische 
Quecksilber. 

Die hauptsächlichste SR des elektrischen Stromes besteht nun 
darin, daß er einen jeden solchen Leiter, ein jedes Metall, 
ein jedes Stück Kohle, durch welches er fließt, er 
wärmt, Man kann sich davon leicht durch einen Versuch überzeugen, 
indem man, wie in Fig. 100, einen dünnen Draht, am besten aus Platin, 
spiralförmig aufwindet und in ein Gefäß J mit Weingeist taucht, in wel- 

sich ein Thermometer T befindet. Sowie man die Enden des Platin- 
drahtes mit den Polen einer galvanischen Säule G verbindet, fließt der 
Strom durcli den Platindraht (durch den Alkohol nicht, weil Alcohol ein Iao- 
Iator ist) und der Draht wird dadurch erwärmt. Diese Wärme teilt sich 
dem Alkohol mit, dessen Temperatur steigt, und die Erhöhung der Tem- 
peratur zeigt sich an dem Thermometer an. 

Wir müssen nun die Gesetze dieser Wärmeerzeugung ermitteln. Zur 
nächst, sieht man, daß die Temperatur am Thermometer um #0 
wird, je länger der Strom durch den Draht fließt, Also finden wir das 
erste Gesetz, daß die durch den Strom entwickelte 
Wärmemenge umsogrößer wird, jelängereZ 
Strom fließt. In2,3, 4 Sckunden entwickelt der Strom 
so viel Wärme ala in einer Sekunde. 

Diese Wärme wird in jedem einzelnen Teile des Druhtes durch den 
Strom erzeugt, und daher ist die zweite Frage die: Wie hängt die 
Erwärmung eines Drahtstückes mit dem Widerstand 













', also auch in den 
der einzelnen Leiterstücke 


Widerstand ist, 
Wie hängt die 
nem bestimmten 








ig. 100 











Em hängt also ab von dem Quadrat der Strom- 
stärke 
Diese drei Größen, die Zeit, der Widerstand des Leiterstickos und 

i ke des durchfließenden Stromes, sind aber auch die einzigen, von 
Erwärmung abhängt. In jedem Leiterstück ist 
ie in jeder bestimmten Zeit, also z. B. in einer 
u entwickelte Wärmemenge gleich dem 
tiplisiort mit 








nd des Leiterstückes, mu 
uadrat der Stromstärke, 
"Gesetz der Wärmeentwickelung durch den galvanischen Strom 


oule zuerst aufgestellt. Man nennt deshalb diese Wärme 


110 T. Teil, 3. Kapitel 


auch die Joulesche Wärme, und dns oben ausgesprochene Get 
das Joulesche Gesetz, 
Von der Größe der elektromotorischen Kraft der Bhule int die sut- 
Wärmemenge ganz unabhängig, Ob man ein Daniellsches 
Element anwendet oder eine Batterie von zehn hintereinander geschal- 
teten, also mit 10mal so ee Kraft, es bleibt die in 
‚jedem entwickelte Wärmemenge doc! U 
Ans ers Einschalten von Widerstünden) dafür rd ‚die 
Stärke ee) in beiden Fällen 
Man muß sehr genau darauf achten, daß die Erwärmung in einem 
Stück oinen Leiters außer von der Stromstärke nur abhängt 
‚von dem Widerstand eben en en ne 


Fig. wi. San zwar überall dieselbe Stromstärke. Die 
zelnen Teilen der ne verschieden, sobald 
‚ben. 


sein, daß das Stück anlüngt üben, 
rot, gelb, weiß glüht und ie null 
schmilzt. Je geringere 

hat, desto leichter wird seine Temparlime ee 
'höht, da ja die Joulesche Wärme sich nicht 
auf eine zu große Masse zu verteilen braucht, Je dünner also ein Draht, 
ist, und je größer sein Widerstand ist, desto leichter kann er zum 
Glühen kommen. 

Man konn also durch den elektrischen Strom das Glühen eines Drahtes 
‚schr leicht hervorbringen, Man verbindet z. B. drei Bunsensche Elemente 
hintereinander und schließt ihre Pole durch einen beliebigen Draht, in 
welchem eu aber an einer Stelle ein nicht zu langes Stück eines brddnnen 
indrahtes, befindet (Fig, 101), der am besten 
In den dicken Drähten ist die entwickelte 








fünnen Platindraht AB dagegen ist der Widerstand und et 
auch die entwickelte Wärme sehr groß, und da der Draht dünn ist, so reicht 
die Wärme aus, un den Draht zum hellen Weißglühen zu bringen. 

Hat man sehr starke Ströme, #0 kann man ganze Kuj ‚kilo- 
weise zum Schmelzen bringen, wıe es in New York unbeubeichtigterweise 
bei der ersten Einrichtung von elektrischen Zentralstationen san 

‚Wie wir oben auf 8, &0 geschen haben, ist der spezifische 
des Platins größer als der des Silbers. Leiter man also einen Strom durch 
eine Reihe von gleich langen und gleich dicken Platinstüicken p und Silber- 
stücken s, wie Fig. 102 zeigt, &o ist der Widerstand und daher auch die 
Erwärmung jedes Platinstückes größer als die jedes Rilberatückes, Man 


. ui 





zweiten 
werden 


wird. Endlich hat 
dadurch 


und in ein (luft- 
Ieeres) Ginsgefüß 
i ist, 


eingeschlossen ist. 

Een igt vier 

“ Glühlampen 

für d, 10, 16,20 Ker- 

zenstärke. Durch 

den  Kohlenfaden 

z wird ein Strom hin» 
und da das Kohlenstreifchen sehr großen Widerstand 
«4 durch den Strom in helles Glühen. Der Kohlenfaden 


Bi 





k 


Ende an dem von dem Gewinde isolierten Metall- 
des Glases. Die Glühlampen worden 


Ion Fasaungen 


Fig, 104, 
Fig. 104 zwei For« 
ie bestehen aus der zu dem 
P 


feder am Boden. Der Boden einerseits, 
‚die Metallmutter andererseits werden mit den von der Stromquelle kom- 
n verbunden, und wenn die Lampe eingeschraubt ist, 
B und Boden sich berühren, #0 geht der Strom durch die 
"Tampa, bei geringem Herausdrehen der Lampo aus der Fassung ist ur 


u 


:Hf 














unterbrochen. Hauptsächlich werden die Glühlampen dort benutzt, wo 


f 
“E 
e 
3 


die Glühlampen, alle parallel, geschaltet. 
"all echalen dann die Lampen 


8 
Ir 
FB 
se 
=E 
2 
j 4 
ne 
EH 
If 
IF 
Hi 
Er 


‚sofort: berechnen, wie groß der Widerstand dieser ist, wenn sie 
im Glühen sind. Dieser Widerstand muß ja nach dem Ohmschen Gesetz 
gleich der Spannung von 110 Volt, dividiert durch die verbrauchte Strom- 
stärke sein. So findet man, daß die 4 Lampen der Reihe nuch etwa 000, 
370, 220, 140 Ohm Widerstand besitzen. 

Ausführlich 








iten gefertigt wären, aı 
Glühlampenrheostat zeigt Fig. 100. 
schienen A C und BD sind 6 Glühlampen mit ihren Fassungen parallel 
geschaltet. Hat jede etwa 40 Ohm Widerstand, so ist der Geambwiders 





romstürke 
die Schienen und die Leitung senden. Durch Heruusdrehen einer oder 
mehrerer Lampen aus ihren Fassungen wird der Widerstand vergrößert 
und die durchgehend» Stromstärke vermindert bis auf atwa 0,5 nn 
Eine ‘Form eines solchen Lampenrheostaten (von Siemens & Halake) 
zeigt 106. In diesem sind 3mal zwei Reihen von Glühlam 
bracht, von denen jede Reihe die Lampen parallel geschaltet, 
während die Reihen selbst nach Belieben hintereinander oder 
haltet werden können. In der Mitte des Rlıostuten sind die er 
'orderlichen Ausschalter und Umsebalter angebracht. 
Die Tatsache, daß ein Strom seinen eigenen Stromkreis erwärmt, 
ist nach dem Prinzip der Erhaltung der Energie, dem alk 
‚gemeinsten Satz, den die Physik aufzuweisen hat, direkt einzusehen, j& 


ysikalischen Erscheinung 

uch Menge Nennen 

it freimachen. In einem elek- 

sich nun fortwährend die Elektrizitäten aus, 

zum Kupferpol und „vom Kupferpol zum Zinkpol 
vereinigen sich fortwähren« 

Da man nun zur ir 










Fig. vo, 


lek- 


derselben Torgwährend Arbeit 
a u nun der Strom nicht 


= 
Gar alvatladhn ice. irgend 
Ba lier vers © Sal 
in seinem Kreise ohne Arbeit zu listen 
muß. auch die in dem Stromkreis 


über die Joulesche Wärme 
Tatsachen uns darauf beschränkt 


durch Flüssigkeite: 
‚gewöhnlich noch 3 an Are zu 
Deswegen gelten 

wickelten Sätze für üesigkuiten m all- 
nicht. Wenn aber der Strom durch eine Flüssigkeit hindurch- 
t, ohne daß er Arbeit bei ihr zu leisten hat, dann folgt die Wärme- 

lung auch dabei dem Jouleschen (Gesetz. 
‚können aber auch nicht ae allgemein die Tatsache der Er- 





tamenge, z. B. 5 Coulomb, sich auf einem Kane 
befindet, auf dam die Srasnung e bestimmte Größe hat, z. B. 3 Volt, 
so wissen wir aus $. 20, daß die in diesem elektrischen Körper steckende 
l ‚gleich ist 15 "Volt > Coulomb, oder daß er eine Arbeit von 


ee leisten kann. Diese Arbeit. mußte aufgewandet 


a, um die 5 Coulomb auf die Spannung 3 Volt zu bri diese 
wird auch wieder frei, wenn der Körper leitend mit der Erde ver- 
Elekteiziiin. 12 Aufinge 








114 1. Teil. 5. Kapitel. 

bunden wird, also wenn die 5 Coulomb auf die Null kommen. 
Wird aber die Bereit ice su ie Spennung 

auf eine ı en a 


gleich or n en (Man multipliziert also ee 
miteinander, sondern auch die Benennungen. 1 Volt-Coulorab ist eine 
ewise Arbeit, nänlich = Hr Kilogrammeter.) Allgemein: Wenn 


eine bestimmte Anzahl Coulomb von einer höheren Spannung zu einer 
Miederen ARTE Ad Bi Bee in Volt gemessen werden, #0 ist die 
‚dabei frei werdende Arl 


Anzahl der Coulomb >< ae der Volt (Benennung: Volt-Conlomb). 

au jedem Stück a Drahtes nun, durch den ein elektrischer Strom geht, 
fortwährend die positive Elektrizität von der höheren 

en und die Differenz der 31 ist ja 

dns, was wit den Npannungsverlust In diemm Stück 

it haben, Es wird ulso dabei stets Arbeit frei. In jeder Sekunde 

so eine gewisse Elektrizität ab und die Anzahl der Coulomb, 

die in einer Sekunde al n, haben wir ja als die Stärke des Stromes be- 

men er ist die in jeder Sekunde 

in einem stromdurchflossenen Drahtstück frei werdende Arbeit gleich 

Spannungsverlust in Volt >< Stromstärke in es 

Die Größe der von irgend einer Muschinerie injeder Sekunde 
geleisteten Arbeit nennt man den Effekt dieser 'hinerie. Es be- 
sitzt also ein elektrischer Strom in jedem Stück seiner Bahn einen gewissen 
Effekt, und wir können aagen, indem wir wieder die Benennungen auch 
multiplizieren, der Eflekt in einem Stromstücke ist gleich 

Spannungsverlust > Stromstärke (Volt-Ampere). 
Die Größe eines Effokts mißt man nun gewöhnlich in Wa tt, wobei 1Watt 
derjenige Eflokt ist, bei dem in jeder Sekunde der 9,81. Teil eines 
moters geleistet wird. 1 Watt ist daher gorade gleich 1 Volt-Ampere und 
in unserem Stromstück herrscht der Effekt 
Spannungsverlunt > Stromstärke (Benennung: Watt). 

Statt dieses Ausdrucks für den Eflekt in einem Drahtstück kann man 
auch folgenden bilden. Da der Spannungsvorlust: in einem Drahtztück 
‚gleich dem Produkt aus seiner Stromstärke in Ampere und seinem Wider 
atand in Ohm ist, so ist der Effekt auch gleich 

Quudrat der Stromstärke > Widerstand (Benennung: Watt). 
Für große Effekte nimmt man als Binheit jetzt 1 Kilowatt, welches gleich 
1000 Watt ist, so daß unser Stromstück nuch den Effekt hat 


Spannungsverlust >< Stromstärke; 
1000 Kilowatt. 


Der Efiekt von Maschinen wird in der Technik gewöhnlich in Pferde- 
kräften ausgedrückt. Unter einer Pferdekraft (PS) versteht man den- 





Flammenbogen. 115 


jenigen Effekt, bei welchem in jeder Sekunde 75 Kilogrammeter Arbeit 
geleistet werden. Da 1 Kilowatt der Effekt ist, bei dem in der Sekunde 
1000 





= 102 Kilogrammeter Arbeit geleistet werden, so ist 1 Kilowatt 


gleich 1,36 Pferdekräften und daher ist auch der Effekt eines Stromstückes 

leicht in Pferdekräften auszudrücken. Fließt also ein Strom mit der 

Stromstärke 20 Ampere durch einen Draht, an dessen Enden der Spannungs- 

unterschied 150 Volt ist, so ist der elektrische Effekt; dieses Stromstückes 
20 x 150 = 3000 Watt = 3 Kilowatt = 4,08 PS. 

Wenn nun dieser Effekt nicht wirklich dazu benutzt wird, um z. B. 
Maschinen in Gang zu setzen und dadurch Arbeit zu leisten, so verwandelt 
er sich ganz in Wärme, in jeder Sekunde wird durch diesen Effekt eine 
gewisse Wärmemenge entwickelt, und die Größe dieser per Sekunde er- 
zeugten Wärmemenge in einem Drahtstück ist also gleich dem Spannungs- 
verlust in diesem Drahtstück, multipliziert mit der Stromstärke, oder, 
was dasselbe ist, auch gleich 

Quadrat der Stromstärke > Widerstand des Drahtstückes, 
unddiesist das Joulesche Gesetz, das also aus dem Satz 
von der Erhaltung der Energie folgt. 

In jeder Sekunde kann also der Strom in jedem Drahtstück diese 
bestimmte Arbeit leisten und in dem ganzen Stromkreis daher die Summe 
aller der einzelnen Arbeiten. Selbstverständlich muß irgendwo im Strom- 
kreise ein Grund dafür, eine Quelle für diese Arbeit vorhanden sein, und 
wir werden sehen, daß die Quelle dieser Arbeit in den chemischen 
Kräften der galvanischen Elemente steckt. 

Die Joulesche Wärme ist selbstverständlich immer dieselbe, mag 
nun der Strom in der einen Richtung durch die Leitung gehen oder in der 
anderen. Es ist deshalb auch, wenn man Drähte zum Glühen bringen will, 
ganz gleichgültig, in welcher Richtung man den Strom durch die Drähte 

sendet. 








Im Jahre 1821 beobachtete der englische Physiker D a v y eine höchst 
merkwürdige und glänzende Erscheinung, welche von dieser Jouleschen 
Wärmeentwickelung mit abhängt. Als er nämlich die Pole einer sehr starken 
galvanischen Batterie mit zwei Stäben aus Kohle verband und diese Kohlen 
aneinander brachte, daß sie sich berührten, so ging der starke elektrische 
Strom durch sie hindurch. Als er aber die Enden der beiden Kohlen danach 
voneinander etwas entfernte, so daß eigentlich der Strom unterbrochen sein 
mußte, so entstand zwischen den Kohlen ein außerordentlich helles Licht. 
Es kamen die Enden der Kohlen in helle Weißglut und ebenso glühte die 
Luft bläulich zwischen ihnen und der Strom war nicht: unterbrochen, 
sondern dauerte an. 

Diese Erscheinung nennt man den elektrischen Licht 
bogen oder Flammen bogen und das Licht selbst daher Bogen- 
licht. Es erklärt sich die Erscheinung daraus, daß die Kohlen, solange 
sie sich noch berühren, durch den Strom erwärmt werden und wenn sie 
dann voneinander getrennt werden, zum Teil verdampfen, d. h. daß Kohlen- 
Partikelchen von ihnen durch die trennende Luftschicht hindurchfiiegen, 
welche nun auch den Übergang des elektrischen Stromes vermitteln. Aber 


116 1. Teil, 5. Kapitel, u) 


in dieser Kohlendampfschicht findet der Strom einen Widerstand 
und es gehört daher einerseits eine große Spannung des Stromes dazu, 
um diesen Widerstand zu überwinden, und rent ‚geht diese Über- 
windung des großen Widerstandes nur mit Entwickelung von Wärme vor 
BEE reinem Ras wird, daß die Enden der Leiter, zwischen denen 
die Luft sich befindet, und die Luft selbst ins Glühen kommen. 

Wenn man also eine ‚nische Säule von ziemlich a 
motorischer Kraft, z.B. 40 bis 60 Volt, anwendet und, nur] der Strom 
Baer ;gen ist, an einer Stelle den leitenden Kreis unterbricht (e= 
braucht dus nicht gerade zwischen zwei Kohlenstäben zu er »o dab 

sich eine kleine Tui cke zwischen den Unterbrechun; 


ARFEN“ trische Strom noch weiter 


sich der Lichtbogen. 
Schr gut zeigen diese 
‚Elektro- 





Quecksilber. 
Am schönsten und glän- 
zendsten wird aber dieses Phänomen, wenn man den Strom zwischen 


ee die Metallhalter A und B und zu den runden Kohlenstäben a 
und b, die zuerst in Berührung miteinander sind, damit der Strom über- 
haupt fließen kann, und die dann durch Drehen des Griffes M ar 
und in geringer Entfernung von einander gehalten werden und zwischen 

sich eine kleine Luftschicht haben. Ist nun die ee an den 
Kohlenenden groß genug, #0 geht zwischen diesen der Strom über und 
bildet dabei den Flammenbopen, wie er in der Figur angedeutet ist. 

Von den Enden der Kohlen, insbesondere von demjenigen, welches 
mit dem positiven Pol der Batterie verbunden ist, fliegen die glühenden 
Teilchen zu dem anderen über, Hat man die Kohlenenden zuerst beide 
zugespitzt, s0 iat nach kurzer Zeit die Spitze an der positiven Kohle ver« 
‚schwunden und es hat sich an ihrer Stelle ein Krater gebildet, von welchem. 

negative Kohle 


aus die Teilchen zur negativen Kohle überfiegen. Die 





Nachdem der 


Flommenboge 
‚Kahlen so aus, wie es 
‚Kohlenenden ist eine se) 
Krater 


= ib ‚il den 
die negative, zugespitzte Kohle eine solche von etwa 25009 0. Di 
‚Kohlen brennen natürlich durch die Hitze ab, die Kohle verbindet sich in 


Hi. 100. 






Bi 
e 


er 
ih 
& 4 1 


i 
Ä 


EEgEIES 
’ Hi 
el 
Ha 













I 
fr 


1 
i 


Fi 
Ni | 





E 


‚wir die hauptslchlichsten dieser Konstruktionen, die elek- 
hen Bogenlampen, besprechen, 

elektrische Bogenlicht übertrifft an Helligkeit alle anderen Licht- 
die wir auf Erden bis jetzt erzeugen können, ganz bedeutend. 
denhalb ganz außerordentlich geeignet, um zur Belsuchtung von 
‚von Straßen und Plätzen zu dienen. 
"man auch zwischen anderen Leitern als Kohlen den Lichtbogen 
kann, ist oben bereits erwähnt worden. Für physikalische, 
ıder ii Versuche hat sich der Lichtbogen zwischen Blek- 
aus Quecksilber von Wichtigkeit erwiesen. Dieser wird jetzt 


i 


Fi 








a em in Er ülberbogen alampe ent 
erzei in al ist, ie ganze Lampe aus 

‚oder noch beser aus Quarz, welches man jetzt in passende Formen zu 

bringen im stande ist. a 

Schenkeln, in welche durch die Ansätze Platindrähte 

ar: eingeführt sind. Diese dienen zur Verbindung mit 


mit. Durssbengames Kagn det Lampe kan man 
nicht. Durel ler man 
‚das Quecksilber aus Gern clan haha I 
überfließen lassen und sobald die bisher 
m sich. berühren , 





Kappen ve R der Tichebogens der a 
der nun stundenlang andauert, 
Licht dieses Bogens durch ein Be o Endet Se 
in demselben die hellen grünen Quecksilberlinien. Ins» 
besondere ist das Licht aber reich an ultravioletten 
Strahlen, und um diese nicht durch Glas zu sehr zu 
‚schwächen , u man eben jetzt solche Lampen (in etwas 
Torm) aus Quarz, die noch den Vorzug haben, nicht zu zerbrechen. 
Während die bisher beaprochene Joulesche Wärme in. jedem Stück 
eines Stromkreises erscheint und eben nur das Äquivalent für die frei- 
werdende Arbeit ist, a der elektrische 
Strom in u De noch Wärme- Dam 
wirkungen anderer oO 
Wonn man den SehliBungsdraht eines 
galvanischen Elementes so einrichtet, daß 
or nicht aus oinem Metall, sondern aus 





Metallen, z. B. aus Kupfer und Eisen be- 
steht, so tritt an der Lötstelle noch eine 
andere Würmewirkung auf, nämlich eine 
Erwärmung oder Abkühlung, je nach der 
Richtung, in welcher der Strom durch die 
Tatatelle Mießt. Am kräftigsten zeigt sich 
diese Wirkung, wenn man den Strom 
duroh einon Stab gehen läßt, der aus einem 
Wismutstab und einem Antimonstab zu- 
sammengesetzt ist. Geht der Strom vom 
Wismut zum Antimon, so wird die Löt« 
stelle abgekühlt; geht er vom Antimon 
zum Wismut, so wird sie erwärmt, Um 
diese Wirkungen, die immer recht schwach sind, deutlich zu 

bedient man sich vorteilhaft des Appsrates Fig. 110, der von 

Berlin hergestellt wird. An einen Antimonstab AA sind an beiden Enden 
kleinere, Wirmutstäbe. W. angelötet. und. der susammengenbtnlatiaiii 


|| 





Peltiorsche Wärme. 119 


in die beiden Kugeln K und K, so durch Kautschukstopfen eingesetzt, 
daß die eine Lötstelle WA sich ın der einen, die andere A W sich in der 
anderen Kugel befindet. Die Kugeln sind durch ein U-förmiges Rohr, 
in dessen Biegung unten sich Wasser befindet, miteinander verbunden. 
Wird durch die Drähte + — ein Strom (etwa von einem Daniell) von links 
nach rechts durch den Apparat geschickt, so entsteht in K eine Ab- 
kühlung, in K, eine Erwärmung. Die Luft’in K, dehnt sich aus, die in 
K zieht sich zusammen, und wenn die Hähne HH, die nur zur vorherigen 
Druckausgleichung dienen, geöffnet sind, so sinkt das Wasser bei G, 
und steigt bei G. Man nennt diese Wirkung des Stromes nach ihrem 
Entdecker, Peltier,diePeltiersche Wirkung und die positive 
oder negative erzeugte Wärme die Peltiersche Wärme. Die 
Peltiersche Wärme ist in unserem Falle positiv, also eine wirkliche Er- 
wärmung, wenn der Strom vom Antimon zum Wismut geht; negativ, 
also eine Abkühlung, wenn der Strom vom Wismut zum Äntimon geht. 

Ganz so wie bei Wismut und Antimon tritt immer bei je zwei zu- 
sammengelöteten Metallen die Peltiersche Wärme auf, wenn ein Strom 
durch sie hindurchgesendet wird. In welcher Richtung der Strom fließen 
muß, damit die Lötstelle abgekühlt wird, das hängt von der Natur der 
zusammengelöteten Metalle ab. Die Erfahrung hat nun gelehrt, daß 
immer, wenn Wismut mit einem anderen Metall, Antimon, Eisen, Silber, 
Kupfer, Gold u. s. w. zusammengelötet ist, die Lötstelle abgekühlt wird, 
wenn der positive Strom vom Wismut zu dem anderen Metall durch die 
Lötstelle geht. Es lassen sich überhaupt alle Metalle in eine Reihe so 
ordnen, daß die Lötstelle immer abgekühlt wird, wenn der Strom vom 
vorhergehenden zum folgenden Metall geht. In der folgenden Reihe sind 
einige Metalle so zusammengestellt. Man nennt sie die thermoelek- 
trische Spannungsreihe. 


Die thermoelektrische Spannungsreihe. 


Wismut, 
Quecksilber, 








‚Antimon. 

‘Wenn man z. B. einen Stab hat, der aus Eisen und Kupfer zusammen- 
gelötet ist, und wenn man wissen will, in welcher Richtung man den Strom 
hindurchsenden muß, damit die Lötstelle abgekühlt wird, so findet man 
aus obiger Reihe, daß man den Strom vom Kupfer durch die Lötstelle 
zum Eisen senden muß. Denn Kupfer steht in der Reihe vor dem Eisen. 
Schickt man den Strom in der entgegengesetzten Richtung hindurch, so 
wird die Lötstelle erwärmt. 

Die Joulesche Wärme ist in jedem Stück des Schließungsdrahtes 


rsche ii 
‚zweier verschiedenen Metalle auftritt; ferner ist die Joulesche Wärme stets 
BAR SALES ErHbR aber {a mas dee lobinng ünk Bene iänipnir 


en ‚Peltierschen Wirkung des elektrischen Stromes stoßen wir 
nun zum ersten Male auf die Umkehrbarkeit von elektrischen V 
Ebenso nämlich, wie ein elektrischer Strom an 
der Lötatelle zweier Metalle eine besondere Er- 
wärmung oder Abkühlung Br t, je nach 
er Richtung, ebenso bringt um Kan auch 
ne äußere Erwärmung oder Abkühlung der Löt- 
elle zweier zu einem ee reis ver 
bundenen Metalle einen elektrischen Strom hervor. 
Man kann dies sehr leicht zeigen. In Fig, 111 ist WW ein Wismut- 
streifen, an welchem ein Kupferbügel RK angelötet: ist (bei m und n). 
In dem Hohlraum zwischen 
NIE-UR, beiden Metallen befindet sich 








m! Pr netnadel a. Sowie man nun 
“ eine Lötstelle, etwa m, er 
wärmt, entsteht ein elektrir 


en] » er die 
nadel ablenkt. Der Strom 


in dem ganz geschlossenen 
ueelhen Kreise, und == 

hat. der ive Strom die 
Richtung des Pfeiles von dem 
Wismut: nich die warme Löt- 
stelle zum Kupfer und von 
diesem zurück. Ganz ebenso entateht ein Strom, wenn man die Löt« 
stelle u külter macht als die andere, indem man sie x. B. mit Eis um- 
ibt. Dann fließt der positive Strom bei n entgegengesetzt, nämlich vom 
upfer durch die kalte Lötstelle zum Wismut, also such wieder durch die 
wärmere Lötstelle bei m vom Wismut zur Kupfer. Man nennt diese Ströme 
Thermoströme oder thermoelektrische Ströme Sie 
wurden von Seebeck im Jahre 1823 entdeckt, Wir haben also hier 
‚galvanische Ströme, welche nicht in galvanischen Elementen ieh 

sondern welche nur durch einfache Wirkung der Wärme 

werden. Sobald man irgend zwei verschiedene Metalle zu einem Kane 
senen Kreis zusammenlötet und die eine Lötstelle auf eine andere Tem- 
ıtur bringt als die unders, so fließt in diesem Kreis ein elektrischer 
Rem. Dieser De immer eine Richtung, die von der Natur der beiden 
Metalle abhängt, Wenn man alle Metalle der Reile nach miteinander 
in Miaraleakekkeisshe Verbindung bringt, ao kann man sie ebenfalls wieder. 
in eine Reihe so ordnen, daß immer der positive Strom durch die erwärmte 
Lötatelle vom vorhergehenden zum folgenden Metall geht. Diese Reihe 
ist dieselbe wie die schon vorher angeführte thermoelektrische 


Spannungsreihe: 








Thermoströme. 121 


Wismut, Quecksilber, Platin, Gold, Kupfer, Zinn, Blei, Zink, 
Silber, Eisen, Antimon. 


Wismut und Antimon stehen in der Reihe am weitesten ausein- 
ander. Sie geben also die stärksten Thermoströme. 

Bei einem Thermostrom ist, wie bei jedem anderen galvanischen 
Strom, zu unterscheiden zwischen der elektromotorischen Kraft, dem 
Widerstand und der Stromstärke. 

Die elektromotorische Kraft in einer solchen Kombination, die man 
ein Thermoelement nennt, hängt natürlich ab von der Art der 
beiden Metalle, welche in Verbindung gebracht sind, und sie hängt wesent- 
lich ab von dem Temperaturunterschied der beiden Lötstellen. Je größer 
der Unterschied der Temperaturen an den beiden Lötstellen ist, desto 
größer ist die elektromotorische Kraft des Thermoelements. Das gilt 
jedoch nicht bis zu allen Temperaturen. Bei höheren Temperaturen wird 
‚oft die Struktur eines Metalles eine andere und infolgedessen ändert sich 
auch seine thermoelektrische Differenz mit einem anderen Metall, die 
elektromotorische Kraft wird dann bei größerer Temperaturdifferenz oft 
nicht größer, sondern kleiner. 

Der innere Widerstand eines Thermoelements ist im allgemeinen 
sehr klein, da das Element ja nur aus gutleitenden Metallen besteht. 
Man kann in den Kreis eines Thermoelements beliebige Widerstände ein- 
schalten, man kann den Strom eines Thermoelements durch alle möglichen 
Apparate gehen lassen. Zu dem Zwecke wird der eine der beiden Drähte 
des Thermoelements aufgeschnitten und seine freien Enden mit dem 
äußeren Stromkreis verbunden. 

Von der elektromotorischen Kraft des Thermoelements und von 
dem gesamten Widerstand des Stromkreises hängt die Stärke des elektri- 
schen Stromes genau so ab, wie wir es früher bei galvanischen Elementen 
gefunden haben, d. h. es gilt das Ohmsche Gesetz 


elektromotorische Kraft 
Widerstand 5 


‘Was nun die Größe der elektromotorischenKräfte von 
Thermoelementen anbetrifft, so haben diese nur dann eine bestimmte, 
unveränderliche Größe, wenn man die beiden Lötstellen des Elements 
auf konstanter, gleichbleibender Temperatur erhält. Zu dem Ende bringt 
man z.B. die eine Lötstelle in schmelzendes Eis, wo sie die Temperatur 00 
bekommt, die andere in siedendes Wasser, wo sie die Temperatur 1000 
bekommt. 

Die elektromotorischen Kräfte aller Thermoelemente aus Metallen 
sind sämtlich nur kleine Bruchteile eines Volt. Wir wollen sie in Milli- 
volt, d. h. in Tausendstel-Volt, ausdrücken. Je nach der Reinheit 
der Metalle ist die elektromotorische Kraft von Thermoelementen oft 
sehr verschieden, sie hängt auch davon ab, ob die Metalle hartgezogen 
oder weich angewendet werden. Im folgenden sind eine Anzahl von 
Metallen mit Quecksilber kombiniert und ihre elektromotorischen Kräfte 
angegeben, wenn die Temperaturdifferenz der Lötstellen 1000 beträgt. 
Dabei zeigt das Zeichen + an, daß der erzeugte Thermostrom durch die 


Stromstärke = 


122 1. Teil. 5. Kapitel. 
warme Lötstelle vom Quecksilber zum anderen Metall geht, das Zeichen —, 
daß er durch die warme Lötstelle vom anderen Metall zum Quecksilber geht. 


Elektromotorische Kraft in Millivolt (zwischen 0 und 100%). 
Quecksilber- Wismut . . . . — 6,70 
# -Nickel . na 


1,66 
2 Kobalt 1,53 
3 -Neusilber 1,08 
» Platin. 0,004 bis + 0,59 
2 Aluminium . ‚36 
» Zinn A 0,39 
» Magnesium . 0,39 
BER 0,40 
„Messing 0,44 


7 Kupfer (rein) 
Silber... . 


0,69 bis 0,73 
0,66 bis 1,45 
0,87 
2 Eisen . 1,60 bis 1,73 
-Antimon . * 3,38 
Für die thermoelektrischen Kräfte gilt nun erfahrungsgemäß das 
Gesetz der Spennungsreihe, welches sich so ausdrückt: 
Sind A und B zwei beliebige Metalle und bezeichnet man die elektro- 
motorischen Kräfte zwischen den zwei Metallen durch A | B, so ist 
Quecksilber | A+ A | B= Quecksilber | B. 
Damit kann man aus den obigen Zahlen für irgend zwei Metalle 
die elektromotorische Kraft berechnen. Denn es ist 
A| B= Quecksilber | B— Quecksilber | A. 
Nehmen wir z.B. als Metall A das Neusilber, als Metall B das 
Eisen, so ist 
Neusilber | Eisen — Quecksilber | Eisen — Quecksilber | Neusilber 
1,60 1,08 





a eu 
E 


+2,68 Millivolt. 
Das positive Zeichen zeigt an, daß der Strom durch die warme Lötatelle 
vom Neusilber zum Eisen geht. 

Die obige Kombination Wismut | Kupfer hat, wie man ebenso 
berechnen kann, die elektromotorische Kraft 7,42 Millivolt, die Kom- 
bination Wismut-Antimon sogar 10,08 Millivolt. 

Viel stärkere thermoelektrische Kräfte erhält man, wenn man einige 
Halbmetalle wie Tellur und Selen oder Schwefelmetalle untereinander 
oder mit Kupfer in thermoelektrische Berührung bringt. Nimmt man 
z. B. Kupferkies und lötet ihn mit Kupfer zusammen und bringt die eine 
Lötstelle auf 1000, die andere auf 00, so hat dieses Thermoelement eine 
elektromotorische Kraft: von 66,6 Millivolt, bei einer Temperaturdifferenz 
von 1500 gar von 100 Millivolt. Ebenso hat z. B. das Thermoelement 





Thermosäulen. 123 


Kupferkies—Schwefelkies eine elektromotorische Kraft von 166,6 Milli- 
volt. Zu wirksamen Thermoelementen sind diese Kombinationen aber 
kaum zu benutzen, weil der Kupferkies und Schwefelkies eine sehr ge- 
ringe Leitungsfähigkeit besitzen, so daß die Stromstärke doch schr klein 
wird, trotz der verhältnismäßig großen elektromotorischen Kraft. 

Die elektromotorischen Kräfte von Thermoelementen werden um ao 
größer, je größer der Temperaturunterschied der Lötstellen ist, solange 
eben die Struktur der Metalle nicht selbst 
merklich geändert ist. Oft aber wird bei hohen Fig. un. 
Temperaturen die Struktur der Metalle so ge- K; A 
ändert, daß, wenn die eine Lötstelle auf schr w 
hohe Temperatur gebracht wird, während die 
andere etwa Zimmertemperatur hat, die elek- w 
tromotorische Kraft oft nicht nur nicht zu-, A 
sondern sogar abnimmt, so daß sie bei vielen 
Kombinationen sogar bei gewissen Temperaturen Ka 
ganz verschwindet. Bei noch höheren Tempera- 
turen tritt zwar wieder eine elektromotorische Kraft auf, aber der Strom 
fließt dann durch das Thermoelement in umgekehrter Richtung. 

Um daher einigermaßen hohe elektromotorische Kräfte zu bekommen, 
kann man gewöhnlich nicht das Mittel benutzen, die Temperaturdifferenz 
möglichst groß zu machen. Vielmehr muß man ganz ebenso wie bei 
lvanischen Elementen mehrere Thermoelemente hintereinander ver- 

inden und immer die gleichliegenden Lötstellen derselben erwärmen. 
Man erhält so eine thermoelektrische Säule oder Thermo- 
säule. 
In Fig. 112 ist eine solche Kombination mehrerer Thermoelemente 
schematisch gezeichnet. Eine Reihe von Antimonstäben A sind an eine 
Reihe von Wismutstäben W angelötet, so daß immer ein Wismutstab 
zwischen zwei Antimonstäben liegt. Wenn man nun 
die_gleichliegenden Lötstellen (z. B. rechte) erwärmt, 
so äießt durch die warmen Lötstellen immer der Strom 
vom Wismut zum Antimon und die elektromotorischen 
Kräfte von den einzelnen Lötstellen addieren sich, so 
A daß die in der Figur schematisch dargestellte Kombi- 
nation eine dreifach so große elektromotorische Kraft 
hat als ein einzelnes solches Thermoelement. Die freien 
Enden dieser Säule K, und K, werden natürlich durch 
einen beliebigen äußeren Schließungsdraht verbunden. 
In Fig. 113 ist die Ansicht einer solchen Thermosäule 
gegeben, bei welcher eine große Menge von Antimon- und Wismutstäbchen 
aneinander gelötet sind, so daß ihre gleichliegenden Lötstellen alle auf 
der einen Seite sich befinden und zugleich erwärmt oder abgekühlt 
werden. Die freien Enden des ersten und letzten Stabes gehen in die 
'hrauben x und y und können dort durch einen Draht ver- 
bunden werden, durch den also dann der Strom von der Thermosäule fließt. 

Bei geringen Temperaturdiflerenzen ist die elektromotorische Kraft 
einer Thermosäule, wie oben erwähnt, diesem Unterschied der Tempe- 
raturen proportional. Hat man eine Thermosäule mit einem Galvano- 


Fig. 18, 





geh 
‚eine solche Verbindung, mes 
sieht eine Thermosäule P, bei der die 
Tötstellen frei ist, damit. man sie beliebi 
während die andere durch eine Hennig ie For den Enden 





messen. 

Die te Temperaturerniedrigung oder -erhöhung, welche die 

Ircie Seite der a ‚erleidet, erzeugt einen Strom, die Nadel 

des Galvanometers zum Ausschlag bringt. Wenn man z. B. aus dem 
Gefäßev, daskom- 

MEIKE imiorte buftent- 
alt, durch 





lenkt und zeigt dadurch die Abkühlung an. Ein Pe = 


würde diese geringe Temperaturveränderung gar nicht zu erkennen geben. 
Je empfindlicher das Galvanometer ist, das mit dor Thermosäule ver- 
bunden ist, um so geringere 'Temperaturdifferenzen kann man so nech 
nachweisen. 

Will man die Temperatur an einem Punkte allein bestimmen, 
kann man nicht eine solche Thermosäuls mit ausgedehnter Fläche an- 
wenden, sondern man nimmt dann ein einzelnes Thermoelement, dem man 
eine zweckmäßige Form dafür gegeben hat. Schr bequem ist duzu die 
thermorlektrische Nadel (Fig. 115), bei der die zur Unter- 
suchung dienende Lötstelle der beiden Metalle, z. B. Neusilber und 
die Form einer Spitze hat, mit der man in die zu prüfende Stelle, 2. B. 
einer Wurzel oder einer Rinde, hineinsticht. 

Die Thermoelemente haben in den letzten Jahren eine 
Verwendung erhalten, um sehr hohe und sehr tiefe Tamperaturen 





ze 


8 W, herrschen, Pyrometber. Um ein thermo- 
Pyrometer zu ieron, muß man Drähte aus 
zwei Metallen nehmen, deren Struktur en bei den balan 


erwärmt bestimmen. 
und unveränderlich hat sich die Kombination 
von Platin und Platinrhodium erwiesen, welche 
"es yon Le Chntelier für solche Messungen 
zuerst angewendet wurde. Ein solches ther- 

moelektrisches Pyro 

mann & Braun AG unkefurt zeigt 
Fig. 116. Dasselbe besteht aus einem Draht aus 
‚chemisch reinem Platin P und einem Draht aus 
> PR (90 % Platin, 10% Rhodium), 
ie je 150 cm und in eine Armatur aus 
ik ketenn eingezogen sind. Diese Ar- 
matur besteht aus mehreren Rohrstücken, welche 
von einem festen Metallatab durchsetzt und durch 
‚eine Mutterschraube und starke Feder zusammen- 
Be sind. Dus Rohr wird mit seinem unteren Teil, wo 
Lötstelle befindet, in den Raum, z. B. den Ofen, 
dessen Temperatur gemessen worden soll, eingeführt, Die 
Porsellanschutzrohre halten Temperaturen. bis zu 160000, 
‚sus und #0 weit kann man das Thermoelement zu Messungen 
- Die freien Enden des Thermoelements sind an 
die beiden Klemmschrauben, die oben in der Figur sichtbar 
sind, g 'und sind daher 1 m von dem hoch erhitzten 
Raume entfernt, #0 daß ihre Temperatur leicht Bar ein 
Thermometer bestimmt werden kann. An die 
werden Drähte angeschraubt, die zu einem 
ee führen, das beliebig weit von dem Olen ent- 
fernt, etwa in eine anderen Raum stehen kann. Wenn man 
‚den Widerstand des ganzen Stromkreises konstant erhält, so 
kann man das Galvanomoter gleich so eichen, dad man 
en die Grade Celsius abliest; denn jeder bestimmten 
Temperatur entspricht eine bestimmte Ablenkung der Gal- 
vanometernadel und Be zer. Eine Einrichtung zu 


Pyrometrischen Messungen ist in Fig. 117 gezeich- 
ne Thermoelement links mit seinen Schutzhüllen ist 


m 


er von Hart- 











126 1. Teil. 5. Kapitel, 


etwa in einen Ofen eingeführt und Verbindungsdrähte führen zu dem 
ie, Als solches ist hier eines der Präzisionsinstru- 
mente von Siemens & Halake (8. 77) angewendet, bei welchem nur, 
um die Empfindlichkeit zu erhöhen, die bewegliche Spule nicht um eine 





Pie dr 





schornsteinartigen Aufsatz angebracht, den man 
in der besonderen Zeichnung Fig, 118 des Span- 
nungsmessers sicht. 

Um tiefe Temperaturen, wie man sie jetzt 
leicht durch flüssige LuLt erzeugt, f 
etwa bis —1900 C. gehen, messen zu können, 
wendet man ebenfalls Thermoelemente in Ver: 
bindung mit einem Galvanometer an. Für diese Temperaturen eignet 
sich als Thermoelement die Kombination aus Eisen und Konstantan. 
Erst durch die Benutzung solcher Thermoelemente ist die Messung schr 
hoher und sehr tiefer Temperaturen 
überhaupt bequem und genau aus: Pig, uue 
führbar geworden. 

Man hat sich häufig bemüht, 
Thermosäulen von großer Wirksam- 
keit zu bauen, d.h. Thermosäulon, 
welche hohe #lektromotorische Kraft 
mit geringem inneren Widerstand ver- 
binden und dabei haltbar sind. Diese 
sollten durch Gas oder Kohlenfeuer 

jeizt worden und dadurch bequem 

uchbare Stromerzeuger von verhält- 
nismäßig großer Wirksamkeit geben. 
Indes ist dieses Problem doch nur in 
verhältnismäßig kleinem Maßstab, wenn auch schon recht brauchbar, 
gelöst. Von Gülcher wurde eine bequeme und recht haltbare und 
praktische Thermosäule konstruiert, welche mit Gas heizbar ist und 
welebe eine elektromotorische Kraft von 4 Volt liefert. Diese Säule ist 
in Fig, 119 abgebildet. Sie besteht aus 66 hintereinander geschalteten 
Elementen, welche aus Nickel und einer antimonhaltigen Legierung ge- 


Be 





i ist. Diese Anti 

b, b und an ihre Enden sind 
ee 
die oben sichtbaren werden 





‚die Säule immer konstant erwärmt wird. Der innere Widerstand dieser 

Säule ist 0,65 Ohm. Sie kann also bei Kurzschließung (6, 66) 

sinen Maximalstrom von gg. — 9 Ampere geben und iat sts durch 

nzü des Gases zum Betrieb bereit und erfordert nur verhältnis 
| per Stunde), 

enten findet eine direkte Umwandlung von Wärme 

statt, Indem nämlich durch die Erwärmung der einen 

Strom durch sie von dem einen Metall zum anderen fließt, 

Lötstelle selbat negative Peltiersche Wärme sang: also 

Die wärmnere Lötstelle würde sich alıo von selber abkühlen, 

% erzeugten Strames, wonn ihr nicht immer von nenem Wärme 

würde. Ebenso muß sich die anders, kälture Lötstelle wegen 

ositiven Peltierschen Wärme von aclhst erwärmen, wenn man 

a durch Eis oder fließendes Wasser, die erzeugte Wärme fort- 





t, dus einen Strom liefert, verhält sich also ganz 
na arbeitende Dampfmaschine. Bei dieser arbeitet der Das 
"sich abwechselnd bei hohen Temperaturen ausdehnt und 
uper: kondenziert wird. Für die Ausdehnung verbraucht 
und diese wird ihm won dem heißen Kessel geliefert, während 
Kondensation Wärme erzuugt und diese wird ihm durch. das 


128 1. Teil. 5. Kapitel. 


Kondenswasser entzogen. Es wird also bei dem Thermoelement wie bei 
der Dampfmaschine an der einen Stelle Wärme zugeführt, an der anderen 
Wärme entzogen, und die Differenz dieser Wärmemenge verwandelt sich 
bei der Dampfmaschine in mechanische Arbeit, bei dem Thermoelement 
in elektrischen Strom. Da die Wärme ein so mächtiges Agens in der 
Natur ist, da sie die Energie für unsere größten Maschinen liefert, so sollte 
man glauben, daß man durch Umwandlung von Wärme in Elektrizität 
auch sehr mächtige elektrische Wirkungen bekommen kann. Das ist aber 
bisher nicht der Fall. Die elektromotorische Kraft der Thermoelemente 
ist eine sehr geringe und selbst durch Kombination einer Reihe von 
solchen Elementen erhält man doch immer noch verhältnismäßig geringe 
Wirkungen. Das eigentliche Problem, Wärme direkt und ökonomisch in 
Elektrizität umzuwandeln, dieses Problem, das von der allergrößten 
Wichtigkeit sowohl in wissenschaftlicher wie in praktischer Hinsicht 
wäre, ist bisher nicht gelöst, und es erscheint sogar fraglich, ob diese 
Aufgabe nicht etwa dem Wesen der Elektrizität widerspricht. 


6. Kapitel. 


Die chemischen Wirkungen des elektrischen Stromes. 
Elektrolyse. Polarisationsströme. 


Vielseitiger als alle anderen Naturkräfte steht die Elektrizität mit 
allen in Verbindung. Ebenso leicht wie der elektrische Strom Licht- und 

irmewirkungen hervorbringt, ebenso leicht bringt er auch chemische 
Wirkungen hervor, Wirkungen, die sowohl für die wissenschaftliche 
Untersuchung der Elektrizität, als für die praktische Benutzung der- 
selben von der größten Wichtigkeit geworden sind. 

Die Leiter des elektrischen Stromes sind, wie wir wissen, von 
zweierlei Art, Leiter erster und zweiter Klasse. Zu der ersten Klasse 
gehören alle Metalle, Kohle, Selen und eine Reihe von anderen nicht 
direkt metallischen Körpern. Zu den Leitern zweiter Klasse gehören 
alle zusammengesetzten Flüssigkeiten, die den Strom überhaupt leiten. 
Wenn nun der elektrische Strom durch eine solche leitende zusammen- 
gesetzte Flüssigkeit hindurchgeht, so verursacht er immer eine chemische 
Zersetzung dieser Flüssigkeit, eine chemische Zersetzung, die nach ganz 
bestimmten Gesetzen vor sich geht. Man nennt die Leiter zweiter Klasse 
deshalb auch gewöhnlich Elektrolyte, weil sie durch Elektrizität, 
zersetzt werden (von Abetv, lyein, lösen, zersetzen). Den Vorgang der 
Zersetzung nennt man Elektrolyse. Wir haben schon früher das 
Wort Elektroden oft benutzt, um die Enden der stromzuführenden 
Leiter zu bezeichnen. Gerade bei der Elektrolyse wurde diese Bezeich- 
nung zuerst von Faraday eingeführt. Will man nämlich den elektri- 
schen Strom von einer Stromquelle aus durch eine Flüssigkeit gehen 
lassen, so muß man in diese Flüssigkeit zwei Platten oder Drähte 
aus Metall eintauchen, von denen die eine Platte mit dem positiven, die 
andere mit dem negativen Pol der Stromquelle (Batterie) in Verbindung 
ist. Diese Platten oder Drähte nennt man speziell die Elektroden 
(von öß6s, hodos, Weg, Bahn). Zur Unterscheidung nennt man die 
mit dem negativen Pol (Zinkpol) der Batterie verbundene Elektrode 
die Kathode, die mit dem positiven Pol verbundene die Anode (das 
eine von xar,, kat’, ‚eg, das andere von 3, a’, hin — also wegführende 
Bahn und hinführende Bahn). 

Taucht man zwei Elektroden von gleichem Metall, z. B. zwei Platin- 
elektroden, oder auch von verschiedenem Metall in eine leitende Flüssig- 
keit und schickt man durch sie einen elektrischen Strom, so wird die 
Flüssigkeit stets in ihre Bestandteile zerlegt, es findet stets eine Zersetzung 
der Flüssigkeit statt. Aber diese Zersetzung geht scheinbar nicht überall 
in der ganzen Flüssigkeit vor sich, sondern nur an den Elektroden 
selbst. Taucht man z. B. die beiden Platinplatten in Brunnenwasser 
und schickt den Strom von 2 oder 3 Bunsenelementen hindurch, so sicht 

Graotz, Elektrizität. 12. Auflage. 





‚daher N Ein jedes ‚ B. schwefelsaures 
Kae upfervitriol), lt als einen Bestandteil ein Metall, hier 

andere Bohtande iet eine} Shure ‚oder Sauerstoff oder Chlor 
u ‚bier ist er Schwefelsäure. Läßt man nun eine 





das Shen, bei er das Gold, bei nen en 
al ab. Man erkennt schon daraus 


teile einen nen in welche er durch den Strom zerlegt wird, seine 
Tonen (von !v, ion, das Wandernde) und bezeichnet nach Fara- 
days Vorgang den an der positiven Elektrode (Anode) auftretenden Be- 
standteil als Anion, den an der negativen (Kathode) auftretenden als 
Kation. Wir haben dalıer den ersten Satz: 

Bei jeder elektrolytischen Zersetzung scheidet 
sich das Metall an der Kathode ab. 

Zu den Metallen gehört in diesem Satze auch der Wasserstoff, 
z. B. in der Schwefelsäure SO,H, ist Wawserstofl H, das Kation und der 
Rast 30, dus Anion. 

Dieser allgemein gültige Satz, daß das Anion eines E) 
an der Anode, das Kation an der Kathode frei auftritt, wird jedoch 
verdeckt, ao "aß. ‚er acheinbar nicht richtig iat, 

Es ist nämlich von vornherein einzusehen, daß wenn eine Flüsig- 
keit in ihre Bestandteile zerlegt wird, diene Bestandteile unter Umständen 
wieder rein chemisch auf die Flüssigkeit ‚oder auf die Elektroden wirken 
können. Min erhält deshslb sehr häufig bei der Elektrolyse nicht die 
wirklichen Produkte der Zersetzung, sondern diejenigen die 
durch die rein chemische Einwirkung der Ionen auf die Flüssigkeit oder 
die Elektroden entstehen. Die elektrolytisch abgeschiedenen Bestand- 
teile gehen, wie man sagt, sekundäre Prozesse ein. Schickt man 
x. B. don Strom zwischen Platinelektroden durch eine Lös en: 
natrium (Kochsalz) in Wasser, so sollte an der positiven Elel 
Chlor, an der negativen Natrium entstehen. Das Natrium aber wohin im 
Moment: seines Eintstehens sofort nuf das Wasser zersetzend und bildet 





Sekundäre Prozesse. 131 


Ätznatron und Wasserstoff, während das freie Chlor sich sofort mit der 
Platinelektrode zu Platinchlorid verbindet; man sieht also deshalb weder 
Natrium noch Chlor auftreten. 

Namentlich der positive Bestandteil, das Anion, welches gewöhnlich 
eine Säure oder Chlor oder ein anderer sehr reaktionsfähiger Stoff ist, 
tritt fast immer in chemische Verbindung mit dem Elektrodenmetall 
oder mit der Flüssigkeit. Wenn z. B. Zinkvitriol zwischen Kupferelek- 
troden elektrolysiert wird, so tritt an der negativen Elektrode Zink auf, 
an der positiven Elektrode verbindet sich der entstehende Schwefelsäure- 
rest sofort mit dem Kupfer der Elektrode zu schwefelsaurem Kupfer 
(Kupfervitriol) und es bildet sich also an der positiven Elektrode Kupfer- 
vitriol durch einen sekundären Prozeß. Ein andereg Beispiel: 
Wenn man eine konzentrierte Lösung von Zinnchlorür (SnCl,) zersetzt, 
so entsteht an der negativen Elektrode Zinn, an der positiven würde 
freies Chlor auftreten. Dieses wirkt aber sofort auf das gelöste Salz selbst, 
auf das Zinnchlorür, und verwandelt dieses in Zinnchlorid, so daß an der 
positiven Elektrode kein freies Chlor auftritt, sondern Zinnchlorid. 

Es kann also der an der positiven Elektrode abgeschiedene Bestand- 
teil eine große Menge von sekundären Prozessen eingehen. 

Ebenso kann aber such das Metall, das an der negativen Elektrode 
auftritt, sofort wieder in chemische Verbindung mit den anderen vor- 
handenen Stoffen treten, wenn es überhaupt eine energische chemische 
Aktionsfähigkeit hat. 

So sind namentlich die Alkalimetalle, Kalium und Natrium, chemisch 
sehr wirksam und daher treten bei ihnen immer sekundäre Prozesse auf, 
sie wirken zersetzend auf das Wasser der Lösung. Läßt man z. B. eine 
Lösung von schwefelsaurem Natron (SO,Na,) zwischen Platinelektroden 
ersetzen, so scheidet sich an der negativen Elektrode das Metall, Natrium, 
ab, dieses zersetzt aber sofort das Wasser der Lösung in Hydroxyl (HO) 
und Wasserstoff. Das Hydroxy] verbindet sich mit dem Natrium in Wasser 
zu Natronlauge (NaHO), der Wasserstoff wird frei und tritt an der nega- 
tiven Elektrode in Form von Blasen auf. Auch an der positiven Elek- 
trode treten hierbei sekundäre Prozesse auf. Das dort sich abscheidende 
Anion SO, zerfällt in SO, +0, und der Bestandteil SO, bildet mit dem 
Wasser (H,O) sofort: Schwefelsäure SO,H,, während der Sauerstoff frei 
wird und in Form von Blasen an der positiven Elektrode auftritt. Es 
sollte sich also bei der Elektrolyse von schwefelsaurem Natrium (SO, Na,) 
an der negativen Elektrode Natrium, an der positiven SO, bilden. In 
Wirklichkeit bildet sich aber durch sekundäre Prozesse an der negativen 
Wasserstoff, an der positiven Sauerstoff. Gerade solche sckundäre Prozesse 
waren es, welche bei der ersten Entdeckung der Elektrolyse einen großen 
Irrtum erzeugten. Leitet man nämlich einen elektrischen Strom mittels 
Platinplatten durch ein Gefäß mit gewöhnlichem Wasser, so entwickelt 
sich an der negativen Elektrode immer Wasserstoff, an der positiven 
Sauerstoff. Man glaubte deshalb natürlich zuerst, daß das Wasser durch 
den Strom direkt in seine Bestandteile, Wasserstoff und Sauerstofl, zerlegt 
würde. Spätere Untersuchungen haben aber gezeigt, daß das nicht der 
Fall ist. Ganz reines Wasser, welches von allen Spuren von aufgelösten 
Salzen befreit ist, leitet den elektrischen Strom nicht, ist ein fast vollkom- 





132 1. Teil, &. Kapitol. 
mener Isolator, kann also auch nicht elel . Wenn das 
Wi einigermaßen gut leitet, wie es bei den erwähnten Versuchen 


stofl und Sauerstofl auf, aber nicht durch direkte 

sekundäre Prozesse. Dasselbe geschieht, wenn man Wasser mit i einer 
Säure, 2. B. Schwefelsäure, ein wenig ansäuert. Dann wird von der 
‚Schwefelsäure (SO,H,) an der nege! iven Elektrode Wasserstoff frei, an 
der positiven Elektrode zerfällt der Rest 80, in BO, + O und der Sauer» 
stoff tritt frei wuf. Oder wenn man Salzsäure CIH dem Wasser zu- 
setzt, ao wird das Kation H frei, und das Anion Chlor Cl verbindet sich 
mit dem Wasserstoff des Wassers zu CIH und der Sauerstoff des Waasers 
tritt auch hier durch sekundäre Prozesse frei auf. 

Woher kommt es nun aber, daß bei der Elektrolyse die freien Bestand- 
teile immer nur an den Klektroden auftreten? Wenn der Strom auf die 
Flüssigkeit zersetzend wirkt, so muß er doch das in der ganzen Aus- 
ee tun, durch welche er geht, und nicht bloß an 
den Ele) n, an den Eintritts. und Austrittsstellen? Die Erklärung 
für diese Erscheinungen bietet die Theorie der Lösungen von Olausius- 
Arrhenius, welche mit allen aus ihr gezogenen Folgerungen bisher 
ausnahmslos bestätigt worden ist. Nach dieser Theorie besteht jedes 
zusammengesetzte Molekül, z. B. Chlornatrium NaCl, aus zwei Bestand- 
teilen, die von vornherein schon und dauernd elektrisch, aber entgegen» 

tzt elektrisch sind, dem positiven Metall und dem negativen Rest. 
Dan Molekül ist daher unelektrisch. Wenn ein solches Salz in Wasser auf- 

löst wird, »o darf man aber nicht annehmen, daß in dem Wasser lauter 
Ehlornatrium-{Kochsale-)Molektile selbst schwimmen. Vielmehr bringt 
der Vorgang der Lösung eine rn Dissoziation dieser 
Moleküle hervor, Die einzelnen Kochsalsmoleküle eind in der Lösung 
in ihre Atome geteilt, und zwar kann man sich den Grund dieser Disso- 
ziation #0 vorstellen, daß jedes Molekül in der Flüssigkeit sich rasch und 
heftig bewegt, dabei an andere Molekiile anstößt und dadurch in seine 
Bestandteile zertrümmert wird. Diese Atome, die also starke 
elektrische Ladungen be zen d die Ionen des 
Moleküls. Es gehen also in der Flüssig) 
und Wiedervoreinigungen dieser [onen vor sich, jedoch #0, daß der Haupt- 
teil aller Moleküle dissoziiert ist. Diese Vorstellung von der Natur einer 







Platten anzichend und abstoßend auf die elektrischen Ladungen der Tonen. 
Die negative Elektrode zieht dio positiv geladenen Metallionen an, die 


Faradaysche Gesetze. 138 


positive Elektrode den negativen Rest. Im Inneren der Flüssigkeit findet 
also eine fortschreitende Bewegung, eine Wanderung aller Kationen 
nach der einen, aller Anionen nach der anderen Richtung statt. Bei dieser 
Wanderung sind jedoch im Inneren der Flüssigkeit überall dieselbe Zahl 
von positiven und negativen Ionen vorhanden. Das Innere der Flüssig- 
keit bleibt also scheinbar unverändert. 

‚Anders ist es an der Grenze, an den Elektrodenplatten selbst. Dort 
kommen immerfort an die negative Elektrode positive Metallionen heran. 
Diese geben nun ihre Ladung an die Elektrode ab und bleiben unelektrisch 
an ihr haften. Ebenso werden die Anionen an der positiven Elektrode 
unelektrisch und bleiben an ihr, resp. wenn sie gasförmig sind, gehen sie 
an ihr in die Luft. 

Nach dieser Theorie ist es also nicht der Strom, welcher die Moleküle 
zersetzt. Vielmehr sind die Moleküle schon zum größten Teil zersetzt 
und der Strom bringt nur eine bestimmte Bewegung dieser Teilmoleküle, 
Ionen, hervor. 

Obwohl diese Theorie auf den ersten Anblick etwas künstlich er- 
scheint, schließt sie sich doch mit merkwürdiger Präzision allen, selbst 
den feinsten Erscheinungen, die bei der Untersuchung von zusammen- 
gesetzten Flüssigkeiten auftreten, an und hat sich daher allgemeine An- 
erkennung erworben. 

Die genauere quantitative Untersuchung der elektrolytischen Er- 
scheinungen hat sich nun offenbar mit einer Reihe von Fragen zu be- 
schäftigen, von denen die erste folgende ist: Wenn eine bestimmte 
Verbindung, z. B. Chlorsilber, durch den Strom 
zersetzt wird, wieviel Chlor und wieviel Silber 
tritt dann gleichzeitig an den Elektroden auf? 

Diese Frage beantwortet sich folgendermaßen: Es ist, bekannt, daß 
die Chemie für jeden Stofl eine gewisse Zahl, das Atomgewicht, gefunden 
hat, welche in Verbindung mit der chemischen Formel einer Verbindung 
sofort anzeigt, wieviel Gewichtsteile von jedem der konstituierenden Stoffe 
in einer Verbindung vorhanden sind. 

Wenn z. B. die Chemie für Chlor (Cl) das Atomgewicht 35,5 und für 
Silber (Ag) das Atomgewicht 108 angibt, und wenn sie die Formel für 
Chlorsilber AgCl schreibt, so heißt das: 1 Atom, also 35,5 Gewichtsteile 
(&, ©8, ng u. a. w.) Chlor verbinden sich mit 1 Atom, also 108 Gewichts- 
teilen (g, cg, mg u. s. w.) Silber zu 143,5 Gewichtsteilen Chlorsilber. 

Oder wenn Schwefel (8) das Atomgewicht 32, Sauerstoff (0) das 
Atomgewicht 16, Kupfer (Cu) das Atomgewicht 63,5 hat, und wenn die 
Formel für Kupfervitriol geschrieben wird 

SO,Ch, 
so heißt das, daß 32 Gewichtsteile Schwefel mit 64 Gewichtsteilen Sauer- 
stoff und 63,5 Gewichtsteilen Kupfer sich zu 159,5 Gewichtsteilen Kupfer- 
vitriol verbinden. 

Bei jeder elektrolytischen Zersetzung treten 
nun an den Elektroden die Bestandteile gerade 
in dem Gewichtsverhältnis auf, in dem sie in der 
zersetzten Verbindung stehen. Wird z. B. Chlailber 


134 1 Teil, @. Kapitel, 
‚so toten an der negativen Elektrode immer 108 Gewichts- 
ana Kuplerirol aektrie pam der negativen lcktrodn 
so an 
63,5 Gewichtsteile Kupfer, während an der 96 Gewichtsteile 
80, auftreten. Oder wenn Zinkchlorid wird, dessen Formel 
ist Bene, dd umgeht den dus des Chlars 35,5 
ist, tiven Elektrode immer 65,2 Gewichtsteile Zink auf, während 
an der positiven TL Gewichtsteile Chlor entstehen. 
. Man eeresers also, daß jede Substanz molekülweise zersetzt 


dar abgeschiädenen Tonen arakia In dal: 
Eee Die Gewichts, 





Die chemischen Zahlen, welche 
de Atomen, Are EEE 


Gesetzen der Chemie auch wieder jedes von den Ionen immer mit so viel 
Gewichtsteilen der Elektrode oder der F Flüssigkeit, als ihm chemisch 
äquivalent. wird, 

Wenn also z. B. schwefelsaures Natron Na,$O, durch den Strom 
zerlegt wird, «0 dnß an der negativon Elektrode Na, d. h. 2° 28 Ges 
wichtsteile Natrium entstehen, so zersetzt dieses Natrium die ihm äqui- 
rer enge von Wasser, bildet a = scheidet aus dem Wasser 

ab, gerade 0 viel Wusserstoff em abgeschiedenen Natrium 
chemisch äquivalent ist. 

Mit snderen Worten: Wenn Elektrolyse stattfindet, 
so treten entweder die Bestandteile des Elektro 
Iyten selbat oder die durch chemische Umsetzun 
erzeugten sekundären Produkte immer in chemisc 
äquivalenten Mengen auf, 

Man kann dies bei der Zoraotzung von Wasser, welche ja durch sokundäre 
Prozesse vor sich geht und in Wirklichkeit die Zersetzung von sehr ver- 
dünnten Lösungen ist, leicht experimentell zeigen. Aus etwus angesäuertem 
Wasser erhält man, wie erwähnt, durch die Elektrolyse Wasserstoff und 
Sauerstoff, die beiden Bostandteile des Wassers. Man kann diese beiden 
Gase, wenn sie sich entwickeln, getrennt auffangen, wenn man 
Elektrode einzeln in ein oben geschlossenes, mit Wasser gefüllte Gefäß 
bringt. Einen solchen Apparat zeigt Fig. 120, Die Glasröhren 
o und Ih werden mit Wasser gefüllt und tauchen in die Schüssel A ein, 
welche ebenfalls mit Wasser vefüllt ist, so daß das Wasser in den beiden 
Röhren durch das in A befindliche Wasser in Verbindung steht, In j 
der beiden Röhren taucht nun eine Elektrode von Platin ein, 
durch einen Kork, der die Schüssel A unten verschließt, hindurchgesteckt 








'asser hindurchgeht, 
trode Wasserstoff, an der anderen Sauerstoff, Diese Gase 
a 


Fig. 1m. 






Die zweite Frage ist nun die: 
Wenn man einen und den- 
selben Strom der 
ihe nach durch 
* Biene zen 
setzbare Flüssig- 
na läßt, 
in welchem Ver 
hä hen dann 

jeder von 
Banersiten zersetzten Mengen zueinander? 
uf diese Frage hat Farada y durch eine große Reihe 
. Diese Antwort lautet: Durch denselben 
Nr ım wer in allen elektrolysiorten Flüssi 
en in derselben Zeit die Bestandteile inde 
Kagel ngenverhältnis abgeschieden, welch 
m Verhältnis ihrer chemischen Aqui- 

emp wichte ist. 
Inder ;eichnet man als Grammägquivalent einer 


diejenige Anzahl Gramme der Substanz, welche gleich dam 

icht ist. Also 1 Grammäguivalent Natrium sind 23 Gramm. 

E t Silber sind 107,7 Gramm Ag, 1 Grammäquivalent 
R sind 8 Gramm 0 u. 8. w. 


in 


















136 1. Teil. 6. Kapitel. 


Ein Beispiel wird das Farada; Gesetz klarmachen. Wenn man 
‚einen und denselben Strom der Reihe nach durch drei Gefäße mit Flüssig- 
Kt tt, oda er u gleiche Zeit den ri Onlben (die man er BZer- 


setzungszellen Bun die 
rim e SE 
(CINa), eine Lösung von Schwefel ne 


von Zinnehlorür (SnC],), so wird in dor ersten F} 
Fe ai eat No (25 0) an der mean ur Green 


an der positiven Elektrode abgeschieden. In der 
Zeit muß in zweiten Flüssigkeit die dem Natrium üquivalente 
rare 





n N a A 
Be: zu 2 





der.an jeder isktrode abgeschiodenon Tonen. bei 
verschiedenen EI iten im Verhältnis der Äquivnentgewichte 
so steht auch die te Menge der durch’ Elektrolyse zersetzten Sub- 


stanzen in allen Flüssigkeiten im Verhältnis der inne 
es nimmt also in einer bestimmten Zeit, während welcher die 

vor sioh geht, die Menge des Chlornatriums ab um 35,523 = DUB de 
wichtsteile, die der Schwefelsäure um ts (96 +2) =49 Gewichtsteile 
und die des Zinnehlorürs um '» (1184 71) = 9,5 Gewichtsteile. 

Ein Strom ferner, um ein anderes Beispiel zu nehmen, der aus Wasser 
in einer bestimmten Zeit 1g Knallyas entwickelt, scheidet in derselben 
Zeit 3,522 g Kupfer ana Kuplervitnel und 11,99 g Silber aus salpoter- 
saurem Silber ab, weil die Zahlen 1:3,522: 11,99 sich wie die Aquivalent- 
zahlen des Knallgases, des Kupfers in Kupfervitriol, des Silbers in sal- 

tersaurem Silber verhalten, Es ist nämlich das Aquivalent 
(es Knallguses ! (H,+0)=9, das des Kupfers Ya Ke 31,75, das 
en Silbers Ag= Ion und diese stehen Re dem oben angegebenen 


STINE genetainäbigen. Barlehungen . werden, ‚una: sole SEHE 
BE IE Meng an Hlokfetanhen Be Gina. genkhnn. 

Die dritte wichtige Frage ist nun die: Yon welchen Ver- 
hältnissen des elektrischen Stromes hängt die 
Menge der ubgeschiedenen Substanzen ab? Er- 
fahrung hat gezeigt, daß die Menge der abgeschiedenen Tonen erstens 
abhängt von der Dauer des Stromes, nämlich um so mehr wächst, je 
lünger man den Strom hindurchgehen läßt. Zweitens er 
hängt die Menge der in jeder Sekunde ktro 
Iytisch abgoschiedenen Stoffe bei jedem bestimm- 
ten Elektrolyten allein ab von der Stromstärke 
Dies läßt sioh durch Versuche leicht nachweisen. 

Wenn man eine Stromverzweigung macht, wie in Fig. 121, und so- 
wohl in den am 1 wie auch in jeden der Zweige 2 und 3 je eine, 
Zersotzungsaolle V,, V;, V, einschaltet, z. B. je einen Platintiegel mit 





in und 
die 


‚diesen. Versuch 


einen Stromkreis, der etwa drei Bunsen- 
elemente enthält, erstens ein Amy 
(etwa das von 8. 77) und zweitens ein Gefäß 
mit, en Wasser ein, in welches 
Platinplatten als Elektroden tauchen. Fig. 122 
zen eine zweckmäßige Form eines en 
Gefäßes. Es sind darin c und d die Zu- 
leitungsdrähte, welche zu den Platinplatten 
führen, Durch den Strom entwickelt sich 
nun an der einen Elektrode Wasserstoff, an 
der anderen Sauerstoff, und diese Gase ent- 
weichen zusammen durch das ümmte 
Rohr b, welchen in den Verschlußkork A des 
Gefäßen luftdicht eingesteckt ist. Um dieses 
entweichende Gusgemisch, welches bekanntlich 
Knallgas heißt, aufzuf führt das 
gekrümmte Rohr in eine mit Wasser gufüllte, 
geteilte Röhre, welche in einer mit Wasser 
gefüllten Schüsse! steht, wie Fig, 123 zeigt. 
‚steigen aus dem gekrümmten Rohr in die geteilte Röhre und 
das Wasser aus dieser Röhre hinaus. Die Röhre ist so geteilt, 
‚Rauminhalt zwischen je zwei Teilstrichen gleich I ccm ist. Man 
also auf ihr aofort ablesen, wie viel Kubikzentimeter Knallgas in 
- bestimmten Zeit, während welcher man den Strom hat durchgehen 





früher, und schließt man den Strom wieder 10 Minuten. »o findet man, 
ee ‚genau ebensoviel entwickelt 


Fig. 1m. 






ist von großer Wichtig 
gekehrt benutzen. Je mehr 
di 


lurch einen Strom in bestimmter Zeit 

wird, desto größer ist a 

je weniger entwickelt wird, desto na 
direct die abgsacina 


lurch einen Strom 2. B. ih der Minute 6 ccm 
Knallgas entwickelt, durch einen anderen 10 com 
in der Minute, so beweist uns dies, daß die 
‚Stärke des Stromes im zweiten Falle doppelt ”o 
groß ist ale im ersten Falle. 

Man nennt die Apparate, welche durch 
Elektrolyse die Stärke eines Stromes zu lan 
gestatten, Voltamoter (nicht zu 

mit Voltmeter o. 8. 101). Den in 122 Matte 
123 133 abgebildeten Apparat kann man direkt zur Messung der Stromstärke 
benutzen, indem die entwickelte Menge Knallgas direkt ein A Mat für die 
Intensität des Stromes ist. Man nennt ihn ein Knallgasvoltameter. 
Ein Strom von einer bestimmten Stärke scheidet in jedem Knall- 
‚gasvoltameter in gleicher Zeit immer die gleiche Menge ab, 
an braucht »)»o nur ein für allemal zu bestimmen, wie 
unsere Einheit der Stromstärke, 1 Ampere, in 1 Sekunde aus einem 
Knallgasvoltameter entwickelt, um dann durch eine solche voltametrische 
Messung jederzeit: die Stärke eines beliebigen Stromes in Ampere 
zu können. Ein Ampere entwickelt nun, wie exakte 
Versuche Ichren, in 1 Sckunde 0,0328 mg K 
oder, da das Knallgsas als Gas leichter 
lumen nach gemessen wird, 0,1740 cam Knallg 
normalem Druck und normaler Temperatu 
1 Minute werden also 10,440 ccm Knallgas entwickelt. 
Man kann danach stets die Stärke einen Stromes in Ampere bestimmen, 
wenn man nur den Strom zugleich durch ein Knallgasvoltameter gehen 












— 


Voltamoter. 189 


1äßt und die von dem Strome in 1 Minute abgeschiodene Menge Knall- 
‚gas (dem Gewichte oder dem Volumen nach) mißt und durch die obige 


ie 





Zahl dividiert. 

In eine handliche Form ht 
F. Kohlrausch das Knallgsvolta- 
meter (Wasservoltameter von Hart- 
masın & Braun in Frankfurt a. M.} ge- 
bracht. Dasselbe besteht, wie Fig. 124 
zeigt, aus einem in Kubikzentimeter 
geteilten weiten Rohr, welches durch 
einen Schliff in den Hals eines weiten 
Gefäßen eingesetzt wird. Gefäß und 
Rohr werden mit Wasser gefüllt, welches 
etwas mit Schwefelsäure versetzt ist. 
In dem Rohr befinden sich zwei Platin- 
elektroden, von denen die eine gabel- 
förmig die andere umfaßt. Die Zu- 
leitungsdrähte gehen durch Kautschuk- 
stopfen nach außen, Das entwickelte 
Knallgas treibt das Wasser aus dem 
geteilten Rohr heraus und sein Volumen 
wird dann direkt an der Röhre ab- 
gelesen, seine Temperatur an dem in 
der Röhre befindlichen Thermometer. 

Statt aus der Menge des abgeschie- 
denen Knallguses kann man ebensogut 
aus der Menge irgend einer anderen 


elcktrolytisch ubgeschiedenen Substanz die Stromstärke bestimmen. 
Praktisch im Gebrauch sind außer dem Knallgasvoltameter noch das 


Kupfervoltameter 
und dasSilbervolta- 
meter. 

Kupfer 
voltameter (Fig. 125) 
tauchen zwei, Pl 





det ‚auf der negu- 

tiven  Platinolaktrode 

Kupfer ab und aus der 
des abgesel 


ide- 


Pig. van. 





nen Een. die man 

durch Wäy der negativen Elektrode (getrocknet) vor und nach dem 
ne ermittelt, und aus der Dauer des Stromdurchgangs 
kunn man sofort die Stärke des Stromes in Ampers bestimmen, Der 


nn 


110 1. Teil. 6. Kapitel, 


Strom1lAmperescheidetin I Minute 19,69 mg Kupfer 
zu bekommen, 


ab. Um bei BeEy fervoltameter ‚ue Resultate 
muß man die Kupfı plerviede ve 


Quadratzentimeter. 
Für das Silbervoltametor, bei welchem eine BOniaE von 
urem. Silber angewendet ind, benutzt un 9 


Pie us, 


bindet sich mit diesem 
aalpetersaurem Silber, en 


Y t, Denn 

Pe Silber, wie sich an den Plati 

ansetzt, wird nach dem Fardaychen 

Gesetz von dem Silberstab un 

man nun den Platintiegel vor Versuch 

trocken gewogen und wägt man ihn, nach» 

dem man den Strom z. B. 1 Minute lung 
hat durel Inssen, wieder, nachdem er getrocknet "ist, so gibt die 
Gewichtedifferenz die in 1 Minute abgeschiedene Menge Silber. Nun 
scheidet ein Strom von der Stärke I Ampere in 
1Minute 67,10 mg Silber ab. Man hat also aus der 
differenz des Platintiegels sofort die Stromstärke in Ampere. 

Immer, wenn ein elektrischer Strom durch eine zersetzbare il 
fließt, findet Zersetzung, Elektrolyse, statt. Daraus folgt, daß auch in 
einem geschlossenen galvanischen Element selbst, das ja auch 
von seinem eigenen Strom durchflowen wird, elektrolytische Zorsetzung 
Sm Yin keiten eintreten muß, und daß diese Zersetzung auch genau 
'uradayschen un vor sich gehen muß. Und das ist in der 

ei er Fall Wird z. B. ein Daniellsches Element geschlossen, so dad “ 
von einem Strom durchflossen wird, so werden die beiden Flü 
zersetzt. In Fig. 127 steht als Schema eines Daniellschen en ein 
Zinkstab (Zu) in Schwefelsäure (SO,H.) und ein Kupferstab Cu in Kupfer- 
vitriol (Cu8O,). Die beiden Flüssigkeiten sind durch eine Tonplatte 





Elektrolyse in galvanischen Elementen. 141 


getrennt. Das Kupfervitriol wird zerlegt in Kupfer (Cu) und SO,, welches 
nicht frei bestehen kann. Die verdünnte Schwefelsäure wird zerlegt in 
Wasserstoff (H,) und SO,. In dem Element selbst ist nun Kupfer die 
negative Elektrode, denn der positive Strom fließt ja innerhalb des Ele- 
mentes vom Zink zum Kupfer. Es wandern infolgedessen Cu und H, 
nach rechts, zum Kupfer hin, die beiden SO, nach links, zum Zink hin. 
Zunächst tritt daher das aus dem Kupfervitriol abgeschiedene Kupfer 
an die Kupferelektrode heran und diese bedeckt sich während der Dauer 
des Stromes mit einer glänzenden Schicht von reinem metallischen Kupfer. 
Dem SO, aus dem Kupfervitriol aber kommt von der elektrolysierten 
Schwefelsäure freier Wasserstoff H, entgegen und diese beiden Kom- 
ponenten verbinden sich wieder zu Schwefelsäure H,SO,. Der andere 
Bestandteil der elektrolysierten Schwefelsäure, SO,, geht zum Zink, wel- 
ches in dem Element ja positive 

Elektrode ist, und verbindet sich mit 
diesem sofort zu schwefelsaurem Zink 
(Zinkvitriol SO.2u). Alle diese Tren- 
mungen und Vereinigungen gehen 
mach dem Naradayschen Gesetz in 
äquivalenten Mengen vor sich. Das 
Resultat dieser chemischen Vorgänge 
in der Kette ist also das, daß fort- 
während Zink sich in Zinkvitriol 
umwandelt und zu gleicher Zeit eine 
äquivalente Menge Kupfer sich an 
der Kupferelektrode niederschlägt. 
‚Aber man sieht, daß sich bei diesem 
Prozeß auch die Flüssigkeiten selbst 
fortwährend ändern müssen, daß 
sie nicht immer dieselbe Zusammen- 
setzung behalten. Denn aus der Kupfervitriollösung wird ja fort- 
während Kupfer ausgeschieden und dafür Schwefelsäure frisch gebildet. 
Diese Lösung wird also immer verdünnter an Kupfervitriol, wenn 
man nicht dafür sorgt, daß immer neue Kupfervitriolkristalle vorhanden 
sind, die sich auflösen können. Und die Flüssigkeit um das Zink 
herum, die zunächst aus verdünnter Schwefelsäure allein bestand, 
reichert sich allmählich immer mehr mit Zinksulfat an, verändert sich 
also auch. 

Wenn sich Zink in Schwefelsäure auflöst (Zinksulfat bildet), so ent- 
steht, wie die Thermochemie lehrt, immer eine gewisse Wärmemenge, 
bei dem Ausfällen von Kupfer aus Kupfervitriol wird dagegen eine andere, 
und zwar viel kleinere Wärmemenge verbraucht. Die chemischen Vor- 
gänge in der Kette lassen also eine gewisse Wärmemenge frei werden. 
Diese Wärmemenge nun bleibt nicht frei im Element, sie dient nicht 
dazu, die Temperatur des Elements zu erhöhen, sondern die Energie 
dieser Wärmemenge verwandelt sich eben (wenigstens zum Teil) in elek- 
trische Energie und dient dazu, den elektrischen Strom zu unterhalten. 
Man kann daher auch direkt sagen, wenn in einem Element ein elektri- 
scher Strom erzeugt und unterhalten wird, so wird die Energie, die Arbeits- 


Fig. 





























102 T. Teil. 6. Kapitel. 


die der Strom enthält, geliefert auf Kosten der Wärme, welche 
Su le chemischen Hrn, der Kata a ya 
selben | 


tung der Anode. Der Durchgang dea Stromes durch 
Blektrolyten ist also stets verbunden mit 
Bewegung an Ben) erlichen le des Elecktrol 
der Ionen, 'onen sind aber selbat elektrisch, 
Metallionen 








De 





ih 
Ei 
ir 
nn 
je: 
RE 


kei 
11 
iı 


nahe, ee ie Bewegungen 
Tonen selbst sind, welche Sen Strom In dem Biektrlytn bilden, 
die beiden mit den Polen eines Elements in Verbindung 
setzt werden, fan; ann 
tiv Blectioshen. Tonen (die Mean); wandern nach d 
in und jedes an der Kathode ankommende Ion gibt seine 
an die Bahr geladene Kathode ab und wird unelektrisch 
fort aber kommen immer wieder neue positive 
ieren also immer wieder neue positive 


ir 
HER 





Erz 


: 
ib 
as2 








transporti 

Kathode hin. Zu gleicher Zeit wandern die negativen en 

Anode hin und geben dort ihre Elektrizität ab und 

unclektrisch. Der Strom in einem Elektrolyten besteh! 
in der Wanderung der positiven Ionen nach der 

und der negativen Ionen nuch der Anode, er ist nicht bloß mit einer 

solchen Due EEK ER der — Tonen verbunden, er ber 


If 
Er 
Ü 


Ei 


steht in dieser Doppel 
Nun sagt aber dns DT nesche Gesetz aus, daß die Ionen in m 

Flüseigksiten immer in äquivalenten Mengen a] 

her misen sie sich auch in äquivalenten Mengen an der en: 

beteiligen. Das heißt mit anderen Worten: das Äquivalentgewicht eines 

beliebigen Ions muß dieselbe Eloktrizititsmenge mit sich transportieren, 


lomb) stets mit sich führt, so müssen 23 g Natrium, 39 g Kalium, 
31,6 g Kupfer, 107,7 g Silber dieselbe Anzahl Coulomb stets mit sich 
führen, und ebenso müssen 8 g Saucrzstofl, 48 800 S0,, 8 NO, dieselbe 
Anzahl negativer Coulomb mit sich führen. Also folgt aus dem Fara- 
dayschen ICH 

Die Äquivalentgewichte der verschiedenen Tonen 
führen alle die gleiche Anzahl Coulomb mit sich 
und zwar positive, wenn sie Kationen, negative, 
wenn sie Anionen sind, 

Es sicht also so aus, als ob jedes körperliche Atom zit einer 
wissen positiven oder negativen Elektrizitätsmenge fest verbunden ee 
so daß jedes Äquivalent immer dieselbe Menge Elektrizität besitzt. Diese 


Ladung der Ionen. 143 


Folgerung erlaubt einen überraschenden Schluß auf die Natur der Elek- 
trizität. Sie zeigt, daß ebenso wie die gewöhnliche Materie aus getrennten, 
diskreten Teilen, eben den Atomen, sich zusammensetzt, daß so auch 
die Elektrizität aus atomartigen Teilen besteht, daß die Elektrizität, und 
zwar sowohl die positive wie die negative Elektrizität, ein Stoff ist, wel- 
cher, wie die anderen Stoffe in der Natur, nicht kontinuierlich (zusammen- 

:nd) ist, sondern aus getrennten (diskreten) Atomen besteht. Diese 
Atome der Elektrizität, die wir Elektronen nennen, haben wir 
schon im ersten Kapitel provisorisch angenommen, um die dort behan- 
delten Erscheinungen zu erklären. Bei den elektrolytischen Erschei- 
nungen finden wir nun, daß die Ladungen, also die Elektronen, immer 
mit der körperlichen Materie verbunden sind. Ein Ion eines Körpers 
werden wir danach aufzufassen haben als die (chemische) Verbindung 
eines Atoms des betreffenden Körpers und eines Elektrons. Ein Silberion 
und ein Chlorsilbermolekül sind danach Körper von derselben Konstitution. 
Ein Chlorsilbermolekül ist = 1 Atom Silber + 1 Atom Chlor und ein 
Silberion ist=1 Atom Silber +1 Atom positive Elektrizität. Ebenso 
wie die Moleküle eines Körpers gesättigte Anziehungen besitzen und daher 
nicht mehr chemisch reagieren, während die Atome ungesättigte Gebilde 
sind und starke Anziehungen ausüben, also auch stark chemisch reagieren, 
ebenso sind auch die Ionen gesättigte Körper, welche keine chemischen 
Reaktionen ausüben, sie verhalten sich, im Gegensatz zu den Atomen, 
wie Moleküle. Auf diese Weise kann man auch die Arrheniussche Theorie 
der Dissoziation von Salzen in Wasser verstehen. Wenn ein Chlornatrium- 
molekül sich im Wasser in ein Chloratom und ein Natriumatom zerlegen 
würde, so müßte unbedingt das Natriumatom energisch auf das Wasser 
reagieren und könnte nicht unverändert im Wasser schwimmen. Aber das 
Chlornatriummolekül zerlegt sich eben nicht in Atome, sondern in Ionen. 
Die Atome Chlor und Natrium verbinden sich entweder direkt mit den 
Elektronen des Wassers, oder sie sind schon von selbst durch Elektronen 
verbunden und behalten diese bei der Dissoziation, jedenfalls sind im 
Wasser die Ionen und nicht die Atome vorhanden und die Ionen können 
als gesättigte Körper so lange bestehen, bis stärkere Anziehungskräfte 
sie zerreißen. 

Wir können nun sogar berechnen, wieviel Coulomb mit jedem Gramm- 
äquivalent einer Substanz verbunden sind. Zu dem Zweck erinnern wir 
uns, daß wenn der Strom 1 Ampere während 1 Sekunde durch einen Strom- 
kreis fließt, daß dann gerade 1 Coulomb durch den Stromkreis geht (8. 59). 
Nun scheidet der Strom 1 Ampere in 1 Sekunde (nach 8. 140) 0,0011183 g 
Silber und die äquivalente Menge NO, (0,0006440 g) aus salpetersaurem 
Silber ab. Nach der obigen Darlegung besteht nun dieser Strom in 
dem Elektrolyten darin, daß }: Coulomb positiver Elektrizität mit dem 
Silber nach der Kathode und zugleich !J; Coulomb negativer Elektrizität 
mit NO, nach der Anode wandert. Folglich sind unsere 0,0011183 g 
Silber mit !js Coulomb fest verbunden, also ist 1 Grammäquivalent Silber 
(107,7 g) verbunden mit 


107,7 


Fr 0,0 ” 48270 Coulomb. 


144 T. Toll. 6. Kapitel. 


Ebensoviel Coulomb führt 1 Grammäquivalent jedes anderen Ions mit 
sich, Wir haben also den Satz: 
Ein Grammäquivalent eines jeden lons ist mit 
48270 Coulomb (positiven oder negativen) verbunden. 
Da bei der eines jeden Grammäquivalents einer 
die beiden Ionen entstehen, »0 gehen bei jeder elektro- 
Iytischen Zersetzung pro Grammäquivalent der 
zersetzten Subatanz 96540 Coulomb 
Flüssigkeit. Diese Zuhl wird nach neueren Festsei 
bezeichnet. 


‚Nenn nun in einem galvanischen Eloment, z, B. in einem Daniell, 











a ‚Elektrode zur negativen. Arbeit, die 
‚bei leisten, um diese Anzahl von Coulomb von der höheren 
zu der niederen zu treiben, iat 
elektromotorische Kraft (in Volt) > Elektrizitätsmenge (in Coulomb) 
(Benennung, Volt-Conlomb) 
also in unserem Falle gleich 
elektromstarische Kraft > 96.510 (Valt-Conlomb). 

Die chemischen Prozesse sind also mit einer solchen elektrischen. 
Arbeitsleistung verbunden. Durch die chemischen Prozesse über wird 
andererseits eine gewisse Wärmemenge entwickelt. Es wird nämlich bei 
der Auflösung von 1 Grammägquivalent Zink in Schwefelsäure, wie die 
Thermochemie lehrt, eine Würmemenge von 53 045 Einheiten (Gramm- 
kalorieen) frei, bei der Abscheidung von Kupfer aus Kupfersulfat wer- 
den n be a 27980 Kalorieen verbraucht, Im 
werden 063 Kalorien bei dem Prozeß in der Kette frei, Ei ist 
nun nicht notwendig, daß sich diese frei werdende Wärmemenge in der 
Kette ganz in elektrische Energie verwandelt. Es könnte noch ein 
Teil der Wärme dazu verwendet werden, die Temperatur des Elements 
zu erhöhen. Wenn aber, was in einzelnen Fällen tatsächlich geschieht, 
diese thermochemische Wärmemenge sich ganz in elektrische 
unisetzt, »o können wir sofart berechnen, wie groß die el 
Kraft, unseres Elements (des Daniells) in Volt sein muß. Fa ist: nämlich, 
(nach 8. 16) 1 Volt-Coulomb — aa Kilogrammeter, und „es Ist 
andererseits, wie die mechanische Wärmetheorie zeigt, eine Grammkalorie 
gleich 0,424 Kilogrammeter. Also ist einerseits 

die frei werdende Wärmemenge = 25065 > 0,424 Kilogramımeter, 
andererseita ist die geleistete elektrische Arbeit 


962 = ie - 
_ #510 Beer griehn Kraft Kücgreunzl 











Elektromotorische Kraft von Elementen. 145 


Da unter der ausgesprochene Annahnıe diese beiden Größen ein- 
ander gleich sein müssen, so ergibt sich die elektromotorische Kraft unseres 
Elementes 
_ 25065 x 0,424 x 9,81 
T: 96540 


In der Tat ist die elektromotorische Kraft eines Daniellschen Elementes 
gerade so groß. Indes ist dieser Schluß nicht in allen Fällen richtig. 
Es ist ja durchaus nicht notwendig, daß die ganze Wärmemenge, die 
durch den chemischen Prozeß in dem Element frei wird, sich voll- 
ständig in elektrische Energie verwandle. Es kann auch ein Teil 
von dieser Wärme dazu benutzt werden, um die Temperatur des Ele- 
mentes zu erhöhen und nur ein Teil der chemischen Wärme (der 
Wärmetönung) wird dann in elektrische Energie verwandelt. Das 
ist sogar bei den meisten Elementen der wirklich eintretende Fall. Dann 
ist also die zu beobachtende elektromotorische Kraft kleiner, als sie aus 
der Wärmetönung ich berechnen würde. Es trifft aber in manchen 
Fällen such der umgekehrte Fall ein, daß die elektromotorische Kraft 
größer ist, als sie sich aus der Wärmetönung berechnen würde. Dann 
kann die nötige Energie nur dadurch geliefert werden, daß das Element 
selbst, während der Strom fließt, sich abkühlt, daß ihm also Wärme ent- 
zogen wird, die sich in elektrische Energie umsetzt. 

Der Durchgang des galvanischen Stromes durch eine Leitung, die 
ein Element enthält, ist nach dem Gesagten notwendig abhängig von den 
chemischen Prozessen, die in dem Element auftreten. Man kann aber 
daraus noch immer nicht einsehen, warum überhaupt ein Strom zu stande 
kommt. Wenn man z. B. einen Zinkstab in gesättigter Lösung von Zink- 
sulfat hat, so findet dabei von selbst keine nachweisbare Auflösung des 
Zinks statt. Und wenn man Kupfer in gesättigter Kupfersulfatlösung 
stehen hat, so findet dabei auch weder eine Auflösung des Kupfers noch 
ein Ausfällen des Kupfers aus der Lösung statt. Bringt man also einen 
Zinkstab in eine Tonzelle voll Zinksulfat und um diese herum Kupfer- 
sulfat, mit metallischem Kupfer, so findet zunächst, wenn die Metalle nicht 
verbunden sind, gar kein nachweisbarer chemischer Prozeß statt, und 
man sieht nicht ein, woher es kommt, erstens, daß die Metalle sich dabei 
am Elektrometer entgegengesetzt elektrisch erweisen und zweitens, daß 
im Moment, wo wir die Metalle verbinden, auch ein Strom fließt und nun 
doch eine Auflösung des Zinks und ein Ausfällen des Kupfers vor sich 


Volt = 1,085 Volt. 





* Zu der Erklärung dieser Vorgänge hat sich die Theorie der Lösungen, 
die wir schon oben (8. 132) anführten, sehr geeignet gezeigt. Nach 
dieser Theorie sind also in der Lösung eines Salzes, z. B. des Koch- 
salzes, die aufgelösten Moleküle dissoziiert, d.h. eine große An- 
zahl der Moleküle sind in ihre Ionen zerfallen. Die in einem Lösu; 

mittel enthaltenen aufgelösten Substanzen verhalten sich nun in vieler 
Beziehung wie dieselben Substanzen, wenn sie in Gasform sind. So 
wie ein Gas jedes Volumen, das ihm dargeboten wird, vollständig aus- 
füllt, also sich von selbst verdünnt, wenn es nur Raum dazu hat, so 

verdünnt sich auch jede Lösung von selbst, wenn sie nur genügend 

Grastz, Blekirizität. 19. Auflage. 








Teilchen 
It ist, 

wirkt der Lösungsdruck und treibt das Teilchen wieder in Eli 

keit, Solange also der Lösungsdruck der Subatanz größer ist ala 

‚osmmotische Druck, kann sich kein aufgelöstes Teilchen ausscheiden, 

wonn die Lösung so konzentriert ist, daß ihr osmotischer Druck 

als der Lösungsdruck der festen Substanz ist, scheiden sich die 

Teilchen uus und zwar so lange, bis die Konzentration der Flüssigkeit 

so weit verringert ist, daß ihr osmotischer Druck ich dem 

Lösungsdruck der festen Substanz ist, Dann ist Gleichgewicht zwischen 

der Lösung und der festen Substanz vorhanden. 

Wenden wir nun diese allgemeinen Vorstellungen, die sieh durch. 
Einfachheit und Klerhnit auszeichnen sad.die de a, 
vollständig zu ü en gestatten, auf den Fall der 
Bunte an. Wannıwir uinen Zinkatah im Wannen nlallen. ara ME 
vermäge des Lösungsdruckes zunächst sich auflösen, also Zinkteilchen 


| ud 


Umsache der elektromotorischen Kraft von Elementen. 147 


in die Lösung zu treiben suchen. Bei Auflösung von Metallen nun muß 
man annehmen, da ja die Metallionen immer positiv geladen sind, daß 
sie eben Ionen, d. h. positiv elektrisch geladene Teilchen, nicht neutrale 
Moleküle in die Lösung senden. Dadurch wird nun das Wasser, welches 
die Zinkionen bekommt, positiv elektrisch werden, während das Zink, 
das positive Ladung verloren hat, dadurch negativ elektrisch zurück- 
bleibt. Dadurch ist nun zunächst eine Vorstellung dafür gebildet, da B 
jedes Metall, das in Wasser taucht, sich negativ 
elektrisch erweist. 

Aber eine weitere Folgerung dieser Ladungen ist nun die, daß über- 
haupt nur außerordentlich geringe Mengen des Metalls sich auflösen 
können. Denn die stark positiv geladenen Ionen und das stark negativ 

‚eladene Metall ziehen sich an und es wird also der Übergang weiterer 
Fonen in die Lösung dadurch verhindert, so daß also nur unwägbare Mengen 
des Metalls sich auflösen und dadurch schon den Spannungsunterschied 
zwischen Metall und Flüssigkeit hervorbringen. 

Ist nun aber die Flüssigkeit, in der das Metall steht, nicht, reines 
Wasser, sondern eine Lösung des betreflenden Metallsalzes, so wird ein 
Unterschied eintreten, je nachdem der Lösungsdruck des betrefienden 
Metalles groß oder klein ist gegenüber dem osmotischen Druck der Lösung. 
Die edlen Metalle: Gold, Platin, Silber, Kupfer haben im allgemeinen sehr 
kleine Lösungsdrucke, die unedlen Metalle: Zink, Kadmium, Eisen schr 
große. Ist also nun ein Zinkstab in Zinksulfat, so haben die Zinkionen 
in der Lösung einen gewissen osmotischen Druck, einen um so größeren, je 
größer die Konzentration der Lösung ist. Dieser wirkt dem Lösungsdruck 
entgegen, immer aber bleibt; der Lösungsdruck noch größer, so daß immer 
noch Zinkionen von dem Metall in die Flüssigkeit gesendet werden, das 
Metall also sich negativ, die Flüssigkeit sich positiv ladet, wie in reinem 
Wasser, nur schwächer. Steht dagegen ein Kupferstab in Kupfervitriol- 
lösung, so ist im allgemeinen der osmotische Druck der Lösung größer als 
der Lösungsdruck des Kupfers, es werden sich also positive Kupferionen 
aus der Lösung auf dem Metall - 
niederschlagen, das Metall wird posi- Fir. 
tiv und die Lösung negativ elek- 
frisch eein. Nachdem unwägbare 
Mengen niedergeschlagen sind, wird 
auch hier Gleichgewicht vorhanden 
sein, weil die elektrostatischen Kräfte 
den weiteren Vorgang verhindern. In 
Fig. 128 ist der Zustand dargestellt, 
den ein Zinkstab Zn in Zinlitiel- 














Zu| [2 























in Kupfervitriollösung (CuSO, 
durch eine Tonwand T getrennt sind, 
zeigen werden, wenn beide Metalle frei, nicht verbunden sind. Das 
Zink wird negativ geladen sein, die benachbarte Flüssigkeit positiv; 
umgekehrt wird das Kupfer positiv und die benachbarte Flüssigkeit 
negativ geladen sein. 

Werden nun die Metalle verbunden, so gleichen sich die Ladungen 


io, größer AnizaNalı 
laut eg .d Flüssigkeit. sein. Fre 
a ae Teenie Dradı dr Henlen Tarlrns an 





ist jede von der des galvanischen Stromes abl 
Wirkung desselben im stande, umgekehrt wieder einen 


kungen des Stromes. Wenn man einen galvanischen Strom durch eine 


aß, ee Zelle dudurch zu einem gulvanischen Element, d. h. es 
entsteht in ihr eine elektromotorische Kraft, welche selbst umgekehrt im 
stande ist, einen Strom zu erzeugen. Man kann das in gowissen Füllen 
a priori einsehen. Lassen wir z. B. den Strom vermittels zweier Bleiplatten 
durch verdünnte Schwefelsäure gehen, so wird diese olektrolysiert, und es 
scheidet sich an der einen Bleiplatte Sauerstoff ab, welcher diese Platte 
oxydiert und, wenigstens an ihrer Oberfläche, zu Bleisuperoxyd- 
was man an der Braunfärbung derselben sofort erkennt, während an 
anderen Platte Wasserstofl entweicht, In der Zersetzungszelle at«] aber. se 
jetzt nicht mehr zwei Platten aus gleichem Metall, zwoi reine Bleiplatten, 
‚sondern eine mit Bleisuperoxyd hedeckte Platte und eine reine Bleiplatte. 
Zwei verschiedene leitende Stoffe in einer Flüssigkeit sind aber elektrisch 
gegeneinander wirksam; folglich mnß durch die Rlektrolyse in der Zer- 
setzungszelle eine elektromotorische Kraft erzeugt sein. Diese Forderung 
einer Sinfachen Überlogung zeigt sich nun tatsächlich in der Natur erfüllt“ 
Aber nicht nur dann, wenn sich die eine Blektrode mit einer a 
Schicht eines anderen Stofles überzieht, tritt in der 
‚lektromotorische Kraft auf. Selbat in Fällen, wo man nderung 
der Elektroden nicht erkennen kann und nicht vermut alle, sind die 
Elektroden nach dem Durchgang eines Stromes elcktromotorisch gegen« 
einander wirksam. Tauchen wir z. B. zwei Platinplatten in ee! 
Zeruot Io 








Wasser und schicken wir einen Strom durch 

40 wissen wir, daß sich an der einen Elektrode Wasserstoff, an der anderen 

Sauerstoff end a a Ba zes Ei verändern die Platin- 

elektroden nicht, #0 daß diese hierbei nicht alektromotorisel Penn 
je 





wirksam werden können. Trotzdem werden sie es hier auch. 


I | 


149 


Wen en: 





alektroden in ein Gefäß mit angesäuertem Wasser sendet, #0 werden die 
RER ü Trennt man nun die Platinelektroden von 
‚ette und verbindet sie mit einem Galvanometer, 0 


der Daniellschen 
ee en an sig lu Sure 


Polarisntionsstrom. 
Be nee Weine air die alwestocinde Verbindung der Zer- 
aetzungszelle einmal mit der galvanischen Kette und darauf mit einem 


Nie. 10, 





1 


durch einen Kommutator wie den in Fig. 62 hergestellt, 
von dem mittleren Querdrühte herausgenommen sind. Verbindet 
man wie in en 129 zwei Bunsenelemente B mit den Quecksilbernäpfen a 
und en und die Zersetzungszelle P, P, mit den Nüpfchen e und d, und 
eis Kombentators wie in dieser Figur nach linke, #0 pola- 

‚die Elektroden in der Zersetzungszelle. Schlägt man 

dann aber den Bügel nach rechte, #0 ist die Zersetzungszelle P, P, nicht 
mehr mit den Bunsenschen Elementen, sondern mit dem Galyanoskop G 
‘verbunden, das an die Quecksilbernäpfe e und f gelegt ist, und die Galvano« 
‚macht einen ee und zeigt »o den Polarisationsstrom an. 

‚Ob dabei die Zersetzungszelle aus Schwefelsäure mit Pltinelektroden 
Mei, Bra einem Blektrolyten tmit Elektroden aus irgendwelchem 
nz gleichgültig; immer werden durch den Durchgang 

Be änch ei ‚eine elektrolysierbare He mai die Elektroden pola- 
üsiert und dadurch wird in der Zersetzungssulle eine olektromotorische 


- De noterische Kraft nun erzeugt einen Strom, dessen Rich- 
tung der des ursprünglichen, polarisierenden Stromes entgegengerichtet ist, 


u 


h 


0 





L Teil, 6. Kapitel, 


fließt 2. B. in der Fig. 129 dor positive Strom von der Kette B über a, 
sn durch a ne P,, dann durch f, 
Dolarrats een 


tung P,, P,, x, 0, c, G,#,.d, ß. So ist es nicht'nur bei dem in der Figur 
Falle, daß Platinelektroden in angesäuertem Wasser 
‚werden, sondern überhaupt immer. Der Polarisation« 
immer in der polarisierten Zelle die 
entgegengesetzte Richtung als der ursprüngliche 
Strom, den man auch den polarisierenden Strom nennt. h 

mit, dem positiven Pol der Batterie, P, mit dem negativen Pol ver 
bunden, Nach der Polarisierung fließt der Strom im von P, 
much P,, als außerhalb ven P, durch das Galvanometer nach P;. Dit 








dt diejeni ars 4 + 
Baı der Eaelcn yechkaäin war, auch die positive Elektrode für den 


ot. 
Schon während dor polarisierende Strom fließt, werden die Elek- 
troden in der Zersetzungszelle elektromotorisch gegeneinander wirkaam, 
und es fließt daher schon während der Polarisierung von der 
zelle ein Strom durch den Schließungakreis dem 
entgegen, Bari als der Strom, a. za ie La 2. B, ein Paar 
maen, durch eine Zersetzungszelle fließt, durc! in entgegengesetater 
eg Belinden Polarisationsstrom wächt. 
Wir zwei einander en! 'nwirkende elektromotorische Krüfte 
und müssen also das Ohmsche ‚schreiben: 
‚Elektrom. Kraft der Batterie — Elektrom. Kraft der Polarimtion 
Prrcastuhae Gennubidenland = x 


Die Stärke der Polarisierung der Blektroden ist nun abhängig von 
der Natur der Elektroden und der zersetzten Flüssigkeit, 

Es werden ja durch dan polarisierenden Strom die Anionan der Lösung 
zur Anode, die Kationen der Lösung zur Kathode getrieben, geben dort 
ihre Beesspk ab und bleiben als uneloktrische Moleküle entwoder ganz 
oder zum Teil an den Elektroden haften. Die gasförmigen Körper, wie 
Wasserstoff und Sauerstoff, entweichen zum Teil in die Luft, zum Teil 
werden. sie von den Elektroden aufgenommen und okkludiert. Die 
an oder in den Elektroden sich ablagernden Schichten haben aber wieder 
die Tendenz, in Lösung überzugehen, sie haben wieder einen Lösungs 
druck und dieser Lösungsdruck treibt sie wieder in die Flüssigkeit hinaus, 
entgegen der Richtung des polarisierenden Stromes. Das ist der Grund, 
warum der Polarisationastrom die entgegengesetzte Richtung in der 

igkeit hat wie der polarisierende Strom. 

‚Jedes polarisierte Element hat daher eine bestimmte elektromotorische 
Kraft, die abhängt von der Natur der Stoffe, die auf den Elektroden nieder- 

hlagen sind, und von der Natur der Flüssigkeit. Es wird also, wenn 
Er Stärke des polarisierenden Stromes wächst, die elektromotorische Kraft 
‚des Polarisationselementes zuerst zunehmen bis zu diesem Wert, dann aber 
naheru konstant auf der einmal erreichten Höhe bleiben, #0 daß eine Ver- 


Akkumulatoren. 151 


ößerung der polarisierenden Stromstärke dann keinen weiteren Erfolg 
mehr hat. Falls nun die elektromotorische Kraft des polarisierenden 
Stromes unter diesem Maximum liegt, so kann sie selbstverständlich die 
Elektroden der Zersetzungszelle nicht bis zum Maximum ihrer Polarisation 
Inden; denn sowie die elektromotorische Kraft des Polarisationsstromes 
die des ladenden Elementes überwiegen würde, würde ja der Strom in 
umgekehrter Richtung fließen und die Polarisation wieder aufheben. 
Es ist dann also, bis zu diesem Maximum, die elektromotorische Kraft 
des Polarisationsstromes gleich der des polarisierenden Stromes. Bei Platin- 
elektroden in angesäuertem Wasser beträgt das Maximum der Polarisation 
2,7 Volt; dies ist die höchste elektromotorische Kraft, die sich bei der 
Polarisation von Platinplatten in angesäuertem Wasser erzeugen läßt. 
So hat ein jedes polarisierte Element eine bestimmte elektromotorische 
Kraft, 

Wenn man nun von einem polarisierten Elemente, welches man 
auch ein sekundäres Element nennt, den Strom durch einen 
Schließungskreis fließen läßt, so fließt er durch dieses Element 
selbst in umgekehrter Richtung, als vorher der polarisierende Strom 
gefossen war. Er bringt nun in dem sekundären Element selbst auch 
wieder Elektrolyse hervor, und da er in umgekehrter Richtung fließt 
wie der polarisierende Strom, so wird an der Platinplatte, die mit Sauerstoff 
bedeckt war, jetzt Wasserstoff erzeugt, und an derjenigen, die mit Wasser- 
stofi bedeckt war, jetzt Sauerstoff erzeugt. Folglich nimmt die Dicke der 
fremden Schicht auf den Platten allmählich ab, wenn der Strom fließt, 
und immer mehr ab, je länger er fließt. Wenn schließlich die abgeschiedenen 
Schichten auf den Platinplatten ganz neutralisiert, ganz verschwunden 
sind, so hört der Polarisationsstrom ganz auf. Der Polarisationsstrom 
aus einer polarisierten Zelle dauert also nur eine bestimmte Zeit hindurch, 
so lange, bis die chemische Veränderung auf den Elektroden wieder ganz 
zurückgebildet ist. 

Natürlicherweise kann man eine Reihe von sekundären Elementen 
auch hintereinander oder nebeneinander verbinden. Man bekommt dann 
eine Polarisationsbatterie oder Sekundärbatterie. Man kann 
also durch eine Reihe von solchen sekundären Elementen eine Batterie 
von sehr großer elektromotorischer Kraft bekommen, die außerordentlich 
starke Ströme liefert, aber natürlich nur eine gewisse Zeit hindurch. Zu 
neuem Gebrauch muß man dann die Batterie von neuem polarisieren oder, 
wie man sagt, laden. In der technischen Anwendung bezeichnet man 
diese Sekundärbatterien als Akkumulatoren, weil sie gestatten, 
die Energie des polarisierenden Stromes aufzusammeln und anzuhäufen. 
In Kapitel 3 des zweiten Teiles werden diese Akkumulatoren ausführlicher 
besprochen. Hier sei nur erwähnt, daß die jetzt gebräuchlichen Akku- 
mulatoren eben gerade aus Bleiplatten in verdünnter Schwefelsäure be- 
stehen. Beim Polarisieren durch einen äußeren Strom, beim Laden 
des Akkumulators, wird die eine Bleiplatte durch den herantretenden 
Sauerstoff auf eine gewisse Dicke in Bleisuperoxyd verwandelt, während 
die andere zu reinem Blei wird. Wenn der Akkumulator geladen ist, so 
hat er eine elektromotorische Kraft von 2,02 Volt und kann nun bei der 
Verbindung der Pole durch einen äußeren Schließungskreis, bei der En t- 


152 1. Teil. 6. Kapitel. 
jean R ae unbe, bis seine Ladung 
leinkkumulatoren sind nicht bloß Er Sy 
wie im zweiten Teil besprochen 


"ie. den Gebrauch im kleinen, zu Experimenten , 
fehlenswert als Ersatz für die galvanischen Burn, 
Fig. 130 zeig! Se Akku- 
mulator von 2 Volt Spannung. a und b sind die 
Pole, Die Zelle ist von einem geschlossenen Ebonit- 
kästehen umgeben. Fig. 131 zeigt einen gräßeren Akku- 
mulator von 16 Volt: (ee der also acht größere Zellen 
enthält. Diese sind in einem tragbaren Holzkasten mit 
este wand D enthalten, die für gewöhnlich 
zugeklappt wird. ia und b sind die Pole der Batterie. 
Ein BR Akkumulator muß also von Zeit zu Zeit geladen werden, 
um immer wieder Strom abgeben zu können. Bei den gebräuchlichen 


Pig. 121. 





Akkumulatoren ist die Stromstärke, durch welche jede Zelle geladen 
werden soll, nach der Größe der Platten so ausprobiert, daß eine höhere 
als die angegebene Stromstärke der Haltbarkeit des Alkkumulntars schäd- 
werk ne Bo ae ae 
> mulatoren von der in Fig. . 
Glühlemnen zeichneten Größe mit etwa Y ii 
1 Ampere geladen. Diese Ladungen 
nimmt man da, wo durch olektrische 
Zentralen Strom verteilt wird, natür- 
lich am besten nit dem Zentralen- 
strom vor. Da dieser aber gewöhn» 
lich eine Spannung van 110 Volt 
nn cr dat enge 
wenn er 
viel zu starken Strom liefern würde, 
»o schaltet man x 
Seren (8. 112) vor. Das Schema der Stromleitung ist. 
dann durch Fig. 132 gegeben. Von der Stromquelle (der Zentzale) wird 
der + Pol mie + Bol des Akkumulators verbunden und ‘vom —Pal 


Pe al 








Hochspannungankkumulntoren. 153 


Jean gi ie Leiten durch einen Glihlampeurhroststen (der 
f zum —Pol der Strotmquelle. ich 
EA nA 2 Pole der Seomauslo ickt bandctane and, ae 
Era ee N ce Po ind ee er 
nlators un ler 
ScaEN Ele Alaklaerpent mirmäeher Tenchten; al normal“ weil Haupt: 
strom und Akkumulntorenstrom dabei einander entgegenwirken; bei der 


' 


falschen Ve müssen die Glühlam; heller brenne 
a nd ara Vader = 
Eine große Reihe von kleinen Akkumulatoren, mehrere tausend, 


geschaltet, die also ungen von mehreren tausend 

Volt \, werden als TE TAN 
ii ‚Fig. 133 gibt eine Ansicht einer Batterie von 25 solcher kleinen 
Zellen, wie sie in der physikalisch-technischen Reichsanstalt benutzt werden. 
Jedes einzelne Glas enthält zwei Bleiklötze als Elektroden und ist oben 


Pig. vor 





dieht . Ein Glasröhrehen führt in das Innere des Glases 
und ‚einerseits eine Füllung des Glass mit Schwefelsäure, anderer- 
seits ein Entweichen der bei der Ladung auftretenden Gase. Natürlich 
muß man zur Ladung einer solchen Hochspannungabatterie, wunn man 
eis. 110 Volt im ladenden Strom zur Verfügung hat, itmer je eine Reihe 
‚von 50 Zellen einzeln laden, oder mehrere Reihen von & Ion parallel 
‚Schaltet man dann die Reihen allo oder zum Teil hintereinander, 

50 kann man also Ströme von sehr hoher Spannung erhalten. Da bei 
solch hachgespannten Strömen es sehr auf die Isolation aller Teile an. 
kommt, 0 sind die einzelnen Elemente vollkommen isoliert aufgestellt. 
Das Auftreten der Polarisation in einer von einem Strome durch- 
Bossenen Flüssigkeit klärt uns nun auch anf, warum es nicht möglich ist, 
= Widerstände von a geiten in derselben Weise durch die Methode 
der Wheststoneschen zu bestimmen, wie die von festen Körpern. 
Fließe nämlich der Strom durch eine Flüssigkeit, so tritt eine entgegen- 
‚elektromotorische Kraft auf, deren Größe man nicht kennt 

and die überdies veränderlich ist. Für diese gilt dann die direkte Methode 
‚der Widerstandemessung durch die Wheatstanesche Brücke nicht. Um 
eine it nun doch einfach wie einen Leiter erster Klasse behandeln 
zu können, ist es notwendig, die Polurisation aufzuheben, und das geschieht 





m 


— 
184 1. Teil. 8. Kapitel, 


kann ein di 
it, diese elektrolysierend, hindurchgeht, noch besondere auf- 
Wirkungen hervorbringen. Es kann nämlich vorkommen, daß 
die an der einen oxler der anderen Klektrod 





angswiderstand en Das wuffsllendste Beispiel 
Ba een 


trode Sauerstoff ab und dieser geht mit dem Aluminium eine Verbii 
Ba die den Strom so Bulel leitet, daß der ee 
ne hg Wenn man elektromotorische Krüfte ” 22 Volt 
anwendet, so man durch eine solche Zelle in u Ri 
Eee 


stetig wachsende Ströme hindurchgehen. Die Alı i 
wenn sie mit dem positiven Pol verbunden ist, wie der Verfasser guzeigt 
hat, in Alaun von jeder angewendeten Spannung 22 Volt ab. Wenn man 
die Stromrichtung, nn also die Aluminiumelektrode mit dem negativen 
Pol verbindet, og der Strom ohne Schwierigkeit mit seiner 
vollen Orenmung dire h die Zelle, Bine solche Zelle mit einer positiven 
Aluminiumelektrode und einer beliebigen negativen Elektrode (2. B. aus 
Blei oder Eisen oder Kohle) wirkt also wie ein Ventil. Sie läßt Ströme, 
deren Spannung his 22 Volt betrügt, in der «inen Richtung nieht hindurch, 
in der anderen Richtung, in der das Aluminium Kathode iat, wohl, Man 
nennt diese Zellen Graetzsche Zellen oder Drosselze lem. 
Man kann statt des Alauns in einer solchen Zelle irgend eine andere 

keit benutzen, welche nur die Eigenschaft haben muß, un der 
Sauerstoff direkt oder durch sekundäre Prozesse zu entwickeln. Am vorteil- 
haftesten hat sich als Flüssigkeit die Lösung von phosphorsauren Salzen, 
Ammonium- oder Natrium- oder en erwiesen. Mit einer 
solchen Flüssigkeit: drosselt eine derartige blol 22, sondern 
sogar mehr als 100 Volt Spannung ab, wenn das A lnminkaen Anode ist, 
Im zweiten Teil Kap. 4 wird eine wichtige Anwendung dieser Zellen 
beschrieben werden. 








7. Kapitel. 


Die magnetischen Wirkungen des elektrischen 
Stromes. 


Alle Wirkungen eines galvanischen Stromes, die in den vorhergehenden 
Kapiteln besprochen wurden, fanden in der Bahn des Stromes selbst 
statt. Der Stromkreis wurde erwärmt nach dem Jouleschen Gesetz, an 
den Verbindungsstellen zweier verschiedener Metalle trat die Peltiersche 
Wirkung auf. An der Unterbrechungsstelle eines starken Stromes ent- 
stand der galvanische Lichtbogen; Flüssigkeiten endlich, die vom Strome 
durchflossen wurden, wurden elektrolysiert, in ihre Bestandteile zerlegt. 

Mit diesen bisher angeführten Erscheinungen sind aber die Wirkungen 
des galvanischen Stroms lange nicht erschöpft. Schon bei der Meßmethode, 
welche wir für den galvanischen Strom anwendeten, mittels eines Galvano- 
meters, hatten wir die Wirkung des Stromes auf einen Magneten benutzt, 
indem die Ablenkung der Magnetnadel von ihrer natürlichen Nord-Süd- 
richtung uns das Vorhandensein eines elektrischen Stroms anzeigte. Diese 
Wirkung ist jedoch nur eine ganz spezielle in einer großen, allgemeinen 
Klasse von Beziehungen, welche durch die fortgesetzten Untersuchungen 
der verschiedensten Physiker zwischen Elektrizität und Magnetismus 
aufgedeckt wurden. Man faßt die gesamte Lehre von den Beziehungen 
der elektrischen Ströme zum Magnetismus unter dem Namen „Elektro- 
magnetismus“ zusammen. 

Geder Magnet hat, bekanntlich zwei Pole, einen Nordpol und einen 
Südpol. Wir benutzen solche Magnete gewöhnlich in der Form von Stäben, 
wie Fig. 134, oder von Hufeisen, wie Fig. 135, oder von Nadeln, wie 
Fig. 136. Hängt man einen Magnetstab oder eine Magnetnadel auf, so 
daß sie sich horizontal frei drehen können, so stellen sie sich, wie man 
weiß, immer in eine ganz bestimmte Richtung. Dasjenige Ende, welches 
nach dem Norden der Erde zeigt, nennt man den Nordpol, das entgegen- 
getetzte den Südpol des Magneten. Jeder Magnet hat ferner noch die 

ıte wichtige Eigenschaft, daß er andere Magnete anzieht, resp. ab- 
stößt. Es sind die Gesetze der Anziehung und Abstoßung von zwei 
Magnetpolen genau dieselben wie diejenigen der Anziehung und Ab- 
stoßung von zwei elektrischen Körpern. Gleichnamige Magnetpole stoßen 
einander ab, ungleichnamige ziehen einander an. Nur können wir nie- 
mals einen einzigen Magnetpol allein erzeugen, sondern immer ist an 
demselben Stück Eisen auch der entgegengesetzte Pol vorhanden. Das 
ist ein wesentlicher Unterschied gegenüber der Elektrizität. Denn bei 
dieser können wir einen Körper bekanntlich positiv laden, etwa durch 
Reibung, und die negative Elektrizität einem ganz anderen, entfernten 
Körper mitteilen. Bei einem Magneten sind aber im Gegensatz dazu 
immer die beiden Pole an demselben Stück Eisen zusammen, niemals 





1. Teil. 7. Kapitel, 


156 

an getrennten Stücken, und daher auch die Kräfte, die ein 
Magnet zeigt, immer von beiden Polen ab, Doch kann man den Mag- 
neten 80 machen, etwa eine lange magnetisierte Stricknadel nelimen, 
daß man oft im wesentlichen nur die Wirkung eines einzigen Poles beob- 


Fig, 
m 





1 
’ 
Daß eine Magnetnadel von selbst immer nach Norden zeigt, erklärt 
man sich bekanntlich daraus, daß die ganze Erde selbst ein Magnet ist, 
dessen u im Norden liegt, »0 daß alle Nordpole von Magnetstäben 
sich nach ihm hindrehen. Man bezeichnet diejenige Richtung, in der sich 
eine drehbare Magnetnadel an einem beliebigen Ort der Erde einstellt, 
als den magnetischen Meridian dieses Ortes. Dieser stimmt hr 
aber nicht gunz mit dem geographischen Meridian dieses Ortes überen 
Man muß olso annehmen, duß an jeder Stelle der Erdoberfläche die Magnet- 
nadel mit einer gewissen Kraft in die ae ae Meridians 
und dort gehalten wird, so daß, wenn man die Nadel aus dom Meric 
herausdreht, sie sich nach einigen Schwingungen wieder in denselben 
vinstellt. Man sagt, die Erde besitze an jedem Punkt ihrer Oberfläche 
eine gewisse magnetische Horizontalintensität. Diese ist ver 
schieden groß an den verschiedenen Punkten der Erde und wir werden 
bald ein Mittel finden, um sie der Größe nach zu messen. 
Wir müssen nämlich, um die Erscheinungen des Magnetiamns 
zu verstehen, versuchen, sie quantitativ in Zuhlen auszudrücken. 
aus dem bloßen einfachen Versuch, daß wir etwa einen in der Hand 
ialtenen Schlüssel von einem Magneten anziehen lassen, erkennen wir, 
vorschisdene Magnete verschieden stark wirken. Man angt von einem 
M der eine stärkere Wirkung ausübt als ein anderer, er habe ein 
Dec nusischen Moment, und wir wollen zuerst wer 
suchen, die magnetischen Momente verschiedener Magnete miteinander 
numerisch zu vergleichen, Das einfachste Mittel dazu ıst folgendes, Wir 
setzen (Fig. 137) eine Kompaßnadel anf die Mitte eines geteilten Maß- 
stabes und bringen unseren Magnetstab #1, dessen Moment wir 
‚in einige Entfernung von der Nadol in die Lage, die in der Figur 





Magnetisches Feld. 157 


bei sn gezeichnet ist. Die Kompaßnadel wird infolge der magnetischen 
Wirkung des Stabes um einen kleinen Winkel aus dem Meridian heraus- 
gedreht werden. Bringen wir an Stelle von sn andere, verschieden starke 
Magnetstäbe, so wird die Nadel um verschieden große Winkel heraus- 
gedreht werden und diese Ablenkungen der Nadel bieten uns ein Maß für 
die Größe der magnetischen Momente unserer Stäbe. Wir können auch 
umgekehrt die verschieden starken Stäbe in verschiedene Entfernungen 
bringen, so daß die Nadel jedesmal um den gleichen Winkel sich dreht. 
Die Momente der einzelnen Stäbe verhalten sich dann umgekehrt wie die 
dritten Potenzen der Entfernung der Nadelmitte von der Mitte des Magnet- 
stabes. Wir brauchen nun bloß noch einen bestimmten Stab als Einheit 
festzusetzen und also zu sagen, daß er die Einheit des magnetischen Moments 
haben soll, so können wir alle magnetischen Momente von Magnetstäben, 
Nadeln u. s. f. in diesen Einheiten ausdrücken. In den gewöhnlich ge- 
brauchten Einheiten hat z. B. ein Magnetstab von etwa 15 cm Länge 
und der Form wie der in Fig. 134, wenn er kräftig magnetisiert ist, ein 
Moment von etwa 1000 Einheiten. 

Sind irgendwo in einem Raume magnetische Kräfte aus irgend einer 
Ursache vorhanden, so wirken sie auf einen Magnetstab oder eine Magnet- 


Fig. sn. 


ER 


Ss 


nadel, die drehbar aufgehängt sind, ein, indem sie den Stab oder die Nadel 
in solche Lage zu bringen suchen, daß diese sich in die Richtung der Kraft 
einstellen. Man kann daher umgekehrt aus der Richtung, in der sich eine 
kleine Magnetnadel einstellt, wenn sie frei beweglich ist, auf die Richtung 
der magnetischen Kräfte schließen. Davon werden wir bald eine An- 
wendung machen. Man bezeichnet einen Raum, in welchem aus irgend- 
welcher Ursache magnetische Kräfte wirken, als ein magnetisches 
Feld. Insbesondere hat also die Erde auch ein magnetisches Feld. Je 
stärker die Kräfte sind, die ein magnetisches Feld auf einen gegebenen 
Magnetstab ausübt, um so größer, sagen wir, ist die Intensität des 
Feldes oder die Feldstärke. 

Wir können nun offenbar mittels eines Magnetstabes, dessen magne- 
tisches Moment wir kennen, die Intensität des magnetischen Feldes der 
Erde in horizonteler Richtung, eben die sogenannte Horizontal- 
intensität,an jedem beliebigen Punkte messen. Hängen wir nämlich 
diesen Stab an einem Faden auf, so stellt er sich zunächst in den Meridian 
ein, und drehen wir ihn nun willkürlich etwas heraus, so wird er, sobald 
er losgelassen ist, wieder in die Meridianrichtung zurückzukehren suchen 
und wird infolgedessen Schwingungen um die Gleichgewichtslage machen. 
Je stärker die Intensität des magnetischen Feldes ist, um so rascher werden 
diese Oszillationen verlaufen, und aus der Dauer einer solchen Sch 
die man leicht messen kann, kann man so die Stärke oder Intensität des 














| 


Werte hat, die zwischen 0,17 und 0,22 in unseren Einheiten schwanken, 
x. B. ist sie fast: genau 0,20. 
0 wie wir hier die Intensität des magnstischen Feldes der Erde messen 


wir z, 
0 stark sind, daß ihre Inanität durch die Zahl 30.000 
wird, Isa 1 DOOR ojaroBSTE th AEEeBIIFHZBLZEEEE tal- 


Doch wir wollen zunächst noch einige Eigenschaften der Magnete 


"Ein Magnet wirkt bekanntlich nicht bloß auf einen anderen Mägaeien 
lb Anzichenge und: Abetoßngalräften, sondärn ar wirkt KuahrauE Ka 
atisches Kisen, indem er disaee Immer anzieht. Diea beruhk mal alter 
Wirkung, die ganz analog ist der elektischen Tnfnanz. Wird närlich 


elektrisch wird. Man sagt auch hier: ein Magnet erzeugt in einem un- 
tischen Stück Eisen Magnetismus durch magnetische In- 
{luenz oder Induktion. Deswegen wird weiches u 


hnarmi- 
gen. Folglich ü die An- 
; ziehung Seh 
gegengesotzten Polen, die 
bei einander sind, und das in« 
uenzierte Stück Eisen wird angezogen. Man kann das sche deutlich 
sehen, wenn man einen Magnetstab in Eisenfeilspäne einsteckt und heraus« 
zieht; diese bleiben, wie in Fig. 138, un den Enden dus Magnetstales 
haften, woil jeder Span zu einem Magneten geworden ist. 

Wird ein indusiertes Stück weichen Eisen» von dem Magneten wieder 
entfernt, so hat es seinen Magnetiamus vollständig verloren. Anders 
‚dagegen ist es mit dem Stahl. Ein durch Influenz magnetisiertes Stück 
Stahl behält immer ein wenig von seinem Magnetismus zurück, . 
wenn es von dem influenzierenden Körper entfernt wird. Man kann be+ 
kanntlich unmagnetische Stücke von weichem Eisen und von Stahl a 
Bestreichen mit einem schon vorhandenen Magneten magnetisieren. Auch 








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Be een Tandiger Magnet 
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ee BSR DaR, ERERHRN Ex fließt 

£ um di inder in lauter spiralförmigen Win Is 

nun in die Hählung des Zylinders Oinen Siab ed 
n Eisens AB hineinbringt, so wird der 

Stab außerordentlich krüftig magnetisch, und Yigcne. 

‚zieht anderes Eisen, z. B. einen Schlüssel an. c 

Das eine Ends des Stabes wird ein Nordpol, dus 

andere ein Südpol. Man nennt deshalb einen * u 


solchen mit Draht umwickelten Zylinder eine 


160 1. Teil. 7. Kapitel. 
neten, der durch den elektrischen Strom erst en einen 
RE 

Jeder ’b hat einen Nordpol und einen Südpol; es 


ni GE Sa 







b zugewendet ist, so jat immer da 
des Stabes ein Nordpol, welches zur linken 
en irch einen Kommutator die 
ren um, so wird auch der 
nl ds ‚dasjenij ‚de, das vorher ein Nordpol war, wird jetzt ein 
Ipol und 


Ebenso wie man einen ‚geraden Stab von weichem Eisen 
kann, kann man auch einen hufeisenförmii te 
Man braucht nur den Stab oder seine Enden mit Draht 
nike spiralförmig fortlaufend zu umwickeln. Fig. 141 auge 
einen solchen umwickelten Hufeisenmagneten. Man 
kann sich denken, daß der Eisenstab erst gerade ge- 
streckt war und hintereinander nach derselben Richtun, tung 
umwickelt war, und daß er dann erst i 
gebogen wurde. Die Anwendung der Amy 
Schwimmerregel zeigt bei der de die an- 
gegebenen Richtung des Stromes, daß die beiden Pale 
bei 8 und N liegen. Nachdem der Stab hufeisenförmig 
‚gebogen ist, scheinen die beiden ec 
gesetzter Richtung umwickelt zu sein. Ye 
an sie füktisch in entgegengesetzter Ri ” 
daß sie dem Anschein nach in gleicher Rich 
umwickelt sind, so werden die beiden Enden dies 
Hufeisens gleiche Pole, die entge; ‚Pole 
liegen dann oben in der Biegung des Hufeisens. 
‚Auf dieso Weise kann man also durch Herumsenden a a 
schen Stromes um einen weichen Bisenkern außerordentlich bem- 
ee Magnete machen, In Fig, 142 ist eine olt benutzte As 
ichnot, welche zur Hervorbringung achr starker Eloktromagnete 
t. Zwei dicke Zylinder aus weichem Eisen stehen auf einem festen 
Ya auf welchem sie durch eine Querplatte von Eisen unten verbunden 
sind. Um jeden von den Eisenzylindern sind drei 
a!a®a® und b!b*b° geschoben, durch welche der Strom hindure) 
werden kann. Die Spulen a’ a”a® und bYb"b® können nun nach 
so miteinander verbunden werden, duß die beiden herausragenden Enden 
‚des Bisenzylinders entgegengesetzt magnetisch werden, der eine ein Nord- 
pol, der andere ein Sücpol, oder daß sie beide Nordpols oder beide Süd- 
pole worden. Die erste Anordnung ist die am meisten anı 
angewendete. 















Elektromagnete. 161 


> Tisch sind gewöhnlich Klemmschrauben angebracht, um den 
Strom in die einleiten zu können, und außerdem 
en Pen de 1 uch weinen 

daher den 





ein sehr kräftiges isches Fold erzeugen. 
Be ieleek benitzta Formen der Hlcktramagnete sind in 
Fig. 144 und 145 gezeichnet. In Fig. 144 sind zwei mit Draht umwickelte 
Eisenkerne vorhanden, welche auf der eisernen 

Grundplatte entweder horizontal oder stehend 


Mini 
angebracht werden können. Man sicht in der 

Yams Figur nebenbei zwei Polschuhe PP mit ziemlich 

pitz zulaufenden Formen abgebildet „ welche 

e in die Pole eingesetzt werden können und nun 

> in dem Zwischenraum zwischen sich auch ein 
starkes Feld entstehen lassen. Die Umwickelungen der Magnetkerne 
man gewöhnlich wieder so, daß die beiden Pole entgegen- 


tiach werden 
magnetischen Felder erzielt man durch die Anwen- 


# ten Halbringelektromagnetes, wie ihn 

"148 zeigt, Bei diesem sind zwei kreisförmig gebogene Eisenstücke 

‚einer Grundplatte von Eisen angeschraubt. Sie sind mit zusammen 

len umgeben, welche hintereinander geschaltet 

Polenden PP können verschieden geformte Pol- 
u 


‚Elehtrlalic #3 Auflanr 



















102 1. Tell, 7. Kaplie, 


‚huhe ££ andere TT ieht man am Boden, abgebildet) 

mn er, daß eie zwischen eich einen sche 

1 mm Dicke re Zwischenraum lassen, der nun 

aiyes magnotisches Feld bilder, wenn der Magnet erregt ist, Der Tisch 


Pie. ia 


Stärke 0,2 hat, kann man nieht in derselben Weise messen, wie dns 
schwache Feld der Erde, durch Schwingungen eines Magnetstäbchens, schon 
aus dem Grunde, weil man ein solches nicht in das starke Feld hinein- 
ingen kann, olıne daß e4 stark magnetisch induziert wird. Wir werden 
später beiden Induktions- 
‚erscheinungen andure Mit- 
tel kennen lernen, um die 
Foldstärke solch starker 
Folder genau zu messen. 
Ba gibt aber auch eine 
je für die Mossung, 
welche auch naclı unseren 
bisherigen Kenntnissen 
schon verständlich undan- 
he ist. Es hat sich 
experimentell ge- 
a ‚daß der elektrische 
wi lerstand von Wis- 
mutdrähten ein an 
derer it, werindaa Wismut. 
in einem magnetischen 
Feld ist, als wenn es nicht 
magmetisiert ist. Der Widerstand wächst in dem magnetischen Feld, und 
zwar angenähert im Verhältnis seiner Stärke. Immer wenn die Stärke des 
Magnetfelden um 100 Einheiten (in unserem obigen Maß) auniman, wächst 





der Widerstand des Wiemute ur 3% seine un rünglichen 
sicht, daß man darans umgekehrt, wenn man rıur die Widerstandsinderung, 


| ur 


tmann & Braun flache Wismutspirale: 
Fig. 146 ist. Der Wismutdraht 






magnetischen Felder hat sich eine Darstellung 
zweckmäßig erwiesen, welche aus einem einfachen 





‚Polen aus die Kraftlinien nach allen Richtungen gehen und 
Polen vom Nordpol zum Südpol in krummen Linien über- 
t auf diese Weise ohne weiteres eine Darstellung von der 
sen Kraft im Folde, wenn man nur noch 
raftlinien immer vom Nordpol in 
trömen und in den Südpol einströ 
Wenn man einen magnetischen Nordpol für sich her- 
was aber nicht möglich ist, da jeder noch so kleine Magnet 








sität des Feldes in o) 
Feldstärke 20 000 
Fold diese Stärke hat, 20 000 


N Ele am aus den uns schon ne 
magnetische Körper zeigen, die Eigenschaften der Kraltlinien entnehmen, 
Zunächst ergibt ich ‚ohne weiteres die folgende. 

Bringt man in die Nähe des einen Pols eines 
weichen ns, so wird dieses indugiert, und in dem | 

ton und dem induzierten Eisen ist die Fr 
weit größer als an anderen Stellen in der Nähe des Mi 
‚eben dem Nordpol N gegenüber ein Südpol 8 bildet. 
in Fig. 149 die Kraftlinien zwischen dem Pol N und dem 
Eisenstück A viel dichter als im übrigen Feld. Wir können dies als 
Kraftlinien ausdrücken und sagen; weiches Bis 
konzentriert die vorhandenen Kraftlinie 





Magnetische Kraftlinien. 165 


Feldes in sich. $o werden auch in Fig. 150, wo ein Ring aus Eisen 
in einem von Kraftlinien durchzogenen Felde gezeichnet ist, die Kraft- 
linien in dem Eisenring konzentriert, sie biegen sich also in der Nähe 
desselben ab und durchsetzen ihn mit viel größerer Dichtigkeit, als sie 
außerhalb desselben haben. Da wo die Kraftlinien in weiches Eisen ein- 
dringen, erzeugen sie einen Südpol, wo sie das weiche Eisen verlassen, 
erzeugen sie einen Nordpol. Denn wir haben 

festgesetzt, daß die Kraftlinien eines Magneten Pia, 1 

immer vom Nordpol nach außen zum Südpol 
gehen sollen. 

Die Kraftlinien, die von einem Magnetstab 
ausgehen, durchsetzen auch das Eisen des Mag- 
neten selbst, indem sie in diesem am Südpol ein- 
treten und am Nordpol austreten. Innerhalb 
des Magneten also haben die Kraftlinien 
die Richtung vom Südpol zum Nordpol, außer- 
halb die vom Nordpol zum Südpol. Wird ein 
bisher unmagnetisches Stück Eisen magnetisch, 
so gehen von ihm Kraftlinien aus, die vorher nicht vorhanden waren. 
Verliert das Stück Eisen seinen Magnetismus, so verschwinden auch die 
Kraftlinien wieder. Man kann das letztere so ausdrücken, daß man sagt: 
die Kraftlinien, die vorher vorhanden waren, ziehen sich ein, wie die 
Fühlhörner einer Schnecke sich einziehen, sie wandern aus dem Raume, 
in dem sie vorher vorhanden waren, durch Einschrumpfung zurück, bis 

sie schließlich verschwunden sind. Um- 

Fig. 10 gekehrt, wenn Eisen magnetisiert wird, 

| ı so kann man das so darstellen, als ob 

sich von dem Eisen aus allmählich 

immer mehr Kraftlinien vorstrecken. 
Diese Aussagen über die Kraftlinien 
lehren, wie man sieht, durchaus nichts 
Neues. Sie geben durchaus keine neue 
Erfahrungstatsache. Sie geben bloß 
eine andere und zwar für manche 
Zwecke vorteilhafte Ausdrucksweise 
für die schon bekannten Tatsachen. 

Nicht bloß Eisenkörper werden 
durch magnetische Induktion mag- 

||| netisch, sondern, freilich in viel ge- 

| ringerem Grade, auch Nickel und 

||5 Kobalt und in noch geringerem Grade 
die meisten anderen Körper, ja auch 
die Luft und andere Gase. Auch dies ist eine der großen Entdeckungen 
Faradays, daßer zeigte, daß der Magnetismus eine allgemeine Eigen- 
schaft aller Körper ist, daß alle Substanzen denjenigen Zustand annehmen 
können, den wir eben Magnetismus nennen und der beim Eisen so überaus 
kräftig zu Tage tritt. Wenn daher ein Magnet vorhanden ist, welcher 
nach allen Richtungen magnetische Kräfte ausübt, und wenn in seine 
Nähe ein Stück weichen, unmagnetischen Eisens gebracht wird, so wird 





\\ \ 


isierung, ne 


Keehtung. stellen. Ein Magnet wäre rat ein Stück Dani bei 
alle Moleküle gleich gerichtet. ind. Es wird weiter angenommen, daß bei 
gewöhnlichem weichen Eisen die Moleküle infolge einer Außeren magneti- 
sierenden Kraft sich ohne weiteres in ihre neuen Lagen einstellen, daß 
gen u Stahl es nicht, leicht ist, diese Ticktanganierung ‚hervor- 

daß jeder Rich ehtungndenung ne Srheblche, en wirkt, 

ler tun; jerung eine erhebliche entgegen! 
man er nennt. Wenn das der Fall ist, 80 iat 0» ein- 
leuchtend, daß ein Stück Stahl nicht leicht magnetisiert werden kann, 
‚sondern daß dies nur durch lange dauernde Einwirkung von magneti- 
sierenden Kräften geschehen kann, Ebenso ist es aber ai end, 
daß, wenn ein Seelen magnetisiert ist, es magnetisch bleiben. Ba: 
Denn die Koerzitivkraft hindert. die Moleküle, wieder in ihre alten 

Tagen zurückzukehren, sie bleiben also gleich eecnaleenüen 
stück bleibt magnetisch. Anders ist es bei dem wei 
ist die Koerzitivkraft schr gering, fast na 


netisch, wenn die AR ee Kraft aufhöi 

Eisen ice gr ‚ganz ohne Koerzitivkraft ist, so wi 

voller Stärke magnetisch, wenn der magnetisierende Strom 

wird, sondern die vollo Stärke entwickelt sich erst in einiger. 

dings nur ein Bruchteil von einer Sekunde ist. Ebenso wird es auch 
sofort nach dem Aufhören des magnetisierenden Stromes ganz ı 





lig zu der Annahme, daß ein Strom in seiner Umgebung 





108 1. Teil, 7. Kupitel, 


magnetische Kräfte nusübt wio ein Magnet. ‚Wann das dor 
Bali a muß man auch mittel inf die  Krafliien 


Fig. im. 


‚Stro ii 
Magnetstab erhält. Das istin der Tat möglich. Wenn 
man in Fig. 151 einen geradinigen durch die 
Ebene des rer ‚sonkrecht, hit 'hsteckt und einen 
aan ze ie ı Pi gestreut sind, 

die a m upier ind, #0 

at De 2: die Kraft- 

Eee an Ber Dean, 

a ie "Belek eines Stromkreises herum sind 

also die magnetischen Kraftlinien Kreise. Hat man 

daher einen lossanen Krei wie 102, 
so haben um jeden Teil des Drahtes herum die 

linien die Richtung der kleinen Pfeile, also sie durch- 

schneiden die durch den Stromkreis begrenzte Ebene 





ch. 
‚Nehmen wir weiter eine Drahtspirale, wie Fig. Um 
a ne Are ee Sana 

wesentlichen parallel der Kar der AEdunke 
Im Inneren ker atromdurch 

alo in homogenes Magnetfeld (. 164) vorhanden, Dee Kraft- 
linion schließen sich außerhalb wieder zu geschlossenen Fi Diese 
‚ wie es Kraftlinien immer bun, jedes Stück Eisen, in 





= 





inien müsse 








das sie eindringen, magnetisieren, wie es tatsächlich geschieht. Man nennt 
häufig eine solche Druhtspirale ein Sol onoid (von swt», solen, Windung). 

ie Intensität des magnetischen Feldes in einer solchen Spule ist um 
#0 größer, je mehr Windungen die Spirale auf 1 cm Länge hat und je atärker 


Solenoide. 169 


der Strom ist, der durch sie fließt. Drückt man die Stromstärke in Ampere 
aus, so bezeichnet man gewöhnlich das Produkt aus der Zahl der Windungen 
des Solenoids pro 1 cm Länge und der Stromstärke als die Zahl der 
Amperewindungen und kann also sagen, die Feldstärke im Inneren 
eines Solenoids ist um so größer, je größer die Zahl der Amperewindungen 
ist. Man hat nun absichtlich die Einheiten, in denen man Feldstärken 
mißt, und die Stromeinheit, 1 Ampere, in solchen Zusammenhang ge- 
bracht, daß die magnetische Feldstärke im Inneren einer solchen Spule 
(die überall, außer in der Nähe der Ränder, dieselbe ist) gerade gleich 


Zumal der Zahl der Amperewindungen ist (genauer ist der Faktor nicht 


B > Bond [0 = 1,2566). Da wir nun die Zahl der magnetischen Kraft- 
linien, die wir es Quadratzentimeter zeichnen, stets gleich der Feld- 
stärke an der betreffenden Stelle machen wollten, so können wir sofort 
angeben, wie viel Kraftlinien wir in einer solchen Stromspule haben. Hat 
z. B. die Spule auf jeden Zentimeter Länge 10 Windungen und wird sie 
von einem Strom von 4 Ampere durchflossen, so ist die Zahl der Ampere- 
windungen 40 und die Zahl der Kraftlinien pro Quadratzentimeter ist 50. 
Wir haben also durch jeden Quadratzentimeter 50 Kraftlinien zu legen. 
Die Gesamtzahl der Kraftlinien, die wir so zu zeichnen haben, hängt natür- 
lich von dem Querschnitt der Spule ab. Ist dieser z. B. 6 gem, so haben 
wir im ganzen 300 Kraftlinien im Inneren der Spule. 

Bringen wir nun in die Spule einen Stab von weichem Eisen, so wird 
dieses infolge der magnetisierenden Kraft selbst zu einem Magneten, 
entwickelt also für sich noch besonders Kraftlinien, und die Zahl der 
Kraftlinien, die jetzt durch die Spule, d. h. durch den Eisenkern hindurch- 
gehen, wird bedeutend größer, weil eben das magnetische Eisen selbst je 
nach der Stärke seines Magnetismus mehr oder weniger Kraftlinien ent- 
hält oder aussendet. Die verschiedenen Eisensorten unterscheiden sich 
sehr wesentlich darin, in welchem Verhältnis sie die Zahl der Kraftlinien 
des Solenoids vergrößern. So hat sich z. B. durch Experimente folgender 
Zusammenhang ergeben für die Zahl der Amperewindungen einer Magne- 
tisierungsspule (also für deren magnetisierende Kraft) einerseits, und 
andererseits für die Zahl der Kraftlinien pro Quadratzentimeter, die da- 
durch in den betreffenden Eisenkörpern entstehen. Und zwar sind in 
folgender Tabelle drei Sorten von Eisen enthalten, die man als Schmiede- 
eisen, Stahlguß und Gußeisen bezeichnet. Außerdem ist die Zahl der 
Kraftlinien in der leeren Spule angegeben. 


Zahl der Zahl der Kraft- Zabl der Kraftlinien pro 1 gem 
wucheen | Tec palz | Schmiedeeisen | Stahlgub Gußeisen 
5 6,25 9000 | 11000 _ 
10 125 12000 | 13500 2300 
15 18,75 13300 14500 3900 
20 25 | 14400 | 15000 5000 
2 31,25 14900 15500 5600 


30 37,5 15300 15800 | 6200 


170 T, Teil, 7. Kapitel, 
Man sicht, daß die Zahl der Kraftlinien undratzentimoter, also 


die nme kerangı, 
Stahlguß größer ist als für Schmiedeeisen und für beide bedeutend größer 
ist ala für Gußeisen. 

Man bezeichnet das Verhältnis, in welchem die Zahl der Kraftlinien 
der Spule nuch Einbringung des Eisenkerns zu der Zuhl der Kraftlinien 
in der leeren Spule steht, als die magnetische Leitungsfähig 
keit des betreflonden Eisens. Hiufig braucht man auch dafür den Aus- 
druck magnetische Permoabilität, 

Wir können aus unseren obigen Zahlen diese Permeabilität für diese 
drei Eisensorten berechnen. lurch erhalten wir folgende Tabelle: 


Zahl der Amperewindungen magnetische Leitungsfähigkeit 
ze ER | ao | Stahlguß Gaßeisen 


niodooisen 
5 1440 1760 _ 
10 980 1080 184 
15 709 773 
20 576 ‚600 200 
25 477 496 179 
30 408 421 165 


Man sieht, daß die magnetische Leitungsfähigkeit der verschiedenen 
Eisensorten nicht eine unveränderliche Größe Ist, wie die elektrische 
Leitungsfähigkeit der Metalle, sondern daß sie um so kleiner wird, je 
stärker die magnetisierenden Kräfte sind, die auf das Eison wirken. Der 
Magnetismus, den Bisenkörper annehmen, wächst also nicht ii 
mit der magnetisierenden Kraft, aondern viel langsamer und sich 
einer Grunze, über die er nicht hinausgeht. 

Man kann in demselben Sinne auch von der magnetischen Loitungs- 
fähigkeit anderer Körper als des Eisens sprechen. Für diese, z Luft 
‚oder Kupfer, ist die Leitungsfähigkeit offenbar gleich 1, weil sie eben die 
Zahl der Kraftlinien nicht vermehren, wenn man sie in die Spule bringt. 
Nur Nickel und Kobalt haben etwas größere Leitungsfähigkeiten als L 

Diese Anschauungsweise, die zunächst etwas gerwungen aussieht, 
wird uns aber nun zu einer wichtigen neuen Auffassung der i 
Erscheinungen führen. 

Nehmen wir einen geschlossenen Eisenring und umwickeln wir ihn 
ga mit Draht. Durch den Dralit fließe ein Strom, Dann ist es die 
Zahl der Amperewindungen, welche die magnetischen Kraftlinien hervor- 
bringt, Je größer die Leitungefähigkeit des Tisens, je größer dur Quer- 
chnitt des Ringes, je stärker der Strom ist, und je mehr Windungen auf 
Lem Länge gehen, um #0 mehr Kraftlinien gehen durch den Ring hindurch. 
Ea gehen aber bei gegebener Gesamtzahl der Windungen um so mehr auf 
1cm Länge, je kleiner die Länge des Ringes (in der Mittellinie gemessen) ist, 
Man kann daher hier ein ganz analoges Gesetz aufstellen, wie es das O h m- 
sche Gesetz bei einem elektrischen Strome ist. Bexeichnen wir näm- 
lich die gesamte Zahl der Amperewindungen unseres Ringes, welche ja den 
Magnetismus erst erzeugt, ala die magnetomotorische Kraft 


(diese Zahl ist wie oben mit 7 zu multiplizieren, um in Übereinstimmung. 











) 


Ohmsches Gesetz für den Magnetismus, 17 


mit den einmal festgestellten magnetischen Maßen zu sein) und bezeichnen 
wir diejenige Größe, welche von der Leitungsfähigkeit, dem Querschnitt 
und der Länge des Ringes abhängt, als den magnetischen Wider- 
stand des Ringes, so können wir sagen: die Zahl der Kraftlinien in 
unserem Ring ist gleich der magnetomotorischen Kraft dividiert durch den 
magnetischen Widerstand: 
. .. _ magnetomotorische Kraft 
Zahl der Kraftlinien = arnettacher Widerstand" 
Was also im elektrischen Gesetz die Stromstärke ist, das ist hier bei 
dem magnetischen Gesetz die Zahl der Kraftlinieı 
Der magnetische Widerstand eines Ringes verhä 
wie der elektrische Widerstand eines Drahtes; er ist nämlich um so größer, 
ie größer die Länge des Ringes, je kleiner der Querschnitt und je keiner 
die Leitungsfähigkeit (für die betreffende Größe der Amperewindungs- 
zahlen genommen) ist: 








sich ganz ebenso 











u Länge 
magsenscher Widerstand = a Tangıet: Tollongeikigkeit 
Ganz ebenso ist der 
Länge 





Gekieche Wikia A u alte. Tamaptihigken 
Zunächst gilt dieses Gesetz des Magnetismus nur für einen geschlos- 
senen Eisenring, weil nur bei diesem tatsächlich alle Kraftlinien im Inneren 
des Ringes verlaufen. Man kann aber mit großer Genauigkeit dasselbe 
Gesetz auch auf nahezu geschlossene magnetische Kreise anwenden, wenn 
man nur für den magnetischen Widerstand jedesmal die richtigen Werte 
annimmt. Betrachten wir z. B. in Fig. 154 den Eisenring, welcher an der 
Stelle SN aufgeschnitten ist, so daß dort eine Luftschicht sich befindet 
und daß der Ring dort zwei freie Pole hat. 
Die Kraftlinien verlaufen in der Luftschicht, wie es die Figur zeigt, 
im wesentlichen geradlinig zwischen N und $ und biegen sich nur wenig 
nach außen, Sie bauchen sich um so weniger aus, je enger die Luftschicht 
ist. Wir können nun für diesen Fall den magnetischen Widerstand be- 
rechnen, indern wir ihn aus zwei Teilen zusammensetzen. Es ist nämlich 
der ganze magnetische Widerstand — magnet. Widerstand des Eisens 
*E magnet. Widerstand der Luft. 
Wir wollen mit bestimmten Zahlen rechnen. Es sei der Querschnitt 
des Ringes 5 gem, die Länge des ganzen Ringes (d. h. die Länge der Mittel- 
linie) 60 om, die Länge der Luftschicht sei 1 cm. Die Leitungsfähigkeit 
des Eisens sei 1000. Wenn dann der Ring ohne Unterbrechung wäre, so 





ua - i ER 
wäre sein magnetischer Widerstand = 3.5 = 0012. 
Da er unterbrochen ist, so ist sein 
59 


1 
000 +5 = 98 + 02= 0,2118. 


Man sieht, daß der magnetische Widerstand infolge der vorhandenen 
Luftschicht etwa 17,7mal so groß geworden ist, so daß die Zahl der Kraft. 


magnetischer Widerstand = 








172 1. Teil. 7. Kapitel. 


linien im zweiten Fall um das 17,7fache abgenommen hat, gegenüber der 
im ersten Fall. 

Nehmen wir weiter den komplizierteren Fall, der in Fig. 155 dar- 
gestellt ist. Darin befindet sich innerhalb der Luftschicht wieder ein Stück 
Eisen A. Wir wollen annehmen, das Eisen A habe die Länge 0,8 cm, 
jede der beiden Luftschichten die Länge 0,lcm. Dann ist der 


magnetische Widerstand = — I? _ ‚a = 0,05196. 
also mehr als 4mal so groß wie im Falle eines chlossenen Ringes. 
Wenn also durch den ganz geschlossenen Rischring etwa 17000 Kraft. 
linien hindurchgehen, so gehen im Falle der Fig. 154 bloß etwa. 1000, 
und im Falle der Fig. 155 etwa 4000 Kraftlinien durch den ganzen Kreis 
hindurch. 

Man kann auch umgekehrt fragen, wie groß in diesen drei Fällen 
die Zahl der Amperewindungen sein muß, um jedesmal die gleiche 


Fig. 10. Fig. 106. 





Zahl der Kraftlinien, etwa 17 000, hervorzubringen. Nach dem Ohmschen 
Gesetz für den Magnetismus braucht man im ersten Fall eine magneto- 


motorische Kraft von 17000 = 0,012 = 204, welche 204 = 165 


‚Amperewindungen entspricht, im zweiten Fall ca. 17mal so viel, also 
etwa 2800, im dritten Fall ca. 4mal so viel, also etwa 800 Amperewindungen. 
Man sieht, wie stark man die gesamte Zahl der Amperewindungen ver- 
größern muß, um trotz des Luftspalts die gleiche Stärke der Magnetisierung 
des Eisens zu erzielen. 

Dieses Ohmsche Gesetz für den Magnetismus 





Magnetische Wage. 173 


wird bei der Berechnung yon Dynamomaschinen, yo man cs immer mit 
nahezu geschlossenen Kreisen zu tun hat, allgemein angewendet. 

Aus der vollständigen Ähnlichkeit, die der magnetische Widerstand 
von Eisensorten mit dem elektrischen Widerstand von Drähten hat, 
ergibt sich nun auch, daß man verschiedene Eisensorten miteinander 
in Bezug auf ihre magnetische Leitungsfähigkeit (Permenbilität) ganz 
ähnlich vergleichen kann, wie man verschiedene Drähte auf ihre elektrische 
Leitfähigkeit vergleicht. Ein naheliegendes Mittel dazu wäre, daß man 
magnetische Stäbe in derselben Weise anordnet, wie man es bei elek- 
trischen Widerständen in der Wheatstoneschen Brücke tut, 
und dadurch magnetische Widerstände vergleicht. Indes zeigt sich hier, 
bei den magnetischen Messungen, doch ein wesentlicher Unterschied 
gegenüber den elektrischen Messungen. Die Luft nämlich ist bei elek- 
trischen Messungen als ein vollkommener Isolator zu betrachten, ihr 
Widerstand ist millionenfach größer als der eines gleich langen Metalls. 


Fig. 166, 


Wan 
Wi gs 
Pa a a a Fa ag 
ET 
\ 













3 
RE 




















35 


Das ist aber in Bezug auf den Magnetismus nicht der Fall. Das beste 
magnetische Eisen leitet den Magnetismus nur ca. 3500mal so gut wie 
die Luft. Wenn daher ein Eisenstück in der Luft sich befindet und man 
Anordnungen trifft, daß magnetische Kraftlinien in das Eisenstück ein- 
dringen, so gehen immer auch Kraftlinien in die umgebende Luft. Das 
Analogon hätten wir bei der Elektrizität, wenn wir einen Kupferdraht, 
durch den wir den Strom senden wollen, nicht in der Luft ausspannen, 
sondern etwa in Quecksilber oder in einer sehr gut leitenden Salzlösung. 
Dann würde auch immer ein Teil des Stromes durch das Quecksilber oder 
durch die Salzlösung gehen, welche parallel zum Kupferdraht geschaltet 
ist, also im Nebenschluß zu ihm liegt. Ganz so liegt bei magnetischen 
Messungen die Luft immer im Nebenschluß zu den Eisenstäben, und man 
darf daher ihren Einfluß auf die Messungen nicht vernachlässigen. 
Durch geeignete Anordnungen gelingt es aber doch, auf verhältnis- 
mäßig bequemem Wege die magnetische Leitungsfähigkeit verschiedener 
Eisensorten zu bestimmen, und zwar für verschieden große magneti- 
sierende Kräfte, da ja die Leitungsfähigkeit des Eisens von diesen ab- 


r 
= 





hängt. 

magn 

sche Das 

‚Eisen wird go und 1 gem Querschnitt 

abaedicht und bilde _ d des Instruments — den 

einen Teil eines vollatäi magnetischen Kreises, Der Eisenstab, in 

der Figur ist. er mit T (hnabr ad zu dam Bade neichun En re 

Bra fh er erh und Amp pa 
ıtapı lurch welche Ströme zwischen O un 

werden, Über den Backen V, und V, kann sich ein 

Joch YY mit geringem Spielraum um die Achse E drehen. Die Aches 

liegt nicht symmetrisch zu dem Joch. Um das Gleichgewicht zu erhalten, 

ist rechts ein Bleiklotz P als Ausgleich angebracht. Durch die Schraube I 


Yig. 10. 





und den Anschlag A ist die Bewogung des Jochs begrenzt. Wenn nun das 
Joch im Gleichgewicht ist, solange kein Strom durch C fließt, so muß es 
sich doch sofort nach links, in der Richtung des Pfeilos drehen, wenn ein 
Strom durchgesendet wird. Dann wird nämlich T mit dem Backen V, 
und V, magnetisch und sie ziehen das induzierte Joch an, Obwohl dieses 
nun synımetrisch induziert wird, so muß es sich doch drehen, weil eben der 
Drehpunkt ‚exzentrisch, also die Hebelarme ungleich sind. Durch Ver- 
schiebung eines Laufgewichtes W,,, von 100 g Gewicht oder bei kleinen 
Kräften eines anderen W, von 4 g Gewicht kann man nun das Joch wieder 
zum Einspielen bringen." Das Laufgewicht kompensiert also die mague» 
tische Anziehung. Die magnetische Anzichung ist sber von dem magne- 
tischen Moment des Stabes abhängig. Dadurch iat das magnetische Moment 
und daher auch die magnetische Leitungefähigkeit des betreffunden Bisens 
leicht zu messen. 

Die bisher besprochene Magnetisierung von Eisen. durch. elektrische 
Dame ist aber nur ein o der magnetischen Wirkungen des galvanischen 

'tromes. 









Ablenkung der Magnotnndel, 








Fig, sh, 
A 





Kleımmschrauben I" 
yanischen Strom, so wird dis 

ü Is befindliche Magnetnadel abgelenkt. Sie wird auch 

oberhalb und unterhalb oder zur Seite des vom Stroms 

sich befindet, Dies war die Grundentdeckung von 

ii ‚Fragen bei dieser Erscheinung sind nun oflen- 

har die beiden: 1, nach welcher Richtung wird die Magnetnadel durch 

i a lnbaslnktı 2. von welchen Umständen hängt die Größe 


einen 
der Al 
Bei jeder der Richtung des Stromes wird auch die Nadel- 
ing der Nordpol der Nadel das eine Mul nach 
heraus, so geht er beim Umkehren des Stromes nach 
i heraus. Die Richtung, nach welcher eine 
e wird, hängt also von der Richtung des Stromes 
ab, der auf aie wirkt. Nun hat Ampöre gefunden, daß hierbei ganz die- 
selbe Schwimmerregel gilt, welche bei der ‚etisierung von Eisenkörg 
‚gültig war (5.160), Denkt man sich in der Richtung des 
ositiven Stromes schwimmend, mit dem Gesicht 
Magnetnadel zu, so wird der Nordpol der 
ol nach links abgelenkt. 
also, welche der Steom auf eine drehbar befestigte Magnet- 
nadel ausübt, ist eine drehende, Dor Strom übt, wie man sagt, 
ein Drehungsmoment auf die Nadel aus. Dieses Drehungsmoment sucht 
die Nadel steta senkrecht zu dem Strom zustellen. Wir wissen 
5 daß die magnetischen Kraftlinien einer solchen Stromschleife, 
152, senkrecht zu der Ebene des Stromkreises stehen. Gerade 
in die Richtung der Kraftlinien des Stromes, sucht 


ae) einzustellen. 
M jel, die von einem Stroms beeinflußt und gedreht 
unter dem Einfluß zweier Kräfte, Erstens wirkt auf 


5, welcher sie immer in die bestimmte Süd-Nord- 

zu aus sucht. Zweitens wirkt auf sie der Strom, welcher 
tung abzulenken sucht. Wäre der Erdmagnetismus 

‚0 wlirde der schwüchste Strom schon die M; 








daß sie senkrecht zu der Richtung des Stromes steht. Da der 


hr dr Sad du cr Noir 


Seen ranes 


Wir denken uns einen geschlossenen Kreisstrom, 
eine bestimmte Stärke hat. Dieser Stromkreis umschließt eine Fläche von 


ie ‚eines Btaomnes nenne pe B 
Savartsche Gesetz, "Dieses It sich daher folgendermaßen aussprechän: 

che Kraft, die ein Stromkreis 
ausübt, ist gleich der Kraft, welche ein kurzer 
Magnotstab ausüben würde, der senkrecht durch 
die Fläche des Stromkre hindurch esteckt 
ist und d 
der Stürk es Stromes und der Größe der vom 
Strom umflossenen F h 

Aus diesem Gesetz folgt sofort, Ir eine ns 
nadel senkrecht zu der Fläche des Stromes zu 
Denn eine ‚adel sucht sich in dieselbe Rich 
der auf sie wirkende Magnet, und der Magnet, der den 
ja seine Achse senkrecht zur Fläche des Stromes. 

‚Bei dieser Fassung des Biot-Savartschen Gesetzes ersetzen also. 
‚einen Strom durch einen Magneten von bestimmten magnetischen Moment. 
Da wir nun die magnetischen Momente in bestimmtem Maß au 
haben, so ist damit nun auch die Einheit der Stromstärke, im 
Stromstärken gemessen werden sollen, in bestimmter Weise 
und die auf diese Weise definierte Binheit nennt man die er 
magnetische Rinheit der Stromstärke, Un 
‚einheit, I Ampere, ist gerade der zehnte Teil dieser #0 definie 

‚de das Biot-Savartsche Gesetz war der Grund, daß li 
für die Stromstärke gewählt wurde, 





Solenoide und Magnete. 177 


Für einen einfachen geschlossenen Stromkreis können wir nun 
auch die Zahl der Kraftlinien angeben, welche durch seine Fläche hin- 
durchgelegt werden müssen. Die Zahl der Kraftlinien pro Quadrat- 
zentimster ist ja gleich . 
(oben 8. 169). Da wir hier nur eine einzige Windung haben, so gibt 


die Zahl der Ampere, multipliziert mit > direkt die Zahl der Kraft- 


linien pro Quadratzentimeter, und folglich ist die gesamte, durch die 
Fläche des Stromkreises hindurchgelegte Kraftlinienzahl gleich dem 


Produkt aus dieser Fläche und der Zahl der Ampere (mal +) womit 


auch das Biot-Savartsche Gesetz eine anschauliche Bedeutung erhält. 

Aus dieser Auffassung, daß sich ein Stromkreis wie ein Magnet 
verhält, der senkrecht durch die Fläche des Stromkreises gesteckt ist, 
daß durch ihn Kraftlinien in be- 
stimmter Menge hindurchgehen, Iassen 
sich nun sämtliche elektromagneti- 
schen Wirkungen leicht erklären. Nur 
dereine Unterschied herrscht zwischen 
einem Stromkreis, besonders einer 
Stromspule und einem Magneten, daß 
bei dem letzteren eben das Innere un- 
zugänglich ist, während in den Hohl- 
raum der Spule andere Körper hin- 
eindringen können. 

Hatten wir bisher die drehenden 
Wirkungen betrachtet, die ein Strom- 
kreis auf eine Magnetnadel ausübt, so 
können wir aus der Analogie sofort 
vermuten, daß ein solcher Stromkreis 
auch, wie ein Magnet, Anziehungs- 
und Abstoßungskräfte auf einen an. 
deren Magneten ausüben wird. 

Eslassen sich diese Wirkungen am 


besten zeigen, wenn man dem Strom- \ 
kreis die Form einer Spirale gibt. „£ 
Wird ein Magnetetab in der "' 


Nähe einer festen, von einem Strom 
durchfossenen Drahtspirale beweglich aufgehängt, so treten zwei Wir- 
kungen ein; erstens nämlich sucht sich der Magnet senkrecht zu der Ebene 
der einzelnen Spiralkreise zu stellen, d. h. der Magnet stellt sich in der 
Richtung der Achse der Spirale, zweitens aber, und das ist die Wirkung 
des Stromes auf den Magneten, die wir jetzt besprechen wollen, wird der 
Magnet entweder in die Spirale hineingezogen oder von ihr abgestoßen. 
Die Kraftlinien der Spirale Fig. 159 gehen nämlich durch die Spule hin- 
durch in der Richtung vom -+Ende zum —Ende. In der Tat, wenn man 
sich in dem Strom der Spirale schwimmend denkt, mit dem Gesicht nach 
Graets, Elektrizität. 13. Auflage. aV7 


mal der Zahl der Amperewindungen gewesen 





dann vom -+Ende durch das Innere der 
BENENNEN een SE nn Kraftlinien von N aus nach 


A 
ss 
3 
! 





Ba 


B 

s 
FE 
Br 
Fr 
B 
SE 
u 
ij 
& 
A 


S 
a 
FB 
FE 
hr 
H 
® 
2 
ii: 
= 
sE 


wird er aus demselben ‚von 
wieder zurückgezogen, bis sine Mitte wieder 
der Spirale zusammenfällt. 

Ist der Stab NS nicht von vornherein ein 


ji 


netisiertem Eisen, so wird er der von 
ler irale a1 mag- 
netisiert und dann immer in ‚hinein- 


S 
Wenn man also 2, B., wie in 160, 
Eye he se, ur de man ig Sm 
schicken kann, und über dieser einen Stab aus 
weichem Eisen E an einer ERBE F 

so wird im Moment des urchgangs 
Eisenkern in die Rolle hineir und bieil 
darin, solange der Strom fließt. Sol ‚der Strom 
öffnet wird, also zu fließen aufhört, spri 
Eisenstab wieder aus der Rolle heraus. Bine 
stromdurehflossene Spirale zieht 
also immer einen Stab aus weichem 
Eisen in sich hinein. Wir huben von 
dieser Wirkung schon auf 5. 60 Gebrauch ge- 
macht, um ein MeBinstrument für die Stromstärken zu konstruieren. 
Umgekehrt muß aber auch, wenn aan Strom 
leiter en und der Magnet f 
Stromleiter sich bewegen und zw 
falls so einstellen, Re er Kraft 
linien, die ja sonkreeht zu seiner Ebene stehen, 
arallel der Achse den a Zi Es ist, um 

















‚oder den runden Stromkreis 
niit uirde i 108, 
je dann ein drehbares Solanoid 


Pig. um. 
2 
‚= 





nach Norden stellt, in die Richtung des magnetischen Meridians der Erde, 
muß sich auch ein drehbarer Stromkreis unter dem Einfluß des 
s mit, seiner Achse in die Süd-Nordrichtung stellen. Und 
dies ist in der Tat der Fall. Ein solcher Stromkreis nimmt, wenn er drehbar 
uf ), von selbst eine ganz bestimmte Stellung ein. Er atellt 
ich #0, daß seine Achse von Süden nach 
eigt, daß also seine Ebone senkrecht 
dem magnetischen Meridian. 





= 





180 L Teil. 7. Kapitel. 


Wenn man ein von einem Strom durchflossenes 
stellt und in seine Nähe einen Magneten etms ei 
‚sinen 
im Solenoid um, in dem Moment, wo der Magnet durch seine 
‚geht, so muß er sich nun weiter drehen, eine weitere halbe 
machen, da die Pole des Solenoida jetet vertauscht sind, und 
fortsetzen, wobei man mit der Hand den Kommutator 
zu den passenden Zeiten umlogt- Man kann aber dieses U 
Kormmutators auch von dem sich drehenden Magneten selbst 
lassen, und so bekommt man dann — allerdings durch Zuhil 
' eines Kommutators — eine dauernde Rotation eines 
in der Nähe eines 
weiter vor sich geht, solange 
fließt, 

Läßt man umgekehrt den 
neten feststehen und stellt ein 
bares Solenoid auf, in dem man 
einen Kommutator den Strom iv 
Ku Momenten umkehrt, 

'ommt man in derselben Weise eit 
Be ann an nr 
in der Nähe eines 

Man kann aber auch durch eine 
geschiekte Kombination von 


in 


i 


FE 
ı 


2 


>} 
ge 


undStromkreisen, wie Faraday gezei 
hat, es dahin bringen, duß ein 
dauernd um einen elektrischen Strom 


steigt in der Metallstab a b auf, [gehängtes Mei 
welchem die Magnete befestigt sind, taucht in das Schälchen mit Queck- 
silber, welches das Ende von b bildet. Dieses Metallstück d trägt den 
Draht e, welcher in die mit Queeksil füllte Rinne ff taucht. Es 
fließt also der Strom von o durch a b in das drehbare Metallstück d und 
von diesem durch den Druht & in dus Quecksilber bei f, von wo aus er 
‚durch den Draht h zur Klemme g und von da zum Element zurüc 
wird. Der Stromteil def ist also mit den Magnetstäben und 
os füngt nun, sowie der Strom fließt, das Magnetpaar an, sich zu drehen, 
und dreht sich so lange, bis der Strom unterbrochen wird. Die Achse 
der Magnete steht eben hier vertikal und muß vermöge der A; 
vertikal bleiben, die Kraftlinien aber des Stromkreises abehg si 
horizontal, also kann der Magnet nie mit seiner Achse parllel den - 
Kayser und muß infolgedessen fortwährend rotieren. 

jan kenn sich sofort auch durch Anwendung der Ampöreschen 
Behpimioerregel übersengen, daß die Mognetn sich. chin EERSEREEER 





Dauorndo Rotationen. 181 

ER  melcher Bil die Rotation stattfinden muß, 
Denkt man sich nämlich den positiven 2. B. in der Ric cab 
en me a ‚und 









SH 


ERfE 


‚durch die Spitze b und die Motallachse d zur Klemmachraube © 
ent zurück. Neben der Achse befindet sich ein Metall- 
i Kraftlinien der Stromteile dba und d be sind horizontal 
"bleiben horizontal, die Achse des Magnets dagegen ist vertikal, folg- 
‚sucht der Stromleiter sich senkrecht zum Magneten zu stellen und 
‚daher in keiner ie zur Ruhe kommen. Der Drahtbügel rotiert 
um den Magnetpol herum. Kehrt man den Magnetstab 

Südpol nach oben zeigt, oder kehrt man die Richtung 
a kreis um, #0 wird natürlich die Richtung der 

entgegengusetzte. 

‚Die Richtung dieser Bewegung einzelner Stromteile in einem magne- 
Eds seh ice Sns der Amparsarhen Schwinmerregel 
‚entnehmen, einfacher aber noch aus einer Regel, bei welcher man die 
drei Finger der linken Hand, den Daumen, den Zeigefinger und den 
zu nimmt, durch welche man ja drei aufeinander senk- 

markieren kann. Wenn man den Zeige 
finger der linken Hand in die Richtung der mag 


FabE 
2 
& 


H 


H 
u 


I 











bau 


182 1. Teil. 7. Kapitel, 


netischen Kruaftlinien des Feldes bringt, den 
Mittelfinger in die Richtung des Stromes i 








Quecksilberrinne nach b 

fließt, so haben wir den Mittelfiz a ee 
nach b hin zu halten, folglich der Daumen nach hinten. Der rec 

Teil des Bügels bewegt sich also nach hinten, Auf der linken Seite geht 

der Strom von a nach b, der 

mam Min ist in dieser Rich- 





iger Blektroi 
NS liegt horizontal da, »0 daß die Kraftlinien vom Nordpol N aus- 
und durch die Luft nach oben zum Südpol hin sich strecken. 

Zeigefinger ist also dabei nach oben zu halten, Zwischen den 
Schenkeln des Magneten ist ein diekor Metallstreifen M bracht, der 
an zwei langen weichen Drähten aa hängt. Durch die und den 
Metallstreifen wird ein starker Strom gesendet, Fließt dieser durch den 
Metallstreifen von hinten in der Figur nach vorn, so ist der Mg 
in diese Richtung zu halten, folglich muß der Streifen in der Richtung 
Daumens, also nach links aus dem Magnetfolde herausgetrieben werden. In 
der Tat sieht man, sobald man den Elektromagneten erregt, den Streifen 
M aus dem magnetischen Felde heraustliegen, 

Die elektromagnstinchen Wirkungen aller Art haben nun sehr weit- 
gehende Anwendungen gefunden, sowohl in technischer als in wissen- 
schaftlicher Hinsicht, Hier sei zunächst eine auch für wissensohaftliche 
Zwecke wichtige Anwendung erwähnt. Die Magnetisierung nämlich von 
weichem Eisen durch einen herumgeleiteten Strom kann man dazu be- 
‚nutzen, um eine rasch schwingende, hin und her gehende Bewegung zu er- 





Noefscher Hrımmer. 183 


hat ein Frankfurter Arzt Noef und sie 
scher Hammer genannt. Wirksamkeit 
darauf, daß ein Strom um ein Sttick weichen Eisens 

isch macht. Der 





d 

it oder Draht eingeschaltet wird, Dann geht: der 

Mei der Ptispar «, wche au die Fodor p 
JE 


Fig. 1er, 





3 
Ä 


Strom unterbrochen, folglich auch der Elektromngnet 
isch. Infolgudessen wird n durch die Feder wieder 
It und die Verbindung mit © wieder hergestellt und 
Spiel von neuem. Es wird alao durch diesen Apparat 
jewegung der Foder op und dadurch auch von selbst 
de Schließung und Unterhrechung des hindurchgeschiekten 
irkt. Die Geschwindigkeit, mit der die Feder schwingt, mit 
der Strom unterbrochen und geschlossen wird, hängt von 
Elnstizität der Feder ab. 





: 
e 
H 


j 


nu 


wird von dem Neefschen Hammer bei 
schen Klingeln gemacht. Man braucht offenbar 
und her schwingenden Anker vinen Klöppel zu befestigen, 

ko achlagen kann, und die elektrische Klingel ist fertig. 
"Tat zeigt Fig. 168 eine derartige einfache Klingel (Viktoriawocker 
x & Genest in Berlin), Man sicht den Elektromagnsten E E 

A, der mit dem Klöppelstiel K aus einem Stück ver- 





GE} 
Ft 


dem Anker sicht man die federnde Platte, die Unter 


Ü 


184 . Tell. 7. Kapitel. 


ihr trennen kann. Der Strom wird von einem Blement durch die beiden 
Se m zum 


von diesem zur tze und durch die Unterbrecherfeder nach n. 
Dadurch kommt der Anker, wie orklärt, in schwi Bewegung, der 
Klöppel schlägt an die . Ist die 


I a vom Element nach den Klemmen des Weckers 


Klingel beliebig, etwa von einem 
zu schließen zu unterbrechen, a Sr 
kanntlich Kontaktknöpfe benutzt, deren 
äußere Ansicht in Fig. 169, deren Einrichtung 
durch Fig. 170 dargestellt ist, Der eine Draht, 
der vom Blement in das Zimmer führt, ist mit 
der Feder { verbunden, und von der anderen 
Feder f! führt die Leitung weiter zur Kl 
Die beiden Federn f und f! sind für ge, 
getrennt, die Leitung vom Element zur Klingel 
ist also unterbrochen. Durch einen Druck auf 
den Elfenbeinknopf o wird aber f an f! an- 
Mr ‚der Strom geht durch £ und f! vom 
lement zur Klingel und diese funktioniert, 

Um von einer beliebigen Anzahl von Zim- 
mern aus die Glocke ertnen lassen zu können, 
muß in jedem derselben ein solcher Kontakt- 
knopf vorhanden sein, und zwar werden diese 
Kontakte alle parallel geschaltet, 
Es wird nämlich, wie Fig. 17L zeigt, von der 
Batterie ZK der eine Pol Z mit der Klingel w 
verbunden und von der anderen Klemme der Klingel sowohl, wie von 
dem anderen Pol K der Batterie führen zwei getrennte Drähte bei sümt- 
lichen Zimmern des Hauses vorbei, von denen aus geschellt werden soll. In 
jedem Zimmer, z. B. in D, werden zwei Drähte von dieser Leitung ab- 
gesweigt, von jedem Draht einer, welche zu dem Druckknopf Dem 





seinem beweglichen Kon- 
Fle.ıw: Fig. 9. takt a, geführt werden, 
Dasselbe 


im 
Zimmer D, und im Zim- 
mer D, u.s. f. Wird also 
2. B.in D, der ge 
drückt, »0 geht der Strom. 
von Z durch W, a, D, 
wach K. Element" und 
Klingel sind also miteinander verbunden und die Glockn tönt, 
ine weitere praktische Anwendung der elektromagnetischen Er- 
scheinungen bilden die elektrischen Motoren, Elektromotoren, 
bei welchen Ströme unter dem Einfluß von Magneten oder Magnete unter 
dem Einfluß von Strömen rotieren und in den Stand gesetzt werden, ihre 
Rotation auf andere Maschinen zu übertragen und dadurch Arbeit zu 





E Zul 


Galvanometer. 185 


leisten. Diese technisch wichtigen Anwendungen werden wir aber erst 
im zweiten Teil dieses Werkes behandeln. 

In wissenschaftlicher Hinsicht aber haben die elektromagnetischen 
Wirkungen ihre ausgedehnteste Anwendung gefunden bei der Konstruk- 
tion von Galvanometern. Da nämlich die elektromagnetischen 
Kräfte immer um so stärker sind, je rößer die Stromstärke ist, so kann 
man aus den Wirkungen dieser Kräfte direkt auf die Stromstärke schlicßen. 
Und zwar sind alle die verschiedenen Brechefnungen des Elektromagnetis- 





Fig.ırı 


er 
Pr 1 


mus dazu benutzt worden, sowohl die Drehung von Magnetnadeln unter 
dem Einfuß von Strömen, wie die Drehung von Strömen unter dem Ein- 
Auß von Magneten, wie endlich die Hineinziehung von Magneten in Sole- 
noide. Dabei wird die Konstruktion dieser Galvanometer eine verschiedene, 
je nachdem sie dazu dienen sollen, starke oder mittlere oder ganz schwache 
Ströme zu messen. Als starke Ströme werden dabei solche anzuschen 
sein, welche nach Ampere rechnen, also mindestens 1 Ampere betragen, 
sonst aber beliebig stark sein können. Als mittelstarke Ströme können 
wir solche rechnen, die herabgehen bis zu ein zehntausendstel Ampere 
(ho Milliampere). Die ganz schwachen Ströme liegen also unterhalb 
dieser Grenze und man kann sie noch bis zu der Stärke von etwa dem 
hunderttausendmillionsten Teil eines Ampere (10-" Ampere) messen. 
Sehr bequem und leicht ist jetzt die Messung von starken und mittel- 
starken Strömen. Das sind Ströme, wie sie bei den meisten Meßmethoden 
und bei den technischen Anwendungen vorkommen und gerade deshalb 
hat die Technik die Meßinstrumente für sie in eine möglichst einfache 
und praktische Form gebracht. Zugleich werden diese Apparate mit 
solcher Genauigkeit konstruiert, daß man auch für wissenschaftliche 
Zwecke sie jetzt allgemein anwendet. 
Hauptsächlich sind für alle Galvanometer zwei magnetische Wir- 
'n des elektrischen Stromes in Benutzung. Die eine Konstruktion 
besteht darin, daß man eine Magnetnadel durch den Strom aus ihrer 
natürlichen Nord-Südrichtung ablenken läßt. Die Größe dieser Ab- 
lenkung ist ein Maß für die untersuchte Stromstärke. Man bezeichnet 
Galvanometer dieser Art als Nadelgalvanometer. Die zweite 
Methode besteht darin, daß man den zu untersuchenden Strom selbst 
durch eine feine Drahtrolle gehen läßt, die unter der Wirkung eines starken 
Magneten steht und sich in dem beweglichen Feld dreht. Galvanometer 
dieser Art nennt man Spulengalvanometer oder auch Gal- 
vanometer nach Deprez, weil von Deprez zuerst diese Form 
‚ben wurde. 
in wesentlicher Unterschied zwischen diesen beiden Arten von 


























erete 
I 
ä 


dazu ist in den $ Ivanometern ein von einem 
bildetes ’eld vorhanden, welches so 
von Eisenmassen oder von 


Ei, 
ii 


her die 
könnten wie die Nadı 

über hätten, so 
ir doch nicht immer der Fall und des 


Ip 


haben. Für starke und mittelstarke Ströme 
Spulengalvanometer zu Meßzwecken ui 


i6 Stromstärke direkt ablesen kann: Denn da bei Iınen die Anschlägen 
Syle unabhängig von Außen Finfümen un die Drekungen dr 
en Rolle nahe proportional der Stromstärke sind, so kann man 


Galvanometer mit einer Skala verschen, die man direkt in Bene 
m i bzi meter. Man 
il den Nebenachluß 


i 
legt (8. 100), dazu benutzen, um die Spannung an seinen Enden zu be- 
stimmen. lat bei solchen Instrumenten, dir man im Nebenschluß an- 
wendet, die Skala gleich in Volt geteilt, s0 nennt man sie Voltmeter. 
Solche Prüzisions-Volt- und Ampsremeter werden 
von Siemens & Halske nachdem Deprezschen Prinzip in. 
Form ausgeführt: Bin flacher, kräftiger Mugnetstab ist #0 umgeba | 
daß seine beiden Pole einander gegenüberstehen. Fig. 172 | 
(rechte) Hälfte eines solchen Magnetstabs, die linke Hälfte, | 
gebildet ist, ist fortgelassen. Die beiden Pole des Mi 
massiven Polschuhen P versehen (von denen wieder bloß 
bar ist), die halbaylindrisch ausgeschnitten sind, s0 daß sie 









187 


sich einen 2 Raum zur Aufnahme der b s 
Enz. Tr ale En eine aler sanken en lan For 








der nur einen Zwischenraum von 2 mm Breite zwischen sich und den 
Wandungen der Polschuhe läßt. Da der Hohlzylinder magnetisch in- 
duziert wird, s0 ent- 

steht in dem ring- Yin 


® 





‚ das En aioht hält. Die Federn dienen zugleich zur 
des Stromes in die Spule. Geht also ein Strom durch die 
so sucht die Spule sich so einzustellen, daß die Ebene ihrer Win- 
senkrecht en den Kraftlinien steht (s. 8. 6, Die > = 
dieser B: Bewegung entgegen, und so kommt die Spule 
Ihrer Biommärke in bestimmter Br: - 
zur Ruhe. Die Anordnun, a > 

Feldes und der Spule be 
„ daß die Ausschläge des Zeigers 
direkt den angewendeten Stromstärken 
ii Inge Diese Instrumente, 
iußere Ansicht Fig. 173 zeigt, 
end gerne so eingerichtet, dab 
jeder Grad der Skala einem Milliampere 
oder einem zehntel Millismpore ent- 
Bi ‚das Galvanometer , 
in der Figur gezeichnete,“ 1 Ohm 
en: 50 gibt, wonn os im Nobonschluß gebraucht wird, jeder Grad 
von 0,001 Volt an. Da die Skala in 150 Grade geteilt ist, 
‚der bereich des Instrumentes für sich als Voltmetor von 
Y Itwiderstände bei der Benutzung im 
, wie auf 8, 101 besprochen wurde, 
t das Instrument als Amperemeter 








188 1. Teil. 7. Kapitel, 


Stramstärken 0,061 bis 0,15 Ampere. Mit 
a Will u Tan, Ol Da an (ch 8.10) ö 
Be bis auf 3000 Amy 


Neben gr an, de Rama de Innen 
ee a Telng des Tran Gar 


"Um die Skala eines solchen Instrumentes richtig herzustellen 
um a base zu kontrollieren, muß man einen Strom durch den Ay 
ven Stärke man zugleich mit einem Voltameter (8. 138 £.) 


Wenn es sich aber darum handelt, schr schwache Sträme, solche von 
weniger als %:o Milliompere zu messen, vo kann man nicht mehr direkt 


zeigende Instrumente anwenden. Vielmehr worden dazu stets sogenannte 
nr Man bs nämlich bei den 
Nadelgalvanometern un der bewegliche 


n Nudel bei Bee 
an der Spule einen Spiegel und mit die 
De a DT SE 
Ion In Täßt. leinen Drehung des 
dann eine gewisse Ablenkung des Skalenbildes, das man durch = 
rohr beobachtet. 
Um mit Nadelgalvanometern schwache Ströme messen 
zu können, muß man den nd in vielen Windungen ‚sehr ke die 


solche ER ns gr, 
Galvanometern immer nar sehr kleins Dreh der Nadel, und diese 
sind nach einem allgemeinen Gasetz der Ph; den wirkenden Kräften, 
also hier der Stromstärke, proportional, und man mißt, wie 
Drehungen durch einen Spiegel, eine Skala und ein Fi Skala 
befindet sich dicht unter dem Fernrohr in ungefähr derselben Höhe wie der 
Spiegel, und zwar in beliebige Abstand von ihm, gew 
I und 3 m. Die kleinsten Äblenkungen der Nadel zeigen sich 
schon durch große Ablenkung der Teilstriche der Skala im Sri 

Man has wöhnlich für jedes Galvanometer verschiedene 

re oder geringere Widerstände und mehr oder weniger 

Dnwindangen zur Na an zu haben, und es wird häufig die 
Bahenirfie daB \die’Höllen! ic. verschlänen Entfernungen von der 
Magnotnadel fostgustellt werden können. 

Die Ansicht einea solchen Galvanometers mit verschiebbaren Rollen, 
eins Wiedemannschen Spiegelgälvanometers zenerer 
Form von Hartmann & Braun, gibt Fig. 174. In der Glas- 


zöhre ein Kokonfaden, der oben befestigt ist und an den unten 
ein Spii ven 8 angehängt ist, dus mai in der Figur frei sieht. An dem 
Spiegel hängt: dann weiter unten ein kleiner ringförmiger Magnet, der in 


auf einem Metallrohr mit Teilung able zwei Drahtrollen RR, 
die dicht an die Kupferbüchse herangeschoben oder auch von ihr ent- 
fernt gehalten werden können. Das kleine, rechts unten besönders ab- 





über den oben, um 
beobachten des 


d. h. um zu bewirken, daß der Magnet sofort ohne viele Schwingungen 
in seine neue Lage übergeht. Dies wird gewöhnlich, wie gerade bei a 
‚eben beschriebenen Instrument, dadurch erreicht, daß man den Magne- 
‚ten in einer ihn achr eng umschließenden Hülle aus Kupfer schwingen 
läßt. 8 entstehen dann, wie wir im 9. Kapitel sehen werden, Induktions- 
‚ströme, welche die Bewegung des Magneten sohr rasch dämpfen. Die 
‚größten Erfolge in dieser Besichung erreicht man, wenn man dem Magne- 


eine passende Form gibt. Dies geschieht durch den von 





iem ia 
Fingerhutes. 






Fig. 12, 


ıb 
achiehhar enbringe.. Giht man diesem Biak dlajenlge 
i i nach Narden zeigt, a0 
ulfassen, dessen Südpol i er 
eben. Mag ai dem Nordpol sach Norden 


cher Magnetstab, den man den Asta- 
dem Galvano- 


Jurch fast: jeden beliebigen 
Grad der Astasie hervorbringen kann, 

‚Je stärker die Astasierung eines Galvanometers 
ist, desto gerit ist also die Kraft, welche die Galvanometernadel in die 
Gleichgewichtal (die Nordsüdrichtung) zurückzuziehen sucht. Wird da- 
Bee a na RS BLABDIE EU m KEaE.2 
sie um die Gleichgewichtslage herum ausführt, immer langsamer, je stärker 
astasiert das Galvanometer ist, eben weil die Kräfte, die die Nadal beein- 
Aussen, geringere sind. Mit der Ben der Astasie ist also bei jedem 
Galvanometer eine Vergrößerung der Schwingungsdauer verbunden, so 
daß man sogar umgekehrt aus der Angabe der en a ‚der 
Magnetnadel auf den Grad der Astasierung bei einem und demselben In- 
strument schließen kann. So sagt man, ein Galvanometer sei astasiert 
bis auf 6 Sekunden oder 20 Sekunden Schwingungsdauer. 

Ein zweites Mittel, um die Einwirkung Sen 


us 
lichst zu verringern, besteht darin, daß man in dem ea a 
einen Magneten (Nndel-, Ring-, Glockenmagneten), sondem zwei 
entgegengesetzt liegende Magnete fest miteinander ver. 
bunden drehbar aufhängt. Ein solches Magnetpaar nennt man ein 
tisches Nadelpaar und ein Galvanometer, das ein solches enthält, ı 
astatisches Galvanometer. Solche wurden zuerst van Bir 


Panzergalvanometer.. 191 
k u ea Thomson-Galvano- 





ir mit dem Fortschreiten der 
Bee nn. near 
5 5 Die Antaslerang nämlich, urah "wolche dis: Nadeln. den 


ingefadens 
äußeren Störungen, z. 
‚in der Erde fließen, 


elalsPa nzerung des 
er. Ein solches Kugel- 
vanometer von Rubens 






192 T. Teil, 7. Kapitel, 
‚& Dubois en nn 


FE & 
SFERTERR: 


7 


tischen Feldes haben. ir 
ist also das Instrument sofort vollkommen unab 


Te Wett ln au inar Da 
ufschängt ie, 


dem magnetischen Feld 
welcher nun der zu messende ‚führt 
wird. Bei dem Deprez-Galvanometer von Edelmann 178) man 
zwei zusammengeschraubte starke Maguete M, einen ii 
darstellend. Zwischen den Polen desselben befindet sich die bewaglie 
Drahtrolle, die durch einen feinen Metalldraht (in der Röhre L) oben auf- 
ist und die unten in eine metallische Spiralfeder R nusgeht. Dur 
talldraht und die Spiralfeder wird der Strom zu- und a] M 
bunde). BeiK befindet sich der Spiegel, Die Drahtrolle 8 ist, wie man 
Instrumentes 


in der 179 sieht, die den herausnehmbaren Teil \ 
act, au ein rechteckigen Rahmen gwunden. Si Dstht us vol 
an it, und 


zur . in ihrem er 
fester Ei linder E, um die magnetischen Kraftli möglichst 

Rollo au re) Die Empfindlichkeit dieser Instrumente 7 
beinahe die der Nadelgalvanometer. Der ganze mittlere Teil ist 

einen Glaskasten geschützt. Auf die Güte des Magnetstahls und 





iheit der ist bei diesen 
et DE 


nach demselben 


von Hartmann 


Spulengalvanometer. 193 





Ivanometer 
Een rn 
ee 
Braun. In dem unteren Tragelahe ie Baht 


man den’ Hufeisenmagneten drehbare Spule ist an feinem Metall- 





Pie 





draht in dem Aufsatz aufgehi und schwebt 
zwischen den Polen des a ale 


Eine Neuerung ist bei dem Doprez-Gal. 
vanometer von Siemens & Halske 
ebracht, das in Fig. 181 abgebildet ist. Bei 
steht zunächst das Magnetaystem M, 
das bei den vorher erwi 205 Instrumenten. 
Beritontal gend int, 
d umfaßt die bewegliche 
om Eisonkern, 
an dem Torsionskopf aufgehängt 
Die Neuerung besteht nun darin, daß 
an dem Magnetsystem M ein soge- 
nannter LERNT 
schluß“ N angelegt werden kann. 
Derselbe besteht aus einem Bügel 
aus weicher Eisen, welcher mittels 
Siner Schraube ganz oder zum = 
über Magnetsyatem geschoben 
werden kagn Dadlreh Wed 
tische Feld, in he Er 
'pulo befindet, geändert, indem 
ahnt ein Teil der Kraftlinien des 
Magneten in diesen Nebenschluß hin- 
eingeht. Auf dieso Weise kann man 
die Empfindlichkeit des Instru- 
mentes in gewissen Grenzen ändern, 
bei dem gezeichneten Instrument 
bis auf 40 Proz, wodurch man eine 
gewünschte Empfindlichkeit nach 
Belieben einstellen kann. Fig. 182 
zeigt die drehbare Spule mit dem 


‚Eisenkern und der Aufhängeröhre, die in schr bequemer Weise im ganzen 


rn 





werden können. 


Ivanometern bewegt sich die stromführende Draht- 





rolle ın dem Een Ile um zwischen den Magnetpolen und dem inneren 


n ist ihre Bewegung auch achon von selbst durch 
pft, was man bei dem Nadelgalvanometer 


ae gediı 
erst. durch Anbringung eines Kupferdämpfors erreichen muß. Aber diese 





iat hier sogar #0 atark, daß sie unter Umständen einen großen 
Instrumentes hervorbringt. Je stärker das Feld ist, um 


ee ie Dämpfung, die dann bewirkt, dal die bewegliche Spule 


e Elskirlzibät 19. Auflage 








Pr — 


1. Teil, 7. Kapitel, 


Be Dei die D ber zugleich wach die Klp« 
ist, wir my u 7. ich aı 
BER as (cal ans diesen Anıadar da N 


noch 
zur barkeit besitzen als die 


dadurch _Stromstärken 


Roduktionsfaktor 
‚des Instrumentes kennt. 
Man bestimmt den Re- 
duktionsfaktor eines Gal- 
vanometers dadurch, daß man einen Strom, dessen Stärke in Ampere 
man kennt (etwa durch ein Voltameter), durch das Galvanometer schickt 
und den Ausschlag beobachtet. 

Will man starke Ströme mit Spiegelgulvanometern messen, #0 darf 
man dieselben natürlich nicht direkt durch die Galvanometer gehen lassen, 
weil die Drähte dieser Galvanoımeter eben nur für sehr schwache Ströme 
bestimmt sind und durch starke Ströme verbrennen würden. Man hilft 
sich dann dadurch, daß man in das Galvanometer nur einen ganz kleinen 
bekannten Bruchteil des ganzen Stromes schiekt. Dies geschicht dadurch, 
daß man das Galvanometer in eine Zweigleitung, bringt, wie 
Fig. 189 es zeigt. Man sugt dann, das Gulvanometer liegt im Ne bem 
sehluß. Von E aus geht der Strom, dessen Stärke man messen 
An den Punkten a und b liegt das Gelvanometer im Nebenschluß an, das 
nun die Stärke in seinem Zweige a G b direkt: angibt. Kennt man nun noch 












Strom- 
dann die Summe der Stromstärken in G und 


g.ım. Fir. 1m. 


befindet, durch den Draht des Galvano- 
meters Aließen läßt, »0 erhält man nicht 
einen dauernden Strom, sondern einen 
momentanen Strom, Durch winen 
solchen bekammt; die Nadel des Galvano- 
moters gewissermaßen einon Stoß, so daß 
sie aus ihrer Ruhelage sich herausbewegt. 
Aber da der Stoß sofort aufhört, so bleibt 
die Nadel nicht abgelenkt, sondern kehrt 
Schwingungen wieder in ihre Ruhelage zurück. 
er momentane Strom bewirkt, daß die Nadel von ihrer Ruhelage 
‚einen Ausschlag macht, der aber nicht anhält. Je größer die Elektrisi- 
tälsmenge ist, die momentan durch den Draht fließt, um ao größer ist 
ie sta Ausschlag. Man sicht, daß wenn man den ersten Ausschlag, 


196 1 Teil. 7, Kapitel, 


den die Nadel dabei macht, beobachtet, daß man daraus ein Maß für die 
ganze hat, die ist, 





Galvanomater ee Damit aber der erste ee 


Um die Blektrizitätsmenge, die durch den ersten Ausschlag gemessen 
wird, in Coulomb auszudrücken, muß man wieder den Reduktionsfaktor 
für diese ersten Ausschläge bestimmen, d. h, man muß bestimmen, wie 

'oß der erste Ausschlag ist, den eine bekannte Anzahl Coulomb hervar- 
Bing Wie das zu machen ist, wird aus dem folgenden gleich 





‚dauernden Strom durch den Galvanometerdraht Rn e sind. 
Diese Methode hat eine große Anwendbarkeit Fr viele Zu- 
nächst aber interessiert es uns N 
die Kapazität eines Kondensators zu 

Haben wir nämlich einen Kondensator er: verbinden wir die eine 





ee Is Menge de uf dieser Pla gnden Biken 
OR BEE) jenge der auf dieser Platte 
Me 8.1) 
enge Kapazität = Spannung, 
Die Spannung kennt man aber; diese ist gleich der olektromötarlschen 
Kraft der angewendeten Batterie, Die Elektrizitätsmenge kann man aber 
‚eben ballistisch in Coulomb messen, und so kann man daraus die Kapazität 
berechnen. Um die Elektrizitätsmenge zu messen, die auf dem Kondensator 
enthalten iet, verbindet man nach der Ladung die geladene Platte des Kon- 
‚denantors mit dem einen Pol des ballistischen Galvanometers, dessen anderer 
Pol ebenfalls zur Erde abgeleitet ist. Der erste A; az 
die Zahl der Coulomb an, die von der positiven Platte zur 
sind. Die Spannung der Batterie wird durch ein Voltmater gemessen, 
und so findet man aus diesen beiden Beobachtungen 
Anzahl der Coulomb 
Kapaität in Farad < Grannungadifferenz in Volk” 


Auf diese Weise hat man in dem Galvanometer auch ein Mittel, um Kapazı- 


täten zu messen, 
Wenn man Bari einen Kondensator von schon bekannter 
Kapazität hat (z.B. i Mikrofarad, oben 8.19) und diesen z, B. in städtä- 


Messungen mit dem ballistischen Galvanometer. 197 


schen Zentralen mit der Lichtleitung von 110 Volt ladet, «0 liegt auf ihm 
die bekannte Elektrizitätsmenge 110 Mikrocoulomb. Läßt man diese 
bekannte Elektrizitätsmenge durch das Galvanometer zur Erde gehen, 
so erhält: man einen bestimmten Ausschlag und hat damit das ballistische 
Galvanometer geeicht, seinen Reduktionsfaktor bestimmt, da man da- 
durch weiß, wie groß der erste Ausschlag für 1 Mikrocoulomb oder 
1 Coulomb ist. 

Auf diese Weise kann man nun auch, wie man leicht einsieht, die 
Dielektrizitätskonstante einer Substanz (9. 27) messen. 
Wenn man zwischen zwei Kondensatorplatten einmal Luft als Zwischen- 
medium hat, das andere Mal die zu untersuchende Substanz, z. B. Glas, 
so ist die Kapazität des Kondensators beidemal verschieden. Und wenn 
man diesen Kondensator beidemal von derselben Batterie aus ladet, 
und durch dasselbe Galvanometer entladet, so verhalten sich die ersten 
Ausschläge des Galvanometers in beiden Fällen wie die beiden Kapazi- 
täten des Kondensators. Das Verhältnis der Kapazitäten nannten wir 
‚aber die Dielektrizitätskonstante der angewendeten Substanz. So vielmal 

ößer als der Ausschlag des Galvanometers im zweiten Fall gegenüber 
dem im ersten int, no groß ist. die Dielektrizitätskonstante des Zwischen- 
mediums (Glas) bezogen auf Luft als Einheit. 





8. Kapitel. 
Die Kraftwirkungen elektrischer Ströme aufeinander 
(Elektrodynamik). 


‚sich. 
rer Ban men En ae en stell 
Jurehflossene eu; er DereeE war, stellte 
sich in den magnetische jet, es En von einem 
ten er De ee 
'ord- und Stidpol wie ein ıet, es übte auf einen Magneten An- 
ziehungs- und Abst äfte aus wie ein Magnet, es machte weiches 
Essen magnetich win ein Magnet. Dez Gedanke Tiogt nahe, dad sun 
stromdurchflossene Solenoide, zwei Stromkreise a ‚ebenso 
mi. snziehenden und abstoßenden Kräften wirken werden wie zwei 
Magnete. Man hätte dann zwischen zwei Strömen allein, ganz ohne 
Magnete, anziehende und abstoßende Kräfte, Dieser Gudanke zeigte 
sich bestätigt, Es war Amp&re, welcher diese Einwirkung von gal- 
vanischen Strömen aufeinander untersuchte, und welcher durch scharf- 
ainnige Experimente und Überlagungen diese Wirkungen. elektrischer 
Ströme aufeinander vollständig zul lärte. Man nennt die gesamte Lehre 
von den mechanischen Kräften, die galvanische Ströme aufeinander 
ausüben, Elektrodynamik. 

Um die mechanischen Wirkungen von galvanischen Strömen 
ee ne 
teilweise, beweglich machen. Es wird also bei diesen an 
am besten wieder das Ampöresche Gestell ange , das sch 
vorigen Kapitel beschrieben wurde, Dem beweglichen Beni muß 
man dann Fe: festen nähern, um die rl ‚oder Abstoßungen 

en zu können, Wenn man in Fig. 184 durch das Ampöresche 
( in der Figur) einen Strom in der durch die Pfeile 
Richtung a und diesem beweglichen Stromkreis festen 
Stromkreis gf (rechts) nähert, so tritt folgendes ein: 

Flielit der positive Stram in g f van unten nach oben, also in Sicher 
Richtung wie in cb, so wird ch von gf angezogen. der Strom 
in fg von oben nach unten, also in entgegengesetzter Richtung wie in & b, 
so wird ob abgnatoßen. Ganz ebenso verhält sich die Seite ad des ee 
wreglichen Stromkreis, Flit der Strom in Lg in gleicher Richtung 
in ad, ao wird nd angezogen, c b ubgestoßen; fließt der Strom in. Eee 
gegengesetzter Richtung wie in a d, so wird a d abgestoßen, ce b 
Es orgibt sich daraus der Satz: Zwei parallele gleichge 
richtete Ströme ziehen oinander an, zwei parallele 
in entgegengesetzter Richtung fließende Ströme 
stoßen einander ab. 








NER BP" 








li, 


il 


durch einen kleinen Mi 
Ebene des Drahtes hindurch; 


Tagen Babe, stellt 
magnotischen Meridian. 
diesem astatischen Leiter jetzt einen festen 
een ee Baar: Baht: daß parallele 1 
richtete sich anziehen, entgegengesetzt 
ie Ströme sich abstoßen. Als festen Strom- 
is nimmt man zweckmäßig nicht bloß einen einfnchen Draht, wie in 
g. 184, ‚einen ganzen Ruhmen mit vielen nebeneinander und 
liegenden Drühten, in denen allen der Strom in derselben 
Richtung fließt. Eine solche Anordnung zeigt Fig. 186. Auf dem Stativ G 
steht der astatische Stromkreis, MN ist der mit Draht um- 
ri . Ströme von 3 bis 4 Ampere Stärke werden durch die 
Klemmmschrauben in die Drähte geleitet und können durch die Kommu- 
R und 8 kommutiert werden. In der Figur sind Ströme in 
n N ag gerichtet. Diese ziehen sich also an und stellen sich 








200 1. Teil: & Kapitel, 


‚Nach der Untersuchung von parallelen Stromteilen Amy 
über zu der Untersuchung > gekreuzten Siromtellen 


Fir. ım, Ströme können 





ten, wie in Fig. 188 den Punkt r. Das Gesetz, das Pe ai gi 
gekreuzten Ströme gefunden hat, lautet nun: 
Zwei gekreuzte Ströme suchen sich in jedem 
Fall so zu stellen, daß sie parallel werden und 
der Strom in ihnen 
Lak nach derselben Rich- 


a- .d r- 
tung fließt, 
35 Man kann diese Wirkung 
= » _ awvier gekreuztor Ströme sehr 


gut an dem in Fig, 189 ge- 
zeichneten Apparat schen. In demselben ist ein fester 
Rahmen AB mit einer Reihe von Drahtwindungen 
versehen, in welche ein Strom durch die Klemmschrau- 
ben f und g eingeführt wird. Innerhalb des festen 
Rahmens befindet sich ein beweglicher leichter Rah- 
men CD, der auch mit einer Lage von Drahtwind 

Auch in diese Drähte kann durch eine, in der Figur re allen 
Vorrichtung mittels Quecksilbernäpfchen ein Strom geführt werden. In 
der Figur sind die beiden Drahtkreise gokreuzt gezuichnet. Sie streben 
also danach, sich parallel und gleichgerichtet zu stellen, und in der Tat 
füngt der innere Rahmen sich unter der Einwirkung der Ströme an 


ri. 1m, 









——n | 


01 


u 
tze 
nme lei 
‚Ströme sich, welche Stellung si re 
und . Denkt man sich durch jede Stroms» 
‚ebene ihre magnetischen Kraftlinien gezogen, s0 heißt dies auch, daß die 


Fig. 10. 





| 


‚Aus diesem Satz aber ergibt sich sofort, daß, wenn der bewegliche 
Stromkreis drehbar angebracht ist, eine Anordnung zu treffen sein muß, 
bewirkt, daß er unter dem Einfluß des festen Stromkreises in fort- 


‚Stromkreis 
aufeinander wirken. Ein 
elektrodynami- 
Be 0 pr» 
in 190 gezeichnet, 
‚Klemme b führt ein 
‚eine Metallsäule, welche 
in ci Quecksilbernäpfchen vermittels einer Spitze den Draht 
‚Der Strom geht in der Säule nach oben und dann durch 
p nach unten, Diese tauchen in eine mit 
‚gefüllte Rinne a, welche mit der Klemme e durch einen Draht 
ist. Um die Rinne herum liegt ein kreisförmiger Kupfer- 
‚streifen oder auch ein en zusammengelegtes Kupferband, dessen 
Enden mit den Klemmen e und f verbunden sind. Leitet man nun 


WE { 








Tmtmer.Jeitendl mib dem anderen Teil verbunden bleibt. 
‚Einen ganzen geschlossenen Stromkreis kann man nie durch einen Strom, 
ebensowenig wie durch einen Magneten, in Rotation versetzen. 
Was nun die Größe der Kräfte betrifft, die zwei 


its a yektaet Seaste Ströme, die durch 
die beiden Leit [3 jeder der beiden Ströme ist, 
desto größer ist auch die Kraft, mit welcher die ir ler 
wirken, (e) ie) Kraft zwischen zwei geschlossenen Strom- 


hängt immer ab von dem Produkt der Stromstärken 
in ihnen, sie ist unter sonst gleichen Umständen um so größer, je größer 
‚dieses Produkt: ist. 


Durch eine KANRE sehr sorgfältiger und scharfsinniger 
Experimente hat, Her Weber die elektrodynamische Kraft 
‚genau zahleı diente ihm zu "Loser Untermichung 


Lugen 
Be en in N Entfernungen voneinander bringen 
durch welche er Ströme verschiedener Stärke senden konnte. 
Er a sich dabei, daß die Kratt, mit welcher die bewogliche Drahtrolle 
von der festen supesriflen wurde, unter sonst gleichen Umständen 
Lage und gleicher Form) direkt: abhängt und nur abhängt von dem Pro- 
dukt der Stromstärken, die in den beiden Rollen herrschen, Weber 
konstruierte daher umgekehrt einen Apparat, em beegahen Bir 
meter, bestehend aus einem festen und einem en Stromkreise, 
in welchem man direkt durch die Ablenkung des beı en Stromkreises 
auf die Größe des Produktes der Btromatieken ‚schli konnte, welche 
in beiden Stromkreisen herrschen. Eine einfache Anordnung dieses Appa- 
rates war achon in Fig. 189 gezeichnet, Sendet man re: einen ara 
ae en Ho sr rn hintereinander, so 
ist die Kraft. mit welcher die bewegliche Rolle 6 wirds proparilonet 
dem Quadrat der Stromstärke it dieser Kraft eine 
andere, z. D. die Torsionskraft eines Aufhängedrahtes, ont so kommt 
die bewegliche Rollo in einer bestimmten Lage ins Glei t, in welcher 
“ um einen bestimmten Winkel von ihrer Anfaı nal 
Bit daher der Winkel, um welchen sich die innere Ralle CD Ft 
(aß für das Quadrat der Stärke des Stromes, welcher beide Rollen 
durchfließt. Wird der Strom in beiden Rollen zw 
gleich kommutiert, so ändert sich daher weder 
die euer noch die Größe der Ablenkung, 
Ein solches Elektrodynamometer läßt sich also uls en zur 
Messung der Stromstärke benutzen. Die Größe der Kraft en 


ab von dem Quadrat der Stromstärke. Und die Kraft 


dal e . 
Bei allen IE 


'orm bi eine 
‚Rolle innerhalb einer festen Rolle. Die Form der 
Rollen kann verschieden sein. Wir beschreiben 
hier zunächst nur das Elektrodynamo- 
meter für schwache Ströme von 





Pi. vom 








wogliche 
Fig. 192 beson- 
ichnet ist, besteht 


in der Figur sieht, auf einen 
Elfenbeinrahmen aufgewün- 
den sind. An dem Rahmen 
ist ein Spiegel befestigt, den 
man durch das Fenster des 
A mittels eines 
Fernrohres beobachtet. Die 
bewegliche Rolle hängt an 
‚einern Metallfaden, der oben 
an dem Kopf der Glasröhre 
befestigt ist. Die Achse der 
beweglichen Rolle 
trägt unten ein 
Platinblech, welches 
in ein Gläschen 
mit Schwefelsäure 
taucht. Dies dient 
einerseits dazu, um 
der  bewaglichen 
‚ andererseits aber um die Schwingungen 

ä zu kann einen und denselben Strom durch die 
‚feste und die bewegliche Rolle senden, oder auch durch jede einen anderen 


u 













wirkt. Bin Stück Eisen, in welchem also die Mole- 
kularströme beliebig durcheinunder liegen, kunn gar 
keine elektrodynamische Wirkung ausüben. Wenn 
man aber um dieses Stück Eisen eins Drultepirale 
legt und einen Strom durch diese hindurchsendet, 
so wirkt dieser Strom auf jeden einzelnen der Mole- 
kularströme olektrodynamisch ein. Wir haben 
schen, daß gekreuzte Ströme sich immer 

zu stellen streben. Wenn also die Mol 

ihren Molekularströmen frei beweglich sind, so 
müssen sich alle einzelnen Molekularströme so. 
stellen, daß si parlll und geichgeichtet, dem Strom in der is 





rungsspirale sind. Wenn daher in Fig. 193 durch die Richtung des äußeren 
Pfuilea die Richtung des magnetisierenden Stromes gegeben ist, »0 müssen 
alle Molekularströme sich so einstellen, wie es die durch die Pfeile 
in den kleinen Kreisen unzeigt, Daraus erkennt man aber leicht, daß, 
wenn zwei nebeneinander liegende Molekularströme in gleicher Richtung 
fließen, dann an den Seiten, wo sie zusammentreflen, die des 
Stromes in beiden entgegengesetzt ist. In Fig. 194 werden beide Mi 
ströme in derselben Richtung, der Richtung der Pfeile, durchflossen, au 
den Seiten AB und CD aber fließen infolgedessen die Ströme entgegen- 
tzb, der eine nach oben, der andere nach unten. Es heben sich 
ufolgedessen die Wirkungen aller dieser inneren Seiten auf und man 
kann num annehmen, daß um jeden Magnet ein Strom. ießt, der 


die Summe der äußersten Molekularsrröme ist. Einen 
(Fig, 195) kann man also einfach auffasson als einen Stab, 
einer großen Reihe von parallelen galvanischen Strömen umflossen ist. 
Die Pieile stellen die einzelnen Molekularströme dar, ie haben. alle 


| Pr 


j 


Ampdresche Molekularströme. 205 


dieselbe Richtung. Wenn man nun den Magnetstab von der Seite 8 ansicht, 
so fließen die Ströme um dieses Ende in derjenigen Richtung, welche ein Uhr- 
zeiger bei seiner Umdrehung hat. Betrachtet man dagegen die Ströme von 
dem mit N bezeichneten Einde, so ließen sie ent- Ben 
gegengesetzt, wie der Zeiger der Uhr sich dreht. ; 


Obwohl also alle Molekularströme in gleicher er 
Richtung fließen, ist der Sinn der Strom- 
richtung für den Außenraum bei dem einen 
Ende ein anderer als bei dem anderen. Das BD 


eine Ende wird ein Nordpol, das andere ein 

Südpol. Da wir beider Magnetisierung durch einen Strom bereits gesehen 
haben (8. 161), daß um den Südpol der magnetisierende Strom in der 
Richtung des Uhrzeigers fließt, so können wir 

sofort sagen, daß auch die Molekularströme um 
den Südpol die Richtung des Uhrzeigers haben 
werden. In der Fig. 195 sind die Molekular- 
ströme auch so gezeichnet. 

Durch diese Auffassung eines Magneten als 
eines Systems von parallelen Kreisströmen kann man nun alle elektro- 
magnetischen Erscheinungen auf elektrodynamische zurückführen. So 
kann man die Anziehung und Abstoßung von Magneten aufeinander 
erklären als die elektrodynamischen Anziehungen und Abstoßungen der 
Molekularströme. Ebenso ist die Anziehung und Abstoßung von Mag- 
neten und Solenoiden nur ein spezieller Fall der elektrodynamischen 
Wirkung von zwei Solenoiden aufeinander. 

Wir hatten bei allen früher betrachteten Wirkungen des elektrischen 
Stromes, bei den Wärme-, Licht- und chemischen Wirkungen eine merk- 
würdige Reziprozität gefunden. Jede Wirkung, die ein elektrischer Strom 
hervorrief, war, wenn sie von der Richtung des Stromes abhängt, um- 
gekehrt im stande, selbst wieder einen elektrischen Strom zu erzeugen. 
Es liegt nahe, zu vermuten, daß auch alle die Wirkungen, welche wir i 
den beiden letzten Kapiteln besprochen haben, Wirkungen, welche ja 
wesentlich von der Richtung des Stromes abhängen, umgekehrt selbst 
im stande sein werden, elektrische Ströme hervorzubringen. Wir sahen, 
daß ein elektrischer Strom Eisen magnetisch macht; wir können fragen, 
ob nieht auch umgekehrt Magnetisierung von Eisen einen elektrischen 
Strom hervorbringt. Wir sahen, daß durch elektrische Ströme Magnete 
bewegt werden. Wir können fragen, ob nicht auch durch Bewegung von 
Magneten Ströme erzeugt werden. Beide Fragen werden mit Ja beantwortet 
werden. Wir sahen, daß durch einen festen galvanischen Strom ein beweg- 
licher bewegt wird, ja sogar in dauernde Rotation kommen kann. Es wird 
sich umgekehrt zeigen, daß durch die bloße Bewegung eines galvanischen 
Stromes auch Ströme erzeugt werden können. Kurz, alle die Wirkungen, 
welche wir bis jetzt betrachtet haben, gestatten eine Umkehrung, 
diese umgekehrten Wirkungen werden Induktionswirkungen genannt. 












9. Kapitel. 

Induktion. 
Michael Faraday, Be ae Dal ER U Bee 
von der Elektrizität in allererster Reihe genannt werden 


TB nkrel Herde ieknn; won dem mo Hlerwsn wre Ba ebee 
essanten Erscheinungen der elektrischen Induktion nicht nur entdeckt, 


bloße Anı it eines elektrischen Körpers ist imstande, 
unelektrischen Körper elektrisch zu machen. Sollte nicht auch bei elek- 
trischen Strömen etwas Ähnliches stattfinden? Sollte nicht nn durch 
einen Strom, der in einem Leiter fließt, in einem anderen in der Nähe 
befindlichen geschlossenen Leiter ein elektrischer Strom urregt er 
Diese Frage stellte sich ET, ‚suchte sie durch BE gelacht 
und ausgeführte Versuche zu beantworten. Was er fand, sicht 
ganz seinen ursprünglichen Vermutungen; die von ihm 
‚schein: an so Gene Kae ee Gars er seine a 
ungen oft. modifizieren mı mit dem größten a 
Scharfsinn und Geschiek wußte er die Erschein nn 

’t alles, was wir von ihnen wissen, sein Werk Man muß in 

Originalberichten Faradays nachlesen, wie viele mühevolle und se) 


Versuche fehlschlugen, wie endlich nach einer er von viel- 
fach varüerten Experimenten sich eine Sn der Wirkung zeigte, ah 
er suchte, und wie er dann diese Spur verfolgte und Te einen 


richtigen Begrifi von Faradays Genie zu bekommen. wo. diese 

Erscheinungen genau bekannt sind, ist es nicht mehr nötig, den a 

vollen stufenweisen Weg zu gehen, den Faraday ei a wußte, jetzt 

können wir bald mitten in die Erscheinungen hineiı und von vorn- 

herein diejenigen Bedingungen annehmen, die sich be erwiesen 
n. 


Immer, wenn ein elektrischer Strom in einem 
Stromkroia geöffnet oder geachloasen wird, 
entsteht in einem in der Nähe befindlichen g 
schloasenen Leiter ein momentaner elektrischer 
Strom. 

Die beiden Leiterkreise sind also ganz voneinander getrennt, es &xir 
stiert gar keine leitende Verbindung zwischen ihnen und doch entsteht. 
durch das Öffnen und Schließen eines von einem Strome durchflossenen 
Leiters in einem eben noch ganz stromlosen geschlossenen Drahtkreis 
tin momentaner galvanlscher Strom. Um diees Krschainüng MINSHARIEEE 


führt, die des Drahtes auf dem engen Zylinder P nach a und b. 
man die äußere Spule mit einem Galvanoskop G und die innere 
Spule unter Einschaltung eines Unterbrechers U (wie er in Fig. 81 dar- 
r m Flement E (hier einem Alkkumulator). Man 
zwei geschlossene Leiterkreise; in dem inneren Mießt, fortwährend 


i 
3. 
& 





‚ein Strom, in dem äußeren nicht. Sowie man aber nun den Strom in dem 
inneren Drahtkreis unterbricht, indem man den Bügel B, wie es in der 
Figur gezeichnet ist, aus den Quecksilbernäpfehen des Unterbrechers 
herausnimmt, wird die Nadel des Galvanoskops momentan abgelenkt, 
‚kehrt aber sofort, wieder zurück. Sowie man den Strom in der inneren 

L wieder schließt durch Eintauchen des Bügels B, wird die Nadel 
aber ebenfalls nur einen Moment und kehrt auch sofart 


tionsströme und kann also sagen, beim Öffnen und Schließen des 
Stromes in P wird in 8 ein momentaner Strom induziert. Man 
nennt die Spule P die induzierende Spule, die Spule 8 die 
induzierte oder Induktionsspule,. Die Induktionsspule 8 
wird gewöhnlich aus sehr feinem Kupferdraht verfertigt, welcher mit 
Seide umsponnen ist, damit man viele Windungen nebeneinander und 


| 










1. Teil, 8. Kapitel, 


übereinander bringen kann, ohne daß aie in leitende Vi 
Die Spule P este aus dickem Kupfelraht, damit der 


a1 






(sekundäre Strom) hat 
te, beim Öffne 
Strom. 

B in die 


der anderen Richtung. Wenn diese Ströme sehr rasch hi 
folgen, so daß sich ein Strom nach der einen Richtung sehr rasch an den 
vorher; m nach der anderen Richtung anschließt, so 
sie Wochselströme, Es kann also vin Stromkreis 
Wechselströmen durchflossen werden, ebenso wie er von einem 
von gleichbleibender Richtung durchflossen wird. Bei We 
wechselt die Richtung des positiven Stromes in dem Stromkreis, 
fort, und zwar sehr rasch hintereinander. Es ist natürlich nicht, möglich 
dadurch, daß man den Draht aus dem Quecksilber mit der Hand heraus- 
nimmt und wieder einsteckt, sehr schnell wechselnde Ströme in der Induk- 
tionsspulo zu bekommen, Wenn man aber den primikren ri 
er in seine Spule kommt, durch einen Neefachen Hammer @.| 

hen läßt, so bewirkt dieser ja selbsttätig rasch aufeinander 
Sehtiedungen und Öffnungen des Stromes und man bekommt daher in“ 
der induzierten Spule fortwährend Induktionsströme, bald nach der { 
buld nach der anderen Richtung. Eine Einrichtung dazu z0igt Fig. 
‚Von einem Element geht der Strom zu den beiden Klemmen a und # u 
von diesen um den Blektromagneten E des Neofschen Hammers, 


horisontal liegt, dann durch die primäre Spule P des Indu 

und von dieser durch die Spitze # und die Feder des Hammers zum El 
zurück. Sobald der Strom in der primären Spule fließt, wird die 
angesogen und dadurch der Strom underbrochen. Die Feder 
dann wieder zur Spitze und schließt den Strom wieder, 

und Schließung entsteht dann in der ackundären Spule 8 ein 


einmal nötig, einen Strom ganz zu unterbrechen, um 
zu bekommen. BONO TAda Sobwnalunr 
ng des primären Stromes erzeugt 
onsspule N en 


Richtung des Induktionsstromes 
ekung wie die Öffnung, währtel de Ver: 
hat wie die rim. 


m die andere irgend- 
um einen momen- 


I Bt (indem 
Spitze so fest an die Feder anlegt, 
sun können) und die weitere 


‚erhält man jedesmal einen Induktionastrom, m 
beide Male von entzwgengesetzter Richtung. 
braucht also die induzierte Spule der pr 


/ i zu erhalten. Bei dieser Näherung und Ent- 
st es natürlich gleichgültig, ob die primäre Spule bewoglich, 
sundäre, induzierte, fest ist, oder ob umgekelirt die prnäre 


18. Auflaac u“ 





GG — 


210 1. Teil, 9. Kapitel. 
Stromes. Entfernt man ggtıb va Er) er 
‚strom in 3 dieselbe Richtung wie der Strom in P. Beim Entfernen hat 
‚also der Induktionsstrom dieselbe wie beim 

Para re er dar a rc abeheds Arnähern 
und Entfernen eines St est en Leiterkreise ER 
während Ströme von abwechseln: a erzeugen. 
die Annäherung und Entfernung der beiden $ a ee 
einander von statten, so schließen sich diese En ch 
hintereinander an, sie 


Eindruck eines ununterbrochenen Stromes 
machen, Es entstehen wieder Wechselströme, Man kann aber 
hier schon erkennen, daß es sehr leicht ist, durch Induktion auch Ströme 





‚zierten Spule beide Male en von pre Und 
wenn die Annäherung und et rasch genug ee 
En in der induzierten at Ströme von einer 
Bund a DB ei verhalten wie ein DEE 
ich, durch Bewegung eines Stromes in ne 
ingeriehteten Kommutator EN Ströme von 
ne Richtung I in einem Kreise hervorzubrin 


zeugt werden, ob nun die Spul a rn 
sie schon außerdem von einem Strome durchflossen ist. In letzterem 
Fall addiert oder subtrahiert sich der momentane Induktionsstrom zu 
(resp. von) dem schon vorhandenen Strome, je nachdem ihre Richtungen 
gleich oder en setzt. sind. 
Die vielen ARE die wir zwischen galvanischen Strömen 
und Magneten gefunden haben, legen nun die Frag nah, ob nahe, ob en auch 
Magnete in eben derselben Weise induzierend 
kreise. Und hiermit sind wir zu einer Reibe von Tea 
die in den letzten Jahrzehnten der Elektrizität eine tige Ve 
verschafft haben, zu Erscheinungen, welche die der ganzen 
modernen Entwickelung der Elektrotechnik bilden. Mi ichnet sie 
als Erscheinungen der Magnetoinduktion und im Gegensatz 
dazu die eben behandelten Flle als solche der Elektroinduktiom. 
Da ein Magnet sich bekanntlich genau so verhält, als ob er aus siner 
Ben Menge von er Molekulsrströmen bestünde, so muß 
de Annäherung eines Magnets an eine geschlossene Bm 
momentanen Induktionsstrom erzeugen, und ebenso muß 
Entfernung des Magnets ein momentaner Induktionssteom in der Draht- 
zu erzeugt werden, Diese Folgerung aus allen unseren bis 
‚enntniasen ur t sich nun in der Tat bestätigt. Wenn man in 
‚den Magnetstab N 5 in die Drahtspule A, deren Enden durch ein 


skop G verbunden sind, hineinstößt, so entsteht in der Spule ein momen« 
taner Induktionsstrom, der die Magnetnadel des s zum 
Ausschlag bringt. Zieht man den Magneten aus der Drahtspule 


cd 


———— 








momentanen Induktionsstrom, der 
i fließt. Aber nicht bloß das 
sondern jede Lagenänderung 


Fig. 1m. 
v 





zu beachten, daß man, um diese Uhrzeigerregel 
Drahtspule immer nach dem betreflenden Pole 





n Pig, wo, 
2 
177 N) 0 
et] 


‚sind. 
se A,, der sich dem Nordpol nähert, und im Drahtkreis B,, der 
dpöl entfernt, fließen die Ströme, wenn man sie von den 
‚Polen sus betrachtet, in demselben Richtung (nämlich 


212 1. Teil. 9. Kapitel. 2 


umgekehrt wie der Uhrzeiger), absolut genommen. aber 







‚Drahtkreise zusammenfassen, wenn man an 
de Aushang nd Atobung denkt, di in Ski ui andern 
ein Stromkreis anf einen Magneten ausiiht 
en, Bei jeder 
Bewegung eines Stromes oder ein n Aa Run £ 
der Nähe eines Draht 
teren ein Strom. Da i 1 
ob der Btrom resp der Magnet ER 








den Strom roap. Magneten. Die A: 
stehenden indusierten Stromes ist immer 
solche, daß derselbe Een der eloktrodyns- 
mischen (oder elektromagnetischen) Wirkung auf d. 
duzierenden Strom resp. Run En die ent 
gegengesetzte Bewegun rteilen würde 


also z.B. in der Stromdraht A, dem Narlpat näher, 
wo muß der Strom in ihm liejonige Richtung erlangen, daß der Stromdraht 
wird. Iı schen wi 





von dem Nord} en ie! 
der Pfeile, daß die A stattfinden würde, ‚gleichgerichtete 
Ser engesttxt gerichtete sich RUMOBGEN 





us Lenzsche 

kmh ein Kunde da Aare Busen a! ir Bee Ih 
a Bande N tig ist. Nehmen wir an, eat 
einzusehen, daß wir Stromspni = A und B u in rel je ein 
Strom nach derselben Richtung zirkuliert, A sei fest, B sei bemsglich. 
Wir wissen aus dem elektrodynamischen Gesetz von 
leichgerichtete Ströme sich Se suchen. Folglich 

ro: B auf A zu, er wird von A angezogen. Dei BE ha h 
leisten aber die elektrischen Kräfte, die von a 
Arbeit. Woher kommt diese Arbeit? Welches ist ihr 2 
umsonst bekommen wir ja koine Arbeit in der Natur. 

liefert werden aul Kosten der Energie des Stromes, EI 
Dis Energie, die in jeder Sekunde gleich dem Produkt ‚a der slaktm- 
motorischen Kraft des Elementer und der Stromstärke, 
wird, wenn sonst keine äußere Arbeit geleistet wird, en 
in Jouleache Wärme verwandelt. Leistet der Strom aber noch 
‚Arbeit, wie hier, wo er den Strom B anzieht, so En daraus, daß 
‚sche Wärme in A um den ganzen Betrag dieser Arbeit kleiner 
ala wenn keine Arbeit gleinat wird. Da nun die Joulesche } 
dem Widerstand des Stromkreises und der Stromstärke 
Widerstand aber ja unverändert, bleibt, so folgt, daB 
unserem Kreis» A kleiner sein muß, wenn er den 
wonn er das nicht tut. Die Folge der Bewegung von B auch 

















Rochte-Hand-Regel. 218 


eine Verringerung der Stromstärke in A, d. h. die Erzeugung eines neuen 
Stromes (Induktionsstromes), welcher dem vorhandenen entgegenfließt 
und ihn dadurch schwächt. Das ist nun in der Tat der Ausdruck des Lenz- 
schen Gesetzes. Denn da der ursprüngliche Strom in A der Annahme 
nach den Strom B anzuziehen suchte, so wird also durch die Annäherung 
von B an A in letzterem ein Strom erzeugt, welcher B abzustoßen sucht. 

Was hier in dem einen Beispiel ausführlich entwickelt wurde, ist 
nun in allen anderen Fällen ganz ebenso durchzuführen, so daß wir also 
behaupten dürfen, das Lenzsche Gesetz ist eine notwendige Folge des 
Satzes von der Erhaltung der Energie. 

Wir können die Richtung des durch Bewegung entstehenden Induk- 
tionsstromes auch durch eine Fingerregel darstellen, so wie wir 
oben (8. 181) die elektro- 
magnetische Bewegung durch 
eine solche dargestellt haben. 
Hatten wir aber damals de * 
Finger der linken Hand neh- 
men müssen, so werden wir 
jetzt, wegen des. Lenzschen 
Gesetzes, die der rechten P le 
Hand anzuwenden haben. Wir 
halten also von der rechten 
Hand den Zeigefinger in die 
Richtung der magnetischen 
Kraftlinien, den Daumen in 
die Richtung der Bewegung 
des induzierten Stromleiters, N 
dann gibt der Mittelfinger die 
Richtung des entstehenden 
Induktionsstromes an. Diese N 
Regel bezeichnet man als 
Rechte-Hand-Regel. 

An dem einfachen Beispiel, das wir schon oben $. 182 zur Untersuchung 
der Bewegung benutzt haben, die ein Strom in einem magnetischen Feld 
erfährt, können wir unsere Regel leicht anwenden. Bewegen wir das 
Drahtstück M (Fig. 201) nach- rechts durch das Magnetfeld, so ist der 
rechte Daumen nach rechts, der rechte Zeigefinger von unten nach oben 
zu halten, Zoe geht der rechte Mittelfinger von hinten nach vorn und 
gbt m uns a die ichtung des dabei entstehenden Induktionsstromes an. 

Regel oder das Lenzsche Gesetz und ebenso eine weitere Regel, 
die - “ala ke kennen lernen werden, geben uns aber nur eben Aufschluß 
über die Richtung des entstehenden Induktionsstromes. Wir müssen 
uns aber auch über die Stärke und überhaupt über die genaueren quanti- 
tatiwen Gesetze dieser Erscheinungen informieren. 

Immer, wenn Elektrizität durch einen Drahtkreis fließt, muß eine 
elektromotorische Kraft vorhanden sein, welche die Elektrizität eben 
in Bewegung setzt. Wir müssen daher auch hier, bei den Induktions- 
strömen, zuerst nach der elektromotorischen Kraft der induzierten Ströme 


fragen. 


Fig. 201. 














— 


214 1. Teil. #. Kapitel. 


‚scheint bei dieser Untersucht 
Pa Ba wir es ja mit Freien, har nbar ee 
luktion, zu 


u 
IR 


F 
H 
£ 
ae 
EI 
5 
: 
H 
PER 
5. 
ii 
Eu 
s 


R k 5 Re 
ee nähe dnß beide magnetische Kräfte 


Die magnetischen Krüfts eines 
die en Kräfte eines rer Tndukonaeröme in 
een Stromleiter hervorrufen. Dadurch 
sind die beiden Arten von Induktion auf dieselbe Erscheinung zurück 
nn = Blektroinduktion ist ebenfalls eine Mi 
die magnetischen Kräfte des primären Stromes die Induktion 


folgt aber, daß wir am leichtesten und übersichtlichsten 
die quantitativen Verhältnisse der Induktionsströme werden darstellen 
wenn wir in allen Fällen Gebrauch machen von den mugne- 
tischen Kraftlinien, die ja sowohl in der Nähe eines 
wie in der Nähe eines galvanischen Stromes vorhanden sind. Wenn sich 
ein Drahtstück in der Nähe eines Magneten bewegt, so durchschneidet 
es im allgemeinen immer die Kraftlinien desselben und ebenso, wenn &# 
sich in der Nähe eines Stromkreises bewegt. Dieses Durchschneiden der 
Kraftlinien ist.es, welches die Ursache für die Induktion ist. Wenn anderer- 
a rimärer Strom urst entsteht, »o ee 
außen und schneiden also wieder ein irgendwo in der Nähe 
ne Leiterstück, Wird umgekehrt der primäre Strom 
nachdem er bis dahin bestanden hat, so verschwinden die linien; 
man kann sich vorstellen, daß sie allmählich von außen in den Stromkreis 
hineinrieken und dort aufhören; dabei schneiden sie also auch wieder 
ein in der Nähe befindliches Leiterstück. Kurz, in jedem Falle der In- 
duktion finden wir, daß Kruftlinien die einzelnen Teile der induzierten 


et 


a 
i 


meter verbunden sind, so können wir in diesem Da se 
fuche Weise Induktionsströme erzeugen und am Gulvanoıneter 

‚Jodo einzelne Stück des Drahtes idee 

bald in dem einen, bald in dem anderen Sinne. Im ganzen treten dadurch 
in die von dem Drahtkreis umachloasene Fläche entweder Kraftlinien ein 
‚oder aus, es wird die Zahl der Same di  TIlche vera 
oder vermindert. Die Geschwin. diese Kraftlinienzahl 
sich ändert, diese ist es nun allein, San et elektromotarische | 
Kraft bestimmt. Je größer die Kraftlinienzahl ish 
die pro Sekunde in die Fläche hineintritt oder 
hersustritt, je größer also, wie wir es nennen 
wollen, dieGeschwindigkeit iat, mitderdieKraf® 














Elektromotorische Kraft der Induktionsströme. 215 


linienzahl in der Fläche sich vermehrt oder ver- 
mindert, um so größer ist die erzeugte elektro- 
motorische Kraft der Induktion. Und dabei bringen 
austretende Kraftlinien immer einen Strom im Uhrzeigersinne hervor, 
wenn man den Drahtkreis in der Richtung der Kraftlinien ansieht, ein- 
tretende einen solchen im entgegengesetzten Sinne. 

Aus diesem allgemeinen Gesetz folgt zunächst: je stärker der 
induzierende Magnetoderderinduzierende Strom 
ist, um so größer ist bei sonst gleichen Verhält- 
nissen die elektromotorische Kraft in der indu- 
zierten Spule. Denn in der Nähe eines stärkeren Magneten oder 
Stromes sind mehr Kraftlinien pro Quadratzentimeter vorhanden als bei 
schwächerem Magnete oder Strom. 

Ferner folgt daraus: je rascher der primäre Strom 
oder Magnet in seiner Stärke oder in seiner Lage 
verändert wird, um so größer ist die elektromoto- 
rische Kraft des Induktionsstromes. Vondem Material 
des induzierten Drahtes ist sie ganz unabhängig. Je rascher, also auch je 
plötzlicher die Unterbrechungen eines primären Stromes stattfinden, 
um so größer wird die elektromotorische Kraft des induzierten Stromes. 

Und endlich drittens: je größer die Anzahl der Win- 
dungen der induzierten Spule ist, um so größer 
wird dieelektromotorische Kraft desinduzierten 
Stromes. Denn jede Windung umfaßt eine Anzahl Kraftlinien und 
die gesamte Zahl der Kraftlinien, die pro Zeiteinheit ein- oder austreten, 
ist daher um so größer, je mehr Windungen die Spule hat. 

Wir können die Größe der elektromotorischen Kraft des Induktions- 
stromes direkt gleichsetzen der Zahl der pro Zeiteinheit in die Fläche 
hinein- oder aus ihr herausgehenden Kraftlinien. Indes wäre diese Ein- 
heit für praktische Zwecke zu klein. Man ist daher übereingekommen, 
diejenige elektromotorische Kraft als Einheit zu nehmen, bei der nicht 
eine, sondern 100 Millionen (10°) Kraftlinien in der Zeiteinheit in die 

'he ein- oder austreten. Diese Einheit ist gerade das Volt, das wir 
schon immer angewendet haben. Wir haben z. B. in Fig. 202 ein Bild 
der Kraftlinien eines Magnetstabes. Nehmen wir nun einen Drahtkreis, 
wie den bei A, gezeichneten, der eine bestimmte Fläche umschließt, und 
nähern wir ihn dem Nordpol bis A,, so erkennt man, daß dabei mehr 
Kraftlinien durch ihn hindurchgehen als früher. An der Stelle A, durch- 
setzen drei Kraftlinien die Stromfläche, an der Stelle A, aber sechs. Wenn 
sich folglich die Stromfläche in 1 Sekunde von A, bis A, bewegen würde, 
so würde die elektromotorische Kraft da die Zahl 3 ausgedrückt sein. 


Bewegt sich aber die Stromfläche in . Sekunde von A, bis A,, so ist 


die elektromotorische Kraft durch die Zahl 3000 dargestellt. Nach unserer 
Festsetzung wäre in diesem zweiten Fall die elektromotorische Kraft 
0,0003 Volt. Rückt die Fläche bis zum Nordpol N, so treten dabei am 
meisten Kraftlinien ein; rückt sie weiter, so nimmt die Induktion wieder 
ab und an der Stelle M bringt eine kleine Bewegung der Drahtfläche keine 
neuen Kraftlinien mehr hinein. Dort ist also der Induktionsstrom Null. 








nach A, 2 
er Dana Verkähren. findet auch. bei der Elaktroinduktion sine An- 
wendung. Denn da jeder Stromkreis mit magnotischen Kraftlinien be- 


haftet ist, so schneidet der sekundäre Leiter, wenn er dem pri Strom 
sich nähert oder sich von ihm entfernt, die Kraftlinien desselben und da- 
Fig 2m, 





durch entsteht der Induktionastrom. Wird der 'üre Leiter unter- 
brochen, s0 verschwinden seine Kraftlinien, sie gehen also durch die Fläche 
des sekundären hindurch und erzeugen Induktion. 

Um 'h mittels der Kraftlinienvorstellung die Richtung des Tn- 
duktionsstromes immer unzweifelhaft festzustellen, ist von Maxwell 









Wenn 3. B. der Dralitkreis in Fig. 20% (oben) von der Stelle A, über 
den Magneten fortgezogen wird, bis zur Lage A,, s0 ändert sich ın der 
Mitte des Magneten die Richtung des Induktionsstromes; wird er dann, 
wie es in der unteren Figur gezeichnet ist, umgekehrt von A, 


. a 


w Maxwollsche Regel, 217 
2 a 


abwechselnd 

en ask ee elle Sam kehren sich un enden, 

Een Se Magnetstabes, wenn der Drahtkreis, statt 
Bed seine aber de Misco Mage 


Dasselbe findet statt, wenn der Drahtkreis fest bleibt und der 
dureh ihn hi wird, nach der einen und anderen Richtung. 


Zeh rel der Arm Fin. ms. 
GE RE a ulan 1oh Imrtanda, ( =) = )i Ö 
durch einfache Bewegung einer 


Kühe von Draktpulan elektrische ) 
Armada eb I Ba 5 0 


wechselnder Bichtong, aber es wird uns möglich sein, diese 
Ströme durch Zuhilfenahme eines passend ng ra Bonn 


ee = ‚können wir durch Umhekung 
den > 1 In dei ze ihnen 
erzeugen. Der 13 en bei ipulen ist 
zusammenhängend. Wenn die eine Spule A sich von 
‚dem Nordpol N entfernt, entfernt andere B 
au a Zeit von dem Südpol 8. Damit mun 
diese Ströme sich in den Spiralen nicht entgegen- 
wirken, sondern zusammensetzen, müssen die Wi 
dungen der Spiralen zweckmäßig ineinander Ül 
gehen, nämlich #0, daß die beiden Schenkel in 
entpogengwsetzter Richtung mit dem Draht um- 

ickelt sind. 
Sobald num die beiden Drahtspulen sich zu- 
sammen bewegen, tritt in beiden die Induktion in 
Wirksamkeit, es werden in beiden Spulen elektromotorische Kräfte errugt, 
die sich addieren, und wenn die Enden der Spulen durch einen üußı 
verbunden sind, so fliedt durch das ganze System ein Induk- 
tionsstrom. Dabei ist es ganz gleich, ob der Magnet fest it und die 
ah ‚drehen, oder ob die Spulen festgehalten werden und der 

in Drehung versetzt wird. 
ie valen di Richtung des Induktionsstromes und die Größe der 
‚elektramotorischen Kraft zu bestimmen suchen, wenn der Kern mit den 











a 








218 1. Teil, 9. Kapitel. 


sich vor dem feststehenden Magneten droht, Dabei 
eine von den Spulen, etwa A, zu betrachten, da die andere 
verbunden ist, daß die beiden induzierten Ströme in gleichem 
laufen. Die Kraftlinien gehen vom Nordpol N aus nach allen 
ie ‚ zum Südpol 8 hin. Es möge sich die Spule A 
wie in Fig. 205 bewegen. Wenn die Spule i 
I über dem Pie Nanht ge ee 
; fängt sio un, sich ferne treten mehr und 
Kesflinfen ‚aus ihr heraus, also fließt, nach Merellch 


“| 


en (8.216), 

in der Richtung der Kruftlinien geschen, der Strom in ihr im Sinne des 
Uhrzeigers. Ist die Spule 

hie) bie A, gekommen, so ist 

ie aus ihr ausge- 





gE 
E 
RE 


i 
F 
Ä 


Stromes auf dem ganzen Wege von A, über Keuadl, bis A, nicht 
ändert, wenn die Spule vom Fordpol zum Südpol sich dreht. “Dreht 
sie sich aber weiter von A, über und A,, so dringen die von oben 
herelnkemmenden. Kraltlinfen. seitlich: heraıe, nnd zngtäRRANEERRBER 
unten immer neue herein, #0 daß auf dem Weiterweg der Strom 
wie der Uhrzeiger fießt, während rich die Spule von 8 im Sinne des Uhr- 
zeigers nach N dreht. Die Umkehrung des Stromes findet also statt, 
während. die. ie Spule gerade, über den Polen, sich vorbeibewegt, Am 
größten ist die elektromotorische Kraft und daher auch der Strom dann, 
wenn die Spulen gerade um 90% von den Polen entfernt sind, Denn 
dort treten bei der Bewegung von unten die Kraftlinien aus, von oben 
die Kruftlinien ein, und wir haben geschen, dnß diese zusammenwirken. 
Bei jeder halben Umdrehung des Magnetes oder des Kernes mit den Draht- 
spulen wird also die Richtung des Induktionsstromes in ihnen verändert. 

ie Spulen und der sie verbindende Draht werden von Wechsel 
strömen durchflossen. 

Die Einrichtung, die hier schematisch beschrieben. wurde, ist nun 

in ähnlichen Formen vielfach wirklich ausgeführt. In dem Apparat i 


® 


1 Magnotelsktrinche Maschine. 219 


i auf einer Unterlage, und vor 
‚Polen werden zwei Spulen R R‘, die auf Bisonkernen aufsitzen, 
vermittels eines Rades in rasche Rotation versetzt. Man nennt sie zu- 


dieser Stram nach außen durch einen beliebigen Draht WW 
leiten zu können, werden diese Enden in zwei voneinander isolierte Ringe 





auf der metallischen Achse geführt, welche also mit: der Achse und mit 
den ‚sich drehen. Auf diesen Ringen schleifen nun zwei Metallledern 
E} b, welche also immer mit den Enden der Spnlen in Verbindung sind, 
She bilden dadurch die festen Enden der beweglichen Spulendrähte 
Verbindet man diese Schleiffedern durch irgend einen Leiter ww, 


einen oder auch durch den menschlichen Körper, so fließen 
dureh Leiter die Wechselströme hindurch, die in den beweglichen 
Spulen erzeugt: werden. 


Bi | 


| — 


220 1. Teil: 9 Kapitel, 


en eine solche Maschine eine magnetelektrische 
Maschine, 

Jedesmal, wenn die beiden Spulen eine sa Umdrehung BEER 
haben, entsteht ein Strom von ont Ben da 
Mal der positive Stromi nach a, das andere Mal nach er 
ist. Wenn man oa nun aber einrichtet, daß immer, wenn die halb 
umgedreht wird, auch ein Kommutator umgel wird, durch den der 
Strom von den Spulen zuerst geführt wird, so ist klar, daß dunn durch den 
Draht zwischen a und b die Ströme fortwährend in derselben Richtung 
ließen müssen. Ein solcher Kommutator ist in der Tat an dieser Masching 
‚angebracht. Man erhält durch ihn in dem Schli eine große 
Menge von aufeinauderfolgenden Strömen derselben „die von 
‚einem kontinuierlichen Strom nicht zu unterscheiden sind, wenn nur die 
Rotation der Drahtspulen eine sehr rasche ist, 

Die bloße Aufwendung von Arbeit, um die Spulen vor den Magnet- 
polen zu drehen, hat uns also hier in den Stand ‚ elektrische Ströme 
zu erzeugen. In den galvanischen Ketten wie wir gesehen haben, 
die elektrische Strömung dadurch erzeugt, daß Pr aufgelöst 
wird. Die bei der Auflösung des Zinks entwickelte chemische Energie 
setzt sich direkt in elektrische Energie um. In den Thermosäulen haben 
wir die Energie der Wärtne in elektrische Energie verwandelt. Jetzt haben 
wir direkt die Energie der Bewegung, die Arbeit, die wir zum Drehen unserer 
Spulen verwendet haben, in elektrische Enı Be Dies ist. der 
Punkt, an welchem die moderne Elel ik mit. Mucht 
hat und von dem aus ale ihre glänzenden Resultate t hat, sich 
die Entwickelung von dieser ersten, noch ziemlich ii 
welche Arbeit in elektrische Energie verwandelt a bis zu den heutigen 
Riesenmaschinen gestaltet hat, werden wir im zweiten Abschnitt dieses 
Buches besprochen. 

Eine jede Veränderung in ee 
yanischen Strames oder in der Lage und Stärke eines 
in einem in der Nähe befindlichen Drahtkreise einen 
Bieher hatten wir immer einigermaßen erhebliche Va der 





Lage oder Stärke angenommen. Diese Wirkung geht aber bis zu den 
allerkleinsten Veränderungen. Das wunderbarste und am genialsten aus- 
gedachte Beispiel dieser induzierenden Wirkung ist das Bellsche To le- 
phon. Die Wirkungsweise desselben wird aus ‚der ‚schemnstischen 
Fig. 207 klar hervorgehen. In dieser Figur sind zwei Stahlmagmate NS 
und N, 8, an Ihren Morapeiin N und N, mit einem Draht wmwickelt, 


er ae 


Telophon. 221 


der die beiden Magnete miteinander verbindet. Vor jedem Nordpole 
steht in der Nähe eine dünne Platte aus weichem Eisen. In diesen wird 
durch die Wirkung der Magnete je ein Südpol s und s' auf der den Magneten 
zugewendeten Seite induziert. Drückt man nun die eine Eisenplatte, 
2. B. s, ein wenig mit der Hand ein, so wird der Südpol dadurch dem 
Magneten und der diesen umgebenden Spirale genähert. Infolgedessen 
entsteht in dieser Spirale ein Induktionsstrom, welcher sich durch den 
Draht zu dem anderen Nordpol N, fortpflanzt und diesen, da er umgekehrt. 
wie der Zeiger einer Uhr um ihn fießt, verstärkt. Dadurch wird aber nun 
die Platte s', infolge der stärkeren Wirkung des Nordpols N,, ein wenig 
an N, angezogen. Im Moment alo, wo man s ein wenig gegen N heran- 

wird s' ein wenig gegen N, herangezogen. Hätte man s ein wenig 
von nr entfernt, so würde auch 3° sich sofort von N, entfernen. Einer 
jeden noch so kleinen Bewegung von s entspricht also eine ebensolche 
Bewegung von s'. Wenn man nun gegen die Platte s spricht, so wird diese 
dadurch in sehr kleine Bewegungen, in sehr kleine Schwingungen ver- 
setzt. Jede Schwingung erzeugt einen Induktionsstrom und daher die- 
selbe Schwingung an der Platte s. Diese Schwingungen der Platte s° 
teilen sich dann der Luft mit und so hört man in s' das, was in s hinein- 
gesprochen wurde. Wir werden im zweiten Teile Gelegenheit haben, 
uns mit der spezielleren Einrichtung des Telephons und mit den an diesem 
Schema angebrachten Verbesserungen näher zu beschäftigen. 

‚benso wie in Drähten entstehen auch in ausgedehnten Metall- 
massen Induktionsströme durch Bewegung von Magneten oder Strömen. 
Wenn man z. B. eine kupferne Scheibe, wie es Arago getan hat, rasch 
um ihre Achse dreht und über derselben eine Magnetnadel fest aufstellt, 
50 werden durch diese Bewegung der Kupferscheibe bei den Magnetpolen. 
vorbei in der Scheibe Induktionsströme erzeugt. Die Richtung der Ströme 
ist dabei nach dem Lenzschen Gesetz wieder die, daß diese durch ihre 
elektromagnetische Wirkung die Scheibe in der entgegengesetzten Wirkung 
forttreiben würden. Entfernt sich also z. B. in einem Moment ein Punkt 
der Scheibe von dem Nordpol der Magnetnadel, s0 würde diese elektro- 
magnetische Wirkung diesen Punkt dem Nordpol zu nähern suchen. Daraus 
folgt, daß wenn die Magnetnadel nicht fest, sondern drehbar über der 
Scheibe aufgehängt ist, daß sie unter dem Einfluß dieser Kräfte der Rotation 
der Scheibe folgen muß. Der Nordpol der Nadel muß eben dem Punkt 
der Scheibe folgen, der sich von ihm entfernt, aber sich ihm nähern will 
Eis hat Arago diese Erscheinung zuerst beobachtet, aber erst durch Faradays 
Entdeckung der Induktionsströme wurde sie auf ihre Grundlage zurück- 


Eine andere Folgerung dieser Erscheinung hat bei der Konstruktion 
von Galvanometern eine wichtige Anwendung gefunden. Wenn eine 
Magnetnadel in einem metallenen Gehäuse schwingt, so werden in diesem 
Metall ebenfalls Induktionsströme erregt und durch die elektromagnetische 
Anziehung ‚wirken diese der Bewegung der Magnetnadel entgegen. Die 
Magnetnadel hört infolgedessen bald auf zu schwingen, ihre Schwingungen 
werden rasch gedämpft. Man umgibt deshalb, wie wir 8. 189 ge- 
sehen haben, bei vielen Galvanometern den Magneten mit einer solchen 
dämpfenden Kupferhülse und hat dadurch den Vorteil, daß die Nadel 





I ana Sr uch Indakien in ausgedehnten 
Metallmassen entstehen, (mißbräuchlich) Fouoaultsche Ströme 
oder jetzt besser Wirbelsträme, Diese Wirbelsträme sind. 
störend, besonders bei der Konstruktion von ulektrischen Maschinen, 
weil zu Ihrer Erzeugung ein gewisser Aufwand 
ört, nutzlos verbraucht 


schen Gesetz ern. ‚schäd- 
liche Erhitzungen hervorbring nn hat des- 
halb bei den technischen "hen Maschinen 


sich bemüht, diese Wirbelströme zu verhindern 
oder wenigstens abzuschwächen. Dieselben ent- 
stehen dort gerade in denjenigen magnetischen 
‚Eisenmassen , welche die wirksamen induzierten 
Drähte tragen. „Uen diese Stöema werk 
int es not 

massen in Ben Richt zu mer 
brechen, in welchen die Wirl ließen 
würden. Man macht deshall im 


aus einem massiven Stück, sondern setzt sin aus 
einer großen Reihe von einzelnen Eisenstücken 
zusammen, #0 daß in der Richtung der Wirbel- 
ströme keine zusammenhängende metallische 
Bahn vorhanden ist. Gewöhnlich nimmt man 
oxydierte Eisendrähte oder auch isolierte Bisen- 
scheiben zur Konstruktion von solchen Metall- 
massen. 
Die Induktionsströme, die durch Öffnen und 
Schließen eines primären Stromes entstehen, werden viel wenn 
man in die primäre Drahtspule einen Eisenkern hineinbringt und dann 
den Strom ubwechselud schließt und öffnet. Denn dann erhält man 
nicht nur die Induktionsströme von dem entstehenden ea 
Strom, sondern auch die Induktionsströme von dem ent 
vergehenden Magnetismus innerhalb der indugierenden Spule, und diese 
wirken zusammen, verstärken sich und machen dalıee die | 
wirkungen viel kräftiger und stärker. Wenn man also in die primäre 
Spule einen Kern von weichem Eisen hineinbringt, so wird die en 
zierende Wirkung der primären Spule außerordentlich vergrößert, Nach 
dem über die Wirbelströme eben Gesagten nimmt man aber nicht einen 
massiven Bisenkern, sondern ein Bündel oxydierter Eisendrähte, 

Mit den beiden bisher besprochenen Arten der Induktion, der Magneto- 





N 


Selbstinduktion. 223 


induktion und Elektroinduktion, sind aber die Induktionserscheinungen 
noch nicht erschöpft. Es gibt noch eine dritte, besonders wichtige und 
interessante Art von Induktion, die ebenfalls von Faraday entdeckt 
wurde, die Selbstinduktion. 

Ganz ebenso nämlich, wie ein galvanischer Strom bei seinem Entstehen 
und Verschwinden in einem in seiner Nähe befindlichen Draht- 
kreis Induktionsströme erzeugt, ganz ebenso erzeugt er auch in seiner 
eigenen Bahn derartige Ströme. Am einfachsten läßt sich diese 
Tatsache einsehen, wenn man einen spiralförmig gewundenen Draht 
nimmt und den Strom von einem galvanischen Element durch ihn hindurch- 
sendet. Es fließt dann der Strom durch lauter parallel nebeneinander 
liegende Windungen. In dem Moment nun, wo der Strom unterbrochen 
wird, wird von jeder Windung auf die anderen Induktion ausgeübt; ebenso 
wird im Moment, wo der Strom geschlossen wird, auch in allen Windungen 
Induktion erregt. Man nennt diese Induktionsströme in der eigenen 
Bahn eines Stromes Extraströme. Beim Schließen eines 
Stromes fließt der erzeugte Extrastrom in entgegengesetzter Richtung 
durch die Spirale wie der ihn erzeugende primäre Strom. Der beim Schließen 
entstehende Extrastrom schwächt also den eigentlichen Strom. Daher 
kommt ein jeder Strom, wenn er geschlossen wird, nicht sofort zu seiner 
vollen Stärke, sondern erlangt diese erst allmählich, allerdings in sehr 
kurzer Zeit. Er kommt nämlich erst dann zu seiner vollen Intensität, 
wenn der Schließungsextrastrom abgelaufen ist, seine Intensität wächst 
allmählich von Null an bis zu ihrem vollen Werte. Beim Öffnen da- 
gegen, wenn der Strom in einer Leitung unterbrochen wird, sucht der 
entstehende Öffnungsextrastrom in derselben Richtung zu fließen, wie 
der ursprüngliche Strom. Da der ursprüngliche Strom aber schon unter- 
brochen ist, so findet der Öffnungsstrom hier, in diesem einfachen Fall, 
keinen Weg mehr durch den Draht, ein eigentlicher Öffnungsextrastrom 
kommt also gar nicht zu stande. Trotzdem aber ist eine Tendenz für den 
Offnungsstrom, eine elektromotorische Kraft vorhanden, welche unter 
geeigneten Umständen auch wirklich den Strom zum Fließen bringen kann. 

Es ist zuerst nicht leicht, sich von dem Vorhandensein dieser Extra- 
ströme, die durch Selbstinduktion entstehen, eine klare Vorstellung zu ver- 
schaffen. Am einfachsten kann man sie, wenigstens den Öffnungsextrastrom, 
experimentell auf folgende Weise er- 
kennen. Man nimmt eine Spule mit 
vielen Windungen (in einer solchen 
werden die Extraströme, wie wir 
sehen werden, recht stark) und 
schaltet sie in einen Zweig einer 
Wheatstoneschen Drahtkombination 
ein, wie in Fig. 209. $ sei diese 
$ ule, Esei das galvanische Element, 

abe fh ausgespannter Draht, W der 
Vergleichswiderstand, G sei ein emp- 
findliches ballistisches Galvanometer ($. 196) in der Brücke. Dann wissen 
wir, daß wir durch Verschieben des Kontaktes C auf der Brücke eine 
Stelle finden können, bei welcher das Galvanometer in der Brücke ganz 


Fig. 20. 








ee 
allen, aim dal Onlvanımeie 





n er den Haupt- 
pin Ausschlag machen und Rn 
Dieser Nadelausschlag beweist, daß durch das G; 


ein momentener Strom ist, und dieser rührt her von der Selbst- 
Induktion in der RolleS. Durch das Aufhören, Öffnen des primären 
in 8 ine el Kıafı Se 


auch durch G, einen momentanen Strom sendet, 
Wir können sogar, wenn wir dieses BER EREHEUN anstellen, noch mehr 
als bloß qualitativ das Vorhandensein des Öffnungsextrastromes erkennen, 
können auch, indem wir Spulen von verschiedener Größe und Form 


wir 
an die Stelle von S bringen, quantitativ bestimmen, wie die ne 
Be ee Kraft sich bei verschiedenen 

Tut man dies, so findet man zunächst, daß der Wi u ns 
nicht in Betracht kommt. Denn wenn man einen und 


das eine Mal frei ausgespannt, das andere Mal zu einer Spirale gewickall, 
an die Stelle S bringt, s0 findet man unter sonst gleichen Umständen den 
Ausschlag des Gulvanoıneters das zweite Mal bedeutend größer, hunderte- 
und tansendemal #0 groß wie im in Fall. Da der 
Drahtes in beiden Fällen derselbe ist, #0 sieht man, daß die Form des 
Drahtes eine wesentliche Rolle für le Größe des Eixtrastromes 
Verschiedene Rollen unterscheiden sich also dadurch, daß sie je nach 
ihrer Form, ob sie eng oder weit, lang oder kurs sind, viele oder wanige 
Windungen haben, unter sonst gleichen Umständen verschiedene Eixtra- 
ströme erzeugen. 

Und das ist ohne weiteres einzusehen. Denn die a 
Kraft der Extraströme hängt, wie die aller anderen Induktionsströr 
ab von der Geschwindigkeit, mit der die Kraftlinienzahl in der betreffenden 
Fläche sich ändert. Je rascher, je plötzlicher also einerseits die primäre 
Intensität sich ändert, um so stärker ist die elektromotorische Kraft, 
die Spannung des Extrastromes. Bei gleicher Änderung der Stromstärke 
wird aber die elektromotorische Kraft um #o größer, je ne 
die induzierte Spule hat, weil durch jede Windungsebene die, 
hindurchgehen. Daraus folgt, daß das Verhältms, in welchem die wr- 
zougte elektromotarische Kraft des Extrastromes zu der 
steht, mit der die Stromstärke sich in der Spule ändert, daß dieses Ver- 
hältnis allein abhängig von der lungszahl und Größe,  — 
Form der Spule ist. Man nennt dieses Verhältnis den Koeffizie; Fe 
der Selbstinduktion oder das Selbatpot en 








Salbstpotential, 235 


Gel gonescinih, Src Windungmahl dar Epale, abo nur Yon geomatrnchen 
, gar nicht: ne 2 Blei er abhängt. 
Das hängt aber, wie der Widerstand, nicht ab 


van dem Material des Drahtes. Für Kupfer-, Messing-, Aluminiumdrähte 


Qlndaan satsiehanıe slektromstorlsche Kraft gerade 1 Volt la, sell nach 
dieser ‚gerade die Einheit des Selbstpotentials, 1 Henry, 
habanı Daraus Tier. daB für die Einheiten dieselbe Gleichung gilt 


1 Volt = 1 Honey = LAmpere 


ist die Einheit für die praktisch vorkommenden Fälle ge 
zu groß und man nimmt deswegen den tausendsten Teil der- 
selben als ie an und bezeichnet ihn als 1 Millihenry. Um 
einen ungefähren Begrifl von der Größenordnung des Selbstpotentials 


von zu bekommen, kann folgende Angabe dienen. Ein Solenoid 
unit Dralitlage hat, wenn es I gem Querschnitt und I m Länge be- 
sitzt und wenn auf ihm 1000 Drahtwindungen liegen, ein Selbatpotential 
von 0,12 Millihenry; hat es 10 Drahtlagen von je 1000 Windungen, 
wo ist das Selbatpotential auch ungefähr 10mal so groß. 

Das itial von Drahtrollen oder Drahtstücken ist also 
eine Größe, nur von der Form und Größe der Rolle abhängt. Man 


kann daher auch Einheitsrollen für das Selbstpotential her- 
stellen, indem man Dralitrollen so ab- 
daß ihr Selhstpotential gerude Pig. 0 


Millihenry 5 
Bei der hen Herstellung solcher 
N: en: die s Ibat- 
uktion“ muß man darauf achten, 
'r Drahtrolle unveränder- 


—, woil diese Form den 

Wert des itials wesentlich ber WE 
Bee besser Metalllitzen auf iso- 

lierende Steinrollen (Serpentin) auf und schließt sie in Stein ein. Bine 

solche Einheitsrolle für 1 Henry, wie sie von Siemens & Halske kon- 

struiert wird, zeigt Fig. 210. Mit solchen Einheitsrollen, die von I Henry 

bis zu 0,1 Millihenry hergestellt werden, versehen, kann man leicht das 
Aranin, Elektrieiin. 1% Aufine 15 


ie 





15 


I 


der Men um und wi 

Rülften immer nebeneinander liegen. Dann 

Dede a Kae Richtung, und 

ent 'tzten 

sich die Extraströme in den einzelnen Windungen 

seitig auf. Eine solche Drahtrolle nennt 

induktionsfreie oder bi EN © 
Drahtrolle. In den Widerstandskästen, die wir Kapitel 
haben, sind die Drahtrollen immer bifilar gewickelt. 

Will man umgekehrt die Extraströme in einem Draht 
machen, so muß man sein Selbstpotential a 
ar Ge selbst nur einen kleinen Widerstand besitzt. 

ion, wenn man diesen Draht um ae Kern aus weichen 
er Dadurch werden nämlich, bei Ken ‚leicher Änderung der 
die Extraströme sehr stark, weil der De des 

it verändert wird und dadurch auch 


51 
” 
3 
35 


in 


Hm 


lektromagne eringı 
Solche romipnie, besitzen unter Umständen brauchbare Anwendungs: 
u worauf wir in den folgenden Kapiteln zu sprechen kommen | 
ien, wobei sich auch ihr Name erklären wird. 

Die Extraströme spielen bei allen veründerlichen. rn | 
wichtige Rolle und wir werden in den beiden folgenden = 
noch viel mit ihnen zu beschäftigen haben. een hatten ya 
funden, daB in einer Spule der 
motorische Kraft, um #0 höhere Spannung hi 
des primären Stromes sich ändert, Nun sieht man ohne 
infol die Schließungs- und die Offnungsextraströme 

verhalten können, Bei der SchlieBung vines Stromes. 
‚oben erwähnt, die Stromstärke allmählich von Null an bis zu 
Endwert. Änderung der Stromstärke ist also keine plötzliche, 
eine EN. und Bars hat der Schließungsextrustrom eine 
mäßl Spannung. Anders ist. es bei der Öffnung eines 
Gerade im [oment vor der Öffnung hat der primäre Strom 
‚Stärke und gleich darauf ist die romatänke gie gleich Null 





Induktionsspparate. 227 


Änderung der Stromstärke bei der Öffnung eines Stromes ist daher eine 
sehr rasche, plötzliche, und daher folgt, daß der Öffnungsextrastrom eine 
sehr hohe Spannung haben muß, eine viel höhere als der Schließungs- 
extrastrom: Dies ist nun auch in der Tat der Fall. Der Öffnungsstrom 
ist so hoch gespannt, daß er die Luftschicht zwischen den beiden Leitern, 
durch deren Trennung der Strom geöffnet ist, in einem Funken durchbricht. 
Obwohl er also keinen geschlossenen Weg durch den Draht mehr findet, 
fließt er doch und zwar durch die Luftschicht zwischen den Unterbrechungs- 
stellen. Öffnet man z. B. einen Strom dadurch, daß man einen Draht 
aus einem Quecksilbernapf herausnimmt, so wird der Öffnungsstrom so 
stark gespannt, daß ein heller Funke zwischen dem Quecksilber und dem 
Draht überspringt. Allgemein erhält man immer beim Öffnen eines nicht, 
zu schwachen Stromes Funken, die man Öffnungsfunken nennt. 

Eine weitere Folge dieser Verschiedenheit in dem Anwachsen und 
Abnehmen eines Stromes ist die, daß auch in einer von diesem Strom 
induzierten sekundären Spule die Öffnungsströme ebenfalls stärker ge- 
spannt sein werden, höhere elektromotorische Kraft haben müssen als 
die Schließungsströme. Die Schließung des primären Stromes geht eben 
allmählich vor sich, weil der Extrastrom entgegenfließt, rend die 
Öffnung rasch und plötzlich vor sich geht. Daher ist allgemein die Spannung 
von Öffnungsströmen eine viel höhere als die von Schließungsströmen. 

Nachdem wir so die Eigenschaften und Gesetze der Induktioı 
ströme, seien sie nun durch Magneto-, Elektro- oder Selbstinduktion 
entstanden, kennen gelernt haben, wird es nicht schwer sein, eine genaue 
Kenntnis von Apparaten uns zu bilden, die eine große Bedeutung in der 
Wissenschaft und Technik haben, nämlich von den Induktions- 
apparaten oder Transformatore 

Wir sahen, daß wenn wir über eine primäre Spule eine. sekundä 
bringen, daß dann bei jeder Unterbrechung und Schließung des primären 
Stromes in jeder Windung der sekundären Spule eine elektromotorische 
Kraft erzeugt wird. Je größer also die Zahl der Windungen auf der sekun- 
dären Spule ist, um so größer wird die erzeugte Spannung des Induktions- 
stromes. 

Durch Vergrößerung der Windungszahl der induzierten Spule kann 
man also die elektromotorische Kraft der Induktionsströme außerordent- 
lich steigern, auf viele Zehntausende von Volt bringen, da eben jede Win- 
dung dann die Kraftlinien schneidet und induziert wird. Man kann so 
von einem primären Strom mit geringer elektromotorischer Kraft, etwa 
10—20 Volt, leicht einen sekundären Strom mit sehr großer elektromoto- 
rischer Kraft, 100 000 Volt, erzeugen. Die Apparate, welche dieses leisten, 
nennt man speziell Induktionsapparate. 

Ein solcher Induktionsapparat (von Ernecke, Berlin) ist in 
Fig. 212 gezeichnet. Das Schema desselben ist in Fig. 213 angegeben. 
Man sieht in diesem letzteren eine Drahtspule aus dickem Draht, A, die 
über einen Eisenkern M N gewickelt ist, welcher selbst aus einem Bündel 
Eisendrähte besteht. Dieses ist die primäre Spule. Um sie ist die äußere 
Spule, die nicht gezeichnet ist, isoliert herumgewickelt. Sie ist die indu- 
zierte Spule und besteht aus vielen Windungen eines dünnen Drahtes. 
In Fig. 212 sieht man nur den Eisenkern E, die beiden Spulen sind von 

















208 L Teil. 9. Kapitel. 


einer Ebonithülle umgeben. Der primäre Strom geht (Fig. 213) von 
der Batterie E zunächst zu den MiRelklemmen a nal BIBI Ben 
tators, wie des in Fig. 63 gezeichneten, und von den Endklemmen e und d 
t er zur eimären Spule, aber durch einen Unterbrecher, einen 
eefschen en hindurch. Dieser besteht hier einfach aus einer 
‚Feder F, die an einem Fuß O befestigt ist und die ein Eisenstüick © gerade 
dem Eisenkern N gegenüber trägt. Andererseits trägt sie ein Platinstück r, 
welches gogen die Brite n die verstellbar ist, sich anlegen oder von ihr 
BR Sb en kann. Liegen # und r aneinander an, so ist. der Strom 
en 'e Feder wird von dem Bisenkern angezogen, dadurch der 
rom unterbrochen w.8. f. In Fig. 212 sieht man auch den Kommu- 
tator K und die Feder F des Unterbrechers, sowie die eh durch 








jeder Schließung und jeder Öffnung des primären Stromes durch den 

Hammer entsteht in der sekundären S zus ein Induktionsstoß; die Enden 

f und {* des sekundären Drahtes erhalten eine Spannungsdifterenz, bald 

in dem Sinne, daß £ positiv, negative Den bald umgekehrt, daß f 
i 


ich der Strom im et Leiter sich an Stärke ändert, 
aus diesem Grunde die Öffnungsströme in der sekundären viel 
stärker gespannt sind, als die Schließungsströme, wissen wir Da- 
her kommt es, daß wenn ınan, etwa durult ein Elektrometer, die$; 

differenz zwischen # und f mißt, man immer findet, daß das 

x. B: f, dauernd eine größere Spannung hat als das andere, obwohl doch 
eigentlich. die Spaunung abwechselnd bald In dem. einany BaldyHRNEIE 
anderen Sinne wirken sollte. Da die Öffnungsströme eben viel stärker ge: 
spannt sind, als die Schließungaströme, 30 mißt man dabei nur die ersteren. 


Pi 





Fizeauscher Kondensator. 229 


Eine wesentliche Erhöhung der Wirksamkeit der Induktionsapparate 
hat Fizeau durch eine Einrichtung hervorgebracht, durch welche 
er die Spannung der Induktionsströme erst bedeutend vergrößerte. Wirk- 
sam sind, wie gesagt, in der sekundären Spule die Öffnungsströme, die 
also in dem Moment entstehen, wo sich in Fig. 213 r von s abhebt. Bei 
dieser Unterbrechung des primären Stromes entsteht aber in der primären 
Rolle der Öffnungsextrastrom, der zwischen r und s große Spannung 
hervorruft, so daß zwischen r und s der Öffnungsfunke erscheint. Dieser 
Funke beeinträchtigt aber die Wirkung des Induktionsapparates. Denn 
er bildet eine Verlängerung der Dauer des primären Stromes. Der primäre 
Strom geht nicht momentan auf Null zurück, sondern allmählich, er dauert 
an, bis der Funke abgelaufen ist. Könnte man den Funken beseitigen 
oder verkleinern, so würde die Wirkung des Apparates erhöht: werden. 
Das hat nun 
Fizeau ge 
tan, indem er 
die beiden Lei- 
ter r und s, 
zwischen denen 
die Unterbre- 
chung stattfin- 
det, mit den A 
beiden Bele- = [INNE 
gungen eines 
Kondens«- 
tors verband. 


Dieser ist in b 

der Fig. 213 

oben als C 

gezeichnet. Er 

besiabe "Be: I 


wöhnlich aus 
paraffniertem 

Papier, dessen Seiten mit Stanniol belegt sind. Mehrere hier solcher 
Kondensatoren sind übereinander gelagert und die Belegungen der einen 
Seite, sowie die der anderen sind miteinander verbunden. Die Elck- 
trizitätemengen, die an der Unterbrechungsstelle r und s durch den 
Extrastrom entstehen, verbreiten sich über diesen Kondensator, der 
eine große Kapazität besitzt, und dadurch wird die Spannungsdifferenz 
an der Unterbrechungsstelle und mit ihr der Öffnungsfunke kleiner. Der 
Kondensator befindet sich gewöhnlich in dem Kasten, auf dem der Induk- 
tionsapparat montiert ist. 

Solche Induktionsapparate, zum Teil von sehr erheblicher Größe, 
wurden zuerst in vollkommener Weise von Ruhmkorff in Paris 
konstruiert. Man nennt sie deswegen auch heute noch, selbst wenn sie 
von anderen verfertigt sind, zuweilen Ruhmkorffs. Da sie bisher 
hauptsächlich zur Erzeugung von elektrischen Funken benutzt wurden, 
werden sie auch häufig als Funkeninduktoren bezeichnet. 

Während man früher die Hauptteile eines Funkeninduktors, primäre 


Fig, 218. 












230 1. Teil. 9. Kapitel. © 
En =, 


zusammen 
mantierte, iat ar jest davon abgikommen Men BO 
Holen mit dem Einen le denjerigen Ti des Apparate, der fr ich 


te Wirkung bei dem Kae benutzten U: 
BESHESEEERENRDNE 


Fig. ara. 





stellt. Man sieht nur die weit nn primäre Wi ung = 
ihrem Eisenkern, und die sekundäre Rolle $ mit den Klemmen 

An A werden die Zuleitungsdrähte des primären Stromes direkt 

Die Anschlußklemmen müssen so weit abstehen, daß Kun Hu Funke von f 
oder f, auf sie überspringt. 

Auf die Konstruktion der Unterbrecher hat man in den letzten Jahren 
ganz besondere Sorgfalt verwendet und man hat sie in schr verschiedener 
Art ausgeführt. Außer dem Federunterbrecher, derin 
zu schen und in Fig. 213 schematisch gezeichnet ist, wendet man vielfach 
einen auf demselben Prinzip beruhenden Hammer an, bei dem aber die 
Unterbrechung des Stromes nicht an einem Platinstück, sondern an einer 
Quecksilberfläche stattfindet, weil das Platin durch die Öffnungsfunken 
allmählich schlechter wirksam wird. Bei einem solchen Quecksilber 
unterbrecher, der in Fig, 21% besonders gezeichnet 
ein eiserner Anker A über dem Maguetkern des Fe 
einem Hebel, der auf der anderen Seite eine Spitze 8 en in Queck- 
silber taucht oder aus ihm herausgezogen wird, das Quecksilber 
in dem Gefäß schichtet man gewöhnlich Alkohol = Wasser, u 
Oxydation durch die Luft auszuschließen. Zuweilen montiert | 













Unterbreoher. 21 
her derartig anı die Induktionsapparate, daß man den. Feder- 
bracher aı kann. 
und die Quecksilberunterbrecher erlauben höchstens 
des Stromes in der ern 


In Fig. 216 


t, der von der 


n K? und K* geht die Verbindung 
beiden Punkten des Induktionaapparatos, zwischen denen 


snry 
Eh 
2; 


In 
in 


‚Der gewöhnliche Hammerunterbrecher ist durch eine besondere, 
von Deprez herrührende Konstruktion zu einem rascheren Unterbrecher 
worden. Der nach ihm genannte Deprez-Unter 

brecher kann bis 45 Unterbrechungen pro Sekunde ausführen. Man 


u 


292 1. Toll, 9 Kapltol, — 


sicht diesen Unterbrecher besonders gezeichnet in Fig. 217. ar besteht 
aus einem kleinen Stück aua weichem Eisen MM, um die Achse E 
drehbar ist, Das Ban Re (bei b) steht dem Eike des Induktions- 
apparates gegenüber, wird angezogen, wenn 
m ER dadurch den Strom, 
eu verstellbare Spitze S und b geführt wird. 
Eisenstück, wenn der Stroi broohen. 





der bewirkt, daß die Schwingungen ds Unter- 
brechers, der ja ganz symmetrisch gebaut i 
sehr rasche sind. 
So gute Resultate auch die 
Motorunterbrecher liefern, s0 rasch und 
ie Unterbrechungen mit diesen statt- 
doch wesentlich nur brauchbar 
für verhältnismäßig schwache Ströme, solchen von 
wonigen Ampere, da bei starken Strömen. die 
Öffnungsfunken so kräftig werden, daß sie die 
Unterbrecher ruinieren. Die Quecksilberunterbrecher sind in dieser Bo- 
ziehung den Platinunterbrechern überlegen. 
Um nun auch starko Ströme zu unterbrechen und zwar sehr viel 
rascher, als man #s bisher konnte, hat zuerst die eine Elektrizitäts- 
Gesellschaft (A.E.G.) eine besondere Konstruktion re 


brechers ausgeführt, die das Problem tatsächlich sehr 

Sie bezeichnet diesen Apparat, der in Fig. 218 
in äußerer Ansicht rgestellt ist, ale 
Turbinenunterbrecher, Der neue Ge- 
danke ist dabei, daß erstens keine hin und her 


Fig an 


ecke selbst, In dem unteren Gefaß in 
der Fig. 218 befindet sich am Boden Queck- 
silber, bedeckt mit Alkohol. Fig. 219 zeigt das _ 
Tnnezs. disees Darigen:  Trrneh Quecksilber 
taucht ein Metallrohr ein, von dem aus eine 
seitliche Ausflußöffnung (un der runden Scheibe 
in der Figur sichtbar) einem Qı 
den Austritt gewährt. Die runde Scheibe wird 
noch von dem Alkohol bedeckt. Das Rohr wird 
durch einen Elektromotor (oben in der Fig. 218) 
in rasche Rotation versetzt und saugt das 
Quecksilber durch die Zentrifi DB 
daß cs aus der horizontalen Ausflnßöflnung in einem 
susspritzt. Der Strahl trifft mun auf einen Metal Be mit Aus 
sparungen versehen ist, so daß or abwochselnd das ital fh der 
durch die Öffnung hindurchapritzt. Nun ist das Quecksilber mit dem 


Be 





— Rloktrolytisehe Unterbreoher. 233 


en ger gegrg mit der primären Spule 
u eh, dal man bei der Rotation 

ngen Öffnungen oa Stromes 

keit der Drehung und der Zahl/der 
und 1000 in der Sekunde variieren 


ig. me. 





werden mit einer 
von zirka 110 Volt be- 


Knergiemengen Bneprmengen u in der sokun- 


Dasselbe, wus divser sorglältig 
ee A ‚t leistet, dasselbe leistet ein Unterbrecher ganz 
von Wehnelt erfunden wurde und der von ihm 

a Re Unterbrecher“ genannt wurde, und der 
für viele Zwecke das Einfachste darstellt, was in diesem Gebiet bisher 


Wenn man in ein Gefäß mit verdünnter Schwefelsäure, wie U in Fig. 221, 
‚zwei Blektroden eintaucht, von denen die ai ‚große Platte Pr etwa 
aus Ans Blei, ist, während die andere aus einer Platinspitze p besteht, die durch 
ein Glasrohr hindurch in die Flüssigkeit 
wird, und wenn man diese Elek- Yig: an. 

troden mit den Polen einer Bun Bat- 
terie 8 (etwa von 100 Volt Spannung) so 
verbindet, daß die Spitze Peg 
wenn man ferner noch in diesen Kreis eine 
Drahtrolle W, etwa die primäre Rolle eines = 

spparates einschaltet, »o sicht Ze 
man erstens an der Spitze eine helle Leucht- 

ns und hört zweitens einen lauten Ton. Der Ton beweist, dal 
hier Vorgänge vorhanden aind. Die helle Leuchterscheinung 
kommt von dem Glühen der Gase, welche sich an den Elektroden in 


en aknirkeh, An der Spitze p entwickelt sich Sauerstofl. 
der Tat finden in dieser Zelle sehr rasche Unterbrechungen und 


des Stromes statt, so daß sie einen ganz selbsttätigen 











darstellt. Die Ursache dieser Unterbrechungen ist nicht 


ee 


EEE Ei ag Su Durch den. 






durch die Selbalken ‚ein starker 
Offnun; entsteht, Div Gasblasen steigen mı 
dadurch kommt die Flüssigkeit wieder in Berül 
‚der Strom lüngt wieder an zu fließen und so 
Das langsame Ansteigen des Stromes durch 
Rolle ist bei diesem Vorgang wichtig. Je nach 5 Seletindukten, der 
Größe der Spannung ae Batterie und der Größe en erhält man 

auf diese Weise Unterbrecht 
a 200 und 2000 in der 


Ubelstand, daß durch die starken Ströme en 

die Flüssigkeit sehr rasch erhitzt, so daB man 

den Strom nur immer gan kurze Zeit hindurch: 

senden darf, Um diese 

Kingern, nimmt man große Gefüße mit ran Eli L 

Häufig bringt man in dasselbe Gefäß auch 2 oder 3 Pr il 

Spitzen, damit man von der Regulierung einer Spitze unal E 
Das Chnrokteristische am Wehneltunterbrecher besteht | 

der Strom, der im übrigen die ganze Flüssigkeitsmasse zu seiner | 






‚zur Verfügung hat, an der Spitze gezwungen ist, sich auf einen. 


Will man einen dieser Unterbrecher 
an dem ein gewöhn- 





— 1 
hr 4 


Induktionsapparate erzeugt wird, ist unter 
jen um »0 größer, je mehr Windungen die sekun- 
Durch Anwendung von sehr vielen Windungen kann 
‚den Induktionsapparaten schr hohe Spannungen erzeugen. 








236 1. Teil, 9, Kapitel, To 


Wie wir aber in den ersten Kapitel gesehen haben, 
von Se Borgtltig isoliert 
entweicht. ist: lb bei den Apparai 1 
wendig, die Drähte zer ig zu isolieren. 
man sie ganz in Paraffin ein) 
paraffiniertes Papier oder 
‚Alle ii 
Elektrizität 
Weise aı in. Wir haben insbesondere schon 
‚Elektrizität von hoher en stande ist, 
zu überwinden, welchen eine Luftschicht, die sich zwischen 


ähte befindet, dem Strom al Es 
Hier bei unseren In 









‚ordentlich hoher 
Sen 
Scheibe n und durchbricht 
die Luftschicht dazwischen in 
einem glänzenden, klatschenden Funken. Je stärker die Spannung ist, um 
so weiter können Spitze und Scheibe auseinander gebracht werden, olıne den 
Funkenübergung aufhören zu Inssen. Es ist daher umgekehrt die Größe 
an gr gerade noch Funken übergehen, die sogenannte 
Schlagweite, ein Maß und ein Kennzeichen für die Größe der 
erzeugten Spannung. Deswegen klassifiziert man die Indı 
nach dieser Schlagweite und spricht von Appuraten mit ö, 10, 1 cam u. 8. Wi. 
Schlagweite. Schlagweiten his 30 em lassen sich durch i 
kleine und einfache Apparate erzeugen. Bei größeren Schlagweiten (man 
ist bis zu 1 m Länge bisher gekommen) macht die Herstellung genügender 
Isolation gegen die hohen Spannungen große Schwierigkeiten, dach: werden. 
so große Apparate jetzt von einigen Fabriken mit Sicherheit 
Alf rastähae: Anhalt über den Zusammenhang zwischen der ‚der 
sekundären Windungen eines Induktionsapparates und der erzeugten 







Schlagweite kann folgende Tabelle dienen, die sich auf ausgeführte Apparate 


i Pe“ 


Funkonerscheinungen. 237 


bezieht und natürlich noch abhängig ist von der ‚wendeten jenen 
Bath, dem Önerbmcher und den te 
von der Lünge - - 
Funken vom der Länge > 10 20 30 0 20 60 20 m 90 100.cm 
dungrahl von , . + + 8 18 26 35 42 50 20 68 76 Ad Tunsand, 
Wenn man a Dana mit den neueren Unterbrechern, 
dem Turbinen- oder dem Wehneltunterbrecher betreibt, #0 werden die 
Funkenerscheinungen viel glänzenderw. Da man nämlich dann gewöhn- 
lich einen Strom von 100-120 Volt Spannung in die primäre Spule 
während man bei den Feder- und Queckrilberunterbrechern 
höchstens 16—20 Volt unwendet, so ist die Energiemenge, die in den 
hineingegeben wird, eine viel größere als sonst und daher 
ist auch die ee die man im sekundären Kreis erhält, eine sehr 
große, Das heißt uber, bei gleicher Spannung in der sekundären Rolle 





Pig. a0. 





ist die Stromstärke, die man erhält, eine viel größere. Man kann jetzt 
bei Induktionsapparaten von der sekundären Spule Stromstärken bis 
zu 0,1 Ampore bekommen, was bei 50.000 bis 100000 Volt Spannung 
‚schon eine erhebliche Leistung ist und einem Effekt von 5 bis 10 Kilowatt 
(6.813,86 Pferdekräfte 8. 115) entspricht. Infolgedessen bekommt man 
zwischen Spitze und Platte nicht bloß einen glänzenden Funken, sondern 
man bekommt ein glänzendes Funkenbüschel, einen ganzen Lichtstrom, 
der auch mit einom sehr betäubenden Getäse verbunden ist. In Fig. 226 
ist eine Abbildung dieser Erscheinung gegeben, wie sie schon ein Induk- 
von 40 em Schlagweite ergibt, wenn er mit einem dieser 

neuen Unterbrecher betrieben wird 
Es ist übrigens nicht notwendig, den primären Strom immer durch 
‚einen Unterbrecher öffnen und schließen zu lassen, um Induktionaströme 
zu erhalten. Das ist nur eine von den Möglichkeiten, wie man In- 
‚daktionsströme in der sekundären Spule erzeugen kann. Eine andere 
vielfach benutzte Methode besteht darin, daß man Wechselströme 
‚durch die ann Spule hindurchsendet, die man etwa in einer nngnet- 
‚elektrischen Maschine (S. 219) erzeugt hat. Läßt man solche Wechsel- 


ströme durch die primäre Spule hindurchgehen, so ändert sich ja in dieser 

















— 
238 L Teil. ®. Kapitel, 


ara ae di Ton ee ER 


pro Sekunde amı 

Die leiten Kraft, die an Induktionsströme 
ist, wie wir sahen, ee je die der sekundären Win- 
dem und je größer die primäre Stromstärke ist, Dies benutzt man in 

Induktionsa) , um ans einem primären Am von 
Spanne (einigen Volt), aber verhältnismäßig wrober nr 
Induktion Ströme van sehr hoher al 

au erzeugen. Man kann aber auch umgekehrt durch nen De aba 
stärke im sekundären Strom größer und die Spannung im eekuuilären Bir 


geringer machen als im primären. Wenn man nämlich en 
Spule aus wenigen, dicken Windungen macht und di 
Spule aus sehr vielen Windungen bestehen läßt und fechsel- 


ströme von hoher elektromotorischer Kraft, aber dabei 
‚hindurchsendet, s0 ist klar, daß in der sel die Verhältnisse 
gerade die entgegengesetzten werden. Es wird nämlich die indugierte 
elektromotorische Kraft verhältnismäßig klein, weil sehr wenig sekundäre 
Windungen vorhanden sind und weil die primärn Stromatlirke ist, 
Dagegen kann der sekundäre Strom stark werden, weil der innere Wider- 
stand sehr gering ist, indem er eben nur aus einigen Windungen dicken 
Drahtes besteht, 
80 hat man es also durch Induktionsapparate in der Hand, vermittels 

primärer Ströme von großer Intensität und geringer Spannung 
Ströme zu erzeugen von Spannung EN GE Intensität und 
umgekehrt. Die in jeder Sekunde entwickelte Energie in einem elektrischen 
Strom ist ja (6. 8. 114) das Produkt aus seiner Spannung und seiner Inten- 
sität, Man sicht also, daß man durch Induktion die elektrische 

eines Stromes in andere Form bringen, verwandeln kann, ohne 
ihre Menge vergrößern zu können. Praktische Vi 
Umwandlung außer in den Induktionsapparaten erfahren in den Trans 
Deu toren, von welchen im zweiten Teil, Kapitel 4, die Rede sein 
wii 


10. Kapitel. 
Die Wechselströme und Drehströme. 


Die galvanischen Säulen und die Thermosäulen liefern, wenn sie 
durch den äußeren Stromkreis geschlossen werden, galvanische Ströme, 
welche dauernd dieselbe Richtung haben. Stets fießt im Stromkreis, 
z. B. eines Daniellschen Elements, der positive Strom vom Kupferpol 
durch den äußeren Stromkreis zum Zinkpol. Solche Ströme nennt man 
deshalb gleichgerichtete Ströme, oder kurz Gleich- 
ströme, und sie waren es lange Zeit allein, welche beachtet und genau 
studiert wurden. Ihr Grundgesetz ist; das Ohmsche Gesetz. 

Dagegen haben wir bei der Behandlung der Induktionserscheinungen 
zum erstenmal das Auftreten von Strömen anderer Art in einem Strom- 
kreis kennen gelernt, von Strömen, deren Richtung rasch hintereinander 
wechselt und welche man deshalb Wechselströme nennt. Die 
Bigenschaften dieser Wechselstrüme wurden Jahrzehnte hindurch wenig 

ier untersucht: Man hielt sie lange Zeit für ein unerwünschtes Produkt 
der Induktion und suchte nach Mitteln, um aus ihnen durch paasende 
Kommutierung Gleichströme entstehen zu lassen. Die eigentümlichen 
Erscheinungen und Gesetze dieser Ströme wurden erst spät Gegenstand 
der allgemeineren Untersuchung. Dabei aber hat sich gezeigt, daß die 
Wechselströme uns viel mannigfaltigere Erscheinungen bieten als die 
Gleichströme, ao daß sie vom wissenschaftlichen Standpunkt interessanter 
und vom praktischen Standpunkt mindestens ebenso wichtig sind, wie die 
Gleichströme, und wir wollen daher ihre Eigenschaften im Zusammenhang 
besprechen. 

Wechselströme werden durch abwechselnde Induktionswirkungen 
leicht erzeugt, sei es durch Schließen und Öffnen eines primären Stromes, 
oder durch Annähern und Entfernen desselben an einen sekundären Kreis, 
oder bei der Magnetinduktion durch Erzeugung und Vernichtung eines 
Magneten, oder durch Nähern oder Entfernen desselben. Diese verschie- 
denen Erzeugungsweisen bringen in einer Induktionsrolle immer ab- 
wechselnd einen Strom in der einen Richtung, dann einen Strom in der 
entgegengesetzten-Richtung hervor, die also in der Induktionsrolle selbst 
und in deren äußerem Schließungskreis fließen. 

Um in die Verhältnisse einen näheren Einblick zu gewinnen, nehmen 
wir an, daß wir unsere kleine Maschine haben, die in Fig. 206 auf 8. 219 
gezeichnet ist, in welcher durch gleichmäßige Drehung der Drahtrollen 
R und R' vor den Polen des Magneten Induktionsströme von abwechselnder 
Richtung erzeugt werden. 

Wir denken uns die beiden Enden der Drahtrollen zunächst offen, 
nicht durch den äußeren Stromkreis geschlossen. Drehen wir die Rollen, 
so werden die beiden Enden eine Spannungsdifferenz bekommen, die mit 





240 L Teil, 10. Kapitel, 

‚dem Beginn der Drehung anfangen wird zu wachsen, die bis zu einem Maxi- 
malwert zunehmen Se jeder a) Wenn die Rollen 
‚vor den Polen des eten gerade vorbeigehen, kein Strom induziert. 
Dann ist die Spannungsdifferenz Null. lie Rollen weiter, 
so wird die Spannungadi ‚, positive Werte be. 


nehmen, bis die Rollen sich um 1800 gedreht haben. Dann ist die 
nungsdiflerenz der Enden wieder Null und bei weiterer Drehung wird sie 
nun negutive Werte bekommen, das vorher positive Ende des Draltes 
ee nnungsdifferenz wird nun 


Wir können diesen Verlauf der ‚Spannungadifferenz der offenen Rollen 
d. h. der elektromotorischen Kraft leicht durch eine Zeichnung darstellen, 
In Fig. 227 sind die Worte der elektromotorischen Kraft durch Linien dar- 

It, die senkrecht auf die Linie a g gezeichnet sind. Im Punkt & ist 


Fig. ar. 








die elektromotorische Kraft gleich Null. Der Punkt a entspricht also 
Stellung der Rollen, bei denen sie gerade über den sich 
finden. Die elektromotorische Kraft wächst dann der einen Rich- 
tung bis zum Punkt b, wo sie um ee ist (b£), wo also die Rollen in 
einer Richtung sich um 900 gedreht haben. Sie nimmt dann ab bis zum 
Punkt c, wo sie Null wird. Dort haben sich die Rollen um 1800 von der 
Anfangelage aus bewegt. Dann kehrt die elek Kraft 
Richtung um, was durch die nach unten gezogenen Linien angedeutet 
ist, Sie wächst in dieser Richtung bis d, und nimmt dann wieder ab bis «. 
Am Iatatkroo Pinkte alnd die Rollen narhtainee Drehung von 3600 

wieder in ihre ursprüngliche Lage gekommen, sie haben eine 

Umdrehung gernacht und nun wiederholt sich derselbe Vorgang von neuen, 
Man nennt die zu: in welcher eine solche vollständige Ur 13 
macht wird, riode der Drehung. Und wir Say die 
motorische Kraft a Wechselstromes hat dieselbe Periode, wie die 

des Rollenpunres. Nach einer vollständigen Umdrehung (2. B- in Yao Se, 
kunde) durchläuft die elektromotorische Kraft wieder en abnelben. 
Werte. Man bezeichnet ferner die Winkel, um welche die Rollen sich von 
der Anfangnlsge a sus, wo die Spannung Null ist, gedreht haben, als die 
Phasen der Bewegung. Beider Phase 0 ist also die Spannung 0, 
bei der Phase 900 am größten u. 8. w +, 


85 


3 








Wechselströme verschiedener Art. 241 


Wir wollen nun die Enden unserer Rollen durch einen äußeren Leiter 
verbinden, von dem wir zunächst annehmen wollen, daß er kein erheb- 
liches Selbstpotential (9. 226) besitzt, also etwa eine bifilar gewundene 
Rolle oder ein einfacher Draht ist. Durch diesen Leiter fließen nun Wechsel- 
ströme hindurch, d. h. Ströme, deren Intensität und Richtung sich eben- 
falls periodisch ändert, und zwar wird die Stromstärke ebenfalls durch 
eine solche Wellenkurve angegeben sein, wie in Fig. 227. Die Strom- 
stärke wird also in a gleich Null sein, sie wird bis zu einem Maximum 
wachsen, dann wieder abnehmen bis Null; dann wird der Strom seine Rich- 
tung ändern, die Stromstärke in dieser Richtung wird wieder bis zu einem 
Maximum wachsen, dann abnehmen bis Null u. s. w. 

Man erhält also auch periodische Veränderungen der Stromstärke 
in dem Schließungskreis. Dabei ist es aber gar nicht nötig, daß die elektro- 
motorische Kraft und die Stromstärke so regelmäßig ab- und zunehmen, 
wie es in unserer Figur gezeichnet ist und wie es bei der beschriebenen 
‚Anordnung tatsächlich der Fall ist. Nehmen wir z. B. an, wir erzeugen in 
einer Rolle Wech- . 
selströmedadurch, Fig. 2 
daß wir einen in A 









Strom durch einen 

Neefschen Ham- 

mer abwechselnd 

öffnen und schlie- «| 
Ben. Wir sahen (8. 

227), daß der Öf- 

nungsinduktions- 

strom viel plötz- 

licher ansteigt und viel höhere elektromotorische Kraft hat, als der 
Schließungsstrom. Wenn daher der Neefsche Hammer arbeitet, so wird 
der Verlauf der elektromotorischen Kraft und daher auch des Stromes 
in unserem sekundären Kreis etwa so sein, wie es Fig. 228 angibt. Im 
Moment des Öffnens bei a steigt die elektromotorische Kraft rasch an 
bis ß und fällt sofort: wieder bis Null; beim Schließen steigt; die elektro- 
motorische Kraft im umgekehrten Sinne langsamer und weniger hoch 
bis ö und fällt wieder bis Null u. s. w. Auch hier bekommt man periodische 
Ströme insofern, als nach jeder Öffnung und Schließung der Verlauf sich 
wiederholt, aber man bekommt keine einfach periodischen Wechselströme. 
Ja der Verlauf der induzierten Ströme in einer solchen Rolle ist sogar 
noch komplizierter. Wenn nämlich der Neefsche Hammer arbeitet, so 
macht er etwa 10 bis 30 Stromschließungen und Stromöffnungen in der 
Sekunde. Die Periode dieser Wechsel ist also }jıu bis !j»o Sekunde. Inner- 
halb dieser Periode entsteht zuerst ein Öffnungsstrom, der stark ansteigt 
und rasch abfällt und der vielleicht im ganzen Yıo.oon Sekunde dauert. 
Dann ist eine ganze Zeit der Stromkreis stromlos, bis nach etwa !jı s Sekunde 
der Strom durch den Hammer geschlossen wird und nun der Schließungs- 
strom in der sekundären Spule weniger steil verläuft. Auch dieser dauert 
aber nur sehr kurze Zeit, etwa Yıacoo Sekunde, und dann ist die Spule 

Graetz, Elektrizität. 19. Auflage. 





D3 [3 





242 1. Teil, 10. Kapitel. 
Wirder atrorak, Bis m nbähten. Ofnnagı DEE RT 
Tookarischen Kralb wird Wirklichkeit durch 


zu 
Maximum der eigentlichen Stromstärke (die Linien b ß resp. d 2 in Fig. 227), 


Fig. 00. 


noch den kleinsten Wert derselben — nämlich Null —, sondern einen 
bestimmten mittleren Wert aus allen Einzelwerten der Stromstärke, ze 
bezeichnet diese auch als effektive Stromstärke, Da ‚der 
Effekt. eines Stromes immer von dem Quadrat der Stromstärke abi 

0 nimmt man den sogenannten quadratischen Mittelwert, d. h. 
Wurzel aus der Summe der Quadrate der einzelnen Stromstärken. Wenn 
man von Stromstärke eines Wechselstromes spricht, so versteht man dar- 
unter immer die «flektive, 

Wie kann man nun die Stromstärke eines Wechselstromes messen, 
in Ampere ausdrücken? Jedenfalls nicht durch ein Voltameter, au 
oin solches rengiert nur auf Gleichströme; ebensowenig durch oin Gal- 
vanometer, denn die Magnetnadel würde durch die beiden sulenane 
Iolgenden Sibgegengsctalen Ströme auch entgegengesetzi 
werden, also in Ruhe bleiben. Man kann also nur re 
wirl ı (die Joulesche Wärme) oder die elektrod; 

Tr Bike sun Basen von Wacheieönen Danzer Am 
sind ganz unabhängig von der Richtung des Stromes und die 
Inssen sich auch so anwenden, daß die Strom richtung ohne % 

Beide Methoden aind angewendet worden, wir wollen aber ur 
die zweite besprechen, die Messung von Wochselströmen durch E 
dynamomater. Bei den Blektrodynamomatera [ aRsyEEN 






Ih} 
ii 


} und Moßkunde pflegen, einen Apparat in Verkehr gebracht, 
sie Präzisionsamperemeter für Gleichstrom und 
'echselstrom nennen. Nach ihrem Vorgang werden ähnliche 

N ‚te jetzt auch von anderen Firmen konstruiert. Die 

Instrumente ‚Elektrodynamometer, d, I. sie besitzen eine feste und 

e Drahtrolle. Eine äußere Ansicht dieses Apparates gibt 

1 SE en befindet sch eine feste Drahtrile und 

N i lichen wird der Strom durch dünne Federn 

# h Damit nun der Zeiger, der mit der beweglichen Spule ver- 
1 und der über der am Apparat oben sichtbaren Skala sich 
‘ohne Schwingungen sich sofort auf die ri heige Stelle begibt, 
bewegliche Spule mit einer künstlichen Luftdämpfung ver- 





den 
N Re BE Ree no Fa 


‚die Stromstärke messen. Aber d 
ich erstens, durch Joulasche MiEEEEN 
‚Periodenzahl, wie wir gleich schen werden. Um 








denzulil a beseitigt. Die feste Rolle erhält 
‚schiedene solcher Vorschaltwiderstände, von denen man. 
bei AA, den linken, durch den Stöpsel bei BB, den I 
zusammen elnsel kann. Dadurch bekommt das 
MeDbereiche. Bei XX, wird der zu messende Strom 
der ren der. Instrumente gibt es solche für achı 

6 bis 30 pero messen, und andererueibt. 
Stade. von. 40 bie 200 Ampere, 


en 


Messung der effektiven Spannung. 245 


Außer diesen Elektrodynamometern mit Rollen kann man aber 
auch noch eine zweite Art von Elektrodynamometern konstruieren, näm- 
lich solche mit weichem Eisen. Wenn man nämlich statt der beweglichen 
Rolle eine Nadel aus unmagnetischem weichen Eisen innerhalb der festen 
Rolle aufhängt, so hat man offenbar ebenfalls ein Elektrodynamometer, 
welches auf Wechselströme reagiert. Denn der Strom, der in der festen 
Rolle zirkuliert, erregt in der Nadel aus weichem Eisen Magnetismus 
und macht sie also zu einer temporären Magnetnadel, die durch den Strom 
abgelenkt wird. Wechselt nun der Strom in der festen Rolle seine Richtung, 
eo wechselt auch die Lage der Pole in der Nadel und die Nadel bleibt 
daher wieder nach derselben Richtung abgelenkt. Ein solches Elektro- 
dynamometer mit weichem Eisen gibt also Ausschläge der Nadel, welche 
direkt ein Maß für die Stromstärke, nicht für das Quadrat derselben sind 
und in bekannter Weise durch Bestimmung des Reduktionsfaktors auf 
Ampere umgerechnet werden können. Damit ein solches, prinzipiell sehr 
vorteilhaftes Instrument aber wirklich exakt wirke, ist notwendig, daß 
das weiche Eisen der Nadel den Magnetismus a tempo annimmt und 
wechselt, gleichzeitig mit der Stromstärke, ohne etwas von dem früheren 
Magnetismus zurückzubehalten. Dies ist nur schwer und kaum auf die 
Dauer sicher zu erreichen, und daher sind die Elektrodynamometer 
nach diesem Prinzip für wissenschaftliche Zwecke kaum, dagegen für 
technische Zwecke Blut im Gebrauch, wenn es bei diesen nicht auf die 
höchste Genauigkeit ankommt. Bei den technischen Meßinstrumenten 
für Wechselstrom im zweiten Abschnitt werden wir derartige Apparate 
zu besprechen haben. 

Wenn man so mit den Elektrodynamometern die Stärke von 
Wechselströmen messen kann, so kann man dieselben Apparate aber 
auch zur Messung von Spannungs- 
differenzen benutzen. Sie messen Fig. as. 
bei Wechselströmen dann die mittlere 
Spannungsdifferenz zwischen zwei Punkten 
eines Stromkreises, dieman auch die effek- 
tiveSpannung nennt. Zu dem Zwecke 
hat man bloß (Fig. 233) ein solches Elektro- 
dynamometer G als Zweigleitung an die 
beiden Punkte des Stromkreises a und b 
anzulegen, deren Spannungsdifferenz man 
messen will. Die Angabe des Elektrodynamometers, die an der Teilung 
desselben abgelesen wird, ist direkt der gesuchten effektiven Spannungs- 
differenz zwischen a und b proportional, aus genau demselben Grunde, 
wie ein Gelvanometer in der Zweigleitung die Spannungsdifferenz mißt 
&. 19 1.). 

Zur bequemen Ausführung dieser Messungen werden von Siemens 
& Halske Präzisionsvoltmeter für Gleichstrom und Wechsel- 
strom hergestellt, welche den eben beschriebenen Präzisionsamperemetern 
ganz analog gebaut sind. Jedes dieser Instrumente hat auch eine feste 
Roll inem oder zwei Vorschaltwiderständen, die ohne Temperatur- 
‚keit und ohne Selbstpotential sind und von diesen zweigt die 
bewegliche Rolle ab. Man hat so in jedem Instrument zwei Meßbereiche, 









— 


246 1. Teil, 10, Kapital, 


z. B. von 3 bis 15 und von 6 bis 30 Volt mesend. Will man größere 
Spannungen messen, also das Instrument weniger empfindlich rs 
so schaltet man den en noch einen al 
tionsfreien Widerstand vor. 254 gibt die Ansicht eines tie ‚der 
in einem durchlöcherten Blec) ten eingeschlossen ist. Schaltet man 
‚einen solchen Widerstand vor, so ist die Empfindlichkeit auf die Hälfte, 
ein Drittel u. &. w. herabgesetzt, so daß die Ablesung nicht direkt die 
Volt angibt, sondern 2-, 3-, 4mal so viel Volt, als man abliest. 
‚ben wir also nun die Mittel, um die effektiven Stromstärken 
ungen eines Wechaeltromen Fa name" 

Bisher hatten wir angenommen, daß dı ‚tom durch eine 
Leitung gesendet wird, die kein erheblichee lherpotetial hat, also otwa 
durch eine biflar gewickelte Rolle oder durch einen ausgespannten Draht. 

Wenn man aber Wechselsteöme durch 
PIE Mk, einen Leiter aendet, dessen Selbatpoten- 
tial (S. 224) erheblich ist, etwa durch 
eine gewöhnlich gewundene Drahtrolle 
N oder noch besser durch eine Drossel 
| spule (8.226), so entstehen ja in diesem 
Leiter Extraströme, weil die 
und die Stärke des Stromes sich fort- 
während ändert. Und diese Extraströme 
wirken immer der vorhandenen elektro- 
motorischen Kraft entgegen. Darans 
folgt aber, daß die Stromstärke, die in 
‚einer solchen Rolle von der vorhandenen 
‚elektromotorischen Kraft hi 
wird, kleiner sein wird, als sie dem Ohm- 
schen Gesetz entspricht. Denn tatsächlich 
wirkt nicht die äußere elektromotorische 
Kraft allein, sondern diese abzüglich der 
entstehenden elektromotorischen Kraft 
des Extrastromes. Bei derselben Kußenen 
elektromotorischen Kraft ist also die 
Stromstärke in einer solchen Rolle kleiner, ala sie bei einem Gleichstrom 
sein würde, d. h. es macht den Eindruck, als ob der Widerstand der Rolle 
‚en Wochselströme größer ist, als gegen konstante Ströme, Eine solche 
as ohssahaee Vergrößerung des Wider 
standes gogen Wechselströme. Man bezeichnet jetzt: häufig den schein- 
baren Widerstand einer Rolle, den sie gegen Wechselströme als 
Ihre Impedanz, zum Unterschied von dem gewöhnlichen (Ohm- 
schen) Widerstand, den die Rolle gegen Gleichströme hat, Die 
ist immer größer als der Widerstand, und zwar um ao mehr, je rascher 
die Wechselströme aufeinander folgen, je kleiner also die. Periode der 
Wochselströme ist, und um so mehr, je größer das Sell til 
Leiters ist, Bei einem geraden Draht ist der Unterschied zwischen 
danz und Ohmschem Widerstand gewöhnlich zu vern 
einer unifilar gewundenen Rolle dagegen ist er schr erheblich. einer 
bifilar gewickelten Rolle (3. 226), die kein Selbstpotential besitet, ist der 


u! 








Messung dos Selbstpotentials, 247 


Unterschied geich Null. Eine solche bifilar gewickelte Rolle hat also 
bei Wechselströmen denselben Widerstand wie bei Gleichströmen. Aus 
diesem Grunde muß man z. B. die Widerstandsrollen, welche man in den 
Widerstandskästen braucht, stets bifilar wickeln, wenn man sie auch für 
Wechselströme benutzen will. Man unterscheidet deshalb bei Wechsel- 
strömen immer die Leitungen, durch die der Strom fließt, als induk- 
tionsfreie, wenn sie kein erhebliches Selbstpotential besitzen, und 
als induktive, wenn sie ein solches von erheblicher Größe besitzen. 
Ganz induktionsfrei ist natürlich streng genommen gar keine Leitung. 
Man sieht sofort, daß eine stark induktive Leitung, wie etwa eine Drossel- 
spule, die in den Kreis einer Wechselstromspannung eingeschaltet: ist, 
den Strom viel mehr schwächt, als es ihrem gewöhnlichen Widerstand 
entspricht. Es kommt eben nicht ihr Widerstand, sondern ihre Impedanz 
in Betracht. Eine solche Rolle mit Eisenkern kann einen 1000mal größeren 
Widerstand für Wechselstrom als für Gleichstrom haben, sie läßt also 
von einem Wechselstrom fast nichts hindurch, während ein Gleichstrom 
sie ungehindert passiert. Deswegen gerade bezeichnet man solche Spulen 
imitgroßemBelbstpofential als Drossel" 
spulen, weil sie den Strom (aber nur 
einen Wechselstrom) gewissermaßen 
abdrosseln. 

Das Selbstpotential von Drähten 
spielt also bei Wechselströmen eine 
ebenso wichtige Rolle, wie der gewöhn- 
liche Ohmsche Widerstand bei Gleich- 
strömen. Es wurden daher in der 
letzten Zeit auch Methoden und Appa- 
rate ausgebildet, um Selbstpotentiale 
ebenso leicht und bequem bestimmen 
zu können, in Henry ausdrücken zu 
können, wie man Widerstände in Ohm ausdrückt. So wie man für die 
letzteren Normalohm oder geeichte Widerstände hat und mit diesen den 
zu messenden Widerstand vergleicht, so hat man zur Messung des Selbst- 
potentials jetzt Normaler Selbstinduktion, welche auf 
8. 225 schon besprochen und abgebildet: sind. Zur Vergleichung eines 
unbekannten Selbstpotentials mit einem Normale dient am einfachsten 
wieder die Wheatstonesche Brücke, aber mit Wechselstrom betrieben. In 
Fig. 235 ist die Schaltung dargestellt. Ein Wechselstromerzeuger dient 
ala Stromquelle, links bei X ist das zu messende Selbstpotential und ein 
‚gewöhnlicher Widerstandskasten w, rechts ist das Normale (z. B. 1 Henry) 
angebracht. In die Brücke ist ein Telephon T eingeschaltet. Man ver- 
schiebt nun den Kontakt D auf einem ausgespannten Draht so lange, bis 
der Ton im Telephon möglichst schwach wird. Dann schaltet man aus w 
Widerstände aus und verschiebt D wieder und zwar so lange, bis man 
ein ganz scharfes Minimum des Tons erhält. Dann verhält sich das gesuchte 
Selbstpotential von X zu dem bekannten des Normales wie die Längen der 
Drahtstücke a und b. Zugleich verhält sich dann auch der Wechselstrom- 
widerstand (Impedanz) im Zweige A C zu dem Widerstand im Zweige  B 
ebenfalls wie diese Längen. Wenn man vorher oder nachher mit Gleich- 





28 1. Teil. 10. Kapitel, 


‚strom den gewöhnlichen Widerstand von A Ümißt, s0 kann man zugleich 
die Vergrößerung des Widerstandes der gemessenen Rolle bei Wechselstrom 
‚gegenüber Gleichstrom festlegen. 

Der von Siemens & ‘Halake konstruierte Apparat, der zu 
diesen Messungen dient, ist in Fig. 236 gezeichnet. Er int Annlich wie das 
Universalgulvanoskup gebildet. Der ausgespannte Draht ist kreisförmig 
in dia Nuht der gereilsen Schieferplatte eingelegt, Ein Kontakt. kann 
an diesem Kreisdtaht entlang geführt werden, Auf der Schieterplatte 





Fig. 





sitzt ein Prüzisionsamperemeter, dessen Skala man sieht. Der Wider 
standskasten w ist, wie die Stöpsel zeigen, im Kreise um das Am met 
angeordnet. Zur Messung der Selbstinduktion und der Im; 

Rollo wird diese an dio unten sichtbaren Klemmen X X Er 
Die Wechselstromqunlle, die gleich beschrieben werden soll, wird an die 
Klemmen S angelegt. An N wird das Normale der Selbstinduktion undien 
T das Telephon angeschlossen und ein am Apparat angebrachter Stöpsel 
wird in dus Loch W gesteckt. Dann besteht also die Messung darin, daß man 
abwechselnd den Schleifkontakt verstellt und Widerstände aus dem Kasten 
zieht, bis man ein scharfes Tonminimum im Telephon hat. Das Verhältnis 
der Längen des Schleifdrahtes, das mun direkt auf der Schieferplatte ab- 


und 











bt dann sofort das Verhältnis des gesuchten 
antan. das Normale. 


Um auch die scheinbare 

wöhnlichen 

ein gulyanisches 1 
‚nun wird gerade so verfahren, wie beim 


Ivanometer. 
für den Wechselstrom kann man für dieses Instrument 
ionsapparat mit Noefschem 





ibt. Hammer 

kleines Instrument, welches Fig. 237 zeigt und welches 

mformer bezeichnet 
werden ine hi Fin 





zu 
chreren 
iben zusammengesetzt ist, die voneinander iso- 


und durch den Kranz k aus Hartgummi zusammengchalten sind. 
‚Rad dreht sich wor den Polen eines Hufeisenmagneten, der durch 


magnetisiert wird. Die Pole selbst aber tragen zwei Wickelungen 
een ir der Hochtrenpenseram erzeugt. Durch die 
und Entfernung der Zähne nämlich unterliegt der Mag« 

Polo fortwührenden Schwankungen und di uzioren in 
‚einen einfach periodischen Wechselstrom, Bei einer Umdrehung 
erhält man so 100 Perioden, und wenn die Elektromotoren 


250 L Teil. 10. Kapitel. 


‚der Scheibe eine Gesch it von 70 Umdrehungen pro Sekunde er- 
teilen, was sich erreichen ;o sieht man, daß man einen Wechsel- 


ektromotoren kann man natürlich auch geringere Peric er 
halten, Damit die Schwankungen in dem Magnetismus des 
‚die auch auf die Spule p induzierend wirken, nicht in dieser auch Wechsel- 
ströme erzeugen, ist in die Stromzuleitung zu dieser eine Drossel- 
spule (8. 37) eingeschaltet, welche diese Wechselströme bis zur Un- 





schwächt. 
Miele dieser schr sörgfältig: di iisten- Apparate aa 
jetzt also möglich, In schr kurzer Zeit Belbetinduktionen von Ballan zu 


Fie.ma 





bestimmen, eine Aufgabe, die früher in den Laboratorien immer als eine 
Haupt- und Stantsaktion galt. 

"Wir kehren nun zu der Betrachtung der Higenschätten! dar MREcERadE 
ströme zurück. Haben wir schon bisher eine Reihe von wesentlichen 
Unterschieden im Verhalten eines Wechselstromes und Gleichstromes ge- 
funden, so werden diese Unterschiede noch größer, wenn wir nun zwei 
Ströme gleichzeitig betrachten, also z. B. einen Wocl 
sich verzweigen lassen. Zwei verschiedene Gleichströme unterscheiden 
sich nur durch ihre Stromstärke und ihre Richtung. Wenn daher zwei 
solche Gleichströme zu gleicher Zeit durch einen und denselben Draht 
Bießen, #0 ist die Stromstärke in dern Draht die Summe oder die Differenz 
‚der beiden einzelnen Stromstärken, Ganz anders ist es bei Wechselsträmen, 
Zwei verschiedene Wechselströme können sich durch drei verschiedene 
Dinge unterscheiden. Erstens kann die (effektive) Btromabärke 
in beiden verschieden sein, wie bei Gleichströmen, 

Periode bei beiden verschieden sein, der eine kann 2. B. eine 
von You Sekunde, der andere eine von !uso Sekunde haben, Aber 


al 








Phasenunterschiod. 251 


wenn die Perioden beider Wechselströme gleich sind, können sie sich 
noch dadurch unterscheiden, daß sie nicht: gleichzeitig ihre maximalen 
Werte erreichen, also auch nicht gleichzeitig durch Null hindurchgehen 
und ihre Richtung ändern. Dieser Unterschied besteht aber darin, daß 
die beiden Wechselströme verschiedene Phasen haben. 
Wenn wir z. B. in unserer Maschine auf 8. 219 außer den Rollen RR’ 
noch zwei andere miteinander verbundene Rollen auf derselben Achse 
anbringen, so jedoch, daß diese beiden um je 900 von R und R‘ abstehen, 
so wird, wenn die Achse mit den Rollen rotiert, immer das eine Rollen- 
paar im Maximum der Induktion sein, wenn auf das andere gerade keine 
Induktion ausgeübt wird und umgekehrt. Die Ströme der beiden Rollen- 
paare haben dann dieselbe Periode, aber einen Phasenunterschied von 90 0 
gegeneinander. Durch eine Zeichnung kann man sich solche zwei Wechsel- 
ströme von gleicher Periode, aber mit einem Phasenunterschied leicht 


Fig. 20. 











versinnlichen. In Fig. 239 sind zwei Wechselströme gezeichnet, deren 
Phasen um 900 verschieden sind. In den Punkten a und a‘, also in dem- 
selben Moment, herrscht in I die Stromstärke 0, in II aber die maximale 
Stromstärke a'a'. Inden Punkten b und b’ ist umgekehrt in I die maximale 
Stromstärke ß b, in II die Stromstärke 0 vorhanden. In den Punkten 
e und c' ist in I wieder die Stromstärke 0, in II die maximale Stromstärke 
e' 7! nach der entgegengesetzten Seite vorhanden u. s. w. 

Denken wir uns nun von den beiden Rollenpaaren die Ströme gleich- 
zeitig durch denselben äußeren Draht geschickt, so addieren sich in jedem 
Moment die vorhandenen Stromstärken. In Fig. 240 sind die beiden 
früheren Kurven I und II punktiert gezeichnet und die Kurve III, die 
stark aı n ist, gibt in jedem Moment die Summe der Stromstärken, 
sie stellt die Resultante der beiden Wechselsträme dar. Man sicht 
daraus zunächst, daß die maximale Stromstärke in der Resultante zwar 
größer ist, als die maximale Stromstärke in jedem der beiden Wechsel- 
ströme, aber kleiner als die Summe der beiden ist. Man sieht zweitens, 
daß die Periode der Resultante dieselbe ist wie die der beiden Wechsel- 


— 


T, Teil. 10, Kapitel. 


ist dieselbe Strecke wie zwischen a und e 
. Aber die Phase der Resultante ist eine 
Wechselströme, Denn 


ni 
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l 
28 





H 
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F 
; 
N 
E 
Bi 
| 
H 
B 
e 


sendet werden, so hat der resultierende Wechsel. 
strom eine andere Phase als jeder der ihn zusam- 
mensetzenden Wechselströme, as tritt, wie man es nennt, 
eine Phasenverschiebung ein. 

Die Phase resp. der Phasenunterschied tritt also als 
neuen, und zwar unangenehm komplizierendea Element ein, wenn man 


Pig mo, 








es mit Wechselströmen zu tun hat. Der Phasenunterschied hat nun ver- 
schiedene Folgen, durch welche die Wechselströme sich ganz anders ver- 
halten wie Gleichströme, 

"Wenn man eine periodische elektromotorische Kraft auf einen Leiter 
wirken läßt, welcher erhebliches Selbstpotential besitzt, also etwa auf 
eine Drahtrolle oder eine Drosselspule, so muß der Strom in diesem 
Leiter eine andere Phase haben als die elektromotorische Kraft, die Strom- 
umkcehrungen können in ihm nicht in demselben Moment stattfinden, 
in welchem die Umkehrungen der elektromotorischen Kraft stattfinden. 
Denn nußer der ‚gegebenen elektromotorischen Kraft wirkt dann ja auf 
den Leiter noch die elektromotorische Kraft des Extrastromes, die 
induktion, und zwar ist diese um größten, wenn die Stromstärke dureh 
Null hindurchgeht und ihre Richtung wechselt, sie hat also eine andere 
Phase als die äußere elektromotorische Kraft, und daher muß der Strom 
solbst, der von dem Zusammenwirken der beiden elektramatorischen 
Kräfte herrührt, auch eine Phasenverschiebung gegen die äußere elsktro- 
motorische Kraft, die ihn erzeugt, besitzen. € 

Daraus folgt nun eine höchst wichtige und zunächst sehr sonder- 
bare Tatsache in Bezug auf den Effekt, die Anzahl dee Watt, 


Be 


Effekt. eines Wechselstroms. 253 


welche ein Wechselstrom besitzt. Bei Gleichströmen wissen wir (8. 114), 
daB der Efekt immer gleich dem Produkt aus der elektromotorischen 
Kraft (in Volt) und der Stromstärke (in Ampere) ist. Dieses Produkt gibt 
ohne weiteres die Zahl der Watt, welche der Strom mit sich führt. Bei 
einem Wechselstrom aber hat; dieses Produkt zunächst in jedem Moment 
eine andere Größe, weil sowohl Spannung wie Stromstärke sich periodisch 
ändern. Wir müssen also hier wieder sagen, der wirkliche Efiekt eines 
Stromkreises ist der Mittelwert aus allen Eflekten, die er während einer 


Fig. aa 








halben Periode hat. Wenn nun keine Phasendifferenz zwischen Strom- 
stärke und elektromotorischer Kraft stattfindet, d. h. wenn der Stromkreis 
induktionsfrei ist, so ist der Mittelwert der Watt gleich dem 
Produkt aus dem gemessenen Werte der (effektiven) Stromstärke und 
dem gemessenen Werte der (effektiven) Spannung. Dann hat man also 
noch immer denselben Fall wie bei Gleichströmen. Ist aber eine Phasen- 
differenz zwischen Strom und Spannung vorhanden, so ist die Anzahl 
der Watt stets kleiner als dieses Produkt. Untersuchen wir, um dies 
einzusehen, die beiden extremen Fälle, in denen einmal die Phasendifferenz 
00 (also keine Phasendifferenz), das andere Mal die Phasendifferenz 900 
zwischen Strom und Spannung vorhanden ist. In Fig. 241 und 242 soll 


Fig.2a, 











die dick ausgezogene Linie die Stromstärke, die punktiert gezogene die 
Spannung bedeuten, und zwar wollen wir ihnen bestimmte Zahlenwerte 
zuschreiben. In Fig. 241 haben Strom und Spannung die gleiche Phase, 
beide fangen bei a mit O an, erreichen gleichzeitig ihre größten positiven 
Werte bei b (bß=+ 3 für die Spannung und b B= + 5 für den Strom), 
nehmen wieder ab, gehen gleichzeitig bei c durch Null hindurch, bekommen 
negative Werte, und zwar gleichzeitig Ihr negatives Maximum bei d (näm- 
lich d& = — 3 für die Spannung und d D = — 5 für die Stromstärke) 
und nach Ablauf einer Periode kommen beide gleichzeitig nach e mit dem 





0 
a) ‚aber negativ, wie zwischen a und b, Daraus folgt, daß der 
ganze Effekt eines solchen Stromes gleich Null ist, 

i hselstrom, dessen Stromstärke eine 
Phasendifferenz von 900 gegen die äußere Spam 
nung hat, die ihn erzeugt, hat den Effekt 1, 
d. h.er führt keine Energie mit sich, or führt ne 
Watt. 

Man bezeichnet einen solchen Strom deshalb als wattlosen 
Strom (oder auch uls Loerstrom, idle ourrent). 

Vollkommen wattlose Ströme kann man allerdings nicht herstellen, 
aber man kann sich diesem Zustand, bei dem Strom und Spannung einen 
a ehe von ar ‚sehr naked, 

[aben wir nun einen elsteom, dessen Phasendiflerenz un 2pe 
von dieser 


















die Spannung nicht die extremen Werte 00 und 909, sondern 

liegende Warte hat, so ist der Effekt dieses Stromes abhängig 
Phasendifferenz, Die Zahl der Watt, die ein solcher Strom mit sich führt, 
ist gleich dem Produkt ans der Spannung (in Volt), und der Stromstärke 
{in Ampere), aber noch multipliziert mit einer Zalı, die zwischen 1 und) 
liogt, also einorn echten Bruch, der von der Phasendiflerenz 

Wir wollen ihn den Phasenfaktor nennen. (Er ist einfach 

dem Kosinus der Phasendifferenz.) Der Phasenfuktor ist 1 für die Phasen- 
differenz 09, er iat 0 für die Phasendifferenz 909, und ea int 


Effckt eines Wechselstroms = Spannung < Stromstärke < Phasenfaktor. 


Es sieht also so aus, und os ist auch in der Tat 20, als ob nicht die gunze 
beobachtbare Stromstärke bei einem Wechselstrom zur Te 
Eiffektes angewendet werden darf, sondern nur ein Bruchteil 

nämlich die beobachtete Stromstärke multipliziert mit dem Phasenfaktor 


(einem echten Bruch). Diesen Bruchteil der beobachtbaren 
bezeichnet man als die Stromstärke des Nutzstromes. Esistnlso.di 


il 


a 


‚sofort, daß 
Spannung für sich und der Stromstärke für sich 
sondern daß man im Gegenteil versuchen muß, 
ee geht Be an, und en 
nennt man Wattmeter. Sie mi . 
das ‚aus Stromstärke, und Phasenfaktor 
‚gestatten, wie diese in einem bestimmten Stromkreis vorhanden 


i 


und der induktive Widerstand der beweglichen Rolle ist also sogar 

Trotz dieser Schwierigkeiten ist es Siemens & Hulske gelungen, 
v nach diesem Prinzip zu konstruieren, welches durch einen 
direkt die Anzuhl der Watt abzulesen gestattet und welches sehr 
‚Angaben macht, so daß es als Präzisionsapparat bezeichnet werden 





/ 


otescheiden sich das Bruxielons 


ie ei, i ist, 


merkliches Selbstpotential vor sie schaltet, «) 
Fakti ärkt ei indukti 


'auktisch bewirkt ein solcher großer induktionafreier Widerstand, « 
Nebenschluß der Strom stark geschwächt wird, daß daher die Es 
atröme selbst ebenfalls geschwächt werden, und daß mithin die Pha 
differenz gegen die Spaunung un den Enden eine zu vern 
ist, Während die bewegliche Rolle bei diesen Instrumenten selbst. h 

Bes Widerstand besitzt, hat sie mit dem 


bestimmt einerseits den effektiven Strom und die eflektive 
andererseits die wirklichen Watt. Die letztere Größe dis 
Produkt aus Stromstärke und Spannung ist der Ph 
treffenden Stromstücks: 


Unsere bisherigen Betrachtungen über Wechselströme 
Em ', dub diese fast in allen Stücken anderes Verhalten ze 
leichströme. Ein noch auffallenderer Unterschied 








Kondensator im Wechselstromkreis. 257 


daß Gleichströme bekanntlich nur in ganz geschlossenen Kreisen fließen, 
während Wechselströme auch in ungeschlossenen Leitungen fließen 
und ihre Wirkungen hervorbringen. Wir wollen in dieser Hinsicht nur eine, 
aber die wichtigste Anordnung besprechen, die darin besteht, daß man 
einen Kondensator in die Leitung einschaltet. In Fig. 246 be- 
deutet C einen Kondensator, dessen beide Belegungen mit den Polen einer 
Stromquelle 8 verbunden sind. In die Leitungen sei bei G eine Glühlampe, 
bei M ein Amperemeter eingeschaltet. Wenn die Stromquelle 8 Gleichstrom 
liefert (z. B. eine Akkumulatorenbatterie oder eine Dynamomaschine für 
Gleichstrom ist), so fießt kein Strom in dem Kreis, das Amperemeter 
macht keinen Ausschlag und die Glühlampe brennt nicht. Durch den 
Kondensator ist eben der Kreis unterbrochen. Wenn aber $ cine Wechsel- 
stromquelle ist, z. B. eine Wechselstrommaschine, und M etwa das oben 
beschriebene Ampere- 
meter für Wechsel- IE: 
strom ist, so zeigtdieses 
trotzdes Kondensators 
eine gewisse Strom- 
stärke an, und die 
Glühlampe leuchtet. 
Wechselströme fließen 
also auch in dem un- 
‚eschlossenen, durch 
‚Kondensator unter- 
brochenen Kreis. 

In der ersten Hälfte 
einer Periode nämlich, 
in der etwa der Pol a 
positiv ist, wird A posi- 
tiv, B negativ geladen. 
Wenn dann die Rich- 
tung der Pole wechselt, 
so wird B positiv und = 
A negativ geladen. Es fließen also fortwährend wechselnde Ladungs- 
ströme durch die Leitung, und diese erregen das Amperemeter und 
die Glühlampe. Aber gleichzeitig verlaufen auch in dem Stromkreis Ent- 
ladungsströme des Kondensators, und der wirkliche Strom setzt 
sich aus den Ladungsströmen und den Entladungsströmen zusammen. Daß 
solche Entladungsströme stattfinden, und wie sie wirken, läßt sich sofort 
einsehen. Wenn A im Maximum positiv geladen ist, B negativ, so hat der 
Kondensator eine bestimmte maximale Spannungsdifferenz in der einen 
Richtung, beim Wechsel der Ladungsströme nimmt diese ab, wird Null und 
geht in die entgegengesetzte Richtung über. Wenn in Fig. 247 die stark 
gezeichnete Kurve «ß 72 den Verlauf des Stromes darstellt, wie er wirklich 
in der Leitung herrscht, so ist auf dem ganzen ersten Teil von a. bis ß die 
eine Klemme in Fig. 246, etwa a, positiv, die Platte A bekommt also fort- 
während positiye Elektrizitätsmengen in erst zunehmender, dann abnehmen- 
der Stärke. Am Schluß ist also die Platte A des Kondensators am stärksten 
positiv geladen, d. h. der Kondensator sucht sich von A über a b nach B 

Graetz, Elektrizität. 12. Auflage. m 





258 L Teil. 10. Kapitel. 


zu entladen. Die Spannung des Kondensators hat also an der Stelle ß ein 
Maximum nicht in der Richtung des Stromes, sondern in der entgegen- 
gesetzten Richtung, sie wird also in Fig. 247 durch die Linie BM, die nach 
unten gezogen ist, dargestellt, Beim Wechsel des Stromes von ß über £ 
nach 7 ist nun a negativ, folglich wird der Kondensatorplatte A negative 
Elektrizität zugeführt, ihre positive Ladung verringert sich also, sie wird 


Fig. ur. 








allmählich neutralisiert und am Schluß dieser Halbperiode bei y ist B 
positiv geladen, die Spannung sucht einen Strom von B nach A, also in 
der Richtung des zuerst vorhandenen Stromes « ß zu senden, die Spannung 
hat also den maximalen positiven Wert N. Bei L und bei P wird die 
Spannung 0. Man sicht, die Spannung des Kondensators ist auch wechselnd 
mit derselben Periode, aber sie hat eine Phasendifferenz gegen 
den Strom, und zwar eine Phasendifferenz von 90°, da die Maxima der 
Spannung mit den Nullstellen des Stromes zusammenfallen und umgekehrt. 


Fig. us. 








Daraus folgt aber sofort, daß der Strom gegen die äußere elektro- 
motorische Kraft eine Phasendifferenz haben muß. Denn der Strom wird 
hervorgebracht durch die äußere elektromotorische Kraft und durch die 
Spannung des Kondensators; gegen die Summe dieser beiden ist er ohne 
Phasenunterschied, gegen die erstere allein hat er also einen Phasen- 
unterschied. Vergleicht man das Zusammenwirken einer äußeren (periodi- 
schen) elektromotorischen Kraft einmal mit der des Extrastromes einer 
Induktionsrolle und dann mit der Spannung eines Kondensators, so 
findet man bei großer Ähnlichkeit doch einen wesentlichen Unterschied. 


Kapazität und Selbstinduktion im Wochselstromkreis. 259 


In Fig. 248 stellt die mit i bezeichnete krumme Linie den in einer Leitung 
fließenden periodischen Strom dar, während die punktierte, mit 8 be- 
zeichnete Linie die elektromotorische Kraft des Extrastromes einer In- 
duktionsrolle in diesem Stromkreis darstellt. Teilt man die ganze Periode 
in 4 Viertel, wie es in der Figur durch die Zahlen 1, 2, 3, 4 angedeutet ist, 
so sieht man, daß im ersten und dritten Viertel beide Kurven in gleicher 
Richtung verlaufen (in 1 nach oben, in 3 nach unten), während sie im 
zweiten und vierten in entgegengesetzten Richtungen gehen. Dagegen 
stellt in Fig. 249 wieder die mit i bezeichnete Linie den Strom dar, die 
punktierte mit V bezeichnete Linie aber die Spannung eines Kondensators. 
Diese haben im zweiten und vierten Viertel gleiche, im ersten und dritten 
entgegengesetzte Richtung. Daraus sieht man, daß eine Selbstinduktions- 
rolle und ein Kondensator eine entgegengesetzte Wirkung auf die Phasen- 
verschiebung haben. Während dieSelbstinduktion, wie man sagt, den Strom 
verspätet gegenüber der elektromotorischen Kraft, hat eine Kapazität (ein 
Kondensator) im Stromkreis die Wirkung, ihn zu verfrühen. Daraus folgt, 
daß man die Phasenverschiebung, die durch eine Selbstinduktion in einem 


Fig. a0. 








Stromkreis entsteht, wird aufheben können, indem man noch einen 
Kondensator in denselben einschaltet. Ein Stromkreis mit Selbstinduktion 
und Kapazität hat eine geringere Phasenverschiebung als ein solcher bloß 
mit Selbstinduktion oder bloß mit: Kapazität, unter Umständen gar keine. 

So unerfrenlich kompliziert nun auch die Betrachtung von Wechsel- 
strömen infolge der Phasendifferenzen wird, so bringt doch andererseits ge- 
rade die Phasendifferenz verschiedener Wechselströme eine Wirkung her- 
vor, die eine sehr große praktische Bedeutung erlangt hat. Wir wollen zwei 
Wechselströme mit einer Phasendifferenz von 90 0 uns wieder so erzeugt 
denken, daß wir (Fig. 250) zwei Rollenpaare AA’ und BB’ nehmen, die, 
um 900 gegeneinander verstellt, vor den Polen eines Hufeisenmagnets 
rotieren. Von den Enden aa‘, des einen Rollenpaares A führen wir die 
Drähte so, daß sie einen feststehenden Ring aus weichem Eisen an zwei 
diametral gegenüberliegenden Stellen umwickeln, wie es die Figur bei a 
und a’ anzeigt. Auch von den Enden ßß' des anderen Rollenpaares 
wollen wir Drähte zu dem Ring führen, die ihn an zwei um 900 von den 
ersten abstehenden Stellen bei b und b’ umwickeln. Wenn nun die 
Wechselströme in den beiden Leitungen fließen, so hat vermöge des 
Phasenunterschiedes der eine Strom in demselben Moment die größte 
Stärke, in dem der andere gerade die Stärke Null hat. In der Figur ist 


260 1. Teil. 10. Kapitel. ” 


Ge mh ee 
Linien starkon Strom bei a 
sr 2 dark den Strom h NE 





Wenn nun Hall AB. de de Sc u 
‚erreichen abwec] di 


EN ee AT HE m  e 
‚einen maximalen, aber tiven Wert u. s. w. Dadurch uber ver- 

Kleben ich wnch die Pole dee inges. Man erkennt das aus Fig. 251. 

In I ist der Strom a a‘ stark, der Strom bb‘ schwach, die 

nimmt die gezeichnete Lage ein. Wenn die Rollen, welche dis en 


Fig. ano. 


zeugen, sich um 459 gedreht haben, dann sind die Ströme 

hb‘, gleich stark, so wie es Fig. IT zeigt, dann befinden sich 

Eisen bei N und 8, und die Magnetnadel bekommt be: 

In der folgenden Figur ist der Strom bb‘ im Maximum, der ER 
gleich Null, die Pole im Ring haben sich also weiter nach. 
und die Magnetnadel ist ihnen gefolgt. Und so geht dus weiter, Man sieht 
ala Resultat, daß, wenn die beiden Wochselströme von 1 

Phase durch die festen Windungen um den festen Rin 

daß dann die Magnetnadel im Innern in fortlaufende D T 

muß, daß sie sich s0 lange drehen muß, als die Ströme fließen. 
Magnetnadel können wir auch ein Stück inagnetischen Fisena 

bringen. Dies wird dann erat durch magnetische Induktion 

und muß sich ebenso drehen. Ja auch wenn man einen 





Mehrphasenströme. 261 


Pole angezogen. Diese Erscheinung ist von großer Wichtigkeit geworden, 
da sie es geatattet, durch Wechselströme Drebungen hervorzubringen und 
dadurch Arbeit zu leisten. Auf ihr beruhen die sogenannten Induk- 
tionsmotoren, die wir im zweiten Abschnitt besprechen werden. 
Ein solches System von mehreren Wechselströmen, deren Phasen 
verschieden sind, hat also wichtige Eigenschaften, welche gerade von 
dem Phasenunterschied abhängen. Man nennt solche zusammenwirkende 
Wechselströme Mehrphasenströme. Hat man zwei Rollenpaare, deren 
h 

Phasenunterschied we ) ist, s0 erzeugen diese Zweiphasen- 
0°, 


ströme, drei Rollenpaare, deren Phasenunterschied je gleich 60° (F 











ist, erzeugen Dreiphasenströme, vier Rollenpaare, mit dem Phasen- 
5 
unterschied 45° (19 


Dem dreiphasigen Wechselstrom, der am meisten benutzt wird, gibt 
man auch den kurzen Namen Drehstrom. In jedem Fall erkennt 
man, daß solche Mehrphasenströme, zweckmäßig um einen eisernen Ring 
leitet, bewirken müssen, daß die Magnetpole sich fortlaufend in dem 
ing verschieben, und daß daher ein geschlossener Drahtkreis im Innern 
des Ringes zur Rotation kommen muß. Das ist bisher die wichtigste Be- 
deutung der Drehströme. 

Hat man nun drei Rollen, in denen Wechselströme von verschiedener 
Phase — die um 600 gegeneinander verschoben sind — erzeugt werden, 
so braucht man zunächst für jede der Rollen 2 Leitungen, um die Ströme 
nach außen und wieder zurückzuführen, im ganzen also 6 Leitungen. 
Man kann aber, und das ist praktisch von großer Bedeutung, diese Rollen 
noch in verschiedener Weise untereinander verbinden. Dann erhält man 
verkettete Drehströme, deren Verhalten zwar kompliziert 





, würden Vierphasenströme erzeugen u. . w. 


262 I. Teil. 10. Kapitel. 


aussieht, aber nicht kompliziert ist. Es seien (Fig. 252) a bo drei Rollen, 
in denen Drehströme erzeugt werden. Sie haben je 600 Phasenunterschied 
gegeneinander, so daß, wenn in a die Phase Null ist, in b die Phase 600, 
in c die Phase 1200 herrscht. Dann kann man die drei Rollen so verbinden, 
wie es die Fig. 252 angibt. Man sagt dann, die Rollen seien in Dreieck- 
schaltung. Man kann aber auch die drei Rollen so verbinden, wie 
in Fig. 253, dann sagt man, sie seien in Sternschaltung. Man 
kann nun sowohl in der ersten, wie in der zweiten Figur von den drei 


Fig. a2. 











a oz 


Eckpunkten die Leitungen I, II, III ae und diese an irgend welchen 
Stellen wieder untereinander verbinden, und zwar auch wieder in Dreieck- 
schaltung oder in Sternschaltung. In Fig. 252 und 253 sind jedesmal zwei 
solche verschiedene Verbindungen gezeichnet. Fig.252 zeigt die drei Rollen 
abe in Dreieckschaltung, die drei Leitungen I, II, III aber sind bei A in 
Dreieckschaltung durch a ß 7, bei B in Sternschaltung durch a’ By‘ ver- 
bunden. Fig. 253 zeigt die drei Rollen a b.o in Sternschaltung, und die 
Leitungen sind bei A in Sternschaltung durch «ß 7, bei B in Dreieck- 


schaltung durch a’ 7‘ verbunden. In jeder der drei Leit: 1 
dann ein Wechselstrom, und man erkennt, daß in jeder der Verbindı 
Fig.as, 











leitungen a By oder a’ ß‘‘ der Strom eine andere Phase haben muß, so 
daß also in diesen Verbindungsleitungen Drehstromwirkungen auftreten 
werden, trotzdem die Rollen verkettet sind. 

Das Auftreten dieser Phasenunterschiede als neues Element bei elektri- 
schen Wechselströmen kompliziert zwar die Betrachtung man sieht 
ein, daß dadurch die Wechselströme in vielfältigere Kombinationen gebracht 
werden können als die Gleichströme. Darauf gerade beruht die Bedeutung 
der Wechselströme für die Wissenschaft und die Praxis, und es hat sich ge- 
zeigt, daß die Wechselströme, die lange Zeit wissenschaftlich und praktisch 
kaum beachtet wurden, an Bedeutung fortwährend gewachsen sind und für 
die Theorie der Elektrizität wie für ihre Anwendungen sich noch fruchtbarer 
erweisen als die Gleichströme. 





11. Kapitel. 
Die elektrischen Schwingungen. 


Obwohl es durch die neueren Unterbrecher, den Turbinen- und den 
elektrolytischen Unterbrecher, möglich ist, einen Strom auf einfache 
Weise ein- bis zweitausendmal in der Sekunde zu unterbrechen und da- 
durch in einer Induktionsspule Wechselströme mit der Periode Aıooo bis 
2000 Sekunde zu erzeugen, so sind doch diese Wechsel nur äußerst langsam 
gegen diejenigen, welche, wie man allmählich erkannt hat, die Natur 
selbst durch einfache Mittel erzeugt. In Wirklichkeit kommen bei unseren 
Experimenten, ohne daß wir etwas dazu tun, wechselnde elektrische 
Ströme vor, die in jeder Sekunde 100 000mal, millionenmal, ja sogar 
millierdenmal ihre Richtung ändern. Solche außerordentlich rasch wech- 
selnde elektrische Bewegungen nennt man elektrische Schwin- 
gungen oder Oszillationen und das Mittel, durch welches 
sie entstehen, istder elektrische Funke. Wennmaneine Leydener 
Flasche durch einen elektrischen Funken entladet, oder wenn man zwischen 
den Enden einer Induktionsspule einen Funken übergehen läßt, oder wenn 
man endlich einen beliebigen geladenen Leiter vermittels des angenäherten 

durch einen Funken sich entladen läßt, so erhält man jedesmal 
elektrische Schwingungen. Die Perioden dieser Schwingungen sind außer- 
ordentlich kleine, sie variieren je nach der Kapazität der Leiter, zwischen 
denen der Funke übergeht, von dem zehntausendsten bis zum hundert- 
millionsten, ja sogar tausendmillionsten Teil einer Sekunde. In allen Fällen 
aber ist es der elektrische Funke, welcher den Anlaß zu elek- 
trischen Schwingungen gibt. Das ist eine besondere Eigenschaft des elek- 
trischen Funkens, aber wir können leicht erkennen, wieso er dieses tut. 
Der wesentliche Grund zur Entstehung solcher Oszillationen ist nämlich 
das Auftreten von Extraströmen bei der Entladung durch einen 
Funken. 





Wir wollen, um dieses einzuschen, die Entladung eines Konden- 
sators oder einer Leydener Flasche genauer betrachten. 

Wenn eine Leydener Flasche geladen ist, so befindet sich auf der 
einen Belegung, etwa der inneren, positive Elektrizität, auf der anderen 
negative Elektrizität und zwar auf jeder gleich viel, eine gewisse Zahl 
Coulomb. Wird nun die innere Belegung mit der äußeren durch einen 
Leiter verbunden, indem man etwa, wie in Fig. 254, jede der beiden Be- 

'n in einen verschiebbaren Draht ausgehen läßt und die Drähte 
einander nähert, so fließt die positive Elektrizität von innen nach außen, 
in unserer Figur von oben nach unten, die Leydener Flasche wird 

Snlladen, und zwar springt ein Funke zwischen den Leitern bereits über, 
bevor sie noch zur Berührung gekommen sind. Durch die Leiter und 
diesen Funken geht also die Entladung vor sich, fließt die Elektrizität. 








runder Tg folgenden Abschnitten 


änderung der Stromstärke in einem Leiter 
auftreten, so müssen also auch hierbei die 


sächlich das merkwürdige Resular daß der Entladungsstrom nicht, 
man eigentlich glauben sollte, direkt: von b nach a geht, sondern daß 


Kurz man erhält eine SEE ung, m 
erhält elektrische Sohwingungen. E3 


treten können, müssen die | stark. a 
um die vorhergehenden Ströme zu überwinden, d.h. die 

HER kann nur eintreten, wenn das Belbstpotential der Leitung, 

Iches ja die Extraströme bedingt werden, mindestens einen be- 

en Wert hat, welcher in bestimmter Beziehung zu der run 
Leydener Flasche und dem Widerstand der ganzen Leitung steht, Ist 
diese Bedingung aber erfüllt, so antladot: sich eine Flasche oder ein Ko 
sator tatsächlich oszillatorisch. In bestimmten aufeinander 
Zeiten, die allerdings sehr nahe bei einander liegen, kehrt sich die 

des Stromes zwischen den beiden Belegungen um. Die Zeit, 
einer Umkehrung des Stromes und der folgenden verfließt, nennt ım 
Periode der elektrischen Ba Die 
sache der oszillierenden En zum ersten Male 
bei der Entladung der Leydener Flaschen beobachtet. 
lich derjenigen Stelle gegenüber, an welcher der Funke en 
einen Spiegel auf, der sich sehr rasch um seine Achse drehte, 











einem Lichtbande ausgezogen zu sehen erwarten 
tatsächlich der Fall, aber mit einer unvorher- 


ergab si :h, 
255, Mon ‚sicht, daß in dem Lichtband (das photo- 
[eine Reihe on dunklen Stellen mit hellen Zwischenrhumen 
ri ein Beweis dafür, daß die Entladung periodisch aussetzt 
wieder age, kurz, daß Oszillationen vorhanden sind. Es gelang 
Foddersen leicht, aus einem solchen Bilde die Periode dieser Onzil- 
Iationen zu messen. Wenn man nämlich die Umdrehungsgeschwindigkeit 
des Spiegels und den ne der Piotograplischen Platte vom Spi 
kennt, #0 kann man ans de les ganzen Lichtbandes die Dauer 
B. der Abstand der Platte vom &; egal 
und dauert der Haken eins Sekunde lang, so würde dns Bil 


Fig. am. 





Funkens, wenn der Spiegel sich in dieser Sokunde 50mal vollständi 
‚ einen Lichtatreifen darstellen, der 1000mal einen Kreis 
von 1 m Radius umfaßt. Da nämlich das auffallende Licht vom Spiegel 
immer unter demselben Winkel zurückgeworfen wird, unter dem es auf- 
‚fällt, »0 wandert dos Bild, das der Spiegel entwirft, doppelt so rasch” als 
Dauert nun der ganze Funke nicht eine Sekunde, sondern 
ae ‚Sekunde, »0 hat das Lichtband auch bloß den zehntausendsten 
Teil der Läng in unserem Beispiel ist im ersten Fall die Länge ange- 
6 = 1000 = 6000 m, im zweiten Fall angenähert 0,6 m == 60.cm). 
ln kann man umgekehrt aus der Länge des Lichtbandes die Dauer des 
Funkens berechnen. Bei der obigen ne betrug nun die Dauer 
Funkens etwa ®ronoo Sekunde, Da nun in dem Funken 
ie man dureh Abzählen erkennt, so 
Bee die Daner einer Oszillation etwa eine Millionstelsokunde. In 
#0 kurzur Zeit Bea ‚sich bei diesen Entladungen von Loydener Flaschen 
die Kirchhoff Tat ‚dann aus theoretischen 


Elektrizität hin 
rag: Sr die Periode dieser Oszillationen zu berechnen. 


SH 





rn ich in einfucher Weise von der Kapazität des Kondensators 


und dem Selbstpotential der angewendeten Leitung ab, und zwar wird 
die (genauer: ihr Quadrat) um so größer, je größer die Kapazität 
Fe und je größer das Selbstpotential der Leitung ist. 
 Ebensolche torische Entladungen treten, wie gemgt — und 
‚demselben Grunde — auch bei Induktionsapparaten ein, wenn 


m 


a Kmastatir ist, läßt sie sich auch. 


setzt, wird gewaltaum überwunden. Jede 
Widerstandes in der Natur findet aber periodisch statt. Wenn 
. B. bloß Lafe zus 2 der gaptzten Mundhöhle hinansblasen, 0 hören, 


Ichen Funken in der Luft und in den Drühten, zwischen 
übergeht, elektrische Schwingungen. 
benso ie Pfeife um so raschere Schwil 
höhere Töne gibt, je kürzer si geringer also die in Bı 
setzte Luftmenge ist, ebenso sind auch bei der Funken 
Schwingungen um so rascher, ist die Schwingu 
verzetzben Elektrizitäter 
Iniiucn Fach a wenn sio durch einen 
werden, lan, ‚gen als kleine, und dien 
gungen erhält man Ge wenn man zwischen K& 
Sr Kapazität Funken übergehen läßt. Daß aber d 
Kondensators noch das Selbstpotential der Leiter von 
“ Schwingungadauer ist, hat: ebenfalls ein Analopon bei 
jo, AaRnN lt die Form des Instrumentes € 
Fr 1 Kalle, F 


r die Form der Drühte. Gerade 4 
Haben bei ficher Länge einen anderen Ton ala‘ arloh6 zalUAd 
Bekteische Onailationen müssen: also jedesmal a 
schen zwei nen Leitern eine Entladung stattfindet. 


die Periode Os: jonen um #0 kürzer sein, je & 
aität dieser Yaler ist« 





Hertzache Schwingungen. 267 


Außerst rasche derartige Schwingungen hat nun H. Hertz in 
Karlsruhe zuerst dadurch hervorgebracht, daß er zwischen zwei ein- 
ander gegenübergestellten Drähten, wie aa, und bb,, in Fig. 256, deren 
jeder mit einem Zylinder A und B’oder mit einer Platte oder Kugel ver- 
bunden war, Funken übergehen ließ. Er verband die sekundären Pole 
eines Induktionsapparates J durch Drähte mit den beiden geradlinigen 
Leitern aa, und bb,, wodurch zwischen den beiden Endkugeln a und b 
die einzelnen Entladungsfunken überspringen. Jeder solche Entladungs- 
funke ist aber auch hier wieder oszillatorisch. Die Entladung geht auch 
hierbei wieder in Schwingungen vor sich, und da die Kapazität: dieser 

inigen Leiter mit ihren Zylindern oder Platten und ebenso das 
Seibstpotential der Leitung sehr klein ist, so int hierbei die Schwin- 
gungsdauer dieser Oszillationen schr klein. Um nicht eine gar zu kleine 
Schwi wer zu erhalten, vergrößerte er eben die Kapazität der 
geraden Drähte a a, und bb, dadurch, daß er sie mit den größeren Metall- 
zylindern A und B'verband.' Diese vermehren die Kapazität dieses Ent- 
Iadungsapparates und vergrößern daher auch die Dauer einer Schwingung. 
In solchen Appa- 
raten zählt die nie. 208 
Dauer der Oszilla- Ei 
tionen etwa nach 
Hundertmillion- 
steln von Sekun- 
den. Man hat 
sich den Vorgan, 
bei den Entladun. 2; [22 5 
gen in einem sol- 
chen Apparat also so zu denken: Bei einer Öffnung des primären Stromes 
in J entsteht ein Induktionsstoß, welcher den Leiter aa, A z. B. positiv, 
den Leiter bb, B negativ ladet. Diese beiden entgegengesetzten Elek- 
trizitäten gleichen sich sofort durch die zwischen a und b vorhandene 
Luftschicht aus, aber dieser Ausgleich geschicht oszillierend, so daß in 
dem ganzen geradlinigen Leiter a, bis b, und der Luftschicht dazwischen 
geradlinige Schwingungen stattfinden. Die Entladung zwischen a und b 
geht nicht etwa durch den Metalldraht des Induktionsapparates, weil 
dieser zu großes Selbstpotential hat (also als Drosselspule [S. 247] wirkt), 
sondern eben durch die Luftschicht. Diese Oszillationen, die, wie gesagt, 
in etwa dem hundertmillionsten Teil einer Sekunde aufeinander folgen, 
finden bei jedem einzelnen Öffnungsfunken statt. Sie sind schon voll- 
ständig abgelaufen, wenn durch eine neue Öffnung der primären Spule 
ein zweiter Öffnungsstrom nach a und b gesendet wird. Dieser ladet A 
und B wieder und die Entladung ist wieder oszillierend u. s. w. 

Diese sehr raschen elektrischen Schwingungen haben nun eine äußerst 
wichtige Bedeutung erlangt durch die Anwendungen, welche Hertz 
von ihnen machte, und durch welche er das Gebiet der Elektrodynamik 
ganz wesentlich erweiterte. 

Es ist nämlich die oszillierende Bewegung, die in der Funkenstrecke 
und den sie begrenzenden Leitern stattfindet, nicht auf diese allein be- 
schränkt. Die elektrischen Oszillationen rufen, da eine Wechselwirkung 




















208. T. Teil. 11. Kapitel, 
zwischen den Elektrizitäten und dem Ather 
lierende ‚des Äthers 3 


elektrischen Bew: 
pt Onsungsgenohwindigkelt haben, daß nicht momentan, 
‚olıns Zeitverlust, sondern in bestimmter, wenn auch schr kurzer Zeit die 
Ben einem Ätherteilchen zu einem benachbarten kommt. Auch 
bei dem Licht kommt nur dadurch der Äther rings um einen leuchtenden 
Ben in fortschreitend HEN ellealen yon daß eben das Licht Zeit zu 
ucht. 


diesen 
en in demselben Moment gar kin e 


oben geht, während je in der Mitte zwischen diesen, in 1, #, 
Moment: gar keine Bewegung stattfindet. Die Strecke A 2 

beiden Stellen, an denen die Oszillationen gleich groß und | 

sind, bezeichnet man als die Wollen! 

selbe Strecke ist zwischen & und « oder 


Kohärer. 269 


Es muß also zunächst, und darauf kommt alles an, ein Instrument 
gefunden werden, welches das Vorhandensein und die Stärke der elek- 
trischen Bewegung an irgend einer Stelle des Raumes in der Nähe einer 
Schwingung erkennen läßt. Dieses Mittel fand Hertz darin, daß 
er an diejenigen Stellen, in denen er die elektrische Bewegung beob- 
achten wollte, einen Leiter brachte, der eine kleine Luftstrecke enthielt, 
etwa einen zu einem nahezu geschlossenen Kreis gebogenen Draht. In- 
folge der Induktionswirkungen, die an der Stelle, wo dieser Leiter hin- 
gebracht ist, herrschen, entstehen in ihm elektrische Spannungen, die 
sich durch das Überspringen von kleinen Fünkchen anzeigen. Indes ist 
die Beobschtung dieser winzigen Fünkchen schr mühsam, und daher 
waren die Versuche von Hertz lange Zeit nur mit großen Hilfsmitteln 
auszuführen. Sie wurden erst bequem anzustellen, als eine Beobachtung 
eines französischen Gelehrten, Branly, hinzukam, welche die Unter- 
suchung solcher elektrischen Wellen außerordentlich erleichtert. Branly 
brachte nämlich in eine Glasröhre G wie in Fig. 258 grob gepulverte 
Metallspäne P und führte in die Glasröhre zwei Elektroden E, und E, 
ein, welche das Metall- 
pulver berührten. Da Pie: it: 


der Kontakt zwischen 

den einzelnen lockeren En. = en 
Metallteilchen ein sehr 

schlechter ist, so hat ein 

solches System einen außerordentlich großen Leitungswiderstand, der nach 
Hunderttausenden von Ohm zählt. Ein Strom von einem galvanischen 
Element geht also nur in minimalen Beträgen durch eine solche Röhre 
hindurch. Sowie aber, und das war die Entdeckung von Branly, eine 
elektrische Welle auf diese Röhre fällt, treten zwischen den einzelnen 
lockeren Metallteilchen minimale, unsichtbare Fünkchen auf, welche die 
Oberfläche zweier benachbarten Metallspäne aneinander schweißen. Da- 
durch wird der Kontakt zwischen ihnen sofort ein guter und der Wider- 
stand der Röhre sinkt sofort auf einen kleinen Betrag, etwa 5 oder 10 Ohm, 
herunter. Dasselbe galvanische Element, das vorher kaum einen Strom 
durch die Röhre hindurchgebracht hatte, liefert daher jetzt einen ganz 
kräftigen Strom hindurch. 

Eine solche Röhre mit Metallpulver — man kann Eisen-, Nickel-, 
Silberpulver oder anderes nehmen — ist also ein sehr feines Reagenz- 
mittel auf elektrische Wellen. Man bezeichnet einen solchen Apparat 
als Kohärer, ein abscheulich gebildetes Wort, welches anzeigen soll, 
daß die lockeren Metallteilchen durch die Wellen kohärent werden. In 
Deutschland braucht man nach dem Vorschlag von Slaby häufig die Bezeich- 
nung Fritter, obwohl solche international gebrauchte Apparate auch 
mit einem internationalen, d.h. aus dem Lateinischen oder Griechischen 
entnommenen Namen belegt werden sollten. Um den Kohärer anzu- 
wenden, bildet man, wie Fig. 259 zeigt, einen Stromkreis aus einem Ele- 
ment E,. dem Kohärer € und einem Galvancskop G. Solange das Pulver 
im Kohärer locker ist, macht der Zeiger des Galvanoskops keinen Aus- 
schlag. Sobald aber elektrische Wellen auf C fallen, fließt der Strom 

durch C und G, und das Galvanoskop schlägt aus. Einen Übel- 











aber nur die 
‚Röhre etwas durch Anklopfen zu erschüttern, dann lagern sich die Teil- 
‚chen wieder locker an und der große 
ee Widerstand ist wieder da, der Ko- 
c 2 härer kann von neuem funktio- 
nieron. a a ehren 
klopfen mit der Hand lästig ist, so 
eine ee Re Man 
ie 
läßt nämlich den Strom von dem 
Element, sobald der des 
= Galvanometers au » durch 
‚eine elektrische Klingel ‚deren 
Klöppel den Kohärer anstößt, so daß dieser wieder den großen Wider- 


stand annimmt. Eine solche POBlBung. ne t Fig. 260. Vom Element 
geht; der Strom vermittels bf durch 'ohärer C, dann durch e, 
zum Galvanoskop G und von dem Kontakt I, an welchem der Zeiger 
des Galvanoskops in der Ruhe anliegt, durch ca zum Element zurück. 
Bowie nun der Zeiger des Gnlvancekops aumschläge zul ar AR e& 
rum ee 

4 a zum 

Ei Kohärer 


521 


i 


Ph 
f 
gi 
Hs 
28 


ie Klingel , 
Mit einem solchen | 


ausgerüstet, ist es nun leicht, elektrische 
‚außerordentlich schwache, zu erkennen. 


I 
A 
| 
ze 





” 
a 

& 
Eis 






1] 








Kohler, arı 


4 di zrchen P und entstehen, erzeugen dan Wellen, dern 
Fine viah dnige Meter beträgt, ao achr greh I. Dahar verbreiten 
Mich diose Wellen ganz wie Schallwellen überall in einem Zimmer, und 


Nie zu 





auch den Kohärer hinstellt, meterweise entfernt von der Funken- 

überall reagiert er, überall tönt seine Klingel und schlägt sein 
ter aus. Diese langen Wellen a nicht: gerad 

wie die kurzen Wellen des Lichtes, sondern sie breiten sich nacl 


Fig. von 





wur und biegen sich bei allen Hindernissen um wie die 
ja auch leicht um Ecken herum gehen. 

» man Wellen von geringerer Länge haben, die sich nicht so 
leicht nach allen Seiten ausbreiten, so muß man die Funken zwischen 






272 1. Teil. 1. Kopltel. ‚ ® 
viel kleineren Leitern, zwischen von X tät er 
zeugen. Man erhält solche äußerst rasche ee 
etwa 2 Millinrden in einer Sekunde ar durch 
eine von Righi angegebene 263 schematisch 
gezeichnet ist und die wir den Righischen Oszillator nennen 
wollen. Die wirksamen Funken apringen zwischen zwei Kı AundB 
über, welche zur Hälfte in die ee 
sind und zwischen denen Petroleum sich Beine nam 
dee nei" ihoan, Dafaben 
es wei © und 
D mit Ansätzen, un 
On und ö 
=) die Lei von 
de ra: 
rat oder der Influenz- 
maschine 
werden, Bei dem Spiel des Funkenindk Funken. 
© und A und zwischen D und B über und zwischen A und B, 
und da diese letzteren in dem System A, Petrol B 
‚das eine äußerst geringe Kapazität hat, so haben die ent Wellen 


außerordentlich geringe Schwingungsdauer. 

Man kann auf verschiedene Weise die Wellenlänge bestü 
die von diesem Apparat ausgehenden Schwingungen in dem Ather der 
Luft erzeugen. Am einfachsten geschieht dies dadurch, daß man eine 


Methode, die in der Akustik zur Messung der Wi von Schall, 
wellen benutzt wird, auch hier anwendet. Wenn man die 
die etwa von einer angeschlagenen Stimmgabel ausgeht, durch ein 


von der Form der Fig, 264 gehen läßt, so tritt folgendes ein. Hält man 


die Stimmgabel un die Öffnung u, 
„0 plan eich die Wellenbewo- en 
‚gung dort bis b b' fort und teilt 2 


sich dann. Einerseits geht sie 
durch b’ c' d’ zu dem uch h, 
den man etwa in das Ohr steckt, 
andererseits durch b, 6, den m; 
Schlauch If und durch w,.d 
obonfalla in den Schlauch h, 
Wenn die beiden Wege gleich 
wären, so würde auf ihnen s 
die Ba Zahl von Wellen vorhanden sein, und man würde in 
den Ton laut hören, Auch wonn die Wege ungleich lang sind, 
doch in h den Ton laut hören, wenn nur der Schlauch If so 
daß der eine Weg um eine ganze Anzuhl Wellen länger ist als re 
Wenn aber der eine Weg um eine halbe Wellenlänge größer i 
andere, »o trifft im Schlauch h ein Wellenberg mit einem 
zusammen und diese Bewegungen heben sich auf, man hört 
längert man aber den Schlauch If von da an successive, | 
Ton erst wieder entstehen und dann bei weiterer Verl 








F 
















2 zwei halben Wellenlängen des angewendeten Tones, Man ] 
ei ‚diese Wellenlänge Te 
Akustik auch. Nun aber können wir ganz dasselbe Experiment auch 
mit Sktriechen Wellen machen. Wir banutzan dazu den Apparat 


13 
eine 
Radiator bei a erzeugt wird, 





0 zeigt er genau dasselbe, was bei Dan 
a eh unser Ohr 


Wege um eins halbe Wellenlänge 
verschieden eind, so bleibt der 
Kohärer ganz in Ruhe. Durch 
diesen Versuch ist urstens bewiesen, 
‚daß wir es tataächlich mit Wellen 
Denn das Zusammen- r 


: 
3 


 stärkte Beregung, sondern Ruhe 

"hervor, und das ist das Kennzeichen der Wellenbewegung. Zweitens aber 
können wir auch sofort die Wellenlänge messen, die die Schwingun 

| engere Badlatora in dem Ather erzeugt. Bin ist nämlich 

| gleich der Verlängerung, die wir dem Wege abedh geben müssen, um 

| von einer Ruhelage des Kohärers zu der folgenden zu gelangen. Ein 
Versuch mit dem oben beschriebenen Radiator ergibt z. B., daß die 

erzeugte Wellenlänge gleich 6 cm ist. 

| PH 

| 

| 

| 


Versuch können wir aber auch sofort berechnen, wie 
die Geschwindigkeit ist, mit der die elektrischen Wellen sich in 
‚ Äther der Luft fortpflanzen. Denn da während der Dauer einer 


sich die ng gerade um eine Wellenlänge fortpflanzt, 
20 ist Brad jeder. Wellanbewegung die = 
Wellenlängs 


‚Geschwindigkeit der Fortpflanzung = Feten 


Nun beträgt die Schwingungsdauer in unserem Righischen Radiater 
“ 


Grseiz, Elskirieisät. 15, Auflage. f | 





s Lichtwellen, oder At 
üßig sehr großer Schw 
dauer schen wir nicht mehr als Licht, a: 
en sich uns durch ihre Induktio; 


ingen hat zuerst Hertz exp 
und mit den kleinen Wellen, die 
Radiator liefert, int es jotat leicht geworden, derartige Ve 
Da jedoch Wellen von mehreren Zentimeter u 


Rohr die Wellen nach außen in die Luft, resp. in den Ath 
können. In Fig. 266 ist die Anordnung für diese 
Man sieht rechta bei J den Induktionsapparat, bei E ein 
treibt, und bei R den Righischen Radiator. "Diese A} 





r Elektrische Strahlen. 276 
zusammengestellt, 


daß man über sie den links sichtbaren Metallkasten K 
daß Funken ihre Wellen 
durch die Öffnung L des Kastens, und nur durch diese, heraussenden 
können. Wenn der Radiotor in Tätigkeit gesetzt ist, s0 dringt also aus 


Pig. a. 





i 
i 










dem Rohr ein elektrischer Strahl heraus. Stellt man dann 
den Kohärer in der Richtung des Strahls in einiger Entfernung auf, so 
Ken er. Bringt man ihn aus der Strahlrichtung heraus, so funktioniert 
er nicht. 

Stellt man zwischen den Strahl und den Kohärer einen Schirm aus 
Metall, so hört der Kohärer auf zu funktionieren. Durch Metulle 
also die elektrischen Wellen nicht hindurch. Dagegen gehen sie durch 


Fig, vor, 





Bolatoren hindurch, durch Glas, Paraffın, Schwefel, Holz, durch ver- 

Beklallene Füten dringen «ie aus einem Zimmer in dus andere und man 

kann in einem verschlossenen Zimmer das Galvancakop des Kahärers 
| a ndine Kl 


ausschlagen ’ zel tönen hören, während die elektrischen 
Ban außerhalb in einem 


tfernten Zimn wurden. Stellt 
den Kohärer nicht in die Richtung des Strahls, sondern seitlich von 


Im) ‚anf, »0 bleibt er in Ruhe. Läßt man aber, wie in Fig. 267, die elek- 






2 | 


276 L Teil. 1. Kapitel. 


rischen Steahlen $ auf ein Metallblech M auffallen, so werden sie 
Metallblechs 





aus Paraffin, etwa von 15cm Kantenlänge, in den Strahl $ hinein, der vom 
Bamine B, Joryeil na: wid dar elaktziache BIEnBLERUEERE Kante 

‚gebrochen wie ein Lichtstrahl, und man kann den seitlich stehenden 
Koharer © Seae bringen. Darzus SiES HE EEE 


durch Linsen die el anpunkt 
der Linsen beruht ja such auf 





können muß. Denn irkı 

Brechung, wie die der Prismen. Hier bei diesen zentiı Wellen 

braucht man mit der genauen Konstruktion der Linsenflächen änget- 
Fig. or, 





lich zu sein. ‚ewöhnliche runde Glasflasche, mit einer 
Re wie Peid roleum, gefüllt, wirkt 
. 209 den Kolürer © 30 weit von dum Radiator entfernt; daß er von 
nicht: mehr beeinflußt wird, ao kann man durch Zwischenztellen 
solchen als Linse wirkenden Flasche F ihn wieder zum 
ingen. So Iagsen sich also allo Erschvinungen, die bei dem Licht 
sind, auch mit diesen elektrischen Wellen hervorbringen Sad al, 


artigkeit: dieser Erscheinungen ist dadurch endgültig BE 
"it diesen Entdeckungen it nun ein Versikndiuiiaänli 
Erscheinungen erreicht. Die elektrischen Schwingungen pflanzen | 


'Transversalwellen. 277 


durch die Luft und überhaupt durch jedes Dielektrikum ebenso fort 
wie die Lichtschwingungen, d. h. mit der Geschwindigkeit des Lichtes 
und als Transversalwellen. Die elektrische Bewegung an 
jeder Stelle des Dielektrikums ist immer senkrecht auf der Richtung, 
in der diese Bewegung durch das Dielektrikum weiterschreitet. Das 
ist der Begriff der Transversalwellen. Derartige Wellen finden z. 
der Oberfläche eines Teiches statt, wenn man einen Stein hineinwirft, 
Jedes Wasserteilchen bewegt sich, „schwappt“ vertikal auf und nieder, 
aber die ganze Bewegung an sich schreitet (in Kreisen) an der Oberfläche 
des Teiches entlang. Die schwingende Bewegung jedes Wasserteilchens 
ist also senkrecht zu den Richtungen, in denen die Wellenbewegung 
fortschreitet. Ebendasselbe findet statt, wenn irgendwo im Raume ein 
Streichholz angezündet wird. Von der Flamme aus wird der Äther in 
schri ‚nde Bewegung versetzt und diese Bewegung schreitet (in Kugeln) 
h allen 'n Richtungen fort, jedoch so, daß die Bewegung jedes Äther- 
erde nicht in der Richtung der Fortpflanzung, sondern senkrecht 
dazu stattfindet. Wir haben Lichtwellen. Und ebenso, wenn wir in einem 
vertikalen geraden Draht durch elektrische Funken eine elektrische Be- 
wegung auf und nieder erzeugen (das Analogon des brennenden Streich- 
holzes), so pflanzt sich diese Bewegung durch den Äther senkrecht zu dem 
Draht fort und im Äther macht jedes Teilchen Bewegungen auf und nieder, 
senkrecht: zu der Fortpflanzungsrichtung. Diese vollständige Analogie 
würde also vermuten lassen, daß man sich die elektrische Bewegung im 
Äther ganz ebenso erklären könne, wie man die Lichtbewegungen schon 
lange erklärt hat, nämlich als elastische Bewegungen, also als Be- 
wegungen, wie sie etwa eine angestrichene Violinsaite macht. Indes ist 
hier noch eine wesentliche Komplikation vorhanden. Jeder elektrische 
Strom oder, allgemeiner gesagt, jede elektrische Bewegung übt ja, wie wir 
aus der Lehre vom Elektromagnetismus wissen, magnetische 
Kräfte aus und zwar sind die magnetischen Kräfte immer senkrecht zu 
den elektrischen Bewegungen, durch die sie erzeugt werden. Ebenso 
erzeugen magnetische Kräfte, die sich verändern (also besser magnetische 
Bewegungen), immer elektrische Bewegungen senkrecht zu ihrer eigenen 
Richtung. Die Fortpflanzung von elektrischen Transversalwellen im Äther 
kommt nun dadurch zu stande, daß jede elektrische Bewegung rings um 
sich, aber senkrecht zu sich, eine magnetische Bewegung erzeugt und daß 
diese magnetische Bewegung wieder senkrecht zu sich cine elektrische 
Bewe; Pong erzingt, die dadurch der ersten parallel wird. Das ist ein ganz 
anderer Mechaniamus der Fortpflanzung, als man ihn gewöhnlich bei 
elastischen Körpern annimmt. Die Lichttheorie, die das Licht eben 
als speziellen Fall von elektrisch-magnetischen Schwingungen auffaßt, 
ist von Maxwell aufgestellt worden und wird die elektro-mag- 
netische Lichttheorie genannt. 
Gehen wir aber von dieser kurzen Erörterung über die theoretische 
Auffassung der Erscheinungen nun wieder zu Tatsachen selbst über! 
Die elektrischen Schwingungen, die durch Entladungen von großen 
oder kleinen Kondensatoren entstehen, sind mit den Lichtwellen von 
gelber Natur, indem sie wie diese sich im Äther fortpflanzen und 
Schwingungszahlen haben, die in die Millionen oder Milliarden gehen. Die 





ung sind auch 
Schallwellen in der Luft. Es hat z. B. di Ton ander 
‚Oktave (e') eine Wellenlänge von rund einem Meter 
a pp 


us der Vergleichbarkeit aber in den Größe 
der Pete und der elektrischen Wellen 


Instrument tänt durch Resonanz 
kann diese nr 
deutlichsten zeigen, wenn 
Resonanz bringt. Sn tz dem Zw, wi 
Fig. 270, ein hohes Glasgefäß, das 
Wasser füllt, so daß über dem Waren ine 
iebig zu bestimmender Höhe bleibt. 


ing 
abel hält, die gerade den 
ienjenigen , den a die ie 
schwi er: Bei as 
Blinimesbeln. wird ee nV 
ihres Tones erfahren, auf welche die Län 
säule abgestimmt ist, Macht man dureh 
Wasser die Luftsäule kürzer, so wind eine 
mit Ben: Ton al Rosonanz ae Eenl macht man and 
so wird es eine tiefere Stimmgabel sein, die anre me 
dingung für das starke Mittönen, für n 
daß der Eigenton des Resonators er a 











‚Resonanz. 279 


len Instrumentes. Diese Eigenschaft der Resonanz ist nun nicht 
an den Schall gebunden, sondern sie hängt von der Wellennatur des Schalls 
ab, sie muß sich also bei anderen Wellenbewegungen auch hervorbringen 
Inasen und in der Tat hat Hertz bereits gezeigt, wie man auch bei den 
elektrischen Schwingungen leicht: Resonanz erzeugen kann. 

Zu dem Zweck erzeugen wir wieder (wie auf 8. 267) elektrische Schwin- 
gungen in einem ausgespannten Draht a, a bb, mit angesetzten Zylin- 
dern A B und einer Funkenstrecke a b (Fig. 271), und in die Nähe dieser, 
wie wir sie nennen wollen, primären Schwingung bringen wir ein 
Drahtviereck C, das nahezu geschlossen, bloß durch eine kleine Funken- 
strecke a, die wir uns regulierbar denken, unterbrochen ist. Die elektrischen 
Schwingungen in A und B erzeugen durch Induktion natürlich auch elek- 
trische Schwingungen (sekundäre) in dem Drahtviereck C, die sich durch 
Fünkchen in « anzeigen. Man kann aber diese sekundären Schwingungen 
bedeutend kräf- 
tiger machen — Fi a 
bei gleicher Lage Ea 
von © gegen den 
primären Strom- 
kreis —, indem 
man den Draht- 
kreis C auf die u a 
primäre. Schwin- a, ab d 
gung abstimmt, 
also indem man 
Resonanz zu er- 
zielen sucht. ce 

DadieSchwin- 

hl elek- 
trischer Schwin- 05 
n in einem 

Prahtsystem nur abhängt von der Kapazität und der Selbstinduktion des 
Systems, so erkennt man, daß man eine solche Abstimmung erreichen 
kann, indem man in dem primären System A a b B oder in dem sekundären 
System C die Kapazität oder die Selbstinduktion oder beide passend 
ändert. Man kann also z. B. den Zylindern A und B größere Kapazität 
erteilen, indem man ihre Fläche vergrößert, also etwa indem man Streifen 
von Stanniolpapier an ihnen befestigt, oder man kann statt der geraden 
Drähte aa, und bb, spiralförmig gewundene einführen, wodurch die 
primäre Selbstinduktion vergrößert wird. Oder man kann ferner an die 
Drähte von C Stanniolstreifen verschiedener Größe anhängen, wodurch 
die Kapazität von C verändert wird, oder endlich kann man auch in C 
statt der geraden Drähte spiralförmige einführen, oder man kann die Länge 
der Seiten verändern, wodurch immer die Selbstinduktion variiert wird. 
Durch diese verschiedenen Mittel hat man es in der Hand, den sekundären 
Drahtkreis C auf die primäre Schwingung abzustimmen, ihn mit ihr in 
Resonanz zu bringen, was sich immer durch bedeutend stärkere Schwin- 
gungen in C, also durch lebhaftere und längere Funken in a anzeigt. Man 
kann die Resonanz elektrischer Schwingungen, die in der neueren Ent- 






in welchen elektrische Sch stattfinden, als Schwingung® 
kreise bezeichnen und zwar den einen als den len, 


beiden müssen so zu einander liegen, daß eben die 
Schwingungen in dem zweiten durch den ersten angeregt werden können, 


Pig. wu, 





Das ursprüngliche Mittel dazu ist eben dasjenige, welches in Fig. 271 au- 

Dwendit Al nkuich daß man dar ur erenden Bea ORTE 

des anregenden bringt, so daß die elektrischen Fe in ähm. 

durch Induktion entstehen. Man sugt dann, die beiden 

kreise aind miteinander induktiv SerGRgKlS Bei dieser 

tiven Koppelung kann man aber noch einige Hauptfälle unterscheiden. 

Wacn uhr ich der ruspnlerende Schwingungakreis sehr nahe an dem an- 
nden ist, s0 wird die Schwingungsdauer des anı Kreises sell 

meändert, sie ist; nicht mehr dieselbe, wie wenn dor resonieronde Kreis ent- 

fernt wäre. Man kann sich das einfach dadurch klar machen, daß durch 

die große Nähe des zweiten Kreises ja eine Art Kondensator entsteht, 

die Kapasitit des ersten Kreises wird also dadurch verändert und damit 

such seine Schwingungsdauer. Man sugt dann, die beiden Sohwi 

kreise aind eng gekoppelt. Js weiter man mit dem zweiten 

vom ersten fortgeht, desto geringer ist die Rückwirkung desselben, und 


u 


man kann eine Entfernung finden, in welcher der resanierende Kreis zwar 
regt: wird, aber keine merkbare Rückwirkung mehr auf den 
en ausübt, Die in diesem Falle bestehende (induktive) Ver- 
bindung bezeichnet man als lose K Sppele ng. Von der Energie des 
Kreisen wird dann ein Bruchteil, sagen wir 5 Pros, auf den 

Tesonierenden übertragen und dieser dadurch zu Schwingungen angeregt. 
Von dessen Energie gehen darn wieder 5 Proz. auf den orsten zurlick, 


Resonanzvermuche. ası 





duktiven Verbindung der beiden 
Schwingungskreise auch eine direkte, 
durch einen Draht, zwischen ihnen 
herstellen, und dann nennt man die 
beiden Kreise galvanisch oder 
direkt gekoppelt, Hierbei wird 
ne er ierende Schwin- 
gu durch die in regelmäßigem 
ebenen 
des anderen zu Eigenschwingungen 
any wenn seine Eigenschwin- 

ke mit der des anregenden 
Kreises übereinstimmt. 

Jeder der beiden Schwingungs- 
kreise kann nun ein nahezu geachlosse- 
ner oder ein offener sein. In Fig. 271 
ist deranregende Schwingungikreis AB 
ein offener, bestehend aus zwei langen 
ausgestreckten Drühten, während der 
any und resamierende Kreis 
Fa lossen ist, Zu hübschen 
Versuchen eignet sich gerade die um- 
gekehrte Anordnung, wobei der an- 

Schwingunpakreis nahozu ge- 

n, der resonierende offen ist, 
eine Anordnung, wie sie in der Tele- 
graphie ohne Draht jetzt oft benutzt 
wird. Für Resonanzversuche diemr 
Art ist von Seibt eine hübsch 
ordnung angegeben worden, für welche die Apparate von Ernecke in 
Berlin ausgeführt werden. Der anregende Schwingungskreis ist in 
Fig. 272 gezeichnet. Er besteht aus einem Paar Ta 
©, ©,, welche die Kapazität, ferner aus aufgowickelten blauken Drähten 

„ welche das Selbstpotential doelben im wesentlichen bestimmen, 
und won denen durch die Schieber K, K, mehr oder weniger Win. 
d eingeschaltet werden können, und endlich aus einer Funken- 
De rebenierende Schwingungskreis ist ein offener und zwar 
besteht er nicht aus einem geraden Draht, sondern vielmehr aus einer 
Drahtspule, oder auch aus zwei parallel geschalteten ühnlichen Draht- 
spülen, von verschiedener Dicke und Windungszahl, wie sie Fig. 273 
zeigt. Dis Verhindung der beiden Schwingungskreise geschieht nun durch 


Nie. m 





An- 





















E 
Hi 





Pi 
she, 
Mi 
Er 
Hi 
Huren 


fr: 
HH 
ir 
el 
li 
AH 


aus 
spritzen, wie es an der einen Spule in der Figur | 
Er 't ist. Der primäre ne 
R jetzt = Bann ‚mit, Ei a 
u a a 
hört dla ahen spritsende Spule auf, Pink u ren, ana 
und man komm 
von Selbstinduktion zu einem Punkt, wo die zweite Spule 
anfingt zu sprühen. Man findet, daß das stärkste 
sehr scharf markiert, kleine Verschiebungen des Schiebers a 
genägen, um dasselbe hervorzubringen oder zu un 
eise läßt sich also die Resonanz der Spulen mit dem 
‚Schwingungakreis deutlich erkennbar machen, sie ist ebenso 
in der Akustik das Mitschwingen einer abgestimmten Luftmas 
‚einer Se ‚Stii bel. An dem freien Ende einer 
galvanisch gekoppelten Spule ist immer ein Maximum der 
vorhanden, ein sogenannter Spannungsbauch, weil 
«die Elektrizität nicht abströmen kann. Verbindet man 
Ende mit der Erde, so bildet sich dort, wegen des | 
der Elektrizität, ein Minimum der Spannung, ein Bpi 
Knoten ı Beiden Anwendungen Sionzr Teschse 












Teslasche Anordnung. 283 


losen Telegraphie wird auf diese Verhältnisse noch ausführlicher zurück- 
mmen sein. 

Die elektrischen Schwingungen, die Hertz in so genialer Weise zur 
Auffindung neuer Erscheinungen benutzt hat, sind in anderer Weise 
von Tesla zur Hervorbringung sehr interessanter und merkwürdiger 
Phänomene benutzt worden. Tesla arbeitete zwar nicht mit so raschen 
Oszillationen wie Hertz, sondern nur mit den Schwingungen, die bei den 
Entladungen großer Leydener Flaschen entstehen. Dafür aber erzeugte 

er bei seinen Versuchen sehr viel höhere Span- 


 Fie.ım. nungen als Hertz und studierte die auffallenden 
2 Erscheinungen, die bei_ solchen immerhin sehr 
raschen Oszillationen bei hoher Spannung auf- 

treten. 


Um den elektrischen Schwingungen hohe 
Spannung zu erteilen, benutzte er das Prinzip der 
Transformation. Wenn man Leydener Flaschen 
durch eine starke Elektrizitätsquelle ladet und 
dann durch einen Funken entladet, so erhält man 
elektrische Oszillationen, deren Zahl in einer 
Sekunde viele Hunderttausende bis etwa eine 
Million ist. Diese sehr rasch wechselnden Ströme 

7 läßt nun Tesla durch eine primäre Induktionsspule 
von sehr geringem Widerstand 

;hen und erhält also in dieser Fiss 

Spule Wechselströme von großer 
Schwingungszahl (Frequenz) 
und verhältnismäßig großer 
Stromstärke. Um die primäre 
Spule ist nun eine sekundäre 
Spule mit sehr vielen Win- 
Ps dungen eines dünnen, vorzüg- 
lich isolierten Drahtes gelegt. 
In dieser werden Induktions- 
5 ströme erzeugt von derselben 
Schwingungszahl (Frequenz). 
aber von außerordentlich hoher 
Spannung, weil die Zahl der 
DD Windungen in der sekundären 
Spule groß ist und weil eben 
der primäre Strom in so sehr kurzer Zeit seine Stärke und Richtung ändert. 

Diese Anordnung von Tesla ist in Fig. 275 schematisch gezeichnet. 
Durch einen großen Funkeninduktor A werden die Leydener Flaschen CC 
geladen, indem die Pole der sekundären Spule des Funkeninduktors mit 
den beiden inneren Belegungen der Flaschen verbunden werden. Die 
äußeren Belegungen (die entgegengesetzt geladen sind) sind durch eine 
Funkenstrecke J und die primäre Induktionsspule P miteinander verbunden. 
Die sekundäre Spule S ist dann diejenige, an deren Polen DD sehr hohe 
Spannungen mit sehr großer Frequenz auftreten. Die beiden Spulen P 
und Sin dieser Anordnung bezeichnet man zweckmäßigals Teslaschen 








Drähte der sckundären Spule mit einem sehr 
umkleidet er die nat in ein Gefäß voll 


‚ige Fig. 277. Man sicht die Leydener 

gezeichneten) Induktionsapparat vermittels der 

wird. Die Entladung der Flasche geht von der inneren 
die Funkenstrecke e, dann durch die inneren 
Teslatransformators T, welcher in dem 

und dann zur äußeren Belegung bei a. 
















Tealasche Versuche, 285 


N n ‚hat ihre Enden in den beiden auf Glasfüßen stehenden Kugeln E, 
die | ler verschiebbar sind. 

B: > suffallendsten Erscheinungen nun, die diese schr hochgespannte 

Elektrizität bietet, sind Lichterscheinungen. An den Polen der sekun- 

sprühen senkrecht nach außen blaue Lichtbüschel. Wenn 

man die Pole der sekundären Spule einander nähert und einen Luftstrom 

gem den Zwischenraum bläst, so erhält man eine Flammenmenge zwi- 

den Polen, die aus dünnen und dicken silberglänzenden Fäden 

besteht und gewissermaßen ein Netzwerk von elektrischen Funken dar- 





Bringt man an einem der Polo einen langen Draht an, der am Ende 
isoliert ist, so schießen auch bei diesem auf der ganzen Länge desselben 


Pie am. 


Fig. a0. 


J; 
| 





ü 
 bläuliche Strahlen senkrecht zum Draht hervor. Legt man an beide 
Pole je einen Draht und führt dieselben parallel zu einander in nicht zu 
‚großer Entfernung, 80 schießen die Strahlen von dum einen Draht zum 
anderen über und bilden ein langes, schmales, bläulich-weißes Lichtband, 
wie os 278 darstellt. Man kann diesen Versuch vielfach variieren. 
Einen hübschen Anblick gewährt er in folgender Form, die in Fig. 
It ist. Der eine Pol der sekundären Spule ist mit: einem kleinen 
is, der undere mit einem größ verbunden und die Strahlen 
nun fast kontinuierlich zwischen den beiden Kreisen über und 

‚einen leuchtenden Kegelstumpf 
‚Die Entladungen gehen bei diesen Versuchen leichter durch die Tauft 

















286 1. Teil. 11. Kapitel. 


als durch Drühte. Dies ist gernde eine Folge der hohen Wechselzahl, 
Denn infolge der raschen Änderungen des Stromes werden auch die Extra- 
ströme sehr stark, und wenn das Selbstpotential des Drahtes, durch welchen 
die Ströme gehen sollen, einigermaßen groß ist, so schwächen die Extra- 
‚ströme den Strom s0 bedeutend, daß er überhaupt nicht durch den Draht 
gehen kann. Allgemein kommt &s für diese raschen Oszillationen nicht 
auf den Ohmschen Widerstand der Strombuhn &n, sondern suf die Im- 
nz (8, 246) derselben, die durch das Selbstpotential bestimmt ist. 
ie Oszillationen gehen leichter durch eine Luftstrecke von I em Länge, 
als durch einen Kupferdraht von 2 cm Länge, eben 
Fig. 2, weil das Belbstpotential, das der 2 cm 1: ES ıler- 
draht besitzt, größer ist, als dan der Luftschicht 
von I cm, während der Widerstand der Luftschicht 
millionenmal geößer ist, als der des Kupferdrahtes. 
Auf diesem Grunde beruht folgendes interessante 
Experiment. Wenn man, wie ın Fig. 280, einen 
dicken Kupferstreifen © in den primären Kreis der 
Teslaschen Anordnung einschaltet und 1 zu 
ihm eine kleine Glühlampe L schaltet, #0 leuchtet die Glühlampe. Bin 
konstanter Strom oder ein Strom mit. geringerer Frequenz würde nur 
durch den dicken Kupferstreifen und bloß zu einem ganz minimalen 
Bruchteil durch den Kohlenfaden der Glühlampe gehen, da dieser ja 
sehr viel größeren Widerstand hat, während die raschen Oszillationen 
hauptsächlich durch die Glühlampe gehen, weil diese cben (wegen der 
geringeren Länge des Tadens) geringeres Selbstpotential hat. 
Berührt man einen der sekundären Pole des Tesintransformatars 
mit einer, Geißlerschen Röhre (einer geschlossenen Röhre, in der die Luft 


Fi. a0ı, 











sehr verdünnt ist), #0 leuchtet diese hell auf. Aber auch ohne direkte 
Berührung leuchten solche Röhren, wenn sis bloß in die Nähe der Pole 
gebracht werden. Die elektrische Bewegung atrahlt: eben. von den Polen 
aus, geht durch den Äther hindurch und erregt die verdünnten Gase in 
Geißlerröhren. Wenn man mit den Polen der Teslarolle je eine Metall- 
platte verbindet, wie in Fig. 281, und die Platten einander gegenüberstellt, 
%0 herrschen in dem ganzen Raume zwischen ihnen starke elektrische 








1 dl 


Teslasche Versuche. 287 


Kräfte, und Geißlerröhren, die frei in diesen Raum gebracht werden, 
leuchten hell auf. Tesla hat auf diese Erscheinung die Hoffnung gegründet, 
eine ideale elektrische Beleuchtung einzurichten. Es sollten in dem zu 
beleuchtenden Raum nur an zwei gegenüberliegenden Wänden derartige 
große Metallplatten aufgestellt werden und mit den Teslapolen verbunden 
werden. Dann kann man an beliebiger Stelle des Raumes durch eine Geiß- 
lersche Röhre ohne jede Drahtverbindung Beleuchtung hervorbringen. 
Allerdings ist in diesem Projekt viel aussichtslose Zukunftsmusik enthalten. 

Sehr auffallend ist es, daß die elektrischen Oszillationen von hoher 
Frequenz eine außerordentlich geringe physiologische Wirkung auf den 
menschlichen Körper ausüben. Wenn man einen gewöhnlichen, langsam 
wechselnden Induktionsstrom, wie er von einem gewöhnlichen Induktions- 
apparat geliefert wird, durch den Körper gehen läßt, so erhält man heftige 
Schläge, die bei großer Intensität des Stromes sogar tödlich werden können. 
Die raschen Oszillationen dagegen, die bei den Hertzschen und Teslaschen 
Versuchen angewendet werden, wirken auf den Körper gar nicht oder nur 
sehr unbedeutend ein. Man kann die Pole der Teslarolle mit den Händen 
anfassen und die Oszillationen durch den Körper hindurchgehen lassen, 
man kann solche Funken von einem halben Meter Länge aus dem einen 
Pol einfach in die Hand schlagen Inssen, ohne einen Schmerz zu fühlen. 
Es beruht das vermutlich auf der außerordentlich geringen Elektrizitäts- 
menge, die bei dieser Anordnung dann durch den Körper geht. 

Aus allen Erörterungen dieses Abschnittes hat sich ergeben, daß sich 
die Elektrizität fast unmittelbar, fast ohne besondere Hilfsmittel in alle 
anderen Erscheinungsformen der Naturkräfte umwandeln läßt, eine Eigen- 
schaft, welche die Elektrizität allen anderen Naturkräften voraus hat. 
Und zu dieser Eigenschaft kommen noch die beiden großen Vorzü 
hinzu, daß sich der elektrische Strom mit außerordentlicher Geschwindig- 
keit fortpflanzt, und daß er immer auf vorgeschriebenen Bahnen, auf den 

Leitungsdrähten, bleibt. So kann man die Elektrizität in einem Moment 
Binleiten, wohin mn will, und kann ihre Wirkungen hervorbringen, wo 
man will, ganz unabhängig von dem Ort, wo man sie erzeugt hat. Die 
Elektrizität überwindet gewissermaßen Raum und Zeit. Keine andere 
Naturkraft hat diese brauchbaren Eigenschaften, und daher ist keine 
andere Naturkraft, selbst die Wärme nicht, in so eminentem Maße an- 
wendbar, wie die Elektrizität. 








12. Kapitel. 
Der Durchgang der Elektrizität durch Gase, 
Die Beeren 


re Er ale der iii 


Das Verhalten der Metalle, der Tinssigkeiten ns der 
auf den Strom wurde ausführlich angegeben, uber 
Und das mit vollem Grund. Denn die 
‚elektrischen 






rg. am. 


Daß dieser ee nicht ein ae 
man er a ER, 
vorischer ist, haben wie aı ee, 
‚aber hier nicht in Betracht, 
Wie weit die beiden Leiter voneinander entfernt 
scin dürfen, damit ein Funke zwischen il 
dan hängt hauptelchlich von dem $ı 
* schied zwischen ihnen ab, ein 
. Mun bezeichnet dem 
geladenen Leite, bi welchem gerade ein | 
ingt, als die Sehlugweite bei der gegebenen Spus 
Ei größer der Spannungsunterschied zweier Leiter ist, um 80 gr 
die Schlsgweite. Mau bedient sich zur Messung der Schlag 
besten des Funkenmikrometers Fig. 282, das wir schon auf 
schrieben haben. Der Abstand beiden nn bei dem 
in Maß für " 
erracht, Sir W. Thoma 
Kelvin) hat zuerst die Spannungsdifferenz absolut in 


Sohlagweite. 289 


die zu bestimmten Schlagweiten gehört, und aus seinen Untersuchungen 
und denen anderer ergibt sich folgende Tabelle: 


Schlagweite zwischen Kugeln Spannungsdifferenz in Volt 
0,5 mm 2910 
10 „ 4830 
30, 11460 
6, 20470 
100 , 25410 
150 , 29340 
200 31350 


Man sieht, daß schon eine Spannung von fast 3000 Volt nötig ist, 
um einen Funken von einem halben Millimeter Länge zu erzeugen, und 
daß ‚mit der Größe der Schlagweite die zugehörige Spannungsdifferenz 
wächst. 

Was nun bei diesem Übergang des Funkens durch die Luft ge- 
schieht, wie sich die Luftteilchen dabei verhalten, davon hat man noch 
er keine Ahnung. Alles, was wir sagen können, ist nur, daß die 

uft dem Durchgang der Elektrizität einen sehr großen Widerstand 
entgegensetzt, der nur durch sehr hohe Spannungen überwunden wer- 
den kann. 

Zeigt die Luft nun dieses Verhalten unter allen Umständen? Man 
kann ja die Luft vermittels der Luftpumpen in einem Raum beliebig 
verdünnen; wird sich auch verdünnte Luft so verhalten? Diese Frage 
ist erst 1854 von Gassiot in Frankreich und ausführlicher 1858 
von Plücker in Bonn experimentell genau untersucht worden. Letz- 
terer hatte sich dabei der Hilfe des berühmten Glasbläsers Geißler in 
Bonn zu erfreuen, welcher durch seine Kunst die Versuche wesentlich 
erleichterte. Um Experimente mit verdünnter Luft anzustellen, ‘muß 
man die Luft in Gefäße (Glasgefäße, wenn man etwas sehen will) ein- 
schließen und abschließen. Ein solches Gefäß wird mit der Luftpumpe 
verbunden, evakuiert, soweit man es will, und dann entweder durch einen 
Hahn abgeschlossen oder abgeschmolzen. Will man ein Gefäß nicht 
mit Luft, sondern mit einem anderen Gas in verdünntem Zustand 
füllen, so muß man erst die Luft ganz auspumpen, dann das andere Gas 
einfüllen und dies durch Pumpen auf den gewollten Grad der Verdünnung 


Bekanntlich wird der Druck eines Gases gemessen durch die Höhe 
einer Quecksilbersäule in Millimetern, welcher er das Gleichgewicht hält. 
Ein Gas unter dem Druck einer Atmosphäre, wie die Luft, die uns um- 
gibt, hat einen Druck von 760 mm (Quecksilber) am Meeresniveau, auf 
höher her, gelegenen Orten einen kleineren. Ist also der Druck in einem 

'h Evakuieren auf 1 mm erniedrigt, so ist nur noch der 760. Teil 
Er lag im Gefäß, die ursprünglich darin war. 

Um durch ein verdünntes Gas die Elektrizität hindurchsenden zu 
können, muß man in das Gefäß, welches das Gas enthält, zwei Drähte 
einführen (einschmelzen oder einkitten), welche mit der Elektrizitäts- 
jmelle verbunden werden können. Diese bezeichnet man hier auch als 
Elektroden und unterscheidet auch hier die positive Elektrode ala 

Graetsz, Elektrizität. 13. Auflage. 19 


290 1 Teil. 12 Kapitel, 


Anode, die negative als Kathode. Die Blektroden können bloße Drähte 
sein, oder es können Platten oder gekrimmte Flächen an den Drühten 
befestigt sein, je nach Bedarf. In Fig. 283 ist ein zugeschmolzenes Rohr 
abgebifiet, in dessen beide Enden die Elektroden, Dr zwar eine Spitze 


Fig. a0. en ‚sind. 






verdünnt 
und die Elektroden des Rohroa mit. der sekundären Rolle eines Induktions- 
apparates oder mit einer Elektrisiermaschine verbindet, so findet : 

eine Reihe von merkwürdigen und zum Teil sehr schönen Ersakält 
Wir wollen annehmen, daß die Entfernung der Elektrodun #0 gı 
daß in freier Luft bei der angewendsten Spannungsdifferenz kı 









zwischen ihnen überspringt, Solange der Druck in der Röhre n 
beträgt, zeigt sich überhaupt nichts und es zeigt sich auch nichts, wenn 
man den Druck allmählich von 760 mm bis auf 10 mm verringert. Nur 

schwache bläuliche, kurze Strahlen sieht man etwa von 50 mm 
Druck an von den Elektroden ausgehen. Ist aber der geringe Druck von 
etwa 10 mm erreicht, so sicht man (Fig. 284) zwischen den beiden Elck- 


troden ein 
Tig:sal: violettesLichtband 





eradlinig verläuft, welches sich aber dirakt von der einen Blcktrode 
Fi var andlren kinsieht; Mack mas den Druck abo GEH 
so bleibt immer ein solches violettes Licht zwischen den Elektroden, 
welches aber allmählich die ganze Breite der Röhre ausfüllt. Bei näherem 
Zuschen aber erkennt man, daß dieses Licht geschichtet ist, Es 
sind auf der ganzen Länge der Röhre abwechselnd helle und Snake 
Schichten in nahezu gleichem Abstand voneinander vorhanden, 

sucht eine Darstellung der Erscheinung zu geben, wie dein in einer 


ie ee: 
verschiedener, oft 
schr  kumstvoller 
Form, mit Gasen 
‚gefüllt, welche bis 
auf 13mm Druck 
evakuiert sind, wurden zuerst von Geißler in Bonn in den 
‚bracht und heißen deshalb Geißlersche Röhren, Dureh die 
jeuchtende verdünnte Luft geht die Entladung der Klektrizität vor sich, 


Ist das Rohr gebogen oder gekrümmt, wie in Fig. Wr sofolgtdie 
Entladung allen Krümmungen des a 





















Positives Licht, 201 


« 
#rizität geht auf ihnen durch die verdünnte Luft von der positiven zur 
negativen Elektrode über. 

Die Farbe, in welcher dns Gas leuchtet, ist verschieden, je nach 
der Natur der Gase. Wasserstoff, Stickstofl, Chlor u. », w. in solche 
‚Röhren gebracht, leuchten anders als Luft, ja #s ist so; ht 
die de dieser leuchtenden Gase in Geißlerrö) it dem 

‚das sicherste Mittel, die Natur eines Gases zu oe 
Beobachtung findet man, daß doch nicht, wie vor- 
‚her Kerle die leuchtende Entladung sich von der positiven bis zur 


rg. 





negativen Elektrode erstreckt, Vielmehr sieht man, schon bei den an- 

Fe Drucken, daß die negative Elektrode mit einem bläulichen 

himmer umgeben ist und daß das violette Licht nur bis nahe an 

dieses bläuliche Licht herankommt, aber doch von diesem noch durch 

einen an dunklen Zwischenraum getrennt ist. Die leuchtende Ent- 

Kane geht also von der positiven Elektrode aus, aber nicht ganz bis 

Elektrode hin. Man nennt dieses helle, im Falle der Luft 

Yiolekte Licht das positive Licht, oder die positive Entladung, 

Die brillante Helligkeit und Farbenpracht, die das positive Licht 

in Geißlerröhren zeigt, ist Veranlassung, daß man diese vielfach benutzt, 

um schöne glänzende Farbeneffckte Verrocsabeingen 80 macht man 

für Ballettvorstellungen Diademe aus Glasröhren wie Fig. 287, die mit 
versehiedenen Gasen Keftilt ‚sind, und die als Geißler- 


Die Geißlerröhren enthalten, wie gesagt, Luft 
Be andere Gase in einer solchen Verdünnung, daß 
ir 1-3 mm Druck zeigen. Geht man 

ma mit der Evakuation solcher Röhren weiter, so 
verlieren die Erscheinungen zunächst an Brillanz. 
_ Die erste Folge des Weiterpumpens ist nämlich, duß 
der dunkle Ranm zwischen der Kathode und 
dem positiven Licht an Ausdehnung fortwährend 
Man kann beim Pumpen direkt verfolgen, 

wie dieser dunklo Zwischenrauin, der zuerst kaum 
I mm lang war, sich rapid vergrößert, auf 10, 20, 
- mm wächst, wenn man die Rvakuation bis auf Bruchteile eines Milli« 
meters Druck fortsetzt. Die Röhre wird also in der Nähe der Kathode 
allmählich immer weiter dunkel, während an der Anode das positive Licht 
noch vorhanden ist, aber sich immer weniger weit von ihr aus in das 
Rohr hinein erstreckt und auch nicht mehr geschiehtet ist. Durch fort- 


Figur 
















ee de: 
Nachdem Hitorf sie entdeckt hatte, eregeen ale 
Benchtung, bis Crookes 1879 die Aufmerksamkeit 






terte, = a au 
weit evakuiert, ungefähr " 
Fl, 


Strahl ıkroch Kan die 
itenhlen sont t on, 80 

Kathodenstrahlen in . kom 

Wird nämlich als Kathode s 

genommen, sondern ein hohlspiegelförmiges Mi | 
Fig. 288, so müssen die Strahlen von ihr aus sich akt 
vereinigen und dann auseinandergehen. Es ist nun 
der positive Strom bei a, oder bei a‘, oder bei a 





er 






Iaswand an der der Kathode gegenüberliegenden. 
osphoreszieren, 





it, 
er Enke aber ae 
Fig. 2m. 













dusKreuz 
sind, Ban die Glaswand dunkel. Man sieht daher ein 


Glas der Röhre, sondern überhaupt jeden. (un- 
) Körper, auf den sie treffen, zur Phosphoreszenz 
‚Es werden, um dieses zu zeigen, nach dem Vor- 

‚Crooken vielfach Röhren verfertigt, in deren 
a: Mineralien so eingeschlossen sind, 









Orookensche Röhre, in welcher in der 

9 ein Mineral, sogen wir ein Stick Tropfstein, 

. Die Kathodenstrahlen, die von der Kathode 

ingen den Stein zu heller blaurcen Phos- 

Die Phosphoreszenzfarbe hängt allein ab von 

"Natur des bestrahlten Körpers; manche Körper leuchten 

er ändere rot, violett, grün, und man erhält auf diese 

je Farbenerscheinungen. Photo- 

Platten, dis den Kuthodenstrahlen ausgesetzt 

(im Innern der Röhre), werden geschwärst, und 

zwar in fast unmeßbur kurzer Zeit, Legt man auf die 

etwa Metallbuchstaben, durch die die Kathoden- 

‚strahlen abgvfangen werden, so bekommt man ein Bild 

dieser Buchstaben auf der Platte (im Negativ helle Buchstaben auf 
£ Grund, im Positiv umgekehrt). 

7 Die Kathodenstrahlen, das ist eine dritte Eigenschaft, derselben, 

hen die Stellen, auf welche sie auftreffen, im allgemeinen schr stark. 

So wird das Glas der Crookesschen Röhren an den Stellen, wo es getroffen 

rasch warm und kann so heiß werden, daß es erweicht und vom 












Zi 


zREEE 


EEE 


daher in die Nahe von 8 ab 
isn, um den man Wechselatt 
s0 bewegt sich der Fleck in derselben Ben die der 
besitzt, nach der einen und der anderen Seite, Die Art 
dieser Röhre zur Untersuchung von Wechselströmen und 
Schwingungen geht aus Fig. 202 hervor, Die Röhre, 
zwischen zwei Spulen A, A,. welche mit Eisenkernen ve 
starken Strömen können die Eisenkerna fortbleiben). D 





k 


ablenk ü 
bachtet wird, sicht man eine blau- 


r 'orm des Wechselstromes darstellt. 
Endlich ee Tüatıe Bigewlai dar Eaikoimerahhn erh 
ui Hark, sole ers von, Crocs ent. Dies Btralan 
he Hip. 200, Ce eicht Demon 
fie ist ein leicht lichen 
Re angebracht. Läßt man Dee 
die Röhre gehen, so treffen die Kuthodenstrahlen oben auf 
I, drehen diese und treiben das Rädchen auf der Bahn fort. B: 


Pig.2W. 








‚des Stromes kehrt sich auch die Bewegung des Rädchens 
beide Elektroden ayumeich angebracht N as: Figur. 
Zeit schienen Kathodenstrahlen, so wunderbare Eigen. 
auch besitzen, doch kaum mehr als ein Kuriosum zu sein. 
die hoch evakulerte Röhre eingeschlossen sein zu müssen 
nichts von ihnen nach außen zu dringen. In der Röhre 
die Strahlen schon durch dünne Schichten von Körpern 
Eine diinne Glasplatte, in ihren Weg gestellt, phosphores- 
‚auf der getroffenen Seite, BnB aber zicken yon den Seraliun Krsiureh, 
ließ auch die Glaswand der Röhre nichts von den Kathodenstrahlen 
‚außen dringen. Sie BeareNIs inwendig, und die ganze Energie 
jenstrahlen schien zur Erzeugung dieser Phosphoreszenz und 
Erhitzung der Glaswand verbraucht zu werden. Es wurde num aber 
dureh eine Beobachtung von Hertz, der in diesem Gebiet wie in so 
vielen anderen befruchtend gewirkt hat, gezeigt, daß durch äußerst dünne 
von Aluminium die Kathodenstrahlen hindurchgehen, und auf 
Grund dieser md gelang es Lenard, indem er in die Glaswand 
ein kleines Stück von Aluminiumfolie einsetzte, die Kathodenstrahlen 
aus der Röhre hinaus in die Atmosphäre treten zu Iasen. Es ergab 
aus die neue 


N 


H 
IH 


R 
F 


FR 


BE 


. 


Tatsache, daß die Kathodenstrahlen auch in dichter Luft 
Se können, während sie nur in schr verdünnter Luft ent- 


Veasen ‚können. Lenard zeigte weiter, daß die Kathodenstrahlen auch 
"außerhalb. der Röhre Körper zum Fluoreszieren erregen und photogta- 





Bine ches Trace, cha iemchaf ir ai, 
ließ FR einwandfrei feststellen, als man die Kat 
‚Crookesschen Röhre herausbringen konnte, Jeder Körner der 
von Kathodenstrahlen getroffen wird, wir 
tiv elektrisch. Die Strahlen verhalten sich so, a 
De ich führen, 





fenen 
der Glaswand oder der eingeschmolzenen Körper in gen und 
senden dndurch das ihnen eigentümliche a 


Pe. _ 


Erklärung der Kathodenstrahlen. 297 


zur positiven Platte hinbiegen, vermöge der elektrostatischen Anziehungs- 
kräfte, was sie auch tun. In Fig, 294 ist eine Anordnung dazu gezeichnet. 
Eine Crookessche Röhre enthält bei K die Kathode, bei A die Anode. 
Die Kathodenstrahlen gehen von K aus durch zwei Schlitze in den Metall- 
schirmen 8, und S und ein schmales Büschel derselben gelangt in den 
Raum zwischen den zwei Kondensatorplatten B und C, welche in die Röhre 
eingeschmolzen sind und von denen © mit dem negativen, B mit dem 
positiven Pol einer Batterie von Akkumulatoren verbunden ist. Der Strahl, 
der ohne Erregung des Kondensators nach M fiel, fällt nun nach M,, 
wird also abgelenkt. Je größer die lebendige Kraft jedes Massenteilchens, 
d. h. das halbe Produkt aus seiner Masse und dem Quadrat seiner Ge- 
schwindigkeit ist, um so weniger, je größer die Ladung jedes Massenteilchens 
ist, um so mehr muß es unter sonst gleichen Umständen abgelenkt werden. 
Die Größe der Ablenkung hängt also ab einerseits von dem Quadrat der 
Geschwindigkeit der Massenteilchen, andererseits von dem Verhältnis 
der Elektrizitätamenge, der Zahl der Coulomb, die jedes Teilchen mit sich 
führt, zu der Masse desselben, der Anzahl der Gramme. 

Endlich aber repräsentieren elektrisch geladene Massenteilchen, 
die mit einer gewissen Geschwindigkeit sich fortbewegen, auch einen 
elektrischen Strom. Denn die Stromstärke ist gleich der pro Zeiteinheit 
durch jeden Querschnitt hindurchgehenden Kiektrizitätsmenge, hängt 
also hier ab von der Elektrizitätsmenge jedes Teilchens und seiner Ge- 
schwindigkeit. Und da ein Strom, wie wir wissen, in einem magnetischen 
Felde von Kräften angegriffen und bewegt wird, so müssen auch die be- 
wegten Teile in den Kathodenstrahlen von magnetischen Kräften ange- 
griffen werden, womit die magnetische Ablenkbarkeit der Strahlen er- 

Artist, Je größer die lebendige Kraft, um so geringer; je größer die Sizom- 
stärke, d. h. das Produkt aus Ladung und Geschwindigkeit ist, um so größer 
muß die Ablenkung sein. Man sieht, daß die magnetische Ablenkung 
einerseits von der Geschwindigkeit (nicht von deren Quadrat), anderer- 
seita wieder von dem Verhältnis der Zahl der Coulomb zu der Zahl der 
Gramme jedes Teilchens abhängt. 

Die Annahme rasch bewegter Teilchen, die negativ geladen sind, 
erklärt also alle Erscheinungen der Kathodenstrahlen. Ja noch mehr. 
Wenn man die elektrostatische Ablenkung und die magnetische Ablenkung, 
die durch bekannte elektrostatische resp. magnetische Kräfte hervor- 
gebracht werden, messend verfolgt, so kann man nach dem Gesagten daraus 
entnehmen, erstens, welche Geschwindigkeit diese Teilchen haben, und 
zweitens, wie groß die Zahl der Coulomb ist, die ein solches Teilchen pro 
Gramm mit sich führt. Solche Messungen sind in der Tat ausgeführt 
worden und haben zu höchst überraschenden Resultaten geführt. Sie 
haben erstens ergeben, daß die Geschwindigkeit der Teilchen in den Ka- 
thodenstrahlen eine sehr große ist. Sie ist in stärker evakuierten Röhren 

als in weniger evakuierten und erreicht in den ersteren Werte bis 
zu einem Drittel der Lichtgeschwindigkeit, eine ganz enorme Geschwindig- 
keit, die weitaus alles übertrifft, was sonst in der Natur an Geschwindig- 
keiten bewegter Massen zu finden ist. Zweitens aber ergab sich, daß jedes 
Gramm dieser Teilchen eine Ladung von etwa 170 Millionen Coulomb 
besitzen müsse. Da wir nun aus der Elektrolyse wissen, daß ein Gramm 






208 1. Teil. 12, Kapitel, 
Wasserstofl nur 96000 Coulomb mit sich führt, 80 folet d 
Teilchen hier 


Net deelben Ladung eine ur, 
‚etwa den zwoitausendsten Teil besitzen en 


mit, ee nd und neh 
mit diesen ‚Hier i 





n die 

Kanal versicht. Wenn dann ein Fe ‚hindurc) wird und die 
Kathodenstrahlen von der Kathode nach der einen der Röhre gerad- 
linig ausgehen, so findet man, daß von den Löchern aus nuch der anderen 
Seite der Röhre sich auch schwach leuchtende 
ausbreiten, die man wegen dieser Kanäle Kanalstrahlen nennt, 
Diese In sich durch den Magneten viel schwächer ablenken als die 
Kathodeustrahlen, aber sie werden gerads nach der 
Blchtung ahgebagen wie jene. marsii abin SalgbTAANIEER 
besitzen. Man hat nach derselben Methode auch ihre 
und ihre Masse ae zu bestimmen vermocht und es jr 

geben, daß sie sehr viel geringere Geschwindigkeiten besitzen 
nee gleicher Ladung ungefähr ebenso groß ist wie die 
‚eines Waaserstoffatoms. Während also die negativen E| 
scheint, sich frei von Materie für sich bewegen können, scheinen 
tiven Elektronen auch hierbei noch immer mit größeren 
bunden zu sein. Gerade wegen dieser großen Masse, a anne 
sind, De ihre Geschwindigkeit eine so A ‚geringere als die der Kathoden- 
strahlen. 

Dus Interesse für die Kuthodenstrahlen, das durch die PR 
tosultatreichen und mühsamen Untersuchungen von Hertz und Tanard 
bei den Physikern erweckt wur, wurde im Anfang des Jahres en 
‚gemein durch eine zufällige Entdeckung, die solort 
tische Anwendungen zeitigte, Es zeigiw sich, daß von einer 
Kathodenstrahlen vorhanden sind, auch Strahlen geliefert werden, 
dem Glase heraustreten und weit in die freie Luft gehen können. Van 
derjenigen Stelle des Glnses einer Crookesschen Röhre, welche van den 
Kathodenstrahlen getroffen und zur Phosphoreazenz erregt 
lich, wie Röntgen fand, Strahlen aus, welche er X-Strahlen 
man aber jetzt gewöhnlich Röntgenstrahlen nennt Diese 
geben sich dadurch zu erkennen, daß sie auf photograplische 






u ! 


E 


& 
Ä 
i 
8 
F 


ä 
3 
& 


Fee 
EE 
fir 


Dadurch hat man sofort ein 


& 


iedenen 

hlüssigkeit. Darnuf beruht nun der Versuch, der diesen 
‚rasch ihre Popularität verschafft hat. Es gelingt dadurch, 

‚oder verschlossenen Körpern den Inhalt zu photographiere: 

dichter ist ala die Umhtlllung. 80 kann man aus ei 

"Portemonnaie das Geld, aus einem Holzblock etwa darin 
Schrauben, aus der Hand die Knochen photographieren, weil 
‚die auftrefienden Strahlen mehr zurückhalten als das 
mehr als Holz, die Knochen ınohr uls das Fleisch, 
; zeigt Fig. 205 die Photographie von zwei Metallschranben, die in 
verschi Holzklötze eingedreht waren. Man sicht mit großer 
ben, man sicht aber auch die Fasern und die Maserung 





zu —- 5 





300 1. Teil. 12.K 


den zu: welche vermöge ihrer verschiedenen T 


‚keit haben. 


e Durchlässig 
296 sicht man das vollständi e. 
Eee 


noch weitere Unterschiede von den Lichtst 


bekanntlich regelmäßig reflektiert werden, Inssen sich die’ 
strahlen nicht regelmäßig reflektieren , sondern nur in in geringem 
zerstreut zurückwerfen. Ebenso zeigen sie entgegen den. c 


Lichtstrahlen auch keine Brechung, wenn 

sie durch ein Prisma hindurchgesendet 
worden. Von den Kathodenstrahlen unter- 
‚scheiden siesich dadurch, daß sie von einem 


en nicht abgelenkt werden. Aller- 
abi en auch, Katholsnstreblen, 
oa as magnetische Ablenkung er- 


fahren. 

Man hat sich nat gleich nach 
der Entdeckung dieserStrahlens wegen ihrer 
he ‚hervorragenden medizinischen Wichtij 

bemüht, Konstruktionen für de 
en und die Elektroden zu finden, 
welche für die photographische Wirkung 
am zweckmäßigsten sind. Dabei hat sicl 
nun zunächst: gezeigt, daß «s durchaus 
nicht am zweckmäßigsten int, wie oa zuerat 
‚chalı, die Röhrenwand selbst zum 
'hosphoreszieren zu bringen und von ihr 
aus die Strahlen ausgehen zu lassen. Viel- 
mehr hat sich ergeben: Jedor Körper, 
der von Kathodenstrahlen 


getroffen wird, ob er innerhalb der Röhre @ 
der Röhrenwandaich befindet, wirdzum Ur 


von Röntgenstrahlen. Der Kör 
zieren, wie es das Glas der Röhrenwand 


tun, ws kann aber auch ein Metall sein, welches nicht leuchte 











Fokusröhren, 301 


ir, Ach Metalle sende senden he En ‚sie von den Erle 
mein ichnet man jetzt 
D en den Kathodenstrahlen getroffen wird und nd: Hakee 
aussendet, als die Antikathode der Röhre. 

lichst scharfe photographische oder fuoreszierende Bilder 

zu erhalten, muß man danach trachten, die Röntgenstrahlen möglichst 
‘von einem Punkt ausgehen zu lassen, nicht von einer ganzen Fläche. Denn 
wenn Strahlen von allen Punkten einer ausgedehnten Fläche ausgehen, 
Pete Bilder, welche verschwommene Grenzen und Schlagschatten 


Die obige Forderung kann man nun einfach ee erfüllen, 
die Kalte Wir wiasen 





he hen als Antikathode dient und in den Brennpunkt der Ka- 
geil ist. So zeigt Fig. 298 eine Röhre, wie sie für kleine 

i gebraucht wird. Man sicht rechts die hohlspiegel» 

6, oben die Anode und in der Mitte eine Aluminiumplatte, 

ein Platinblech befestigt ist, welches als Antikathode wirkt. 
Atikathıode wird zweckmäßig, wie es in der Figur gezeichnet ist, mit 
de außen durch einen Draht verbunden. Dann ist die Antikathade 
de und die Röntgenstrahlen gehen von der Anode sus. Die 
katlınde sendet von dm bestrahlten Seite aus die Röntgenstrahlen 
a ihr aba Teil der Glaskugel, welche dabei schön grün 
äbt: im allgemeinen der Kupl in welcher die Anti- 






Die Verdünnung der Luft in den Röhren ist allmählich immer weiter 
Genau läßt sich der Grad der Luftverdünnung nicht 
er ist vielmehr nur aus der Schlagweite einer parallel zur Röhre 


302 TI, Teil. 12. Kapitel. 
geschalteten Funkenstrecko zu schätzen. 
Seen van Do Arte 
von mm m um die 
‚öhre gehen zu lassen. 
Je ch dem Vak, welches sine Röhte hit, ind ie Böntgn, 


strahlen, welche sie aussendet, von verschiedener Art. Eine Röhre mit 
geringem Vakuum sendet Strahlen Ye Dh von 
ie 





geben . Röhren aı ıphischen Platte komtrast- 









‚solche Röhren nicht photographieren, weil eben die Strahlen m 
Ba werden. Im Gegenuatz dazu nennt man Röhren, in 


ausgehen, werden weni BIKE sie dringen enah durch die 
von Körpern ee ‚egen dieser 
geben sie keine Fee de Sie wordan BAER io Kmg 
fast ebenso leicht hindurchgelassen wie durch das 2 und ı 
daher nit ihnen keine deutliche Knochenphotogra 
Bei allen Röntgenröhren tritt aber Fe ei sehr ati 
Die Röhren werden mit dem Gebrauch allmählich von selbst 
Iserer, dns Vakuum in der Röhre vorändert sich beim : 
dem Sinne, daß die Röhre von selbst luftleerer, al 
Grund duvon ist der, daß die geladenen Gasteilchen im aaa 
Glnswänden festsetzen. Daraus ergeben sich aber auch sofort 
wie man solchen zu hart oder vielleicht ganz unbrauchbar 





KerE 


ieder 
estäubung der Antikathode tritt übrigens bei den 
Fig. 200, 


Be 


itzen. 
An- 
inter- 


hineingesendet werden, so große, daß die Anti- 
BEAEGL kosmanl u Man rl dem erfgegen, Tai 
‚Metallstab, welcher die Antikathode trägt, 


star 
inrichtet, dab man so durch 


ohne schädliche Echitsung aufzunehmen) ein 

'hmolzen, welches für gewöhnlich durch eine 

ist. Ist die Röhre zu hart geworden, so erhitzt man das 

durch eine Spiritusflamme, wodurch Wasserstoff in 
Kugel dringt und die Röhre weicher macht, 

‚Art der Regulierung ist bei der in Fig. 300 dargestellten 





304 1. Teil, 12. Kapitel, 


Voltohmröhre benutzt, welche von der 
Polypheoas in München konstruiert wird. Die Vi 


" 


5 
ie 


und ohne Regulierung a A 

zeichnen sich durch besonders vortruffliche ee K ist die 

Kathode, B die Antikathode, die hier durch einen starken 

verstärkt, um zu können, 

benutzt man B ich als Anode, man kann aber auch A zur Anode 
De nn da Darf an die 


Yallede (die UM bele eat ges Dan diever eine 
bei 0 ist) 
antikathaie ein Merslblch, welches mit Sul gan ist, 


Fi 
«Er 


ig, 000 





beim Erhitzen Luft abgeben. An K sowohl wie an M sind re 

bofestigt, deren Enden E und F in beliebigen Abstand gebracht 

können. Wird nun das Vakuum der Röhre zu groß, so duß die 

nicht mehr durch die Röhre geht, a0 springen Funken zwischen 

über und die Hilfskathode in D sendet nun Kat 

Hilfsantikathode, die dadurch erwärmt wird und Luft abgibt, Dadurch 

wird aber das Vakuum der Röhre geringer, die Röhre wird 

und man lat es in der Hund, durch kürzeren oder längeren Gebrauch 

der Hilfskathode die Röhre auf jeden beliebigen Grad der Weichheit zu 

bringen. Durch umgekehrtes Einschalten des Stromes kam man sie 

dann auch wieder beliebig härter machen. So kann man, die Luftwerdiin- 

nung in der Röhre regeln. i 
Die Anstellung der photopra; 


u | 
ischen Versuche mit einer | 

röhre ist nun achr einfach. Will man z.B. eine Ki gr 
k e 





| 


Photographische Versuche. 305 
der Hand haben, so die Röntgenröhre, 301 Ran 
Te a te Lan Bi le 
unten geworfen werden. Ein Induktionsapparat J an Pt 


& 
5 
in 
3 
Fr 
un 
& 


verbunden. Auf den Tisch, 
;phische Platte, in schwarzes 


Hi 
F 
E 
: 





Papier © VER Le Kan aa 1 ac Halekamsate ala war ): 
SE ae Den = eben. und eat ur dan un lee Papier 
wird die zu gelegt. Setzt man den Induktions- 


apparut in tigkeit, so wird die Platte von den Röntgenstrahlen bestrahlt 
und zwar an den durchlässigen Teilen der Hand, den Muskeln, stärker 
als an den durchlässigen Knochen und dem Ring. Entwickelt 

Ken latte im gewöhnlichen roten Licht mit gewöhnlichem 


Fig. mi. 





er (Amidol, Hydrochinon ete.), so sieht man die Knochen hell auf 
dunklem Grunde erscheinen. Die Dauer der Exposition richtet sich nach 
der Güte der Röhre und der Stärke des angewandten Funkeninduktors. 
man im Anfang 5 bis 10 Minuten für eine Knochenphotographie 
‚der Hand brauchte, kann man jetat, mit; den verbesserten Röhren und den 
verbesserten Unterbrechern, schon in Bruchteilen einer Sekunde eine 
solche erzielen. Wenn man die neueren Unterbrecher, den Turbinen- 
unterbrecher oder den elektrolytischen anwendet, so kann man schon 
in einer Sekunde eine Photographie des Brustkorbes, in 10 Sekunden 
eine solche des Beckens hervarbringen 
Die intensiv wirkenden Röntgenstrahlen, die man durch die jetzt 
konatruierten Röhren erhält, lassen sich aber, sußer zur Herstellung 
'Graniz, Klektrizität. 12. Auflage. Ei} 


[ZZ 


der Eigenschaft, a Fo Es werden 


Fluoreszenzschirme von den Fabrikanten re 
zu diesem Zwecke dienen. Diese bestehen aus einem 


ee 
oyanür a l 
ist, Friesen auf einen solchen Schirm von der Rückseite, also durch 
den Karton hindurch, Röntgenstrahlen fallen, a0 liose Schicht 
im Dunkeln sehr hell weiß mit einem Stich ins Grüne. Bringt man 
nun zwischen die Röhre und den Schirm etwa die Hand, »0 werden 
die Strahlen vom Fleisch leicht: dı Inssen, von den Knochen aber 
‚ und man sieht daher auf dem Schirm ein Schattenbild der Hand 
mit den Knochen, nämlich die Knochen dunkel auf hellerem Grunde 
Und so kann man nicht bloß die Knochen der Hand, des Unter- und Ober- 
‚arms, sondern auch die des Fußes, des Unterschenkels und Oberschenkels, 
ferner die Rippen des Brustkastens und 
he = die Schädelknochen deutlich sehen. Aber 
außer den Knochen sieht man auch innere 
weiche Organe, die Lungen, das Herz, 
das Zwerchfell, don Mi ‚direkt au 
dem Aureirenen Sch. Ja 


kann sogar N: 
fells bel ee und he here 


verfolgen. fi 
re 
muß zunächst das Zimmer, beo- 
bachtot u 
Denn. die Helligkeit des 
lichtes, obwohl sie im 
dentend erscheint, wird doch achan durch gewähnliches Lam; 
strahlt. Indes kann man natürlich such eine Verdunkelung re 
vermeiden, wenn man nur dafür sorgt, daß auf das Auge des Beobachter 
kein anderes Licht füllt, als eben das des Nuoreszi Schirmes. = 
diesem Zweck benutzt man, wie Fig. 302 zeigt, er Br 
Kryptoakop genannt hat. Der noreszierende Se Shine bed nämlich 
mit der Schichtseite nach innen, den Boden eines lichtdicht, verschlossenen 
Kastens. In die Öffnung oben, die aus weichem, sich anschmisgendem 
Stoft gebildet ist, atackt der Beobachter seinen Kopf, und nun a) 
da durch den Boden gewöhnliches Licht nicht hindurchgeht, sondern nur 
die Röntgenatrahlen, direkt die Bilder auf dem Schirm. a 
ar folge, a mit Ee Methode in der Au 
werden, namentlich zur Aufindung von Fremdkörpern, "eale 
anlittern im Körper, aber, auch zur Untersuchung dee GrSBE MEER 
u. s. w., sind ja bekannt genu Alereingg sind diese Strahlen in manchen 
Fällen für den menschlichen icht ungefährlich, ja en 
hervorgebracht, so daß 























Personen haben sie schr schwere Krankheiten 


I 


‚Eigenschaft der Röntgenstrahlen ‚obigen noch 
sch Bar ul gerade a Flach vn hl Te 
Diem besteht darin, daB die elektrisch gu- 
ladene r, auf dio sie fallen, sehr rasch entladen. Um dieses zu zei, 

in Fig. 303, eine Metallplatte F, die an einem 
stab ist, in ein Stativ und verbindet sie durch einen Draht mit 
‚einem Blektroskop, etwa dem auf 8. 18 beschriebenen. Auch das Elektro- 
skop mul isoliert uufgestellt sein. Wenn man nun mit einer geriebenen 
Ebonitstange die Metallplatte negativ elektrisiert , #0 schlägt die Nadel 
‚des Elektroskops aus und bleibt abgelenkt, weil ja die umgebende Luft 





ein Isolator ist. Sowie man aber in der gegenübergestellten Röhre R 
im Voltohmröhrw 2) die Röntgenstruhlen erzeugt, geht der Zeiger des 
Bioktronkopn fast momentan zurück, ein Beweis, daß die geladene Platte 
dadurch entladen wurde. Macht man denselben Versuch, nur mit dem 

je, daß man die Platte nicht negativ, sondern durch einen 

‚Olasstab positiv lädt, 30 findet dasselbe statt, Auch die positive 
verschwindet durch das Auftreflen der Röntgenstrahlen, Am sin- 
Tachsten läßt sich dieser Versuch so deuten — und diese Deutung wird 
besondere zu ihrer Prüfung angestellte Versuche bestätigt —, daß 

die Luft, die von den Röntgenstrahlen durchstrahlt ist, ihr Isolations 
‘verloren hat und selbst leitend geworden ist. Wenn die Luft 

‚geworden ist, s0 kann natürlich eine Ladung auf einem Körper 

kon bestehen bleiben, sondern sie muß abgeleitet werden auf die Um- 
meer ‚schließlich auf die Erde, »0 daß dadurch der geladene Körper 
abgeleitet ist. Natürlich wird die durchstrahlte Lat nicht etwa 





308 L Teil. 12. Kapitel. 


Tahangmkigee 8e nich enßeradetiah geing, Nee gertg E 
ist nı 
die geladenen Körper, nen vo ge hand 
Van di re ben, 
aa N! 
durch intgenstrahlen solle 
\, wie aio oben bei den Kath beschrieben 
ie. 0% . Man muß RE isolierunde Körper nehmen, 


entstehende Rotation auf 
Pie. v06. di pipe kl, 





negativ geladene 
existieren. Man sagt deswegen such, die Luft werde durch ee 
ionisiert, Die freianJon onen in der Nühe KT 
können sich dann mit der auf ihm vorhandenen E) verbinden 
und #0 die Entladung bewirken. 


Mechanische Bewegungen durch Röntgenstrahlen. 309 


Über die Natur der Röntgenstrahlen ist man heute noch nicht sicher 
aufgeklärt. Es ist ihrem Entdecker nur gelungen, ihre frappanten Eigen- 
schaften festzustellen; aber welcher Art diese Strahlen sind, ob sie wie 
die Lichtstrahlen auf einer Wellenbewegung, oder wie die Kathoden- 
strahlen auf einer Massenbewegung beruhen, oder ob sie von noch anderer 
Art sind, darüber hat er keine Entscheidung beizubringen vermocht. 
Die einzige Hypothese, die er aufstellte, hat sich nicht: bestätigen lassen. 
Man nimmt jetzt an, daß in der Röhre durch den Anprall der Elek- 
tronen an die Antikathode der Äther fortwährenden Stößen ausgesetzt 
ist und daß diese Stöße, die sich durch den Äther fortpflanzen, die 
Wirkungen der Röntgenstrahlen erzeugen. Doch ist das bisher nur 
eine plausible Annahme. So wichtig daher auch die praktische Bedeutung 
dieser Strahlen ist, ihre wissenschaftliche Erklärung ist noch eine Aufgabe 
für weitere Forschungen. 


13. Kapitel. i 
Die Becquerelstrahlen und die Radioaktivität. 
Welche ungenhnte Überraschungen die Natur der 


die ten und welche zeigten, daß 
eine Erscheinungsform der Elektrizität, die man als Strahlung oder 
BREUER STANEAHNRE bezeichnen muß, viel allgemeinere 
Penn al Ausbene en Arikemertigen Besiiae 
tei usbeute an 'n Ersc) 

trizität boten schon die Crookesschen Röhren. Wir fanden 

da zunächst die auffallende Erscheinung der RE 
welche außer der geradlinigen Fortpflanzung die haft besitzen, 
Thokpgraphische Platten zu belichbri, und PI 


zu ae durch sehr dünne Schichten von re 
tallen ven, Die volltändigste Erklärung für 
schaften der lonstrahlen ist, wie wir 8. 206 f A EE 


die, daß dieselben aus außerordentlich kleinen, negativ Fee 
chen, Elektronen, den Atomen der Elektrizität, die von 
der Kathode aus mit sehr großer Geschwindigkeit fortfliegen. 

In den Kathodenstzaillen. nind din negativen Elektronen, Be ver 
den elektrolytischen Vorgängen immer mit Materie fest: 
bunden vorkommen, frei für sich vorl und sie ie N 
der hohen Spannungen in der Orookesschen Röhre, ir oe 
Geschwindigkeit von der Kathode fort, einer Geschwindigkeit, 
!js der Li Kerr ‚keit ist. Durch diese er! 
besondere die Eigenschaften der Kathodenstrahlen erklärt, nn an 
jeden Körper, auf den sie treffen, negativ elektrisch laden, und dad air 
zweitens, was sehr merkwürdig ist, durch einen 
elektrisch geladene Körper aus ihrer Balın abgelenkt werden. Die Lie 
strahlen Inden die Körper nicht, auf die sie treffen, und a 

Magneten absolut nicht beeinflußt, so daß hierin ein Inter- 

schied zwischen Kathodenstrahlen und Te Ta 

Weiter aber fanden wir in den Örookesschen Röhren die Kanak 
strahlen und os hatte ich. ga, duß diese aus 
positiven Elektronen bestehen. Sie werden nämlich 
neten gerade nach der entgegengesetzten a. 
Kattdetatrahlen. Ihre  Geechwindigk 
der Kathodenstrahlen, und es ist wahrse) He daß in ee 
positiven Elektronen frei für sich vorhanden sind, sondern daß 
größeren Komplexen von Materie (Gasteilchen), verbunden mit 
Elektronen, bestehen. 








Beoquerels Entdeckung. sı1 


Eine dritte Art von Strahlen, die aus der Crookesschen Röhre 
entstehen, ist die bekannteste und für praktische Zwecke die wichtigste, 
die Röntgenstrahlen. Von ihren Eigenschaften sei hier nur, 
wegen des folgenden, an zwei erinnert. Erstens werden die Röntgen- 
strahlen nicht, wie die Kathodenstrahlen und Kanalstrahlen, durch den 
Magneten beeinflußt. Sie werden weder nach der einen noch nach der 
anderen Seite von einem Magneten abgelenkt. Zweitens, und das ist 
eine positive Eigenschaft, haben sie die Wirkung, die Luft leitend zu 
machen, zu ionisieren, wenn sie dieselbe durchstrahlen. Um diese Tat- 
sache einfach zu beweisen, braucht man nur ein Goldblattelektroskop 
zu nehmen und durch einen geriebenen Glasstab oder Ebonitstab die 
Goldblättchen zu elektrisieren. Dann stoßen sie sich ab und bleiben in 
der Luft sehr lange Zeit unverändert in der gespreizten Stellung. So- 
bald man aber in der Nähe Röntgenstrahlen erzeugt, fallen sie sehr rasch 
zusammen, ein Beweis, daß die Luft die Eigenschaft zu isolieren verloren 
hat und nun ein Leiter geworden ist. 

Die Frage nach der Natur der Röntgenstrahlen, die von Röntgen 
nicht erledigt wurde, nach der eigentlichen Ursache, welche ihre Ent- 
stehung veranlaßt, entfesselte viele Bemühungen. Man suchte diese eigent- 
liche Ursache und dadurch die Natur dieser Strahlen aufzufinden, und 
durch die Verfolgung dieser Bestrebungen kam man unerwartet zu der 
Entdeckung einer Reihe von neuen Strahlen. Eine naheliegende Ver- 
mutung war nämlich folgende: Da die Röntgenstrahlen von derjenigen 
Stelle einer Cr o0kesschen Röhre ausgehen, welche von den Kathoden- 
strahlen getroffen und dadurch zu sichtbarer oder unsichtbarer Phospho- 
reazenz gebracht wird, so lag der Gedanke nahe, daß die Phosphores- 
zenz selbst die Ursache sei, daß die Röntgenstrahlen nur eine Begleit- 
erscheinung derselben seien. Aus diesem Gedanken hersus suchte man, 
ob nicht: auch diejenigen Substanzen, die durch das gewöhnliche Licht 
zur Phosphoreszenz oder Fluoreszenz gebracht werden, Röntgenstrahlen 
aussenden. Das zeigte sich zwar im allgemeinen nicht erfüllt, aber es 

einem französischen Forscher, Becquerel, eine Reihe von 
jnoreszierenden K; zu finden, welche ebenfalls eigentümliche Strahlen 
aussenden, ganz ähnlich wie die Röntgenröhren. Diese Strahlen gingen 
auch durch Holz, Papier, Aluminium hindurch, wie die Röntgenstrahlen, 
sie schwärzten photographische Platten und erzeugten auch Fluoreszenz. 
Der erste Körper, an dem diese Eigenschaft entdeckt wurde, war ein 
Salz, das Urankaliumsulfat, welches, wenn es beleuchtet wird, fluoresziert. 
Dann fanden sich noch eine Reihe anderer Auoreszierender Stoffe, welche 
auch diese sonderbaren Strahlen ausgaben, z. B. das Uranosulfat, das 
Uranoxyd, das Uransäurehydrat u. a. Endlich fand Becquerel, daß alle 
Uransalze, aber nur diese, solche Strahlen geben, so daß 
also diese Eigenschaft an das Atom des Urans gebunden ist. Ja es zeigte 
sich, daß die Körper gar nicht vorher belichtet zu sein brauchten, also gar 
nicht zu fluoreszieren brauchten, sondern daß sie monatelang im Dunkeln 
aufbewahrt sein konnten, und doch diese Strahlen ausgaben. Schließ- 
lich fanden sich die Strahlen auch bei dem metallischen Uran, welches 
kein fluoreszierender Körper ist, so daß also die Ausgangshypothese zwar 
nicht bestätigt war, daß man aber von dem Uranatom ausgehend eine 











sı2 1. Teil. 18. Kapitel. 


neue Art Strahlen hatte, welche man ursprünglich ne 
strablen ee dei nennt man sie und die ihnen 
SER Br: 

Außer den Urunverbindungen erwiesen sich n BE 

ee seltenen a des Thoriuma, als strahlende 

Be Die Strahlen, die diese r aussenden, und die man von den 
Liehtstrahlen dadurch licht untı kann, daß die vrsteren durch 
achwarzes Papier, ee ‚ditnnes Aluminiumblech his 
was die Lichtstrahlen En ENGE 
Photographische Platten (wem auch erat nach stundenlanger oder 
'tagelanger Exposition), sie erzeugen Fluoreszenz und sie ala haben akbeann 
Mund. de re de hal Rüge on Or, un a er 
zu je ines Körpers an um 80, 
Ed Ma 

Man kann dahı auf das. Elektroskop mn 
benutzen, um die Sahne ‚dieser Substanzen quantitativ 
echlag der Goldblaichen A Do en 
Ai ‚oldblättchen, 2 
IREARUF ER TREEES Eee ne en 


in die Nähe desselben, so kann man die Zeit messen, 
res die Goldblättchen um bestimmte Strecken 


i 
li: 


Al ‚notwendig. ist, ie 
Körper. Man bezeichnet diese Art von strahlenden 
als ENEIREEEIGE Körper und ihre Eigenschaft, Strahlen auszu- 
senden, als Radioaktivität. Die Schnelli der Entladung 
‚eines Elektroskops ist danach ein Maß für die an ua 
der Körper (immer auf gleiche Gewichtemengen 
Mit solchen quantitativen Messungen an verse 

Stoffen beschäftigte sich in Paris Frau Curie 2 sie fand, daß di 
Fi Uranpechblende aus Jonchimsthal in Böhmen 

Ientlich starke elektroskopische Wirkung hatte, eine 
auf gleiche Gewichte bi , wie das metallische Tran ‚aelbst. 
schloß sie mit Recht, daß diese Wirkung nicht vom Uran selbst herzühren 
könne, sondern daß in der Pechblende noch ein weiterer steahlender 
oder radioaktiver Stoff vorhanden sein müsse, und ale 
daran, ihn durch chemische Behandlung der Pochblende zu 
Durch mühsame Arbeit, bei der immer jr Eloktroskop ala Bei ir 
diente, gelang es ihr schließlich, zwei Körper aus der Pechblende” 
scheiden, welche viele hundorttausendinal stärker aktiv waren, 
Gewichte bezogen, wie die Pechblende selbst und wie dis Un ss 
Joachimsthaler Pechblende sind nämlich wußer dem Uran noch 
Reihe anderer Metalle, wenn auch in kleinen Quantitäten, ent 
Die beiden #0 stark aktiven Körper waren nun zwei von dem 
‚deren Vorhandensein in der Pechblende bekannt war, 
mut und das Barium. Da aber gewöhnliches Wismut und 
Barium gar keine Radioaktivität besitzen, so schloß sie, daß‘ 
Stoffe noch weitere, unbekannte Stofle in kleinen Mengen bei 










= 
5 
3 
hi 
38 
R 
Ei 


haben gelehrt, daß sich sicher noch ein weiterer radioaktiver Ki 
der, Pechbiende abscheiden dt, nämlich das A ktinium, 


i j Beiı 
von Radium. ee die radionktiven Sub- 
«tanzen nicht als hieden, sondern als Metallsalze. Das 
radionktive Barum wird ae 


Brombarium 
Die Frage, ob «a wirklich besondere aktive Stoffe sind; die dan be- 
kannten chemischen Substanzen a an Be ist für das Ra- 
dium mit Sicherheit, für das Polonium Aktinium mit großer Wahr- 
‚scheinlichkeit. Chlarsalz ebenso a 





ur dus inaktive Bariumsulz enthielt, 
iu Bromradium in 
Reinheit war. De Be dafür wurde 't durch die 


abe gi Di fortgesetzte Reinigung des aktiven Bariuma ließ 
Se Deriumlinln u q aus dem Spektrum volls‘ verschwinden 
ker ‚man erhielt ein neues, sonst: unbekannter Spektrum, ‚sich haupt- 


sächlich durch einige violette Linien auszeichnet, und welches eben das 
des Radiums ist. Während eine Flamme durch Chlorbarium grün gefärbt 
wird, wird sie durch Chlorradium rot gefärbt. Man konnte auch das Atom» 
‚des Radiums bestimmen, welches sich zu 225 ergab, und es zeij 
‚daß das Radium, das Thorium und das Uran die schwersten al 
Atome ar die gain Atomgewichte haben, nämlich Radium 225, 


des reinen Radiums ist eine außerordentlich müh- 
same, Fe Taı von Kilogrammen Pechblende erhält man einig 
Dezigramm Radiumsale. Daher st ist auch der Preis des Radiums ein enor- 
mer. Ein Milligramm kostet heute zirka 40 Mark, während ein Milli- 
ee noch nicht 0,9 Pfennig wort ist. Die gesamte Menge des 
jetzt auf.der Welt rein vorhanden ist, dürfte khum einige 

Gramm übersteigen. In Frankreich sind es Herr und Frau Ourie, ın 
. Gieael in Braunschweig (Chemische Fabrik von 

Buchler & Co.), welche die Abscheidung des Radiums ausgeführt haben. 
Das ‚das Thorium, das Uran, das Polonium und das Akti- 
aiım geben also fortwährend Becquerelstrahlen aus und man hat sich 
matlirlich zunächst und schon seit Jahren gefragt, woher nehmen diese 
Körper denn die Energie, die sie fortwährend von sich ausstrahlen, schein» 
bar ohne sich zu erschöpfen? Fünf Jahre lang werden jetzt Stücke Ra- 


— 


314 1 Toll, 18. Kapitel, 


ee 
ee ee irgendwie verändert. Man konnte sogar 


diene u so strahlen wie die frisch entnommenen 

Alan, wagen dar Balnhat, fa dar as Megenet wi, ae il 
lot Reinheit, in der es 

der Beoquerelstrahlen in besonders starkem Maße. Die Becquerelatrahlen 
machen, und das ist eine ihrer wichtigsten Eigenschaften, die Luft, 
dureh welche sie strahlen, zu einem Leiter, sie 
us! ionisieren die Luft, Radium wirkt darin 
zwar nicht so stark, wie die len, 















mikrometer © und D (wie sie 
schrieben sind), parallel 
Induktionsapparat J. Die 
Mikrometer werden so weit. 
daß gerade dieSchlugwoite das Indu 
erreicht ist, Macht man den Kugelabstand in C etwas größer, #0 
dann bloß in D die Funkon über, macht man den Abstand von D | 
30 springen die Funken bloß in C über. Wenn man nun : 
Kugslabstand in © größer gemacht hat als in D, so daß 
Funken vorhanden sind, und man nun in die Nähe von das € 
mit Radium hält, #0 springen die Funken sofort in © über. 
Luft in der Nähe von © ist nun leitend geworden und &s ist 
geringere Spannung nötig, um jetzt hier den Luftwiderstand 
winden, #0 daß die Funken trotz der größeren 
noch leicht übergehen. 


Photographische Platten worden durch Radiumsalze wär 
zwar auch durch Papier, Holz, dünnes Motall hindurch. Die Un 
in der Durchstrahlbarkeit sind aber für verschiedene nicht 


so erheblich wie für die Röntgenstrahlen, Fleisch und 
Inssen die Becquerelstrahlen merklich gleich hindurch, »0 daß es 


u! 




















man bei einen erhält. 


Auch Fluorcizenzschirme wor- 
den von den Radiumsalzen zum 
Leuchten gebracht, aber auch diese 
Wirkung ist viel schwächer wie bei 
den Röntgenstrahlen, Iminerhin 
kann man einen phosphoressierenden 
Körper wie Willemit, wenn 
man ihn in die Nähe von (freiem, 
nicht eingeschloasenem) Radium 
bringt, zu so hellem Leuchten kom- 
men schen, daß man dasselbe im 
hellen Zimmer beobachten kann. 

Eine höchst sonderhare Wir- 
kung des Radiums, des Thoriums 
und Aktiniums ist die, daß alle 


finden, 





Man sugt, sie enthalten induzierte oder mitgeteilte 
tivität. Wenn das Radium daggen in ein Gefäß ein- 
ist, s0 vermag es die benachbarten 


örper nicht zu indu- 


‚anderen aktiven Körper, ‚das Radioblei 
Aktivität besitzen, da sie immer mit dem Radium zusammen 


ium aus, die man als 3 mBtrahlen 
liebsten offenbaren sich die Maine 
wu en m 
Es sei K in 
enthält, und wir denk 


Die, &8trahlen ea Fllen negative elektrische 
sie entsprechen also den Kuthodenstrahlen. Ganz wie diese 
Körper, auf die sie fallen, negativ elektrisch, sie geh u 
Schichten von fremden Substanzen hindurch, durch d 
aber auch durch dünne Metalle, xie werden von Magneten und 
statisch geladenen Körpern ebenso und in derselben Richtung 
übgelenkt, kurz sie bestehen wie die Kathodenstrahlen 
Elektronen. Ja man konnte auch bei 
eloktrostatischen Ablenkı i 
ihre Geschwindigkeit und i) 





Emanation. 317 


daß sie eine noch fast dreimal so große Geschwindigkeit besitzen wie die 
Kathodenstrahlen, daß also ihre Geschwindigkeit die des Lichts erreicht. 

Die zweite Sorte von ablenkbaren Strahlen, die «-Strahlen 
sind positiv geladen und entsprechen durchaus den Kanalstrahlen. Sie 
werden sehr leicht absorbiert, schon durch dünnes Papier und auch durch 
die Luft selbst, und auch bei ihnen scheinen, wie man aus der geringen 
Ablenkbarkeit sieht, immer größere Partieen von positiven Elektronen 
und Massen zusammen verbunden zu sein. 

Endlich die unablenkbaren 7-Strahlen verhalten sich sehr ähnlich 
wie die Röntgenstrahlen. Sie sind unablenkbar wie diese, sie gehen durch 
dicke Schichten von Körpern hindurch, sind die durchdringendsten der 
drei Strahlenarten und haben also, in abgeschwächtem Maße, die Eigen- 
schaften der Röntgenstrahlen. Aber allerdings scheinen sie, abweichend 
von diesen, auch elektrisch geladen zu sein. 

‚Aber mit diesen drei Strahlenarten ist die Kenntnis des Radiums 
noch nicht erschöpft, vielmehr sendet das Radium, wie auch das Tho- 
rium und das Aktinium (Uran und Polonium aber nicht), noch ein Etwas 
aus, das man eine Emanation nennt. Trockenes Radium allerdings 
zeigt dieses Etwas nur in sehr geringem Grade, aber wenn man das 
Radiumsalz in Wasser auflöst, so zeigen sich in seiner Nähe elektrische 
Wirkungen an, welche die besondere Eigentümlichkeit haben , sie 
durch jeden Luftstrom beeinflußt werden, während die drei erwähnten 
Strahlenarten ganz unabhängig von jeder Luftbewegung aus dem Radium 
austreten. Das diese Wirkungen Hervorbringende nennt man Emanation. 

Die Emanation verhält sich wie ein leicht bewegliches Gas, welches 
aus dem Radium sich entwickelt, und zwar sind seine elektrischen Wir- 
kungen derart, als ob es positiv geladen wäre. Man kann nun allerdings 
absolut nichts von einer Gasentwickelung am Radium merken. Das Radium 
verliert, wie gesagt, nichts an Gewicht. Sein Gewicht bleibt, soweit die 
genauesten Wägungen festzustellen gestatten, in Jahren dasselbe. Läßt 
man die Emanation in ein ausgepumptes Gefäß eintreten, so kann man 
nicht eine Spur von Druckerhöhung mit den besten Manometern wahr- 
nehmen. Trotzdem muß die Emanation etwas wie ein materielles Gas sein, 
denn sie hat alle Eigenschaften eines Gases. Bringt man sie in ein Gefäß, 
welches man dann durch einen Hahn mit einen zweiten Gefäß in Ver- 
bindung setzt, so teilt sich die Emanation zwischen beide Gefäße im Ver- 
hältnis ihrer Volumina, so wie es ein Gas tut. Die Emanation geht durch 
enge Röhren langsam hindurch, sie diffundiert wie ein Gas durch dieselben. 
Man kann die Emanation sogar zum Gefrieren bringen. Wenn man die 
Emanation in einem Glasrohr hat und dieses durch flüssige Luft auf 
— 1900. abkühlt, so hören die Wirkungen der Emanation vollständig 
auf, sie scheinen verschwunden zu sein. Erwärmt man das Rohr wieder, 
50 erscheint auch die Wirkung von neuem, ganz so, als ob die Emanstion 
eingefroren und dann wieder aufgetaut wäre. Aber, wie gesagt, man kann 
mit den feinsten Meßinstrumenten nichts von ihr erkennen, außer indem 
man ihre elektrischen Wirkungen untersucht. Im Dunklen leuchtet die 
Fer Ein Glasgefäß, das sie enthält, ist im Dunklen sichtbar 

wenn die Emanation durch ein enges Glasrohr aus einem Gefäß in 
Fe zweites diffundiert, so kann man ihr Fortschreiten im Dunklen 








Dewarsche Flasche) Aüssige Luft (Temperatur — 
wird die Ermnnation in der Spirale, kondensiert , trotz ans 1 
erreieht sie F nicht, die Zinkblende bleibt dunkel. Nimmt man mi 
Gefäß @ fort, #0 daß die Spiruls sich an ”0 AR die E 
wieder auf und wird nun von dem Tuftstrom nach 
sie dort in die Höhe steigt, bringt sie auf dem es inans fidschi 
Zone glänzenden Leuchtens, Fluoreazierens 

Die Ermanation ist nun auch die Ursache der induzierten, 
geteilten Radioaktivität. Denn wenn cin Gas nuch nur in geringen M 
von dem Radium ausgeht, so kann dasselbe auf andere Körper sie 
schlagen und dadurch diese aktiv machen. 

ine schr reizvolle Beobachtung, die Crookes gemacht) 

auf den «Strahlen. Das Zinksulfid ist ein phosphoreszi 
welcher wie durch gewöhnliches Licht, s0 auch durch 
zum Leuchten gebracht wird. Wenn man nun einen mit 

















310 


strichenen Karton, einen ER von einem Stück- 
chen Radium bestrahlen läßt und im Dunklen die Phi 






nes. 


Sehr diese  Erschein, 
mit einem gs Apparat beobachten; Be = 
ae al (von arwihip, ee 

Fig. 311 im Durchschnitt 


sosieht man eine Erscheinung, die Ka Fi 312 
ist. Vollkommen läßt sie sich im Bilde nicht fixieren, weil sie 
sonders durch ep schsel, das Szintillieren, auanehmend Seen br 


ig. aus. 





die Emanation gibt also 
‚Radium fortwährend 







. dad eu 
Erschei noch Rp 
inungen noch um viel größere 
handelt, er man 

‚annehmen konnte. Das 

li Seh nämlich auch fort- 
während Wärme aus. Curie hat 
die merkwürdige Tatsache entdeckt, 
und eie ist m verschiedenen Seiten 
bestätigen jnantitativ geprüft 
worden, daß Stück Ra- 
ine Temperatur hat, die um zirka 10 
höherist als die Umgebungstemperatur. Bringt man 
Raum von 209, ac hat os 210, bringt man es in einen Raum 

9, ibt es also 
















Radium pro Stunde 


nach außen abgibt. Daraus folgt, daß, um bloß die 
nach außen zu decken, ein solches Gramm pro Stunde 





Fe er 7 "die übrigens nicht neu ist, sondern nur durch die Auf. 
der Blektronen als der Teile der Atome präzisiert ist, Die radio- 
ae ee lassen sich danach auffassen als Stoffe, deren Elektronen 
in einem Inbilen Zustand sich befinden, so daß das Atom selbst in einem 
dauernden Zustand der Zersetzung und der teilweisen sich 
befindet. Die Tatsache wenigstens, daß die er aus 
tronen bestehen, findet die einfachste Erklärung darin, daß die Elck- 
tronen in dem Radiumatom schon enthalten sind und von demselben fort- 
jogen. Ebenso würden die a-Strahlen aus größeren Partikeln des Atoms 
bestehen, positiven und DEE Elektronen zusammen, bei denen jedoch 
die Pokftiven im Überschu P 
die größten und schwersten Atome (das Uran, Radium, Thorium) derartige 


des Sonnensystems auch die größten Himmelskörper am leichtesten Teile 
Monde, Ringe) abeondern müssen, ihren Zusammenhang nicht mehr 
thalten können. 

‚Das ist allerdings nur eineHypothese, welche aber erlaubt, 
sera, sich eine Vorstellung zu machen, wio die Re 

schaften des Radiums vielleicht zusammeı können, 

Wonn man diese Hypothese im Auge behält, s0 kann Sn ih 
ein Bild von den sonderbaren Erscheinungen is die ein. 
Studium der radioaktiven Substanzen zu Tag 
mas ale Prranaticn dev Fallturms In ein.mitchft gefüllten Gefüß 
und danu das Gefäß schließt und die Emanation sich selbst über 
so bleibt die Wirkung der Emanation (die sich durch 
der Luft zu erkennen gibt) nicht etwa auf unyeränderlicher Höhe, 
sie sinkt allmählich herunter und zwar so, daß die Abnahme im 
Zeit. immer derselbe Bruchteil der noch vorhandenen Energie ist In 
+ Tagen etwa sinkt die Wirkung der Emanation auf az Hälfte 
wirkung, in weiteren 4 Tagen auf ein Viertel u. a. f. 
nahme zeigt sich bei der Radiumemanation immer ir so daB. 
gleichgültig ist, ob die Emanation in Luft oder in anderen 


befindet, ob das Gefäß ‚groß oder klein ist, ob viel oder 
zunächst vorhanden war. Dio Emanation des Thoriums 
schon in 60 Sekunden auf den halben Betrag, die des Al 


ik 





Umwandlung der Emanation. 321 


in 4Sekunden. Diese Zeiten, die man als Abklingungskonstanten 
bezeichnet, sind so charakteristisch, daß man bei einer unbekannten 
Emanation aus der Messung der Zeit, in der ihre Wirkung auf die Hälfte 
heruntergeht, also an der Abklingungskonstante, mit Sicherheit. schließen 
kann, ob man es mit einer Emanation des Radiums, Thoriums, Aktiniums 
‚oder mit einer anderen Art der Emanation zu tun habe. 

Nach der oben angeführten Vorstellung des Atomzerfalls teilt sich 
das Radiumatom in einen Bestandteil, welcher eben die Emanation ist, 
und in einen anderen Bestandteil, welcher die «Strahlen bewirkt. Die 
Emanation aber bleibt selbst nicht unverändert, sondern sie zerfällt auch 
und zwar, wie erwähnt, wird in 4 Tagen die Hälfte von ihr von neuem 
in andere Stoffe verwandelt. 

diese Umwandlung der Emanation scheint sich derjenige Stoff 
zu bilden, der den in der Nähe des Radiums befindlichen Körpern - 
duzierte Aktivität verleiht. Diese induzierte oder mitgeteilte Aktivität 
tritt nur auf, wenn Radiumemanation vorhanden ist, sie ist also von 
dieser veranlaßt. Aber es ist nicht etwa die Emanation selbst, welche sich auf 
den Wänden der Gefäße oder auf hineingebrachten Körpern festsetzt. Denn 
wäre sie es selbst, so müßte die mitgeteilte Aktivität auch ebenso wie die 
Emanation in 4 Tagen auf die Hälfte herabsinken. Das ist aber nicht der 
Fall, sondern sie verschwindet viel rascher. Schon in 29 Minuten sinkt 
sie auf die Hälfte herab. Es ist also folgerichtig anzunehmen, daß die 
Radiumemanation ebenfalls keine beständigen Atome besitzt, sondern 
daß diese selbst in eine neue Materie zerfallen, welche sich an festen Körpern 
festsetzt und eben die induzierte Aktivität hervorbringt. Beim Thorium 
zerfällt, wie gesagt, die Emanation viel rascher (in 60 Sekunden), aber 
die von ihr erzeugte mitgeteilte Aktivität hat ein viel zäheres Leben als 
die mitgeteilte Radiumaktivität, sie braucht nämlich 11’ Stunden, um 
auf die Hälfte ihres Betrages herabzusinken. 

So zeigt sich also, daß ausgehend vom Radiumatom sich hinter- 
einander durch fortschreitende Zersetzung neue Stoffe bilden, 
Eimanation, dann die mitgeteilte Aktivität, welche aber selbst: unbestä 
dige, weiter zerfallende Körper sind. Welches ist nun der Schluß dieser 
fortschreitenden Umwandlung, was wird schließlich aus den Teilen, die 
im Radiumatom enthalten sind? 

Ein höchst wunderbares und überraschendes Experiment, das von 
dem hervorragenden englischen Forscher Ramsay herrührt, gibt darauf 
eine ebenso stimmte wie unerwartete Antwort. Ramsay ist be: 
kanntlich der Entdecker der neuen Elemente in der Atmosphäre, des 
Argon, Xenon, Krypton, Neon und des Helium, des sonderbaren Elementes, 
das man zuerst in dem Spektrum der Sonnenkorona durch eine auffallende 

* gelbe Linie im Spektrum gefunden hatte, bis es sich nach langer Zeit 
auch bei uns als gasförmiges Element aus verschiedenen Mineralien ent- 
wickeln ließ. Diese Gase alle haben die gemeinsame Eigenschaft, daß sie 
in gar keiner Weise bisher sich fühig gezeigt haben, chemische Ver- 
bindungen mit irgendwelchen Stoffen einzugehen. Sie werden von 
keinem chemischen Reagenzmittel angegriffen. Man bezeichnet diese 
Gruppe von Gasen daher als inerte (träge) Elemente. Ramsay 
hat nun die Emanation des Radiums in eine evakuierte Glasröhre ein- 

Graots, Elektrizität. 12. Auflage. a 














Apparat aufe 
vorbereitet it, 
entfernt ist, wird 


Zugleich entwickelt es okkludierte Gase, Wasserstoff 
von der glühenden Kupferspirale in C absorbiert 
Wasserdämpfe in D festgehalten werden. Nun 
Iber aufsteigen und treibt dadurch die Eı 
etwaigen sonstigen Gase in die durch Hüssige Luft gel 
wo eich die Emanation verdichtet, während etwa 
Helium nicht verdichtet wird und durch die Pump 
wird. (Helium ist das einzige Gas, welches biaher 
in den Hüssigen Zustand gebracht werden konnte.) 
Emanation wieder frei werden, #0 findet man in 
man sie durch ein Induktorium zum Leuchten 
5 Tagen die unzweifelhafte Anwesenheit von Hel 





Entstehung von Helium aus Radium. 323 


Schluß daraus ist der, daß sich Helium aus der Radium- 
emanation gebildet hat, daß also das Helium das End- 
produkt der vielfachen Umwandlungen des Radiums ist. 

Was Jahrhunderte hindurch als das Ziel aller chemischen Forschung 
galt, die Umwandelung eines chemischen Elementes in ein anderes, was 

‚nn von der wissenschaftlichen Chemie als eine Utopie angesehen und aus 
dem Kreise ernsthafter wissenschaftlicher Bestrebungen ausgeschlossen 
wurde, das scheint dieser neueste Zweig der Wissenschaft nun doch in 
einem Falle realisiert zu haben. Zwar ist nicht Silber in Gold umgewandelt 
worden, wie es die alten Alchimisten erhofften, aber es ist durch spontane 
Zersetzung, wie es scheint, eine Substanz, die man Grund hatte für ein 
Element zu halten, wie das Radium, in ein anderes unzweifelhaftes Ele- 
ment, das Helium verwandelt worden, eines der schwersten Elemente in ein 
sehr leichtes. Überall wo in der Natur Radium vorhanden ist, muß nach 
dieser Auffassung auch Helium vorhanden sein, wenn es keinen Ausweg 
hat, sich in die Atmosphäre zu zerstreuen. Denn spontan entsteht aus 
dem Radium durch den Übergang über die Emanation dauernd Helium. 
Da Radium immer mit Uran und Thorium verkommt, so versteht man 
nachtri die Verwunderung von Ramsay, der das Helium zuerst 
aus irdischen Substanzen abgeschieden hatte, darüber, daß dieses nur in 
Mineralien vorkommt, die auch Uran und Thor enthalten. Darf man 

kehrt aus dem Vorhandensein von Helium auf das von Radium 
schließen, so muß Radium auch in der Sonne vorhanden sein, denn das 
Helium ist ein Element, welches zuerst auf der Sonne durch seine Spek- 
trallinie gefunden war (der Name Helium kommt von f:oc, helios, Sonne), 
bevor man es auf Erden entdeckt hatte. 

Eine schwierige Frage, welche dieser ganzen Theorie des Atomzerfalls 
entgegengehalten werden kann und muß, ist aber die, wie es möglich ist, 

‚B überhaupt noch Radium auf der Erde vorhanden ist, da dasselbe 
doch seit Jahrtausenden fortwährend von selbst zerlegt und unab- 
ig die Emanation und dann Helium entwickelt, außerdem auch a- und 
B-Teilchen ausstrahlt. Da seit Beginn der Erde diese Umsetzung statt- 
findet, so sieht man nicht ein, wieso überhaupt noch Radium und ebenso 
'Thorium und Uran auf Erden vorhanden sind. Die einzige Möglichkeit, 
diese Frage zu beantworten, scheint darin zu liegen, daß man annimmt, 
daß sich das Radium und die anderen Elemente auch wieder bilden 
können. Und das ist tatsächlich die Folgerung, zu der die Begründer 
und Anhänger dieser Theorie gelangt sind. Sie nehmen an, daß diese 
schweren Elemente Uran, Radium, Thorium selbst die Produkte des 
Zerfalls anderer Elemente sind, daß insbesondere das Radium selbst ein 
Zerfallsprodukt des Urans ist, mit dem verbunden es in der Tat immer 
vorkommt. Wenn diese Umwandlung sehr langsam geschieht, so wäre 
es immerhin möglich, daß mit großen Quantitäten Uran doch noch mini- 
male Quantitäten Radium gleichzeitig mit dem Endprodukt ihrer Ent- 
wickelung, dem Helium, vorkommen. 

Doch sei es genug mit diesen hypothetischen Betrachtungen. Neue 
Experimente San im Laufe der Zeit vermutlich auch hier eine Klärung 
bringen. Nur auf eine Folgerung aus der Radiumforschung sei hingewiesen. 
Da die Becquerelstrahlen die Luft ionisieren, so läßt sich in einem Raume, 











324 IL Teil. 13. Kapitel. 


indem Radium längere Zeit vorhanden ist, eine elektrische Ladung gar nicht 
auf den Körpern halten, sondern sie wird sehr rasch zur Erde abgeleitet. 
Würde das Radium in der Natur in großen Mengen vorkommen, was es 
aber eben nicht tut, so wären die Eigenschaften der ruhenden Elektrizität 
nicht entdeckt worden, weil man nie einen Körper hätte geladen 
ten können. Wir können daraus unter anderem ersehen, von welchen 
Zufällen unsere Einsichten in die Natur doch abhängen, und können daraus 
die halb betrübliche, halb hoffnungsvolle Vermutung entnehmen, daß das, 
was wir von der Natur und speziell der Elektrizität nicht wissen, noch viel 
umfangreicher ist als dasjenige, was wir bereits kennen. 


14. Kapitel, 
Elektrizität und Licht. 


Viele Jahre, ehe die Wissenschaft der Elektrizität durch die Ent- 
deckungen von Hertz so weit war, daß sie den engen Zusammenhang 
zwischen der Elektrizität und dem Äther, dem Träger der Erscheinungen 
des Lichtes, erkannte, viele Jahre, ja sogar Jahrzehnte vorher hatte Fara- 
day einen solchen Zusammenhang vermutet und durch Experimente 
zu beweisen gesucht. Wenn unter den vielen großartigen Entdeckungen 
von Faraday einer der Preis zu erteilen wäre in Bezug auf die Geniali- 
tät der physikalischen Intuition, so ist es gerade die Entdeckung, von der 
wir in diesem Kapitel sprechen wollen, welche diesen gesuchten Zu- 
sammenhang zwischen Elektrizität und Licht offenbarte. Nicht als ob 
diese Entdeckung bisher von großer praktischer Bedeutung wäre. Die 
Induktionserscheinungen, die elektrolytischen Gesetze, beide ebenfalls 
‚große Taten Faradays, haben eine unendlich höhere praktische Bedeutung. 
Äber aus größerer Tiefe, aus unbekannterer Region kam keine Entdeckung, 
und in rein wissenschaftlicher Beziehung war keine Entdeckung von 
größerer Wichtigkeit als die Faradaysche der magnetischen Drehung 
der Polarisationsebene des Lichtes. Sie war so tief, daß sie jahr- 
zehntelang nur als eine wissenschaftlich merkwürdige Tatsache galt, aus 
der man keine weiteren Schlüsse ziehen konnte. Man mußte sich nur ver- 
wundern, wie ein Mensch nicht zufällig, sondern in bewußter Weise auf 
dieses Experiment kam. Faraday aber hatte stets die Anschauung, daß ein 
Zusammenhang zwischen Lichterscheinungen und elektrischen Erschei- 
nungen existieren müsse, da er beide als Vorgänge im Äther ansah, und so 
handelte es sich für ihn nur darum, diesen Zusammenhang, über dessen 
Art man von vornherein nichts aussagen konnte, zu suchen und zu finden. 
Er probierte in der Tat zunächst, ob nicht während der Elektrolyse, wo 
ja die Ionen sich bewegen, ein Lichtstrahl, der durch den Elektrolyten 
gesendet wird, wird, beeinflußt wird. Er ließ ihn in der Richtung des Stromes 
oder in der entgegengesetzten Richtung oder senkrecht zur Stromrichtung 
durch die Flüssigkeit gehen, ohne daß sich jemals, bei noch so feinen An- 
ordnungen, irgend eine Wirkung zeigte. Aber seine Überzeugung von 
einem Zusammenhang war unerschütterlich, und so nahm er 1845 diese 
Versuche wieder auf, nur daß er diesmal statt der elektrolytischen 
Wirkungen des Stromes vielmehr die magnetischen Wirkungen desselben 
ins Auge faßte, und diesmal mit glänzendem Erfolg. 

Um aber diesen Zusammenhang zu verstehen, müssen wir eine Tat- 
sache besprechen, die aus der Lehre vom Licht bekannt ist, nämlich die 
Tatsache, daß man dem gewöhnlichen Licht durch einfache Hilfsmittel 
eine besondere Modifikation geben kann, die es für gewöhnlich nicht hat, 
eine Modifikation, mit der das Licht dann einfachere Verhältnisse als gr 
wöhnlich erzeigt. 








326 T. Teil, 14. Kapitel, 


Dieses Hilfsmittel besteht einfach in einem Stück eines 
Kristalls, des Kalkspats, wie Fig, 314, der in ee 
nicht näher interessierenden Weise geschnitten ist. Ein Pe 
apat wird ein Nicolsches Prisnia 
Ee oder kurz ein Nicol . Man 
4 N ihn in eine 





2 315 zu erkennen ist, ein schiefwinkeliges Viereck, dessen ee 
A größer ist nls die andere. Die Ebene, die durch die 
En Dangeoeln und den durch den Nicol 
ıtstrahl gelegt; ist, nennt man art 
Polarisationsebene des Nicols 
ai diese Ebene an der Fassung 
des Nicols häufig durch einen Pfeil. In Fig. 316 » 
ist ein Nieol N in einer Fassung auf einem 
Gestell angebracht, welches außerdem noch 
eine drehbare, mit Löchern verschiedener 
Größe versehene Scheibe trägt, durch die 
man Lichtbündel von größerer oder kleinerer 
Dicke abgrenzen und er den Nicol gehen lassen kann. Die un der 
Fassung des Nicols Faplrtabn 
Haben die Richlung der] 
sie haben die Richtung, der 
yon N; Diese Take wollen er a Bee 
Bezeehnen. Läßt man einen gewöh 
‚ den man auch einen Tatarchen Lit 
Strahl nennt, durch einen solchen Nicol hindurch- 
gehen, so ist das aus ihm heraustretende Licht 
modifiziert und man nenntesdann polarisiertes 
Licht. Daß cs modifiziert ist und worin diew 


Fig. sin, 


man einen zweiten, ebenso beschaffenen Nies 
anwendet. Das Licht, das von dem ersten Niool 
kommt, geht nämlich durch den zweiten Nicol 
niehthindurch, wenn deaaen Pfeil 
senkrecht zum ersten steht, Bi 
‚geht in gewöhnlicher Weise hindureh, re die 
Pfeile parallel sind, a er ef 
Iindureh, wenn die Pfe Er 
einander stehen. Diese Sndeehane Eigmehat 
die usa am gewöhnlichen Licht er 

sondern nur am polarisierten, beruht 
daß in einem Nicol die Schwingungen des Lichtes überall fort: 
wührend nur nach derselben Richtung geschehen, niemals n 
zwar hat man ermitteln können, daß sie immer senkrecht zu 





a 


Polarisiertes Licht. 327 


sationsebene stattfinden, also in der Richtung der kurzen Diagonale des 
Nicols. Steht also z. B. ein Nicol mit seiner Polarisationsebene horizontal 
und geht durch ihn ein Lichtstrahl hindurch, so geschehen in dem Licht- 
all. innerhalb des Nicols und nach dem Austreten, die Schwingungen 
alle vertikal, auf und ab. Steht der zweite Nicol so, daß seine Polarisations- 
ebene senkrecht zum ersten, also vertikal liegt, so können in ihm nur 
horizontale Schwingungen verlaufen; diese sind aber in dem ankommenden 
Licht nicht vorhanden, folglich kann dieses nicht durch den zweiten Nicol 
hindurchgehen. Ist dagegen in dem zweiten Nicol die Polarisationsebene 
auch horizontal, so geht das auffallende Licht glatt hindurch, und wenn er 
schief steht, so geht bloß eine Komponente des auffallenden Lichtes hin- 
durch, es erscheint also geschwächt. 

Wenn man daher durch zwei Nicols auf einen hellen Körper, eine 
Flamme, ein weißes Papier oder dergleichen hinsieht, so sicht man den 
Körper, wenn die beiden Polarisationsebenen des Nicols gleiche Richtung 
haben; man sieht ihn nicht, der Körper erscheint dunkel, wenn die beiden 
Polarisationsebenen senkrecht aufeinander stehen. 

Man drückt diese Tatsache kurz so aus: 

Durch parallele Nicols geht Licht hindurch, 
bei gekreuzten Nicole tritt Dunkelheit ein. 

Man bezeichnet auch denjenigen von zwei hintereinander gestellten 
Nicols, durch den das Licht zuerst hindurchgeht, als Polarisator, 
weil er das Licht polarisiert, den zweiten als Analysator, weil er das 
polarisierte Licht erkennen läßt. Denn dreht man den zweiten Nicol aus 
der parallelen Lage in die gekreuzte, so wird das durchgelassene Licht 
allmählich schwächer bis zum Verschwinden, und umgekehrt ist eine 
solche Änderung der Stärke des Lichtes beim Drehen eines Nicols das 
Zeichen dafür, daß das ankommende Licht polarisiert war. 

Gerade an solchem polarisierten Licht hat nun Faraday seine wun- 
derbare Entdeckung gemacht, und deswegen mußte die Polarisation des 
Lichtes hier kurz erörtert werden. Die Frage, die er sich stellte, war, ob 
das Licht in der Nähe eines Magneten irgend eine Beeinflussung erfahre, 
und sein Experiment lehrte, daß zwar nicht das natürliche Licht, wohl 
aber das polarisierte eine solche Beeinflussung wirklich erfuhr. Wenn man 
zwei entgegengesetzte Magnetpole einander nahe gegenüberstellt, so daß 
zwischen ihnen ein starkes magnetisches Feld entsteht, so sind in diesem 
Feld offenbar zwei Richtungen besonders ausgezeichnet, nämlich erstens 
die Richtung der Kraftlinien, die in der Verbindungslinie des Nordpols 
und Südpols laufen, und zweitens die Richtung senkrecht zu den Kraft- 
linien. Man hat also auch für einen Lichtstrabl die beiden Hauptfälle, 
daß man ihn entweder in der Richtung der Kraftlinien durch das Feld 
schickt oder senkrecht zu dieser Richtung, und die Entdeckung von 
Faraday zeigte, daß im ersten Fall, aber nur in diesem, eine Beein- 
Aussung von polarisiertem Licht durch den Magneten stattfindet. 

Um einen Lichtstrahl bequem in der Richtung der Kraftlinien durch 
ein magnetisches Feld zu senden, wendet man vorteilhaft das Mittel an, 
daß man die Pole des Magneten durchbohrt, so daß das Licht durch die 
Bohrung geschickt werden kann. Sehr bequem ist daher der Elektro- 
magnet, den wir auf 8. 162, Fig. 144 abgebildet haben. In Fig. 317 sieht 


ir L di 
senden, so wissen j& dab Licht durch den Analysator hindurch- 
‚geht, weil er Es steht. Schen wir durch den Analysator nach 


ig. ar. 





der Lara hin, 0 haben wir in dunkles Gsichaeld., Wenn Wirnanaber 
den wir seinen Strom 





in der Figur zeigt. Dann erhalten wir wieder Dunkelheit. 
Analysator dasjenige Licht nicht hindurchläßt, dessen P 

senkrecht zu der seinigen ist, #0 sicht ınun, daß dus um ihm een 
Licht,, nachdem ea das Glas durchsetzt hat, nicht mehr die vertikale 


erzeugt worden ist, sondern daß sine Polarisationsebene in dem Glas 
um etwa 15° gedreht worden sein muß, Und das nv Anhar der 
Ausdruck der Erfahrungstatsache, ohne jude Hypothese: Im 
magnetischen Feld wird die Polarisationsebene 


1} | 


Magnetische Drehung der Polarisationsebene. . 329 


des Lichtes, welches sich in der Richtung der magne- 
tischen Kraftlinien fortpflanzt, gedreht. Wie groß 
der Drehungswinkel ist, das hängt erstens von der Stärke des Magnet- 
feldes und zweitens von der Natur und der Dicke des Körpers ab, der 
im magnetischen Feld sich befindet; Glas, Wasser, Petroleum, Schwefel- 
kohlenstoft bringen jedes pro Zentimeter Dicke im magnetischen Feld eine 
Drehung von bestimmter Größe hervor. Je stärker das Magnetfeld ist, 
um so größer ist unter sonst gleichen Umständen die Drehung. 

Was den Sinn der Drehung betrifft, nämlich ob die Drehung im 
Sinne des Uhrzeigers oder entgegengesetzt geschieht, so hat schon Faraday 
das sehr einfache und schöne Gesetz dafür gefunden. Denkt man sich 
die magnetischen Kraftlinien von Ampöreschen Molekularströmen um- 
geben (8. 204), so ist die Richtung der Drehung immer gleich der 
Richtı der Molekularströome. Es kommt also nicht auf an, 
ob der Lichtstrahl vom Nordpol zum Südpol sich Fortpfanzt, oder um- 
gekehrt vom Südpol zum Nordpol, der Sinn der Drehung ist beide Male 
derselbe. Daraus folgt, daß wenn man es so einrichtet, daß der Licht- 
strahl, nachdem er das Glas durchlaufen hat, reflektiert wird und dann 
das Glas im umgekehrten Sinne durchläuft, daß dann die Drehung im 
ganzen verdoppelt wird. 

Diese prachtvolle Entdeckung von Faraday zeigte also unzweideutig, 
daß eine Beeinflussung des Lichtes durch magnetische Kräfte tatsächlich 
stattfindet. Immerhin aber geht diese Beeinflussung hier unter scheinbar 
sehr komplizierten Umständen in komplizierter Weise vor sich. Man muß 
erstens polarisiertes Licht haben, zweitens dieses in Richtung der Kraft- 
linien durch das Magnetfeld senden und findet dann, daß das Licht an 
sich nicht beeinflußt wird, sondern nur seine Polarisationsebene eht 
wird. Aber alle Versuche, die man machte, eine weitere, vielleicht ein- 
fachere Wechselwirkung zwischen Licht und Magnetismus oder Elektrizität 
zu finden, blieben fast fünfzig Jahre lang ohne Erfolg. Die Faradaysche 
Erscheinung war und blieb die einzige. Man konnte sie mit Recht so auf- 
fassen, daß man sagte, in einem Magnetfeld geht jedenfalls etwas vor, 
welches die Natur einer Drehung, nicht die einer Verschiebung hat. Aber 
man hätte dann auch erwarten dürfen, daß Licht, welches senkrecht zu 
den Kraftlinien durch ein Magnetfeld geht, irgendwie beeinflußt wird. 
Doch alle, auf die verschiedenfachsten und zum Teil sehr genialen Weisen 
unternommenen Versuche, dies zu finden, gaben stets nur negative Re- 
sultate. 

Erst vor wenigen Jahren gelang es einem Holländer Professor 
Zeeman, eine weitere, hochinteressante Wirkung des Magnetismus 
auf das Licht zu finden. Schon Faraday hatte versucht, ob nicht bei 
Flammen, die ja selbst das Licht aussenden, ob nicht bei diesen die 
Strahlung durch den Magnetismus beeinflußt wird. Es wäre ja offenbar 
möglich, daß die Schwingungen der Moleküle einer Flamme, durch die 
das Licht erst erzeugt wird, durch den Magnetismus modifiziert würden. 
Faraday hatte bei diesen Versuchen keinen Erfolg, aber Zeeman, der 
mit größeren und feineren Hilfsmitteln arbeiten konnte, fand in dieser 
Richtung tatsächlich eine neue Erscheinung, die man das Zeemansche 
Phänomen nennt. Man kann bekanntlich Flammen herstellen, welche 





Licht von einer einzigen bestimmten Fi 
onochromatische Flammen. 
ıe nichtleuchtende Gasflamme 


Anordnung des Versuchs 
8. 162 beschrieben haben. Zwischen den Polen befindet sich v 
licher Bunsen! B. In dies: ü 
mit Natriumsalz getränkt ist, 
hindurch und wird senkrecht zu den Kraft 


die beiden D-Linien des Natriums. Sobald man aber den 
erregt, findet man, daß jede der beiden Natriumlinien in 
bei einander befindliche Linien zerfällt. Es bildet sich aus 
Linie Segen Das ist eines der neuen P 
die Zeoman entdeckt hat. Wie mar sieht, handelt es sich um 
‚ches in dem Magnetfeld entsteht und welches senkre, 
Kraftlinien des Magneten nach außen geht. Macht man, 
such, indem man dasjenige Licht beobachtet, welches'von 
in der Richtung der Kraftlinien nach en ( 
sind Durchbohrungen in den Eisenkernen des b 
angebracht), so findet man, daß jede Linie verdoppelt 





— 


Das Zoemansche Phänomen. 381 
en ropemamee Dönbink Das ist das zweite, mit: dem 
ersten zuss Phänomen, das von Zeoman wurde. 

Um diese beiden Ersch Auen, 2 man 
a4 r 
BR ua $aiafub ‚Dez jeder bankerniten Linie, die muen von 
‚Gitter erhält, entspricht eine bestimmte z ter. 


Be nn merkwürdigen Erscheii it Zeeman 
auf - theorie gegeben. Das Pen ‚suchtende in 





‚einer Flamme eind, wie er annimmt, nicht schwingende Moleküle, wie man 
fräher meinte, sondern schwingende Elektronen. Denn da der Äther 
elektrische Wellen fortpflanzt, «0 muß er auch durch elektrische Bewegungen 
angeregt werden, und solche Bewegungen sind «ben die der Elektronen, 
die in der Flamme vielleicht frei, vielleicht mit Materie verbunden (als 
vorhanden sind. Wenn nun eine solche Flamme mit nach allen 
Bichtungen schwingenden Elektronen in ein magnetisches Feld gehracht: 
wird, 20 beeinfußt die ‚dieses Feld die Bewegung jedes einzelnen Elektrons in 
der Weise, daß 04 ihm noch einen Bewegungsantrieb senkrecht zu den 
Kraftlinien und senkrecht zu seiner schon vorhandenen Bewegung erteilt. 
Wir wissen dies aus der Linken-Hand-Regel, die auf 8. 181 angelührt war, 
Darans folgt, daß die Geschwindigkeiten der einzelnen Teilchen in der 
Bea sek zu den Kraftlinien zum Teil vergrößert, zum Teil ver- 
kleinert werden müssen. Unter vielen nach allen Richtungen sich be- 

Teilen werden also solche sein, deren ursprüngliche Geschwindig- 
‚unverändert bleibt, dann solche, deren Geschwindigkeit um einen 





Inden ‚des Feldes liegen in 
an 


TE Mm 
Toner in der Richtung 
jetzt nicht in Betracht 
Komponente in der Ebene, 
trachten. Es sei a in 


‚hen die Lichtbewegungen in der Rich 
Ebene wei durcli dan PEAK die Richtung der Kr 
MP oder MS seien zwei beliebige, momentane 
Teilchens M. Wonn nun das magnetische Fold 
unser bewogtes Elektron von Kräften angegrifien und 


geschwindigkeit bekommen. Diese Z ndigkeit 
den Krahlinien ud aenkmecht ru de vorhanden 





Erklärung des Zesmanschen Triplets. 333 


sieht man, daß für diejenige Komponente der Bewegung, die in unserer 
Ebene liegt, z. B. MP, die magnetische Kraft keinen Einduß hat. Denn 
da die Kraft senkrecht auf M P und senkrecht auf der Kraftlinie steht, so 
steht sie senkrecht auf der Papierebene, hat also die Richtung von X und 
würde also longitudinale Bewegungen erzeugen, welche im Äther nicht vor- 
kommen. Wir müssen also gerade die vorher vernachlässigte Bewegung in 
der Richtung X ins Auge fassen. Eine Bewegung der Teilchen in der Rich- 
tung von X wird durch das Magnetfeld beeinflußt, und zwar bekommt ein 
Teilchen eine Geschwindigkeitszunahme senkrecht zu X und senkrecht zu den 
Kraftlinien (nach der Linken-Hand-Regel), also in Fig. 321 in der Richtung 
MO oder MO', je nachdem das Teilchen 
sich in der Richtung X, die senkrecht: zur 
Zeichnung der Fig. 321 ist, gerade nach 
oben oder unten bewegt. 

Das Resultat dieser Betrachtungen 
ist, daß in der Fig. 321 diejenigen 
Komponenten der ganzen Geschwindig- 
keit, welche in der Richtung MR liegen, 
unverändert bleiben, daß dagegen die 
Komponenten in der Richtung ML eine 

oder Verkleinerung um MO 
Ye MO‘ erhalten. Es sind also in 
den wirksamen Richtungen, d.h. in den- 
jenigen Richtungen, durch weiche Äther- 
bewegungen nach X veranlaßt werden, 
drei verschiedene Geschwindigkeiten vorhanden: eine unveränderte von 
Teilchen, welche nach MK (also in der Richtung der Kraftlinien) 
schwingen, und eine vergrößerte und eine um ebensoviel verkleinerte 
nach der Richtung ML (senkrecht zu den Kraftlinien). Daher muß also 
bei der Brechung oder Beugung das Zeemansche Triplet entstehen. 

Aber man sieht: noch mehr aus dieser Betrachtung. Die mittelste 
Linie des Zeemanschen Triplets kommt von Schwingungen der Elektronen 
her, die in der Richtung MK verlaufen, die beiden äußeren von Schwin- 

, die in der Richtung ML verlaufen. Lichtbewegungen aber, bei 
denen alle Teilchen eines Strahles in derselben Richtung schwingen, haben 
wir oben (8. 326) als polarisierte bezeichnet. Es folgt also: 

Das Licht in den drei Linien des Zeemanschen 
Triplets ist polarisiert. Und noch mehr. Diejenige Ebene, 
welche durch den Strahl geht und senkrecht zu den Lichtschwingungen 
steht, nennen wir ja die Polarisationsebene (8. 327). Die Lichtbewegungen 
also, welche durch M K veranlaßt werden, und die die mittlere Linie des 
'Triplets erzeugen, haben eine Polarisationsebene, welche senkrecht zu den 
Kraftlinien steht, die Lichtbewegungen, welche durch ML veranlaßt 
werden, eine solche, welche die Kraftlinien umfaßt. Wir haben daher die 
weitere Folgerung: 

Die mittlere Linie des Zeemanschen Triplets 
ist senkrecht zu den magnetischen Kraftlinien 
polarisiert, die beiden äußeren Linien sind par- 
allel den Kraftlinien polarisiert. 















‚sich 
gereitig beeinflussen, Um diese Erscheinu: 
utzte er eine Anordnung, wie sie in Fig, 
gißeer Induktionaapparat A und ein kleinerer E 

die Funken des ersten bei D zwischen zwei 


- y 


Sr 
jatterio zurück. nehob, dal in beiden Abparaten 
weit auseinanderschob, daß in beiden Ay 
Funkeniil 
in F etwa 2 mm 
‚sofort auf, wenn man 
en 


Fin. a, 


"Glimener u. #6; w, einschaltete. Hertz erkannte bald, daß es das Licht, 
‚das von den Funkenstrecken ausgeht, ist, welches diese Erscheinung 
verursacht. In jeder der beiden Funkenstrecken geht die Entladung 
Ihicktar vor sich, wenn sie von dem Licht der anderen beleuchtet ist. 
dazwischen Platte aus einem Stoff, welcher das Licht 
aha, läßt ne ae erlöschen. Aber nicht alles Licht ist wirk- 
‚sam, sondern ht: von sehr kurser Wellenlänge, das ultra 
g violette Dieht Deshalb verhalten sich Glas und Glimmer wie 
Körper, sie absorbieren nämlich das ultraviolette Tächt. 

andere ‚ wie Gips (Marienglas), Bergkristall, Wasser, 
ultraviolettes Licht durchlaasen, laasen auch diese Wirkung durch 


hindurch. 
"Daß in der Tat nur das ultraviolette Licht das Wirksame bei diesem 
oh ist, nicht etwa sonstige Eigenschaften des Funkens, wurde von 
riz unzweifelhaft dudurch bewiesen, daß er an Stelle der einen Funken- 
ke einfach eine Bogenlampe stellte. Man kann das aolır bequam 
wenn man eine Quecksilberbogenlampe aus Quarzglas (8. 118) 
d ‚Diese sendet viel ultraviolettes Licht mus, Wonn man 





ie Funkenstrucke 
Das Licht der Bogenlampe enthält viel mehr ultraviolettes Licht als 
das Tageslicht, und ist für diese Versuche viel wirksamer als Sonnenlicht, 
Die Tatsache dieser Einwirkung des Lichtes auf die elektrische Ent- 
ladung war damit in einfachster Weise konstatiert, aber was die Ursache 


Fig. me 





‚derselben ist, blieb zunächst unbekannt. Ilse wer are diese 
Experimente erst durch Versuche von Hallwachs, 
negativ geladene Körper durch Bestrahlung mit ultraviolettem 
negative Elektrizität verlieren. Man kanıı diesen Versuch in ein 
Weise »0 anstellen, wie «s Fig. 324 zeigt. Man stellt eine blank. 
Zänkplatte F, die mit einem wohl isolierenden Griff versuhen ist, 
bindet sie mit einem Goldblattelektroskop T und ladet; aie 
geriebene Ebonitstange negativ elektrisch. Das an 
seinen Ausschlag die Spannung an, die, wenn alles gut 
konstant. hält. Sobald man aber von einer ea B 
besten von einer Quecksilberhogenlampe aus. (ji 
Platte wirft, #0 gehen die Blättehen des Elcktroakops m 
Platte wird entladen. 
Man bezeichnet diese Erscheinung als lichtelektrische o 














Aktinoelektrische Wirkung. 337 


als aktinoelektrische Wirkung. Ist die Platte F positiv geladen, 
so wird sie durch das Licht nicht entladen. Ist aber die Platte F unge- 
laden, und läßt man Licht auf sie fallen, so wird sie schwach positiv elek- 
trisch. Diese Versuche sagen direkt aus, daß bei der Bestrahlung mit 
ultraviolettem Licht negative Elektrizität von den Metallen entweicht. 
Sie sind infolgedessen ganz ähnlicher Natur, und in Wirklichkeit schon 
vorher bekannt gewesen, wie die Versuche, durch welche die Entladung 
der Körper unter dem Einfluß von Röntgenstrahlen ($. 307) oder radio- 
aktiven Substanzen ($. 314) bewiesen wird. Indes spielt hier bei den 
aktinoelektrischen Wirkungen die Natur des Stoffes, auf welchen das Licht 
fällt, eine Rolle. Nicht alle Metalle zeigen diese Wirkung gleich gut. 
Unter den bekannteren Metallen ist Zink das geeignetste, besser aber 
gelingen die Versuche 
noch mit den Amal- 
‚en des Kaliums und 
jatriums. Bei diesen 
braucht man nicht eine 
so starke Quelle ultra- 
violetten Lichts, wie es 
eine Bogenlampe ist, 
sondern kann die Ver- 
suche schon im gewöhn- 
lichen Tageslicht an- 
stellen. Eine hübsche 
und bequeme Anord- 
nungdafür zeigt Fig. 325. 
Nach dem Vor 
von Elster und Geitel, 
welche die große Wirk- 
samkeit des Natrium- 
amalgams gefunden 
haben, werden Röhren 
in den Handel gebracht, 
wie die mit R bezeichnete, welche zwei eingeschmolzene Elektroden 
besitzen, a und b. In der Röhre ist das flüssige Amalgam, welches durch 
Neigen der Röhre entweder in die geschwärzte Kugel $ oder in die 
durchsichtige Kugel R gebracht werden kann. Zu dem Versuch wird 
es in die helle Kugel R gebracht, so daß es die Elektrode a bedeckt. 
Durch eine sogenannte Trockensäule T (die in Wirklichkeit eine feuchte 
Säule ist, bestehend aus Gold- und Silberpapierblättern mit je dazwischen- 
liegenden luftfeuchten Papierblättern) wird das Amalgam negativ 


Fig. 326. 








m fällt, fallen die Blättchen des Elektroskops zusammen, wird das 
Tageslicht abgeblendet, so spreizen sich die Blättchen wieder auseinander. 


Graotz, Elektrizität. 12. Auflage, 2 





338 I. Teil. 14. Kapitel. 


Es findet hierbei, wie gesagt, ein direkter Fortgang von negativen 
Elektronen von der bestrahlten Fläche statt. Wenn die Fläche sich in 
einem möglichst luftleeren Raum befindet, so gehen diese Elektronen 
geradlinig durch den Gasraum hindurch und bilden Kathodenstrahlen, 
deren Wirkungen zwar nicht so kräftig sind wie die der gewöhnlichen, 
die aber auch gehan dieselben Eigenschaften haben und dieselben Gesetze 
befolgen wie diese. 

Es besteht also ein Unterschied zwischen der Entladung durch ultra- 
violettes Licht und der durch Röntgenstrahlen und Becquerelstrahlen. 
Bei den letzteren besteht die Wirkung primär in einer Ionisierung des 
Gases (oben 8. 307) und dadurch entladen sich dann geladene Körper. 
Bei der ersteren aber besteht die primäre Wirkung in der Fortschnellung 
der negativen Elektronen, die unter Umständen dann auch sekundär 
das Gas ionisieren können. Daher werden durch ultraviolette Strahlen 
nur negative Ladungen zerstreut, durch die beiden anderen Mittel aber 
sowohl positive wie negative. 

Es ist nicht wahrscheinlich, daß mit den in diesem Kapitel erwähnten 
Tatsachen die Beziehungen zwischen Elektrizität und Magnetismus einer- 
seits und zwischen dem Licht andererseits erschöpft sind. Vorläufig nur 
sind bloß die angeführten Tatsachen zu unserer Kenntnis gekommen. 
Durch Verfeinerung der Hilfsmittel werden wahrscheinlich noch weitere 
Beziehungen, die man zum Teil nach unseren bisherigen Kenntnissen 
voraussehen kann, ohne daß sie sich bisher wirklich beobachten ließen, 
entdeckt werden. Und vielleicht wird in späteren Jahren gerade dieser 
Zusammenhang zwischen Elektrizität und Licht das allergrößte Interese 
bieten. 


15. Kapitel. 
Die elektrischen Maßeinheiten. 


In zweifacher Weise dringt die Physik immer weiter in die Geheim- 
nisse der Natur ein. Der erste Schritt besteht in der qualitativen Er- 
forschung neuer Erscheinungen, neuer, bisher verborgener Kräfte und 
neuer Wirkungen vorhandener Kräfte, der zweite ist die quantitative, 
messende Feststellung ihrer Gesetze, die zahlen- und formelmäßige Unter- 
suchung der Abhängigkeit der verschiedenen physikalischen Erscheinungen 
voneinander. Die Entdeckung der Induktionserscheinungen durch Fara- 
day z. B. war der erste Schritt zu der Erweiterung unserer Kenntnisse auf 
diesem Gebiet; die gesetzmäßige Feststellung der Abhängigkeit des indu- 
zierten Stromes von Stärke, Richtung, Form und relativer Geschwindig- 
keit des induzierenden war der zweite, nicht minder wichtige und folgen- 
reiche Schritt. 

Die Messung einer jeden physikalischen Größe kann zuerst nach 
einem ganz beliebigen Maß geschehen, sobald dieses Maß nur ein sicher 
definiertes ist. Wir können Stromstärken nach Kubikmillimetern Knall- 
gu messen oder nsch Grammen Kupfer, wir können elektromotorische 

äfte nach Daniell messen oder nach Ausschlägen der Elektrometer- 
nadel u. s. w. Die neuere Physik aber hat mit immer größerer Schärfe 
und Deutlichkeit den Zusammenhang eruiert, der zwischen den ver- 
schiedenen Gebieten der Physik herrscht, sie hat in immer weiterem Um- 
die qualitative und quantitative Umwandlungsfähigkeit der ver- 
schiedenen Formen der Energie, die als mechanische Energie, als Wärme- 
energie, als elektrische oder als chemische Energie auftritt, ineinander 
. Dieser Zusammenhang der aus verschiedenen physikalischen 
Gebieten entnommenen Größen wies nun auf die Möglichkeit und Not- 
wendigkeit hin, auch zu ihrer Messung Maße anzuwenden, welche nicht 
mehr willkürlich sind, sondern miteinander in Beziehung stehen. Es 
ergab sich die Möglichkeit, alle physikalischen Größen in Einheiten aus- 
zudrücken, welche von einigen Grundeinheiten in bestimmter Weise 
abgeleitet sind. Gauß und Wilhelm Weber waren es, welche 
zuerst ein solches System von Einheiten aufstellten und durchführten, 
und dieses System nennt man das absolute Maßsystem. 

Die praktische Messung aller physikalischen Größen, zu welchem 
Erscheinungsgebiet sie auch gehören, führt nämlich stets zurück auf 
Messung von Längen, Zeiten und Massen. Dies sind die einzigen Opera- 
tionen, welche in verschiedener Form bei jeder praktischen Mess 

vorkommen. Es werden sich also auch die Zahlenwerte sämtlicher 
physikalischen Größen in eindeutiger, unveränderlicher, bestimmter 
Weise ergeben, falls man nur für diese drei Größen bestimmte Einheiten 
festsetzt. Diese Erwägung führt dazu, die Einheiten der Länge, Masse 








Die Sekumde als ggag des mittleren Sonnentages Von dem Metersiab 


‚sowohl wie von dem Kilogramm sind in den meisten Kulturstaaten genaue 
vorhanden, die amtlich aufbewahrt werden. 
Das absolute System, bei wele 
Gramm und Sekunde als Grundeinh 
sind, nennt und schreibt man das IR 
Von den drei Grundeinheiten Insen sich nun 
Größen Einheiten ableiten, die man deswegen ub, ERTIEE 
heiten nennt. Wir beginnen mit einigen 
‚schen Größen. 


aan ‚Als Maß für eine Fläche gilt ein Quadrat von he 


lie} 
De nn Hinhaiten. zu biafben, nahme EEE 
1cm und haben also als absolute Einheit der Fläche im 
1 gem. Diese Flicheneinheit ist daher bervits eine 
2. Volumen. Als Maß für ein Yekaman BES 
itenlänge: Die absolute Einheit dus Volumens ee 
itenlänge die Längeneinheit ist. Im 0.G8.-8ystan 
ist daher die Volumeneinheit 1 ccın. 
3cbm ist daher im C.68.System auszudrücken 
die Zahl 3 Millionen (Benennung: Kubikzentimeter), 
Je kleiner die Einheit ist, desto größer ist die 'Zal Ser welt 
bestimmte Größe in dieser Einheit ausgedrückt wird. 
Gesch nindigkeit: Al Gechwind 
bewege Körpers iert man 
ten Weges zu der Zeit, welche er zur Zi 
Als absolute Einheit der „Geschwindigkeit nehmen wir ı 
an, bei welcher die Längeneinheit in der Zeiteinheit durchlauf 
DIE Riche de Geschwindigkeit It alo kn 0.68.-System 
bei welcher I cm in I Sekunde durchlaufen wird. 
4. Beschleunigung. Unter der Beschleuni 
verstoht ınan das Verhältnis seiner Geschwind 
Zeit, in welcher er diese Zunahme erlangt. 
Die absolute Einheit der Bee 
die Geschwindigkeit eines Körpers in der Garrett Sekunde) sch 
aan de’ Üebehinligkuitsinheit (1’vm pre. Bekerroyii a 
5. Kraft. Unter der Kraft, welche auf eine 2 
man nach der Definition der Mechanik das Produkt 
der Beschleunigung, welche sie durch die Kraft erhält, 
Die Einheit der Kraft ist also diejenige, welche der 
die Beschleunigung 1 erteilt. 





Mechanische Einheiten. 341 


Im C.G.8.-System hat daher die Einheit der Kraft eine solche Größe, 
daß sie der Masse 1 g die Einheit der Beschleunigung (Nr. 4) erteilt. Diese 
Krafteinbeit bezeichnet man mit einem besonderen Namen, nämlich 
„1 Dyne“. Es werden also im C.G.8..System alle Krüfte nach Dynen 
gemessen. 

Unsere Gewichte sind Kräfte; sie geben uns nämlich die Kraft an, 
mit welcher die Erdschwere auf die ihnen gleichbenannten Massen wirkt. 
Das Gewicht, die Kraft eines Kilogramms ist gleich der Masse eines Kilo- 
gramms multipliziert mit der Beschleunigung, welche die Erdschwere 
dieser Masse erteilen würde, wenn sie frei beweglich wäre. Da die Masse 
eines Kilogramms 1000 g enthält und da die angeführte Beschleunigung 
981 Beschleunigungseinheiten im 0.G.8.-System hat, so ist die Kraft 
eines Kilogramms gleich 981 000 (9,81. 105) Dynen. 

6. Arbeit. Wenn ein Körper sich unter der Wirkung einer Kraft 
bewegt, so leistet die Kraft eine Arbeit, deren Größe gleich ist dem Pro- 
dukt aus der Kraft und der Megtecke, um welche sich der Körper in 
Richtung der Kraft fortbewegt ha, 

Als Einheit der Arbeit ahnen wir also diejenige an, bei welcher 
die Krafteinheit ihren Angriffspunkt um die Längeneinheit bewegt. Da- 
her ist im C.6.8.-System ie Arbeitseinheit diejenige, welche die Kraft 
1 Dyne leistet, wenn sie die angegriffene Masse um 1 cm verschiebt. Diese 
Arbeitseinheit bezeichnet man mit dem besonderen Namen „I Erg“. 

Wenn z. B. ein Kilogramm um einen Meter gehoben wird, so ist die 
dazu nötige Arbeit = 981 000 x 100 — 98 100 000 Erg. 

Die Arbeit „I Kilogrammeter“, welche in der Technik gewöhnlich 
gebraucht wird, enthält also 98 100.000 (9,81 > 10) Erg. 

Die Arbeit ist nur von dem ganzen zurückgelegten Wege abhängig, 
durchaus nicht: von der größeren oder geringeren Zeit, in welcher dieser 
Weg zurückgelegt wird. 

7. Effekt einer Kraft. Wenn eine Kraft eine Arbeit leistet, 
so nennt man das Verhältnis der geleisteten Arbeit zu der Zeit, in welcher 
sie geleistet wird, den Effekt der Kraft. 

Es ist also die absolute Einheit des Effektes diejenige, bei welcher 
die Einheit der Arbeit in der Einheit der Zeit geleistet: wird. 

Im 0.G.8.-System ist also die Einheit des Effektes diejenige, bei welcher 
1 Erg in 1 Sekunde geleistet wird. Diese Einheit ist für die gewöhnlich 
vorkommenden Effekte zu klein und man ist daher übereingekommen, 

Zehnmillionenfache (10”fache) dieser Einheit mit einem besonderen 
Namen zu bezeichnen, nämlich 1 Watt. 

Ein Watt ist also derjenige Effekt, bei welchem in 1 Sekunde 10 Mil- 
lionen Erg geleistet werden. 

In der Technik ist auch das Watt eine zu kleine Einheit, und die 
Techniker nehmen daher als Maßeinheit des Effektes das Tausendfache 
eines Watt unter der Bezeichnung 1 Kilowatt. Eine Maschine hat 
also einen Effekt von 1 Kilowatt, wenn sie in jeder Sekunde 1000 >< 10 Mil- 
lionen (101%) Erg leistet. Bisher mißt man in der Technik den Effekt von 
Maschinen gewöhnlich noch nach Pferdekräften, und dieser Gebrauch 
kommt erst allmählich ganz ab. Unter einer Pferdekraft versteht man den- 
jenigen Effekt, bei welchem in je 1 Sekunde eine Arbeit von 75 Kilogramm- 


L Teil. 15. Kapitel. 


342 

metern gelwistet wird. Da 1 Kilogrammeter nach Nr. an 
Erg ist, so ist also eine Pferdekraft in Watt ar 

Das abkürzende Zeichen für die Pferdekraft it 


N ae 06 Kiea 


E 
ah 
ii 
HE 
Ei 
& 
ie 
Me 


auch häufig, 

Effekten und der Zeit und it also von an ilo 

wattstunden, Pfer PRURELSUNGERER dergl. Es ist also 
2. B. 1 Kilowattstunde gleich der Arbeit 


60.5 60 = 1010 Erg — 36 = 101° Erg 
36. 101% 





‚67 . 10° Kilogrammetor, 





In dieser Weise haben wir für einige der wichtigsten mechanischen 
Größen aus ihrer bloßen Definition absolute Einheiten entwickelt und 
wir können nun dazu übergehen, dasselbe für die elektrischen und magur- 
tischen Größen zu tun. 

Wir beginnen mit der Einheit des 

& Magnetismus. Einem ‚tise) 
gewisse Menge Magnetismus zu. Zwei ma; et eh dem 
nik einer Ron an, die gleich ist dem lukt ihrer Magnetismnusmengen, 
dividiert durch das Quadrat ihrer Entfernung. 

Da wir die Einheit der Kraft bereits festgestellt haben, nämlich 
1 Dyne, und die der Entfernung auch (1 cm), »o können wir daraus die 
Einheit der Magnetismusmenge bestimmen. 

Unter der Einheit des Magnetismus verstohen wir diejenige iejnige Man 
Magnetismus, welche auf eine gleiche, in der Entfernung 1 cm 
liche die Kraft 1 Dyne ausübt. 

Ein wirklicher Magnet hat immer zwei Pole, einen nordrmagnetischen 
und einen südmagnetischen. Man bezeichnet als das ma tische 
Moment eines Magneten das Produkt aus ‚seiner Fe 
Magnetismusmenge und dem Abstand seiner Pole. 

Es wird ulso die Einheit des magnetischen Moments diej 
welche ein Magnet hat, dessen Pole um 1 em vone 
dessen Mugnetisinustnenge in jeder Pol die Binheit: ist, 

9. Magnetische Feldatärke Ein drehbarer 
erfährt in einem magnetischen Feld eine Drehung, es wird ein 
moment auf ihn ausgeübt, welches gleich dem Produkt aus der 
und dem Moment des Stabes ist. Da ein Drehungsmoment 
Kraft mal dem Hebeların ist, an dem sie wirkt, so ist die 
Drehungsmomentes das Produkt aus 1 Dyne mal 1 cm. Daraı 
die Einheit der Feldstärke diejenige ist, welche auf einen 
vom Moment 1 (Nr. 8) die Einheit des Drehungsmomentes 

Statt des Wortes Feldstärke braucht man such das 












Elektromagnetische Einheiten. 343 


linienzahl pro Quadratzentimeter“, indem man sich durch jeden Quadrat- 
zentimeter des Feldes gerade so viel Kraftlinien gelegt denkt, als die 
Feldstärke an dieser Stelle beträgt. 

So wie wir hier von einem durch die Erfahrung bewiesenen An- 
ziehungsgesetz ausgegangen sind, um daraus eine Definition und Einheit 
der Magnetismusmenge abzuleiten, so können und müssen wir auch bei 
den elektrischen Größen von bestimmten Gesetzen ausgehen, um aus 
diesen Definitionen und Einheiten für sie zu finden. Dabei hat es sich 
infolge der vielen Wechselbeziehungen zwischen galvanischen Strömen 
und Magneten als vorteilhaft erwiesen, dasjenige Gesetz zu Grunde zu 
legen, welchem diese Wechselbeziehungen unterworfen sind, nämlich das 
Biot-Savartsche Gesetz. Man nennt das System von elektrischen 
Einheiten, welches auf diesem Gesetz basiert, deshalb auch das 
elektromagnetische Maßsystem. Dieses soll hier ent- 
wickelt werden. 

10. Stromstärke. Wir gehen aus von der Kraft, welche ein 
Strom auf einen Magneten ausübt. Wir haben das Gesetz derselben 
auf 8. 176 angeführt. Danach verhält sich ein Stromkreis genau wie 
ein Magnet, dessen magnetisches Moment gleich der Stromstärke multi- 
pliziert mit der vom Strom umflossenen Fläche ist. 

Da wir die Einheit für das magnetische Moment schon haben (Nr. 8), 
so entnehmen wir hieraus die Definition für die Einheit der Stromstärke. 

Die Einheit der Stärke hat also derjenige Strom, welcher, wenn er 
ein Quedratzentimeter umfließt, magnetisch so wirkt wie ein Magnet, 
dessen magnetisches Moment gleich der Einheit ist. 

Diese absolute Einheit hat keinen besonderen Namen. Man nimmt 
vielmehr praktisch eine Einheit an, welche gleich dem 10. Teil dieser 
so definierten Einheit der Stromstärke ist, und nennt diese Einheit 1 Am- 


pere. 1 Ampere ist also = Einheit der Stromstärke im C.G.8.System. 


11. Elektrizitätsmenge. Unter der Stromstärke verstanden 
wir immer diejenige Menge Elektrizität, welche in der Zeiteinheit durch 
jeden Querschnitt eines rs fließt. 

Danach werden wir diejenige Elektrizitätsmenge die Einheit nennen, 
welche, wenn sie in einer Sekunde durch einen Querschnitt fließt, die 
Intensitätseinheit, 1 Ampere, erzeu; 

Man nennt diese Einheit der Elektrizitätsmenge 1Coulomb. 

Es ist also 1 Coulomb = 1 Ampere >< 1 Sekunde. 

Eine Amperestunde ist daher gleich 60 x 60 = 3600 Coulomb. 

12. Elektromotorische Kraft. Ein jeder Strom besitzt 
einen gewissen Effekt, da er in jeder Sekunde eine gewisse Arbeit leisten 
kann. Wir wissen, daß dieser Effekt gleich dem Produkt aus der elektro- 
motorischen Kraft und der Stromstärke ist. 

Daraus entnehmen wir eine Definition und eine Einheit für die elektro- 
motorische Kraft. 

Unter der Einheit der elektromotorischen Kraft verstehen wir die- 
jenige, welche, wenn sie einen Strom von der Einheit der Stärke durch 
den Stromkreis treibt, die Einheit des Eflektes erzeugt. 

Für praktische Zwecke geht man dabei auch auf die praktische 











L. Teil. 15. Kapitel. 
eksinhei, nämlich 1 W 16, zurück und 





nennt diese Widerstandseinheit 
das Ohmsche Gesetz für die Einheiten 
1 Ampere= 0, also auch: 1 Volk = 1 


15. Kapazität, Unter der Kapazität eines 
standen wi Sas-Verhäitzis der Klekirieektaminge 





it der Kapnzität hat also derjenige Kond 
wenn er mit der Einheit der Pen 


ee : 


inheit der Kapazität 1 Furad. | 





1 Coulomb 

1 Ford = yop 
Den millionsten Teil dieser Kapazität nennt man 
16. Selbstpot 

üses verstanden wii 







Kraft 1 Volt erzeugt wird, wenn sich in ihm die 8 
um 1 Ampere ändert. Diese Einheit nennt man 1 





+ 










Praktische Einheiten. 345 


Es ist also 
1 Henry — 1 Volt > 1 Sekunde 
My= Ampere  " 
1 Volt FAR: 
le rg Ohm ist, so ist auch 


1 Henry = 1 Ohm x 1 Sekunde. 


Deswegen benutzten die Engländer häufig statt des Wortes Henry das 
geschmacklos gebildete Wort Secohm. 

Den tausendsten Teil von 1 Henry nennt man ein Millihenry. 

Damit sind die wesentlichsten elektrischen Größen auf bestimmte 
Einheiten zurückgeführt, die auch mit den mechanischen Einheiten der 
Länge, Masse, Zeit, Kraft, Arbeit, Effekt in einfachem Zusammenhang 
stehen. 

Die größeren und kleineren Vielfachen der praktischen Einheiten 
werden häufig, wie es schon in einigen Fällen angegeben wurde, durch 
Vorsetzen gewisser Silben bezeichnet. Die Vorsilbe Meg. bezeichnet 
nämlich das Millionenfache der Einheit. Es ist also 

1 Megohm =1 Million Ohm. 
Die Vorsilbe Mikro bedeutet den millionsten Teil der Einheit. 
Es ist also 
1 Mikroampere = 1 Millionstel Ampere, 
1 Mikrocoulomb = 1 Millionstel Coulomb, 
1 Mikrovolt = 1 Millionstel Volt. 
Das Mikrofarad ist schon oben angegeben. 
Endlich bedeutet Milli den tausendsten Teil der Einheit. Also ist 
1 Millivolt = 1 Tausendstel Volt, 
1 Milliampere = 1 Tausendstel Ampere. 
i an von Millihenry. 
ügt ich für praktische Zwecke nicht, bestimmte Ein- 
heiten für die einzelnen Größen wissenschaftlich definiert zu haben, es 
müssen auch zum Gebrauch bestimmte Normaleinheiten vorhanden sein, 
die stets leicht reproduzierbar sind und deren Verhältnis zu den abso- 
luten Einheiten ein für allemal genau bestimmt ist. 

Da die drei Größen Stromstärke, Widerstand und elektromotori- 
sche Kraft nach dem Ohmschen Gesetz miteinander verbunden sind, 
80 genügt es, für zwei von ihnen die Einheit festgestellt zu haben. Dies 
ist nun geschehen für die Stromstärke und den Widerstand. Es kam 
also darauf an, die Stromstärke 1 Ampere so zu bestimmen, daß sie immer 
reproduzierbar ist, und ebenso den Widerstand 1 Ohm. 

Für die Stromstärke geschieht das dadurch, daß man ein für 
allemal untersucht, wieviel Knallgas oder Kupfer oder Silber der Strom 
1 Ampere (der in Nr. 10 definiert wurde) in der Sekunde aus einem Volta- 
meter abscheidet. Diese Bestimmung ist von F. und W. Kohlrausch 
exakt durchgeführt worden und lieferte das Resultat, daß 1 Ampere in 
1 Sekunde 0,1740 com Knallgas von normalem Druck und. normaler 
Temperatur entwickelt, oder 0,3284 mg Kupfer oder 1,118 mg Silber 
al idet. 





346 1. Teil. 15, Kapitel, 
Aus diesen Messungen ergibt sich folgende wichtige Tabelle: 
Der Strom 1 Ampere zersetzt oder scheidet aus 





Damit kann man an. dureh Mans Tui ai Volke ee 
Stromatärke in Ampere ausdrücken. 

Ebenso kam es darauf an, den Widerstand 1 Ohm ein für all- 
mal zu fixieren, also etwa die Länge einer Queckailbersäulo von 00 zu be- 
En, welche bei 1 ae Querschnitt gerade den Widerstand I Ohm 

Die uesten liefern nun dafür das Resultat, da) 
ülbersäule 1068 em cm Länge haben muß. Praktisch wird 

N Ohm definiert als der Widerstand einer Quecksilbersäule von 
106,3 cm Länge und 1 qmm Querschnitt. F (ok 

Die ele Nr Kraft eines Stramerzeugers 
vanisches Element, 'Thermoelement, Imdultionsspparat u. dergl.) kaan 
man nun immer in Volt ausdrücken, wenn man sie in einem Stromkreis 
einen Strom erzeugen läßt. Mißt man den den genannten Widerstand Er 
Stromkreises in Ohm und mißt man die Stromstärke ME BER 
ihr Produkt direkt die gesuchte elektromotorische Kraft in da 

1 Volt—1 Ampere = 1 Ohm 


ist, Praktisch benutzt man jedoch häufig die Kadmiumelementt 
(8.98) als Vergleichselsmente, da deren elektromotorische Kraft unver 
änderlich ih 1,019 Volt (zwischen 10 n. 200) gefunden wurde, oder 
auch die Clarkelemente, deren elsktromoterische Kraft gledh 
1,438 Volt (bei 150) ist. 

Auch für Kapazitäten hat man gruaon Normale koedeiu 
nämlich die Mikrofarad, von denen 8. 19 eine Abbildung gegebee 
ist. Dieselben bestehen aus Kondensatoren, deren Zeiehenschiht gr 
wöhnlich Glimmer ist und deren Größe und Plattenabstand so 
messen sind, daß sie gernde I Mikrofarad Kapazität besitzen. 
sind diese noch, wie die Gewichtssätze, in Unterabteilungen geteilt, »o; 
sie Kapazitäten yon 0,1, 0,2, 0,2, 0,5 Mikrofarad enthalten, deren Summe 
dann gleich 1 Mikrofarad ist 

In neuerer Zeit werden auch für das Selbstpotential Nar 
male angefertigt, 1 Henry oder größere oder kleinere Unterabteilungen 
desselben darstellend, von denen auf 8, 225 eine Al war. 

In dieser Wei also die Maßeinheiten in der 
bestimmt und auf sichere Erfahrungen und Grundsätze zurückgeführt. 








U. Teil, 


Die Anwendungen der Elektrizität. 


II. Teil. 


Die Anwendungen der Elektrizität. 


1. Kapitel. 
Die .Dynamomaschinen für Gleichstrom. 


Die große Leichtigkeit, mit der sich die elektrische Energie in fast 
alle anderen Formen der Naturerscheinungen umwandeln läßt, in Licht, 
in Wärme, in Magnetismus, in chemische Energie, in mechanische Be- 
‘wegung, diese Leichtigkeit macht die Elektrizität ganz außerordentlich 
zur praktischen Verwendung geeignet. Ein Lichtstrahl bleibt stets ein 
Lichtstrahl, er leuchtet und erwärmt, aber seine Energie läßt sich nicht 
(oder nur unvollkommen und schwierig) in andere Formen der Energie 
umwandeln. Ein elektrischer Strom dagegen braucht nur durch getrennte 
Koblenspitzen gesendet zu werden, um Licht zu erzeugen; er braucht 
au durch Drähte gesendet zu werden, um Wärme und Licht hervor- 
; um einen Eisenkern spiralförmig herumgeführt, erzeugt er 
Magnetamus, in die Nähe eines anderen Stromes oder eines Magneten 
‚gebracht, bringt er diesen in Bewegung oder kommt selbst in Bewegung; 
durch eine zusammengesetzte Flüssigkeit gesendet, erzeugt, er chemische 
Zerlegungen und Verbindungen. Diese leichte Umwandelungsfähigkeit 
der elektrischen Energie ist eines der Hauptmomente, durch welches die 
Elektrizität sich einen immer weiteren Raum in der Technik erobert. 
Elektrische Ströme zu erzeugen, ist auf verschiedene Weise mög- 
lich. Zwei Metalle in eine Flüssigkeit gebracht und zu einem geschlossenen 
Kreis verbunden, geben einen elektrischen Strom. Es wird der elektrische 
Strom in solchen Elementen durch Umwandelung von chemischer 
Energie erzeugt. Zwei verschiedene Metalle, in Berührung mitein- 
ander gebracht, erzeugen einen elektrischen Strom, wenn man die eine 
telle erwärmt oder abkühlt. Es wird der elektrische Strom 
hierbei, der Thermostrom, durch die Energie der Wärme er- 
zeugt. In einem geschlossenen Drahtkreis, der in der Nähe eines Magne- 
ten oder eines elektrischen Stromes in beliebiger Weise bewegt wird, 
werden elektrische Ströme erzeugt. Es werden diese Ströme, die Induk- 
tionsströme, durch Bewegung, also durch Aufwand von Bewegungs- 
energie, durch Aufwand von mechanischer Arbeit hervorgebracht. 
Von diesen verschiedenen Erzeugungsweisen elektrischer Ströme ist die 
letztere für technische Zwecke, bei denen es sich um billige und einfache 
Erzeugung von Strömen von großer Intensität und oft hoher elektro- 
motorischer Kraft handelt, die einzig zweckmäßige. 


— 





350 1. Teil. 1. Kapitel. 
Die Anwendung von en ‚Elementen ist zur 
Mengen elektrischer Eı 


eine sehr wohl 
ler Elemente Ströme von jeder y und 
ee an 0 
Flomente vermehrt, Aber hen diese Vorchrung der Zll der Bimente 
ie Tür pakthche Zwecke namlich umge 


t erfordert eine en öfteren 
Er id Fin und ENERR Eine Anzahl von Elem 


Bere zum Teil, und dei die en schädliche und 
Dämpfe. Und endlich ist die Anwendung der Elemente eine ‚teure. 
In fast allen Elementen wird durch chemische Prozesse Zink in Säuren 


uren Brennmaterial, 
len en alle en. die mit solchen Batterieen 
für technische Zwecke tellt wurden. 
Die prinzipiell vorteil te Methode, nm elektrische Ströme zu 
er; n, wäre die, direkt die Wärme in Blektrizität 
Aber ist eine auch i 


dieser Beziehung it 
‚Konstruktionen, 


Babe ne heran Lmpike 
Das wirksumste Mittel dagegen zur a E 
trischen Strömen hoher Energie bi ietet die an 
die Induktion durch Magnete, die Sn RE en on. 
‚Von einem Magneten gehen nacl 
gewisse Wirkungen ausüben. Wir können una lee Kräfte 
‚sinnlichen, indem wir sie durch Kraftlinien darstellen, en, 
pol ausgehen, durch die Luft. oder andere Körper zum Südpol sich hin 
iegen und dann gedrängt durch das Eisen des Magnets vom Südpe) 
zum Nordpol verlaufen. Diese Kraftlinien machen. weiches, 
sches Eisen, in welches sie eintreten, selbst 
wis man es nennt, Magnetismus in dem Bisen. Die Kraftlinien ve 
.dener, einander nahe gebrachter Magnete atauen sich, wenn ale 
gegen loufen, und verschmelzen, wenn sie nach derselben 
und erzeugen dadurch Bewegung der Magnete selbst, 
Aber diese Kraftlinien, die von einern Magneten ausgehen, 
nicht blaß auf Eisen magnetisierend und bewegend, Sie er 
wissen Füllen elektrische Ströme. Sobald man einen 
itkreis, am besten eine Drahtspule, in der Nähe eines a0 
im ersten. a) 
is, in der Dra] 
Induktionsströme erregt. Die Zahl der Kraftlinien, A in 
von der bewegten Spule senkrecht litten we 
olektromotorischen des Induktionsstromes. Ve 





Magnetelektrische Maschinen. 351 


die Spule noch einen Kern von weichem Eisen zu bringen, da dieser in 
der Nähe des Magneten selbst magnetisch wird, und zwar bei der Be- 
wegung bald stärker und bald schwächer. Diese Veränderung der Stärke 
des Magnetismus erzeugt aber selbst ebenfalls in der umgebenden Draht- 
spule Veränderungen der Kraftlinienzahl und daher kräftige Induktions- 
ströme. 

Welche Form man den beweglichen Drahtspulen mit ihren Eisen- 
kernen gibt, ist zunächst gleichgültig. Man kann flache Kerne mit Draht 
umwrickeln, man kann lange Eisenzylinder entweder der Quere nach oder 
der Länge nach mit: Drahtwindungen umgeben, man kann endlich eiserne 
Ringe ganz mit Draht umwinden, in jedem Falle werden Induktions- 
ströme entstehen, wenn diese Spulen mit ihren Kernen in der Nähe von 
Magneten bewegt werden. Nur wird natürlich je nach der Anordnung 
die Induktion bald stärker, bald schwächer sein. Im allgemeinen wird 
man. selbstverständlich darauf schen müssen, daß der zu induzierende 
Draht sich in möglichst starken magnetischen Feldern bewegt. 

Sehr bald nach der Entdeckung der Induktionsströme durch Fara- 
day, schon wenige Jahre nachher, konstruierte Pixii bereits die 
erste Maschine, welche durch Drehung von Drahtspulen mit Eisenkernen 
vor Magneten fortdauernde Induktionsströme erzeugte. Er ließ dabei, 
aus Konstruktionsgründen, nicht die Spulen mit ihrem Eisenkern rotieren 
und den Magneten feststehen, sondern er stellte im Gegenteil den 
Eisenkern mit den Spulen fest und brachte einen Hufeisenmagneten 
um seine Achse in Rotation. Der Effekt auf die Spulen war natürlich 
derselbe. 

Solche Maschinen, die durch Bewegung von Drahtepulen gegen Mag- 
nete (oder umgekehrt) Ströme erzeugen, nennt man magnetelek- 
trische Maschinen. Man nennt bei ihnen den Magneten, welcher 

. die Ströme induziert, den induzierenden Magnet oder auch 
den Feldmagnet, die Drahtspulen mit ihrem Eisenkern bezeichnet 
man als Induktor oder Anker oder Armatur. 

Pixii ließ also den Anker feststehen und den Feldmagneten rotieren 
aus dem Grunde, weil es dadurch ohne Schwierigkeit möglich war, die 
Ströme aus den Ankerspulen, die ja dabei fest blieben, mit einem äußeren 
Stromkreis zu verbinden. 

Will man umgekehrt den Magneten feststehen lassen und die Spulen 
bewegen, so muß man eine Einrichtung treflen, daß der äußere Strom- 
kreis, in welchen man die erzeugten Induktionsströme schicken will, ohne 
sich mitzubewegen doch in beständigem Kontakt mit dem sich drehenden 
Induktor bleibt. Dies erreicht man dadurch, daß man die Enden der 
Spule des Induktors an die Drehungsachse führt und dort jedes Ende 
an je einen Metallring befestigt, die voneinander und von der Achse iso- 
liert sind. Diese beiden Ringe bilden also die beiden Enden der Spule 
und an sie wird durch schleifende Kontakte der äußere Schließungskreis 
angelegt. Man läßt nämlich Bürsten aus Kupferdraht oder auch aus 
Kohle auf diesen Ringen schleifen und durch diese den Strom von der 
Maschine in den äußeren Schließungskreis führen. 

Ein einfaches Beispiel einer solchen Maschine, wie sie zuerst gebaut 
wurde (von Stöhrer), zeigt Fig. 326. Wir haben die Wirkungsweise 





352 II, Teil. 1. Kapitel, un 


Be jaschine alen auf 8. 218 f. ee en en 
nförmigen Fi n, vor dessen "Rollen 
ihrem Eisenkern durch Brekung der Achso mittels des Rades 
Die Enden des Drahtes, der auf die Rollen R und R’ aufgewickelt: ist, 
gehen in awei Schleifringe auf der Achse, auf denen dio in der Figur sicht- 
baren Bürsten schleifen. Bei a und b sind an diese Bürsten die Drähte 


Big. aa0. 










des äußeren Stromkreises W W befestigt. Zunächst geben 
schinen, wie wir früher geschen haben, Wechselströme. Man 
‚durch 1 passend eingerichteten Kommutator mit Leic 
einzelnen Induktionsströme für den äußeren Stromkreis alle 
ten, so daß man in diesem fort 
‚erhält. 

Bei dieser Maschine und bei allen ähnlichen zuerst 
Maschinen besteht der Induktor aus Drahtspulen, deren Ei 


schen Ring, gewöhn- 
lich aber den Öramme- 


nennt, weil 
er durch Grammo erst 


wickelt, wie cs die drei gezeichneten Drahtwindungen R andenten, und 
befindet sich zwischen den Polen S und N eines kräftigen Hufeisenmag- 
neten, der mit Palschuhen vorschen ist, wolche den Ring zum Teil umfassen. 
In dem Ring von weichem Eisen wird nun durch den südmagnetischen 
Polschuli8 8 an den ihm gegenüberliegenden Stellen Nordmagnctismus u n 
induziert, und durch den nordmagnetischen Polschuh N N entsprechend 
ie ss. Wenn der Ring rotiert, so kommen stets neue und 
nen Rise über von N N und 88 und stets werden an diesen 
‚Stellen die Pole # und n erzeugt. Ist der Ring von ganz weichem Eisen, 
Grantz, Klektzlzitat 12. Aula. 23 





wir annehmen, daß der eiserne Kern nicht 
ee 


in der Spule, wobei er an Stärke von p 

2 aan wieder abnimmt. Bei der weiteren 
unten kommt die Spule in ein magnetisches Feld 

‚ in welchem der Nordpol außerhalb der 

derselben ist, Die Richtung des Stromes 
Hälfte die suis gengesetzte und bleibt #0 Kar 
die Stärke des Stromes zunimmt von p, bis b 
bis p. In der Mitte zwischen den beiden Ri 





und p,. muß ulso der Strom in der Spule ie 


Grammescher Ring. 355 


durch die Stromstärke Null bindurchgehen, d. h. wenn die Spule an den 
Punkt p oder p, gekommen ist, so fließt kein Strom in ihr. 

wird also eine Rolle R bei ihrem Umlauf um den eisernen Ring 
der Reihe nach an zwei Punkten p und p, stromlos, aber sonst: in 
den beiden Hälften des Ringes stets von Strömen durchflossen sein. 
Diese Stellen bezeichnet man als Indifferenzstellen oder als 
neutrale Zone. 

Nehmen wir nun an, daß der ganze Ring mit solchen Rollen um- 
geben ist, wie es in Fig. 328 durch eine Reihe von Drahtwindungen an- 
gedeutet: ist, welche einen geschlossenen Kreis um den ganzen Ring 
bilden. Wenn diese ganze Drahtumwickelung um den Eisenring herum- 
läuft, so haben stets die in der oberen Hälfte des Ringes induzierten 
Ströme die entgegengesetzte Richtung wie in der unteren. An den 
Stellen + p und — p kommen diese entgegengesetzten Ströme zusammen. 
Da nun der Draht ein in sich vollkommen geschlossener ist, so müssen 
sich diese entgegengesetzt gerichteten Ströme in 
dem Draht vollkommen aufheben, es fließt dann in der 
Umwrickelung des Ringes gar kein Strom. Von allen oben befindlichen 
Windungen fließt der positive Strom nach + p hin (also von—p weg) 
und ebenso von allen unten befindlichen Windungen. 

Man kann aber diese Stromkombination noch in anderer Weise an- 
sehen. Man kann die Stellen + p und — p so auffassen, wie aus den 
Pfeilen in der Figur deutlich wird, als ol ‚von beiden Hälften des en 





dagegei 

fortwährend positive wegströmt. Dann lassen sich die beiden Drahthälften 
auffassen als zwei galvanische Elemente, welche je an — p ihren nega- 
tiven Pol und an +p ihren positiven Pol haben. Verbindet man zwei 
gleiche galvanische Elemente so mit ihren gleichnamigen Polen, so heben 
sich die Ströme in ihnen auf. Man kann aber andererseits, wie es bei 
dem Parallelschalten von zwei Elementen geschieht, die beiden 
miteinander verbundenen positiven Pole und ebenso die beiden mit- 
einander verbundenen nega- 
tiven Pole zusammen durch 
einen äußeren Verbindungs- 
draht schließen. Dann fließt 
in dem äußeren Draht der 
Strom von dem einen Polpaar 
zum anderen. 

Eine solche Verbindun; 
zeigt Fig. 329. In dieser sin 
A und B die beiden parallel- 
geschalteten Elemente und w 
ist der äußere Schließungs- 
kreis, in welchem also die Elektrizität in der Richtung der Pfeile fließt. 
Ganz dasselbe kann man bei dem Grammeschen Ring machen. Sobald 
man die Stellen -+ p und — p durch den äußeren Schließungsdraht L 

in Fig. 328 verbindet, fließt der positive Strom fortwährend in diesem 
in der Richtung der Pfeile. 
hat man also ein einfaches Mittel, um in dem äußeren Schlie- 


Fig. mo. 





356 MI. Teil. 1. Kapitel, 


Bungsdraht einen Strom von gleichbleibender Ri 
‚Strom, der durch kentinerihe ‚Rotation eines mit 


Eisenringes entsteht. 


.. bildete nun 
Gramme, wie Fig. a eh ‚des aus einer 
Anzahl von einzelnen Drahtspulen, deren er an die Achse 

ihrte und dort in Kupferstreifen Fr ie ii sind 


ien ließ. Die Kı 
dann alle voneinander isoliert und ein jeder bildet die Verbindung zwi- 
schen dem Ende der einen und dem Anfang der benachbarten 
Es sind also ebensoviele Kupferstreifen vorhanden wir m Spülen 
und die Spulen sind alle hintereinander verbunden, #0 
ständig gleichlaufende Umwickelung des Eisenringes bilden. 
jenigen beiden Kupferstreifen, welche den Stellen + 

echen, welche also zunächst senkrecht zu der Verbi 
A ‚gufetpole stehen, schleifen Bürsten BB, welche von ihnen den Strom 
abnehmen und in die üußere Leitung w senden. Den auf der Achse sitzen- 





den: erh ee ge 
gi isolierenden Glimmerstreifen besteht, 
nennt man den Kollektor Strom 

sammler), auch Kommutator, 


obwohl er keineigentlicherStromwender 

ist. Daß der ann einer ee 
\” Zahl von einzelnen‘ 

die durch die Streifen er Kal 


folgenden Zweck, Nehmen wire | 
sei die ganze eine Hälfte den Ringe 
® fortlaufend mit Draht umwickelt und 
die ganze andere Hälfte auch, und de 
zwei Enden jeder dieser Bewickelungen würden z Ei einem Bere 
dem Kollektor geführt, so würden die Bürsten an sobald die 
bei der Drehung bei ihnen vorbeipassieren, den Strom von ihnen an 
es in die äußere Leitung führen. Aber man sieht, daß dann eine sehr 
Unterbrechung des Stromes entstehen würde. Nur mach je eine 
en Umdrehung des Ringes würde wieder ein Strom in die Außer 
Leitung geschickt werden, Je mehr Spulen vorhanden sind, je mehr 
Abteilungen der Kollektor besitzt, desto rascher folgen alao die einzelne 
gleichgerichteten Ströme in der äußeren itung aufeinander, desto mehr 
wird also der Strom zu einem kontinuierlichen. 
Wenn aber nun bei der Rotation in den Umwindungen sie 
und in dem äußeren Stromkreis ein Strom fließt, so tritt dadurch 
eine Änderung in den eben betrachteten Verhältnissen ein. Die in da 
Drälten des Ringes, den sogenannten Ankerwindungen, fiel 
den Ströme üben ja selbst wieder für sich magnetische ae Rita 
suchen den Eisenring für sich zu magnetisieren. Und zwar erzeugen sh 
wie man aus der Ampöreschen Schwimmerregel (8, 160) 
Nordpol und einen Südpol an den Stellen p, und p.der nei 
der äußero Magnet an den Stellen n und # die Pole erzeugt, 














Ankerrückwirkung. 857 


magnetisierenden Kräfte, die senkrecht aufeinander wirken, setzen sich 
zusammen und bewirken, daß in dem Ring die beiden Pole etwas in der 
Richtung der Drehung verschoben sind. Daraus folgt, daß unter dem 
Einfluß dieser magnetischen Wirkungen des Ankerstromes durch die 
Ankerrückwirkung auch die neutrale Zone nicht mehr genau 
senkrecht zu den ursprünglichen Kraftlinien liegen bleibt, bei p und p,, 
sondern ebenfalls um einen bestimmten Winkel in der Richtung der Be- 
wegung des Ringes gedreht ist. Es verschiebt sich also durch 
die Ankerrückwirkung die neutrale Zone des 
Ringes, an der der Strom sich umkehrt, etwas in der Richtung der 
Bewegung, und man darf deshalb die Drahtbürsten nicht direkt senkrecht 
zur Verbindungslinie der induzierenden Pole stellen, sondern muß sie 
etwas in Richtung der Drehung verschieben. Wie weit sie zu verschieben 
sind, das hängt von dem Verhältnis der Stärke der direkten magnetischen 
Wirkung der induzierenden Magnete und der Stärke der Ankerrückwir- 
kung ab, ist also bei verschiedenen Stromstärken verschieden. 

Durch Anwendung eines solchen Ringes als Induktor ist es also nun 
möglich, direkt Induktionsströme von konstant bleibender, unveränder- 
licher Richtung, also Gleichströme, zu erhalten. Man braucht 
eben nur den Ring drehbar zwischen die Pole eines Hufeisenmagnets 
zu bringen, um von den Schleifbürsten stets einen Strom von einerlei 
Richtung abnehmen zu können. 

Die Erfindung des Grammeschen Ringes war das eine wesentliche 
Moment, welches den Aufschwung der Elektrotechnik hervorgerufen hat. 

Ein zweites aber, das wesentlichste Moment, bestand in folgendem. 
Zunächst wurden bei allen magnetelektrischen Maschinen Stahlmag- 
nete angewendet, um die Ströme zu induzieren. Nun ist aber der 
Magnetismus von Stahlmagneten ein verhältnismäßig unbedeutender. 
Er ist außerordentlich viel schwächer als der Magnetismus, den man durch 
elektrische Ströme in gleich großen Stücken von weichem Eisen erzeugen 
kann. Man konnte daher von vornherein sagen, daß die Induktions- 
ströme einer solchen magnetelektrischen Maschine viel stärker werden 
müßten, wenn man statt der Stahlmagnete Elektromagnete zur 
Induktion benutzte. Aber hier trat nun sofort folgende wichtige Frage 
auf: Um diese Elektromagnete zu erzeugen, braucht man einen Strom, 
der eben um die Eisenkerne der Feldmagnete herumfließt. Muß man 
nun diesen Strom aus irgend einer äußeren Quelle nehmen, z. B. aus 
einer Batterie, oder kann man den Strom, der im In 
duktor entsteht, selbst zur Magnetisierung der 
Feldmagnete benutzen? Pr 

Schon die Stellung dieser Frage war eine bedeutende und prinzipiell 
höchst wichtige Tat. Und der Fortschritt, der in der Stellung und Lösung 
dieser Frage liegt, ist eine der bedeutendsten Errungenschaften, die die 
Technik dem Genie von Werner Siemens zu danken hat, der 
im Jahre 1867 diese Frage aufwarf und zugleich löste. 

Siemens sagte sich, daß es gewiß nicht nötig sei, die Elektromagnete 
durch einen fremden Strom, etwa von einer Batterie, erregen zu lassen, 
sondern daß man diese durch den Strom der eigentlichen Maschine selbst 
erregen lassen könne. Wenn einmal in einem Induktor ein Gleichstrom 


tärken. 


igentlie vorhanden; der 
j Eisenkorns er ie de Wirkung ai 





einer Maschine benutzte, war 
seine Maschinen waren von Aı 
zeichnet gebaut, daß sie lange Zeit zu den besten un 
ee gehörten. 
Das Schema einer derartigen Dynamomaschi 
Gramme und anderen gebaut wurde, ist in Fig. 331 





Hauptstrommaschinen, Nebenschlußmaschinen. 350 
‚sieht dabei einen M, der hufeisenförmig ist 
Achern aan den Ring a Beuel 
ee et ee Bürsten u b schleifen in 
der Figur direkt auf dem Ring. Der äußere durch den der 
bei der ‚des Ringes erzeugte Strom Nießt, ist mit w bezeichnet. 
Man sieht, daß der Anker der Maschine, die Fel te und der äußere 

iadabei hintereinander geschaltet sind. Der Strom 


hi 
fließt der nach von den Drühten des Aukers R durch die Bürste u 
um die Windungen der beiden Elektromagnotachenkel M herum zur einen 


is w zur anderen Polklemme K, dla 


ma inen. 
Man kunn aber das Dynamoprinzip auch 
BE all denen Mack kan ale 
ich den Strom, der van den Ankerdrähten 
ommt, direkt in die äußere Leitung führen 
herum nur einen Zweig- 
senden, e solche Anordnung zeigt 
der 

R 


Hi 
13 


Schema in en ‚Hier teilt sich der 
durch n# und b aus dem 
kommt, bei m und n und geht zum 
"Gußeren Schlioßungakrein w, 
Windungen um die 
Man bezeichnet Maschinen mit 
ala Nebenschluß- 
schinen. Die Stromstärken in den 
ee w und M verhalten sich um- 
Bann Widerstände. In die Magnet- 
wird gewöhnlich noch ein varinbler WiderstandS (ein Regulier- 

widerstand) eingeschaltet, um die Stärke des Magnetstromes passend. zu 


pe 
Ki 


B 
® 





F 


‘von Dynamomaschinen gewöhnlich vorliegt. Deswegen werden 
inen heute in den meisten Fällen, zu mehr als 90 Proz, 
inen gebaut. 

‚Eine dritte Schaltung. die in manchen Fällen mit Vorteil angewendet 
wird, ist die aogenannte Compoundschaltung. Diese besteht 





— 





mp8 


: 


€ 
I 
Ä 


‚errogen lassen. 


Fremderregung. I i 1 die 
Fin a ; 


it Eigenerregung 
Als ei Ne 


zielen. Aber die Ringform hat auch einen ‚großen 
der Drähte, welche im Innern des Ringes sich. befi 
induziert, sie tragen also zur Brsapung ‚des Stromes ı 
bilden nur nutzlosen Widerstand. Deswegen suchte 
des Ankere zu ersinnen, welche die Vorzüge des Ri 
teile, besitzen, welche aber vor allem ebenfalls dis ö 
Gleichströme abzunehmen gestatten sollten, und in der 
darauf Hefner-Alteneck, daß man die Drähte 
Zylinder so aufwickeln kann, dal) sie sich ebenso in zı 
schalten lassen wie bei dem Ring. 

‚Der Anker, welchen Hefiner-Alteneck 
ein eiserner Zylinder und wird Trommelanker g 
Länge nach mit Draht umwickelt und rotiert dicht 


| 











Trommelanker, 361 


In Fig, 335 ist ein solcher Trommelanker ge- 
UNN, der nordmagnetische Polschuh des in- 
den jr südmagnetische, Der Eisenzylinder, welcher 


































































































































































































wenüber Shdpoles #s, und dem Sidpol gegen 
‚Nordpole n.n,. so Hut bei der Drehung die Drähte sich in sehr engen, 
‚daher intensivon magmetischen Feldern bewegen. Die Umwiekelung des 

besteht nun ebenfalls wie beim Grammeschen Ringe aus einer 





u 


ML. Teil. 1. Kapitel, 


308 
Reihe , von denen je das eine Ende in ein tor 
Behand Kae a Vena EEE 
re 

ist, etwa it . j ji 

" Obinen Hl ein Beomimpulr dar z.B nach zecr gan In Aue a 


Fig, u, 







dargestellt ist. In dieser betrachten wir die Trommel von 
loktor aus, und nehmen an, daß 8 Drähte auf ihr aufg 
jeder von den 8 Drähten zweimal der Länge nach 
liegt, so ist der Zylindsrmantel von 16 Drühten belegt. 





Trommelanker. 363 


den Zahlen 1, 2...8, 1‘, 2‘... 8° bezeichneten Punkte sind die Stellen 
ben, wo diese 16 Drähte vorn auf der Kollektorseite der Trommel, 
der Stirnfläche, liegen. Dabei gehören 1 u. 1’ zu einem zusammen- 
hängenden Draht, ebenso 2 u. 2’ u. s. f. Wie die Drähte vorn auf der 
Stirnfläche laufen, ist dabei durch die ausgezeichneten Linien, wie sie auf 
der Rückfläche der Trommel laufen, durch punktierte Linien angegeben. 
Da 8 verschiedene Drähte vorhanden sein sollen, so muß der Kollektor 
aus 8 Teilen, a, b,c... bis h bestehen. Wir nehmen an, daß oberhalb der 
Trommel ein Nordpol, unterhalb ein Südpol sich befinde, und daß die 
Trommel sich nach rechts, wie ein Uhrzeiger, dreht. Dann fließen in der 
‚oberen Hälfte der Figur auf der Trommel die Ströme von der Stirnfläche 
zur Rückfläche, unten umgekehrt von der Rückfläche zur Stirnfläche. 

Nun teilen wir zuerst den Umfang der Stirnfläche in 8 Teile ein 
und bezeichnen die entsprechenden Punkte der Figur mit 1,2... bis 8. 
Da hier, bei einer geraden Zahl der Drähte, der Punkt 5 dem Punkt 1 
gerade gegenüberliegt, so können wir das andere Ende des Drahtes 1, 
welches mit 1’ bezeichnet ist, nicht nach 5 legen, können also den Draht 
nicht genau diametral um die Trommel legen, sondern müssen es nach 
rechts oder links von 5 verlegen. In der Figur ist es nach rechts verlegt 
an den Punkt 1‘. Von dort aus folgen sich dann in den en: der vor- 
her bestimmten Abteilungen die Punkte 2‘, 3°. bis 

Und nun sieht man, daß die Schaltung eine sehr the ist.. Vom 
Kollektorstück a ausgehend, ‚gehen wir auf der Stirnseite bis 1, dann oben 
auf der Trommel entlang, dann auf der Rückseite der Trommel schief nach 
unten, so daß wir auf der Unterseite der Trommel nach 1’ kommen. Dieses 
Ende 1’ muß nun einfach zu dem folgenden Kollektorsegment b führen. 
Von dort geht dann der zweite Draht 2 aus, der nach 2’ kommt und dann 
mit c verbunden wird und so fort, bis das letzte Ende 8‘ wieder mit a ver- 
bunden ist. Verfolgt man mittels der Pfeile die Stromrichtung in den 
Drähten, so sieht man, daß zum Kollektorstück d zwei Drähte kommen, 
die beide den Strom zu ihm hinführen, zum Kollektorstück h zwei Drähte, 
die beide den Strom von ihm fortführen. An diese beiden Stellen müssen 
also die Bürsten B, und B, angelegt werden. 

Die Hefnersche Trommel hat den Vorzug, daß bei ihr fast der ganze 
Draht, mit Ausnahme des kleinen Teils auf der Stirnfläche und Rückfläche, 
wirklich zur Erzeugung des Stromes ausgenutzt wird. Die Wickelung der 
Drähte auf die Trommel ist zwar schwierig, sie läßt sich aber vorher in 
Schablonen aı 'n, die nachher einfach auf die Trommel geschoben 
werden. Zugleich wird bei ihr die ganze Eisenmasse der Trommel magne- 
tisch ausgenutzt, so daß die Dynamomaschinen jetzt fast nur noch mit 
'Trommelanker, nicht mit Ringanker ausgeführt werden. Der Gramme- 
sche Ring ist bereits fast eine nur historische Konstruktion geworden. 

Bevor wir nun näher auf die Konstruktion der einzelnen Maschinen, 
sei es mit Ringanker oder mit Trommelanker, eingehen, ist es zuerst not- 
wendig, einige allgemeine Verhältnisse der Dynamomaschinen zu erörtern. 

We ır Anker (Ring oder Trommel) der Dynamomaschine in 
dem Feld der Magnetschenkel rotiert, so werden nicht bloß in der 
Drahtumwickelung, sondern auch in dem Eisen des Ankers selbst In- 
duktionsströme, die sogenannten Foucaultschen Ströme oder Wirbel- 











treffenden Spule 
duktionsströme in den benachbarten Spulen hervorz 

#0 stärkere, je rascher die Strom 

‚den Ringwindungen fließende Strom selbst ist. Der 

bei ist folgender. Die beiden Enden jeder Spule sind ja zı 

folgenden Segmenten des Kommutstors geführt, wie in 

Spule 8 guzeigt ist, deren Enden die Kommutatorstücke 1 u 

der ee a Er er für Kr 

beiden aufeinander folgenden Segmenten in. 

Spule ist dann kurz geschlossen rn 
schaltet, wie in Fig. 337 oben. Im nächsten Moment w 
eiterdrehung der Karzechluß der Spule aufgehoben un 

der ganze Ankerstrom in die Spule einzudringen. 











'Elektromagnetische Kraft. 365 


starker Extrastrom in der Spule auf, so daß der Strom in ihr nicht sofort 
auf den richtigen Wert ansteigen kann, und es geht daher ein Teil des 
Btromes durch die Luftin einem Funken F über, der zwischen der Bürste B 
und dem eben von ihr verlassenen Kommutatorsegment 2 überspringt, wie 
in Fig. 337 unten. Die Maschine „feuert“, wie man sagt. Man kann das 
Feuern vermeiden, wenn man die Bürste nicht genau an die neutrale Zone 
legt, sondern noch etwas darüber hinaus in der Richtung der Drehung 
verschiebt. Denn dann erhält infolge der Einwirkung des Magnetfeldes 
die kurzgeschlossene Spule schon einen Strom, da sie ja nicht mehr in der 
neutralen Zone ist, und infolgedessen braucht nun beim Öffnen der Spule 
der Strom in ihr nicht erst von Null an anzuwachsen, der Grund für das 
Feuern fällt fort. Wenn das Feuern nicht beseitigt wird, so entstehen 
Stromverluste und es tritt eine rasche Zerstörung des Kommutators ein. 

Wenn man den Anker einer durch einen äußeren Stromkreis ge- 
schlossenen Maschine mit der Hand oder durch eine Dampfmaschine 
dreht, so entsteht in dem Anker, in den Drähten der Magnete und in der 
äußeren Leitung ein kontinuierlicher Strom. Wenn aber ein von einem 
Strom durchflossener Leiter in der Nähe eines Magneten sich befindet, 
so übt, wie wir 8. 182 geschen haben, der Magnet auf den Leiter eine Kraft 
aus und vice versa, und wenn der Leiter beweglich ist, s0 sucht er sich 
unter dem Einfuß dieser Kraft zu bewegen. Also durch den Strom selbst, 
der in dem bewegten Ankerdraht erzeugt ist, entsteht eine innere Kraft 
in der Maschine, welche den Anker zu bewegen sucht. Und zwar 
sucht diese innere Kraft den Anker in umgekehr- 
ter Richtung zu drehen, als er zur Erzeugung des in ihm 
fließenden Stromes gedreht wurde. Das wissen wir aus den früheren all- 
gemeinen Erörterungen, nämlich aus dem Lenzschen Gesetz 
(&. 212), können es aber auch leicht einschen, wenn wir an die Folgen 
denken, die eintreten würden, wenn es nicht so wäre. Drehen wir den 
Anker der Maschine z. B. ein wenig rechts herum, dann fließt ein Strom 
durch die Ankerdrähte, durch die Elektromagnetwindungen und durch 
die äußere Leitung in einer bestimmten Richtung. Würde die nun ent- 
stehende innere Kraft zwischen dem Magneten und dem Strom den Anker 
selbst in derselben Richtung zu drehen suchen, so würde der Ring sich 
von selbst in derselben Richtung weiter drehen, in welcher wir ihn 
gedreht haben, es würden die Ströme fortwährend weiter ließen und die 
Maschine sich fortwährend von selbst weiter drehen, während wir ihr 
nur eine kleine Bewegung gegeben haben. Es wäre damit das Perpetuum 
mobile konstruiert, eine Maschine, die nach dem einmaligen Anstoß sich 
von selbst fortwährend weiter bewegen würde. Ein Perpetuum mobile 
ist aber nach unseren Naturgesetzen unmöglich. Das Grundgesetz der 
Natur, das Gesetz von der Erhaltung der Energie, sagt, daß man von 
keiner Maschine mehr Arbeit gewinnen kann, als man in sie hineingegeben 
hat, es zeigt also direkt die Unmöglichkeit des Perpetuum mobile. Daraus 
folgt, daß die innere Kraft, welche die Magnete auf den Strom im Anker- 
draht ausüben, den Anker rückwärts zu drehen sucht, entgegen- 
gesetzt der Bewegung, welche wir von außen dem Anker 
erteilten. Diese innere Kraft ist also eine Widerstandskraft; dadurch, 
daß in der Maschine der Strom fließt, stemmt sich eine Kraft der Bewegung 


mit. 200 Windunge 
eine ren ” ver „lektromotorische Kraft wie ein Ring, dor ı 

100 Win. 

, Man zn Be im ernst bei einer Maschine von b 
Form Bestimmte Typus) in der Hand, durch die Zahl d 
dungen und durch die Tourenzahl, die man verändern. kı 
Ta ie Are Kruft zu erzeugen. 

Berug auf die elektromotorische Kraft 
nun ein wesentlicher Unterschied zwischen den 
Maschinen oder den Dynamomasehinen mit Fremdern 
dynamoelektrischen Maschinen mit Bigenerregung statt, 

ten wir zuerst magnetelektriache Mi 

Dynamomaschinen mit. Fremderregung. Bei diesen ist. 
Magnste unveränderlich. Die elektromotorische Kraft h 
der Stärke der Magnete, der Tourenzahl und der 
zahl des Induktor, gar nicht vom üußerem 





Elektromotorische Kraft der Dynamomaschine. 367 


Bei gegebener Konstruktion der Maschine und gegebener Tourenzahl 
ist die elektromotorische Kraft immer dieselbe, wie groß oder wie klein 
auch der Widerstand des äußeren Stromkreises sei. Die Stromstärke in 
dem ganzen Kreise hängt aber natürlich von dem gesamten äußeren und 
inneren Widerstand ab. 

Die elektromotorische Kraft, treibt die Elektrizität durch den ganzen 
äußeren und inneren Stromkreis. Ein Teil dieser elektromotorischen 
Kraft dient dazu, den inneren, der andere, den äußeren Widerstand zu 
überwinden. An den Klemmen der Maschine, an welche der äußere Wider- 
stand angelegt wird, herrscht also eine Spannung, welche kleiner ist als 
die gesamte elektromotorische Kraft, weil sie den Strom eben nur noch 
durch den äußeren Widerstand zu treiben braucht. Diese Spannung 
nennt man die Klemmenspannung der Maschine. Erinnern 
wir uns an den Begriff des Spannungsverlustes, den wir 
früher eingeführt haben ($. 68). Der Spannungsverlust auf einem Draht- 
stücke von bestimmten Widerstand ist immer gleich dem Produkt aus 
der Stromstärke und diesem Widerstand. Da nun die elektromotorische 
Kraft der Maschine ganz dazu verbraucht wird, den Strom durch den 
‚ganzen inneren und den ganzen äußeren Widerstand zu treiben, so ist die 
elektromotorische Kraft gleich dem Spannungsverlust auf dem ganzen 
Wege, also gleich dem Spannungsverlust im inneren und dem Spannungs- 
verlust im äußeren Stromkreis zusammen. Die Klemmenspannung da- 

hat den Strom nur durch den äußeren Stromkreis zu treiben. Sie 
ist also gleich dem Spannungsverlust im äußeren Stromkreis allein. 
Daraus folgt, daß die Klemmenspannung um so viel kleiner ist als die 
elektromotorische Kraft, als der Spannungsverlust im Innern der Maschine 
selbst, beträgt. 


Elektromotorische Kraft = Klemmenspannung + innerer 
Spannungsverlust. 


Bei einer magnetelektrischen Maschine ist nun zwar die gesamte elektro- 
motorische Kraft, aber nicht die Klemmenspannung unabhängig vom 
äußeren Widerstande. Ist die Maschine ungeschlossen, also der äußere 
Widerstand zwischen den Klemmen unendlich groß, so ist die Klemmen- 
spannung gleich der elektromotorischen Kraft. Denn da bei ungeschlos- 
sener Maschine überhaupt kein Strom fließt, so ist der Spannungsverlust 
im Innern der Maschine gleich Null. Sind dagegen die beiden Klemmen 
durch einen sehr kleinen Widerstand geschlossen, so ist die Klemmen- 
gpannung sehr klein. Denn dann ist die Stromstärke sehr groß, also der 
jpannungsverlust im Innern auch sehr groß. Die Klemmenspannung 
ist immer gleich dem Produkt aus dem äußeren Widerstande und der 
Stromstärke. 

Ganz anders liegen die Verhältnisse bei den eigentlichen Dynam o- 
maschinen, welche Selbsterregung haben, bei denen also der Strom 
der Maschine selbst erst die Magnete erregt. In diesen ist die Stärke 
der Magnete nicht unveränderlich, ein für allemal gegeben, sondern sie 

ab von der Stärke des in der ganzen Leitung fließenden Stromes, 
also auch von dem äußeren Widerstand. Von der Stärke der Magnete 
* hängt aber wieder die elektromotorische Kraft der Induktionsströme 


äußeren Widerstandes it o 
der Maschine. Wird 3. der Außen Widerstand größer, 
die Stromstärke kleiner, dadurch werden die ie 


Von wesentlicher Bedeutung für die Kenntnis Rap 
es, zu wissen, in welcher Weise sich die Klo 
der Spannungsunterschied an den beiden Penn al 
'eise sich die Stromstärke a 'iderstand än 


De verschiedenen Schaltungeweise: 
ee darin wichtige Verchiätenhehen | De die wir a 
‚prechen wollen. 
Man gibt bei jeder Maschine gewöhnlich, um sie zu ch 
an, welches ihre normale Tourenzahl sein soll wie 
RS Era BR EEE a ie ‚(bei d 
‚der Drähte noch einen zulässigen Wert hat, ca- #0 
Ze PERRESEWNEREE RI Volt ist, Das Produkt aus der 
spannung in die Stromstärke gibt den elektrischen E 
im äußeren Stromkreis, und man drückt diesen 
Eu (Volt- ken au. Ann eine Maschine z. B., welche | 
Jemmenspannı erzeugt im äußeren 
Bo. von 1800 War 1 De Kart (nach 8. 1 
so kann man den Effekt auch direkt in 


=8,5 PS lieforn, Die gesamte Arbeit, die man (durali 
oder eine Dampfmaschine oder eine Turbine) auf 
kunde übertragen muß, gröl 

Fiflekt im äußeren Stromkreis liefern, sondern aie 

im Innern der Maschine und sio überwindet die Rei 
ächse in ihren Lagern u. a, w. Der Eflekt im Au 











Magnetische Disposition. 369 


ist der wichtigste Teil dieser Gesamtarbeit. Denn dieser kann eben nutz- 
bar verwendet werden zum Brennen von Lampen, Treiben von Elektro- 
motoren u. s. w. Wenn man den Effekt im äußeren Stromkreis mit dem 
gesamten Effekt (Arbeit pro Sekunde) vergleicht, welche man zum Drehen 
ier Dynamomaschine verwenden muß, so bekommt man ein direktes 
Maß für die Güte der Konstruktion der Maschine. Man nennt deshalb 
auch dieses Verhältnis: 


elektrischer Effekt im äußeren Stromkreis 
gesamter aufgewendeter Effekt 








das absolute Güteverhältnis oder auch den Wirkungs- 
grad der Maschine. Dies ist also eine für die Beurteilung der 
Maschine sehr wesentliche Größe. 

Die wesentlichen Konstruktionsgrundsätze, durch welche man das 
absolute Güteverhältnis von Maschinen allmählich sehr groß zu machen 
gieme hat, haben sich aus theoretischen und praktischen Untersuchungen 

‚usgebildet. 

Zunächst ist klar, daß die Größe der erzeugten elektromotorischen 
Kraft unter sonst gleich bleibenden Verhältnissen immer abhängt von 
der Stärke des magnetischen Feldes, innerhalb dessen der Anker, die 
Armatur, rotiert. Es kommt also darauf an, die Stärke dieses Feldes 
möglichst groß zu machen. Man gewinnt dabei, wie wir sehen werden, 
noch andere Vorteile. Deshalb wird bei allen Konstruktionen das Haupt- 
augenmerk auf die magnetische Disposition der Maschinen 
gelegt und gerade darin unterscheiden sich die jetzt gebauten Maschinen 
wesentlich von den ersten Dynamomaschinen aus den Achtzigerjahren 
des vorigen Jahrhunderts. Für die Stärke des magnetischen Feldes, das 
aus den Magnetschenkeln und dem magnetisch induzierten Eisenkern 
des Ankers gebildet wird, ist die Hauptforderung, daß der magne- 
tische Widerstand (. 171) möglichst klein sei. Dazu 
ist zunächst notwendig, daß alle Eisenteile möglichst großen Querschnitt 
haben. Wir wissen ja aus dem Ohmschen Gesetz für den Magnetismus 
(8. 172), daß um so mehr Kraftlinien durch das Eisen gehen, je größer 
der Querschnitt desselben ist. Also ist ein Hauptprinzip der neuen Kon- 
struktionen: große Eisenquerschnitte! Es müssen erstens 
die Magnetschenkel selbst möglichst kräftig sein, es müssen aber auch 
die sie verbindenden Rückplatten genügend großen Querschnitt haben. 
Ferner wird der magnetische Widerstand solcher Elektromagnete be- 
deutend erhöht, wenn zwischen den Schenkeln und den Rückplatten 
keine guten Verbindungen, sondern Luftzwischenräume sind. Man stellt 
daher häufig das ganze Schenkeleisen aus einem Stücke Gußstahl oder 
aus Flußeisen her. Wenn man Schmiedeeisen benutzt, so legt man ein 
Hauptaugenmerk darauf, daß alle Teile der Magnete gut verschraubt 
und sorgfältig aneinander gefügt sind. Ebenso muß der Anker, um stark 
magnetisch zu werden, genügende Dicke haben. Aber das Ankereisen 
soll, wie wir bereits geschen haben, nicht aus einem Stücke bestehen, 
wegen der Foucaultschen Ströme. Es soll vielmehr sorgfältig zerteilt 
sein und wird deshalb gewöhnlich aus gefirnißtem Eisendraht oder Eisen- 
band oder Eisenblechen zusammengesetzt. Der Anker wird gewöhnlich 

Grastz, Elektrizität. 1%. Auflage. Er 











i Zi 
339 re 
Pig, Fig, 300, 





t vollkommene Ausnutzung einer 
ferner notwendig, dan, die erzougten magnetischen Kraftlinien. 

























au) 


wenig Streuung besitzen, u möglichst. 
induzieren. Um dies zu erreichen, hat man dem 
‚dene Formen gegeben, von denen in den 
sind. Bei den Maschinen in Fig. 342 hat das M 
ee oder Hegenden Hufeisens, in 
fört 'ossen. Man kann die Magnet 

magnote bezeichnen. Dis mittelıte Korm in Zi: 
chestertype bezeichnet. 


Vielpoligo Maschinen. 371 
man nun auch statt bloß 


Bei der Ringform des Mugnetgestells kann 
zweier Magnetpole eine beliebige Anzahl auf dem Ring 
bringen und man unterscheidet danach vierpolige, sechspolige u, s, w, vio 





olige Maschinen. EN Fr 
Basler Bahwelchen din far alwechselnden Nard- nad &Bdpnie einem 
e rast reg n 


wie oligen(multi- ve 


polaren) en wurden 





sich dann immer eine neutrale 
Zone, oder vielmehr, wie wir wissen, nicht genau in der Mitte, sondern 
ee ne lg Br wen Eon werkam 
einer vi ine, wie in Fig. 345, vier neutrale Zonen vor] 

an denen die Bürsten schleifen, an 
einer ii 





‚schinen werden 
Leistungen konstruiert, 
Man klassifiziert allgemein die 
Maschinen nach der Anzahl dor Kilo- 
watt, die sie leisten können, wobei 1 Kilowatt nach 8. 115 ungefähr gleich 
1,96. ist, Maschinen bis zu 10 Kilowutt werden fast immer 
mare solche bis zu 15 Kilowatt meistens. Von 15 bie otwa 
120 baut man vierpolige, von 120 bis 300 Kilowatt sechspolige 





wird. Die 
dem Eisengestell 


welche pro Quadratzentimeter 
Kraftliniendichte, wird bei 
bei Maschinen 


‚eben gegebenen 
SE ke gen m m 
dichte herzustellen. en 2 Balkan rd die D Drühte 


schädliche Säuredämpfe in dem Raum meer in 
‚oder wenn Staub und Schmutz in sie eindringen 
kupseln. In.diesern Fall wird natürlich die Erwärm 
‚sonst gleichen Umständen viel größer, oder vielmehr, 
It Maschinen bei gleicher Größe nur für geri 





wer der Siomens-Schückertwerko. 378 
‚Dynam je 





man eine Riemenscheibe, durch 
welche die Dynamo von der An- RR 
ben wird. Der 


‚Hauptstrom- oder Com- 
jan gewickelt. Von den 
‚gehen zwei dicke Drähte 





müssen rasch laufen, um ihre normale Spannung zu geben, für die sie 
‚gewickelt sind, die kleineron Maschinen brauchen zirka 1500 Umdrehungen 
Minute, die größten zirka 800 re Sie werden gewöhnlich 
Riemen von einer Dampfmaschine Gasmaschine getrieben. 


zweite et- 

(GM), welche von er, 

iomens-Schuckert- 

worken Baar wird, int 
‚durch. 


HE 


Die ‚dieser Maschi- 
nen (Pig. 47) sind, wie nun 
die größeren 


Frege = it Baar, 
sind sechspolig. 
| ne nimmt je 
nach der Größe der Maschine an Breito zu, da man für atarke Ströme immer 
mehr Bürsten in eine Reihe setzt, um die starken Ströme abzunehmen. Der 
Anker ist trommelförmig. Da die Magnete nußerhall des Ankers liegen, 
ent srleko Maschinen Sum Unterschied‘ ven den nachher 
"zu beschreibenden auch als Außenpolmaschinen. Der Wirl 
"ist bei den kleinsten dieser Maschinen 80 Proz. und steigt hei den größten. 
bis zu 92 Proz. Während die kleinste Maschine von 2 Kilowatt Leistung 















3 I. Teil: 1. Kapital 


1700 Fa Minute machen muß, um ihre normale Span: 
nach der Wi ung 10,39 rw Vah) zu ach 
Tip. sun = 


Umständen verbindet man auch Fee Dynamos, namentlich 
Schiffen, direkt "mit der SE 

Fe. u nsschine. Man bezeichnet sie 

nn 

‚sie mit einer Daı 

sind, als Turbodynamos. 

die Antriebmaschinen 

müssen al zu 

Zweeknuchfn Tourenzablu 

konstruiert sein, nen 

viele Pole haben. Bine solche vi 

polige Maschine zum. en: “ 

Dampfmaschinen 

zeigt Fig, 49 Model v 

gemeine Einriehtu ın 


mutntor. Die Maschine 

fach gebaut, der Anker 

nismäßig schr kurz. Ihre Leistungen gehen von 1.2 bis 130 K 

Wirkungsgrad steigt mit der Größe vor b 
die kleinsten Maschinen 750 Touren, die größte bloß 200, 

male Leistung zu liefern. E 

In vielen von Siemens & Halske hergestellten Anlagen ist 







Maschinen der A.E.G. 375 


andere Form der Dynamomaschinen zu sehen, welche deswegen auch 
noch beschrieben werden soll, obwohl dieses Modall jetzt nicht mehr her- 
wird. Es sind das die sogenannten Innenpolmaschinen, 
lie des »o benannt aind, weil bei ihnen die te nicht außer- 
halb des Ankers angebracht , sondern im Innern desselben. Zu dem 
Zweck ist für ‚Anker die Form des Bit notwendig. Derartige 
Maschinen wurden hanptalchlich fir achr große Leistungen angufertigt. 
Der Ring muß schon eine gehörige Größe haben, um zweckmäßig die 
Magncto aufnehmen zu können. 
Eine wesentliche Vereinfachung wurde bei solchen Maschinen 
dadurch erzielt, duß man sie ganz ohne besonderen Kommutator kon- 
struierte. Der Ring besteht nämlich dann aus blanken, gut abgedrehten 





Fig. 200, 





ferstreifen, die voneinander isoliert sind, und die Bürsten schleifen 
is auf dem Ring. Die Innenpolmaschinen wurden insbesondere für 
‚elektrische Zentralanlagen gebaut, und zwar in großen Dimensionen, s0 
daß eine Maschine Hunderte von Pferdekräften in elektrische Energie 
umsetzen mußte. 
‚Nach dieser Besprechung der Maschinen der Siemens-Schuckertwerke 
wenden wir uns zur Betrachtung derjenigen Maschinen, welche von der 
Allgemeinen Elektrizitäts-Gesellschaft (A.E.G,) in 
Berlin ut werden. Auch diese Dynamomaschinen besitzen einen 
. Es werden jetzt hauptsächlich mehr Maschinen eines 
einzigen Typus, EG-Maachinen, gebaut, welche je nach der Größe zwei- 


‚oder uchrpolig sind, und bei 
jeder Besichung vollendete mechanische u Disposition gelegt 
Fig, 360 zeigt eine derartige Gpolige Maschine für 30 bis 100 Plerde- 





lau l 


376 IL, Teil 1. Kapitel, 


kräfte oflen. Man erkennt den breiten Trommelanker, die 6 auf 
eisernen Ring sitzenden Magnetpole, den breiten Kommutetor mit 


Fig m. 





6 Bürstenreihen. Von demselben Typus sind die Maschinen von 14 Pferde- 
kraft bis zu den größten. Sie werden offen oder gekapselt hergestellt. 


Fig. ou. 





Fig, 351 gibt eine Ansicht dieser Maschinen, bei denen das Innere wu 
nicht erkennbar ist, die aber zeigen, wie die Maschinen auf einfache Was 





it wird. Die beiden Magnetpolschenkel sind 
’olschnhe umfassen den Ringanker, an dem man 


en. mit starkem Draht, oder mit mittlerem oder mit fei- 
und liefern bei 2400 Touren in der Minute je nach den 

, Spann: 22 Volt und Stromstärken 
von 24, 11, 4 Die mit lung ist am meisten zu Ver- 
Dan kann mit ihr elektrolytische Prozess» ausführen, 

ee und Glühlampen zum Tsuchten bringen. 

Mit. dieser ir Beschreibung «iner Anzahl von Dynamo- 
maschinen. file Gleichstrom konnte und wollte natürlich re keine 
Ve erstrebt werden, Die Maschinen der einzelnen Fabriken 


haben keine wesentlichen Vorzüge voreinander. Die Hauptsache bleibt 
a richtige magnetische Disposition, also insbesondere die Auf- 
gabe, den eben Widerstand der Maschine möglichst klein zu 

und Stremingen zu vermeiden, ferner die Gestaltung und Wicke- 





Brıplirzumanikisen, Nebenschlußmaschinen und ae 


beziehen sich hauptsächlich darauf, wie sich dio K 
und die Stromstärke dieser Yasckinen Baer 
iderstand im Außeren Stromkrei % 


a a a im Hau 
Nehmen wir also erst eine Dynamoma 
ne bei der die Magnete durch einen bi 

Strom von außen werd: ‚der N 


= der Maschine immer (bei gleiehbleibender 
‚groß oder wie klein auch der äußere Widerstand. 
Zentung aber ist für vorachiedene Widerstände 
lemmen durch einen ganz geri 
Differenz ihrer Spannungen schr 
stand wird, desto mehr nimmt die 
endlieh großem Widerstand, d. h. bei offenem 
menspaunung gleich der eltktromotaischen Kraft der 
Klemmenspannung nimmt also bei 
äußeren Widerstand stets zu, orst 
langsamer und nähert sich dem Grenzwert der 
motorischen Kraft, 
Die Stromstärke im äußeren Stromkreis erh 
durch Division dor Klotnmenspanuun durch den ! 
Sie ist schr groß, wenn der äußere Wi 





Klemmenspannung und Stromstärke. 379 


mit wachsendem Widerstand rasch ab und wird 0, wenn der Widerstand 
unendlich groß ist. Wenn die Pole einer Stromquelle durch einen sehr 
geringen äußeren Widerstand verbunden werden, so sagt man, es herrsche 
ein Kurzschluß. Durch einen solchen wird also die Stromstärke 
außerordentlich groß. 

2. Nehmen wir zweitens eine Dynamomaschine, bei der die Magnete 
im Nebenschluß liegen, also durch einen Zweigstrom erregt werden. 
Hier tritt dasselbe Verhalten für die Klemmenspannung ein, wie bei einer 
fremderregten Maschine, und zwar in verstärktem Maße. Denn wenn 
der äußere Widerstand sehr klein ist, so geht der Hauptstrom durch 
diesen, der Zweigstrom um die Magnete ist schr schwach und daher sind 
die Magnete sehr schwach, woraus folgt, daß die elektromotorische Kraft 
sehr klein und infolgedessen auch die Klemmenspannung sehr klein ist. 
Wird dagegen der äußere Widerstand immer größer, so nimmt die Stärke 
der Magnete stets zu, da dann ein immer größerer Teil des Stromes um die 
Magnete fließt, und infolgedessen wächst auch die elektromotorische Kraft 
und die Klemmenspannung. Alsoauch hiernimmtdie Klem- 
menspannung bei wachsendem äußeren Widerstand 
stets zu,erstrasch, dann langsamer, und wird end- 
lich nahezu konstant. 

Die Stromstärke im äußeren Stromkreis ist anfangs (bei 
kleinem Widerstand) gering, weil die Magnete schwach sind. Sie wächst 
dann, wenn der a 'größer wird, weil die Magnete stärker werden. 
Man hat hier also das eigentümliche Verhalten, daß die Stromstärke in 
einem Stromkreis wächst, wenn der Widerstand wächst, wobei sie ja eigent- 
lich abnehmen sollte. Das kommt natürlich daher, daß dabei die Magnete 
stärker erregt werden, also die elektromotorische Kraft der Maschine 
tigt. Wenn aber der äußere Widerstand noch mehr wächst, so nimmt 
die Stromstärke wieder ab. Die Stromstärke erreicht also bei einem be- 
stimmten äußeren Widerstand einen maximalen Wert und nimmt dann 
wieder ab, um bei sehr großem Widerstand nahezu gleich Null zu werden. 

3. Drittens betrachten wir eine Hauptstrommaschine 
@erienmaschine). Hierbei ist bei geringem äußeren Widerstand 
der ganze Strom sehr stark, also sind die Magnete sehr stark und daher 
wird die elektromotorische Kraft sehr groß und deshalb auch die Klem- 
menspannung verhältnismäßig groß. Mit wachsendem Widerstand wächst 
anfangs auch die Klemmenspannung. Aber dann wird durch den schwächer 
werdenden Strom auch der wirksame Magnetismus und damit die elektro- 
motorische Kraft kleiner und daher nimmt auch die Klemmenspannung 
wieder ab, die bei ungeschlossener Maschine schließlich zu Null wird. 
Die Klemmenspannung nimmt bei wachsendem 
äußeren Widerstand erst ein wenig zu und dann 
stetig ab. Die Stromstärke nimmt mit wachsendem äußeren Wider- 
stand rasch und stetig ab. 

Das Verhalten der Klemmenspannung ist also in diesem Falle ziem- 
lich das entgegengesetzte von dem bei einer Nebenschlußmaschine. Dort 
nimmt die Klemmenspannung von Null an bis zu einem größten Wert 
zu, hier nimmt sie von einem größten Wert bis zu Null ab. Man wird 
also schon von vornherein sagen können, daß, wenn man die Magnete 












mon den eluktrischen Biking 
kt ihn in ten aus. 


lenden Maschine sein 
en ee er Kr a jet Sekunde 
(Di maschine, etc.) geleistete 
ad al dar im Birke enchatene via BASE 


‚n des Ankers, ulso d 





Nobenschlußregulator. 381 


weise durch die Wirbetröme, welche velltändig selbe bei guter Zer- 
teilung der Metellmaasen nicht zu vermeiden 

Es werden bei den neueren größeren Gidchsirommanehinen durch- 
schnittlich 80 bis 93 Proz. der aufgewendeten Arbeit als elektrische Energie 
im äußeren Stromkreis nutzbar zur Verfügung stehen, so daß also das 
absolute Güteverhältnis oder der Wirkungsgrad der 
Maschinen (s. 8. 369) 80 bis 93 Proz. beträgt. 

Durch die Anforderungen der Praxis hat, sich allmählich der Bedarf 
an Nebenschlußmaschinen als weit größer erwiesen, wie der an Haupt- 
strommaschinen und Compoundmaschinen. Die ersteren nämlich sind 
für fast alle Zwecke, für die Beleuchtung, die Kraftverteilung und für 
die Elektrochemie vorzüglich geeignet, weil sie, neben sonstigen Vorteilen, 
namentlich eine leichte Regulierung der Klemmenspannung ermöglichen; 
sie sind also da immer besonders brauchbar, wo die Maschine nicht 
immer denselben, sondern, je nach Bedarf, verschiedenen Efiekt abzu- 
geben hat. Die Hauptstrommaschinen dagegen eignen sich gut für die- 
jenigen Fälle, in denen immer dieselbe Leistung verlangt wird, z. B. für 
ie Beleuchtung von Straßen mit Bogenlicht, wobei immer dieselbe Zahl 
Lampen brennt, also immer derselbe Effekt von der Maschine verlangt 











a den Nebenschlußdynamos kann man in sehr einfacher Weise die 
Klemmenspannung konstant halten oder ändern und damit die Strom- 
stärke im äußeren Stromkreis regulieren, ohne in den äußeren Stromkreis 
nutzlose Widerstände einzuführen. 

Man braucht nämlich nur in den Zweigstrom, welcher um die Mag- 
nete fließt, einen regulierbaren Widerstand einzuschalten, um dadurch die 
Klemmenspannung auf jeden beliebigen Wert bringen zu können. Einen 
solchen Widerstand nennt men Nebenschlußregulator. Schaltet 
man in die Magnetbewickelung Widerstände ein, so wird dieser Neben- 
strom schwächer und infolgedessen auch die Klemmenspannung der 
Maschine. Schaltet man Widerstände aus dem Regulator, also aus dem 
Nebenstrom aus, so wird dieser letztere stärker und daher auch die 
Klemmenspannung der Maschine. So kann man durch einfaches Ein- 
und Ausschalten von Widerständen die Klemmenspannung der Maschine 
verändern, oder man kann sie auch, wenn man will, immer auf dieselbe 
Größe bringen, wie groß auch die Stromstärke im äußeren Stromkreis 
ist. Natürlich muß dann immer, wenn man nicht komplizierte auto- 
matische Vorrichtungen anbringen will, ein Mann zur Bedienung des 

lators vorhanden sein. Um die vorhandene Spannung erkennen zu 
können, ist mit den Klemmen der Maschine dauernd ein Spannungsmesser 
(Voltmeter) verbunden. Es wird nun aus dem Regulator so viel Wider- 
stand ein- oder ausgeschaltet, bis das Voltmeter die gewünschte Span- 
nung zeigt. 

Der Nebenschlußregulator besteht also aus Wider- 
ständen, welche in den Nebenstromkreis ein- und aus ihm ausgeschaltet 
werden können. 

Gewöhnlich wird der Regulator aus einem einfachen Kurbel- 
rheostaten gebildet, von dem Fig. 354 eine Abbildung gibt. Wir 
haben den Apparat schon auf 8. 89 beschrieben. Das eine Ende der 


 —n 
292 IL. Teil. 1. Kapitel, 
2 ist, wie man aus der Schaltung Nobenschluß- 


jet 
an Te Day an © Snooker u Anc Klanıce RE RER 
der Klemme A und dadurch mit der drehbaren Kurbel verbunden. Bei 


jeder Stellung der Kurbel ist nun ein anderer Wi 


5 
i 


f 


: ‚nen Nebenschlußregulator der 
mens-Schuckertwerke. an at nur die Kurbel und die Kontaktstücke, 
die Widerstände selbst sind in dem Kasten angebracht. ” 

Um die Klemmenspannung an den Polen einer Dynamomaschine 
in jedem Moment sofort ablesen zu können und dadurch etwaige Re- 
gulierungen am Nebenschlußregulator vorzunehmen, wird mit jeder 


Pig. ss. Fir an 





Dynamomaschine ein Voltmeter verbunden. Ebenso will man auch 
die Stromstärke im äußeren Stromkreis sofort, ohne Rechnung, ableen 
können und bringt zu dem Zweck in den Hauptstromkreis ein Am pere 
meter hinein, Es kommt bei diesen technischen 

auf die äußerste Genauigkeit als vielmehr darauf an, daß aie 

bar die vorhandene Spannung und die vorhandene 8 

gestatten, und zwar direkt die Stromstärke in Am und die 
in Volt. Ferner müssen sie hinreichend genaue Angaben auch bei seht 
‚großen Intensitäten und Spannungen machen und endlich sollen sie 
abhängig davon sein, daß in den Maschinenräumen, wo sie ja 
aufgestellt werden, sich große Eisenmassen bewegen, wie die er 
Dampfmaschine, oder daß starke Magnete in der Nähe sind, wie die E 
magnote der Dynamomnschins selbst. Solche Apparste 
lich nicht im ganzen Intervall von der kleinsten bis zur 
und von der kleinsten bis zur größten Spannung, 
machen können. Am genauesten sollen sie dann bei denjenigen 
stärken und Spannungen sein, welche für die betreffende 



















Amperemotar und Voltmeter. 388 


‚sind. Man hat solche MeBinstrumente für technische Zwucke in 
i iert. Die Apparate für 


Dee ee an re 





» besitzt oben ein Lager, auf welchem ein Winkelhebel sich 
hen kann. Dieser trägt den Eisenkern e, welcher außerordentlich leicht, 


teuerer sind, mehr und mehr auch für die technischen 
Präzisionsmeßinstrumente angewendet, welche nach dem Deprez- 
Prinzip (8. 192) auf der Ablenkung einer stromdurchflonsenen Draht- 
‚einem starken magnetischen Feld beruhen. Sie sind dadurch gegen 
n von äußeren Eisenmassen im Maschinenraum und. gegen 






ie ae ee 
und sind f 


in 


din 
Eisen 
E 
Ä 
‚ 


i 


in . Volt 
Ströme von gemessen rk duch den 
Big. a0. 












meter A eingeschaltet. Das Voltmeter V dagegen wird in 
zu den beiden Drühten gelegt. Bei der wirklichen Ben 
maschinen sind allerdings diese Apparate noch nicht 
mehr werden dünn noch Ausschalter und Si 
‚sein, von denen wir aber erst im folgenden sprechen 


2. Kapitel. 


Die Dynamomaschinen für Wechselstrom und 
Drehstrom. 


Die Gleichstrommaschinen spielten lange Zeit. die Hauptrolle in der 
Elektrotechnik. Man konnte anfangs mit Wechselströmen, die ja bei 
der abwechselnden Induktion zunächst auftreten, nicht viel anfangen, da 
die eigentümlichen Verhältnisse der Wechselströme, die sehr bedeutend 
von denen der Gleichströme abweichen, wissenschaftlich nicht näher 
untersucht waren. Lange Zeit wurden daher ausschließlich Gleichstrom- 
maschinen in der Elektrotechnik benutzt. Dies hat sich aber jetzt voll- 
ständig geändert. Die Wechselströme, und zwar insbesondere die Kom- 
bination mehrerer Wechselströme, die man Drehströme nennt, sind 
zu hohen Ehren gekommen, weil sie es ermöglichen, eine Fortleitung und 
Verteilung der elektrischen Energie in so einfacher und billiger Weise 
herzustellen, wie es mit Gleichströmen nicht möglich ist. Dies beruht 
auf folgendem Umstand. Die Fortleitung von elektrischer Energie auf 
große Entfernung ist um so teurer, je größer die Stärke der Ströme ist, 
und um so billiger, je geringer die Stärke, je größer aber dafür die Spannung 
ist. Denn für starke Ströme braucht man Leitungen von großem Quer- 
schnitt, also viel Kupfer, und für schwache Ströme Leitungen von geringem 
Querschnitt, also wenig Kupfer. Kupfer ist aber teuer. Am vorteil- 
haftesten für die Fernleitung elektrischer Energie sind also Ströme mit 
möglichst; hoher Spannung und geringer Stromstärke. Nun kann man 
zwar aus Maschinen aller Art prinzipiell Ströme von hoher Spannung 
erhalten, indem man nur die Zahl der Umwindungen auf dem Anker 
und die Geschwindigkeit der Umdrehungen groß zu machen braucht. 
Aber faktisch kann man bei Maschinen mit beweglichen Drahtwickelungen 
keine zu hohe Spannung erzeugen, weil ein Überschlagen der Elektrizität 
namentlich am Kommutator zu leicht eintritt. Hier haben nun die Wechsel- 
ströme einen großen Vorteil vor den Gleichströmen. Einerseits nämlich 
haben die Wechselstrommaschinen überhaupt keinen Kommutator, und 
man kann sie auch sogar so konstruieren, daß sie absolut keine bewegliche 
Drahtwickelung besitzen. Andererseits aber kann man Wechselströme, 
wie wir schen werden, mit Leichtigkeit und Sicherheit durch die Trans- 
formatoren von geringer Spannung auf hohe Spannung bringen 
‚oder von hoher Spannung auf geringe Spannung zurückbringen, und damit 
hat man nun ein vorzügliches Mittel einerseits zur Fortleitung der Elek- 
trizität auf billigste Weise, andererseits zu ihrer gefahrlosen Benutzung an 
den Verbrauchsstellen. Man erzeugt Wechselströme von hoher Spannung 
durch eine Wechselstrommaschine, leitet sie in die Ferne und dort trans- 
formiert man sie auf beliebige niedrige Spannung zurück. Mit gleich- 
gerichteten Strömen kann man denselben Prozeß nicht so ausführen, 

Graetz, Elektrizität. 12. Auflage. 2 


B 


Mi 


il jektriker Dolivo-Dobrowolsky, 
fabrik Oerlikon in der Schweiz. Seit 1891 
Wechselstromes und Drehstromes, oder 


‚kreise mit Wechselströmen zu erhälten. Dabei sieht man 
daß, wenn man nicht einen, sondern 2 
sammenschaltung mehrerer Rollen bildet, man es leicht so 
kann, daß die Wechselströme in diesen verschiedene Phasen L 
man auch leicht Mehrphasenströme nus einer solchen hi 
kann. 


Man ist beiden Wechselstrornmaschinen nicht gezwungen, 

von Drahtspulen, seien sie auf einen Ring oder auf eine 

wickelt, gernde in ganz bestimmter Weise zu verbinden, 
verschiedenfache Kombinationen anwenden. Man k: 
alle hintereinander oder ulle Bir verbinden, oder mun 
retrannte Stromkreise ‚gleicher verschiedener P 
din such wieder kombinieren. 

Die Wechselstrommaschinen und Drehstrommaschinen 
aus den induzierten Drahtspulen, man zusammen 
oder Anker oder Armatur bezeichnet, und den. 
Magneten. Als Magnete werden nur Elektroma 
Und zwar werden bei den meisten Maschinen dit 
einen besonderen Strom gespeist, der von einer 

wird, die ganz getrennt von der Wechsel 
mal aber sitzen diese Gleichstrommaschinen auf d 











Konstruktion der Wechselstrommaschinen. 387 


wie die Hauptmaschine für Wechselstrom. Man kann es aber auch so 
einrichten, daß man den Gleichstrom für die Elektromagnete nicht von 
einer besonderen Maschine entnimmt, sondern einen Teil des erzeugten 
Wechselstromes, den man von einigen besonderen Spulen des Ankers ent- 
nimmt, selbst durch einen Kommutator zu Gleichstrom macht und ihn 
so um die Magnete führt. Maschinen, die diese Einrichtung haben, nennt 
man selbsterregende Wechselstrommaschinen. Die 
Drahtepulen des Induktors werden auf Eisenkerne gewickelt, wodurch 
viel kräftigere Induktionsströme erzeugt werden, als wenn man auf die 
Drahtrollen allein die Induktion wirken läßt. Die Eisenkerne werden aber 
dabei sehr rasch hintereinander positiv und negativ magnetisch, und 
diese fortwährende Änderung des Magnetismus ist, wie wir wissen, mit 
erheblicher Erhitzung der Eisenkerne durch Hysteresis verbunden. 
Die dadurch verursachten Energieverluste werden um so größer, je mehr 
Polwechsel die Kerne pro Sekunde erfahren. Man kann daher praktisch 
bei Wechselströmen nicht jede beliebige Zahl von Polwechseln erreichen, 
sondern muß sich auf eine verhältnismäßig geringe Zahl (50 bis 100 pro 
Sekunde) beschränken. Außer den Energieverlusten durch Hysteresis 
hat man natürlich auch hier in den Kernen des Ankers die Foucaultschen 
Ströme (Wirbelströme), die man aber durch sorgfältige Zerteilung des 
Eisens beseitigen kann. 

Man kann nun bei den Wechselstrommaschinen entweder die Mag- 
nete feststehen lassen und den Anker drehen, oder umgekehrt den Anker 
feststellen und die Magnete bewegen. Dreht sich der Anker, von dem 
man den Strom in die äußere Leitung senden will, so muß man seine 
Drahtenden an Ringe auf der Achse, Schleifringe führen, von 
denen man durch schleifende Bürsten den Strom abnehmen läßt. Bleibt 

ın der Anker fest, so werden seine Enden direkt mit dem äußeren 
Stromkreis verbunden. Dies ist namentlich bei schr hohen Stromspan- 
mungen vorteilhaft. Die allermeisten Maschinen für Wechselstrom und 
Drehstrom werden so gebaut, daß die Magnete rotieren und der Anker 
fest bleibt, so daß man von festen Klemmen den Strom vom Anker nach 
außen führen kann. 

In jedem Fall aber unterscheiden sich die Wechselstrommaschinen 
von den Gleichstrommaschinen dadurch, daß sie absolut keinen Kom- 
mutator (Kollektor) brauchen, und das ist ein wesentlicher ökonomischer 
und konstruktiver Vorzug der Wechselstrommaschinen. Denn erstens 
ist der Kommutator ein der Abnutzung am meisten unterliegender Teil 
der Maschinen, zweitens aber ist gerade die Notwendigkeit des Kom- 
mutators bei Gleichstrommaschinen ein Hindernis dafür, sie für hohe 
Spannungen zu bauen. Am Kommutator würden sich die hohen Span- 
mungen zunächst ausgleichen. Daher kann man Wechselstrommaschinen 
leicht für hohe Spannungen bauen, bis zu zehntausend und mehr Volt, 
während das bei Gleichstrommaschinen bisher nicht in praktischer Weise 
möglich ist. 

Bei jeder Wechselstrommaschine hat man eine mehr oder minder 

Be Anzahl von Spulen auf dem Induktor, denen abwechselnd je ein 
fordpol und ein Südpol gerade gegenüberstehen. Für die Verbindung 
zusammengehöriger Drähte kann man nun verschiedene Methoden be- 


ee Elektrizitäts-Ge 
Dolivo-Dobro 


tzte Stromim;) 
a Renee Sr mu een en 
kreise mit Wechselströmen zu erhälten. Dabei a man 
daß, wenn man nicht einen, sondern mehrere Stromkreise 
sammenschaltung mehrerer Rollen bildet, man es leicht so ei 
kann, daß die Wechselströme in diesen verschiedene Phasen 
Ba such. leicht: Mehrphasenströme aus einer solchen 


Man ist beiden Weohselstrommaschinen nicht ge 
von Drahtspulen, seien sie auf einen Ring oder auf 
wickelt, in ganz bestimmter Weise zu a 
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aus den induzierten Drahtspulen, man zusammen a 
oder Anker oder Armatur bezeichnet, und den | 
Magneten. Als Magnete werden nur Elektroma 
Und zwar werden ie den meisten Maschinen diese 


wird, die ganz getrennt von der Wechsel 
mal r sitzen Tee Gleichstrommaschinen auf d 





Konstruktion der Wechselstrommaschinen. 387 


wie die Hauptmaschine für Wechselstrom. Man kann es aber auch so 
einrichten, daß man den Gleichstrom für die Elektromagnete nicht von 
einer besonderen Maschine entnimmt, sondern einen Teil des erzeugten 
Wechselstromes, den man von einigen besonderen Spulen des Ankers ent- 
nimmt, selbst durch einen Kommutator zu Gleichstrom macht und ihn 
so um die Magnete führt. Maschinen, die diese Einrichtung haben, nennt 
man selbsterregende Wechselstrommaschinen. Die 
Drahtspulen des Induktors werden auf Eisenkerne gewickelt, wodurch 
viel kräftigere Induktionsströme erzeugt werden, als wenn man auf die 
Drahtrollen allein die Induktion wirken läßt. Die Eisenkerne werden aber 
dabei schr rasch hintereinander positiv und negativ magnetisch, und 
diese fortwährende Änderung des Magnetismus ist, wie wir wissen, mit, 
erheblicher Erhitzung der Eisenkerne durch Hysteresis verbunden. 
Die dadurch verursachten Energieverluste werden um so größer, je mehr 
Polwechsel die Kerne pro Sekunde erfahren. Man kann daher praktisch 
bei Wechselströmen nicht jede beliebige Zahl von Polwechseln erreichen, 
sondern muß sich auf eine verhältnismäßig geringe Zahl (50 bis 100 pro 
Sekunde) beschränken. Außer den Energieverlusten durch Hyateresis 
hat man natürlich auch hier in den Kernen des Ankers die Foucaultschen 
Ströme (Wirbelströme), die man aber durch sorgfältige Zerteilung des 
Eisens beseitigen kann. 

Man kann nun bei den Wechselstrommaschinen entweder die Mag- 
nete feststehen lassen und den Anker drehen, oder umgekehrt den Anker 
feststellen und die Magnete bewegen. Dreht sich der Anker, von dem 
man den Strom in die äußere Leitung senden will, so muß man seine 
Drahtenden an Ringe auf der Achse, Schleifringe führen, von 
denen man durch schleifende Bürsten den Strom abnehmen lä Bleibt 
dagegen der Anker fest, so werden seine Enden direkt mit dem äußeren 
Stromkreis verbunden. Dies ist namentlich bei sehr hohen Stromspan- 
nungen vorteilhaft. Die allermeisten Maschinen für Wechselstrom und 
Drehstrom werden so gebaut, daß die Magnete rotieren und der Anker 
fest bleibt, so daß man von festen Klemmen den Strom vom Anker nach 
außen führen kann. 

B In jedem Fall aber unterscheiden sich die Wechselstrommaschinen 
von den Gleichstrommaschinen dadurch, daß sie absolut keinen Kom- 
mutator (Kollektor) brauchen, und das ist ein wesentlicher ökonomischer 
und konstruktiver Vorzug der Wechselstrommaschinen. Denn erstens 
ist der Kommutator ein der Abnutzung am meisten unterliegender Teil 
der Maschinen, zweitens aber ist gerade die Notwendigkeit des Kom- 
mutators bei Gleichstrommaschinen ein Hindernis dafür, sie für hohe 
Spannungen zu bauen. Am Kommutator würden sich die hohen Span- 

nungen zunächst ausgleichen. Daher kann man Wechselstrommaschinen 
leicht für hohe Spannungen bauen, bis zu zehntausend und mehr Volt, 
während das bei Gleichstrommaschinen bisher nicht in praktischer Weise 
möglich ist. 

Bei jeder Wechselstrommaschine hat man eine mehr oder minder 

Be Anzahl von Spulen auf dem Induktor, denen abwechselnd je ein 
Kordpol und ein Südpol gerade gegenüberstehen. Für die Verbindung 
zusammengehöriger Drähte kann man nun verschiedene Methoden be- 











ne 
hin 


Drahtes, ausgehen, sich an den Draht 1 der Reihe a 
Richtung anschließen, «o daß immer Schleifen. 
ee Endilemme B ko 


, bis wir zur zweiten 
welche W; 'kelung nennt man Schleifenwickel 
gehen wir auch von Klemme A aus zu Draht 1 und d 


‚anderer, aber auch richtiger Weise alle Drähte, bis wir zu 
der an die andere Endklemme B führt. Eine solche Wick 
eine Wellenwiekelung Beide Arten der Wi 
andere werden angewend 

ür die Kanstrukt 
selben Grundsätze und Regel 
nämlich starkes Mugnetfeld, 
zur Induktion, geringer Zwische: 
spulen. 

In neuerer Zeit werden Wechselstrom- und 
sur Erzeugung von Strömen, die man auch 
nennt, hauptsächlich in sehr großen, zum Teil riesig 
Für kleine Betriebe nämlich bietet «der Gleichstrom mi 


| 





Maschinen der Siomens-Schuckertwerke. 389 
BE Er ln Bultrucng katnle fan hakezı da kakprntne 
nn Jr 


Die modernen Wechselstrommaschinen haben alle einen Be 

a 

. das aus 3 

Brand weten von Ser Riemen Solkanfhren een 

pet. a ‚zwar werden Wechselstrommaschinen und 
in gleicher 

Form, nur mit ee Ver- 

bindung der Drähte auf dem Anker kon- 

struiert- Bei beiden Dynamomaschinen- 

arten ist der Anker ein feststehender 

Idmagnete, 





tisch und tragen abgerundete Polschuhe, 

wo sie dem Ring gegenüberstehen. Der eiserne Ring selbst ist an seinem 

inneren Bremse Anzahl von Nuten versehen, und zwar sind 
P 





dreimal so viel Nuten vorhanden als Magnetpole. Fig. 362 zeigt den 
ee in Nuten. Sowohl der 
ing wie die Feldmagneto sind aus Blechen zusammengesetzt, um 

die Wirbelsträme zu verhindern. Die Drahtwickelung des Ankers wird 
nun in die Nuten eingelegt, und zwar erhält man gewöhnlichen Wechsel. 
Bam (Ein ) oder dreiphasigen 

x Wechselstrom (Drehstrom), je nach der Art, 

wie man die Nuten zur Wickelung benutzt. 

Um gewöhnlichen Wochsel- 

strom zu erhalten, legt man, wie Fig. 363 

zeigt, eine Wickelung = die Aue Las 3, 

— die folgende in & und 6 u. läßt ie 
N on 2,5, 8 u. = w. frei. Du die Wioke- 





lungen, deren drei mit a, b, c bezeichnet sind, in jedem Moment dieselbe 
lage sen die verschiedenen Magnetpole haben, so werden in ihnen 
von gleicher Phase induziert, wenn die Magnete sich drehen, aber 
natürlich in a und v Ströme, die, absolut genommen, die entgege tale 
haben wie die in b u. ». w. Wenn man daber die Spulen alle 
hintereinander schalten will, s0 list aan die Spule b entgugengusetst zu 
‚verbinden, also das Ende von u mit dom Enda von b und den Anfang von 
b mit dem Anfang von c. Die Irvien Enden der ersten und letzten Spule 
werden dann zu festatehenden Klemmen geführt, von denen man den 
‚Wechselstrom in den äußeren Stromkreis führen kann. 
7 Um dagegen Drehstrom (dreiphasigen Wechselstrom) zu er: 


km 







390 TI. Toll, 2. Kapitel, 


halten, macht man die Wickelung en 
Die erste De wird in Nu ı Bun 4 ae im 
Ban dar Figa da en Moment di Spule ag 
ieht aus der aß in demsel loment ” 
Mitte zweier Magnet} ‚sich 
Fig: 34. Be le b über den ion, die 
n Enden steht. Bei der 










hy 
Eau 


Wechselstrom in jeder Spule, wenn das Magneteyste 
bewegt. Da nun der Winkel zwischen zwei nn Nuten 
Teil dieses Win] 


i 
. Dieselbe Phase wie a hat nun die Spule d u. #. w. 
4, 7. Spule miteinander verbindet, e| ebenso die 


so erhält an drei getrennte Stroraleiter, in 
Wechselströme von je 120% Phusendifferenz auftreten. Diese drei 


Pie. a0. 


ströme kann man nun verketten (8. 261), sei es in D 
sei es in Sternschaltung. Bei den Si 

in Sternschaltung verbunden, d. h. 

werden miteinander verbund 

festen Klemme geführt. V' 

Drehströme nach außen geführt. 


Maschinen der A,E.G, a9 


Im Fig, 365 ist Ze Be WI- (Wechselstrom-Innenpol-) Maschine 
‚der Siernens-Schuckert wı It und zwar eine 
welche mit der jeher anime Turbine) dureh ie: 
men verbunden wird. Man sieht in der Figur das mit den 
Aeker kurs Mi ‘tpolen. An dem Äußeren Ring ist die Wickelung in 
der angeführten Weise angebracht. Vorn auf der Achse der Drehstrom- 
BEL ein an din: Ölsiohatrormanchtae (Erregermuschine), welche 
also Ss mit der ren zusammenge! Waren 
der Magnete notwendige Energie beträgt: bei den 
‚kleineren und mittleren Maschinen 2 bis 3 Proz., bei den großen 1 bis 2 Proz. 
en auf die Maschine zu übertragenden Arbeit, Die Maschinen 
len rasch 


lanfende (bis her- äga 





einzelne Modelle sogar bis zu 10000 Volt gewickelt, Für Turbinenantrieb 
wird die Achse der Maschine senkrecht angeordnet. Bei gleicher Größe 
ist eine Drehstrommaschine um fast ein Drittel leistungsfähiger ala eine 
Wechselatrommaschine — wegen der besseren Ausnutzung des Wicke- 
am Ring, 

Auch die Allgemeine Elektrizitäts-Gesellachnft 
in Berlin baut einen Teil ihrer Drohstrommaschinen in derselben Weise 
GSM). Fig. 308 gibt eine Ansicht derselben. Man sicht an dem 
im Innern eine große Anzahl von Magnetkernen. Diese 
a nnarınd auf die Drähte, welche in dem Eisengehäuse, das den 
Eidg al , passend angeordnet sind. Die Spulen des Ankars sind 
juten eines Eisenkerns gelegt. Häufig besteht jede Spule nur aus 
Bee nen Kupferstab. Bei 25 großen Maschinen (über 200 Kilo- 
können Spannungen bis 10000 Volt, bei den kleinen Maschinen 

zu bis 3000 Volt erreicht werden. 


[eg 


wenn man 
auf 
Gleichstrommmaschine, 
ir nuusch 
einem 


Wenn man also den Strom immer von 
diametral überliogenden) durch 


Prinzip rührt von Ferraris her und 
Wechselstrommaschinen 


Außenpolmaschinen gel 
und 


Man kann nun auch hier leicht jede Wı 
richten, daß sie zu einer Drehstrommaschine 
nämlich nur die einzelnen Ankerspulen so zı 
getrennte Stromkreise vorhanden sind, in denen die Wi 
schiedene Phasen haben, dann hat man bereits eine D 


nehmen. Macht man dasselbe mit zwei anderen diametral- 
liegenden Spulen, so erhält man ebenfalls winen Wech 
‚eine andere Phase als der erste hat. Sind diese 

den ersten abstehend, so hat der Wechselstrom in 
schiedene Plinse. Denn wenn das erste Spulenpaar im 
Induktion sich befindet, ist das zweite gerade an den 
ü.&.w. Man hut dann 4 Schleifringe auf der Achse, für j 
und man hat so eine Zweiphasenstrommaach! 






Wechselströme aus Gleichstromankern. 393 


kann man, wenn man ein Spulenpaar, das um 1200 von dem ersten ent- 
fernt ist, und ein anderesSpulenpaar, das um 2400 von dem ersten entfernt 
ist, je zu festen Schleifringen führt, 3 Wechselströme erhalten, von denen 
jeder gegen den folgenden eine Phasenverschiebung von 1200 hat. Zu- 
nächst kann man die 6 freien Enden der 3 Spulenpaare zu je einem Schleif- 
ring führen, so daß man also 6 Schleifringe auf der Achse hat. Gewöhnlich 
aber werden die 3 Stromdrähte auf dem Anker selbst schon miteinander 
verkettet, und zwar entweder in Sternschaltung oder in Dreieckschaltung 
(oben 8. 262), so daß an die Achse bloß die 3 freien Enden der 3 Drähte 
zu 3 Schleifringen geführt werden. Von diesen nimmt man durch Bürsten 
3 Wechselströme ab, deren Phasen um je 1200 voneinander abstehen. 


Fig. 307. 











Fig, 367 zeigt schematisch, wie man aus dem Grammeschen Ring 
verkettete Drehströme erhält. Die drei Spulensysteme erzeugen bei der 
Rotation 3 verschiedenartige Wechselströme. Die Anfänge der Spulen 
sind am Ring miteinander verbunden, die Enden führen zu 3 Schleif- 
ringen auf der Achse, von.denen die Bürsten I, II, III die Ströme abnehmen. 
Es ist also hier Sternschaltung vorhanden. 

Man kann natürlich auch alle 6 Enden der 3 Drähte zu 6 Schleif- 
ringen führen; dann hat man 3 getrennte Stromkreise mit je 600 Phasen- 
differenz. Da die Maschinen für Gleichstrom und für Wechselstrom 
ganz gleich gebaut sind, nur daß die einen den Kommutator, die anderen 
bloße Schleifringe besitzen, so kann man auch eine und dieselbe Maschine 
für Gleichstrom und für Wechselstrom einrichten. Eine solche Maschine, 
wie sie früher von der Schuckert-E.-G. gebaut wurde und welche für 
Laboratoriumszwecke sehr brauchbar ist, ist in Fig. 368 gezeichnet. Man 
sieht eine 6polige Außenpolmaschine mit Trommelanker. Rechts ist der 








394 11. Teil. 2, Kapitel, “> ” 


Kommutator mit Bürsten für Gleichstrom, links sind 6 Schleifringe mit 
6 Bürsten für 3 verschiedenphasige Wechsel 

‚ei den Disker beschriebenen Maschinen wurden entweder die Feld. 
magnete oder der Anker gedreht, und in jedem Fall zrußken dabei 
Bürsten angewendet werden, sei es, um den ten 
ee Sage ar 
Man kann aber die Maschinen für We trom- und Drehsteom auch 


worden muß, resp. von ihnen abgeführt werden muß, daß also über- 
haupt keine Bürsten verwundet werden, sondern alle Strom- 
aufuhr oder »entnahme nur von festen Klemmen aus geschieht, 


Fig, dor 


iii‘ 


I, 


Derartige Maschinon sind namentlich in Amerika durch Morder 
ausgeführt. worden. Man bezeichnet; deshalb auch als Mordey 
maschinen, Ihr P ud die En 

Io alle gemeinschnf 7 einzigen Spule erregt 
ae de ba Bike jede von einer besonderen. Diese Spule 
kann nun fest bleiben, während der Kisenkern sich drekits 

Dieses Prinzip ist bei einer Klasse von Wechsel- und Drehstrum 
dynamos der Maschinenfabrik Oerlikon in Wei 
benutzt worden. Man sicht in Fig. 369 den rotierenden Weil der Maschins 
Derselbe ist aus Stahl (bei größeren Maschinen hat er die eng 
Rades). Um den mittleren Teil dieses Körpers wird die 
spiralo gelegt > magnetisiert den Körper so, daß 
Pole (Polhörner) alle etwa nordmagnetisch, die ale 
stidmagnstisch werden. Die Polhörner rotieren nun bei den 





| —— 


Mordeymaschinen. 395 
N die selbst auf Eisenkerne gewickelt sind. Infolge der Annäherung 


und Entfernung der Pole entstehen in diesen Ion Wechselströme, 
und diese werdendurch passende = 
rad der Spulen als Ein- Pe m 
usenströme nach 
Hals 'henden Klem- 


men geführt, 
er 
je ist fest, und der 
Eiser En mit den Polhörnern 
rotiert in ihr, Man sieht in 


Fig. 370 eine solche Maschine. 
Im Innern erkennt man den 





im Innern fest aufgsstellt. In 
den äußeren Stahlmantel sind zwei serteilte ringlörmige Eisenkörper 
mit Natan/ dingepaßt und in die Nuten sind die Ankurdrühte gewiokeit. 


Fig. a, 





Zur Erregung der Magnetisierungsspule dient der Strom der kleinen 

Gleichstrommaschine, welche auf derselben Achse sitzt und vorn in der 
‚sichtbar ist. 

Wir haben s0 dio wesentlichsten Konstruktionen der verschiedenen 


Mn 





zeicl In 
M ist der Regulierwiderstand R, eingeschaltet. 

jom Anker F aus dor Strom einerseits vermittels der 
durch den Regulierwiderstand R, (und zunächst durch ein Amp 
andererseits von der Bürste A, direkt zur Drehstromdynamo Dahn 
ihren Feldmagneten. Endlich geht von den Klemmen 4 Sg ‚der letaterın 
der Drehstrom aus, dessen 3 Leitungen durch Meß: ‚zu 3 Schienen 
38,8, den Sammelnchtenen, auf de SER 

Wie bei den Gleichstrommaschinen 
‚strom- 
siromes auf die Feldmagnete zu heszbtan auch 
scheinungen hervorbringen, Zunäel 

Yan ate Ankserliekrirkung hier nicht tatyndel ag 
ja der Ankerstrom ein Wechselstrom ist, während die 
enthalten. Aber eine genauere ie Vorualunem daß si 
eiaskinden muß. ‚Nehmen wir £ 
daß wir eine Maschine haben, deren Mognsto weh Ark drehen, w 
‚Anker fest ist. Sie habe etwa 6 abwechselnde ae 
im Anker. Dem Nordpol 1 steht dann in einem bestim 





etickt, Terdieöinlel ini 


de zwar jetzt den Südpal 
ee eh i 


er 







sogar erhöht: Es findet eine Spannungserhöhung statt, 

Man muß also in jedem dieser Fälle, wenn man konstante Spannung 
nach Einschalten des Äußeren Stromkreises behalten will, a 
‚strom der! nachrogulieren. nicht bloß wegen desSpannungsverlustes 
‚durch den die Selbstinduktion im Anker selbst, sondern 
Ks] wegen ungsverlustes resp. Spunnungsgewinnes durch 
‚die Ankerrückwirkung. 

Zur Messung Drehströme, sowie 
‚der Stromstärke in hier Voltmeter und 
Amper line ange) it Und 


H 
gr 


zum Hauptstromkreis angelegt, das Amperemeter kommt 
direkt in eine Leittng des Hauptstromes. Dagegen bei Drehstrom, wo 
‚man drei Leitungen hat, hat man die Spannung zwischen je zweien der 


ee und 9, 1 und 3, 2 und 3) zu messen und die Stromstärke 


n drei 
jedem . Für den letzteren Zweck hat man also in jede Leitung 


f ein Amperemeter einzuschalten. Für die Spannungs- 
h gan man ebenso je ein Voltmeter in den Nebenschluß zwischen 
1 und 2, 1 und 3, 2 und 3 zu legen. 






geöfinet. 
Man sicht eine aus dicken Kupferbändern gebildete Spule s, in welche 


‚der Weicheisenkern eintaucht, der mit ia Ge # verbunden ist und 
auf einer Stahlachse, die in Saphiren spielt, sich drehen kann. zen 
zeigt den Bisenkorn selbst, ein Plättchen aus Wei “ 
Rem. welches mit dem Zeiger 2, der vor der Bkala plalt ind 
mit der Dümpferplatte d verbunden ist. Dieser 
0 ae Menangrche ne De a a De 
ig. 372 das Messiı r, in der sic 
bewegt, Das issaplättchen (ist ereubae 
jedoch so, daß Sie Dre « 
ein Strom durch die Spule, so dreht sich daher 
lättehen um seine Achse so weit, bis das Gewicht de 
lättchens der elektromagnetischen Kraft das Gleich: 
gewicht ee der Zeiger zeigt auf en 
man geeicht hat, die entsprechende hr 
wenn das Instrument im Ne gebraucht wird, 
die entsprechende Spannung an. 2 
Wie gesagt, diese Instrumente, weil 
für den Strom immer Selbstinduktion bi 
unabhängig von der Periode der Wech 
Skala, die für eine Periodenzahl 50 riehti 
nicht mehr richtig für 40 oder 80 Perioden in der 
von der Periodenzahl wird man nur durch Instrumente, 
achwindend kleine Selbstinduktion besitzen. Dies ist 
sogenannten HitzdrahtmeßBinstrumenten, 





Hitzdrahtmeßinstrumente. 399 


mann & Braun in Frankfurt a. M. sowohl für wissenschaftliche als auch 
für die hier erörterten technischen Messungen konstruiert werden. Diese 
Apparate beruhen darauf, daß ein Draht, der von einem Strom durch- 
flossen wird — gleichgültig ob von Gleichstrom oder Wechselstrom —, 
infolge der Jouleschen Wärme erwärmt und dadurch etwas ausgedehnt 
wird, da ja bei steigender Temperatur alle Körper länger werden. Diese 
Längenänderung ist nun umgekehrt ein Maß für die Stromstärke, die durch 
den Draht fließt. Der Hitzdraht besteht bei diesen Instrumenten aus 
einem kurzen Platinsilberdraht, die kleine Verlängerung, die er erfährt, 
bewirkt eine Drehung einer Achse, mit der er verbunden ist, und diese 
Drehung wird durch einen Zeiger, der vor einer Skala spielt, abgelesen. 
Um die sehr kleinen Längenänderungen des „Hitzdrahtes“ so auf den 
r zu übertragen, daß dieser dabei eine große Drehung macht, ist die 
Einrichtung so getroffen, wie sie aus Fig. 374 hervorgeht. Der dünne 
Platinsilberdraht” d von 0,06 mm Durchmesser ist an beiden Enden s 
und s, festgeklemmt. Ungefähr in der Mitte des Drahtes ist ein dünner 
Messingdraht m von 0,05 mm Durchmesser befestigt, dessen anderes 


Fig. ı1, 

















Ende bei t festgeklemmt ist. Von der Mitte dieses Drahtes nun ist ein 
feiner Kokonfaden um eine drehbare Rolle c geschlungen und zu einer 
Feder p geführt, welche das ganze System, die beiden Drähte und den 
Kokonfaden stets gespannt hält. An der Rolle ist der Zeiger befestigt. 
Wird nun, wie Fig. 375 zeigt, der Draht d von einem Strom durchflossen, 
also erwärmt und verlängert, so spannt die Feder pihn und den Draht m, 
buchtet sie aus, und die Rolle c mit dem Zeiger dreht sich. Wenn man die 
Stellungen des Zeigers auf derSkala bei bestimmten Stromstärken bestimmt, 
also das Instrument geeicht hat, so kann man dasselbe zu Messungen 
benutzen. Diese Instrumente, die von Magneten oder Starkströmen in 
der Nähe nicht beeinflußt werden, lassen sich natürlich für Gleichstrom 
ebenso brauchen wie für Wechselstrom. Bei letzteren ist die Periodenzahl 
ohne Einfluß, weil der kurze Hitzdraht keine merkliche Selbstinduktion 
besitzt. Da man durch den dünnen Hitzdraht nur schwache Ströme 
senden darf, so wird das Instrument zunächst im Nebenschluß als Volt- 
meter gebraucht, wobei man, wenn die zu messende Spannung hoch ist, 
noch Vorschaltwiderstände zu dem Instrument legt. Für Strommessungen 
läßt man den zu messenden Strom durch einen gemessenen kleinen Wider- 
stand gehen und schaltet den Hitzdraht parallel zu diesem, so daß man in 
Wirklichkeit die Spannung an den Enden eines bekannten kleinen Wider- 
standes mißt. Da die Stromstärke in diesem Widerstand gleich dieser 





400 IL Teil. % Kapitel, 





Apparate werden im der 
zuweilen unter dem Namen „ele 
© 


drantenplatten, zwischen denen 
Nadel eich um eine horizuntale Achse dreht. Die Qundrunten sind 


an der Nadel bei # sichtbar ist, kleine Gewichte aı 
nach diesem Gewicht ist die Empfindlichkeit des Instr 


Bei einer Gleichstrommaschine weiß man durch Al 


meters und Amperemeters sofort, wi B der elektrische Hflekt ist, 
de Mare I Sabrn Sronk ah Dean eine Rd 


ist einfach das Produkt aus den Ampere und Yelhund keiee Gasenane 
in Watt ausgedrückt, Bei «iner Wechselstrommaschine über weiß man, 
vn En ) Volt und bestimmt hat, noch nicht, 
wie groß der gelieferte Effekt in Wirklichkeit ist, weil dabei noch der 
Phasenfaktor hinzukommt (8. 254), welcher abhängig ist von der Phasen- 
verschiebung zwischen $trom und Spannung. Man muß also den ilekt. 

einer solchen Maschine noch direkt messen, und das gurehiche durch die 
Wattmeter, von denen wir 8. 259 gesprochen haben. Bei Wechsel: 
findet man deshalb häufig drei Instrumente angebracht: 

ein Voltmeter, ein 
Amy 
ein 


und Pig. dra. 
'attmeter. Bei 





Rx wu A, 13 m \ 


N 


mo RN \\ 





ment ausgebildet; ist und dessen Skala gleich Kilowatt abzulosen gestattet. 
Hat man ein Voltmeter, ein Amperemeter und ein Wattmeter zugleich an 
‚einer Wechselstromleitung angebracht, so kann man solart den Phasen- 
SE bestimmen, den der Stromkreis besitzt. Denn das Produkt aus 
nen Volt und den Ampere multipliziert mit dem Phason- 

Taken muß gleich den wirklich gemessenen Watt: sein. 

Die Wechselströme bieten dem Verständnis weit mehr Schwierig: 
keiten als die Gleichströme. Sie boten auch noch bis vor kurzem der 
praktischen. Benutzung ziemlich erhebliche Schwierigkeiten. 80 z. B. 

@s noch vor 2 wenigen Jahren nicht oder nur ausnahmsweise, zwei 

rallel zu schalten. Es mußte erst ein tiaf- 

gehendes Studium der de fin nschaften der Wechselströme Klarheit in 

viele Verhältnisse bringen. G etet aber steht die Technik des Wechsel- 

‚stromes vollkommen der Technik des Gleichstromes ebenbürtig da. Zu- 

nächst sind, worauf es uns hier ankommt, die Dynamomuschinen für 

das eine System genau ebenso leistungsfähig wie für das andere System. 
(rante, Elektrizität. 12 Auflage El 





Kalorien. e 
otwa 8 Prog. in den Dam inen fuktisch nutzbar v 
‚640 Kalorieen, und von en 640 Kal en, ihrer 
Arbeit, werden etwa 10 Proz. auf die Überwi 
Dynamomaschine und auf un; 


verbrennung für weniger als den 15. Teil der 

als durch Öxydation von Zink. 2 
Damit ist die Überlegenheit der Dynamomaschinen, 

vanischen Elemente für Anwendungen im großen kı 





3. Kapitel. 
Die Akkumulatoren. 


Eine ganze Reihe von Wirkungen des elektrischen Stromes, die lange 
bekannt waren, hat erst durch die Vervollkommnung der Dynamomaschine, 
seitdem es auf einfache Weise möglich wurde, beliebig starke Ströme zu 
erzeugen, eine erhöhte Bedeutung gewonnen, indem man in ihnen die 
Mittel erkannte, um gewisse technische Aufgaben mit Hilfe der Elektri- 
zität zu lösen, die mit den früheren Mitteln der Technik stets erfolglos 
angestrebt wurden. Die beiden hauptsächlichsten derartigen Aufgaben 
sind die Übertragung von Kraft oder richtiger Arbeit auf weite Ent- 
fernungen und die Äufspeicherung von gerade unverwendbarer Arbeit 
zu späterer Benutzung. Die letztere Aufgabe gerade, ein lang berühmtes 
Problem der Technik, hat durch die Elektrizität eine Lösung erfahren, 
deren Prinzip vollkommen abweicht von den Prinzipien aller früheren 
Lösungsversuche dieser wichtigen Frage. 

Wenn ein elektrischer Strom, und zwar ein Gleichstrom, durch 
einen Zersetzungsapparat, ein Voltameter, geschickt wird, in welchem 
verdünnte Schwefelsäure sich befindet, so wissen wir, daß die Elektroden, 
z. B. die Platinelektroden, sich polarisieren. An der negativen 
Elektrode lagert sich Wasserstoff an, an der positiven Sauerstoff. Diese 
beiden so veränderten Elektroden sind dadurch gegeneinander elektro- 
motorisch wirksam geworden. Sie haben eine Spannungsdifferenz in der 
verdünnten Schwefelsäure erhalten, und wenn man sie durch einen äußeren 
Schließungsdraht miteinander verbindet, so fließt daher durch diesen 
geschlossenen Kreis ein galvanischer Strom, der Polarisations- 
strom. Wir haben also durch den elektrischen Strom, den wir hineit 
gesendet haben, den primären Strom, wie man ihn nennt, die Zer- 
setzungszelle gewissermaßen selbst zu einem galvanischen Element ge- 
macht, zu einem Element, das, wie jedes andere, eine ganz bestimmte 
elektromotorische Kraft hat. Man nennt dann die so polarisierte Zer- 
setzungszelle ein sekundäres Element. In diesem sekundären 
Element ist die mit Wasserstoff beladene Platinplatte für den Strom 
im Innern des Elements die positive Platte. Verbindet man daher die 
beiden Platinplatten miteinander durch einen äußeren Schließungsdraht, 
so durchfließt der sekundäre positive Strom das sekundäre Element in 
entgegengesetzter Richtung, als es der primäre positive Strom durch- 
flossen hat. 

Daraus folgt erstens, daß, solange das primäre Element und die 
Zersetzungszelle miteinander verbunden sind, die Ströme aus beiden 
durch den Verbindungsdraht gegeneinander fließen und sich schwächen. 

Daraus folgt weiter, daß die elektromotorische Kraft des primären 
Stromes mindestens ebenso groß sein muß, als die des vollständig polari- 





EEE © 


miteinander verbinden. werden, lic. ‚dar SteoislEsiigi 
re d 


zur sauerstoffbeladenen, außen 
wie Be BER ED 
scheidet sich (durch sekundän | 


tsachen, welche wir Be auf 8, 149 #1, 
nun nicht nur für den Fall, Platinelektroden. 


ferdienst nun, durch sehr viele und sorgfi iR 
erst ein sehr zwecl ige sekundüres Element herge 
hat Gaston Plant&. Er fand nämlich, daß 
besonders für sekundäre Elemente eigne, Plant 





Plantösche Anordnung. 405 


in verdünnte Schwefelsäure und sendete durch dieses System den primären 
Strom. Dabei zerlegt sich, wenn wir vorläufig nur die Hauptprozesse 
in Betracht ziehen, die Schwefelsäure (80,H,) in Wasserstoff, H,, und 
das nicht frei bestehende SO,. Von diesem letzteren wird sofort ein 
Sauerstoffatom durch das Blei weggenommen. Je zwei solcher Sauer- 
stofiatome verbinden sich nämlich mit einem Atom Blei zu Bleisuper- 
oxyd (PbO,), während die übrigbleibende wasserfreie Schwefelsäure So, 
sofort Wasser aus der Lösung aufnimmt und wieder zu SO,H, wird. 
Das Resultat der Elektrolyse ist also, daß an derjenigen Bleielektrode, 
welche mit der negativen Elektrode der primären Batterie’ verbunden ist, 
sich freier Wasserstoff abscheidet, während an der positiven Elektrode 
sich Bleisuperoxyd bildet. War die negative Elektrode vorher oxydiert. 
(durch Stehen an der Luft oder auf andere Weise), so nimmt der an ihr sich 
entwickelnde Wasserstoff diesen Sauerstoff weg, er reduziert sie und macht 
sie zu reinem metallischen Blei. Wenn also die Polarisation vollständig 
ist, ist aus dem System ein galvanisches Element geworden, bestehend aus 
Bleisuperoxyd | verdünnte Schwefelsäure | Blei. 

Ein solches Element hat, wie jedes andere, eine bestimmte elektro- 
motorische Kraft. Diese ist, wie die Versuche zeigen, gleich 2 Volt. Wenn 
das Element aber eben erst gebildet ist, so ist die negative Bleielektrode 
noch mit Wasserstoff bedeckt, dann hat man also das Element. 

Bleisuperoxyd | Schwefelsäure | wasserstoffbeladenes Blei 
und dessen elektromotorische Kraft ist größer, nämlich gleich 2,2 bis 
2,4 Volt. 

Wird ein solches Element durch einen äußeren Stromkreis geschlossen, 
so fließt also infolge der elektromotorischen Kraft ein Strom durch den 
äußeren Stromkreis und durch das Element selbst. Dieser zerlegt durch 
Elektrolyse wieder die Schwefelsäure, und es bildet sich jetzt an dem 
Bleisuperoxyd Wasserstoff, während an der reinen Bleiplatte sich Sauer- 
stoff bildet. Dadurch wird das Bleisuperoxyd zu Bleioxyd (PbO) redu- 
ziert, aber sofort auch durch die Schwefelsäure in Bleisulfat (PbSO,) um- 
gewandelt, und ebenso wird die reine Bleiplatte zu Bleioxyd oxydiert 
und gleich in Bleisulfat (schwefelsaures Blei) verwandelt. Der Strom 
hört auf, wenn beide Platten an der Oberfläche in Bleisulfat verwandelt 
sind. Die gesamte Menge des zuerst erzeugten Bleisuperoxydes hängt 
nun ab von der Stärke und Dauer des primären Stromes, also von der 
en Elektrizitätsmenge, welche während der Ladung des sekundären 

lements von dem primären Strom hineingesendet wurde. Die gesamte 
Elektrizitätsmenge, die das sekundäre Element im ganzen abgeben kann, 
kann also nicht größer, sondern höchstens gleich sein der gesamten Elektri- 
zitätsmenge, die von dem ladenden Strome hineingegeben wurde. 

Um ein solches sekundäres Element herzustellen, genügt es aber 
nicht, einfach zwei Bleiplatten in verdünnte Schwefelsäure zu tauchen, 
sie zu laden und dann den Polarisationsstrom zu benutzen. Dieser wäre 
dann von sehr geringer Dauer und von sehr rasch abnehmender elektro- 
motorischer Kraft. Man muß vielmehr, wie Plant? gezeigt hat, das Ele- 
ment erst behandeln, formieren. Es kommt ja darauf 
daß die eine Bleiplatte durch den an sie herantretenden Sauerstoff mög- 














Mi 


E 


kepti 


Wirkamkt, Nach dieser Behandlung ao ei einem 
EDER BER REN eine wnaee Ladung, 


mon 


as Ladung, die ein Akkumulator sulnchumen kan, 
dl ndns Kap 

Die Plantiechen Elemente brauchen, wie gest, 
Vorbereitung, Formierung, bevor sie ihre voll 
Dieses Verfahren suchte Faure auf eine 
Er umgab nämlich die beiden Blaieloktroden vom 
Schicht von Mennige, welche ja an sich schon eine Saue 
des Blei it. Die Mennige int ein Jobhnft rotes Pak 1 
als eine Verbindung von Bleioxyd (PbO) und B 





Fauresche Anordnung. 407 


angesehen wird und dem man die Formel gibt Pb,O,. Dieses Pulver 
wurde nun nach Faure mit Wasser zu einem dicken Brei angerieben 
und auf jede Elektrode dieser Brei aufgestrichen, welcher dann durch 
einen Filzüberzug auf der Platte festgehalten wurde. Wird nun das Ele- 
ment geladen, so wird auf der positiven Elektrode durch Sauerstoffauf- 
nahme die schwammige Mennige vollständig in Bleisuperoxyd verwandelt 
(aus Pb,O, + O wird 2PbO,), während auf der negativen Elektrode 
die Mennige durch den Wasserstoff zu reinem Blei reduziert wird. Da- 
durch, daß die Mennige pulverförmig ist, können die Gase mit Leichtig- 
keit nicht nur an die Oberfläche derselben, sondern auch in das Innere 
derselben gelangen, und so geht die chemische Veränderung durch den 
Ladungsstrom rasch vollständig von statten. Nach zwei- bis dreimaliger 
Ladung und Entladung hat das Element sein Maximum an Kapazität 
erreicht. Ist das aber geschehen, ist die Mennige einmal vollständig zu 
Bleisuperoxyd auf der einen Elektrode oxydiert und zu reinem Blei auf 
der anderen Elektrode reduziert worden, und ist das Element einmal 
entladen, so kann jede neue Ladung es wieder zu seiner vollständigen Wirk- 
samkeit bringen. 

Durch diesen Kunstgriff gelang es also Faure, die Behandlung eines 
Elements bis zur vollständigen Wirksamkeit viel einfacher und kürzer 
zu gestalten, als es Plant& getan hatte. Dafür aber zeigte es sich sehr 
bald, daß die Haltbarkeit der nach dem Faureschen Verfahren hergestellten 
Akkumulatoren eine viel geringere war, weil die Pulverschichten von den 
Platten abfielen, so daß die großen Hoffnungen, die man auf Faures Er- 
findung setzte, nicht in Erfüllung gingen, bevor nicht noch viele weitere 
Studien zu Hilfe kamen. 

Es bedurfte einer eingehenden Untersuchung der Vorgänge in den 
Akkumulatoren, sowohl bei der Ladung als bei der Entladung, ehe es 
gelang, Konstruktionen von Akkumulatoren zu finden, welche eine wirk- 
liche technische Verwendung derselben im großen mit wirklichem Nutzen 
gestatten. 

Zunächst zeigt es sich, daß der chemische Vorgang in einem Akku- 
mulator nicht so einfach ist, wie oben angenommen wurde. Wenn ein 
Akkumulator formiert ist, so ist seine positive Platte bedeckt mit Blei- 
superoxyd, mit der wirksamen Masse, welche schokoladenfarben aus- 
sieht, während die negative Platte aus Blei und zwar in aufgelockertem 
Zustand, Bleischwamm, besteht und grau aussieht. Wird nun das Element 
geschlossen, geht also der Entladungsstrom durch dasselbe, so wird zu- 
nächst durch den an der braunen Elektrode auftretenden Wasserstoff 
Bleioxyd (PbO) gebildet, nach der Formel 

PbO, + 2H = PbO + H,O 
Bleisuperoxyd + 2 Wasserstoff = Bleioxyd + Wasser. 

Das Bleioxyd aber verbindet sich sofort mit der Schwefelsäure zu 

schwefelsaurem Blei (PbSO,) und Wasser nach der Formel 
PbO + 80,H, = PbSO, + H,O 
Bleioxyd + Schwefelsäure = Bleisulfat -- Wasser. 


Im ganzen entstehen also, wenn 2 Atome Wasserstoff (2 H) an die 
positive Platte herankommen, an dieser Elektrode auch 2 Moleküle Wasser, 








Grad der Ladung des Akkumultas 
Von den beiden Platten des Akkumulat 





Chemie der Akkumulatoren. 409 


auf welcher Bleisuperoxyd abgelagert wird, als die positive, die andere, 
welche am Ende der Ladung reiner Bleischwamm wird, als die negative. 
Bei der Ladung ist die positive Platte mit dem positiven Pol der ladenden 
Batterie zu verbinden. Bei der Entladung geht der positive Strom nach 
außen von der positiven zur negativen Platte. Beide Platten werden 
durch die Schwefelsäure schon während des Stehens zum Teil in schwefel- 
saures Blei umgewandelt, oder, wie man sagt, sulfatiert. Schädlich ist 
diese Sulfatbildung namentlich an der positiven Platte, weil sich an ihr 
lokale Ströme zwischen dem Bleisuperoxyd und dem Bleisulfst bilden, 
welche das wirksame Bleisuperoxyd zerstören. Außerdem lockern diese 
Bleisulfatteilchen, die sich beim Stehen bilden, bei dem Faureschen Ver- 
fahren leicht, wenn man nicht besondere Vorsichtsmaßregeln trifft, die 
Verbindung der Mennige mit den Bleiplatten, so daß die Mennige sich all- 
mählich von der Bleiplatte ablöst und so die wirksame Schicht vermindert 
wird. Dazu kommt noch, daß sich die abgefallenen Stücke auf dem Boden 
des Gefüßes sammeln und bald eine leitende Verbindung zwischen den 
beiden Platten, also einen Kurzschluß bilden. Aus diesem Grunde 
“ die ersten Akkumulatoren, die nach dem Faureschen Verfahren 
Bergestellt wurden, rasch zu Grunde und man lernte erst allmählich durch 
besondere Konstruktion und Anbringung der Bleiplatten dieser Übel- 
stände Herr zu werden. 

Ferner zeigte es sich, daß es für die Dauerhaftigkeit und den Nutz- 
effekt der Akkumulatoren durchaus nicht gleichgültig ist, ob sie mit starken 
oder schwachen Strömen geladen werden. Es wird ja bei der Ladung das 
Bleisuperoxyd einerseits und das reine Blei andererseits durch die Auf- 
nahme der Gase, Sauerstoff und Wasserstoff, gebildet. Hat nun ein Akku- 
mulator eine bestimmte Oberflächengröße seiner Elektroden, so können 
diese in jedem Zeitabschnitt nur eine bestimmte Menge Gas zu ihrer Um- 
bildung (Oxydation oder Reduktion) brauchen. Wird mehr Gas entwickelt, 
so entweicht das nutzlos. Also dürfen die Ladungsströme nicht zu stark 
sein. Sie dürfen aber auch nicht zu schwach sein, weil bei der dann statt- 
findenden langsamen Oxydation die Lokalströme an der positiven Platte 
zu sehr wirksam werden. Es gibt also für jede Plattengröße eine bestimmte 
Stromstärke, bei welcher geladen werden soll, und diese wird jetzt von den 
Fabriken immer angegeben. 

Die gesamte Elektrizitätsmenge, die in einem bestimmten Akku- 
mulator aufgespeichert ist, bezeichnet man, wie gesagt, als die Kapa- 
zi des Akkumulators. Und zwar versteht man genauer unter der 
Kapazität eines Akkumulators die gesamte Elektrizitätsmenge, 
welche der Akkumulator in Form von Strom bei der Entladung abgeben 
kann. Man drückt diese gewöhnlich in Amperestunden aus. 
Ein Element z. B., welches eine Kapazität von 600 Amperestunden hat, 
kann einen Strom von 120 Ampere 5 Stunden lang geben, oder einen Strom 
von 60 Ampere 10 Stunden lang u. s. w. Natürlich soll dabei die höchste 
zulässige Stromstärke nicht überschritten werden. 

Wie viel Elektrizität in einem Akkumulator aufgespeichert werden 
kann, wie groß also seine Kapazität ist, das hängt natürlich von seiner 
Größe ab. Eine wesentlichere Frage ist aber die, wie viel von der auf- 
gespeicherten elektrischen Energie bei der Entladung wieder nutzbar 











10,16 = 3,15 = 5—= 109,2 Wattstunden. en 
Bei der Entladung hatte der Alkumulator eine 8 1 
im Mittel und gub vinen Strom von 6,5 Ampere, Di 
s0 lange, als der Akkumulator noch nutzbare Arbeit 
zwar waren dies 7,35 Stunden. Mithin war die abg 
7,36 > 1,88. = 6, 
Das Verhältnis beider, nämlich hier 


30,8 
ng 0 
gibt den Nutzeffekt des Akkumulators, der also hier 82,2 Pı 

Die vielfachen Anstrengungen Akkumulatoren z 
ihren Nutzeffekt und ihre Haltbarkeit zu erhöhen, haben 
‚dem Resultat geführt, duß man leicht und sicher 80 bis & 
‚geführten Arbeit von den Akkumulatoren wieder erhält. — 

Dabei beruhen die verschiedenen Anordnungen, «ie m 
kumulator gegeben hat, im wesentlichen auf dem Ver! v 
und auf dem von Faure, die man zweckmäßig kon eb» 

Die Fanresche Präparation min Me ‚den Übels 
die Mennige leicht von den Bleiplatten abfiel. Dieses 
mählich dadurch vermeiden, daß man die Platten 

Am meisten verbreitet sind in Deutschland di 
mulstoren, welche von der Akkumulato 
Hagen i. W. fabriziert: werden und welche sich 
effekt und sehr große Haltbarkeit auszeichnen. Die 
Elemente eind im wesentlichen nach dem Verfahren von 





Akkumulstoren von Hagen, 4 


Die Fabrikation derselben hat sich in den letzten Jahren geändert, Die 
positiven Bleiplatten wurden zuerst mit, horizontalen, sehr tiefen Nuten 
von denen Fig. 379 den Querschnitt, also die Tiefe der Rip 
Blanaan, die dp Binden) Lergmeiellt werden, Lmuzln 
nun durch fortwährende Ladung, Entladung, Ladung im entgegengesetzten 
Sinne, Entladung u. +. w. formiert, vo daß sich die positiven Platten mit 
einer }» mm starken ıperoxydschicht bedeekten, ungemein 
MI dem like, haftet, Auf die 0 formierte Schicht wurde num, in 
latten, ige eingetragen und diese wurde noch eine 
aa elgrEh am. Skzom IR, Bleiruperorya\ verwandelt, wülshen dann 


H 


‚ebenfal fest an den Platten haftet. 

Man aber dabei die Rippen nicht zu tief machen, weil sonst 
die Säure nicht: genügend an die Mennige gelangen konnte, Da es aber 
von erheblichem Vorteil ist, die wirksame O) einer Platte mi 


lichst groß zu machen, s0 wurde die Präparation mit Mennige ganz auf- 
geben, und es werden die Platten jetzt ganz nach dem Plantöschen 
erfahren formiert, ohne daß Mennige in die Rippen eingetragen wird. 


Fig an, Fig a0, Fig. as, Fig, s, 





Dadurch konnte man nun die wirksame Oberfläche bedeutend 
Farbe Beate der Platte Hindurchaehen Ind Fig. 500 age den Qusr 
ite der Platte hindurcı ieß. zeigt. den Quer- 

schnitt einer Plattenart, der E-Platte, bei der der Kern Sr sehr redu- 
ziert ist, während Fig. 381 die jetzt benutzte H-Platte im Querschnitt 
zuigt, Diese Platte hat keinen durch die ganze Breite der Platte gehenden 
Kar mehr. Fig. 382 zeigt eine solche Platte im Abschnitt, Die wirksame 
And ist bei dieser sechsmal 30 groß, als die Oberfläche der massiven 


wäre, 

Die negativen Platten sind gitterförmig ausgearbeitet und in die 
Maschen wird Bleiglätte gefüllt, welche bei der Ladung vollständig in Blei 
‚schwamm elt wird. 

Die Bleiplatten werden gleich in der Form gegossen, dnß sie rechts 
und links je eine vorspringende Nase haben, mit denen sie dann in die Ge- 
füße ingt werden. Fig. 383 gibt die Ansicht einer fertigen positiven, 
Fig. ‚die einer negativen Platte, 

Eine Zahl formierter positivor und eine Zahl negativer Platten, je 


kat 





418 I. Teil. 3. Kapitel, ü u 


miteinander verlötet, werden nun in ein Gefiß aus Holz oder Glas ge- 
bracht, das wit verdünnter Schwefelsäure gefüllt ist. Dabei wirıl immer 
von den negativen Platten eine mehr genommen, ‚x daß jede positive 
Ehe 3 en zwei negativen hängt. 
385 zeigt einen solchen Akkumulator in einem Glasgefäß. Die 
Pia (bier 3 positive und 4 negative) sitzen alle Sr ‚den Nasen auf dem 


1 1 
Rund des Gefüßes auf. Je zwei benachbarte Platten sind durch zwischen: 
geschobene Glasröhren an der Berührung gehindert und 7 
isoliert, 


Jede Zelle selbst wird auf Glasfüße, die mit einer Kautar 
beickt sind, geteilt; Die Bieiste der negativun P 


Zelle im so lan, daß sie, wie Fig. 386 ice Ae per 
= Din. Jen nat DE 
Fir. Die Verbindung der 


nur durch Löten. TE mu 
Iatoren werden in 
die mit Blei ausgeschlagen 2 

Je nach der Größe der Platten ist 
für jeden Akkumulater eine 










Stromstärke geladen, #0 wenige 
Minuten: nach Boginn Bee Tadung em 
Spannung von 2,09 Volt, Diese ) 
bleibt ungeführ 6 Stunden lang 

der Ladung dieselbe, um dann währen 


‚der ae 4 a u 
2,34 Volt zu steigen. 

rührt natürlich von den Ve nge 
der Säure her.) Wenn dieser Wert; 

nung erreicht ist, muß die Ladung aufhören, da weitere 
Gasentwickelung hervorbringt. Wird dann aaa 
ist dio Anfangsspannung bei der Entladı 


#0 viel kleiner ist als der bei der Ladung errei A a L 








Behandlung der Akkumulatoren, 418 


‚die Elektroden sich bei der Ladung mit Schichten von Wasserstoff reap. 
Sauerstoff überziehen, woher der große Wert der Spannung beim Laden 
rührt, Im ersten Moment der Entladung werden diese Schichten neu- 
tralisiert. und es tritt die kleinere Spannung in Wirksamkeit. Bei nor« 
malem Entlndungsstrom bleibt die Spannung lange Zeit auf 1,95 Volt und 
sinkt dann in 6 bis 7 Stunden von 1,95 Volt auf den Wert 1,80 Volt, 
herab. Wenn dieser Wert erreicht ist, muß man die Entladung abbrechen 
und die Akkumulatoren frisch laden, 

Die Akkumulataren halten am besten, wenn sie mit der vorgeschrie- 
benen Stromstärke geladen und entladen werden. Aber es schadet ihnen 
auch nicht sehr, wenn man sic mit höherer Stromstärke entladet, Nur 
darf man darin nicht zu weit gehen. Ein Kurzschluß, d.h, eine Ent- 
Iadung mit schr großer Stromstärke, ruiniert die Platten. Bei don kleinsten 
fabrizierten Akkumulatoren beträgt die maximale Stromstärke bei der 





Fig. am, 





und Entladung 6 Ampere. Bei den größten hat der Ladung 

strom Ampere, der Entladungsstrom sogar 10212 Ampere. Das Ge- 
wicht der kleinsten Akkumulatoren betrügt 13, das der größten 4100 Kilo- 
. Dabei ist die Entladezeit für die kleinste Zelle 9 Stunden, 

fr ‚die größte 1 Stunde, »o daß die Kapazität der ersten 18, der letzten 
10212 Ämperestunden betrügt. Ds die Spannung vines Akkumulstors 
2 Volt beträgt, a0 iat die aufgespeicherte Energie in der ersten 36, 
zweiten 20424 Wattstunden, Nun sind 736 Watt gleich 1 Pferde) 
also 736 Wattstunden gleich 1 Pferdestunde und daher ist die aufgespeicherte 
Arbeit in der ersten gleich 0,05, in der zweiten gleich 28 Pferdestunden. 
Die letztere Zelle enthält also die Arbeit in sich und kann sie wieder ab- 
‚geben, welche 28 Pferde während 1 Stunde, oder 14 während 2 Stunden 
u. &. w. leisten. Pro Kilogramm Gewicht der Zelle sind in der kleinsten 
‚Zelle 2,7, in der größten 5 Wattstunden nufgespeiohert. Das ist eine ver- 
ültnismäßig sehr geringe Arbeitsansammlung pro Kilogramm Gewicht, 
In der Tat gelten auch die oben angeführten Zahlen für Akkumulatoren, 
welche feststehen, sogenannte stationäre Akkumulatoren, bei denen es 














den Akkumulator dı 
bei der Entl 


lich der Nutzeflekt a 
Bir Rneie JE 


die Akkumulatoren dadurch erfahren, daß bei gl 
öße die wirksame Oberfläche, d. h, die gesamte dem Ang 

ausgesetzte Oberfläche des körnigen und schwammigen 
deutend größer gemacht wurde. 

Andere brauchbare Akkumulatoren als solche mi 
man sich vielfach zu konstruieren bemüht. Einen 
bis jetzt nur Edison gehabt zu haben, der einen 
‚chemischen V: basierenden Akkumulator erfunden 
die praktische Brauchbarkeit desselben noch nicht 
ist, so hat doch der Name Edisons einen solchen 
vermutet werden kaun, es werde ihm auch in dieser B 
Fortschritt zu verdanken sein. 

Der Edisonakkumulator ist ein» Nickt 
lauge als Fli Er besteht aus dünnen Platten 
welche nur als Träger der wirksamen Massen dienen. 
sind rechteckige Löcher, Fenster, eingeschnitten, welche 
aus achr dünnem Stahl mit den wirksamen Massen 
und zwar werden diese Massen in Form von Briketts 
legt und das Ganze, Blech mit Kästchen und Briketta 
zusammongepreßt. Die Briketts auf der einen Platte 





E 


— 
Rdisonnkkumulator. 416 
a Nuke 
Beide Bat ehalen noch Graphit genen, um die Leitung. 
fühigkeit des Ganzen zu erhöhen, was allerdings eiı 
Angabe int, We 
er 
oxyd verwandelt, während an der Eisenelektrode die 
bindung reduziert wird; zı 





er wird. Das Resultat ist also, daß dis Fliesigkeit sich 
Eng Da a a 


Sauerstoflatom weggenommen 
und diese dem Ninkl zugeführt it Ist die Zelle nun geladen und ver- 


eek das wieder reduziert, das Eisen 0) Da die Flüssig- 
it nicht verändert wird, sondern nur als Träger dient, so kann ihre 
fer ‚gering genommen werden. Die elektromoterische Kraft einer Zel 


A 
zu ler. toren wenden, s0 ist zı 
IH einer einzelnen Zelle um #0 größer, je größer ihre Platten 
‚je mehr miteinander verbundene, also nebeneinander geschaltete 
Platten sie enthält, Sind mehrere Ba Zellen zu einer Parterie hinter- 
‚einander Itet, wie in der o] Fig. 380, s0 ist die Kapazität der 
Batsaca (in A in Amı mperesnden] doch bloß an der Kapazität einer ein 
Hintereinanderschaltung wird nur % Spannung der 
ee also Bd ee des Stromes vergrößert, aber nicht dis Ds 
im . Fließt nämlich z. B. bei einer Batterie von 10 hintereinander 
Akkumulatoren ein Strom van 8 Ampere durch den äußeren 
is, s0 fließt derselbe Strom auch in jeder Zelle, und in jeder 
Zelle Sekunde die gleiche Menge Bleisuperoxyd durch den auf- 
En Vena reduziert. Hat abo jede Zelle x B. die Kapazität 
Atnperestunden, so ist nach 5 Stande ‚die gunze Batterie erschöpft, 
5 ode einzelne Zelle erschöpft ist. Der Strom von 8 Ampere hat a} = 
ER die Spannung von 20 Volt ungefähr, während er bei einer einzi 
Zelle nur dieSpannung von 2 Volt hitte ie Batterie hat also 20x 40= 
Wattstunden Efiokt, während jede einzelne Zelle 80 Wattstunden aufge: 
enthält. 

Zur Ladung von Akkumulatoren kann man natürlich Gleichstrom» 
maschinen aller Art nehmen. Aber um zweckmäßigsten wendet man 
dazu Nebenschlußdynamos an. Da nämlich der Akkumn- 
latarenstrom dem Maschinenstrom bei der Ladung entgegenfließt, so 
wird der Akkumulator mır dadurch geladen, daß die Dynamomaschine 


km 





tive, Inw fießt also der Strom in 
E, stärker als E,, a0 fließt zwischen 
‚setzter Richtung, von E, über a nach 


ae ‚erden, welche 

ei t werden, welche es erm 
Mukioeen tt ‚einer Dynamomsschine so in. 
die ersteren geladen werden, und andererseits die 
mit denjenigen Apparaten (Glühlampen, Bo 
motoren etc.) zu verbinden, in welche sie den u 
zwar sollen diese Verbindungen einfach durch bloße 
Hebels oder Umschaltung eines Stöpsels au 
muß sowohl für die Ladung als für die Entladung 
handen sein, und ein Spannungsmesser (Voltmeter), 





Zellenschalter. 


stets anzeigen, ob der Akkumulstor in en Zar Begabung 
ierwiderstand, der 


der Stromstärke braucht man ferner noch einen 


für die im allgemeinen starken Ströme 
eingerichtet sein muß. Und endlich, 
wenn es sich bei großen Anlagen 
darum handelt, die Spannung an den 
Enden der Akkumulntorenbätterie 
dauernd konstant zu halten, obwohl 
die Spannung jeder einzelnen Zelle 
allmählich abnimmt, gehört noch ein 
sogenannter Zellenschalter 
dazu, welcher neue Zellen ein- und 
ausschaltet, Wenn nämlich z. B, 
60 Akkumulatoren vorhanden sind 
und die Spannung, welche für die 
Lampen etc. gebraucht wird, 110 Volt 
betragen soll, s0 werden im Anfang, 
wo jede Zelle 1,95 Volt Spannung hat, 
nur 56 Zellen einzuschalten sein, werın 
aber dann die Spannung jeder Zelle 


417 





suf 1,80 Volt abgenommen hat, #0 werden 60 Zellen einzuschalten sein. 
Diese Zuschaltung wird durch den Zellenschalter entweder mit der Hand 


Ni m. 


.B 
= 





Graetz, Elektrizität. 19. Auflage 





oder automatisch besorgt. 

Die Zellenschalter an Außer- 
lich angesehen, wie Fig. 388 (Zellen- 
schalter von Dr. Paul Meyer, A.G,, 
Berlin) zeigt, aus einer Reihe von 
Kontaktstücken kk, welche gewöhn- 
lich im Kreise auf einer Schiefer- 
platte angebracht sind und auf wols 
chen ein Kontakthebel verschoben 
werden kann, Jede von den abzur 


; schaltenden oder zuzuschaltenden Zel- 


len steht durch einen Draht mit einem 
der Kontaktstücke in Verbindung, Die 
Kontaktstücke sind voneinander durch 
isolierende Glasstücke gg getrennt, 
Wie der Zellenschalter wirkt, das geht 
am besten aus der Fig. 389 hervor, in 
welcher eine Akkumulatorenbatterie 
AB gezeichnet ist, von der die letzten 
10 Zellen durch je einen Draht mit 
den Kontaktsticken des Zellenschal- 
ters verbunden sind. Der eine Haupt- 
leitungsdraht a in die äußere Leitung 
(Lampen in der Figur) geht vom An- 
fang A (4-Pol) der Batterie aus, der 
andere b von dem Kontnkthebel H 
des Zellenschalters. Bei der in der 
fi 


rn 


Figur gezeichneten Stellung sieht man nun, daß alle Zellen von A an bis 
zur Zeile 4 den Strom in die Leitung senden, während die Zellen 1,2,3 
abgeschaltet sind. V ist ein Voltmeter. 
Will man eine Akkumulatorenbatterie Inden, während man ie 
von ihr Strom (etwa für ee, abnimmt, so muß, re 
schalter anwenden, 

u Be 
ung ie tung 
Fr zu erhalten, während der an- 
dere diejenigen Zellen, welche für die 
Kictleitung nicht, gebramcht. und 
daher rascher geladen werden, ganz 
ausschaltet, a sie vollkommen 
geladen nd. ie beiden Zellen- 
Sehalter sind gewöhnlich in einem 

Apparat mit zwei Hebeln 


als IE Teil, 3. Kapitel, 





Man sieht die beiden Hebel H, und 
H,.die übereinander auf den Kontakt- 
platten verschoben werden können. 
Die notwendigen Apparate zur Messung und zur Ein- und Ausschal- 
tung des Stromes werden gewöhnlich auf einer sogenannten BE 
tat, el angebracht, Die Vorrichtungen zum Ein- und Ar 
‚Stromes oder zum Umschalten desselben von einer Leitung auf eine en 
müssen natürlich für die starken Ströme, mit denen man es in der Praxis 
Bag gewöhnlich zu tun. hat, besonders kräftig und 
u sorgfältig konstruiert sein. So zeij Ei 
einen Hebelausschalter der AEG. in 
geöffneten Zustand. Auf dem an der Wand zu 
Kaas, pas Brett befinden sich eng aneinander 
stehend zwei federnde starke a 
zwischen welche das an den Handgriff befestigte 
Mossingstück eingeschoben werden kann und 
durch Rederwirkung sehr plötzlich erausgedt 
werden kann, Die Leitung. welche nuclı Belieben 
‚geschlossen oder geöffnet werden soll, führt unten 
zu der Klemme des Hebels und oben won der 
Klemme der Backen weiter. Um ferner einen 
Strom von einer Leitung auf eine andere 
eine Bewegung umzuschalten, benutzt; 
schalter, von denen Fig. 392 einen von Siemens & Halske 
glattes federndes Messingstück mit einem Griff kunn entweder 
rochten oder linken Kontakt, der aus einer breiten 
‚gedreht werden, Der Strom wird zum Hebel geführt und von 
durch das ein» oder andere Messingstück weiter in die mit diesen 
bundenen Leitungen. 





1 


ge 



















5 
ve 


h 
Fr 


H 


Schaltungen. 419 


Die Schaltung einer Dynamomaschine, einer Akkumulatoren- 
batterie und einer Anzahl von Glühlampen, die sowohl von der Dynamo- 
maschine, wie von den Akkumulatoren mit Strom verschen werden sollen, 
und zwar auch während der Ladung der Akkumula- 
toren, zeigt; danach Fig. 393. Die Akkkumulatorenbatterie 
und die Glühlampen werden parallel geschaltet. Von 
der Dynamomaschine aus gehen rechts und links je eine 
Leitung aus. Zwischen diese ist die Akkumulatoren- 
batterie (gewöhnlich mit einem Stromrichtungszeiger, 
einem einfachen Galvanoskop) eingeschaltet und oben 
in der Figur sind zwischen sie die Glühlampen alle 
parallel geschaltet und auch das Voltmeter liegt parallel 
zu ihnen. Der Umschalter rechts (bezeichnet mit III, 
IV) dient dazu, entweder den Akkumulatorenstrom 
allein direkt in die Lampen zu senden oder, wenn er so steht, wie in 
der Figur, den Maschinenstrom in den Akkumulator zu senden, diesen 
also zu laden, und zugleich auch den Maschinenstrom in die Lampen zu 
senden. Das Amperemeter links kann durch einen Umschalter V, VI 


Fig. oo. 


Fig. os. 








Ampire-) Akkurmulator 
Aueder 


KHNNHHHNNKN 




















= hotenschlise- 


= A 


a 


entweder die Stärke des Maschinenstromes oder die des Akkumulatoren- 
stromes anzeigen. Wir wollen die einzelnen Schaltungen bei dieser 
Anordnung der Reihe nach betrachten. 





Gerade in Zentrolstationen sind die 

am meisten angewendet. 

Aber auch bei Einzelanlagen ist gewöhnlich die E 
Akkumulatorenbatterie deswegen von großem Vorteil, 
der Entladung, also wenn sie Steom abgibt, unbeaufsi 
kann. Es ist daher auch z, B. bei der Eee 
leuchtung in Privathäusern oder Geschäften, wenn diese au 
Dynamomaschine sich den Strom erzougen, ratsam, eine Akkı 
batterie von passender Größe einzuführen. Sonst müßte z. B. di 
maschine such in der Nacht fortlaufend im Betrieb sein 
nur eine einzige Lampe in der Nacht anzünden will, 
mulatorenbatterie ohne Bedienung Tag und Nacht 
sobald sie geladen ist. 

Allgemein dient in den meisten Betrieben, in 
trizität benutzt wird, eine Akkumulatorenbatterie 








Anwendungen der Akkumulatoren. 421 


welches die Elektrizität aufnimmt und zu beliebiger Zeit wieder abgibt. 
Die Dampfmaschinen, die in den meisten Fabriken eine vielfach wechselnde 
Belastung haben, arbeiten bei Vorhandensein einer Akkumulatorenbatterie 
gleichmäßiger und daher ökonomischer, weil sie eben bei geringerer Be- 
Iastung sofort die Batterie Inden und diese Arbeit dadurch zum Aufspeichern 
bringen können. 

Die Bleiskkumulatoren leiden trotz ihrer jetzigen Vervollkomm- 
nung und ihrer großen Verwendbarkeit an einigen Übelständen. Diese 
sind ihr, trotz erheblicher Ermäßigungen gegen früher, immer noch hoher 
Preis, ihr großes Gewicht und ihre empfindliche Behandlung. Wenn auch 
der erste Übelstand nicht von großer Bedeutung ist, da eben trotz des 
Preises die Anschaffung von Akkumulatoren häufig von wirtschaftlichen 
Vorteil ist, so sind es die beiden letzten Übelstände in manchen Fällen 
um so mehr. Das hohe Gewicht der Akkumulatoren und der verhältnis- 
mäßig große Raum, den sie einnchmen, zwingt dazu, sie namentlich in 
feststehenden Anlagen zu gebrauchen. Trambahnwagen oder Auto- 
mobile mit Akkumulatoren zu belasten, hat sich trotz der Vervollkomm- 
nung, welche die Akkumulatoren für diese Zwecke erfahren haben, bis- 
her noch nicht als so zweckmäßig bewiesen, daß man anders als in Not- 
fällen oder da, wo es auf Kosten nicht ankommt, dieses System akzeptiert. 
Und die Empfindlichkeit der Akkumulatoren wirkt in derselben Richtung. 
Man darf von Akkumulatoren, will man sie lange lebensfähig erhalten, 
nicht einen viel stärkeren Strom entnehmen, als er der Größe ihrer Platten 
angemessen ist. Zu starke Ströme, auch wenn sie nur kurze Zeit ent- 
nommen werden, lösen die wirksame Schicht auf den Platten leicht ab 
und ruinieren daher die Elektroden. Daher muß man von vornherein die 
Größe der Akkumulatoren, also auch ihr Gewicht, so wählen, daB sie den 
Maximalstrom, auch wenn er nur kurze Zeit aus ihnen entnommen wird, 
ohne Schädigung liefern. Gerade im Trambahnbetrieb ist aber oft die 
Notwendigkeit vorhanden, zeitweise einen viel stärkeren Strom zu ge- 
brauchen, als im normalen Zustand. Solange ein Trambahnwagen voll 
besetzt auf gerader Bahn ohne Steigungen läuft, so lange braucht er, 
wenn man ihn elektrisch betreibt, seinen normalen Strom, nach dem sich 
also auch die Größe des mitzuführenden Akkumulators richten muß. 
Sobald aber der Wagen Kurven zu durchfahren hat, braucht er schon 
mehr als die normale Arbeit. Hat er Steigungen zu durchlaufen, so 
wird die nötige Arbeit stark in die Höhe gesetzt und ebenso ist auch die 
Zugkraft, die der Motor ausüben muß, beim Angehen des Wagens von der 
Ruhe aus eine bedeutend größere als in der normalen Fahrt. Also ist - 
beim Trambahnbetrieb ein Alkkumulator notwendig, der ohne Schädigung 
gestattet, einen viel stärkeren Strom als den normalen, etwa den 2-, 4-, 
ja bis 10fachen, zeitweise zu entnehmen. Dies halten nun die Bleiakku- 
mulatoren gewöhnlich nicht aus und daher rühren die Mißerfolge bei den 
mit ihnen betriebenen Trambahnen, die aber allmählich, da eifrig an der 
Verbesserung gearbeitet wird, vielleicht doch in Erfolge übergehen werden. 

Man hat die Frage angeregt, ob es nicht möglich sei, mit Hilfe der 
Akkumulatoren auch unregelmäßig wirkende Naturkräfte nutzbar zu 
machen. Man dachte daran, die Kraft des Windes, die Kraft des nieder- 
fallenden Regens dazu zu benutzen, um stets, wenn die Kraft vorhanden 


422 II. Teil. 3. Kapitel. 


ist, durch Windmühlen und durch eigens dazu gebaute schief abfallende 
Dächer sie zur Bewegung von Dynamomaschinen anzuwenden. Durch 
die Dynamomaschine wollte man Akkumulatoren laden lassen und die 
in ihnen aufgespeicherte Arbeit zu beliebiger Zeit benutzen. Im Prinzip 
ist diese Idee, die einen Fortschritt in der Ausnutzung der Naturkräfte 
bieten würde, sicher möglich und susführbar. Praktisch ausgeführt ist 
sie aber bisher nicht, weil bisher noch der in Zukunft zu erwartende 
Kohlenmangel nicht dazu nötigt. 


4. Kapitel. 
Die Transformatoren, Umformer und Gleichrichter. 


So wie die Gleichstrommaschinen in den Akkumulatoren ein äußerst 
wertvolles und wichtiges Hilfsmittel für ihre praktische Benutzung besitzen, 
80 besitzen die Wechselstrommaschinen ein ebensolches, aber in anderer 
Richtung wirkendes, in den Transformatoren. Könnte man für Gleich- 
ströme außer den Akkumulatoren auch noch brauchbare Transformatoren, 
oder könnte man umgekehrt für die Wechselströme außer den Trans- 
formatoren auch noch passende Akkumulatoren erfinden, so wäre jede 
von diesen beiden Stromarten zu idealer Vollkommenheit zu bringen. 
So aber hat jede dieser beiden Stromarten ihre besonderen Vorzüge, und 
daß die Wechselströme in vielen Fällen einen wesentlichen Vorsprung 
vor den Gleichströmen bekommen haben, das verdanken sie den Trans- 
formatoren. 

Die Transformatoren haben nämlich die Aufgabe, elektrische Ströme 
von hoher Spannung und geringer Intensität: in solche von geringer Span- 
nung und hoher Intensität umzuwandeln und umgekehrt. 

Ein jeder elektrische Strom besitzt ja, wie wir wissen, einen gewissen 
Effekt, RL kann in jeder Sekunde eine gewisse Arbeit leisten. Die Arbeits- 
menge, welche der Strom in jeder Sekunde abgeben kann, also der Effekt, 
welchen er enthält, wird gemessen durch das Produkt aus seiner elektro- 
motorischen Kraft und seiner nutzbaren Intensität (8.114 u. 255). Ist die 
erstere in Volt ausgedrückt, die zweite in Ampere, so ist der Effekt des 
Stromkreises in Volt-Ampere oder Watt ausgedrückt. Die Arbeit, welche 
der Strom in einer gewissen Zeit leisten kann, ist also das Produkt aus 
der Zahl seiner Watt und dieser Zeit. 

Es können daher zwei Ströme ganz denselben Effekt besitzen, auch 
wenn sie ganz verschiedene Spannungen und ganz verschiedene Strom- 
stärken haben, nämlich dann, wenn das Produkt aus Spannung (Volt) 
und Intensität (Ampere) in beiden Fällen dasselbe ist. Ein Strom, der 
1000 Volt Spannung und !e Ampere Stärke hat, besitzt denselben Effekt 
wie ein anderer, der 2 Volt Spannung hat, aber 250 Ampere Stärke. Das 
Produkt ist; beidemal 500 Watt. 

Ds man nun den Effekt eines Stromes durch Aufwendung äußerer 
Arbeit, etwa von einer Dampfmaschine, erzeugen muß, so sicht man 
daraus, daß es prinzipiell möglich ist, ohne Aufwendung von besonders 
zu leistender Arbeit, die Spannung eines Stromes auf Kosten seiner Inten- 
sität oder die Intensität eines Stromes auf Kosten seiner Spannung zu 
erhöhen. Es fragt sich nur erstens, ob und wie das ausgeführt werden 

, und zweitens, ob diese Umwandlung, diese Transformation, eine 
praktische Verwendbarkeit besitzt. 


Ainer Stelle A 
an einer zweiten n 
‚soll, etwa um 

1 : 3 je durch eine. 
und die andere für den Rückgang des Strames — 


diese Leitung fließt der Strom; aber dabei muß er in der 


Widerstand der Leitı t. N 
geringer Si, je er Weleriand in 
1 alüieh ie mit verchmendete 


und dickere ra EA le um dem 
an Energie klein zu halten. Dadurch verteuert sich aber die 
erheblich und os tritt bald der Punkt ein, wo man an dem für. 
leitung aufgewendeten Kapital ebensoviel an Zinsen verliert, als 
der Energie ist, welche durch geringeren Querschnitt, des Kupfe 
loren gehen würde, Dann hat natürlich wirtschaftlich diese V 
des Leitungsquerschnittes gar keine Bedeutung mehr, 5 
tritt gewöhnlich schon bei einer Entfernung der beiden Stat 
1000—1500 m ei 

Es bleibt ein zweites Mittel übrig, um den En 
eine bestimmte Grenze gehen zu lassen, nämlich 
Stroms In der Tat, wenn man Ei Stromstärke 5 
kann, so läßt sich dadurch die Joulesche Wärme beliebig‘ 











Nutzen der Tranaformierung von Strömen. 425 


Aber an der Ankunftsstelle braucht man ja eine bestimmte Stärke 
des Stromes, etwa zum Speisen von Bogenlampen, kann also, wie es scheint, 
mit der Stromstärke nicht beliebig heruntergehen. Hier ist nun der Punkt, 
an dem der Nutzen der Transformatoren eintritt. Man kann wohl die 
Stromstärke in der Leitung von A nach B beliebig klein machen, aber 
in der Ankunftestation doch eine bedeutende Stromstärke erzeugen, wenn 
man den ankommenden Strom dort transformiert. Natürlicherweise 
kann man durch den Transformator nichts an Energie gewinnen, vielmehr 
muß der in B ankommende Strom mindestens so viel Effekt, so viele 
Watt besitzen, als man in B braucht. Da nun der ankommende Strom 
geringe Intensität haben soll, so heißt das, daß er große Spannung besitzen 
muß, denn das Produkt aus Intensität und Spannung gibt den Effekt. 

Man erkennt aus diesen Betrachtungen leicht, daß man, um durch 
einen elektrischen Strom Energie auf weite Entfernungen übertragen 
zu können, ohne zu großen Verlusten ausgesetzt zu sein und ohne zu 
starke Leitungen anwenden zu müssen, daß man dem Strom hohe Span- 
nung (hohe elektromotorische Kraft) und geringe Intensität geben muß. 
An der Verbrauchsstelle aber braucht man gewöhnlich große Intensität 
und verhältnismäßig geringe Spannung, und deshalb muß man einen 
so fortgeleiteten Strom transformieren, man muß ihn an der 
Verbrauchsstelle von hoher Spannung auf niedrige und von geringer 
Intensität: auf hohe bringen. 

Aber auch an der Erzeugungsstelle selbst wird der Strom manch- 
mal nicht direkt in solchem Zustand erhalten, daß er sich zur weiten 
Fortleitung eignet. Er hat manchmal direkt eine zu geringe Spannung, 
weil man nicht leicht Maschinen mit sehr hohen Spannungen bauen kann. 
Dann muß man ihn erst, bevor er fortgeleitet wird, auf die passende hohe 
Spannung transformieren und am Ende der Leitung ihn dann wieder 
zurücktransformieren. 

Diese Aufgabe nun, die Transformation der Energie eines elektrischen 
Stromes, ist für Wechselströme von selbst schon gelöst, wenn 
auch in unvollkommener Weise, in den Induktionsapparaten, wie sie 
seit Faraday konstruiert sind und wie wir sie auf S. 227 ff. beschrieben 
haben. Diese bestehen aus einer primären Drahtrolle und einer sekun- 
dären, von denen die eine, gewöhnlich die primäre, in der anderen steckt. 
In die Höhlung der inneren Drahtrolle wird ein Kern von weichem Eisen 
gebracht und zwar gebildet aus oxydierten Eisendrähten, um die Wirbel- 
ströme in ihm zu verhindern. Läßt man durch die primäre Rolle eines 
solchen Apparates Wechselströme hindurchgehen, die man außerhalb 
derselben irgendwie erzeugt, etwa durch eine Wechselstrommaschine, 
20 erregt ja jeder Wechsel, jede Veränderung in der Intensität des primären 
Stromes Induktionsströme in der sekundären Rolle, und diese mit: ihrer 
äußeren Leitung wird nun ebenfalls von Wechselströmen durchflossen. 
Der weiche Eisenkern verstärkt diese Induktionsströme; denn durch die 
Wechsel im primären Strom wird der Eisenkern selbst abwechselnd nach 
der einen und nach der anderen Richtung magnetisiert, und diese Ver- 
änderungen in seinem Magnetismus erzeugen ebenfalls in der sekundären 
Rolle die entsprechenden Induktionsstöße und verstärken die von den 
primären Stromschwankungen erzeugten. 





Berl 
Kile 


& 
& 


m 
sekundären 
kommt 


Ai 
# 


und der 
Es 
und 


3 


Endlich drittens, wenn dieser Koeffirient gleich 1 ist, 
der primäre und der sekundäre Strom gleiche Spannung. In 
teren Fall findet also gar keine eigentliche Vi ıı 
FE, ann daher, da dien rarn ArpaeaegHEE 

scheint daher, tzteren Ay le ei 
teile bieten. 8ie bieten ale aber in folgender linsicht, 
Transforinator, d. h. seine primäre Wickelung, in einen 
schaltet, ao kann man seine sekundäre Wickelung benui 
welche elektrische Arbeiten leisten zu lassen, also Glüh 
lampen zu betreiben, Motoren in Bewegung zu setzen u. #. w. 
selben primären Stromkreis noch ein zweiter und dritter 
u. ». £. vorhanden, so sind die sekundären Stromkreise alleı 
formatoren voneinander unabhängig. Was in dem 
kreise des zweiten Transformators vor sich geht, b 
dären Stromkreis des ersten gar nicht, falls nur der 
unverändert bleibt. Man hat also in den Transform 


Re 








Schaltung der Transformatoren. 427 


um aus einem primären Stromkreis eine Reihe voneinander unabhängiger 
sekundärer Stromkreise abzuzweigen. Jeder Transformator ist dann 
gewissermaßen eine eigene Dynamomaschine, die den sekundären Kreis 
speist. Gerade zu diesem Zweck wurden zuerst Transformatoren ange- 
wendet, und zwar solche mit dem Transformationskoeffizienten 1, welche 
man auch deshalb Sekundärgeneratoren nennt. 

Eine derartige Anordnung der Transformatoren wird durch Fig. 394 
dargestellt. Darin bedeuten die Ringe T,, T,, T, die Transformatoren. 
Jeder hat unten eine 
Wickelung, die primäre, 
und oben eine, die 
sekundäre. Von der 
Maschine M gehen die 
zwei Leitungen aus, 
und in diese sind die 
primären Wickelungen 
der drei Transforma- 
toren hintereinander ge- 
schaltet. Von der sekun- 
dären Wickelung jedes 
Transformators gehen dann die eigentlichen Gebrauchsleitungen L,, Ip 
L, aus, in welche etwa Glühlampen oder Motoren eingeschaltet sind. 

Die Absicht aber, eine billige Fortleitung des Stromes und zugleich 
eine Verteilung desselben auf verschiedene Verbrauchsstellen zu erzielen, 
wird bedeutend vorteilhafter erreicht, wenn man die Transformatoren 
(d. h. ihre primären Wickelungen) nicht hintereinander, sondern parallel 
schaltet, und wenn man, wie das auch sonst üblich ist, auch die 
Stromverbrauchsapparate (Lampen etc.) in dem sekundären Kreis jedes 
Transformators ebenfalls alle parallel schaltet. Das Schema für eine 
solche Schaltung ist in Fig. 395 gegeben, in welcher die Buchstaben die- 
selbe Bedeutung R 
haben, wie in der Air 


vorigen ° Figur. 
Die weitere Aun- Ln_ 5 L ®% 
führung und die 
praktischen Vor- 
züge dieser Schal- 


tung werden aber 

erst in dem Kap. 9 dieses Teils auseinandergesetzt werden. Hier soll 
nur von der Konstruktion der Transformatoren selbst, nicht von ihrer 
Verbindung untereinander, die Rede sein. 

Eine Hauptforderung, die man an jeden Transformator stellen muß, 
ist die, daß er die Umwandlung der elektrischen Energie ohne große Ver- 
Iuste bewirkt. Mit anderen Worten, die von den Klemmen der sekundären 
Wickelung in den äußeren Stromkreis abzugebende elektrische Energie 
soll nicht viel kleiner sein, wie die in die primäre Wickelung von deren 
Klemmen aus hineingeleitete Energie. Ganz gleich lassen sich diese 
Energien allerdings nicht machen, ein Verlust an Energie muß notwendig 
eintreten. Zunächst tritt sowohl in der primären wie in der sekundären 


Fig. a0. 

















Effekt. Man 
rkungsgrad 


it. Desi 
also das angewendete Eisen in sich geschlossen ist, poll 
formatoren. Die lossene Form des Eisenkerns 
Vorzug vor der offenen Stabform, daß alle magnetischen Kırı 
ganz im Eisen selbst verlaufen, daß nicht die Kraftlinien zum T 
Luft hinaustreten. Es findet also dabei keine Streuun; 
der magnetischen Kraftlinien statt. Wenn der Magn u 
also die Zahl der Kraftlinien vermehrt oder vermindert wird, 
dus durchaus innerhalb des Eisenrings, und daher alle d 
stehenden oder die verschwindenden Kraftlinien di 
der sekundüren Wickelung und erzeugen in diesen daher 
Induktionaströme. ‘ 
Zweitens «ber werden solche Eisenkerne, um die M 
verhindern, nicht massiv hergestellt, sondern aus Risen 
band, wie wir das in anderen Fällen schon mehrfach 






Drittens, um die Hysterosisverluste möglichst zu. bese 
es angemessen, die Polwechselzahl im Transformater so. 

lich zu machen. Das ist natürlich nur dadurch“ mä 
überhaupt dem Wechselstrom, der durch die primären 


Geschlossene Transformatoren. 429 


windungen geht, möglichst kleine Periodenzshlen gibt.: Aus diesem 

Grunde gerade werden heute die Wechselstrommaschinen ziemlich all- 
mein nur mit 50 Perioden in der Sekunde, also mit 100 Polwechseln 
nstruiert. 

- Endlich, um die Joulesche Wärme in den Transformatoren zu ver- 
ringern, muß man den Widerstand der Drahtwindungen passend klein 
wählen. Diese Dimensionierung hat noch, wie wir sehen werden, den 
weiteren Vorteil, daß die Spannung an den sekundären Klemmen sich 
dabei sehr wenig ändert, ob nun der sekundäre Stromkreis geschlossen 
‚oder offen ist. 

Die geschlossene, pollose Form der Transformatoren wurde nun 
von Ganz & Co. in doppelter Weise erzielt. Bei der ersten Art der 
Transformatoren wurde ein Eisenring, der aus Drähten oder Bändern 
oder Blechen zusammengesetzt war, zunächst mit der primären Wicke- 
lung umgeben und auf diese wurde die sekundäre Wickelung gebracht, 
oder es wurden besser die beiden Wickelungen getrennt in einzelnen 
Sektoren um den Ring gelegt. Die Transformatoren dieser Art werden 
Kerntransformatoren genannt, weil sie einen Eisenkern haben, 
auf welchen die beiden Windungssysteme eingewickelt sind. 

Dasselbe Ziel eines pollosen Transformators kann man aber auch 
dadurch erreichen, daß man die beiden Windungssysteme außen mit 
einem Mantel von Eisen umgibt. Auch dadurch wird das Eisen so mag- 
netisiert, daß nirgends ein in Beier Pol entsteht, auch dadurch wird also 
ein polloser Transformator erzeugt. Damit im Eisen die Wirbelströme 
nicht auftreten können, wird es wieder in Form von oxydierten Drähten 
angewendet, die senkrecht zu den Kupferdrähten aufgewickelt werden. 
Diese Transformatoren der zweiten Art nennt man Manteltrans 
formatoren. Der ringförmige Kern wird aus isolierten Kupfer- 
drähten gebildet, die passend zur primären und sekundären Wii 
zusammengefaßt werden, während außen auf diesen Ringen Eisendraht 

‚wickelt ist. Im ganzen werden jedoch jetzt hauptsächlich Kerntrans- 
formatoren, nicht Manteltransformatoren benutzt. 

Die Transformatoren, wie sie von Ganz & Co. zuerst konstruiert 
wurden, hatten tatsächlich die Form eines Ringes aus Eisendrahtbündeln. 
Indes erwies sich die Herstellung solcher Transformatoren als ziemlich 
umständlich und kostspielig, und daher werden jetzt zwar allgemein die 
Eisenkerne in geschlossener Form, aber nicht in Ringform ausgeführt. 
Man konstruiert sie häufig derart, daß zwei quadratische oder runde 
Eisenkerne mit den primären und sekundären Spulen abwechselnd um- 
geben werden, und daß diese Eisenkerne oben und unten durch Eisen 
miteinander verbunden und so geschlossen werden. So zeigt Fig. 396 
den Eisenkern eines Transformators von Helios, während Fig. 397 den 
Kern, umgeben von den Rollen, abbildet, auf welche die primären 
und sekundären Wickelungen aufgewunden sind. Der ganze Apparat 
wird mit einem runden Eisengehäuse umgeben. Man unterscheidet bei 
jedem Transformator die Leitungen von den beiden Wickelungen als 
Hochspannungs- und Niederspannungsleitungen, 
letztere wird auch als Verbrauchsleitung bezeichnet. Häufig werden nicht 
bloß die beiden Enden der Niederspannungswickelung zu festen Klemmen 








430 IL. Teil, 4. Kapitel, 


an dem Transformator geführt, sondern es wird auch noch von der Mitte 
dieser Wickelung eine Leitung zu einer festen Klemme zwischen den beiden 
anderen a Dann herrscht zwischen den beiden äußeren Klemmen 
die volle Spannungsdiflerenz, die in der sekundären Wickelung des Trans- 
formators erzeugt wird, zwischen jeder von ihnen aber und ei 
herrscht nur die halbe Spannungsdifferenz. Das ist häufig von Vorteil. 
Wenn z. B. die ganze Spannungsdifforenz der Niederspannı 

100 Volt: beträgt, 0 schaltet man Bogenlampen, welche nur die halbe 
Spannung von 50 Volt brauchen, zwischen die Mittelklumme und je eine 





Pig. a. ne on. 





arbeiten, werden jetzt Transformatoren, meistens Fe 
hergestellt, die sich nicht im Prinzip, sondern nur in dem Aussehen 
in der Art der Herstellungsweise unterscheiden und die, ‚gute Material 


und richtige Dimenaionierung vorausgesetzt, alle einen schr hohen Wir 
kungsgrad ergeben. Man klassifiziert die Transformatoren, ihrur Größe 


voltampere ausdrückt. Wir wissen ja (8, 255), daß bei Wechsel- 
strömen das Produkt aus den Volt und Ampere im allgemeinen nieht gieseh 
der wirklichen Leistung in Watt ist, sondern daß die Watt kleiner sind ak 
das Produkt aus den Volt und Ampere. Ein Transformator für 50 Kal 
voltampere kunn bei induktionsfreier Belnstung, also zB. 
wenn er nur Glühlampen treibt, 50 Kilowatt abgeben. also die sr 
kundäre Spannung, die er liefern soll, 100 Volt, so kann er Strom be 
zu 500 Ampere abgeben. Bei induktiver Belastung ist seine Deistung 


geringer. 6 


[ BE 342—A | 





Kb Hacaugerimerk Ir hi lan Tenzlomnalar uf vorne 
ugenmerk ist bei al 'ormatoren 

‚der Hoc! len zu richten. Da diese 
Ra ee er 
‚der kleinste Fehler in der Isolation geeignet, Fig. sun. 

si Durelsehlagen. von Funken berbeiu: 


begnügt man sich deshalb nicht mit der 


Metallteile Umspinnungen der Apparate | 
nicht angreifen und dagt: Sicht ra altes 4 
bei Erwärmung entflammen. Denn duch 
die in..den ‚Spulen auftretende Joulesche 
Wärme wird natürlich das Öl erhitzt. Die angewendete Menge Öl wird 
50 normiert, daß diese Erwärmung einen bestimmten Betrag, 50 his 600, 
nicht überschreitet, Die Ölisolation wurde zuerst auf der Frankfurter 
‚chen Ausstellung (1891) angewundet, als es sich darum handelte, 
n zu konstruieren, die Spannungen bis zu 30000, ja 
40.000 Volt aushalten sollt: Die Isolation für solch hohe Spannı 
zuerst, der Maschine: ik Oorlikon und der Allgemeinen Elek- 
“Gesellschaft in Berlin in vortrefflicher W: 2 
daß der Transformator in einen Kasten voll Öl eingesetzt wurde. 
Das Öl dringt durch alle Poren und isoliert vorzüglich. 

Ein besonderer Full von Transformatoren sind die Drehstrom- 
transformatoren. Unter Drehstrom versteht man ja ein System 
dreier Wechselströme, welche gegeneinander Plissenunterschiede haben, 
Man kann daher die drei Wechselströme transformieren, indem man jeden 
durch ein besonderen Transformator gehen läßt. Die transformierten 
Ströme haben dann, wenn die Transformatoren gleich gebaut sind, die- 
‚selbe Phasendiflerenz wie die eingeleiteten primären Ströme. Man kann 


ki. 





= 








432 U. Teil, 4. Kapitel, 


diese drei Transformatoren dann auch wider verketten. Aber man kann 
auch die drei Transformatoren in einem A De a man 


unten durch Eisen miteinan- 
der verbindet, so daß jeder 
Kern durch die beiden an- 





noch Pa mehrfache Weise 
treffen. So sind bei den Dreh- 
stromtransformatoren der$ie- 
mens-Schuckertwe 





gestellt und oben und witen 
miteinander verbunden. 
jeden Bisenkern sind die 
rer 
onzentri a 
Enden der drei Leitı 
Hochspannung und die der 
N HPRREN EEE zu An 





Drehstromtrame 
en Allgemei 
nen Elektrizitäts.Ge 
sellschaft, die alle mit Ölisolation versehen sind (ebenso wie 
ihre Wechselstromtransformatoren), sind die drei Bisenkerne in eine 
Ebene gestellt, wie man aus Fig. 400 sieht, und ebenso konzentrisch 
mit den beiden Wiokelungen umgeben, Sie werden für Primär Anepannirngn 
bis 10000 Volt konstruiert. Der ganze Transformator befindet sich in 
einem Ölkasten, der entweder glatt, wie Fig. 401, oder 
gewellt ist. Auch bei diesem Transformator gehen die 
Wirkungsgrade bis zu 98 Proz. 

Man kann such die Eisenkerne übereinanderlagern, 
wie es die Maschinenfabrik Schwarzkopf mit ihren 
Transformatoren tut, So zeigt in Fıg. 402 die erste 
Figur die Risenanordnung eines Transformators für 
gewöhnlichen (einphasigen) Wechselstrom, die zweite 
für einen zweiphasigen Strom, die dritte für einen 
Drehstrom. Diese Anordnung empfiehlt sich nament- 
lich bei beschränktem Raum. 

Bei allen Transformatoren wird der Widerstand in der ir 
Spule (Niederspannung) immer so klein gemacht, daß die Joulesche Wärme 
nur 1 Proz. etwa der gesamten Energie bei Vollbel (Maximalsteom) 
beträgt, Dumit ist nun zugleich der Vorteil verbunden, daß der Spannung 


Pig. am. 








Konstante Klommenspannung. 438 
ser in ine chen Spule hat Beim masse Bram ach gering it 
Daher ist Moser, Men 
en Kan ten kin rn a ae den 
besseren ‚toren der der U: 


Ko pri Klemme < primäre Klemmen ee 
nung ut Ie 

hl Er n. Daraus 

folgt, daß ein welcher ut ‚gobauter Transformator 

immer konstante BERIESESENPEREUAgRE 

den sakundären Klemmen hat, wenn nur die 


rindre Klemmepspannung dauernd gleich ie 
Das ist aber 


en ganz besonders wichti 

len in Verteilung der Energie in ra 

liefernden t (hier deu sekundären den 

dieselbe bleib, wie groß oder klein auch der hußlare Widerstand sei. Daher 

eignen sich die Transformatoren ausgezeichnet zur Verteilung der Euergis. 
rs. m. 




















1 
'h die Transformatoren hat man es also bei Wechselströmen in 
‚die beiden Faktoren, von denen der Eflekt eines Stromes ub- 
nämlich Spannung und Stromstärke, beliebig zu ändern, die eine 
der anderen zunehmen, oder zu Nutzen der anderen abnehmen 
Te ae dabei haben die Wechselstromtransformatoren die großen 
‚daß sie einen nchr hohen Nutzeffekt besitzen und daß sie keine 
‚gebrauchen. Sie enthalten eben keine beweglichen Teile, son: 


Drahtwindungen. Daher kann man dure solche, ‚Apparate 
. Kloktrisieht. 12, Auflage, 


fr 


Gleichströme ist eine aolche 
‚ohne bewegliche und nau 


ung, wie bekannt, ändern, Aber indem m 
hine, die als Motor wirkt, dasselbe tut, 
“ oder in sie einschaltet, kann 


der zweiten Muschine, der Dynamo, in derselben 
hat dadurch ein zweites, mit dem ersten zusam 
wm die Spannung des erzeugten Gleichstromes in 
regulieren, 
Da man aber, wie oft erwähnt, Gleichstrom 

hohe Spannungen bauen kann, so ist der Bereich, 

formation bei Gleichströmen überhaupt möglich 
ingerer als bei Wochselströmen. Während es bei d 












Wochselstrom-Gleichsteomumformer. 4 


fach ist, einen Strom von 5000 oder 10.000 Volt Spannung in einen solchen 
von 100 Volt zu: transformieren oder umgekehrt, kann man bei Gleich- 
strömen im inen schon zufrieden sein, wenn man von 100 Volt 
auf 500 Volt oder Fer umforımen kann. Außerdem brauchen 
natürlich die beiden Muschinen, wie alle Apparate mit bewegten Teilen, 
dauernde Aufsicht, während diese bei den eigentlichen Wechaelstrom- 
teansforımatoren nicht nötig iat. 
Dasselbe Prinzip der ? Famengkapplen Maschinen ist auch an- 
wendbar, um Oleohaizöun in Iströme zu verwandeln und um- 
Man muß nur zu dm z Yan auf eine und dieselbe Achse eine 
und einen Gleichstrommoter, oder eine Gleich- 
strommaschine und einen Wechselstrommotor setzen. In den Motor 
leitet man im ersten Falle Gleichstrom ein und erhält von der Dynamo- 


Fig. son, 





maschine Wechselstrom zurück. Im zweiten Fall leitet man in den 
Motor Wechselstrom ein und erhält von den Bürsten der Dynamo Gleich- 
strom zurück. Wenn man z. B. in einem Leitungsnets, das von Wechsel- 
strömen betrieben wird, einen Akkumulator Inden will, so muß man 
einen solchen Wechselstrom-Gleichstromumformer ein 


Es ist von selbst ‚ersichtlich, daß man auf dieselbe Weise auch Gleich- 
strom in Drehstrom umformen kann und umgekehrt, indem man eine 
‚Gleichstrom- und eine Drehstrommaschine auf dieselbe Achse setzt. So 
en einen kleinen, für Schulzwecke geeigneten, Drehstrom- 

jumformer von Ü, & E. Feim in Stuttgart. Man sieht rechts 
‚einen Drehstrommotor, welchem also von außen Drehstrom zugeführt 
wird, und links auf derselben Achse eine Gleichstromdynamo, von deren 
‚Bilrsten man also Gleichatrom abnehmen kann 

Die Umformer, welche aus Wechselstrom oder Drehstrom Gleich- 

Bag, haben eine erhebliche und wichtige Anwendbarkeit. Win 

schon mehrfach erwähnt wurde, macht die Anwendung der 
Wechselströme und insbesondere der Drehströme in den großen elektri- 
‚schen Anlagen immer größere Fortachritte, weil diese sich als bedeutend 


ke 


Elektrode bedeuten. Mit jedem der beiden 

verbindet man zwei solche Zellen parallel und zwar 
Aluminiumelektrode, die andere mit der Kohlvelek 
Aluminiumelektroden von A, und B, werden dann 
A,HB,, die freien Kohleelektroden durch einen Dra 


tet, in denen Gleichstrom fließen soll. 
der Pol C positiv, »o kann der Strom von ihm nur fl 





Elektrolytischer Gleichrichter. 437 


durch W in der Richtung des Pfeiles nach G fließen (da ihm der Weg 
durch B, versperrt ist, weil dort die Aluminiumelektrode Anode würde) 
und von G über B, zum negativen 

Pol D. Ist in der nächsten halben rien 

Periode des Wechselstromes C 

negativ, also D positiv, so fließt 

der Strom von D über B, (in B, 

wäre Aluminium Anode) nach H, 

dann auch wieder in der Richtung 

des Pfeiles nach @ (denn der Weg | [EC As w 

über A, ist versperrt) und von G B Be 

über Ayasch dem negativen Pol C. 

Beide Hälften des Wechselstroines 

sind also in dem Leiter HG 

gleichgerichtet. Man bezeichnet 

deswegen eine solche Kombination B 

von 4 Zellen in dieser Schaltung 

auch als Gleichrichter. Obwohl dieses Verfahren für die An- 
wendung im großen noch nicht durchgebildet ist, ist es sehr bequem 
und ohne große Kosten da zu benutzen, wo es sich nur darum handelt, 
für kleine Apparate, also für geringe Stromstärken aus einer Wechsel- 
stromanlage Gleichstrom zu entnehmen. Die 
Formen, die man den Elektroden gibt, sind un- 
wesentlich, nur hat es sich als vorteilhaft erwiesen, 
dafür zu sorgen, daß die Aluminiumelektrode 
immer von der Flüssigkeit bedeckt ist. Eine Form 
dieser Zellen, die von Nodon herrührt, ist in 
Fig. 405 gezeichnet. Ein Doppelzylinder EE von 
Eisen, dessen innere Wand perforiert ist, ist unten 
durch einen Kautschukstopfen K_ verschlossen. 
Durch diesen ist die Aluminiumelektrode in Form 
eines Stabes oder einer Röhre A A hindurchgesteckt. 
}E Der Eisenzylinder bildet selbst die zweite Elek- 
trode. Er wird mit Ammoniumphosphat gefüllt, 
welches durch die Löcher hindurch das Aluminium 
bespült. Um mehr oder minder große Flächen des 
Aluminiums wirken zu lassen, kann ein Schutzrohr K 
aus Hartgummi über dasselbe gestülpt werden. 
Da sich die Flüssigkeit beim Betrieb der Gleich- 
richter stark erwärmt, ist es vorteilhaft, große 
Gefäße anzuwenden oder künstliche Kühlung ein- 
zurichten. Die Apparate sind bisher bis zu 4 Kilo- 
watt Leistung mit 75 Proz. Nutzeflekt gebaut worden. Falls sich diese 
Methode für große Leistungen auch technisch brauchbar ausbilden läßt, 
würde sie eine wesentliche Anwendbarkeit für viele Zwecke besitzen. 
Denn in dem schr wichtigen Punkte der weiten Fortleitung elektrischer 
Energie ist gerade durch die Möglichkeit der Transformation von hohen 
Spannungen auf niedere und umgekehrt der Wechselstrom resp. Dreh- ' 
strom dem Gleichstrom noch wesentlich überlegen, während für die 


Fig. 006, 


























438 II. Teil. 4. Kapitel. 


Anwendung zum Betrieb von Lampen und Motoren der Gleichstrom 
doch manche Vorteile hat, zum Laden von Akkumulatoren aber sogar 
unentbehrlich ist. 

Es hat sich allmählich eine Scheidung der Kompetenzen zwischen 
Wechselstrom (resp. Drehstrom) und Gleichstrom in der Art ausgebildet, 
daß für weite Entfernungen der Stromverbrauchsplätze untereinander und 
von der Maschine der Drehstrom mit Transformatoren eintritt, während 
für enge, kleine Betriebe der Gleichstrom das Übergewicht hat. In der 
Tat sind jetzt eine große Reihe von elektrischen Anlagen mit hochge- 
spannten Drehströmen und Transformatoren bereits ausgeführt an Orten, 
wo ohne eine ökonomische Fernleitung hochgespannter Ströme eine zweck- 
mäßige elektrische Einrichtung nicht möglich gewesen wäre. 


5. Kapitel. 
Das elektrische Bogenlicht. 


Den Hauptanstoß zu der großen Entwickelung der Elektrotechnik 
seit dem Jahre 1880 gab das Bedürfnis nach allgemeiner Einführung 
der elektrischen Beleuchtung. Elektrisches Licht hatte man zwar lange 
schon im Laboratorium für Vorlesungsversuche und zuweilen auch öffent- 
lich für besondere Zwecke gemacht. Man scheute für solche Zwecke 
auch nicht die umständliche und teure Verwendung von kräftigen gal- 
vanischen Batterieen. Sollte das elektrische Licht aber praktisch ver- 
wendet werden, sollte es möglich sein, dasselbe zur Beleuchtung von 
Straßen, Plätzen und großen Räumen zu benutzen, so kam es vor allen 
Dingen darauf an, die Erzeugung des nötigen elektrischen Stromes be- 
quemer und viel billiger zu machen, als man es durcli Anwendung von 
galvanischen Batterien erreichen konnte. Dies war eine der wesent- 
lichsten Ursachen, daß sich die Technik mit besonderer Wucht auf die 
Erzeugung von elektrischen Strömen durch direkte Aufwendung von 
Arbeit warf, und die Dynamomaschinen, welche dies mit Hilfe der Induktion 
erreichen ließen, waren das Hauptresultat: dieser Anstrengungen. 

Das elektrische Licht entsteht, wie auf 8. 115 ff. auseinandergesetzt 
ist, wenn ein starker elektrischer Strom zwischen zwei Kohlenspitzen 
übergeht, die durch eine kleine Strecke erhitzter Luft voneinander getrennt 
sind. In dem ziemlich großen Widerstand, welchen eine solche Luftstrecke 
dem Strom bietet, wird nach dem Jouleschen Gesetz eine große Wärme- 
menge erzeugt und diese bleibt, da die Luftstrecke zwischen den Kohlen 
nur klein ist, konzentriert an dieser Stelle und erhitzt sowohl die Luft 
wie die Enden der Kohlen selbst. 

Die Erfahrung lehrt nun, daß bei einem mit Gleichströmen betriebenen 
Lichtbogen eine Spannung zwischen den Kohlen von ca. 40 Volt berrschen 
muß, damit der Lichtbogen entstehe, bei einem mit Wechselströmen be- 
triebenen dagegen eine viel kleinere, etwa 28 Volt. Es ist noch nicht 
vollständig aufgeklärt, warum ein Lichtbogen nur mit einer so hohen 
Spannung betrieben werden kann. Der Widerstand der warmen Luft- 
schicht ist nicht so groß, daß er diesen großen Spannungsverlust hervor- 
bringen könnte. Es kann sein, daß in dem Lichtbogen, d. h. in der Luft- 
schicht, eine Art Polarisation entsteht, wie in einer Flüssigkeit, und daß 
diese eine hohe Gegenkraft entwickelt. Es kann aber auch sein, daß bei 
dem Übergang des Stromes aus den Kohlen in die Luft ein hoher Übergangs- 
widerstand erzeugt wird, wie bei den Aluminiumzellen (8. 154). Wie gesagt, 
ist diese Frage noch nicht definitiv aufgeklärt. Tatsache ist jedenfalls, 
daß man, um Bogenlicht zu erzeugen, an den Enden der Kohlen eine 
Klemmenspannung anwenden muß, die immer größer als 40 Volt ist, 
wenn man Gleichströme benutzt. Bei Wechselstrom muß sie größer sein 






Eu © 
Eilk: 


positi 
verbunden ist, also wenn Gleichströme angewendet 
itive Kohlenelektrode sehr buld sich aushöhlt und 
öter bildet. Zugleich hat die positive Kohle eine viel h 
on 25009, Die negative Ko 
des Vorganges ıaben und apitzt sich zu. 
der beiden Kohlen in Fig. 406. Auf den Kohler 
während eine Menge von runden Partikelchen hin 
sich warzenförmig an beliebige Stellen ansetzen. Es 
unreinigungen der Kohlen her, welche durch die gt 


Atmosphären (sogenannte 
') oder aber man it die Kohlenstäbe hohl und ver- 
‚sieht sie mit einem Kern aus Kohle, die mit einer leicht Nüchtigen, hell- 
De ea a an hg innte Dochtkohlen). Fig. 

zeigt oben als positive Gr Denke ua ii 





is Lichtinenge ab, welshe die Kahn stmtrablen Kbascn; 
und, daher sin Wechsltröme cbenso geeignet 


‚eine Zahl, welche vollkommen susreicht, um das dı 

Licht als ganz kontinuierlich erscheinen zu lassen. 

In einer anderen Beziehung dagegen findet ein Unterschied im elek- 

trischen Licht statt, je nachdem es von Wechselströmen oder von gleich- 

2 ‚Strömen erzeugt wird. Wenn durch die Kohlen ein atets 

2 i Strom fließt, so bildet sich an der positiven Elektrode 

leuchtende Vertiefung, ein leuchtender Krater. Bei den elektrischen 

für Gleichstrom, deren Beschreibung im folgenden gegeben wird, 

‚nn atete die obere Kohle zur positiven Blektrode gemacht, d. Ih. 

mit dem positiven Pol der Dynamomaschine verbunden. Ba bilder ‚dann 

is die positive Kohle einen Reflektor, durch welchen die Licht- 

‚strahlen nach unten geworfen werden, Das Licht breitet sich nicht gleich- 

mäßig nach allen Seiten aus, sondern es wird mehr Licht nach unten ge: 

'worfen, als nach den Seiten geht. Und da man gewöhnlich unten das Licht 

I ‚braucht, so ist das schr vorteilhaft. Bei Anwendung von Wechselströmen 

wird abwechselnd jede Kohle bald positive, bald negative Blek- 

n brennen beide Kohlen gleich rasch ab; es bildet 

‚sich kein Krater in ihnen, sondern sie bleiben beide zugespitzt, wie sie «s 

von vornherein waren. Um daher in diesem Falle die Hauptmenge des 

/ Lichts nach unten zu werfen, muß man künstlich Reflektoren anwenden, 
was man bei Gleichatrömen nicht nötig hat. 

Läßt man elektrisches Licht frei, d. h. ohne Glocke brennen, #0 ist 









Pie un. 
———! 


o 

w Das Auge 
Kreis e.d in hellem Felde. Wirken nun beide er 
‚so wird der Kreis hell auf dunkel oder dunkel heil 
von LL oder MM mehr Licht auf das Prism cam 
wird sich von seiner Umgebung nicht ableben, sondern «b 
wie diese, wenn das Prismensystem von beiden 
leuchtet ist. Damit die beiden Lichtquellen nicht, wie ı 
gebenen Durstellung hervorgeht, unter rechtem Winkel 
meter zu stehen brauchen, sondern, was viel bequemer i 
Linie mit dem Photometer liegen, wird das Prismenaystem 
angebracht, den Fig. 408 geöffnet zeigt. Bei A B aieht; 
Prismensystem, welches durch ein kleines Fernrohr x 
Die beiden zu vergleichenden Lichtquellen werfen ihr Biel 
ein Fenster F (das andere, vordere ist in der Figur fo 


Photometer. 448 


beiden Seiten eines Porzellanschirmes P, von welchem nur die eine Seite b 
‚sichtbar ist. ge fene Licht fällt auf je einen 

iogel e und [, und diese werfen das Licht dann in der richtigen Weise 
a das Prismensystem. Man muß nun das Photometer 0 lange auf 
‚einer zwischen den beiden Lichtquellen beündlichen Bank verschieben, 
bis Kreis und Umgebung gleich hell er- 
scheinen. Dann wird das Photometer 
von. beiden Lichtquellen leich hell bo- 
leuchtet, und in diesem Falle verhalten 
sich die Lichtstärken der beiden Licht- 
jmellen direkt wie die Quadrate ihrer 
bstände vom Photometer. Man kann 
auf diese Weise Liehtstärken miteinander 


Das Photometer wird verschiebbar 
auf einer Be bracht, die mit einer 


indem a Das Zimmer, 
die Feen Messungen vorgenommen werden, muB 
ganz verdunkelt sein, so daß außer von den zu vergleichenden 
eye kein Licht auf dns Photometer fällt. 
eit, mit der man alle Lichtstärken vergleichen kann, 
wide jetzt in Deutschland dus Licht einer Lampe benutzt, welche von 
w. Hefner-Alteneck konstruiert wurde, der Am a BER 
In dieser verbrennt reines Amylacetat durch einen de siva 8 mm 8 mm 


Fig, a0 


inneren Sn e mm äußeren Durchmesser Bel Di 
in Fig. 409 bildet ist, und die als Hefnersche aleraat 
lampe bezsic not wird, hat, wenn man der Flamme eine Höhe von 


40 mm gibt, eine Licht- 
stärke, welche jetzt un 
ter dem Namen „He 
nereinheit" oder 
Hofnerkerze (HK) 
als Einheit benutzt wird. 
Um die Höhe der 
Flamme zu messen, be- 
findet, sich rechts auf 
der Lampe ein soge- 
nanntes Flammenmaß. 
Die Lampe hat den Vor 
zug der sicheren, stets 
gleichmäßigen Herstell- 
barkeit. Eine deutlichere Vorstellung von der Lichtstärke dieser Einheit 
wird man erhalten, wenn man sich merkt, daß eine gewöhnliche Straßengus- 
Hanne oder elektrische Glühlampe eine Helligkeit von ungefähr 16HK hat. 

Die Helligkeit des elektrischen Lichtes hängt natürlich ab von der 
Stärke des Stromes, welcher durch die Kohlen hindurchgeht, und 
man kann durch Veränderung der Stromstärke die Helligkeit des Lichtes 
in sehr weiten Grenzen verändern, von einigen hundert Kerzen bis zu 
vielen Zehntausenden Kerzen Stärke 


ka 


Fig 100, 





Es war mithin die erste Forderung für die 
des elektrischen Lichtes, die Kohlenstäbe 


muß die Regulierung etwaige Schwankungen in 
ausgleichen, d. h. sie muß den Abstand der 

der Baus vergrößern, wenn der Strom zu sturk, 
er zu schwach wird. 

Es wurden deshalb schon seit Beginn der Ver 
trischen Lichtes für Vorlesungszwocks derartige Regt 
welche man kurz als elektrische Lampe 
selbstvorständlich, daß eine so feine Ragul 
kung des Stromes folgen muß, nicht möglich q 
selbst zu dieser Regulierung benutzt, Es muß der Strom, v 
wird, von selbst die beiden Kohlen einander nähern, u 
wird, sie von selbst voneinander entfernen, so daß sie si 





FARBEN 
in ; I 
E 4 Hi 
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SE 


a 
(agneten eine entgegen wirl . wol len. 
ie von demselben abzuziehen sucht. Eine solche Kraft hat 
man z. B, in einer Foder, welche, wenn dar Magnet den Anker nach unten 
zieht, ihn nach oben zu ziehen sucht, Bei einer bestimmten Stellung des 
Ankers herrscht dann Gleichgewicht zwischen der Anziehung des Mag- 
neten und der Feder. Jede Vergrößerung der Stromstärke macht den 
stärker, zieht also den Anker herub und spannt dadurch die 

" Durch diese Herabbewegung des Ankers bringt man nun eine 
Entfernung der Kohlen voneinander hervor, dadurch wird der Strom 
schwächer, der Elektromugnet ebenfalls, die Anziehung der Feder über- 
fiegt und bringt dadurch den Anker und die Kohle wieder auf die nor- 


tung, 

Nach en Prinsipin im allgemeinen wurden schon die ersten elok- 
trischen Lampen konstruistt, die aber noch recht kompliziert gebaut waren. 
"Bei den neueren Lampen atrebt man im allgemeinen danach, eine möglichst 
einfache und sichere Konstruktion anzuwenden. Dabei läßt man den 
Anker des Elektromagusten nicht direkt die «ine Kohle bewegen, sondern 
man richtet es vielmehr s0 ein, daß der Anker bei seiner ea ei 

entweder urretiert oder in Bewegung setzt und erst 

dieses Rüderwerk läßt man die Kohle bewegen. Als ein erstes Beispiel 


a 











8) 


> 
>> 


ers 
Zei 


0) 
4 








Ns} 


ANHTATATATANLTEEN 












der Liehtbogen. Zu gleicher 2 


jetzt ein direkter Kontakt 


statt, so daß der Strom nicht 1 


Elektromagneten E geht. Der Anker wird also lo 
‚geht aus dem kleinen Bad heraus und die Kohlen 
egeneinander. Dadurch wird A wieder m 


fort, durch welches der Lichtbogen stets auf gleicher 








Fig au 


Bezug auf le en ekarliee 
ae se de a er 
tors viel ern, 
ml in der Tat 1a’elde Unah] von Lampen kanatraler 
, welche in der einen oder anderen Hinsicht 
‚oder un v ” 


ja dadurch 
Brom die 
‚stärl 


gültig. Die Schwächung ‚kann herrühren von den Vorgängen in der 
selbst, vom Abbrennen der Kohlen u. ». w., sie kann aber auch von daß 


Se getrennt. 
ee ge en re dns ist, 2 


kommen, wenn der Strom, der in die Lampe gesendet wird, nicht kon- 
stant jet. Wenn nun zwei oder ne: Er 


Infolge dieser Verstärkung muß nun aber auch die 

der ersten Lampe in Tätigkeit: kommen und deren Kohlen 
auseinander bringen. Jetzt brennt m die zweite Lampe vielleicht nor- 
mal, während die erste schlecht brennt, Noch schlimmer ist es, wenn mehr 
als zwei Lampen in einen Stromkreis eingeschaltet werden sollen. Was 
der einen dan nutzt, das achadet der anderen. En findet ein ewiger 


an en allen Lampen statt, 

‚kann diese Schwierigkeiten aber durch eine einfache Schaltungs- 
änderung vermindern. Bei der oben beschriebenen elektrischen Lampe 
nämlich war die elektrische Regulierungsvorrichtung direkt in den 
Hauptstromkreis eingeschaltet. Dadurch übernahm sie wohl 
die ‚des Kohlenabstandes, wenn die 'h änderte, aber 
sie wurde auch beeinflußt durch alle anderen Vorgänge im Stromkreis 


kun 





Neb chluß, nicht im Ha, 
rn ee u nn le 


‚stärken in beiden Zweigen verhalten si 
en 69 wissen, Je = a 
Beer ale in 
ae wirken und die Ki 


Zweigen in gleichem Verhältnis, Ver 
viel geringerem Maße als bei der früheren Schaltung. 
nur bei ganz geringen äußeren Stromschwankungen 
ja sofort ch die Betrachtung des Grenzfalles 
der Strom außerhalb sehr schwach wird, natürlich. 
sehr schwach werden muß. Die Pruxis hat es uber 
kleinen Stromschwankungen zu tun. 

Der Elektromagnet muß bei Lampen dieser 
schlußlampen nennt, mit sehr. vielen 
Drahtes umwickelt sein, damit nur ein ganz geringer 7 





Ditferentiallampe. 449 


normaler Lichtbogenlänge durch die Regulierungsvorrichtung hindurch- 
gehe, während der Hauptstrom zur Lichterzeugung benutzt wird. 

Indes auch bei diesen Nebenschlußlampen ist der Einfluß äußerer 
Stromschwankungen zwar geschwächt, aber nicht ganz vermieden; viel- 
mehr wirken äußere Stromschwankungen auch hier störend auf die Regu- 
lierung, wenn auch in geringerem Grade. Wird z. B. der Strom, der in 
die Lampe kommt, aus irgendwelchen äußeren Ursachen zu stark, so 
werden auch die beiden Zweigströme stark, das Licht brennt also stärker 
als normal, aber auch der Regulierungsmagnet ist stärker als im normalen 
Zustand. Je stärker der Magnet ist, desto mehr zieht er die Kohlen an- 
einander (da ja Verstärkung des Stromes im Regulierungszweig die Kohlen 
aneinander bringen muß). Es wird also dann das zu starke Licht noch 
stärker, und umgekehrt ist es bei zu schwachem Licht. Es werden also 
äußere Stromschwankungen durch die Regulierung nicht ausgeglichen. 
Auch hierbei schädigen die Stromschwankungen im äußeren Stromkreis 
noch jede einzelne Lampe, wenn auch in viel geringerem Maße als bei den 
Lampen, welche die Regulierung nicht im Nebenschluß haben. 

Eine vollkommene gegenseitige Unabhängigkeit aber vieler Lampen, 
die in einen Stromkreis hintereinander eingeschaltet sind, wurde 
erst erreicht durch eine Einrichtung, die von Hefner-Alteneck 
angegeben wurde, die das aufgestellte Problem wirklich löste und die 
zum erstenmal in der Tat ein vorzügliches Brennen mehrerer Lampen 
in einem Stromkreise gestattete. Dies wurde erreicht durch eine be- 
sondere Schaltung und Regulierung. Die Lampen, welche diese Ein- 
richtung besitzen, nennt man Differentiallampen. Sie wurden 
zuerst von Siemens & Halske 3 
bei ihren vielen Beleuchtungsanlagen ae 

führt, 


ei 





ingeführt. 

Auch bei der Differentiallampe 
wird derStrom, der von der Maschine 
kommt, verzweij In dem einen 
Zweig befinden sich die Kohlen, in 
dem anderen eine Regulierungsvor- 
richtung. Die wesentliche Verände- 
rung ist aber die, daß auch in dem 
ersten Zweig, in welchem sich die 
Kohlen befinden, eine Regulierungs- 
Vorrichtung angebracht ist, und zwar 
20, daß sie der anderen entgegenwirkt. Durch das Schema in Fig. 414 
wird die Wirkung der Differentiallampe deutlich werden. 

Von der Maschine M geht der Strom nach den beiden Verzweigungs- 
punkten a und b und durchfließt den Zweig a R, b mit der Regulierungs- 
Vorrichtung R, und den Zweig a RK K b mit der Regulierungsvorrichtung 
R und den Kohlen K K zu gleicher Zeit. Die Stromstärken in den beiden 
Zweigen verhalten sich umgekehrt wie ihre Widerstände. Die Regulie- 
rungen sind nun so eingerichtet, daß eine Verstärkung des Stromes in R, 
die Kohlen näher aneinander bringt, die Verstärkung des Stromes R 
dagegen die Kohlen auseinander zieht. Wird also der Lichtbogen zu groß, 
alko sein Widerstand zu groß, so wid in R, die Stromstärke größer und 

Graotz, Biekiricitat. 12. Auflage. 





diese Weise ale Difrentialmekung den haklen ] 
hergestellt. 

'So kann man also mit Hilfe des Differ 
Lam; Miranda m Bere ta 
een schädigen. 

Wir können die Unterschiede der drei aan 
Eee 









Wenn der Anker des Elektromagneten einer. 
lampe durch die Feder einmal in 
‚a0 bewegt: er sich so lange nicht, ala die Stromstärke, 
des Magneten, also auch ducch die Kohlen fließt, kı 
diese Stromstärke stärker oder schwächer, aor 
magnet, er sucht also immer die Stromstärke ko 
Hau tubtomlarıpe reguliert nuf kon 
akuckes Da nun aber, wenn mehrere Lampen 
die Stromstärke in allen konstant sein kann, während 
der Kohlen, die Widerstände, sich in den einzelnen 
erklärt sich, warum die Hauptstromlampen nur ei 
können, R 
Bei den Nebenschlußlampen wird. 


Vergleichung der drei Lampenschaltungen. 451 


neten so lange nicht bewegt, als der Strom im Nebenschluß konstant 
bleibt, dagegen wird er bewegt, wenn der Strom im Nebenschluß größer 
‚oder kleiner wird. Da nun der Nebenschluß (die Wickelung des Regulie- 
rungsmagneten) unveränderlichen Widerstand hat, so hängt die Strom- 
stärke im Nebenschluß nur davon ab, wie groß die Spannungsdifferenz 
an den Anlegepunkten des Nebenschlusses ist. Da er nun immer zu den 
Kohlen parallel geschaltet wird, so erkennt man, daß die Lampe nicht 
reguliert, wenn die Spannung an den Kohlen denselben Wert behält, und 
daß sie reguliert, wenn diese Spannung sich ändert. Eine Neben- 
schlußlampe reguliert also auf konstante Span- 
nung. Da nun die Spannungsdifferenz zwischen den Kohlen gleich dem 
Produkt aus der Stromstärke und dem Widerstand ist, so sieht man, daß 
auch dabei mehrere Lampen hintereinander sich noch stören müssen. 
Wird der Widerstand in einer Lampe zu groß, also ihr Strom zu klein, 
so wird der Strom auch in den anderen Lampen zu klein, und daher wird 
deren Widerstand durch Auseinanderschieben der Kohlen zu groß. Zwei 
solche Lampen, hintereinander geschaltet, brennen also dann beide zu 
dunkel oder zu hell. Wenn dagegen die Lampen einzeln parallel geschaltet 
werden und man die Spannung an den Endpunkten der Parallelleitungen, 
wie_es jetzt immer geschieht, konstant hält, s0 brennen die Lampen vor- 
tzefflich, und auch zwei solche Lampen hintereinander regulieren sich 
noch gut ein, wenn ihre Federn richtig für die Stromstärke eingestellt sind. 
ndlich bei den Differentiallampen wird durch die Regu- 
lierung bewirkt, daß das Verhältnis zwischen der Spannung (in der Neben- 
spule) und der Stromstärke (in der Hauptspule) dasselbe bleibt. Dieses 
Verhältnis ist aber der Widerstand der Lampe. Eine solche Lampe be- 
wirkt also, daß der Widerstand zwischen den Kohlen immer derselbe ist. 
Die Differentiallampe reguliert auf konstanten Wider- 
stand. Daher behalten eine Reihe von Differentiallampen, die hinter- 
einander geschaltet sind, immer denselben Widerstand, also auch dieselbe 
Stromstärke, wenn nicht die Maschine, die die Ströme erzeugt, schwankt. 
Daher eignen sie sich besonders vor allen Lampen zur Serienschaltung. 
Alle bisher konstruierten Lampen sind nun entweder Hauptstrom- 
lampen oder Nebenschlußlampen oder endlich Differentiallampen. Am 
häufigsten werden die Differentiallampen benutzt, die die beste Regu- 
lierung besitzen. Die Konstruktionen der einzelnen Fabriken unter- 
scheiden sich in Bezug auf den elektrischen Teil der Regulierung nur 
wenig, dagegen erheblich in Bezug auf den mechanischen Teil. 

'as zunächst den elektrischen Teil betrifft, so haben wir schon die 
zwei hauptsächlichsten Methoden der Anwendung des Stromes zur Regu- 
lierung gesehen. Bei der oben beschriebenen Einzellampe von Siemens 
war es ein Elektromagnet, welcher einen Anker anzog und so 
die Regulierung besorgte, bei der Differentiallampe von Hefner waren 
es Solenoide, welche weiches Eisen in sich hineinziehen, wenn sie 
von einem Strome durchflossen sind. Man braucht dann nur den einen 
Kohlenhalter aus Eisen zu machen und ihn in einer Drahtspule schweben 
zu lassen, dann wird durch die magnetisierende Kraft der Spule dieses 
Eisen bald mehr, bald weniger in die Spule hineingezogen, je nach der 
Stromstärke, und dadurch der Kohlenabstand selbsttätig reguliert. 





solcher Fisenstab in drei 
innerhalb der beiden Spulen gen 
jeder Lage des Stabes ist die Kraft der Spulen anf ihn 
In abe urepränglichen Form war die Keiksche Dan 
den Siomens-Schuckertwerken konstruiert wi 


417 eine Abbildung gibt, so konstruiert, daß 
Differentialspulen $, und 8, nebeneinander stehen und in } 
ein einfach konischer Eisenkern befindet, dessen api N 
gerichtet ist, Links in der Figur ist die Spule 8, aus | 
tochts die Spule S, mit dickem Draht. Der Ei £ 
oberen Kohlenhalter H,, während der Eisenkern von ®, n 
Kohlenhalter H, fest verbunden ist. Der untere Kol 


| 


Krieiklampen. 468 


rechtwinklig umgebogen, so daß die untere Kohle nach oben gerichtet ist 
und der oberen gerade ea Die beiden Kohlenhalter sind 
nun durch eine Shn ee lie über die oben sichtbare Rolle läuft, mit- 
einander verbunden. Dadurch wird bewirkt, daß 
beide Kohlen sich immer um gleich viel verschie 
ben. Die Kohlenhalter, die sich über die Spulen 
hinaus verlängern, werden durch Rollen an den 
Stangen T, und T, geführt, damit sie sich nicht 
verdrehen können, Bei zu geringem Abstand der 
Kohlen ist der Strom in Er stark und dadurch 
wird die obere Kohle gehoben, die untere also 
‚gesenkt, der Kohlenabatand also vergrößert. Bei 
zu großem Kohlenabstand ist der Strom in 5, stark, 
die obere Kohle wird ‚kt, die untere dadurch 
‚gehoben, der Kohlenabstand also verringert. 

Wenn mehrere Bogenlampen hinterein- 
ander geschaltet werden sollen, s0 muß noch 
eine Vorrichtung angebrucht sein, um eine Lampe 
vollkommen sus dem Stromkreis auszuschalten, 
wenn sie sus irgend einem Grunde, z. B. wenn eine 
Kohle abbricht, ganz erlischt. Sonst würde näm- 
lich der gesamte Strom durch den anderen Zweig 
der Zweigleitung gehen, nämlich durch das Sole- 
noid mit den vielen dünnen Drahtwindungen, und 
diese stark erhitzen und andererseits selbst s0 gu- 
schwächt werden, daß die übrigen Lampen er- 
löschen. Deswegen wird dem Strom für den Fall 
dea Erlöschens noch ein anderer Weg geboten, ala 
durch die dünne Spirale. Bei der Lampe von 
Schuckert fließt dieser Zweigstrom, der um 8, geht, 
noch um ein Stück weichen Eisens M herum. 
Dieses wird zwar maguetisch, aber da der Zweig- 
strom sehr schwach ist, so wird es nicht magne- 
tisch genug, um einen Anker anzuziehen. Erst wenn 
‚die Lampe erloschen ist und der ganze Strom durch 
‚diesen Zweig geht, wird der Rlektromagnet stark 

ug, den Anker anzuziehen, und der Anker 
Faa nun einen dieken Draht W (Fig. 417) in 
Kontakt mit der Hauptstromgquelle, so daß der 
Strom nun hauptaliehlich durch diesen dicken 
Draht geht. Dieser ist zugleich auch noch um 
den Elektromagneten M sewunden, damit dieser 
dann stets stark genug bleibt, den Anker ange- 
zogen zu erhalten. 

Ganz ähnlich sind die selbsttätigen Kontaktvorrichtungen bei anderen 
Differentiellampen, wenn sie hintereinander geschaltet werden. Durch 
einen solehen Kontakt wird eine große Sicherheit einer solchen Beleuch- 

bei unzeitigem Erlöschen einer Lampe erzielt 

‚Die eben beschriebene Lampe zeichnet sieh dadurch aus, daß sie außer 


lu 


Figur. 








— 


454 IL. Teil, 5. Kapltel, 


den it keine mecha h hat. Bei 
ee in sur Br Akkchen Mirage 
eine rein ee ee a bei den ein- 

Verschiedenheiten 


ai Er handelt sich bei der 


wirken zu lassen, und erst: durch ee 
selbst ablaufende Räderwerk die 

Kohlen hervorzubringen, die dann ee 
und stetig vor sich geht. 


Fig. an. 

















Die Spillampe der Siemens-Schuckertwerke, m 
der Fig. 418 den Mechanismus im Durchschnitt und Big: 419 ee 
tivischer Ansicht zeigt, ist eine Diflerentiallampe, 
besteht aus vier Spulen (AA in Fig, 418), von a ae el 





Ai] 


Fizpunktnebenschlußlampe, 455 


je aus Fig. 119 sieht, im Hauptstrom, die unteren zwei im Nebenschluß 
Sr Eisenkörper B, der wie ein römisches H gebildet ist, hat vier 


dem Räderwerk ne Scheibe E 
ist ein Seil F das an seinen bei- 
den Enden die beiden Kahlenhalter trägt. 
Durch das Übersonate des oberen Koh- 
lenhaltera wird das Laufwerk in Bewegung 
t, bis die Kohlen zusammentreffen. 
‚m Moment geht ein starker Strom 
durch die Hauptspulen oben, diese ziehen 
en in sich hinein und ziehen 
dadurch die Kohlen auseinander, die nun 
durch die Differentialregulierung zum 
langsamen Nuchrücken von beiden Seiten 
gebracht werden, Die Lampen werden, 
wie Fig, 418 bei I zeigt, mit, einom 
sogenannten Sparer verehen. Ein 
et emaillierter Eisenkör- 
findet sich dicht: über dem Licht- 
, wodurch der Zutritt der Luft zum 
Fachtbonen verhindert wird. Infolgedessen 
brennen die Kohlen langsamer ab und 
man hat, olıne Nuchteil un der Licht- 
zu merken, einen Minderaufwand 
von 40 Proz. an Kohlen, gegenüber einem 

frei brennenden Lichtbogen 

Fixpunktnebenschluß- 
lampe der Allgemeinen Elck- 
trizitäts-Gesellschaft in Ber- 
in ist in Fig. 420 abgebildet, Die 
elektrische Regulierung wird durch einen 
Blektromagneten hervorgebracht, der 
seinen Anker anzieht. Man sieht den 
jeten, mit dünnem Draht ver- 
sehen, links in der Figur. Solange die 
Kohlen sich nicht berühren, fließt der 
Strom um den Blektromagneten, der An 
kor wied heruntergezogen. Dadurch wird 
bewirkt, daß das Rüderwerk, dus bis du- 
hin festgehalten war, sich loslöst, daß die 
Räder sich drehen und daß daher die 
Kohlenhalter sich zu bewegen anfangen. Diese sind nümlich an einer 
Kette befestigt, welche über eines der Räder gelegt ist, Infolge der 
Kettenverbindung bleibt bei der Bewegung der Kohlenhalter der Brenn- 
‚punkt immer an derselben Stelle, also fix, woher der Name der Lampe 











Leitun Fr 2 
Parallelschaltung lan 


1,8 
e er 


Wenn daher eine Bogenlampe in einum 2 
Spannungadiflerenz hat (wie es zuweilen bei An 
wenn zwei u hintereinander in einen 

‚brennen x len, so muß man immer 


die Lampen davon 2 
wählen, daß der Spannungsverlust in ihm bei 





Pet) \ 


= Danerbrandbogenlampen. 457 


ea Kehle sein. Wenn sich der Abstand 
Kohlen in einer Lampe und damit der Widerstand ändert, so hat 

i il Einfluß auf die wenn noch 
ein Zusatzwiderstand ist, als wenn keiner vorhanden wäre. 
Denn der Widerstand des Lam; ist dann eben die Summe 


‚derständen 'orm. So zeigt 
Fig. 421 eine Konstruktion von Voigt & Häffnur. Der kreis 


u ‚un der Wand befestigt, Zu- rd 





des 
die Lichtstärke jeder Lampe reduziert 
werden muß. 


m 

Die Brenndauer einer Bo- 

‚pe natürlich ab von der 
und Dicke der Kohlenstäbe, die man in die Lampe einsetzt. Denn 
ü ‚der hohen DOBReRgE: des Lichtbogens verbinden sich die Kalılen 
mit ‚Sauerstoff der Luft und brennen allmählich ab. Man kann durch- 
‚schnittlich rechnen, daß von jeder Kohle zirka 20 mm in der Stunde 
abbrennen. Für verschiedene Stromstärken nimmt man die Kohlen ver- 
‚schieden dick, und zwar, wie oben erwähnt, die positive Kohle mit dop- 
rt ‚großem Querschnitt wie die negative. Gewöhnlich werden die 
#0 lang genommen, daß die Lampe 6 bis 10Stunden brennt. Man 
hat aber auch versucht, die Brenndauer der es wesentlich zu ver- 


und man erreicht das, indem man den Luftzutritt zum Licht- 
beschränkt, Man schließt nämlich den Lichtbogen in eine be 
sonders enge Glasglocko ein, zu der der Sauerstoff dor Atmosphäre nicht 
hinzu kann, Mit solchen Dauerbrandbogenlampen kann 
man Brenndauern von über 100 Stunden erreichen. 

Wir haben bisher wesentlich von dem Betrieb der Bogenlampen 
mit Gleichstrom gesprochen. Wie schon erwähnt, läßt sich das Bogen- 
lieht aber el t durch Wechselströme erzeugen. Auch kann 
man dabei die ierung im wesentlichen ebenso gestalten wie bei 

ii Denn die elektrische Regulierung wird ja immer durch 
die Anziehung eines Elektromagneten Fe seinen Anker oder durch die 
Einziehung seines Eisenkerns in eine Spule bewirkt, Ein Elektromagnet 
zieht aber weiches Eisen sowohl mit seinem Nordpol, wie mit seinem 

an, weil in dem Eisen immer der entgegengesetzte Pol induziert 

ird und eine Spule zieht den Eisenkern immer hinein, ob sie nun von 

‚dem Strom in der einen oder in der anderen Richtung durchflossen wird. 

Daher wirken beide Arten der Regulierung auch bei Wechselströmen, 

Nur muß man dann das Eisen des Elektromagneten wegen der Wirbel- 
ströme zerteilen. 

In einigen Beriehungen aber findet ein Unterschied im Bogenlicht 


- 





ferflächen, wie in der Aluminiumscheibe Indukti 
diese bewirken eins Drehung der beweglichen Scheibe. Mit 
sind durch Räderübersetzung die Kohlen verbunden. Der 
elektromsgnet bewirkt, daß die Kohlen aus 
schlußeloktromagnet, daß sio zusammen gehen. Der Strom, 
und P' eingeführt, 
Die Spannung an den Kohlen bei Wocl 

oben 8. 439 angeführt wurde, eine kleinere als bei 
ändert sich auch hier wit der Stromstärke und- der Lie 
und es sind in der folgenden Tabelle ‚zusammengehörigen 
Stromstärke, Spannung und Lichtbogenlänge angeg 

hisdenen Arten" des Wechselstenmen ieh liche Verä 





Wechselstromlampen. 459 


Stromstärke . . 6, 10, 16, 20, 30 Ampere, 
Spannung . . . 27, 28 20, 30, 32 Volt. 
Licht länge 15 17 20 28 2,5 mm. 





Stromstärke. Daher kann auch die erzeugte Lichtmenge bei Wechsel- 
strom nur un %, also zirka #6 Proz. derjenigen sein, die bei 
gleicher Stromstärke vam Gleichstrom erzeugt wird. 
Um mehrere Wechselstromlampen von zirka 30 Volt Spannung 
hintereinander in einen Strom- 
kreis zu legen, der, wie häufig, Pie 
110 Volt Spannung hat, kann 
man die übrig bleibende Span- 
nung auch wie bei Gleichstrom 
durch einen Zusatzwiderstand 
aufnehmen lassen. Aber man 
hat bei Wechselstromlampen 
einfache Mittel, um ohne große 
Verluste sogar auch bloß eine 
Lampe oder deren zwei in eine 
Leitung von 110 Volt einzu- 
schalten, Es kommt ja darauf 
all, ‚an den Kohlen 
Ban zichilgen Wert von etwa 
30 Volt zu geben, während die 
Leiter, an wolche die Lampe an- 
‚gelegt ist, etwa 110 Volt Span- 
haben. Das kann man bei 
latrömen dadurch er- 
reichen, daß man in die Leitung 
der Lampe eine Drossel- 
spule (8.2%6)einschaltet. Eine 
be ist ja nichts weiter ale 
ein Elektromagnet mit kleinem 
Widerstund Bowickelung. 
Durch den Eisenkern wird die 
Selbstinduktion der Rolle sehr 
groß gemacht, Daher entstehen in dieser starke Induktionasträme, 
welche den vorhandenen Wechselströmen entgegenwirken und diese 
schwächen. Das Resultat ist dasselbe, als wenn die Spannung an den 
Enden der Lampe verringert wäre. Diese Verringerung der ante 
ist aber hierbei nicht, wie bei der Benutzung eines Vorschaltwider- 
standes, mit einem großen Verlust an Rffelt verbunden. Denn verloren 
‚geht nur diejenige Arbeit, die für die Joulesche Wärme verbraucht wird, 
und diese ist gering, da der wirkliche Widerstand der Drosselspule klein 
ist. Außerdem wird noch Arbeit wegen der Hysteresis des Eisenkernes 
werbraucht, Aber diese Arbeitsverluste sind viel geringer, ala wenn die 





un 


‚eine solche Transformation erzielt, wird aus 
Ten ur Mebaln me 


Wechselstrom von 


benutzt. Eine ganz aan ee ine 
ausführen, 


Dri 
In den letzten Jahren ist man auf eine ea d 
Iampenkohlen men, die bereite im j 


waren, keinen weiteren Eutelg hatte. al alt 

von Bremer jetzt Bogenlampen mit farbi, N 
er man statt der gewöhnlichen Kohlenstübe in fi 
Effektkohlen brennen läßt. Das sind 
welche aber mit bestimmten Substanzen, Fluorsul B 
tiumoxyd u. #. w. (die Masse iat Geheimnis der ei 
solchen Mengen imprägniert sind, daß in dem 

'pe nicht bloß die weißglühende Kohle Licht 

anch die Dämpfe der imprägnierten Substanzen 
dümpfe leuchten je nach ihrer Natur in verschiedenen 
dadurch gelben, rotes oder milchweißes Licht erhalten. 
bung hat nicht bloß den Vorteil, daß sie das Licht deı 











Fl eat, be 
‚ie üi gewöhnichen Donna ni 


die unser Auge nicht affizieren, also nicht Fig, 226, 
sichtbar sind und daher in Bezug auf die Hel- 
it nicht zählen. Zur Erhöhung des Glanzes 
ent Nee ve I Rn 
jene gewöhnlich sehr klein ge- 
wählt, lea ip eindröck größerer Helle. 
keit erzielt wird. 

Die mit solchen Kohlen ausgerlisteten 
Lampen nennt man Flammenbogen- 
lampen. Um die Beleuchtung nach unten 
dabei noch intensiver zu machen, werden diese 

zum Teil so konstruiert, daß die 

‚beiden Kohlen nicht übereinander stehen, son- 
gegeneinander haufen. Fig. 425 

zeigt das Innere einer solchen und zwar einer 
Beet nlharpä der A.E.G., deren Mecha- 
i beschriebenen Motorlampe 
ist, Bei den Lampen mit schräg stehenden 
Kohlen wird durch die sich drehendo Scheibe 
‚zunächst eine Führungsstange vertikal auf und 
ab und diese trägt ein Querstück mit 
den beiden schräg gegeneinander gerichteten 
Kohlen, welche bei der Aufwärtsbewegung der 
Stange den Lichtbogen zwischen sich entstehen 
lsssen und dann langsam gegeneinander rücken. 

Während man elektrisches Einrellicht bis 
zu einer Stärke von 50.000 bis 70.000 Normal- 
kurzen und noch mehr erzeugt und ange 
wendet hat, kann man andererseits Bogen- 
licht won 300 Normalkerzen und weniger 
mit den gewöhnlichen Lampen erzeugen. Als zuledlere Zahl kam man 
annehmen, daß eine Bogenlampe bei Gleichstrom für jedes Ampere, das 
sie verbraucht, etwa 100 Normalkerzen Lichtstärke gibt. Da nun eine 

Lampe an ihren Klemmen ungefähr 40 bis 50 Volt Spannung braucht, 

im Mittel 45 Volt, so folgt, daß man in einer Lampe für etwa 45 Watt 
100 Kerzen Stärke erhält. Dasselbe gilt für Wechselstrom. Abrüglich 
der Verluste in den Zuleitungen kann man also durchschnittlich pro 
Pfordekraft (736 Watt) ein Licht von etwa 1200 Normalkerzen Stärke er- 
Die sehr starken Einzellichter sind selbstverständlich nur für 
besondere Zwecke anwendbar. Auf Leuchttürmen insbesondere wurden 








seit Zeit angewendet. Die m Die meisten. 
starkem hen Bogenlicht vershen ee 
a REITOHTT u: 


Firma Schuckert mit vorzi 
Für praktische ee ‚chtung von 
ölen, 'abriken, 


jedoch eine Verlung Be ren eh mehrere Punkte ee ie 
ea Senn, Pe, ade 





I ae se 


Yuncke 
Be ze 
Em Siemens- dchmekere 
WE vor kurzem durch 
: 
putbogenlam e, 

worden. Die & 









Reflektor, durch Fig. 426 und 427 dargestel 

beträgt nur 31 em, ihr Durchmesser 6, bei der Glocke 8m Die 
brauchen 80 Volt Spannung und werden für 1, 2 und 3 
stürke konstruiert, wobei sie mindestens 110, 170 und 335 
liefern. Der Mechanismus . kein Laufwerk, sondern 


diese wird daher mit dem Anker en, Der 
Brennen die Kohlen allmihlich a dar 
der Anker a wird allmählich losgelassen, die Klemmplatte, 
die Platte k auf und daher kann die obere Kohle aa 
bei richtiger Stromstärke wieder geklemrmt wird. i 
wird dadurch verlangsamt, daß aie zugleich den Kom einer 
in Bewegung setzt. Dadurch geht das Spiel einfach, aber 
Wegen ihrer Kleinheit und bedeutenden 

Liliputlampen insbesondere für den Gebrauch in 

daher auf Wandarmen oder Lüstern montiert, ja sogar ala 8 





EERER 
= 

HH 

E 5 
f 
KH 


n 
4 


E 

EB 

4 
u 2 


aufhalten, daß es die Luft absolut nicht verdirbt, während das 
‚Gaslicht bekanntlich die Luft mit schädlichen Gasen erfüllt und außer- 
dem nicht nur Licht, sondern auch in hohem Grade Wärme erzeugt, 
er Es ‚für große Räumlichkeiten als ein Nachteil bezeichnet 1 





ist es allerdings auch von Vorteil, da es Heizkosten er- 


Zur Erz glänzender Beleuchtungen ist das elektrische 
t jetzt unbedingt als das vorzüglichste Mittel anerkannt. 


erlai NE 
Das elektrische Glühlicht beruht darauf, 
durchflossen« ach dem Jonleschen 


Strom gı 
kannt und schon lange hatte man versucht, dünne 
sondere Platindrähte, die zum Glühen gebracht 

zu verwenden. Indes war bei Metallen eben die @ 
eine achr große. Wurde der Strom zu stark, so wurde d 
draht weggeschmolzen und die Beleuchtung hörte auf. 








Evakuieren der Glasgofäße. 465 


als bestes Material für solche Glühlichter die Kohle dar, welche be- 
kanntlich noch auf keine Weise, durch keine noch so hoch gesteigerte 
Temperatur zum Schmelzen gebracht werden konnte. Bei elektrisch 
lühender Kohle war also die Gefahr des Schmelzens ausgeschlossen. 
Una in der Tat wendete sich Edison, nachdem er eine Reihe der am 
schwersten schmelzbaren Metalle erfolglos probiert hatte, der Kohle zu, 
um sie elektrisch glühend zu machen und dadurch zur Beleuchtung zu 
verwenden. 

Aber glühende Kohle verbindet sich mit dem Sauerstoff der Luft, 
sie verbrennt, rasch, und es ist deshalb eine notwendige Forderung, 
wenn man glühende Kohle zur Beleuchtung benutzen will, sorgfältig 
den Sauerstoff der Luft von ihr abzuhalten. Man muß also die Koble 
in einen luftleeren Raum einschließen, und das erreicht man, indem man 
sie in Glasgefäße bringt, aus denen alle Luft sorgfältig aus- 
gepumpt ist. Eine möglichst vollkommene Evakuation der Luft aus 
Glasgefäßen ist aber nur dann zu erreichen, wenn das Glasgefäß ganz 
‚ohne Kitt verschlossen ist, wenn also der Verschluß nur durch Zuschmelzen 
des Glases hergestellt ist. Es muß also die Kohle auf irgend eine Weise 
durch Einschmelzen in dem Glasgefäß befestigt sein. Das läßt sich nun 
zum Glück leicht machen, wenn man die Enden des Kohlendrahtes an 
Platindrähten befestigt. Platin läßt sich nämlich leicht und dauerhaft, 
in Glas einschmelzen, weil beide denselben Ausdehnungskoeffizienten 
haben. Bei der Vorzüglichkeit der neuen Quecksilberluftpumpen ist es 
dann nicht schwer, Glasgefäße fast vollkommen luftleer zu machen. 
Übrigens werden die Glasgefäße der Glühlampen jetzt zum Teil nicht 
mehr durch Quecksilberluftpumpen, sondern durch gewöhnliche Ventil- 
luftpumpen mit Maschinenbetrieb evakuiert. 

Die Anwendung der Kohle zur Erzeugung von Glühlicht empfahl 
sich zwar von vornherein durch die erwähnten Vorteile. Aber es war 
sehr schwer, Kohle in so dünne Streifchen zu bringen, wie sie für das 
Glühen nötig sind, ohne dabei ihre Haltbarkeit zu beeinträchtigen. Auch 
dieses ist ein Verdienst von Edison, zum erstenmal außerordentlich dünne 
Kohlenfäden von großer Haltbarkeit hergestellt zu haben. Edison ver- 
fertigte anfangs die Kohlenstreifchen dadurch, daß er schr dünne Fasern 
von Bambusrohr verkohlte. Eine solche Faser brachte er dann in die 
Form eines länglichen Hufeisens und setzte sie in das Glasgefäß ein. Die 
Enden des Kohlenstreifchens wurden etwas verdickt und durch einen 

‚alvanoplastischen Kupferniederschlag mit den ebenfalls etwas verdickten 

Inden von dünnen Platindrähten verbunden, welche eingeschmolzen 
durch den Glaskörper hindurchgingen und die Zuleitung des Stromes in 
die Kohle vermittelten. 

Die Herstellung der Kohlenfäden ist aber seit der Einführung des 
elektrischen Glühlichts immer mehr vervollkommnet worden. Man 
hat sich bemüht, eine möglichst amorphe, strukturlose Kohle aus Panzen- 
stoflen zu gewinnen. Dies geschieht jetzt allgemein in der Weise, daß 
man reine, künstlich hergestellte Zellulose benutzt. Diese ist voll- 
ständig strukturlos. Die Zellulose wird durch eine Düse hindurchgepreßt 
und liefert dadurch einen endlosen, dünnen Faden, der in kleine Fäden 
zerschnitten und in die Form von Hufeisen oder Schleifen gebracht wird. 

Graetz, Elektrizität. 12. Auflage. Eu} 


jer isolierte Messingplatten geführt und die gan 
sung ei 'tzt, #0 daß durch sogenannten ei 
hervorgel t ist, Beider Edisonfussung (Fig; 
Lampenkörper unten ein metallisches Schraubengnwinde 
gewinde) angekittet, mit welchem der eine P d 
ist. Der andere geht an ein inoliertes Metallstück am Bode: 
wird in ihre Fassung eingeschraubt. Die Fassung 
zugehörige Schraubenmutter, und in diese führt dar 
leitung. Am Boden der Fı befindet sich. iso 

mit welcher der zweite Zaletunge 

der Lampe in den Träger drückt sich ihr Me 

die Feder auf und bewirkt so einen 

Strom sicher hindurchgehen kann. Bei den R 

einen Griff (Hahn) die Lampe nach Belieben 





& 






Der 


ie nämlich allmählich zerstäubt, wenn er durch 
je stärker der Strom ist, um so stärker ist diese Zer- 


ein Bruch stattfindet. Daher schadet ein zu starker Strom jeder Lampe, 
sie 








Da nämli Ye Widerstand der Lampe durch ihre Verfertigung gegeben 
und bekannt; ist, <o folgt: aus dieser normalen Spannung ohne weiteren 
auch die normale Stromstärke. 
Baht z. B. eine bestimmte Lampe einen Widerstand von 220 Ohm, 
wenn sie heiß ist. Falls durch diese Lampe ein Strom von 0,5 Ampere 
erh, 2 be nd u und hat dann eine Leucht- 
‚von 16 Korzen Stärke. Die Stromstärke in einem Leiter ist nun, 
wis wir wissen, stets gleich der Spaunungsdifferenz an seinen Enden, divi- 


brennt jede Glühlampe, wenn sie nie 

normalen bekommt, 600-800 Stunden. 

‚die Glühlempen einfach nach der Zahl der V: 
Brennen brauchen. Man 


Zahl Ampere durchflossen wird, so «1 

gewissen Effekt, d.h. os wird in jeder 

menge verbraucht, um eben die Lampe 

Effekt in der Lampe (in Watt 

Volt und der Ampere (s, 8. 114). 

die bei 110 Volt $} innung 0,5 Amy 

zu brennen, hat dabei einen 

= 1 Pferdekraft sind, so verbraucht die Lampe beim 
55 


solcher Lampen betrieben werden. Ds die Lampe bei 
eine Lichtstärke von 16 Normalkerzen gibt, so 


Verbrauch von Er = 3,4 Watt. Im allgemeinen | 


lampon stets etwa 2,5 bis 3,5 Watt für eine N. 

geringe Verbrauch an Arbeit: ist die Folge 

weise der Kohlenfiden. In den ersten Zeiten des 

Verbrauch der Arbeit ein weit höherer, Eine 

brauchte nicht 55 Watt, wie jetzt, sondern 80 
Solche Glühlampen werden von der ALL 

trizitäts-Gosellschaft in Berlin (so 


etwa 44 PS. Eu können alıo durch eine 








a — een ai) 
‚Formen der Glühlampen. 489 
kmpn), vom Siemens & Halske und von 


‚anderen im 
dabriziert und zwar für Lichtstärken von Eee er und 
Sa en 10 ri nd fü 10 dr 20 Kran 


gute 

gerade die richtigen und die angegebene Spannung 

TE am meisten vor. 

‚Die großen Lichtstärken von 200 bis 400 Kerzen sind nur in wenigen 
Fin. 


en en 
n ieinen :r eine Bogenlampe, jers eine Liliput« 
| ae anwenden. 
Dis Form der Kahlenfüden ist beliebig. Sie bilden bald ein einfaches 
bilden si oder mehrere Schleifen. 

Glasgefäße der Glühlampen werden durchsi oder matt, 
farblos oder farbig hergestellt. Fig. "489 mal einige anal Formen 
‚yon Glühlampen zu gewöhnlichen und zu dekorativen Zwecken dar. 

te derselben Bestehen zum Teil aus den beschriebenen Plattan Es 

2 zum er aber auch aı BER ‚oder Ösen. Manchmal worden > 
die Glasgefäße mi ch spiegelnden Belag versehen, wie in 


\ Fig. 138, wodurch. a atleckenlennen dienen. Für spezielle 
werden auch kleine Glühlampen vertertigt, die für geringe 

j (ron 3 Hin 30. Volt) berechnet Rind, also. durch einzelne 
oder Trockonelemente schon betrieben werden können. 

‚Sie haben natürlich auch nur geringe Lichtstärken, von Yo Korze an. 





r 
ei 








40 I. Teil. 8, Kapitel, 


Benutzt werden sie vielfach für Ärztliche Zwecke, für 
aum Auslouchten von Gefäßen u. ». w. Fig. AL stellt 


Fig. 03. 


Täfelungen, 
Blumenbouquets u, s. w. leicht anbringen 
Im übrigen werden die Glühlampen in allen 
lichen Anordnungen verwendet, entweder als 
zellampen oder in Lüstern von 
Lampen, so daß sich die Glählichtbel 
nichts von der Gasbeleuchtung unterscheidet. Tragbare oder verst 
Lampen müssen durch Leitungsschnüre mit. derjenigen Leitung verbun 
sein, von der der Strom entnommen wird. Zu dem Zweck ‚erhalten ie 
a 


Fig. an 






‚Iche Einrichtung zeigt Fig. 435. Eine Dose aus Ebonit 
wird an der Wand befestigt und die Leitung wird zu ihr so. 
in jedem der beiden Löcher je einer von den Leitun h 
zwar in einer metallischen Auskleidung der Löcher. 


Hi 


Ei 
IF 


Fassung, 
Die 


ur Beleuchtung von 
nung hat ch auernin ch bewährt, Sie I Jet ganz gemein 
4  zweckmäßigste Schalt von elek- 
ri otekannb und benutat, Edison TER 
t die Lampen allenebeneinander, 
wie os in Fig. 437 gezeichnet ist, in welcher 


d. Es gehen also von der Stromquelle 
Leitungen HH und 6 G aus und zwischen 


kleiner 
1 pe: Haben die Verbin- 
© (mlche man, ja beliebig stark. nehmen 

kleinen Widerstand, »0 ist der äußere 
=. B. bei 10 Lampen, von denen jede 


200.Ohm Widerstand hat, bloß 2%) — M Ohm, bei 
40 Las biob 20 — 5Ohm, bei 1009 Lampen 
bloß gr — 0.2 Ohm. Durch jede von deu Lampon fließt aber bloß cin 
\ Zweigstrom, und zwar ınuß dieser Zweigstrom so groß sein, daD er die 


ka 











o , wie es in Fig, 
H und @ gehen dann’ alle Lampen (in der 


ne Denn d 

stante; nung, 

abni und d 

Sie sind namentlich für Privs 
fachmännische Bedienun 


erhalten. Es ist dazu notwendig, daß eine Parch; ah 
beobachtet und die Widerstände passend ein- 

hat zwar mehrfache Mittel, um diese Regulierung 
selbsttätig, automatisch, durch den Strom selbst zu 








Auohalter, 473 
bei großen Anlagen die Regulierung fast durchweg von dem Maschinisten 


Wenn also in solcher Weise von der Maschine oder von den Akku- 
a 
IN R Recall euize Fig. 6 


I en an 
ohne die anderen 
‚stören. 





einen Kontakt: hervorbringt 
‚oder schließt. Man kann jedoch einzelne Lampen oder viele zusammen 
auch bequem von der Ferne entzünden oder auslöschen, indem man nur 
in die Leitung zu den Lampen einen Ausschalter irgendwo anbringt, 
Diese Ausschalter, von ri Fig. 439 eine vielbenutzte Form von 
Voigt & Häffner in Frankfurt a. M. geöffnet zeigt, bestehen aus 
einem an dem Griff befestigten ebenen Metallstück 8, 

das beim Drehen des Griffes entweder auf den beiden Fig. 0, 
federnden Metallstreifen F ag oder frei in der 
Luft sich befindet. Die Federn sind mit der Leitung 
verbunden. Durch Drehen des Griffe bewirkt man also 
‚abwechselnd Kontakt und Unterbrechung. Die ganze 
Kontaktvorrichtung befindet sich in einer Hülle von 
Holz, Porzellan er Metall. Die Hülle kann natürlich 
‚auch sehr geschmackvoll mit Verzierungen ausgestattet 


Es wird also z. B. die Leitung, welche in ein Zimmer 
führt und zwischen deron beide Drähte alle Lampen dieses 
Zimmers eingeschaltet sind, zuerst an diesen Ausschalter 
‚geführt, so daß der eine Leitungsdraht unterbrochen ist 
und die beiden Enden mit den federnden Metallstücken 
verbunden sind. Durch eine bloße Drehung des Grifies 
kann man dadurch sofort das ganze Zimmer erlsuchten 
ge a Auch kann man die Ausschalter an 

re von der Decke herabhängen lassen, 
en “ Ein Druck auf den Kopf der Birne 
dreht die Kontakistücke und bringt dadurch Kontakt 
hervor, ein folgender Druck dreht sie weiter und hebt den Kontakt wieder 
auf n..f. Gerade diese Leichtigkeit des Anzündens und Auslöschens von 
‚der Ferne macht das Glühlicht äußerst bequem und gibt ihm manche Vor- 
züge vor dem Gaslicht, Man kann auch den Ausschalter ao einrichten, daß 
‚ar mehrere Kontakte besitzt, so dad man z. B. je nach seiner Stellung von 
‚einem Lüster ein Viertel der Lampen, oder drei Viertel, oder alle Lam; 
brennen lassen kazın. Solche Schalter nerint man Serienschalter. 


ku 





47a I. Teil. 6. Kapitel. 


Schema einer solchen Einrichtung ist in Fig. 441 gezeichnet. Zwischen die 
beiden horizontal gezeichneten Hauptleitungen sind zwei parallel geschaltete 
Leitungen gelegt, von denen die erste eine Lampe, die zweite zwei enthält. 
Der Serienschalter, der durch einen Kreis mit: Kontakten und dem doppel- 
armigen Grifl dargestellt ist, gestattet nun, wenn man den Griff in der 
Richtung des Uhrzeigers dreht, folgende Verbindungen zu machen. In 
der ersten Stellung ist; alles aus- 
geschaltet, in der zweiten brennt 
die Einzellampe, in der dritten 
brennen alle drei Lampen, in der 
vierten bloß die beiden zusammen- 
geschalteten. Solche Schaltungen 
kann man natürlich in beliebiger 
Komplikation ausführen. 

Häufig will man eine Glüh- 
lampe oder einen Lüster nicht bloß 
von einer Stelle aus anzünden und auslöschen können, sondern von zwei 
‚oder mehr Stellen aus. Bei der Treppenbeleuchtung z. B. will man beim 
Eintreten in die Haustüre die Treppenlampen anzünden und an der Woh- 
nungstüre sie auslöschen können oder umgekehrt. Die zu diesem Zweck 
dienenden Ausschalter bezeichnet man als Korrespondenzschalter. 
In Fig. 442 sieht man die beiden Schalter I und II, deren Drehpunkte 
durch eine Leitung verbunden sind. Von jedem Schalter ist der eine 
Kontakt mit der einen Leitung (—), die anderen Kontakte beider Schalter 


Fig, «a, 











Fig, ua, 











sind miteinander verbunden und von dieser Verbindung geht eine Leitung 
zu der Lampe L und durch diese zu dem +Pol. Man sieht in der ersten 
Figur die Kontaktstücke parallel stehen, wodurch die Stromzufuhr zur 
Lampe unterbrochen ist und daher die Lampe nicht brennt, in der zweiten 
Figur stehen die Kontaktstücke gekreuzt und die Lampe erhält dadurch 
Strom und brennt. Durch Weiterdrehen eines der beiden Kontakte kann 
man daher, wie auch der andere gerade steht, abwechselnd die Lampe 
anzünden oder auslöschen. 

Eine Gefahr bietet bei allen elektrischen Anlagen der sogenannte 
Kurzschluß. Da nämlich in jedem Haus, in welchem elektrische 
Einrichtung besteht, die beiden voneinander isolierten Leitungen, welche 


können. Wenn aber an irgend einer Stelle die beiden Hauptleitungen 
in unbeubsichtigten Kontakt kommen, also 

kann die Stromstärke in der Leitung aı groß 3 
wodurch dann such starke Joulesche Wärme, ‚der Drähte 
eintritt, und damit Verbrennung ihrer ee 

Holz- oder Stoflteile, kurz rapide Feu Sind z, B. die 


aber muß dafür gesorgt werden, daß allo Apparate, also in unserem Falle 
die Glühlampen, wen etwaige Zufälle, die durch zu starke Ströme ent- 


Er besteht darin, daß an allen passenden Stellen, an allen Verzweigungs- 

punkten der Leitungen dünne Streifen aus Blei oder Silber in die Leitung 

in werden, sogenannte Sicherungen, welche s0 ab- 

werden, daß sie rasch schmelzen, wenn ein stärkerer Strom 

sie bindurchfliedt als derjenige, den sie noch gerade aushalten sollen, 

ie der Strom momentan eine zu große Stärke bekommt, welche für 

‚die an ‚sein könnte, schmilzt die Sicherung weg und unter- 

bricht den Strom. Es erlöschen dann zwar alle Lampen, die hinter 

dieser Sicherung eingeschaltet sind, aber sie bleiben intakt und ea 1ßt 
sich der Draht mit Leichtigkeit ersetzen. 

‚Solche Sicherungen, die zum Teil aus Bleistreifen, zum Teil ana Silber- 
streifen It wurden, werden in die Hauptleitungen, ferner in die 
Zwoigleitungen und endlich an jeder Abzweigung für eine Lumpengruppe, 
also z. B. vor jedem Zimmer, eingeschaltet- Bine zweckmäßige Form 
Bashing base darin, daß man in einen Stöpsel aus Gips (Fig. 443), 

‚eine Metallplatte und an der Beite eine metallische Schraube 


der am 
den Bleistreifen zwischen Grundplatte und Schraube befestigt, 
een ii Hmm Bichechettsashalter (Fig na 


Kae 





N 
Wet ar de See ui bel 
in 


itütawarke 
artige a ee einen sehr großen Teil von Berlin 
versorgt, 


Zentralstationen, 

die ganze Frage re der Blektrizität ro 

auf einen weiten Bezirk sind in Kap. 9 dieses 
Dem elektrischen Glühlicht ist durch Be u 

Gaslichtes ein starker Abbruch geschehen. 

bedeutend heller, sondern auch budautend‘ "lie 

und viele Anlagen, die bereits mit elektrischem @ 

waren, gingen trotz der größeren Unbeguemichkeit des 

zu diesem zurück, da die Einrichtung desselben mit 

ökonomisch von erheblichem Ve ist. Es wurde 

der Elektrotechnik die Frage ventiliert, ob man nicht au 

Glühlicht so verbessern könne, wie Auer das G 

indem man statt der glühenden Kohle, die ja sowo 

wie bei dem gewöhnlichen Gaslicht das Leuchtende 





k 


u Nornstlampon. 47 





Ban = menden a ee 

um Iül mit derartij 
SER men ati = Ban und 
des Erfinders dieser 


nn 
Tampen, PH Meat I ven Verbindung mit. BEE 
Elektrizitäts-Gesellschaft. Setzt ‚aber sind diese 
ernstlampen im Handel und erfreuen sich wachsender 
enthält ein Stäbehen sus 
Wenn man ein solches 





V ‚geschicht automatisch durch eine um dei Stäb- 
cben Heizspirale. Außer dem Maguesiastäbchen, 
dem tlichen Brenner, und der ne besitzt die Lampe noch einen 
'orschaltwiderstand und einen kleinen Elektromagneten, welch letzterer 
dazu dient, den Strom zuerst durch die Heimpirels, und dann bloß durch 
Fr Brenner = u Die Einrichtung einer a pen mit 
intzündung zeigt Fig. 446, Das Stäbchen A B ist der eigent- 
nee ana an nipen Bader ge Ken 
anf Asbest aufgewundener Heisdraht OD gelegt, Se zunächst von dem 





Strom zum Rotglühen gebracht wird und dadı ‚dns Stäbchen AB er- 
wärmt. Es geht nämlich der Strom beim ‘halten der Lampe ‚von 
der + Klemme über H nach dem Platindraht © D und dann zur — Klemme, 
könnte der Strom auch von der +-Klemme über den kleinen 

Mund den Vorschaltwiderstand W zu dem Stäbchen A B 

"Dieses ist: aber eben in kalte Zustand ein Nichtleiter. Die Platin» 

‘ erhitzt nun allmählich in "4 bis Y Minute durch Strahlung 

den len und dadurch geht nun lich der Strom in immer 
‚größerer Stärko durch M W A B zur —Klemme und befördert durch seine 


Kae 








werden. Der Stromverbrauch beträgt bei diesen Lampen 
bis 1,7 Watt pro Kerzenstärke, während eine g 
etwa das Doppelte, nämlich 3,2 bis 3,5 Watt pro K 


Nernstlampen sind nicht so haltbar, wie die ee 
Durchsohnftlioh nach 300 Brennstunden muß der Glü 


haben, wie die Glühlampen mit Kohlenfäden, »0 kann m 
Brenner leicht ersetzen. Trotzdem muß man bei d 
für Ersatzkosten pro Jahr bedeutend mehr als bei 
Lampen rechnen. Das langsame Anzünden, die ku 












Auor-Onlampon, 


‚veränderungen, der hohe 





Eu} 





u Preis sind aller 
dieser denen aber als Varteil 


die Schönheit 


omlichkuit des - der 

ib, 

‚, werden en xpreoß- 
‚der Nernst- 


bracht, Dieselben enthalten außer 


nannten Gaaglühlichte eine viel ökonomischere Lampe 
herzustellen, als es die gewöhnlichen Glühlampen sind. 
Daß diese ismäßig wunig Licht bei gegebener 
beruht darauf, daß sie nicht zu 
gebracht werden können, wie 
die ‚des Bogenlichts, Die dünnen Fäden 
würden bei diesen hohen Temperaturen zu leicht zer- 
‚stäuben. Je höher aber die Tem; eines leuchten- 
ist, um so mehr Licht strahlt er aus, 
im Vi \is zur aufgewendeten Energie. Deswegen 
'bestzebte sich Auer, das Glühlichtproblem dadurch 
zu lösen, daß or statt der Kohle das am allerschwerston 
‚schmelzbare Metall, Osmium, für die Gli 
benutzt. Es war sehr schwer, Methoden zu finden, 
durch welche man das Osmium in Form von Fäden 
‚oder Drähten bri kann. Das Osmiummetall wird 
durch Reduktion Osmiumtetroxyds in sehr fein 
verteilten Zustand erhalten, man kann es zwar auch 








bei dem höchsten Ternperaturen schmelzen, aber das Metall ist zu spröde, 
zu 


um sich ziehen oder walzen 


lassen. Man mischt deshalb jetzt das fein 


verteilte Osmium mit organischen Bindemitteln, so daß man eine zähe 
Paste hat, die sich ebenso wie die Zellulose der gewöhnlichen Glühlampen 
‚Düsen hindurch ‚en und damit in Fadenform bringen läßt, 


Erhitzen dieses Fadens bis zur Weißglut werden die 


Substanzen schließlich in Kohlensäure und Kohlenoxyd 





nischen 
und 


es bleibt oin fast kohlenstofffreier Faden aus Osmium librig, der "dann 
Y 0 





‚beim Brennen noch mehr zusammensintert, und eine 


'berflüche 


Von diesen Osmiumlampen oder, wie sie jetzt offiziell, 
etwas komisch, genannt werden, Auer-Oslampen, gibt Fig. 48 
1 mn: RE: i 


Länge in mäßigen 





die Lichtstärke 





werden konnte, und img al ein 30 zäher Körper, 

sten Blechen ausgewalzt werden konnte. Die Chemiker der L 

darauf aufmerksam, daß disses Metall duher ein id 

Panzer latten abgeben würde, wenn nicht sein Preis ein 
äre. Der Schmelzpunkt des reinen Metall» ergab sich bei 

Dan Metall leitet 6mal so gut wie (Quecksilber. 1 Da a 

nach mühsamen Versuchen, Drähte von einem Dure 

0,06 mm ziehen konnte, so mußte zunächst festgestellt, 

‚ein Draht von so klsinem Durchmesser sein müßte, tum 

Lichtstärke von 32 Kerzen zu ergeben, wenn er pro R 

Effekt verbrauchen sollte. Es ergab sich die respektable 

also mehr als *» Meter, und es ergab sich nun die 

von solcher Länge in dem Raum einer gewöhnlichen 

unterzubringen, da selbstverständlich an den gewohnt 








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H} 


Eur 
hir 





N 


Eich die Tantallampen würden 

wogen ihres viel geringeren 

| a die gewöhn- 
| liche Glühlampe natürlich sofort aus dem Felde schlagen, wenn nicht ihr 
Preis ein bedeutend höherer, zirka &mal so hoher wäre, als der von Koblen- 
Das ist der Grund, warum die Bäume der neuen Er 









Das il lüh] ä 

‚nun aber ein Draht durch den elektrischen Strom nicht bloß zum Glühen 

‚erhitzt wird, so daß er Licht ausstrahlt, sondern da er durch mehr oder 

minder starke Ströme auf jeden beliebigen Grad erwärmt werden kann, 
Grarsa, Eiukteleitar. 19. Auflnge. a 





; brennungswärme 
Arbeit verwandelt, und von diesen 8 Proz. wird such nur 
ein Teil, ctra 30 Proz. dereiben, durch di von den 


haben, 


En 


keineswegs. 
wird aber in zwei Fällen anders. Erstens: 


elektrische Energie wird also dann kostenlos geli — 

der in jedem Falle notwendigen Verzinung de Kapitals 

kann auch das Heizen und Kochen dal ii ‚sein. 

über bürgert sich in denjenigen Städten, in denen der elektr 

in großen Zentralstationen erzeugt und überall hingeleitet 

das ist jetzt schon eins schr stattliche Anzahl — die 

sehr rapid aus folgendem Grunde ein. Bei solchen 

= en En ee a Anlage a Betriebes g 
ure! ie für die Beleuchtun, abgegel Energiemange 

Preis der elektrischen Kosde für andere uls B 

auch flr Heiezwecke, wird deswegen schr viel 

kann es auch schon deswegen werden, weil mat 

nutzung der gesamten Maschinenanlage erzielt, wenn man 

des Abends, wo sie für die Beleuchtung notwendig ist, #0 

Tage in Betrieb nimmt. Und die Benutzung der App 

und Heizen findet ja in der Hauptsache in den Tag 

kommt also wesentlich auf die Kosten an, zu welchen m 

Energie haben kann, um zu entscheiden, ob es auch 





Erzeugung von Wärme. 488 
N 
“mit elektrischen Apparaten zu heizen und zu kochen, also indirekt 
der Jouleschen Wärme statt direkt mit der Wärme der Kohlen oder 
brennenden Leuchtgases. 
an aber die Frage der Ökonomie erledigt ist, so bietet der elek- 
trieb auch in diesem Gebiet eine große Menge Vorzüge, näm- 
‚der Gefahrlosigkeit, der Reinlichkeit, der steten Betriebs- 
“der großen Bequemlichkeit, so daß vermutlich auch hier, 
ın große elektrische Zentralstationen immer mehr ein- 
, rden, die Elektrizität als Siegerin hervorgehen wird. 
» in einem Leiter fortwährend Wärme entwickelt, solange 
% handelt es sich nur darum, diese Wärme auf andere Körper 
«tragen, auf die Metallwände von Gefäßen, in denen man Wasser 
« w. kocht, oder auf die Luft eines Zimmers beim Heizen. Di 
„hieht dadurch, daß man die sich erwärmenden Drähte mit 
pern in enge Berührung bringt. Wichtig ist natürlich dabei, daß man 
die Drähte, in denen die Joulesche Wärme erzeugt wird, so anordnet, 
daß möglichst die ganze Wärme nutzbar verwendet wird. Bevor wir 
jedoch die Anordnungen besprechen, die wirklich für diese Zwecke ge- 
troffen wurden, wollen wir uns über die Größe des erforderlichen Strom- 
verbrauchs ein Urteil bilden. 
ie Energie, die ein Strom von gegebener Spannung und gegebener 
Stromstärke enthält, ist einfach gleich dem Produkt aus der Zahl der 
Watt, die dieser Strom mit sich führt, und der Zeit, also gleich dem 
Produkt aus der Zahl der Volt und der Zahl der Ampere und der Zeit. 
Diese Energie setzt sich in den Drähten in ihrem vollen Betrage in 
‚Wärme um und die entwickelte Wärmemenge ist also ebenso gleich dem 
Produkt aus den Watt und der Zeit. Diese Wärmemenge ist dann, 
wenn man die Zeit in Stunden rechnet, in Wattstunden ausgedrückt. 
Nun drückt man aber Wärmemengen gewöhnlich in Kalorieen aus, 
wobei man unter einer Kalorie diejenige Wärmemenge versteht, durch 
welche 1 Liter Wasser in seiner Temperatur um 10 erhöht wird. Da 
(nach 8. 342) 736 Watt gleich 1 Pferdekraft sind, so sind 736 Wattstunden 
gleich 1 Pferdekraftstunde. Nun leistet 1 Pferdekraft in jeder Sekunde 
75 Kilogrammeter, also in 1 Stunde 3600 = 75 = 270.000 Kilogramm- 
meter Arbeit, also ist 1 Wattstunde gleich 100% 
das ist rund 367 Kilogrammeter. Die Physik lehrt aber, daß 
1 Kalorie gleich der Arbeit von 427 Kilogrammetern ist. Mithin ent- 








" Kilogrammeter, 


spricht eine Wattstunde einer Wärmemenge von -27- — 0,86 Ka- 


lorieen oder eine Kalorie entspricht 1,16 Wattstunden. Um 1 Liter 
Wasser von 00 auf 100° zu erwärmen, braucht man 100 Kalorien, also 
rund 120 Wattstunden. Berechnen wir also nun, wieviel Watt ein Strom 
haben müßte, der in 5 Minuten 1 Liter Wasser von Zimmertemperatur 
(150) zum Sieden (100°) bringen könnte. Zu dieser Erwärmung sind 
offenbar 85 Kalorieen, also 99 Wattstunden nötig. In Wirklichkeit wird 
man aber wegen der notwendigen Wärmeverluste nicht bloß 99 Watt- 
stunden, sondern ca. 120 Wattstunden nötig haben. Da diese in 5 Mi- 
nuten, also in !;ıs Stunde geleistet werden sollen, so gehört ein Strom mit 









3 


Wenn in den Leitungen, an welche 
werden soll — und auch die Hei: 


bestimmen, 
Zeit hervorbringen soll. 
und sollen in dem Apparat ni 
30 würde die Rechn: folgendermaßen zu führen sein. 
lorieen braucht Ten oben erwähnt, abg 


unde geliel 


St 
2 een 
bei 100 Valt Spannung rin Strom von 43,9 Ampere 
EEE RE ER IETR ERIC lol gesch 
Widerstand 100 Volt dividiert durch 43,2 Ampere, 
Damit sind die Dimensionen des e 
lauter Drühte anwenden, deren jeder nur $ Ampere 
zmn De 15 solche han parallel cal, ” . 
'enn aber die Spannung in den Leitungen 
N Schwankungen bis 


Strom nicht zu heiß werden, resp, daß sie ihre 


& 


Heizkörper, 485 


ständig abgeben können, und insbesondere muß man achwer schmelzbare 
Drühte zu diesen Apparaten benutzen. 

Man nimmt also zum Teil Drähte aus Nickel oder einer Nickel- 

fü Diese aber würden, wenn die Luft zu ihnen Zutritt findet, 

i hohen Temperatur oxydieren und dadurch abbrennen. Um 

dies zu verhindern, umgibt man sie mit einer Emailmaase, die der Hitze 

Widerstand leistet und die den Zutritt der Luft verhindert. Bei den 

unten beschriebenen Heizapparuten von Helberger werden auf die ein- 


Fig. u, 


Fir em. 
z 
5 » 
zelnen Drähte Glasperlen direkt aufgereiht, um eben die Oxydation zu 
vermeiden. Andererseits nimmt man aus demselben Grunde als Heiz- 


besondere ans Platin. da diese ja such bei hohen Temperaturen, bei 
dauernder Retglat, nicht oxydieren. Derartig sind die Apparate von 
Beote in Btutfgart cingerichter. Die Platindrähte werden dabei auf eine 


aufgewickelt und zwar wird die Anordnung meistens 30 
‚getroffen, daß jede solche Spirale 1 Amperw aufnehmen kann. Braucht man 
stärkere Ströme, 


werden eben meh- N 
solche Spi 





betreffenden Apparat passen. Fig. 450 zeigt ein Stück eines gebogenen 
er T mit den Löchern LL zur Aufnahme der Drähte. Fig. 451 
zeigt anderen Tonkörper, auf welchem die Drähte DD schon 

‚bracht sind. Für Apparate, welche sehr viel Wärme entwickeln 
Be: ist: die Anwendung des Platins allerdings zu kostspielig und die 
Platindrähte werden dann durch Drähte aus einer Nickellegierung ersetzt, 
jedoch so, daß die Tomperaturerhöhung der Drähte keine zu große wird. 

Diese Tonkörper mit ihren Drähten, welche als Heizkörper be- 
zeichnet werden, werden nun in die betreffenden Gefüße eingeschlossen, 
welche erwärmt werden sollen. So zeigt Fig. 452 einen Rechnud, Fig. 403 
‚einen Wasserkessel. Die Heizkörper befinden sich in dem Boden der 


kn 


» 


HEHE 
HERE 


‚Strom durch. 
die 


Ähnliche Einrichtungen sind auch bei den Ay 
in München zur Regulierung getroffen. Die Hei 
Apparaten, von denen z. B. Fig. 455 einen I 

daß sie, durch aufgereihte Glasperlen 
der Gefäße an den 





Prometheus-Heisapparnte- 487 


‚Ganz anders in der Konstruktion sind die zuerst durch die Gesell- 
schaft „Prometheus“ in Frankfurt a. M, hergestellten elektrischen 
Kochapparate. Bei diesen wird die Heiz- 
wirkung auf eigentümliche und sehr zweck- Zu. #8 
mäßige Art erzeugt. 

“og werden nämlich nicht eingelagerte 
Drähte durch den Strom erhitzt, wie bei 
‚den oben angeführten Apparaten, sondern 
die Kochgefübe werden mit einer (schnecken- 
förmig angeordneten) sehr dünnen Metall- 
schicht aus edlem Metall (Silber) verschen, 
welche auf einer isolierenden Unterlage, 
Emaille oder Glimmer, eingebrannt ist. Die 
Emaille befindet sich auf der Außenseite 
‚des Kochgefäßes, so daß die in den Metall- 
streifen entwickelte Hitze sich fast ganz dem Innern des Gefäßes mit- 
teilt. Das Kochgefäß wird außen mit einer Hülle umgeben, damit die 
blanken Metallstreifen nicht frei liegen. Eine Ansicht eines solchen Koch« 
gefäßes mit drei gewundenen Metallstreifen, die verschisdennrtig geschaltet 


Fig. 18. Fig. ar. 
ach 





werden können, zeigt: Fig. 456. In Fig. 457 sieht man das Äußere des 
Gefäßes mit den drei Kontakten abe. Fabrikationsmäßig wird die 
dünne Silberschicht durch Einbrennen auf Glimmerstreifen hergestellt und 
die versilberten Glimmerstreifen sind dann die einzelnen Heizkörper, 
welche Baliobig suaammengeetzt werden. 
Die Streifen können sowohl rechteckig 
wie ringförmig sein, so duß sie sich allen 
Eee leicht anschließen. Der 

ützeffekt dieser Apparate, die ebenfalls 
für alle Zwecke des Hauses und der 
‚Küche hergestellt werden, ist infolge der 
‚Konstruktion win sehr hoher, Fig. 458 
zeigt einen Brennache.enwärmer von Pro- 
metheus mit ringlörmigen Glimmerheiz- 


Pig. an 





Solche Heizapparate der verschie- 
denen Konstruktionen werden nun nicht: bloß für die Küche im kleinen 
und großen gefertigt, von der einfachen elektrischen Pfanne an bis zum 
vollständigen elektrischen Herd, sie worden auch für industeielle Zwecke, 
als Leimkocher, Siegellackkocher, Abdampfachränke, Brennsternpel, Ver- 


488 11. Teil, 6. Kapitel. 


I 
‚Spannung von 100 Volt ‚ommen ist; ein 
les tion 


Fig. ao. 





hi 










; ein Bratrost, mit 6 
ren, Men am Bm Tr, 
‚der Brennscherenwärmer, der 1 Ampere Strom 


E 
ur 


Ä 
& 


Fig. 459 einen elektrischen 
transportabel ist und in jedem Zi 
hnur mit der 


( 
einen Raumes bis zu 100 Kubikmeter Inhalt,  Alemirk 
daß man, um einen Raum um 10% zu erwärmen, pro 
37 Watt nötig hat. Bei den Öfen dieser Form en die rear 
ptsüchlich durch die Zirkulation der Zunmerluft durch den 





beliebig viele solche Register zusammenstellen. 

Ofen "eicht auch Bee ‚geschmackvolle Formen geben 

von Stotz Fig. 461 zeigt. Er hat die Form eines 

verzierten Ofenschirraes, ist aber selbst der Ofen im 

flache Teil enthält die Heizkörper und wird ud en 

sichtbare Schnur an die Leitung angeschlossen. Kin so 

ungefähr 2000 Watt, also bei 100 Volt etwa 20 Amp 

großes Zimmer zu erwärmen. 
Die elektrischen Ofen haben auch vielfachen Ein 


‚Elektrische Ofen. 489 


‚Heizung von elektrisch betriebenen Trambahnwagen. Dort iat ja Strom 
im Wagen vorhanden und der Ofen kann also leicht von diesem Strom 
betrieben werden, Die Öfen werden, wie es der in Fig. 462 abgebildete 


Fig. un, 












































‚Trambahnheiakörper der A.E.G. zeigt, in niedriger, langer Form ausge- 
führt, damit sie unter den Sitzbänken Platz haben. Sie sind aus feuer- 
festem Material gebaut wie das Register von Fig. 400 und mit einem 
durchlochten Mantel umgeben, durch den die Luft ziekulieren kann. 


ku l 






490 IL. Teil, 6 Kapitel, 


Besonders vorteilhaft erweist sich die elektrische Heizung fü 
fenster, umim Winter die Eisbildung an diesen zu 


Fig. u. 





Heizspparate kann man wegen der Feuersgefahr dabei nur in Ausnahms- 
fllen nkriögen. Die elektrischen Schaufensterwärmer, von denen 


Te 1. 





Fig. 483 einen der A.E.G. zeigt, werden niedrig ausgeführt und brauchen 
etwa 330 Watt zu Betriebe, 
Für manche Heizzwecke, namentlich wenn es sich um rasch hervor- 


zubringende hole ‚turen 
ke handelt, sind die Ha werd 
benen lee die auf der Br 

20 joulescher Wärme in 

Metallı ‚oder Metallstreifen 
beruhen, nicht besonders geeignet, 

aa bei den hohen zu erzielenden 

'emperaturen ein Abschmelsen 

be Abbrennen der Drähte nicht 















trischen Rn 


oz h 
Apparat ist der Löt- 
kol en mit 





R , 
tungsschnur mit 
Apparat Strom as einer Leitung von 65 oder 100 Volt 
Kupferkolben d, der direkt zum Löten dient, bildet den po 





Lichtbogenheizung 491 


Kohle a den negativen Pol. Durch einen Druck auf den Knopf c bringt 
man die Kohle mit dem Kupferpol in Berührung. Beim Loslassen des 
Knopfes springt dieser und mit ihm die Kohle infolge der Spannung der 
Feder e um ca. | mm zurück und es bildet sich der Lichtbogen, der 
das positive Kupfer rasch und stark erhitzt. Durch ein kleines Loch 
bei { kann man den Lichtbogen beobachten. Ist die Kohle zu weit ab- 
gebrannt, so daß der Lichtbogen erlischt, so kann man ihn durch einen 
erneuten Druck auf den Knopf c wieder herstellen, was zirka jede halbe 
Stunde erforderlich ist. In ähnlicher Weise wendet man den Lichtbogen 
auch für elektrische Bügeleisen an. 

Der elektrische Lichtbogen wird auch zum Betriebe elektrischer 
Öfen, aber nicht elektrischer Heizöfen, sondern elektrischer Schmelz- 
öfen, benutzt und hat dafür sogar ganz besondere, sonst: unerreichbare 
Eigenschaften. Da jedoch diese elektrischen Öfen bisher fast allein für 
chemische Zwecke verwendet werden, so wollen wir diese erst im Kap. Il, 
welches von der Elektrochemie handelt, besprechen. 


ein Boot durch Dampf treiben zu lassen, 
diese durch Oxydation von Zink erzeugen 
Ganz anders aber stellt sich die An 


Strömen ist cs schr wohl möglich, ökonomisch 
Arbeit zu leisten. 





Elektromotoren. 498 


Wenn man also in eine Gleichstrommaschine von außen her einen 
elektrischen Strom einführt, so kommt ihr Anker in Drehung und kann 
Arbeit leisten. Woher man den Strom nimmt, den man in sie einleitet, 
ist ganz gleichgültig. Man kann ihn direkt aus einer Dynamomaschine 
nehmen; man kann den Strom aber auch aus Akkumulatoren oder aus 
galvanischen Elementen nehmen, wenn es die Ökonomie erlaubt und 
sonstige Rücksichten erfordern, oder man kann ihn endlich bei Strom- 
verteilung durch Zentralstationen (s. Kap. 9) direkt aus der Leitung 
entnehmen. Das wesentlich Arbeitleistende ist also der elektrische Strom, 
und das Mittel, durch welches seine Energie in mechanische Arbeit ver- 
wandelt wird, ist die Dynamomaschine, die man deshalb auch als elek- 
trischen Motor oder Elektromotor bezeichnet. 

Ein elektrischer Motor, welcher durch einen Strom getrieben wird, 
kann also Arbeit leisten. Wenn man seine Achse durch Riemen oder 
Zahnräder oder auf irgend eine andere Weise mit der Welle einer Maschine 
in Verbindung setzt, die man treiben lassen will, so wird diese gedreht, 
und auf diese Weise leistet der Elektromotor Arbeit. Er tut es dadurch, 
daß ihm von der Elektrizitätsquelle elektrische Energie zugeführt wird. 

Wie aus dem Gesagten hervorgeht, unterscheiden sich die Gleich- 
strommotoren in nichts von den Gleichstromdynamos zur Erzeugung 
von Strömen. Je nachdem man eine solche Gleichstrommaschine durch 
äußere Kraft oder durch einen eingeleiteten Strom dreht, erzeugt sie 
im ersten Fall Ströme, im zweiten Fall Arbeit. Wir können, um diese 
Umkehrbarkeit schärfer auszusprechen, dies auch so fassen: Eine 
Dynamomaschine verwandelt mechanische Ener- 
gie in elektrische oder elektrische Energie in 
mechanische. Leitet man mechanische Energie 
in sie hinein, so gibt sie elektrische Energie 
heraus, leitet. mahrelektrinche Energie in sie 
hinein, so gibt sie mechanische Energie heraus. 

Da also in der Konstruktion kein Unterschied zwischen Dynamos 
(Generatoren) und Motoren für Gleichstrom besteht, so sind alle die ein- 
zelnen Typen von Gleichstromdynamos, die wir auf 8. 373 bis S. 377 be- 
schrieben haben, ebenso als Motoren wie als Generatoren zu benutzen. 
Wir werden im folgenden bei den Einzelmaschinen solche Gleichstrom- 
motoren abgebildet sehen, brauchen sie also hier nicht darzustellen. 

Wenn ein elektrischer Strom von den Bürsten aus in einen solchen 
Motor gesendet wird, so kommt der Anker in Drebung. Durch diese 
Drehung entsteht aber in dem Anker (dem Ring oder der Trommel) eine 
elektromotorische Kraft, welche für sich selbst einen Strom in entgegen- 
gesetzter Richtung nach außen senden würde, wie aus dem Lenzschen 
Gesetz (8. 212) sich ergibt. Die äußere elektromotorische Kraft, die den 
Strom in die Maschine sendet, muß also größer sein als diese gegenwirkende 
elektromotorische Kraft. Die gesamte Energie, welche der Motor pro 
Sekunde aufnimmt, ist nun, wie immer, gleich dem Produkt aus der 
Stromstärke und der Klemmenspannung an seinen Enden. Diese Energie 
verbraucht er zum Teil in sich, nämlich für Reibung und Joulesche Wärme, 
also als sogenannte Leerlaufsarbeit, zum anderen Teil kann er 
sie an äußere Maschinerieen als Arbeit abgeben. Er kann also eine Arbeit 





nme N 
an die beiden Leitungen angelegt 
Spannungsdifferenz herrscht, so ist, wie ie, 406 2 


Fig. 1m. 










ee wie imme: | 
Induktionsströmen, von der Stärke des Magneitekiine 

auf dem Anker und der Geschwindigkeit. (Tourenzahl) d 5 

da die elektromotorische Gegenkraft stets, bis auf dem sver 

im Inneren des Motors, so hoch wird, wie die äußere 

ihn treibt, so sieht man, daß der Motor immer nahezu 

zahl behalten muß, ob er nun mit Belastung oder ol 

Iser, läuft. Denn da die Spannung, die Windungss 

feld’ ungeändert bleiben, so muß auch di 

Das Resultat ist also, daß bei verschiedenen 
großen Arbeiten, die der Nebenschlußmotor zu 


Damit mın der Motor recht große Kraft, namentlich beim Einschalten, 
also beim Anlauf, entwickle, auch wenn er belastet ist, also wenn 
eine Arbeitsmuschinerie an ihm hängt, ist es notwendig, sein Magnet» 
feld recht stark zu machen und den Widerstand des Ankers möglichst 
klein zu halten, damit die in ihm erzeugten Ströme rucht stark werden. 

Wenn nber die Elektromotoren einen schr kleinen Ankerwiderstand 
‚haben, so treten bei dem Anschluß derselben an die Stromleitı = 

Nehmen wir an, ein solcher Motor ha 


von 100 lurch die Drahtwindungen fließen. Der Anker würde 
sich zwar sofort in Beweg: eg setzen und dadurch einen en 
‚erzeugen, der die 100 Ampere bald auf 50, 20 u. =, w, Ampere hi 
Yeärda, abe or würde gemölnlich gar nicht Jane Kommen; En 
durch den ersten momentanen starken Strom würden die Drühte des 


Ankers und ihre Isolierung beschädigt werden oder mindestens würde 
die Sicherung (oben 8. 475) durchschmelzen,. Und 
selbst wenn das nicht der Fall wäre, wenn alle an 


Maße so genommen werden, daß das nicht eintreten 
würde , so wirde doch durch die plötzliche starke 
Stromentnahme aus dem Netz dieses in Störung 
, die Spannung würde plötzlich sinken. 
Umstände verlangen, daß die Elektromotoren, 

und namentlich die größeren, nicht auf einmal, 
sondern allmählich in den Stromkreis ein- 
‚geschaltet werden. Dazu braucht es zunächst weiter 
nichts, als einen Vorschaltwiderstand, so daß der 
Strom eret durch einen großen Widerstand geht 
E au m wonn der Anker ich 





t. Dabei werden bei größeren Motoren zuerst die Magnete einge- 
achaltet und dann allmählich der Anker, Die sogenannten Stufen 
schalter besorgen dieses Anlassen in Stufen. 

Die kleineren Motoren, von 4 bis zu 2 Pferdekräften Leistung, 
werden jetzt von den großen elektrischen Getichatsant in großen Mengen 
‚hergestellt, wodurch ihr Preis auch ein sehr ger ist. Die äußere a 
dieser Kleinmotoren ist bei allen Ful Henn eine khnlichergewerdaht 


ku 


Der drehbare Anker wird meistens durch ein Gehäuse vor ee 
geschützt. Fi een N 
im Verhältnis von 1:7 verkleinert. 
Während so der Nebenschlußmotor ap jeder ‚dieselbe 
Tourenzahl besitzt — eine Eigenschaft, die bei vielen sehr 
ju notwendig ist —, ist es natürlich andererseits mög: 


die Tourenzahl des Motors zu ändern, und zwar daß man 
‚eben die Stärke des Magnetfoldea ändert. Dam braucht man bloß in die 
Msgnetbewicklung einen Nebenschli einzuschalten, | 


‚gehaltener äußerer Spannung muß dann der Motor um s0 rascher 
Fig. ann 


Gegenkraft erzeı e nn das 
Einschalten yon. Widerstand in die Magnet h bewicklung er] 
a ‚des Motors. 


einem .... 
r Spann so int 


und umgekehrt bei achwächerem Strom im Anker jr auch 
feld schwächer, Denn Anker und Magnetbewicklung werden 
von demaelben Strom durchflossen. Daraus folgt, daß ein so 
nicht immer dieselbe Tourenzahl behalten kann. Hat, 


Hauptstrommotoren. Diese gehen 

wie reguliert, auf Kurven und bei Steigung 

Straße. Weiter aber folgt aus der 

dab die Anzugakraft des ee Sr 

ii sank Belastung pt en 4 an 
antun an 

{m ersten Moment dr Hizam im Anker und in der Ma 





Drehstrommotoren. 497 


stark, so daß die Kraft, mit welcher der Anker sich dreht, eine sehr große 
ist, die auch die große Belastung leicht überwinden kann. Deshalb werden 
gerade bei elektrischen Trambahnen und Automobilen Gleichstrommotoren 
gern angewendet. 

Während man so ohne Schwierigkeit mittels Gleichströmen durch 
Maschinen jeder Art; Arbeit leisten Iassen konnte, schien es lange Zeit 
unmöglich zu sein, dasselbe auch mit Wechselströmen zu er- 
reichen, und es schien, daß die Wechselströme gerade dadurch wesentlich 
in ihrer Brauchbarkeit hinter den Gleichströmen zurückbleiben müßten, 
weil eben diese Arbeitsleistung unmöglich oder wenigstens nicht vor- 
teilhaft und einfach möglich sei. 

Dieser Mangel der Wechselströme wurde aber auf unerwartete Weise 
beseitigt, indem man lernte, zuerst durch Drehströme, dann aber auch 
nach demselben Prinzip durch gewöhnliche Wechselströme gute Motoren 
herzustellen. 

Es war eine höchst bedeutsame Erfindung, als durch Ferraris und 
Tesla gezeigt wurde, daß man zwei oder mehr Wechselströme mit ver- 
schiedener Phase, also die Mehrphasenströme ($. 261), in sehr 
einfacher Weise zur Erzeugung von mechanischer Arbeit aus elektrischer 
Energie verwenden könne. Von allgemeiner Bedeutung wurde diese 
Methode erst, seit (1891) die Allgemeine Elektrizitäts 
Gesellschaft in Berlin und die Maschinenfabrik Oerlikon 
Wechselstrommotoren nach diesem System bauten und ihnen den bezeich- 
menden Namen Drehstrommotoren gaben. Seit dieser Zeit 
werden derartige Motoren von vielen Fabriken in verschiedener Ausführung 
gebaut. 

Das Prinzip derselben ist folgendes: Die von einer primären Dreh- 
strommaschine ($. 389) herkommenden drei Wechselströme verschiedener 
Phase werden in drei Gruppen um einen festen Eisenring geführt, so zwar, 
daß der erste Wechselstrom zwei diametral einander gegenüberliegende 
Spulensysteme durchläuft, der zweite zwei andere ebensolche, die um 600 
von den ersten abstehen, der dritte zwei weitere, die wieder um 600 von 
diesen abstehen. Nach dem früher (9. 260) Gesagten wird dann innerhalb 
des Ringes ein Magnetfeld gebildet, dessen Achse sich fortwährend ver- 
schiebt, sich innerhalb des Ringes fortwährend im Kreise herumdreht, 
und zwar mit derselben Periode, welche die Wechselströme haben, es ent- 
steht ein sogenanntes magnetisches Drehfeld. Im Innern des 
festen Ringes befindet sich nun ein eiserner Anker, der Drahtwindungen 
trägt, die einfach in sich geschlossen sind. Dieser Anker kann als Ring- 
anker gewickelt sein, ist aber meistenteils als Trommelanker gewickelt. 
In den Drahtwindungen entstehen nun durch die Induktion von den vorbei- 
laufenden Polen Induktionsströme und durch die Wechselwirkung zwischen 
den Polen und den Strömen fängt der Anker an, sich zu drehen. Der 
Anker würde auch rotieren, wenn er keine Drahtwindungen besäße, wegen 
der Anziehung zwischen den Polen und den Foucaultschen Strömen. Man 
zieht aber vor, den Anker mit Drahtwindungen zu verschen (es können 
auch Kupferstäbe direkt in das Eisen hineingelegt werden), um den In- 
duktionsströmen, die im Kupfer natürlich viel stärker sind als im Eisen, 
vorgeschriebene und zwar die günstigsten Bahnen zu geben. Von solchen 

Graotz, Biektrizitt. 12. Auflage. ” 


| 


498 1. Teil, 7. Kapitel. 
Drehstrommotoren zeigt Fig. 469 eine ‚Abbildı einen Motor der All- 
gemeinen Blektrizitäts-Gesellschaft in Berlin. sicht das Bisen- 
‚gehäuse, an welchem innen die Wieklungen für den zı 


ugeführten 
Bee sind. In Fig. 470 sicht man an dem Kae ‚abgebildet, 
eine Reihe von Kupferstüben auf einem Zylinder, durch zwei ae x 

2 z verbunden. Ei- 


Fig. un. 


hen. 
ker bezeichnet 
man als Kurz- 
schlußanker. 





direkt von denen im festen Teil induziert. Das ist a ein großer 
Vorzug in Bezug auf die Haltbarkeit der Motoren und die Einfachheit 
der Bedienung. Denn der Kollektor mit den Bürsten ist der empfind- 
lichste Teil bei allen Gleichstrommotoren. Bei diesen Drohstrommotoren 
wird also die Achse des Ankers in 

BET Weise mit den Arbeitsmaschinen ver! und 

durch dessen Rotation sind ale imstande, Arbeit 
zu leisten. Sie sind daher die einfachsten Motoren, 
die man sich denken kann, einfacher selbst mlsdie 
Gleichatrommotoren, ao daß damit die Arbeits 
tung durch Wechselströme einen großen Fort- 
schritt gewonnen hat. Da die Ströme im Anker 
nur durch Induktion entstehen, nicht zugelatet 
werden, so bezeichnet man diese Motoren all- 


gemein als Induktionsmotoren. 











| z 





yahsza dlesaihe Ghaakmi indigkeit: hat, wie die 
Re herumlaufen. Mean 


3 
a 
3 
?E 


asynehroner Mo- 
tor. Daß er nur 
wenig  zurliekbleibt, 
liegt eben daran, daß er dann schon die genügende Arbeit leistet. Den 
Unterschied der Geschwindigkeit des Ankers gegenüher der Geschwin- 
digkeit, mit der die Pole im Gehäuse umlaufen, bezeichnet man als die 
Schlüpfung des Motor. 
in Bolcher Motor wird, wie Fig. 4T1 zeigt, direkt an die drei Leitungen 
angelegt, die von der Drehstromd: maschine kommen, unter Zwischen» 
Se um den Strom ein- und ausschalten zu können. 
‚Beim Anlaufen, wenn der Motor noch stillsteht, wird eine sehr 
Stromstärke verbraucht, teils deswegen, weil der Widerstand die 
‚Selbstinduktion der festen Wicklung klein sind, teils deswegen, weil der 
‚Strom Be in den Ankerwicklungen die starken Induktionsströme er- 
jese starke Stromentnahme beim Anlaufen zu vermindern 
Be ie ‚Zugkraft des Motors nicht zu stören, kann man nicht, wie 
bei Gleichströmen, in den zugeführten Strom rstand einschalten, 
weil sonst die Zugkraft des Motors aufgehoben würde. Vielmehr schaltet 
man dann in die Ankerwicklung Widerstand und zwar induk- 
tionsfreien Widerstand (8. MT) ein. Um das aber tun zu 
können, muß man die eg doch wieder zu Schleifringen auf 
der Achse führen, an welchen man Bürsten schleifen läßt, Aus diesem 
Grunde werden größere Drehstrommotoren nicht mit Kurzschlußanker, 


kun i 

















500 11. Teil. 7. Kapitel, 


sondern mit einem Anker mit drei 

‚einem Anlaßwiderstand für den Anker ausgeführt. 
soleben Anker mit Schleifringen. In Fig. 473 ist die 
solchen Motors mit dem Netz dargestellt. Von dem Netz 


ie um. 





teiliger Hebel, wenn er sich im Sinne des Uhrzeigers bewegt, allmählich 
den großen, zunächst eingeschalteten Widerstand en bis zuletzt 
der Anker 1 kurz geschlossen ist, 

Das nlamen von Drehstrommotoren kann man aber noch ee 
Weise erreichen, die von den Siemens-Schuckertwerken benutzt wird. 


Fig. #m. 





Man kann nämlich die einzelnen Drühte des Ankers, die ja induziert werden, 
gegeneinander schalten, so daß der gesamte Strom in dem Anker 
gering ist, wodurch dasselbe erreicht wird, wie dureh. von 
Widerstand in den Anker. Ein solcher Motor läuft mit: Kraft an, 
er eine gewisse Geschwindigkeit erreicht hat, veiea mail ‚die An 


windungen wieder normal geschaltet. Fig. 474 zeigt ei Dreh. 
strommotor mit Goes chaltun n Anker 


- 








— 


‚ Einphasenmotorem. 50 


-allein, bei welchem die normale Schaltung selbsttätig bei erlangter 
it vor sich geht. erg 
kann man ebenso it ‚hasenströmen, 
#0 such mit zwei Zweij nströmen Induktionsmotoren betreiben. 
Die Erfindung und praktische Durchbildung der Dre) 
gab nun aber auch das Mittel an die Hand, wie man auch für gewöhnlichen 
(einphasigen) Wochselstrom brauchbare Motoren konstruieren könne. 
Erst, 1899 traten zu 
;leicher Zeit die Maschinenfabrik NE BS 
erlikon und C. L. Brown 
mit diesen Konstruktionen an die 
Öffentlichkeit. Diese Einphasen- 
ü über- 


Betrachtung leicht erklärlich. 
Auch bei ihnen wird, wie bei den 
Drehstrommotoren, der Wechsel- 
strom nur um einen feststehenden 


sofern unterscheiden sich also die Einphasenmotoren gar nicht von den 
Drehstrommotoren, bloß daß sie eben, wie es acheint, kein sich drehendes 
Magnetfeld haben. Da das nun aber gerade der Witz bei den Drehstrom» 
motoren ist, da sie nur deswegen rotieren, weil eben bei ihnen ein Dreh. 
feld erzeugt ist, so sicht man zunächst nicht ein, wieso solche Ein- 
phasenmotoren rotieren sollen. In der Tat kommen such solche Motoren 
nicht von selbst in Drehung. Wenn man ihnen aber auf irgend eine 
künstliche Weise zuerst eine passende Drehung gegeben hat, #0 rotieren 
sie von selbst weiter und können dabei Arbeit leisten. Wie man ihnen 
zunächst die Anfangsdrehung erteilt, 

De werden wir bald besprechen. Zunächst 

aber interessiert uns die Frage, ob und 

aus welchem Grunde ein solcher Kurz- 

schlußanker in einem einfachen Wechzel- 

feld weiter rotiert, wenn er einmal zu 

rotieren begonnen hat. Der Grund dafür 

ist derselbe, wie für die Tatsache, daß in einem Grammeschen Bing die 
stellen, wo die Bürsten aufliegen, der Drehrichtung ver- 

it 367), Wenn ein Grammescher Bisenring mit Draht- 

icklung wischen zwei Polen 8 und N befindet, wie in Fig. 476, 

und in der Richtung nach rechts gedreht wird, so wissen wir, daß durch 
‚die entstehenden Ströme nach der Ampereschen Regel in dem Eisenring 
magnetische Pole entstehen würden bei p und q, während durch die 
‚direkte Wirkung der induzierenden Magnete die Pole n und s entstehen. 
Das Resultat dieser beiden Wirkungen ist, daß sich die Pole bei v und s 
bilden, daß also die magnetische Achse die Richtung des Pfeiles ay hat. 
Wenn nun die beiden Feldmagnetpole N und 8 nicht von einem Gleichstrom 


ka 








Kl 


sich ein im Bisenring umlaufender Pol, ein magnetisches. 
so wie bei den Mehrphasenströmen. Daher bleibt der 

einmal gedreht ist, in fortlaufender Rotation, und selbst 
leistet, sucht er sich et dem aynchronen 


Anfang eine Rotation zu erteilen, ihn angehen zu 
er von selbst in Rotation. Das Angehen aber kann man, 
gezeigt hat, auf verschiedenfache Weise bewirken, am e 
man den Motor zuerst als Mehrphasenmetor benutat- 
versiebt man den feststehenden Teil des Motors außer 
wicklung noch mit einer Hilfswicklung, An diese Hi 
außen eine Induktionsspule van rohen ‚Selbe 

so daß beim Einschalten des Motors in die Leit 
Wochselatröme führen, die verschiedene Phasen 
Selbstpotential bringt j& eine Phasenverschiebung | 
kommt nun der Anker, wie bei jedem Zweiph 

Hat or eine genügende Rotation erreicht, #0 ach 

durch einen einfachen Ausschalter aus und hat dann 





Einphasenmotoren. 508 


Ein Schema für diese Anordnung ist in Fig. 477 gegeben. Von den beiden 
Hauptleitungen für den Wechselstrom, die oben in der Figur gezeichnet 
sind, zweigen zwei Drähte zu dem Motor ab, die durch die Sicherungen 
und den Ausschalter zu den Enden L, und L, der Hauptwicklung des 
Motors führen. Parallel zu dem Strom in dieser Hauptwicklung zweigt 
sich der Strom ab, der durch einen Ausschalter und die Induktionsspule 
in die Enden der Hilfswicklung H, und et Sobald der Motor läuft, 
öffnet man den Ausschalter in dem Hilfe reis, und der Motor läuft nun 
von selbst weiter. 

Seit der Erfindung des asynchronen Wechselstrommotors sind nun 
auch diejenigen Anlagen, bei denen reiner Wechselstrom verwendet wird, 
imstande, sowohl Licht wie auch Arbeit durch Elektrizität zu erzeugen, 





Fig. 0. Fig, era. 

















wenn auch der Einphsseninduktionsmotor nur ein Notbehelf ist. In 
Wirklichkeit nämlich geht ein solcher Einphasenmotor doch nur dann 
an, wenn er fast unbelastet ist. Durch die künstlichen Mittel kann man 
wohl eine Phasenverschiebung bei ihm hervorbringen, aber doch keine 
80 große, daß der Motor etwa wie ein Drehstrommotor bei jeder Belastung 
angehen kann. 

Da nun aber der reine Wechselstrom doch jedenfalls einfacher ist 
als der Drehstrom, schon weil er bloß zwei Leitungen gegen drei braucht, 
und weil namentlich für elektrische Vollbahnen (worunter 
man im Gegensatz zu den Straßenbahnen die großen, bisher mit Lokomo- 
tiven befahrenen Bahnen versteht) einphasiger Wechselstrom, wenn 
man einen guten Motor hätte, dem Drehstrom unbedingt vorzuziehen 
wäre, so hat die Technik immer wieder das Problem des Einphasenmotors 
aufgenommen und in der letzterr Zeit auch ziemliche Erfolge erzielt. 

Der oben erwähnte Einphasenmotor ist ein Induktionsmotor wie 
der Drehstrommotor. Man kann aber eigentlich, wenigstens im Prinzip, 
jede gewöhnliche Gleichstrommaschine, wenn sie Hauptschaltung be- 
sitzt (Anker, Magnete und äußerer Stromkreis hintereinander geschaltet), 
als einen Wechselstrommotor benutzen. In Fig. 478 ist das Schema einer 


Feuerns dieser Motoren hängt die ganze Möglichkeit ihrer Ve 

Es werden in neuerer Zeit tatsächlich Eis 

Prinzip gebaut, man nennt sie einphasige Serienme 
Man kann aber eine Gleichstrommaschine nı 


stpolen a Drähten solche Riehtm 
Ifte Br symmetrisch unter den betreffenden Pol’zu 
ae die Bürsten, wie in Fig. 480 normal, senkrecht: zu 





E —i 


Kollektormotoren. 505 


so werden von jedem Pol alle unter ihm liegenden Stäbe gleich induziert 
und der Anker bleibt in Ruhe. Wenn dagegen die Bürsten schief stehen, 
wie in Fig. 479, so werden die Teile des Rings, die unter dem Pole stehen, 
induziert und der Anker dreht sich so, daß diese Windungen möglichst 
senkrecht unter die Polschuhe zu stehen kommen. Dadurch ist der An- 
trieb eines solchen Motors gegeben. Da die Bürsten immer an derselben 
Stelle bleiben, so dreht sich der Anker dauernd fort. Wechselstrommotoren 
dieser Art bezeichnet man als Repulsionsmotoren. Statt 
zwei au prägte Magnetpole als Feldmagnete zu nehmen, kann man auch 
das Feld durch einen Eisenmantel erzeugen, wie in Fig. 481, auf dem 
die Windungen rings herum gleichmäßig verteilt sind und durch die beiden 
Zuleitungen von der Leitung her : 

Wechselstrom erhalten. Die beiden RN 
Windungshälften des äußeren Ringes 7 
erzeugen dann immer noch ein Mag- 
netfeld, dessen Achse in der Figur 
die vertikale Richtung hat, während 
die Bürsten im Ring R schief da- 
gegen stehen. 

Diese beiden Arten von Ein- 

'hasenmotoren, die man auch als 
ollektormotoren bezeich- 
net, werden jetzt von den verschie- 
denen großen elektrotechnischen 
Fabriken durchgearbeitet und man 
hofft, durch sie den lange gesuchten 
Motor zu gewinnen, der den ein- 
fachen Wechselstrom ebenso auszunützen gestatten würde, wie der Dreh- 
strom bisher ausgenützt wurde. 

Bisher hat sich aber von allen Motoren dr Drehstrommotor 
bei weitem als der brauchbarste für die meisten Zwecke erwiesen. Er ist 
nicht bloß vorteilhafter als der Einphasenmotor, sondern er ist auch in 
vieler Beziehung dem Gleichstrommotor überlegen, überlegen an Klein- 
heit, Billigkeit, bequemer Gebrauchsfähigkeit ohne Wartung, größerer 
Anschmiegsamkeit an die Bedürfnisse der Praxis. Der Drehstrommotor 
läßt sich geradezu als ein idealer Motor bezeichnen. 

Die Anwendbarkeit aller elektrischen Motoren, sowohl der Gleich- 
strommotoren, wie der für Drehstrom und Wechselstrom, ist nun 
natürlich eine sehr ausgedehnte. Sie sind überall da zu benutzen, wo 
eine Elektrizitätsquelle mit konstanter Spannung zur Verfügung steht, 
also insbesondere da, wo die Elektrizität aus Zentralstationen in die Häuser 
und Werkstätten geleitet wird. 

Die Elektromotoren, namentlich die kleineren, haben im allgemeinen 
ziemlich große Umdrehungsgeschwindigkeiten. Um nun den Elektro- 
motor mit den Arbeitsmaschinen zu verbinden, hat man vielfache bekannte 
Mittel. Brauchen die Arbeitsmaschinen selbst große Geschwindigkeiten, 
80 ist es am einfachsten, den Motor direkt auf die Achse der Arbeitsmaschine 
zu setzen und diese dadurch zu treiben. So werden elektrische Venti- 
latoren bequem so konstruiert, daß die Ventilatorflügel direkt auf die Achse 











— 


506 1. Teil. 7. Kapitel, 


des Motors aufgesetzt werden. Fig. 4#2 zeigt einen Konsolventilator 
mit Drehstrommotor der Siemens-Schuckertwerke. Mit #0 Watt, d. i. 


Ri; 


kaum Yıo Pferdekraft, Inssen sich schon Ventilatoren betreiben, die pro 
Stunde bis 1800 ebm Luft befördern. 

Ebenso wird bei Zontrifugen der Elektromotor am bequemsten direkt 

auf die Achse derselben gesetzt. 

In manchen Fällen wird die Bewegung yonldam Motor anf die Arbeits- 

marchine. dureh ein. Rdervorgeloge bawirkt. Zins” begumua 

tung dazu, bei der 










Fig aa 





En, den meisten 
die ae: des Elektromotors mit der Arbeitsmaschine Lucie 
oder Schnüre. 80 zeigt Fig. 484 die Anbringung eines 
an ei Vebstuhl. Vorn rechts am Boden ist der kleine 


Bei elektrisch bet 


nen Pumpen sind die 








Anwendung der Elektromotoren, 507 


infolge ihrer großen Tourenzahl zunächst nur bei Zentri 
direkt anzubringen gewesen, nber die neuen, rasch laufenden olben« 
pen erlauben el ls direkten Antrieb durch Elektromotoren. 
Ri. 185 zeigt eine Motorpumpe der A.E.G., bei welcher der oben 
sitzende Motor durch Riemen die Pumpe antreibt. 
Bei den Bohrmaschinen und Poliermaschinen wird 
‚der Bahr- oder Polierapparat häufig mit dem Motor direkt verbunden. 


Fig. us, 





186 eine Tischbohrmaschine der Siemens-Schuckertwerke, 
Fig. 487 zeigt eine Handbohrmaschine, die so eingerichtet ist, duß an 
dem Brustschild die Leitungsschnur aufgewiokelt werden kann, während 
sinter dem einen Handgriff ein Druckschalter zum Ein- und Ausschalten 
des Motors angebracht ist 

Man kann mit der Achae des Motors auch eine biegsame Welle ver- 
binden, wie in Fig. 488, und mittels dieser den Antrieb für kleine Bohrer, 
Fräser oder andere Werkzeuge schaffen. Bei den Zahnärzten sind der- 
artige kleine Bohrer vielfach im Gebrauch. 

‚Sehr vorteilhaft sind die ktromotoren in großen Fabriken, 
bei denen sie die großen, umständlichen und viel Arbeit konsumierenden 








| 


508 1. Teil. 7. Kapitol, 
Haupttransmissionen igen. Statt von der] 
die Bewegung ech Rlomen auf god Er te ee 


Pig. am. wieder auf zweite, ja sogar auf dritte 
Wellen, bri = vorteilhaft an 


zu dem die Kraft durch 
führende Drähte geleitet ER 








die elektrische Arbeitsleistung in Bergwerken on ihrer 
Gefahrlosigkeit und wegen der Leichtigkeit, mit der 
Motoren geführt werden kann, 
; tromotoren werden dort zum 
Ventilatoren und Bol u 
der Fördermaschinen gebraucht. 
In der Landwirtschaft werden die 
tromotoren zum Antrieb von n 
Buttermaschinen, Hückse) 
pen u. s. w. benutzt, In der Landwirtschaft mit 
ERS unen Flächen, auf denen elektrische 
Elektromotoren gebraucht worden können, kommt meistens, wegen 
der billigen Fortleitung , hochgespannter Drehsteom in 
Die Drehstromdynamo wird dabei, wenn Wuserkräfte 
sind, am besten von einer solchen getrieben, sonst müssen Dampf- 
maschinen oder wuch Lokomobilen zum Betrieb 
gestellt werden. Dabei hat es sich in vielen Fällen als sehr wor- 
teilhaft erwiesen, eine geineinsame Anluge zur 
Stromes für mehrere benachbarte Güter einzurichten. 
strommaschine zur Errugung der Drehstrommaschine wähle man 
dabei zwockmäßig gleich größer, ala für die bloße Errogu 
wendig ist, damit man von ihr auch Akkumulatoren laden | 
die zur Beleuchtung der Wohnhäuser während der I 
Drehstrommaschine nicht arbeitet, dienen können. 
formierung des hochgespannten Drehstroms für 
Motoren kann man dann durch fahrbare 


Anwendung der Elektromotoren. 509 


nehmen und so die Motoren z. B. auch zum Pflügen, zum Mähen auf 
freiem Felde brauchen. 

Auf Kriegs- und Handelsschiffen wird eine Reihe mecha- 
nischer Arbeiten leicht und zweckmäßig von Elektromotoren geleistet. 

Ein sehr ausgedehntes Feld hat sich die elektrische Arbeitsleistung 
beiden Aufzügen für Personen und Lasten erworben. Es stellt sich 
nämlich der Betrieb eines elektrischen Aufzuges, wenn eine Stromzufuhr 
in dem Hause vorhanden ist, ungefähr 5- bis 0mal so billig wie der Be- 
trieb mittels Gasmaschinen oder mittels Wasserleitungswasser, und zwar 
aus dem Grund, weil der Elektromotor eben nur zu laufen braucht, wenn 
der Aufzug in Betrieb gesetzt ist, und weil sich sein Energieverbrauch 
durchaus nach der gerade beförderten Last richtet. Die elektrischen Auf- 
züge werden jetzt derart konstruiert, daß der Elektromotor im Keller 
‚oder auf dem Boden neben dem Schacht für den Aufzug steht. Der Aufzug 
selbst hängt an Seilen, und durch den Elektromotor werden diese Seile 
auf eine Trommel aufgewickelt oder von ihr abgewickelt, wobei der Auf- 
zug sich hebt oder senkt. Es müssen natürlich dabei Vorrichtungen 
angebracht sein, daß man von dem Fahrstuhl selbst aus den Motor in Be- 
trieb setzen kann und zwar ihn nach der einen oder anderen Richtung in 
Bewegung bringen kann. Diese Steuervorrichtungen für Auf- 
züge sind jetzt für elektrischen Betrieb so ausgebildet, daß durch bloßen 
Druck auf einen Knopf, sei es von außen oder vom Fahrstuhl selbst, der 
Aufzug sich in Bewegung setzt und von selbst stoßfrei in der gewünschten 
Etage stehen bleibt. Dadurch kann in vielen Fällen das Bedienungspersonal 
für einen Aufzug erspart werden. 

Die Laufkranen in Fabriken und die Schiffskranen 
werden jetzt fast allgemein durch Elektromotoren angetrieben. 

Die Vorzüge der Elektromotoren bestehen in der sofortigen Betriebs- 
bereitschaft, in der Gefahrlosigkeit, in dem kleinen Raum, welchen sie 
einnehmen, und der Billigkeit der Anlage, verglichen mit den Anlage- 
kosten für kleine Gasmaschinen oder Dampfmaschinen und endlich darin, 
daß sich ihr Verbrauch direkt nach der Leistung richtet. Denn da die 
Klemmenspannung konstant bleibt, so ist der Effekt allein abhängig von 
der Stromstärke, die nach der Leistung größer oder kleiner wird. Die ver- 
brauchte Stromstärke, die mit einem Elektrizitätszähler (s. Kap. 9) ge- 
messen und nach irgend einem Satz berechnet wird, bedingt die Kosten 
des Betriebes. 

Die große Bedeutung der elektrischen Arbeitsleistung besteht darin, 
daß es durch sie möglich wird, kleine Motoren, kleine Kräfte unter 
is Pferdekraft, bequem aufzustellen und zu betreiben. Diese Maschinen- 
betriebskraft in kleinem Umfange ist es gerade, welche dem Kleingewerbe 
früher fehlte. Aus Mangel an Maschinenbetrieb kam es in Nachteile gegen- 
über dem Großgewerbe. Durch Einführung von elektrischen Strömen, 
die in Zentralstationen erzeugt und überallhin geleitet werden, werden 
nun aber dem Kleingewerbe Motoren schon von !ıs Pferdekraft geliefert, 
welche ihre Arbeit zu billigem Preise leisten und deren Verbrauch an Elek- 
trizität in demselben Verhältnis steht wie die geleistete Arbeit. 

Die elektrische Kraftverteilung ist also nationalökonomisch 
und sozialpolitisch von hervorragender Wichtigkeit. Die Elektrizität 











daß sie den Kleinen dieselben Vort 
welche die Großen schon lange haben. 





8. Kapitel. 
Die elektrische Kraftübertragung. 


Die große Leichtigkeit, mit der elektrische Ströme auf Drähten 
über weite Strecken hinweggeführt werden können und die man anfangs 
nur in der Telegraphie verwertete, um Signale und Zeichen in die Ferne 
zu schicken, diese Eigenschaft der Elektrizität wird seit der Erfindung 

der Dynamomaschine, seitdem sich die sogenannte Starkstromtechnik 
entwickelt, zu einer der größten und folgenreichsten Aufgaben benutzt, 
nämlich dazu, Kräfte, sei es die von der Natur direkt gebotenen oder 
die von uns künstlich hergestellten, ihre Wirksamkeit an weit entfernten 
Stellen ausüben zu Iassen, zu der Übertragung der Kraft. 

Im Grunde genommen haben wir es bei allen Leistungen der Elck- 
trizität mit einer Übertragung der Kraft zu tun. Wenn wir z. B. im 
Keller eines Hauses eine Gasmaschine aufstellen, durch diese eine Dy- 
namomaschine treiben und mit deren Strömen in den einzelnen Stock- 
werken Glühlampen speisen oder Bogenlampen brennen lassen oder 
Elektromotoren treiben, so haben wir schon die Kraft der Gasmaschine 
oder, besser gesagt, die Arbeit, die die Gasmaschine leistet, in die ver- 
schiedenen Stockwerke übertragen und sie teils zur Beleuchtung, teils 
wieder zur Leistung von Arbeit (durch die Elektromotoren) verwendet. 
Man spricht aber in diesem Fall nicht von Kraftübertragung, weil die 
Entfernung zwischen der Stelle, wo die Kraft vorhanden ist, und den- 

igen Stellen, wo sie nützliche Arbeit leistet, eine geringe ist, die man 
eventuell auch durch andere Transmissionsmittel überwinden könnte, 
sondern man spricht von eigentlicher Kraftübertragung erst dann, wenn 
die Entfernungen a0 groß aind, daß man außer durch Elektrizität nur duch 
komplizierte Mittel, wie Druckluft oder Drahtseile, die Kraft überhaupt 
verwenden könnte. Prinzipiell ist aber natürlich ein Unterschied zwischen 
der Kraftübertragung auf geringe und auf große Entfernungen nicht 
vorhanden. 

Bei der elektrischen Kraftübertragung werden also zuerst durch Auf- 
wendung von Arbeit, z. B. von einer Dampfmaschine oder einer Wasser- 
kraft, elektrische Ströme in einer Dynamomaschine erzeugt; diese werden 
durch Drahtleitungen beliebig weit fortgeführt und in eine zweite Dy- 
namomsschine, den Elektromotor, eingeführt und dessen Anker wird 
dann durch sie in Drehung versetzt. Durch diese Drehung kann man 
dann die zweite Maschine Arbeit leisten lassen, indem man ihre Bewegung 
in gewöhnlicher Weise durch Riemen oder Zahnräder auf irgend eine 
Arbeitamaschine überträgt, wie wir das im vorigen Kapitel besprochen 
haben. Da die beiden Dynamomaschinen, die stromgebende und die 
arbeitleistende, beliebig weit auseinander stehen können, so kann man 
also die Ströme da erzeugen, wo die Betriebskraft billig ist, und kann 


der sekundären Maschine, 
ee 


‚maschine, 
en 


wird ja von der Natur in unerschöpflicher 
Benutzung derselben erfordert oft keine viel 
bei 


macht die Ausnul 
einigen Jahren schr 


tem Beispiel voran 
Foduztriellen allmählich die große 
einsehen gelernt. 

Ein anderes Gebiet der Anwendung der 
tragung, das aber erst anfängt, angebaut zu werden, i 
unsere Arbeitamaschinen re haupteächlich 
maschiven äurch. Verbrennung von. Kohlen „getsieben, 





Nutzen der Kraftübertragung. 513 


der Einrichtungskosten) durch die elektrische Kraftübertragung erleidet, 
so empfiehlt es sich ofienbar mehr, die Kohlen, anstatt sie zu transpor- 
tieren, an den Bergwerken selbst in großen Dampfmaschinen zu ver- 
brennen und die Kraft auf elektrischem Wege dorthin zu leiten, wo man 
sie braucht. 

Ferner ist es in vielen Fällen auch vorteilhaft, auf elektrischem 
Wege Kraft zu übertragen, wenn es gilt, eine Reihe von weit ausein- 
ander liegenden kleinen Maschinen zu betreiben. Erfahrungsgemäß stellt 
sich der Verbrauch an Kohlen für kleine Dampfmaschinen von wenigen 
Pferdekräften relativ ziemlich doppelt und’ dreifach so hoch, als für 
große Dampfmaschinen schon von 50 bis 100 Pferdekräften. Wenn 
man also statt einer Reihe von kleinen Dampfmaschinen eine große auf- 
stellt und ihre Arbeit auf elektrischem Wege an verschiedene Orte ver- 
teilt, so kann man an Unterhaltungs- und Einrichtungskosten sparen. 
Dies sind einige Fälle, in denen die elektrische Kraftübertragung mit 
Vorteil eintritt. 

Es fragt sich jedoch zuerst, welches speziell die Vorgänge bei der 
elektrischen Kraftübertragung sind, und auf welche Ausbeute man dabei 
rechnen kann. 

Wenn die primäre Maschine von einem Motor getrieben wird und 
in dem ganzen äußeren Stromkreis sich keine andere Maschine befindet, 
so hängt die Stromstärke im ganzen Kreise nur ab von der elektro- 
motorischen Kraft der Maschine und dem gesamten Widerstande, so- 
wohl dem inneren der Maschine, als dem äußeren des Stromkreises, und 
zwar nach dem Ohmschen Gesetz 


elektromotorische Kraft der Maschine 
Gesamtwiderstand 


Bei bestimmter Tourenzahl und bestimmtem Widerstand hat die 
Maschine eine bestimmte elektromotorische Kraft und es herrscht daher 
eine bestimmte Stromstärke. Die elektromotorische Kraft der Maschine 
wird um so größer, je größer deren Geschwindigkeit ist, weil dann die 
Dauer der einzelnen Induktionen eine um so geringere ist. 

Befindet sich nun eine zweite Dynamomaschine in dem Stromkreis 
und wird diese durch den Strom der ersten in Bewegung gesetzt, so ent- 
steht in dem Anker derselben ja ebenfalls eine elektromotorische Kraft, 
welche der der ersten Maschine, wie wir wissen, entgegengesetzt ist. Es 
besteht also jetzt der Gesamtwiderstand des ganzen Systems aus dem 
inneren Widerstand der beiden Maschinen und aus dem Widerstand der 
Verbindungsdrähte. Und die gesamte elektromotorische Kraft, die im 
Stromkreise wirkt, ist die Differenz der elektromotorischen Kräfte beider 
Maschinen, so daß sich die Stromstärke jetzt nach dem Ohmschen Gesetz 
folgendermaßen darstellt: 


Stromstärke — 


Differenz der elektromotorischen Kräfte 


Biroinstäeke, Tesamtwiderstand 





Wenn also der Gesamtwiderstand des Stromkreises jetzt der gleiche 

ist wie früher, so ist doch die Stromstärke jetzt eine geringere als in dem 

Fall, wo keine sekundäre Maschine vorhanden war, weil eben die elektro- 
Graetz, Elektrizität. 18. Auflage. 33 


ei; 
fir 


! 


She 


Bi 
Ei 


u 
1 


Falle 
ist nieht 
tisch. 


schine zu überwindı 
‚Zweitens erzeugt sie durch die Drebi 
‚dieser Foucaultsche Ströme, welche = in 
ie 


in Watt ausgedrückt, wenn die elsktromotarische 
Stromstärke in Ampere gemessen wird. Aber von 








Nutzeffekt der Kraftübertragung. 515 


wird ein Teil in der primären Maschine selbst verbraucht, nämlich in 
Joulesche Wärme verwandelt, und derjenige Effekt, der von der Maschine 
nach außen abgegeben wird, in die Leitung und in die sekundäre Ma- 
schine, ist, nur gleich dem Produkt aus der Klemmenspannung 
der Maschine und der Stromstärke. Wozu nun dieser Effekt im äußeren 
Stromkreis verwendet wird, das ist Sache der Anordnung, der Leitung 
u.s.w. Er kann eventuell vollständig nutzbar verwendet werden. Des- 
halb kann man das Verhältnis, in welchem dieser äußere Effekt zur 
aufgewendeten Arbeit steht, welches wir oben S. 369 als das Güte- 
verhältnis der Maschine bezeichnet: haben, auch zweckmäßig den in- 
dustriellen Wirkungsgrad der primären Maschine nennen. 
Dieser Wirkungsgrad beträgt bei guten Dynamomaschinen 85 bis 90 Proz. 
und mehr. 

Der Effekt im gesamten äußeren Stromkreis wird nun zu folgenden 
zwei Leistungen verwendet. Erstens dient ein Teil zur Erwärmung der 
Leitung zwischen der primären und sekundären Maschine nach dem 
Jouleschen Gesetz. Diese Leistung wollen wir als Leitungsver- 
lust bezeichnen. Sie hat oflenbar wirtschaftlich nur die Bedeutung 
eines Verlustes und es ist unsere Aufgabe, sie möglichst zu verringern. 
Der übrige Teil des gesamten äußeren Eflektes wird von der sekundären 
Maschine absorbiert. 

Wesentlich für die Leistung der Kraftübertragung ist nur der letz- 
tere Teil. An den Klemmen der sekundären Maschine herrscht eine 
bestimmte Klemmenspannung. Diese mit der Stromstärke multipliziert, 

ibt den Effekt in Watt, welcher von der zweiten Maschine absor- 
iert wird. 

Dieser von der zweiten Maschine aufgenommene Efiekt wird nun 
einerseits nutzlos verwendet zur Überwindung von Reibungswiderständen, 
zur Erzeugung Foucaultscher Ströme und zur Erwärmung der Drähte 
in der zweiten Maschine nach dem Jouleschen Gesetz; andererseits aber 
wird er nutzbar verwendet, nämlich zur Leistung der nutzbaren Arbeit, 
welche eben gerade von der sekundären Maschine verlangt wird (in 
unserem Beispiel zum Heben von Wasser). 

Ganz entsprechend, wie oben bei der primären Maschine, bezeichnen 
wir nun hier das Verhältnis, in welchem die nutzbare Arbeit der zweiten 
Maschine zu dem gesamten von ihr aufgenommenen Effekt steht, als den 
industriellen Wirkungsgrad der sekundären Ma 
schine. 

Endlich bezeichnen wir das Verhältnis der ganzen geleisteten Nutz- 
arbeit der sekundären Maschine zur gesamten von der primären Maschine 
aufgenommenen Arbeit alsdenNutzeffekt der ganzen Kraft- 
übertragung. Es ergibt sich ohne weiteres, daß dieser letztere Nutz- 
effekt um so größer wird, je größer die Wirkungsgrade der beiden einzelnen 
Maschinen sind und je geringer der Leitungsverlust ist. Der Leitun; 
verlust ist aber um so geringer, je kleiner die Stromstärke ist, die in der 
Leitung fießt, also um so geringer, je mehr die Klemmenspannungen der 
beiden Maschinen einander nahe kommen. 

Um nun diese Verhältnisse besser überschen zu können, soll ein 
Beispiel aus einer ausgeführten Kraftübertragungsanlage angeführt: wer- 











der zweiten Maschine ist, daher 251 — 0.908. 


verwandelt also 90,3 Pros. von der in sie eingeführten 
in mechanisch nutzbare Arbeit, Endlich ist der Nu 
| ‚gleich dem Verhältnis der zur 
Arbeit von 23,21 Pferdekräften zu der gesamten 
von 30,5 Pferdskräften, also gleich ee 
) 

75,6 Proz, der aulgewendeten Arbeit in di 
übertragen und dort wieder nutzbar gewonnen. 

Eine sehr wesentliche Frage ist es nun, wel 
ternung der beiden Maschinen anf den Nutzeffekt, 


tuny u 
direkt proportional ihrem Widerstand, wird also, 
Umständen, um so größer, je länger die Verbindus 
Erwärmung geschicht auf Kosten des Efiektes 





N 


Große Entfernungen. 517 


der primären Maschine, sie bildet also direkt eine Verringerung der von 
der sekundären Maschine nutzbar zu leistenden Arbeit. 

Unsere obige Betrachtung über den Nutzeffekt der Kraftübertragung 
läßt uns sofort diesen Einfluß erkennen. Der Nutzeffekt hängt erstens 
ab von der Güte der beiden Maschinen, von ihrem industriellen Wir- 
kungsgrad. Dieser ist bei allen neueren Maschinen 85 bis 90 Proz. oder 
in recht hoher. Zweitens hängt dieser Nutzeffekt aber ab 
Itnis der Klemmenspannung an der sekundären und pri- 
mären Maschine. Je größer dieses Verhältnis ist (es kann höchstens 
gleich 1 werden), um so besser ist der Nutzeffekt. Es kommt also darauf 
an, dieses Verhältnis möglichst groß zu machen. Nun ist aber die Klem- 
menspannung an der sekundären Maschine immer kleiner als die an der 
primären Maschine, und zwar um so viel, als der Spannungsverlust (S. 88) 
beträgt, der zur Überwindung des Widerstandes der Leitung verbraucht 
wird. Wird daher die Leitung sehr lang, so hat man zwei Mittel, um 
trotzdem das Verhältnis der Spannungen beider Maschinen möglichst 
nahe an 1 zu bringen, die beiden Klemmenspannungen möglichst gleich 
zu machen. Das eine Mittel besteht darin, daß man den langen Lei- 
tungsdrähten einen großen Querschnitt gibt. Denn dadurch wird ja der 
Widerstand der gesamten Leitung wieder klein. Hat etwa die Leitung 
die doppelte Länge zu bekommen, als in einer bereits ausgeführten An- 
lage, und gibt man ihr nun auch den doppelten Querschnitt, so bleibt 
der Spannungsverlust zwischen beiden Maschinen, also auch der Nutz- 
effekt, ungeändert. Aber dieses Hilfsmittel ist praktisch nicht anwend- 
bar, weil man dann bei einigermaßen großen Entfernungen sehr dicke 
Kupferstäbe zur Leitung nehmen müßte, welche die Kosten der Anlage 
überaus verteuern würden. 

Das zweite Mittel aber besteht darin, daß man überhaupt 
die Klemmenspannungen beider Maschinen sehr 
groß macht. Dann macht nämlich die Abnahme der Spannung von 
der ersten bis zur zweiten prozentisch viel weniger aus als bei kleineren 
Spannungen. Nehmen wir z. B. die obige Kraftübertragungsanlage in 
Solothurn an. Dort war 

die Klemmenspannung an der primären Maschine 1 Volt, 

die Klemmenspannung an der sekundären Maschine 1655,9 Volt, 
also der Spannungsverlust auf der 8 km langen Leitung 97,4 Volt und 
das Verhältnis der beiden Klemmenspannungen, von dem der Nutzeflekt 


”R 1 
abhängt, 753,3 
ist gleich dem Produkt aus den beiden industriellen Wirkungsgraden der 
Maschinen und diesem Verhältnis der Spannungen, also gleich 


0,886 x 0,903 -- 0,944 = 0,756. 


Wäre nun die Leitung doppelt so lang, 16 statt 8 km, so würde der 
Spannungsverlust in der Leitung 194,8 Volt betragen. Um trotzdem 
dasselbe Verhältnis der Klemmenspannungen zu bekommen, würde man 
bloß beiden Maschinen nahezu die doppelte Klemmenspannung zu er- 
teilen brauchen, der ersten etwa 3480 Volt, der zweiten also 3285,2 Volt. 
Dann wäre, trotz des größeren Spannungsverlustes in der Leitung, das 











=0,944. Der Nutzeflekt der ganzen Kraftübertragung 


den 
Viel vorteilhafter sind für hole $; Wei 
und Drehstrommanchinen. "Died: kann maul 


formatoren der 
ee ae 
Rrllealan denen ie At 


echselstrom. 
'htigkeit dieser Betrachtungen 

ie Allgemeine Elektrizit 
in Berlin in Voebiuhdung mit der Maschi 
eine großartige Kraftübertragun, a 
ui ee schwierigen Fall le Mögheh 
schen Übertragung von Arbeit mit den heutigen 
nämlich die berühmte Kraftübertragung von 
Frankfurt am Main auf eine Entfernung von 175° 





u 
Kraftübertragung von Lauffen a. N, nach Frankfurt a. M, si 


‚Es sollten von einer Wasserkraft in Lauffen zirka 200 Pferdokrüfte 
an die dortige Dynamomaschin. a ee , und cs kam darauf 


50 Volt Spunnung bis zu 1400 Amy 

Die Ströme wurden durch kurse 
Kupferkubel von 27 mm Durchmesser zu dem 
Transformator, einem Öltrans- 


‚Ströme von abwa 14.000 Volt und 4,3 Ampere. 
Die letzteren von nur 4,3 Ampere 
ließen sich nun auf verhältnismäßig dünnen 
Drähten weiterleiten. Es wurden für die drei 
‚Ströme drei blanke Kupferdrähte von 4 mm 
Durchmesser benutzt, welche nun, wie Tele- 
, von Lauffen nach Frankfurt 

ihrt wurden. Es wurden dazu zirka 3000 
verwendet, welche je drei Porzellan- 
isolatoren trugen, ti 489 zeigt. Diese 
it innen, die mit Öl 

Ba waren, damit nicht Elektrizität von den 
ten Be) Oberfläche der Isolatoren — 


Die Bi Frankfurt ankommenden loch- 
Ströme wurden nun durch weitere 
lormatoren wieder zurücktransformiert 

auf etwa 100 Volt, so daß sie dann wieder 





anderer Teil derselben betrieb einige Dreh- 
‚strommotoren. Von den letzteren setzte einer 
eine Pumpe in Bewegung, durch welche ein Wasserfall von 10 ım Höhe in 
Frankfurt gespeist wurde. So war ein Teil der Energie des Wasserfalls in 
Lauffen nach vielen Umformungen und nach einem zurückgelegten Weg 
von 175 km wieder in die Energie eines Wassarfalls in Frankfurt ver- 


‚Der Versuch, so hochgespannte Ströme auf #0 weite Entfernung 


zu leiten, war also gelungen, und es kam darauf an, wie der Nutz 
effekt, dieser Arbeitsübertragung war. Von den vielen Experimenten, 


kim 





519 Pro. der gruen vor der Tri 


Bei ‚also in Frankfurt 145,8 PS von den } Kl 
Bea inten Strom von 
Bene 1 

Bra a ist der Nutzeflekt, der ganzen 
Turbine in Lauffen und der Verbrauchsstelle in | 


Spkanangra el, 0 Da an 
In on! so ist 
Alerdings zeigt dieser A Yen u da 





Blitzableiter. 521 


ist. Wo also die Herleitung von Energie aus der Ferne sich rechnerisch 
lohnt, da besteht auch keine Schwierigkeit mehr in der praktischen Aus- 
führung der Anlage, und in der Tat sind jetzt bereits eine größere Zahl 
von Kraftübertragungsanlagen ausgeführt, bei denen normal eine Span- 
nung von 10000 Volt in den Leitungsdrähten herrscht. 

Dabei umgeht man den primären Transformator ganz, und erzeugt 
vielmehr in der primären Drehstrommaschine selbst die hohen Span- 
nungen von 10000 Volt, was man ja, wie wir wissen, erreichen kann, 
da dort nur in den feststehenden Windungen die hohe Spannung herrscht. 
Durch die Beseitigung des primären Transformators macht man den 
Wirkungsgrad der primären elektrischen Installation höher, weil die 
Verluste im primären Transformator fortfallen, und diese Erhöhung 
drückt sich dann auch im Nutzefiekt der ganzen Kraftübertragung aus. 

Das Bestreben der Elektrotechnik geht aber natürlich darauf hin, 
zu noch viel höheren Spannungen zu gelangen. Auch liegen schon Ver- 
suche mit Kraftübertragungen von 50 000-100 000 Volt Spannung vor. 
Die Schwierigkeiten der Isolation wachsen aber bei diesen hohen Span- 
nungen rapid, und außerdem ist die Gefahr solcher Anlagen, bei denen 
elektrische Funken auf 10—30 cm Entfernung aus den Leitungen an 
jeder Stelle herausschlagen können, eine sehr große. In den meisten 
Fällen begnügt man sich daher, Kraftübertragungen auf solche Ent- 
fernungen nur einzurichten, bei denen man mit 5000-—10.000 Volt Span- 
nung noch wirtschaftliche Resultate erzielt. 

Bei Fernleitungen, die sich oft auf viele Kilometer erstrecken und 
welche Spannungen bis zu 10000 Volt führen, ist eine Vorsichtsmaßregel 
von hoher Bedeutung, nämlich die Sicherung aller Apparate gegen Blitz- 
schlag. Wenn irgendwo auf dem Wege der Blitz in die Leitung schlägt, 
so kann er, oder wenigstens ein Teil von ihm, in die Maschinen und Apparate 
dringen und diese zerstören. Man kann sich aber durch sogenannte 
Leitungsblitzableiter davor schützen. Der Blitz ist nämlich eine äußerst 
rasche elektrische Bewegung, die sogar häufig, wie es scheint, aus schr 
raschen elektrischen Schwingungen (s. 8. 264 u. folg.) besteht. Wir wissen 
aber, daß bei sehr raschen elektrischen Bewegungen nicht der gewöhn- 
liche Widerstand es ist, welcher den Stromdurchgang erschwert, sondern 
die Selbstinduktion. Eine kleine Luftstrecke von einigen Millimetern 
Abstand, etwa zwischen zwei Metallplatten, läßt die Blitzentladung leicht 
durchgehen, obwohl der Widerstand der Luft enorm ist, während ein 
paar Meter Kupferdraht, namentlich wenn er spiralförmig aufgerollt ist, 
dem Blitz einen viel schwereren Weg bieten. Dadurch aber kann man 
einen Blitz, der in eine Leitung eingedrungen ist, unschädlich machen. 
Man schaltet nämlich an jeder Leitung, die zur Maschine führt, je ein paar 
solche Platten derartig ein, daß jedesmal die eine Platte mit je einer Leitung, 
die andere mit der Erde verbunden ist. Ein solches System nennt man 
einen Leitungsblitzableiter. Ist ein Blitz in die Leitung 

jagen, so gelangt: er, bevor er an die Maschinen kommt, an diesen 
Blitzableiter und überspringt den Luftzwischenraum und geht zur Erde, 
dringt aber nicht in die Maschinen ein. Ebenso schaltet man solche Blitz- 
ableiter vor jeden zu schützenden Apparat. 

Bei hochgespannten Strömen aber, um die es sich für uns jetzt handelt, 





Yig. = 


Blitzableiters B, und von dessen anderem Horn 

einer in der Erde vergrabenen Platte E. Dadurch ist, 
schützt. Ebensolche Vorsichtsin: In ergreift man. 

mat« den Motoren und auf r Ver 


den. In Fig, 492 ist dargestellt, wie ein Lichtb 
ea aussieht. 






ana ebene Lichtbogen erosahih 


Fortschritte der Kraftübertrngung, 523 


Die Kraftübertragungen auf größere Entfern beginnen jetzt 
eine Rolle in der Industrie zu spielen, ja sie bilden in Verbindung 
mit Verteilung der Kraft eine der wichtigsten Aufgaben der Industrie 
im allgemeinen und der Elektrotechnik im. ee Denn da es jetzt 
auf einfache Weise möglich ist, aRaDE vielen Maschinen elektrisch von 
einer Stelle aus die Kraft zuzufüh- 
ren, so ist dadurch eine eigentüm. 
2 Kombination von Zentralisier 
und Dezentralisierung der 
Arbeit ermöglicht, für die ee bier 
kein Beispiel gab ie aber jetzt in 
manchen Industriegegenden schon 
‚ktisch durchgeführt wird. Bis- 
er nämlich konnten nur die 
großen Fabriken aller der Von 
teilhaftig werden, welche vinerwita 
schr große Wasserkräfte, anderer- 
seits sehr große Dampfmaschine 
bieten. Diese liefern ja die Kräfte 
außerordentlich viel billiger, um den | 
dritten Teil bis zur Hälfte der 
‚, als kleine Turbinen, kleine 
Dampfmnschinen. Wo also große 
BER Hin mi davon Dann; sei es 
von Wasser getrieben, nufgestellt 
waren, da konnte sich, in nächster 
Nühe derselben, eins große Indu- 
strietätigkeit entwickeln, der Be- 
trieb war ein rein zentrali- 
alerter. Jetat aber iat ea mög- 
lich, solche große Maschinen, solche 
große Wasserkräfte zu benutzen und 
auf elektrischem Wege diese Kräfte 
in weitem Umfange, auf viele Ort- 
schaften zu verteilen, also die Vorteile der zentralisierten 
Kraftorzeugung mit denen des dezentralisierten 
Kraftverbrauchs zu verbinden. 80 entstehen z. B. an der Ober- 
spree, in Sachsen, in der Nähe des Rheinfalls, bei München große In- 
dustriegegenden, in welchen die Krufterzeugung auf eine Stelle konzen- 
während durch elektrische Kraftübertragung die Vorteile dieser 
konzentrierten Erzeugung allen einzelnen, selbst den kleinsten Indu- 
striellen zu gute kommen. Es ist kein Zweifel, daß diese lebenskräftige 
‚Kombination eich sllmällich mer weiter ausbreiten wird, und man kann 
‚daher ruhig, ohne von der Zukunft desavoniert zu werden, die Prophe- 
zeiung aussprechen, daß der elektrischen Kraftübertragung und Kraftver- 
teilung die Zukunft gehört. 








Plig. am. 





























Serienschaltung und Parallelschaltung. 525 


leuchtung wurde zuerst von Gülcher praktisch ausgearbeitet, näm- 
lich das der Parallelschaltung von Bogenlampen. Von der Maschine 
gehen dabei zwei Leitungsstränge — voneinander isoliert — aus, welche 
‚eine Spannungsdifferenz von 50 bi 65 Volt haben. Zwischen diese Leitungs- 
stränge werden die Bogenlampen alle nebeneinander geschaltet und zwar 
jede noch mit einem besonderen Widerstand. Dieser Widerstand ver- 
braucht einen Teil der 50 bis 65 Volt, und jede Lampe bekommt dann 
ihre notwendige Klemmenspannung von 40 bis 45 Volt und ihre notwendige 
Stromstärke. Die Stromstärke in den Hauptleitern, von denen die Lampen 
abgezweigt werden, muß natürlich so groß sein, daß sie jeder Lampe 
ihre notwendige Intensität abgeben kann. Wenn also z. B. jede Lampe 
bei 50 Volt Spannung einen Strom von 10 Ampere zum Brennen braucht, 
80 muß, bei 20 Lampen nebeneinander, der Strom in den Hauptleitungen 
200 Ampere betragen. Eis ist selbstverständlich, daß sowohl bei der einen 
(Serien-) wie bei der anderen (Parallel-) Schaltung man dieselbe Menge 
benutzter Energie hat, abgesehen von den Verlusten in den Leitungen. 
Bei der Serienschaltung braucht man bei 20 Lampen in diesem Falle 
einen Strom von 10 Ampere mit 1000 Volt Spannung, also im ganzen 
10000 Watt Effekt (ohne die Verluste), und. bei der Parallelschaltung 
braucht man einen Strom von 200 Ampere mit 50 Volt Spannung, also 
wieder 10.000 Watt Effekt. Der Unterschied liegt bei beiden Schaltungs- 
weisen wesentlich in dem Aufwand für das Leitungsmaterial. 

Die Frage nach der zweckmäßigen Verteilung der Elektrizität auf 
viele einzelne Verbrauchsstellen wurde aber erst dringend, als Edison 
die Glühlichtbeleuchtung in die Praxis einführte. Beim Bogenlicht hatte 
man höchstens 40 bis 50 Verbrauchsstellen einzurichten, die unabhängig 
voneinander sein sollten, beim Glühlicht ging aber diese Zahl sofort in 
die Tausende. Außerdem waren die vielen Bogenlampen, die von einer 
Maschine zu speisen waren, gewöhnlich in der Benutzung eines einzelnen, 
z. B. einer Stadtverwaltung bei Straßenbeleuchtungen, und es konnte 
ihr Betrieb im voraus geregelt werden. Beim Glühlicht aber traten sofort 
eine große Anzahl von Benutzern (Abonnenten) ein, von denen einer um 
den anderen sich nicht zu kümmern hatte, und jeder wollte immer genau 
so viel Lampen löschen oder brennen können, als er gerade brauchte, 
‚ohne nach seinem Nachbar zu fragen. Es mußte also die volle Unabhängig- 
keit jeder Lampe von der anderen hervorgebracht werden, während sie 
alle in einem Stromkreise sich befinden, d. h. von einer Maschinenstation 
aus ist werden. 
on selbst war es, der sofort bei der Einführung des Glühlichts 
auch die praktische Lösung für diese Verteilung fand. Er schaltete näm- 
lich die Lampen alle nebeneinander (parallel), also so, wie 
esin Fig. 493 gezeichnet ist, in welcher M die Maschine und 1, 2, 3 bis 10 die 
Lampen sind. Durch die Nebeneinanderschaltung der Lampen wird der 
gesamte Widerstand des äußeren Stromkreises kleiner als der jeder ein- 
zelnen Lampe. Haben die Verbindungsdrähte (welche man ja beliebig 
stark nehmen kann) einen sehr kleinen Widerstand, der in der folgenden 
Betrachtung vernachlässigt werden möge, dann herrscht an den Enden 
jeder Lampe dieselbe Spannungsdifferenz, nämlich diejenige, welche an 
den Endklemmen der Maschine vorhanden ist. Die Leitungen von den 








| 


ne rt 
= rn 


dessen 


ee 
Und daraus 


er auch zum Betrieb von elektris 
Schaltet 


‚Motoren verwendet 
in Fig. 493 an Stelle der Lampen 1, 2 bis 10 
A 
danernd konstant, #o fließt durch jeden Motor. ein 
Bikabe, wieer der von Ihm gelakteten Arbit 
ist dabei ganz Bun an Ken de anderen, io konstante. 


ann) Kai hinı um alle 
en 2 ‚bes von ee Motoren. 
Kasch m ei die Motoren s0 konstruiert sein, muß der 
ihrer Wickelung so abgemessen sein, daß sie bei der konstan 
Klemmenspannung die maximale von ihnen verlangte Asbei 
Ebenso können auch an Stelle der Lampen 1 bis 10 Heizapı 
ee werden, die auch für konstante nn: ku 


Kae diesem Bystem der Purallel 
ist os nun notwendig, daß man eine Sp 
setat, welche in dem Leitungssysten, herssohan, sl 
eben alle Glühlampen, Motoren und Heizapparate s0 kı 
Widerstand muß so abgemessen sein, bei 
nung gerade die zu ihrem normalen 5: 
eng men 
Gleichströmen eine Spannı ii 
bis 110 Volt) in den Hauptleitungen Seen 
für große Anlagen werden nlso so kon 
BR srade die normale Lichtstärke rerähnfch von. 
und ebenso werden auch die Motoren und die Hei 





Konstante Spannung. 527 


Spannung eingerichtet. Zwischen zwei solche Leiter, die 110 Volt Span- 
nungsdifferenz haben, kann man nun auch Bogenlampen einschalten. 
Denn da eine Bogenlampe zirka 45 Volt Spannung braucht, so kann man 
immer 2 Bogenlampen hintereinander mit einem Widerstand zwischen 
die Leitungsstränge schalten, und auch diese erhalten dann ihren nor- 
malen Strom. Ebenso kann man aber auch Glühlampen von geringer 
Leuchtkraft, die weniger Spannung bedürfen und vertragen, zwischen 
die Leitungen von 110 Volt Spannungsdifferenz einschalten. Nur muß 
man von diesen eben so viel hintereinander schalten, daß die Summe ihre 
Spannungen 100 bis 110 Volt ausmacht, also z. B. 4 Glühlampen von 
25 Volt, oder 13 Glühlampen von 8 Volt. 

Bei Wechselstromanlagen wird auch zuweilen die Span- 
nungsdifferenz von 100 bis 110 Volt gewählt, manchmal aber auch nur 
eine von 65 bis 72 Volt, weil nämlich bei dieser Spannung schon 2 Wechsel- 
strombogenlampen (& zirka 30 Volt) mit einem Widerstand eingeschaltet 
werden können. 

Dieses System der Parallelschaltung ist also ganz ausgezeichnet 
geeignet, eine Verteilung der elektrischen Energie zu liefern, die allen 
Anforderungen entepricht. 

Die Hauptforderung dabei ist, daß die Klemmenspannung an der 
erzeugenden Maschine dauernd konstant erhalten wird. Zu dem Zwecke 
muß der Maschinist; an einem Voltmeter die Spannung dauernd kon- 
trollieren und muß durch Regulierung des Nebenschlusses an der Maschine 
die Spannung sofort wieder auf den normalen, vorgeschriebenen Wert 
bringen, wenn sie sich verändert. 

Die Einschaltung der Widerstände in den Nebenschluß wird ül 
nicht immer durch den Maschinisten mit der Hand bewirkt, sondern 
geschieht zuweilen selbsttätig, durch geeignete, von den Strömen erregte 
Elektromotoren. 

Ferner wird die Erzeugung einer großen Menge von Elektrizität, 
die sich auf sehr viele Gebrauchsapparate verteilt, zweckmäßig nicht 
von einer einzelnen Dynamomaschine besorgt, sondern von mehreren, 
die man nach Bedarf einschaltet. Denn der Bedarf an Elektrizität ist 
bei der Verteilung der Elektrizität ein schr wechselnder. Die Lampen 
brennen größtenteils nur des Abends und während eines Teiles der Nacht, 
die Motoren laufen hauptsächlich während des Tages. Man stellt des- 
wegen in den Zentralstationen mehrere Maschinen auf, von denen jede 
nur einen Strom von einer gewissen Maximalstärke liefert, und erst wenn 
mehr Strom gebraucht wird, als diese eine Maschine liefert, schaltet man 
eine zweite, dritte Maschine ein. Diese Maschinen werden immer parallel 
geschaltet, und zu dieser allmählichen Einschaltung, von der die Kon- 
sumenten nichts merken dürfen — es darf sich z. B. die Lichtstärke der 
Lampen nicht vergrößern noch verringern —, gehören besondere Ein- 
richtungen, die wir aber nicht erörtern können. 

Von der Dynamomaschine aus oder, besser gesagt, von ihren beiden 
Polen gehen nun zunächst Drähte (oder Kabel) zu einem Schalt- 
brett, welches alle notwendigen Apparate, Voltmeter, Amperemeter, 
Ausschalter, Widerstände für den Nebenschluß und den Hauptstrom, 
Bleisicherungen u. s. w. enthält. Sind in der Zentralstation mehrere 





528 11, Teil, %. Kapitel: 


Maschinen vorhanden, no werden deren Be 
schalter hindurch mit zwei Schienen auf dem Schaltbrett, den 
nannten a anna verbunden, so daß dadurch die 
schinen et si 
Dis alte. Haupelei durch die Stadt, welche ii 

int u onhe Er Kabeln von Querschnitt besteht, da 

starken Hauptströme zu führen In jede Straße gehen nun 
Siedse Kabel von Beringerem Querschnitt, und zwar von jedem Haupt- 
kabel aus eines. ringeren Querschnitt haben Leitungen, 
die in die Nebenstraßen führen, und endlich noch kleineren diejenigen, 
die in die einzelnen Häuser führen. Die Einriehtung ist also ganz analog 
wie bei der Gusleitungseinrichtung. 

Für diese Leitungen verwendet man jetzt häufig Kabel, die aus einer 

inneren Kupferseelo und einem konzentrischen, aus Drähten gebildeten 


Fig u. 








Kupferleiter bestehen, so daß die eine Leitung ganz von der en 
umgeben ist, Es sind nlso dann beide Leitungen in 

enthalten. Der äußere Leiter ist mit Isolationsmasse ben, ante 
der Tsolationsmusse befindet sich ein Bleimsntel und dartber alig noch 
eine sogenannte Fisenarmiernng. d. h. eine Hülle aus Für 
Drehströme braucht man natürlich drei Kabel, 

Die Abzweigungen von den Hauptkabeln, sowie die von den Neben: 
kabeln und endlich die Lampen und Motoren jedes einzelnen Hauses 
sind alle nebeneinander geschaltet. Da, wo die Nebenleitungen von 
Hauptleitungen abgezweigt werden, werden Abzweigkasten am 
gewondet, welche diese Abzweigungsstellen enthalten. A zeigt 
einen solchen Abzweigkasten für eine Drehstromleitung. In 
findet die Abzweigung der Nebenleitungen von den { 

Die drei Kabel für die Drehströme liegen rechts und 
und diese werden durch Stutzen in den Abzweigkastem) 









— . 


Kloktrizitäterähler. 52 
a Sr rege grschieht im Kasten an Porzellänscheiben durch Klem- 
En erken Kabel werden oben durch ein Stahlrohr 


/onn auf diese Weise die eloktrische Energie mit Sicherheit ver- 
teilt wird und jeder Konsument infolge der Parallelschaltung mit kon- 
stanter Spannung unabhängig von nllen anderen ist, so ist nur noch eine 
‚Sache von höchster Bedeu: Es muß nämlich jeder Konsument wissen, 
wie viel Elektrizität er verbraucht hat, und os ee Gesellschaft, 
die die Elektrizität liefert, wissen, wie Elektrizität etwa in jeder Woh- 
nung, die elektrisch beleuchtet ist, konsumiert worden ist, weil sich 
San re a hzdaie ok ale Karen: 


zei von Blektrizitätsmesser: 

I Elektrinitätsnähler ‚oder Verbrauchszihler kann 

man auf no Weise konstruieren. Die Aufgabe ist, die in einer 

bestimmten Anlage, otwa in einer Wohnung, während einer 

Zuit (etwa 1 Monat) konaumierte elektrische inergie zu messen. jeder 

Sekunde leistet nun ein elektrischer Strom eine Arbeit, welche gleich 
dem Produkt seiner Spannung (in Volt) und seiner Stromstärke (in Am- 
Fa Die Zahl der Watt (Volt-Ampere) 

Ei Beramcı BE jeder Sekunde er 





raucht 

an. it mit Br um Verbrauchazeit 
; ee 
Eae D Die Be wird gewöhnlich 
in Stunden gerechnet, und daher ist die 
Yan Bar WE an den dasmiramm 
der Verbrauchsmesser konstatieren soll. Wäre 
die Spannung des Verteilungsnetzes durchaus 
konstant, sagen wir 110 Volt, »o brauchte der 
Verbrauchszähler nur die Zahl der Ampere 
stunden zu mawsen (Produkt aus der Strom- 
stärke und der Zeit). Denn diese Zahl der Am- 
perestunden mit 110 multipliziert gibt dann die 
Zahl der Wattstunden. Gewöhnlich aber ist die 
Spannung der Anlagen nicht so absolut kon- 
stant und es müssen daher Apparate benutzt worden, die direkt din 
Wattstunden messen, wuil das diejenige Größe ist, für deren Lieferung 
die Gesellschaft einen Geldaufwand, meistens in Form von Kohlenver- 
brennung, zu machen hat und die daher der Konsument nach festgesetztem 

Einheitspreis zu bezahlen hat. 

Der Wattstundenzähler von Aron mißt die Wattstunden 
‚dadurch, daß er dus Produkt aus den Ampere und den Volt, #lso die Watt 
durch die Kraft bestimmt, welche zwei stromdurchfloasene Rollen auf- 
‚einander ausüben, und die Zeit zugleich durch ein Pendel mißt. Zu dem 
Zweck en in ‚dem An at (Fig, 495) zwei Pendel angebracht von 

en icht, von denen jedes auf ein Uhrwerk wirkt. 
Wenn a a ande nur unter dem Einfluß der Erdschwere schwingen, 
wie es gewöhnlich der Fall ist, so gehen beide gleich rasch, r beiden 


rnete, Elektrieität. 1? Auflage 








nn 
530 1L. Teil. 9. Kapitel, 


Uhrwerks haben dasselbe Tempo. Mit den beiden Uhrwerken ist nun ein 
Zeiger so verbunden, daß er nur durch die Differenz ihrer 

keiten in Bewegung versetzt wird. Solange also nur die Erdschwere auf 
beide Pendel wirkt, bewegt sich der Zeiger nicht, trotzdem beide Pendel 
schwingen. Nun ist aber das Ende des Pendels (in der Figur des 
rechten) mit einer Drahtrolle aus feinem Draht versehen und unterhalb 
derselben befindet sich, fest aufgestellt, eine Drahtrolle aus dickem Draht, 


Yip- aus. 





Geht durch jede dieser Rollen ein Strom hindurch, so wirken diese ja auf- 
einander mit einer Kraft, die von dem Produkt der roman Bing 
und die wir als elektrodynamische Kraft früher kennen gelernt haben, 
Das Pendel steht jetzt also unter der Wirkung zweier Kräfte, nämlich der 
Trdschwere und der elektrodynamischen Kraft der Ströme, u 
infolgedessen rascher, Dadurch kommt nun abor der 
und man sieht leicht ein, daß sein Weg gerade von dem aus den 
beiden Stromstärken und der Dauer des Stromes abhängt, 

Durch die feste Rolle wird nun der Hauptatrom selbst ii 
die bewegliche Rolle aber ist direkt zwischen die beiden it 


A| 


Elsktrizitätsrähler. 5 
des Hauses eingeschaltet. Da nun ihr Widerstand unveränderlich ist, 
#0 ist der Strom, der die bewegliche Rolle durchfließt, nur al ig von 
ee re 'hen den Hauptleitern und daher ist die I 


Kraft zwischen den beiden Rollen von dem Produkt der 8 
und Be Stromstärke, also direkt von den zu mewenden Watt a 


Zeit, also die Wattstunden. Die Zifferblätter geben direkt die a 
und zwar die Hektowattstunden an, indem das erste die Einer, das zweite 
die Zehner u. s. w. der Hektowattstunden zeigt. Zugleich sicht man, daß 
Aen Ken nicht bloß für Gleichstrom, sondern auch für W ech 
‚gerignet ist. Denn die Kraft zwischen den Strömen in den beiden 
Rollen it, E ienelbe, wenn der Strom in beiden zugleich umgekehrt wird. 
Ein anderer sehr brauch- 
barer und verbreiteter Elek- At ae 
trizitätszähler, der aus Ame- 
rika herübergekormmen ist, ist 
der Thomson-Houston- 
Zähler, welcher won 
‚der Elektrizitäts-Gesellschaft 
Union (U. E.G.) in Berlin 
verbreitet wurde. Man sicht 
die innere Einrichtung des- 
aalben in Fig. 496. Der Zühler 
ein Elektromotor ohne 
Bien der eine Kupferscheibe 
zwischen Magnetpolen dreht. 
Die Arbeit des Stromes wird 
zur gleichmäßigen Drehung, 
dieser re die Ra 
et impft wir 
8.229), en m die 
Geschwindigkeit dieser Dro- 
hung ist ein Maß fürdie 
verbrauchten Watt. An Stelle 
der Feldmagnetoeines Elektro- 
motors sieht man hier zwei 
an A und B von dickem Draht, durch welche der Hauptstrom geleitet 
. Zwischen ihnen befindet rich der Anker, auch olıne Eisen, aber in 
‚Form einer Trommel guwickslt, mit vertikaler Achse c, Die Trommelwicke- 
Jung wird zwischen die Leitungen eingeschaltet, zwischen denen die be- 
anne herrscht, und es wird vor sie noch ein Widerstand vor- 
geschaltet. Die Trommel kommt in Drehung und würdeihre Geschwindigkeit 
immer weiter steigern, wenn nicht dieeingeleitete Energie zur Leistung einer 
‚Arbeit verbraucht würde. Diese Arbeit besteht in der Drehung der unten 
‚sichtbaren Kupferscheibe K zwischen den Polen der drei lie Deko 
MMM. Der Anker und die Scheibe kommen also in FRE D: 
und treiben dadurch mittels Zähnen die Rüder, welche ihre Zeiger anf Ze 
Zifferblättern oben haben, an denen man nun direkt Wattstunden abliest, 
wenn der Apparat auf diese abgeglichen ist, Das geschieht durch Ver- 














388 IE Teil. 9. Kapitel, 
Te no dan seen die andere Aucht die ver Men Ban 
Ye Wehadstrone "wird ein ähnlicher Apparat mit einer 


'von der Maschine die beiden Hauptleiter, von etwa 110 anime 
daß von diesen sich für die einzelnen Straßen oder 
komplexe wieder je zwei Leiter abzweigen und so weiter. Dan Sehen 


Fig. 10, 


dieser de et ist in Fig. 408 angegeben. Man nennt dieses 
an sa 
Pr 


System ‚der ka auch nur sein 

dicke Kupferstäbe als Leitungen nehmen, und es hat sich 
man nicht, mehr ökonomisch mit dieser Verteilung 

die letzte Lampe mehr als 800 m von der Maschine entfernt | 
Ans eignet sich also nur für Bezirke bis zu 800 m 

im größere Bezirke mit Strom versorgen zu a 

und u zu einer Kombination über, die 

haft erwiesen hut und die man das Dreile 

Bei diesem werden in der Zentrale zwei Maschineı 

nung an ibren Kleramen haben, hintereinander 

Akten äußeren Klemmen 220 Volt Spannung ea 
Endklemmen, aber auch von den miteinander verbundenen Mit 
we nun je eine Leitung durch die Stadt. 

ie Kompensationsleitung, Zwischen die I 
die eine resp. die andere dor Hauptleitungen werden nun 
Motoren ete. parallel geschaltet, wie es Fig. 499 zeigt, so daß d 





Dreileitersystem. 533 


Enden doch nur 110 Volt Spannung besitzen. Aber die beiden Haupt- 
leitungen können jetzt, da sie die Yerauchsenetge bei bei doppelter Span- 
nung führen, geringeren Querschnitt haben, kommen noch 
die Kosten der doppelten Maschine, der Mittelleitung ar und der größeren 
Zahl von Regulierungs- und Meßapparaten hinzu, so daß dieses System 
sich doch nur für eine Fläche bis zu 1200 m Radius als vorteilhaft erweist. 
Dabei konstruiert man übrigens jetzt häufig die Motoren für 220 Volt 
Spannung, so daß man diese direkt zwischen die beiden Außenleiter ein- 
schaltet. Man bemüht sich auch, Glühlampen für 220 Volt herzustellen, 
doch bisher noch ohne viel Erfolg. Nur die Nernstlampen werden 
leicht für 220 Volt konstruiert. 

Bei diesen Stromverteilungen- werden die Maschinen möglichst, in 
der Mitte des Netzes aufgestellt, welches mit Strom zu versorgen ist. 


Fig. a0. 








Gewöhnlich wird jetzt auch noch in dem Maschinenhaus eine Akku- 
mulstorenbatterie aufgestellt, wodurch, da die Akkumulatoren 
in den Zeiten des geringsten Strombedarfs geladen werden, eine rationelle 
Ausnutzung der Maschinenanlage möglich ist, die auch an sich dadurch 
kleiner gewählt werden kann. 

Beim Dreileitersystem, das bei einigermaßen großen Anlagen mit, 
Gleichstrom jetzt immer gewählt wird, braucht man zunächst zwei Dynamo- 
maschinen für je 110 Volt Spannung. Man kann aber auch statt dessen 
eine Akkumulatorenbatterie von 220 Volt Spannung mit einer einzigen 
Dynamomaschine für 220 Volt Spannung anwenden. Dann lüßt man 
nämlich die Akkumulatoren von der Maschine laden und führt von den 
Endklemmen der beiden äußersten Akkumulatorzellen und von der mittel- 
sten Zelle aus die drei Drähte durch die Stadt. Man hat sich vielfach 
bemüht, bei dem Dreileitersystem auch in Fällen, wo keine Akkumu- 
latorenbatterie vorhanden ist, mit einer einzigen Dynamomaschine von 
220 Volt auszukommen. Das wird sicher und ohne große Verteuerung 
der Maschinen erreicht; durch den sogenannten Spannungsteiler, 
de von der Allgemeinen Elektrizitäts-Gesellschaft 
.) in Berlin konstruiert wird. Es werden nämlich bei einer ge- 
= jichen Gleichstrommaschine für 220 Volt zwei einander gerade gegen- 
überliegende Spulen des Ankers (Trommel oder Ring) verbunden mit 
zwei Schleifringen auf der Achse, an welchen Bürsten schleifen. Wir 
wissen, daß in jeder einzelnen Spule bei der Rotation Wechselströme 
erzeugt werden. Es gehen daher auch von den Bürsten bei dieser An- 





















0— Leiter L, und 





N Außerdem sicht man die 
Schleifringe mit den Bürsten a und b, von denen 
| ee ra era a 
.n den Punkt 0 dieses rate I- 

240 jsiter N angelegt, während die beiden auleren 
von den Bürsten B, und B, 


IM ‚gewöhnlichen Kommutator, an dem.die Bürsten B, 
Ga | und B, schleifen. 


ausgehen. Die Ansicht eines solchen 8; 


teilers, der wie ein Transformator gebaut ist und keine 


braucht, da er keine beweglichen Teile enthält, zeigt Fig. 501. 
Siemens-Schuckertworko bauen Dreileiterdynamos, bei denen 


ohne besondere Nebenapparate durch Zu- 
satzwieklung im Anker die Spannungs- 
teilung bewirkt wird. 

Das Dreileitersystem ist üußerst be- 
quem für die Verteilung der Energie, und 
ist auch, wie erwähnt, bis zu Entfernun- 
gen von 1200 m rings um die Zentrale 
noch praktisch, Will man größere Be- 
zirke mit Gleichstrom versorgen, #0 muß 
man mehrere Zentralen errichten, wie es 
2. B. in Berlin der Fall ist, oder man muß 
Unterstationen einführen 
mulatorenbatterieen steh 
wieder ihren Bezirk mit Strom versorgen. 

Vorteilhafter aber tritt für solche 
größere Entfernungen zwischen der Zen« 







tralstation und den Verbrauchsapparaten dus System der Wechsel 
ströme oder Drehströme in Verbindung mit Transformatoren an. 


Fig,sor, 








An 


Weohselstromsystem. 535 


Der große Vorzug der Anwendung von Wechselströmen mit Trans- 
formatoren beruht darin, daß man durch die Hauptleitungen die elektrische 
Energie in der Form von hochgespannten Strömen von geringer Intensität 
sendet und sie an den Verbrauchsstellen durch die Transformatoren wieder 
in Ströme von geringer Spannung und großer Intensität umsetzt. Daher 
können die Hauptleitungen ohne Schaden große Widerstände haben, d. h. 
man kann dünne Leitungsdrähte anwenden und auf weite Entfernungen 
billig die elektrische Energie fortleiten. 

Dieeinzelnen Verbrauchsapparate, alle Lampen, Motoren müssen natür- 
lich auch da unabhängig voneinander sein und müssen mit geringen Spannun- 
-gen, gewöhnlich 110 Volt, arbeiten, wie beim gewöhnlichen Zweileitersystem. 

Diese Forderungen werden dadurch erfüllt, daß man alle 
Transformatoren, d.h. deren primäre Wickelungen, 
zwischen die Hauptleitungen parallel schaltet. 

Bei dieser Stromverteilung wird also an irgend einer Stelle, die auch 
ganz außerhalb des Bezirks liegen kann, welcher mit Strom versorgt wird, 
eine Maschine für gewöhnlichen Wechselstrom oder für Drehstrom auf- 
gestellt. Ist die zu liefernde Energie sehr groß, so stellt man mehrere 
Maschinen auf, die alle parallel geschaltet werden, was zwar früher 
ziemliche Schwierigkeiten machte, jetzt aber sich in sicherer Weise 
bewerkstelligen läßt. Die Ströme dieser Maschinen sendet man in die 
Hauptleitungen und zwar hat man bei einphasigem Wechselstrom zwei 
Hauptleitungen, bei Drehstrom aber drei Leitungen anzuwenden. Diese 
dritte Leitung scheint dem Drehstrom als Mangel gegenüber dem reinen 
Wechselstrom anzuhaften. Indessen ist das nicht der Fall. Die drei 
Leitungen für Drehstrom brauchen nämlich bei gleicher zu übertragender 
Energie nicht dicker zu sein, als die zwei für Wechselstrom. Das für die 

i igte Kupfergewicht ist also das gleiche. Es ist nur die dritte 

Leitungsführung, welche bei der Drehstromleitung verteuernd wirkt, ein 
Nachteil, der aber durch die sonstigen Vorzüge des Drehstroms weit über- 
wogen wird. Man verwendet für die Hauptleitungen Ströme von 1000 bis 
5000, ja auch bis 10.000 Volt Spannung, in Ausnahmefällen sogar noch mehr. 

Die Hauptleitungen, die den hochgespannten Strom führen, werden 
entweder durch die Luft geführt oder unterirdisch verlegt. In letzterem 
Falle werden konzentrische Kabel angewendet, bei denen die eine Leitung 
die andere umgibt, im ersteren Falle werden die Drähte auf Stangen durch 
Isolatoren befestigt. Trotz der hohen Spannungen genügt diese Isolation 
meistenteils. So werden die Hauptleitungen von der Zentrale aus durch 
alle diejenigen Bezirke hindurchgeführt, welchen Strom zugeführt werden 
soll. In jedem solchen Bezirk gehen nun von den Hauptleitungen Ab- 
zweigungen ab, welche zu je einem Transformator geführt werden, und 
zwar werden, wie gesagt, alle Transformatoren parallel geschaltet. Die 
Transformatoren werden bei Luftleitungen gewöhnlich in besondere 
Häuschen gestellt. Bei unterirdischen Leitungen werden sie in Keller 
gelegt. In jedem Falle werden die Transformatoren ebenso wie die Haupt- 
leitungen so angebracht, daß sie für Unberufene nicht zugänglich sind, 
eben wegen der hohen Spannung des Stromes. 

In dem Transformator wird nun die Energie des Stromes so trans- 
formiert, daß derselbe an den Enden der sekundären Klemmen nur niedrige 





u ‚gewöhnlich 100 bis 110 Volt. 
sehn en "herauskommt, ist nun 
li Verbrauch dient, und zwar wird 
Parallelschaltun 
der sekundären Lei also zwei 


je’ eine von jeder der drei 


sehr erheblicher Übelstand 
keine Akkumulatoren für Wi 


dann für die Nachtstunden die Stromli a 

Trotz dieser Übelstände ist, dieses Verteilungssystem, 
‚derem in Wien, in Rom, in Luzern, in in Amster: 
vielen anderen Orten in dauerndem Betrieb ist, 


Vertallung elakteischer Energie getzeisuk" DR 
joden bei besonderen Verhältnissen, ihre, bemsadaranl 
macht dadurch die Verteilung elektrischer Hnarga 
sten örtlichen Verhältnissen jetzt immer weitere 
werden jetzt die Zentralen in größeren Städten mit 
Drahutromsystam mit: Transformatoren eingeri 





10. Kapitel. 
Die elektrischen Bahnen, Boote und Automobile. 


Seitdem die Elektrizität einmal in die Reihe der schwere Arbeit 
verrichtenden Kräfte eingetreten und durch ihre leichte und rasche Fort- 
pflanzungsfähigkeit im stande war, ihre Arbeit weit von dem Orte zu ver- 
richten, an dem sie erzeugt wurde, seit dieser Zeit lag auch die Möglich- 
keit vor, die Elektrizität zur Beförderung von Eisenbahnen, Trambahnen, 
Wagen, Booten u. dergl. zu verwenden, und diese Einführung der Elek- 
trizität in das Gebiet des Transportwesens hat schon jetzt bei diesem 
neue und bequeme Formen hervorgebracht und wird voraussichtlich noch 
weiter zu einer Umgestaltung und Vervollkommnung desselben führen. 
Schon im Jahre 1879 hatten Siemens & Halske die erste elektrische 
Eisenbahn bei der Gewerbeausstellung in Berlin hergestellt. Das Prinzip 
der elektrischen Eisenbahnen, deren Idee zuerst von Werner Siemens 
ausgesprochen und ausgeführt wurde, ist folgendes: Wenn ein elektri- 
scher Strom von außen in eine Dynamomaschine, einen Elektromotor, 
eingeführt wird, so kommt der Anker derselben in Rotation. Über- 
trägt man nun die Rotation der Achse des Ankers in irgend einer Weise 
auf Räder, welche auf Schienen laufen können, und führt man in den 
Elektromotor irgendwie einen Strom ein, so müssen sich die Räder mit 
dem Elektromotor und einem fest mit ihnen verbundenen Wagen auf 
den Schienen fortbewegen, und die elektrische Eisenbahn ist fertig. 

Es ist also dieses Problem der elektrischen Eisenbahn ein spezieller 
Fall des Problems der elektrischen Arbeitsleistung und Kraftübertragung. 
Ein elektrischer Strom wird irgendwo erzeugt (sei es durch eine Dy- 
namomaschine, die irgendwo in der Nähe der Bahn steht, sei es durch 
‚Akkumulatoren oder Batterien), er wird in den Motor des Eisenbahn- 
wagens eingeleitet, und dadurch kommt: dieser in Bewegung. Das ist 
also prinzipiell nichts anderes als jede andere elektrische Kraftüber- 





FE er bei dieser speziellen Aufgabe treten besondere Schwierigkeiten 
auf, deren hauptsächlichste die ist: Wie soll man dem Eisenbahnwagen 
(dem Motor) den elektrischen Strom zuführen? Bei einer feststehenden 
Kraftübertragungsanlage hat man eine bestimmte Entfernung zwischen 
der primären Dynamomaschine und dem Elektromotor, und man kann 
diese daher durch festliegende Drähte verbinden. Bei einer elektrischen 
Eisenbahn aber bewegt sich der Motor, und sein Abstand von der pri- 
mären Dynamomaschine ist kein fester, es muß also auch die Leitung für 
den Strom veränderliche Länge haben. In der Tat ist dies die schwie- 
rigste Frage bei dem elektrischen Eisenbahnbetrieb. 

Der nächste Gedanke ist natürlich der, daß man die Schienen 
selbst zur Leitung des Stromes benutzt, und dies wurde auch von 


die Schienen Rare zur "Dynamomaschine Aut 
kreis geschlossen ist. Laufen auf einer Bahn, wie 

Wagen zu gleicher Zeit, so sind diese infolgedessen alle p 
wie man aus Fig, 502 erkennt, Links steht die primäre Dy 
die beiden Hanptleitungen, die von dieser ausgehen, 





Trolleysystem. 


539 


beitsleiter, unten die Schienen, und zwischen beiden sind alle Wagen- 


motoren nebeneinander geschaltet. 

Es befindet sich also bei diesem 
System auf der Decke jedes Wagens ein 
Arm, gewöhnlich aus Stahlrohr gefertigt, 
welcher oben eine Kontaktrolle trägt, 
die längs dem Arbeitsleiter rollt und 
von diesem den Strom abnimmt. Der 
Arm ist nun mit starken Federn unten 
versehen, so daß die Rolle immer an den 
Arbeitsdraht herangedrückt wird, auch 
wenn dieser zwischen zwei Befestigungs- 

durchhängt, also nicht überall 
ieselbe Höhe über den Schienen hat, 
oder wenn er, wie bei Viadukten, be- 
sonders niedrig gespannt ist. Der federnde 
Arm muß immer die Kontaktrolle an 
den Leiter anpressen. Man bezeichnet 
dieses System des Arbeitsleiters mit 
einer Kontaktrolle als das Trolley- 
system. 

So einfach aber läßt sich das 'Trol- 
leysystem nur in wenigen Fällen ver- 
wenden. Wenn durch den Arbeitsleiter 
fortlaufend und ununterbrochen der 
Strom gesendet wird, so können beim 
wirklichen Betrieb Schwierigkeiten ent- 
stehen. Es kann z. B. durch einen 
Brand notwendig sein, eine Rettungs- 
leiter aufzustellen, den Draht durch- 
schneiden und entfernen zu müssen, 
oder es kann der Draht verletzt werden 
und reißen. Dadurch müßte der Be- 
trieb so lange auf der ganzen Strecke 
eingestellt werden, bis das Hindernis 
sachgemäß beseitigt ist. Um. solche 
Störungen zu, beschränken, wird der 
Arbeitsdraht in einzelne Strecken von 
200—500 m Länge, je nach der Straßen- 
lage, geteilt, und an diesen Teilungs- 
stellen wird in den Arbeitsleiter selbst 
ein isolierendes Stück eingesetzt. Die Y 
elektrische Verbindung aber zwischen 
den an dieser Stelle zusammentreffenden 
Leitı rähten wird dadurch hervor- 





Fig. 02. 





= 





























gebracht, daß von dem Endpunkt des einen und dem Anfangspunkt des 
nächsten Stückes je ein Draht zu einem Ausschalter ($. 418), der gewöhn- 
lich in einem verschlossenen Kasten in einem nahe befindlichen Hause 
angebracht ist, geführt wird. Dadurch ist der elektrische Zusammenhang 


beweglichen Kontakt berührt wird, Disse Leit 

unterirdisch, beliebig nah oder weit von den 

sie kann auch zum Teil oberirdisch, zum Teil 

Due a ne 

jenen und dieser wird in gewissen 

200 m, durch Qusrdrähte mit dem seleit 
ist 


‚oder ol 

air den Schienen verbunden sind, en 
leitung ausgespannt; sie ist an verschi ! 
Speieleitung verbunden, aber von den Schienen ist ie 
lange kein Wagen führt, fießt auch kein Strom durch die 
Fahren num die Wagen 1, 2, 3, 4, 5, so bildet j 
des Trolleyleiters eine Verbindung zwischen Schi 
und jeder erhält, da sie nlle parallel geschaltet 
Ban Stromes. Durch diese Einrichtung ist erstens 

'beitsleiter nur auf die Strecke von 100 bis 200 ın b 
Trollepleiter an einer Stelle bricht oder entfernt 
der Strom trotzdem durch die Speiseleitung und 
tionen des Trolleykeiters zugeführt, ao-daß alao dia 
ihren Strom bekommen. Ferner kann die Speisel 
alle Beschädigungen sehr hoch oder unterirdisch‘ 
Drittens braucht bei diesem System der Trolleyleiter 
wie er zur sicheren Führung der Rolle notwendig ist, 






Trolleyaysteim. Er 


u sein, er diese 
der Hau t Fiz.son. 
Een 


‚venn sehr starke Ströme (bei vielen gleichzeitig fahrenden Wi not- 
Wendt ii ii Bine ohne grobes Verse 


führung läßt sich da- 
bei auch #0 einrich- 
ten, daß sie für das 
Auge gefüllig ist. Bei 
Kurven und Weichen 
erg Ei den Trolley daß er eine sichere Führung, fü 
tig olleyleiter so spannen, daß er eine si führung für 
die Rolle gibt, damut diese wicht herausspringt. Fig. 504 zeigt einen 
solchen elektrischen 
Fig. sch Trambahnwagen der 
Stadtbahn in Halle. 
Man sicht die Stange 
it der Kontaktvor- 
riehtung, welche von 
der Wagendecke aus 
sich gegen den Trol- 
Teyleiter drückt. 

Die Rolle kann 
natürlich zuweilen 
von dem Trolleyleiter 
abapringen. Dann ist 
die Stromzufuhr zu 
dem betreffenden 
Wagen unterbrochen. 
Wenn der Wagen im 
Gefälle geht, »0 kann. 
‚er dadurch, wenn man ihn nicht sofort bremst, in» Laufen kommen und 
Unglück anrichten. Deswegen wird in vielen Füllen statt der Gleitrolle 








Lam 


 — 


542 IT. Teil: 10, Kapitel, \ 


ein Gleitbügel angewendet, bei dem ein solches ‚nicht 
vorkommen kann. Der Gleitbügel, von denen zwei an dem Wagen Fig. 505 
angebracht sind, ist wie die Rolle an einem beweglichen Arm 


taktflöche des Bügels verhindert im Gegensatz zu der kleinen Kantakt- 
fläche der Rolle das Abspringen vollständig. Außerdem brauchen die 
Kurven in der Trolleyleitung nicht so us eich den Schienenkurven 
KrasschtinBen. 130. daB ln Führung ie Teolleyärahtes einfacher wird. 
Da die Schienen immer die Rückleitung des Stromes zur Station 
übernehmen miissen, so muß man’daflir sorgen, daß sie in gutem Kon- 
takt miteinander stehen. An den Stößen werden daher zwei Schienen 
hei elektrischen Bahnen 
nd durch angelötete 
tallisch mitei 





diesen Leitungen 
geschultet sind, #0; das Kon- 
stanterhalten der „um 


Fig. sat. 






einem jeden Motor, unabhängig von den anderen, den ihm notwendigen 
Strom zu verschaffen. 4 
Ein vollbesotzter Trambahnwagen braucht pro Kilometer £ 
ebener Bahn ungefähr 400 Wattstunden zugeführter iv 
Energicbedarf, also such der Strombedarf wines 
aber nicht immer derselbe, sondern variiert sehr. Beim 
Wagens von der Ruhe aus ist er etwa 5- bis 1Omal so A 
auf horizontaler Strecke, bei Steigungen wird er natürlich 
Herunterfahren auf geneigter Bahn geringer. Die Motoren 
'Trambahnbetrieb müssen daher mit großer Zugkraft vom der 





angehen, Das leisten, wie wir 8. 496 gesehen haben, am 
Hauptstrommotoren, und deswegen werden diese 
bei Trambahnen angewendet. Dabei muß ein solcher Motor, 
am Wagengestell angebracht ist, ziemlich niedrig sein, und 





Kontrollen. 548 


dem, da er dem Straßenschmutz ausgesetzt ist, vollstäi eingekapselt 
sein. Die Motoren werden daher für diese Zwecke re: daß das 
Magnetsystem einen vollständigen gußeisernen Kasten um den Anker 
herum bildet, der aber leicht geöffnet werden kann. Um die zu große 
Erwärmung der Motoren durch die Binkapselung zu vermeiden,“ wendet 
man häufig die ventilierte Kapselung an, bei der durch zwei 
n in der Kapselung ein Ventilutor die kalte Luft von außen 
ansaugt und die erwärmte nach außen hinnustreibt. 
In Fig. 506 und 507 ist ein solcher Straßenbahnmotor der A.E.G. 
mit aufgeklapptem Gehäuse und in geschlossenem Zustand dargestellt, 


Pig son 





. 
- 
= 
_— 
= 
z— 
-—ı 
ie 
= 





Die Motoren, deren Anker in Zahnräder auslaufen, treiben vermittels 
Zuhnradübersetzung die Räder des Trambahnwagens. Die Geschwindig- 
keit des Motors ist gewöhnlich eine viel höhere, als die Wagenräder sie 
haben dürfen, und deswegen muß die Übersetzung eintreten. 

Die Motoren sind an dem Untergestell der Trambahnwagen federnd 
befestigt und zwar ist für jede Wagenachse cin Motor vorhanden. Jeder 
Anker dreht zunächst ein kleines Zahnrad und dieses greift in ein 

ölleres ein, welches nun die Wagenräder bewegt, Die Zulnräder laufen 
in Ol, um sich wenig abzunutzen und um das Geräusch zu vermindern. 
Auf dem Untergestell ist der eigentliche Waggon selbst auch wieder 
federnd befostigt. 

Um die Geschwindigkeit des Wagens regulieren zu können und um 
den Wagen nach Bedarl vorwärts oder rückwärts fahren zu lassen, ist 


ER 
HERE 








Unterirdische Stromzuführung 516 


Itet, der aus der etwickelung mm und dem Anker PP be- 
stoht. Man sieht, wie durch Weit en der Kurbel links die Wider 
stände allmählich au haltet werden, der Wagen also immer schneller 
läuft. Wenn bei der Umkehrwalze der Hebel nach links steht, läuft der 

Motor vorwärts, wird er nach rechts It, a0 ist der Strom im Anker 
um ‚ekohrt und er läuft zurück. Du bei der Ein- und Ausschaltung der 
starken Ströme an den Kontaktstücken des Kontrollers leicht Funken 
und Lichtbogen entstehen, s0 muß man dafür sorgen, daß diese Funken 
rasch ausgelöscht werden. Doch zoll diese = Einrichtung hier nicht 
weiter erörtert werden. 


namentlich die vielen eendahen. welche den Trolleydraht tragen, machen 


Fig.nı0. 





im allgemeinen keinen sehr erfreulichen Eindruck und in manchen Fällen 
wird, um das Straßenbild nicht zu beeinträchtigen, von den Behörden 
ihre Anbringung untersagt. 

ei der unterirdischen Stromzuführung ist nun 
eine solche Veränderung des Straßenanblicks ganz vermieden, allerdings 
auf Kosten einer erheblichen Vertenerung der Anlage. Ein solches 
Trambahnsystem ist von Siemens & Halske in Budapest und zum Zeil 
in Berlin und Wien eingerichtet worden. Bei dieser Anlage befindet sich 
unter der einen Schiene fortlaufend ein Kanal, wie aus Fig. DIO ersicht- 
lieh ist, dessen oberen Abschluß eben die eine Schiene bildet. Dieselbe 
besitzt in.der Mitte eine Rille van 33 mm Weite, durch welche der Kanal 
für einen von dem Wagen herabreichenden Kontaktarın zugänglich ist. 
In dem Kanal sind nun zwei nackte Leitungen aus diekem Winkeleisen 
angebracht, die also unterhalb der einen Schiene laufen. Zwischen diesen 
bewegt sich der Kontaktarm, bestehend aus einer gut isolierten Platte, 
die an ihrem unteren Ende zwei drehbare Metallzungen trügt. Diese be» 

‚Grastz, Kloktizitat. 12. Auflage £'} 











Indung mit zu hoher Stromstärke zu 


bereits die Ladung, die ein Trambah 





PS — ie 


Gemischtes System. 547 
braucht, ihm in einer Viertelstunde zuführen. Trotzdem ist das reine 
Akkumulatorensystem für die meisten Fälle ein viel zu teueres und es 
kann mit den beiden anderen Systemen nicht konkurrieren. 

Da sich manche Städte gegen das Oberleitungssystem sträuben, 
weil die über die Straßen gespannten Drähte die Schönheit, namentlich 
der eleganten Straßen, beeinträchtigen, so ist man in manchen Orten 
zu einem gemischten System übergegangen, welches die Akku- 
mulatorbahn mit; der Oberleitungsbahn verbindet. Es werden nämlich 
dabei in den äußeren Stadtteilen, die die Wagen zu durchfahren haben, 
die oberirdischen Drähte wie gewöhnlich gespannt, und der Strom wird 
von ihnen durch einen Kontaktarm in den Wagen geleitet. Im Wagen 
befindet: sich aber selbst eine Akkumulatorenbatterie, welche parallel 
zum Motor geschaltet ist, also bei dieser Fahrt durch die äußeren Stadt- 
teile selbst mit geladen wird. In der inneren Stadt dagegen oder in be- 
sonders vornehmen Straßen fehlt die Oberleitung und die vorher geladene 
Batterie treibt nun den Motor. Es kann natürlich dabei die Batterie, 
da sie nur auf kürzere Strecken Strom abzugeben hat, kleiner gewählt 
werden, und außerdem nimmt das Laden, da es während der Fahrt ge- 
schieht, keinen Aufenthalt in Anspruch. Der Kontaktarm wird beim 
Übergang von den äußeren Straßen zu den nicht mit Oberleitung ver- 
sehenen einfach auf die Wagendecke umgelegt. In anderen Fällen, z. B. 
in München, werden in den Straßen, die keine Oberleitung erhalten sollen, 
die Trambahnwagen durch besondere Akkumulatorenlokomotiven ge- 
zogen. 

Die elektrischen Trambahnen empfehlen sich vor allem durch die 
Tatsache, daß der Maschinenbetrieb bedeutend billiger ist als der 
Pferdebetrieb. Ferner dadurch, daß hei elektrisch betriebenen Bahnen 
auch zeitweilig weit größere Kräfte leicht zur Entwickelung kommen 
können als bei Pferdebahnen. Bei starken Steigungen z. B., bei denen 
man sonst Vorspannpferde benutzen muß, braucht der elektrische Motor 
nur bei stärkerem Strom, d. h. ohne eingeschaltete Widerstände zu 
laufen, um diese Kraft zu entwickeln. Die elektrischen Wagen können 
auch, wo es erlaubt ist, weit schneller fahren als die von Pferden ge- 
zogenen. Ferner kann ein elektrischer Wagen wegen des Fortfalls der 
Pferde größer gemacht werden als ein anderer Wagen, ohne die Straßen 
mehr zu sperren, und endlich kann man bei elektrischem Betrieb, wenn 
‚Andrang vorhanden ist, dem elektrischen (Motor-) Wagen andere Wagen 
anhängen oder man kann auch leicht viel mehr Wagen laufen lassen als 
bei normalem Betrieb, falls nur die primäre Dynamomaschine von vorn- 
herein groß genug gewählt ist. Dies sind Vorzüge. welche der weiteren 
Einführung des elektrischen Trambahnbetriebes zu Hilfe kommen. In 
der Tat hat sich auch überall, wo elektrische Trambahnen eingeführt 
sind, eine ganz außerordentliche Zunahme des Verkehrs gezeigt und, 
was für die Direktion die Hauptsache ist, neben der beträchtlichen Er- 
höhung der Einnahmen pro Wagenkilometer ergab sich ausnahmslos eine 
beträchtliche Verminderung der Ausgaben. Daher wird der Pferdebetrieb 
in nicht zu langer Zeit gänzlich und überall durch den elektrischen Be- 
trieb der Trambahnen verdrängt sein. In manchen Orten, in denen wegen 
der schwierigen Terrainverhältnisse eine Pferdebahn überhaupt nicht 














548 





IL. Teil. 10. Kapitel. 


baut werden, weil die schweren Lokomotiven 
trische Lokomotiven werden in vo 


dienst. selbst für das Rangieren von Zügen. Die | 
zuweilen als Akkumulatorlokomotiven. eingerichtet, 
für Oberleitungsbetrieb. Fig. 5H zeigt eine solche 
gemeinen Rlektrizitäts - Gesellschaft für den 

Die Lokomotive enthält nur den Elektromotor 

den nötigen 

diese Lokoms 

Ebenso wie im Stadtverkehr 


elektrischen Bahnen auch für den Fernverk 


Elektrische -Schnellbahnen. 549 


Für große Entfernungen eignet sich aber nur der hochgespannte Wechsel- 
strom und Drehstrom und es werden also Drehstrombahnen wie schon 
an einigen Orten, so allmählich noch mehr entstehen. Der Drehstrom 
hat immerhin den Nachteil vor dem einphasigen Wechselstrom, daß er 
drei Leitungen braucht. Für Fernleitungen bedeutet die dritte Leitung 
eine nicht unbedeutende Erhöbung der Anlagekosten. Außerdem machen 
die drei Leitungen in Bahnhöfen, bei Schienenkreuzungen und Weichen die 
Anlage unübersichtlich. Da man jedoch bisher einphasige Wechselstrom- 
motoren nicht von derjenigen Vollendung bauen konnte, wie Drehstrom- 
motoren, so nahm man den Nachteil der dritten Leitung mit in den Kauf. 
Die Motoren müssen beim Eisenbahnbetrieb mit voller Last angehen 
können und müssen in ihrer Tourenzahl und ihrer Drehungsrichtung 
einfach reguliert werden können. Man hofft durch den einphasigen 
Kollektormotor (8. 505 f.) einen derartigen Motor erlangt zu 
haben, welcher allen Anforderungen genügt. In der Tat werden nun 
auch in Deutschland Versuche gemacht, um Vollbahnen auf diese Weise 
elektrisch zu betreiben, und wenn diese Versuche, wie zu hoffen, günstige 
Resultate ergeben, so wird der einphasige Wechselstrom von hoher Span- 
nung berufen sein, die Dampfeisenbahnen allmählich zu depossedieren. 

Bei derartigen elektrischen Vollbahnen, wie sie jetzt zum Teil aus- 
geführt, zum Teil geplant sind, ist ein wesentlicher Unterschied im Be- 
trieb gegenüber den Dampfbahnen nicht vorhanden. Lange Züge mit 
elektrischen Lokomotiven ersetzen die langen Züge mit Dampflokomo- 
tiven. 

Aber die Elektrizität erlaubt auch einen ganz anderen Betrieb von 
großen Fernbahnen. Da nämlich bei elektrischen Bahnen jeder einzelne 
Wagen einen Motor besitzen kann, s0 eignen sie sich ganz besondere zum 
Einzelbetrieb. Rasch aufeinander folgende einzelne Wagen, jeder mit einer 
beschränkten Zahl von Personen, wie sie gerade bei Straßenbahnen ein- 
geführt sind, und die mit großer Geschwindigkeit laufen, werden allmäh- 
lich auch für größere Entfernungen eingeführt werden. Vor einigen Jahren 
hat sich in Berlin eine Gesellschaft für elektrische Schnellbahnen gebildet, 
welche sich die Aufgabe gestellt hat, die Einrichtungen eines solchen Fern- 
verkehrs praktisch durchzuarbeiten und welche sich das Ziel steckte, elck- 
trische Bahnen zu bauen, welche mit 200 Kilometer per Stunde Geschwin- 
digkeit befahren werden. Dieses Ziel hat sie im Jahre 1903 in glünzender 
Weise erreicht. Sie hatte zwei Schnellbahnwagen, von denen 

jer eine von Siemens & Halske, der andere von der Allgemeinen Elektrizi- 
„Gesellschaft gebaut war, und beide lösten tadellos die Aufgabe, mit 
einer Geschwindigkeit von über 200 Kilometern pro Stunde zu fahren. 
Strom wurde bei diesen Fahrten, welche zwischen Zossen und 
Lichterfelde stattfanden, auf drei Fahrdrähten dem Wagen zugeführt 
und zwar war es Drehstrom mit 10000 bis 15000 Volt Spannung. 
ig. 512 zeigt den Schnellbahnwagen der Allgemeinen Elektrizitäts- 
Gesellschaft. Durch je drei kurze Kontaktstücke wurde der Strom von 
den Fahrdrähten abgenommen und in das Innere des Wagens geleitet. 
Die Stromabnehmer mußten natürlich besonders konstruiert sein, um trotz 
der großen Geschwindigkeit immer sicheren Kontakt zu machen. Die 
Kontaktarme nehmen, wie man sicht, den Strom nicht von oben, sondern 











N 


550 11. Teil, 10, Kapitel. 
von 





Bien ‚Einriehtungen, wie die Motoren an dem tie 
En Me verbunden waren, 
5 Kekupe Mtppnte u =. w. Khonen: Ni mit ra 


Se Durch das Gelingen almnn kknan. nd rain MEERE 


Fig. sie 












die beiden Gesellschaften, Siemens & Halske und Almeine ‚Blektri- 
weitreichende 


zitäts-Gosellschaft, der Elektrotechnik ganz neue 
Aussichten eröffnet. So wie die großen BSR Te Kat 
der Frankfurter Ausstellung (8. 519 £.) die Möglichkeit Kraftüber 
Iagung auf große Entfernungen zuerst gezeigt, haben und dam h 
zählige Anwendungen, die im Laufe der Jahre sich ergaben, 

haben, #0 werden auch diese Schnellbahnversuche vermutlich 
wälzung unseres ganzen Farnverkehrs allmählich hery 
die pekuniären Mittel zur Einriebtung eines solchen 
vorhanden sind, da kann die Elakteoteohrik jetzt mit Si 
führung übernehmen. Die Unternehmungslust des Kapi 
lich auch hiee die bureaukratische Angstlichkeit, 

dem menschlichen Verkehr einen neuen. großartigen 













2. 


iR 


Ein 
MH 


i 
+ 
F 
& 
& 





der Dampf zum Betrieb von Trambahnen, für Bahnen in Bergwerken, 
für landwirtschaftliche Bahnen und wohl ebenso gut wie der Dampf zum 
Betrieb von Vollbahnen. 

In manchen Fällen läßt sich dabei der elektrische Betrieb mit Zu- 
fahr der Blektrirität auch da einrichten, wo kein Schionengeleise gel 
werden kann oder darf, oder wo die Ausführung des Geleises zu kostapielig 
wäre, Man hat begonnen, sogenannte geleislose elektrische 
Bahnen auf Landstraßen für den Personen- und namentlich Gütertrans- 

‚einzurichten, Man spannt zwei Fahrdrähte seitlich oder mitten auf der 

‚der Länge nach, wie beim Trambahnbetrieb. Der Wagen, etwa ein 
Omnibus oder ein lokomotivartiger Karren, nimmt auch durch Gleitrollen 
‚oder Gleitbügel von den Fahrdrähten den Strom ab und führt ihn in seinen 
Motor. Aber die Gleitstangen sind so nach allen Richtungen drehbar und 
zum Verlängern eingerichtet, daß der Wagen nicht direkt unter den Falır- 
‚drähten zu bleiben braucht, sondern nach jeder Seite um 3,5 Meter sich 
heraı kann, Dadurch ist ein Ausweichen des Wagens auf der 
Landatraße möglich, während doch inmer durch die Fahrdrähte ihm Strem. 

wird. Fig. 613 zeigt einen solchen elektrischen Omnibus der 
‚Firma Max Schiemann & Co. in Drosden, welche sich hauptsächlich mit 


baue 








[ze 





Elektromobile, 558 


in 2 Teile geteilt, von denen die eine unter dem Sitz See 
hinter dem Rücksitz angebracht ist. Jedes Hinterrad wird 

besonderen Elektromotor angetrieben. Die Motoren leisten Be 2 Fe 
35 HP. Sie sind federnd a. Saat Sa) Ingenkasten 
Haben a rm One rk Te n verbunden. Vorn beim Wagen- 


, was durch Widerstände Fakt wird. Diese ein 
werden auch hier Kontroller genannt und ganz ähnlich eingerichtet, 
wie. beim Trambahnbetrieb (s. 0. 8. 544). Bei en gezeichneten Auto- 


mobil liegt der Kontroller horizontal unter dem eisleren Teil des Wagens. 


Pie.sın. 





Er ist so eingerichtet, daß er drei verschiedene Geschwindigkeiten zu er- 
Fe stattet und außerdem noch durch Rückwärtsbewegung der Mo- 
e kräftige elektrische Bramsung auszuführen erlaubt, 

ie äußeres Kennzeichen, daß ein Automobil olektrisch betrieben 
wird, dient immer ein Volt- und Amperemeter, welches vorn beim Führer 

bracht wird und diesen über Strom und Spannung seines Motors 

‚ul dem laufenden hält, welches aber insbesondere auch beim Laden der 
Batterie notwendig ist. Fig. 515 zeigt ein solches kombiniertes Instru- 
ment von Hartman & Braun. Natürlich werden bei einem solchen Wagen 
alle Errungenschaften der modernen Automobiltechnik benutzt, um ihn 
möglichst leicht und leichtgehend zu machen. In derselben Weise kann 
man auch größere Wügen, Omnibusse, Paketwagen ete, einrichten, wobei 
dann die Mo ralrentaiee entsprechend größer game werden 
kann. Was den Eflektverbrauch anbetrifit, so wird angegeben, daß 
ein zweisitziger Wagen bei zirka 25 km Geschwindigkeit und 80 Volt 





tralen ab. Könnte man darauf re .n, in jedem 

(und zwar Gleichstrom zum Laden der Akkumulatoren oder Wehe 

strom mit Umformern) zu finden, wie es in einigen Teilen der Schwuis 

bereits der Fall ist, s0 könnte man mit solchen Elektromobilen auch 
:oße Touren unternohmen, und ea ist zu hoflen, daß es dazu noch einmal 

Fe wird, Der neue Edisonsche Akkumulator (8, 414), wenn er sich 


Fig sus 





et wird hier jedenfalls ein wichtiges Gebiet seiner Anwendung 
finden 

Für die Schiffahrt im großen ist der elektrische Betrieb nat 
lich nicht brauchbar. Große Schiffe haben ihre Dampfmaschinen und 
brauchen die Umsetzung der Dampfkraft in Elektrizität nicht, 
Inssen sich kleine Vergnügungsboote, in welche man keine u 
bringen will, elektrisch betreiben, und zwar auch mittels Akkummulateren 
die an der Landungsstelle von einer Dynamomaschine geladen werden. 
Derartige Boote sind in den letzten Jahren vielfach ut worden, Aber 
auch als Fährboote und als Revisionaboote für Zollbehörden und. 
als Dienstboote für Behörden werden sie jetzt vielfach benutzt, 516 
gibt eine Ansicht eines kleinen Vergnligungsbooten, ak ‚keko- 
mulatoren der Hagener Fabrik besitzt. Dasselbe 40 Akkumı 
Iatoren mit einer Leistung von 220 Amperestunden und einen 
Motor. Das Gewicht der elektrischen Ausrüstung beträgt 19507) 
allgemeine Anordnung der elektrischen Einrichtung ‚elkbur Bocte 
Fig. I erschen. Man sieht am Boden des Bootes di Amin 
kästen AA, weldhe den Motor M antreiben. Dessen Achse 
mit der Schiffaschranbe verbunden. Am Führerstand BR Aal Kon 


| 











Elektrische Boote. 555 


mit welchem der Steuermann durch Drehen einer Kurbel 

A 
verändern kann. Bei einer Geschwindigkeit von en 
FE ee er la rise. Stunden 


fahren, also zurücklegen. 
In letzter Zeit hat man begonnen, die Blektrizität für dieSchlepp- 
schiffahrt geeignet zu machen, was um so wichtiger ist, da die An- 


‚großer wie mie ji in Aussicht stehen, erfordert, daß 
auf der Tanzsprrt wit zahgkchst yolleommanen Miele geachahe: 





‚Von den verschiedenen Systemen, die sich dem elektrischen Betrieb hier- 
bei_bieten, ist vollständig Gurchgrasbeiret und am Finowkanal 


‚sogenannten Treidel 

Be ea tan Sue Massen DEIN ea 
es bisher durch Pferdekraft oder Menschenkraft geschah. ist anzu- 
nehmen, dal dieses System der elektrischen Treidelei sich 
in vieler Beziehung als vorteilhaft erweisen wird. 

Die Borsniöhg der Elektrizität für den Betrieb lenkburer Luft- 
ballons ist bisher, trotz einiger im kleinen gelungener Versuche, noch 
‚eine unerfüllte Hofl- 
nung. Der Elcktro- Pig. 





sitzt. Er hat ein verhältnismäßig kl i 

leisten kann. Aber zum Betätigen des Elektromotors muß man die Elek- 
teizität in Akkumulatoren aufgespeichert mitführen und diese sind, soweit 
sio jetzt leistungsfähig konstruiert sind, ein schwerer Ballast. Bollte es 
gelingen, schr leichte und wirksame Akkkumulataren zu konstruieren — 


wozu Bee wenig Aussicht ist —, so würde auch dieses schwik 
Problem des en Luftschiffes vielleicht eine Lösung finden, > 


Hi 





Elektrolyse. 557 


Die dritte Aufgabe besteht in der Herstellung gewisser chemi- 
scher Stoffe, welche sofort bei ihrem Entstehen durch yaetion ‚oder 
Reduktion von schon vorhandenen Substanzen wertvolle Dienste leisten. 
Zu dieser Abteilung gehört die elektrische Darstellung des Ozons, ferner 
die Herstellung von Bleichflüssigkeiten und die Methoden zur Reinigung 
der Ablaufwässer. 

Das hauptsächlichste Mittel, dessen sich die Elektrochemie bedient, 
ist die Elektrolyse, die Eigenschaft des galvanischen Stromes, 
daß er zusammengesetzte Flüssigkeiten in ihre Bestandteile zerlegt. Aber 
die Elektrolyse ist nicht das einzige Hilfsmittel der Elektrochemie, viel- 
mehr macht sie sich auch jede andere brauchbare Eigenschaft des 
elektrischen Stromes dienstbar. Dazu gehören hauptsächlich die Wärme- 
wirkungen des elektrischen Stromes und insbesondere die außerordent- 
lich hohen Temperaturen, welche man durch den elektrischen Licht- 
bogen erzeugen kann, bei denen a 11 e Substanzen, selbst die am schwersten 
schmelzbaren (außer der Kohle), mit Leichtigkeit flüssig werden. Eine 
weitere Eigenschaft der Elektrizität, welche bei der Darstellung des 
Ozons angewendet wird, -ist die Entladung hochgespannter Elektrizität 
durch Gase, welche mit einer Veränderung dieser Gase verbunden ist, 
die vielleicht auch elektrolytischer Natur ist. 

Es ist selbstverständlich, daß die Technik auch, wo es für sie von 
Vorteil ist, rein chemische Prozesse zur Unterstützung der elektrolytischen 
Prozesse mit zu Hilfe nimmt und gerade in der Vielseitigkeit, welche 
die Kombination von elektrolytischer und rein chemischer Umsetzung 
bietet, liegt die Aussicht auf eine großartige Weiterentwicklung dieser 
neuen Technik. 

Die Elektrolyse, das wichtigste Hilfsmittel der Elektrochemie, 
besteht, wie im ersten Teil Kap. 6 ausführlich auseinandergesetzt: ist, 
darin, daß der elektrische Strom, wenn er durch eme zusammengesetzte 
leitende Flüssigkeit gesendet wird, bewirkt, daß die beiden Bestand- 
teile dieser Flüssigkeit, die Ionen, sich an den Elektroden abscheiden, 
der positive Bestandteil, das Kation (das Metall resp. der Wasser- 
stoff), an der Kathode, der Rest, das Anion, an der Anode. Das 
Grundgesetz der Elektrolyse, das bei allen Anwendungen derselben stets 
Gültigkeit hat, ist das Gesetz von Faraday, welches aus 
sagt, daß die Menge der zersetzten Flüssigkeit, also auch die Menge 
der abgeschiedenen Ionen wächst mit der Stärke des Stromes und mit 
der Dauer des Stromdurchgangs und daß diese Mengen bei den ver- 
schiedenen Stoffen im Verhältnis von deren chemischen Äquivalenten 
stehen. 

Da die chemischen Äquivalentzahlen für alle Substanzen bekannt 
sind, und da man aus Experimenten weiß, wie viel Kupfer der Strom 
1 Ampere in I Sekunde oder Minute oder Stunde abscheidet ($. 140), 
so kann man sofort angeben, wie viel von jeder chemischen Substanz 
an einer Elektrode abgeschieden werden wird, wenn eine Elektrizitäts- 
menge gleich 1 Amperestunde (also der Strom I Ampere 1 Stunde lang, 
‚oder der Strom 5 Ampere 1; Stunde lang u. s. w.) durch eine Lösung 
dieser Substanz hindurchgeht. Eine Reihe solcher Zahlen ist in folgen- 
der Tabelle zusammengestellt: 





558 II. Teil. 11. Kapitel. 


DurchlAmperestunde werdenabgeschieden: 


Name des Stoffes mg Name des Stoffes mg 
Aluminium . . 2... 337,0 m JT31 > 
Blei oo... ugs Nickel... 00. 12096 

. 10T Platin 22222020: 36324 
Ein. 2000028 Se 4086 
Gld .» 22.220000. 2452 BUnE .  y rg ae Sr ARE 
jı1sı Ma: 5,26 & 2. 2221 

Kupfer 0000020218862 Chlor. 0.0... 1828 
Magnesium. 22.22. 468 Jod... 2.2202. 4790 
Sauerstoll 2.2.2228 


Bei einigen dieser Stoffe, nämlich Eisen, Kupfer, Nickel, sind zwei 
verschiedene Zahlen angegeben. Das kommt daher, daß diese Stoffe 
zwei verschiedene Äquivalentgewichte besitzen, je nach der Verbindung, 
in der sie stehen. Unter dem Äquivalentgewicht einer Substanz ver- 
steht man ja das Atomgewicht derselben (welches unveränderlich ist), 
dividiert durch die Valenz (Wertigkeit) der Substanz, welche eben in 
verschiedenen Verbindungen verschieden sein kann. Z. B. Kupfer ist 

wöhnlich zweiwertig. Aus Schwefelsäure SO,H, und Kupfer wird 
Kupfervitriol SO,Cu, woraus man sieht, daß 1 Atom Kupfer 2 Atome 
"Wasserstoff (H,) ersetzt, daß also Kupfer hier zweiwertig ist. Eine solche 
Verbindung ist z. B. auch das Kupferchlorid CuCl,, in welchem 
1 Atom Kupfer mit 2 Atomen Chlor verbunden ist. Da nun das Atom- 

‚ewicht des Kupfers 63,18 ist, wie die Chemie bestimmt hat, so ist das 
Kauivalentgewicht des Kupfers in solchen Verbindungen 31,59. Ds 
gibt es andere Verbindungen des Kupfers, die sogenannten Oxydulverbin- 
dungen oder Kuprosalze, in denen das Kupfer einwertig ist. Eine 
solche Verbindung ist das wichtige Kupferchlorür CuCl (oder 
Cu,Cl,), in welchem 1 Atom Kupfer mit 1 Atom Chlor verbunden ist. 
In diesen Verbindungen ist daher das Äquivalentgewicht doppelt so groß, 
nämlich 63,18 und daher wird durch den Strom 1 Ampere aus ihnen in einer 
Stunde doppelt so viel Kupfer (nämlich 2362 mg) abgeschieden, wie aus 
den anderen Verbindungen, die man Oxydverbindungen oder Kupri- 
salze nennt, und bei denen diese Menge bloß 1181 mg beträgt. Zu den 
Oxydulverbindungen des Kupfers gehört außer dem Kupferchlorür noch 
das Kupferjodür CuJ, das Kupferoxydul Cu,O und das Kupfersulfür 
Cu,8, welches letztere nichts anderes als der natürlich vorkommende 
Kupferglanz ist. 

Ähnlich ist es beim Eisen, nur daß das Eisen nicht ein- oder zwei- 
wertig, sondern zwei- oder dreiwertig ist. Aus Schwefelsäure SO,H, 
und Eisen Fe wird Eisenvitriol SO,Fe, wobei also das Eisen zweiwertig 
ist. Diejenigen Verbindungen, in welchen das Eisen zweiwertig ist, 
nennt man Oxydulverbindungen (oder Ferrosalze). Zu diesen gehört 
außer dem Eisenvitriol das Eisenchlorür FeCl,, das Eisenoxydul FeO, 
das kohlensaure Eisen CO,Fe (Spateisenstein), das Eisensulfür FeS. Da- 
gegen in anderen Verbindungen ist das Eisen dreiwertig, und diese nennt 
man Oxydverbindungen oder Ferrisalze. Zu ihnen gehört das Eisen- 
chlorid FeCl, (oder besser Fe,Cl,) und das Eisenoxyd Fe,O, (Roteisen- 


Polarisation. 559 


stein). Das Atomgewicht des Eisens ist 55,88, also ist das Aquivalent- 
gewicht desselben in den Ferrosalzen 27,94, in den Ferrisalzen 18,63, so 

aus den Ferrosalzen durch 1 Amperestunde 1047 mg, aus den Ferri- 
salzen aber nur 698 mg abgeschieden werden. Ebenso ist Nickel zwei- 
oder dreiwertig. 

Hat man nun irgend eine Metallsalzlösung in einem Gefäß (Bad) 
und sendet man einen Strom durch das Bad, welches ja einen bestimmten 
Widerstand hat, so gehört zunächst eine bestimmte Spannungsdifferenz 
dazu, um den Strom überhaupt durch den Widerstand zu senden. Diese 
Spannung ist nach 8. 68 gleich der Stromstärke multipliziert mit dem 
Widerstand des Bades; denn so groß ist der Spannungsverlust, den der 
Strom erleidet, wenn er nur den bestimmten Widerstand überwindet. 

Außerdem aber entsteht ja, wie wir wissen, stets, wenn durch einen 
Elektrolyten ein Strom hindurchgesendet wird, eine elektromotorische 
Gegenkraft, die der Polarisation, und die Spannung des Stromes, 
der durch den Elektrolyten geht, muß also diese Polarisation auch noch 
überwinden, d. h. also die gesamte Spannung des Stromes, durch den 
Elektrolyse erfolgen soll, muß mindestens gleich sein der Summe 

1. aus der elektromotorischen Kraft der Polarisation und 

2. dem Spannungsverlust infolge des Widerstandes des Bades. 

Wenn man z. B. einen Strom mittels Platinelektroden durch eine 
Lösung von Kupferchlorid gehen läßt, so hat die entstehende Polari- 
sation eine elektromotorische Kraft von 1,35 Volt. Hat nun das Bad 
einen Widerstand von 0,5 Ohm und läßt man Ströme von 1, 2, 3 Am- 
‚pere hindurchgehen, so ist der Spannungsverlust im Bad 0,5; 1; 1,5 Volt, 
also ist der gesamte Spannungsunterschied an den beiden Enden des 
Bades gleich 

1,85; 2,35; 2,85 Volt. 


Von der Spannung, von der Zahl der Volt, die man zu einem elek- 
trolytischen Prozeß braucht, und von der Stromstärke hängen aber wesent- 
lich die Kosten des Prozesses ab. Denn der Effekt des Stromes, 
d. h. die Arbeit pro Sekunde, die der Strom in dem elektrolytischen Bad 
leistet, ist ja immer gleich: 

Anzahl der Volt > Anzahl der Ampere. 


Um diesen Effekt zu erzeugen, muß man entweder eine Dynamo- 
maschine treiben oder galvanische Elemente anwenden, in denen Zink 

verbrannt wird, d. h. den Effekt muß man durch Aufwand von Kosten 
hervorbringen. Die nutzbare Leistung bei dem elektrolytischen 
Prozeß hängt aber von der Menge der abgesetzten Ionen. also nach dem 
Faradayschen Gesetz nur von der Stromstärke ab. Man sieht daraus, 
daß die nutzbare Leistung um so größer wird im Verhältnis zum Ge- 
sarntaufwand, je kleiner die notwendige Spannung ist 

Wir haben also als erste Folgerung: 

Ein elektrolytischer Prozeß wird um so vor 
teilhafter sein, je geringer die notwendige Span 
nung des Stromes ist. 

Sehr drastisch kann man die eben erörterte Tatsache so ausdrücken 








Durch I Pferdekraft werden pro 
(wenn die Spannung dos Bades 


0248 Kilo ie 





Verminderung der Polarisation. 561 


Man kann das aber auch noch in anderer Weise auffassen. Wenn 
ein Strogg durch den Elektrolyten hindurchgeht und dessen Ionen trennt, 
so muß er eine bestimmte Arbeit leisten. Diese Arbeit ist so groß wie 
die sogenannte Wärmetönung des betrefienden Prozesses, nur 
daß diese gewöhnlich in Kalorien, im Wärmemaß ausgedrückt ist, während 
man die Arbeit in Kilogrammetern mißt. Man braucht aber bekannt- 
lich bloß die (kleinen) Kalorien mit 0,435 zu multiplizieren, um sie in 
Kilogrammeter umzuwandeln. Also z. B. wenn Kupfersulfat CuSO, 
in wässeriger Lösung zersetzt werden soll, so braucht man dazu eine Arbeit, 
von 55960 kleinen Kalorieen oder 


55960 x 0,435 Kilogrammeter 


für je ein zerlegtes Grammolekül Kupfersulfat (d. h. für 159 g, ent- 
sprechend der Formel CuSO,). Diese Arbeit muß der Strom leisten, 
diese Arbeit steckt aber dann auch wieder aufgespeichert in der elektro- 
lytischen Zelle. Es scheidet sich eben an der einen Elektrode das Kupfer, 
an der anderen die Schwefelsäure (SO, +0) aus. Diese Substanzen 
polarisieren die Elektroden und in der Polarisation steckt eben wieder 
eine Quelle von Arbeitsmöglichkeit, denn die polarisierten Elektroden 
können, wenn sie verbunden werden, wieder einen Strom, den Polari- 
sationsstrom erzeugen, können also Arbeit leisten. Wenn man nun aber 
die abgeschiedenen Substanzen, welche als freie Ionen zum Teil sehr reak- 
tionsfähig sind, an den Elektroden nicht frei auftreten läßt, sondern sie 
neue Verbindungen eingehen läßt, so entsteht wieder eine Wärme- 
menge statt der vorher verbrauchten, und infolgedessen ist die zur Ele) 
trolyse notwendige Wärmemenge nun kleiner als vorher, folglich 
ist auch die in der Zelle aufgespeicherte Arbeit dann kleiner als vorher, d. h. 
die Polarisation ist geringer. 

Damit haben wir das Mittel gefunden, durch welches wir die Polari- 
sation verkleinern können. Wir müssen es so einrichten, daß die Ionen 
an der einen oder an beiden Elektroden neue Verbindungen eingehen, 
die eine der zu überwindenden Wärmetönung möglichst gleiche erzeugen. 

Ein Zahlenbeispiel wird das klar machen. Wenn wir eine Zelle mit 
Kupfervitriollösung haben und als Elektroden Platinplatten verwenden, 
so brauchen wir zur Zersetzung des Kupfervitriols, wie oben angegeben, 
55960 x 0,435 Kilogrammeter Arbeit für je ein Molekül, das sind 
hier 2 Äquivalente Kupfer, die sich abscheiden. Diese 24 343 Kilogramm- 
meter Arbeit für je 2 abgeschiedene Äquivalente Kupfer stecken nun 
aufgespeichert in der Zelle und zwar in der Form der Polarisation. Fließt 
der Polarisationsstrom, so kann er also wieder dieselbe Arbeit leisten. 
Daraus können wir zunächst; die elektromotorische Kraft der Polarisation 
berechnen. Ein Strom nämlich, der 2 Äquivalente Kupfer abscheidet, 
muß (nach 8. 144) 2 >: 96540 Coulomb mit sich führen. Nun ist aber 
die Zahl der Volt mal der Zahl der Coulomb (hier eben: 2 x 96 540) di 
diert durch 9,81 gleich der von dem Strom geleisteten Arbeit in Kilogramm- 
metern (hier also: 24343), also ist in unserem Fall die Zahl der Volt 

„ 43x81 
gleich I ge 340 
Kraft der Polarisation, wenn keine Nebenprozesse stattfinden. 

Graetz, Elektrizitut. 12. Auflage. 

















6. So groß wäre also die elektromotorische 








I. Teil. 11. Kapitel, 


derj 
des Elektrolyten auf, welcher oxydierend wirkt, ı 
80, oder NO, oder Cl u. dergl. Mün muß duher fü 
liche Oxydationsarbeitande Sorg 
Dus wird man in vielen reichen, 1 


jede Stromntärke geich gut geeignet, 
I 'erhäl 


stärke in einem passenden ltnis zu der Oberfläche 
stehen. Um das einzusehen, nehmen wir wieder an, daß 
zersetzen, und daß die Anode aus Kupfer besteht. Die 
bestimmte Oberfläche, z. B. von !ı qın. Wenn der 

so tritt an der Anode 8O, auf, welches sie auflöst und 

Je stürker der Strom ist, desto mehr SO, tritt in glei 
mehr CuSO, wird ulso entwickelt. Das geht aber 

fort, bis nicht die Abscheidung von SO, eine zu 

lich zu groß, d. h. ist die Stromstärke zu groß, #0 

eine genügende Fläche an der Anode vor, um das 

aus sicht man, daß je nach der Grüße der Anode ı 
stimmte Stromstärke anwenden darf, um den Prozeß; 

Ist div Anode doppelt. »0 groß, also in unserem Falle 
nattirlich auch % doppelte Stromstärke anweı 


Gewinnung von Elektrolytkupfer. 563 


das Verhältnis der Stromstärke zur Größe der Anodenfläche als die Strom- 
diehtigkeit und muß also sagen, für jeden Prozeß ist eine maximale 
Stromdichtigkeit vorhanden, die ohne Schaden nicht überschritten werden 
kann. Die Stromdichtigkeit wird gewöhnlich angegeben als Zahl der 
Ampere pro Quadratmeter Anodenfläche. 

Dieselbe Betrachtung gilt aber auch für die Kathode. Auch da 
ist die Stromdichtigkeit von wesentlichem Einfluß auf das Produkt der 
Elektrolyse. Ist z. B. die Stromstärke zu groß im Verhältnis zur Größe 
der Kathode, so scheidet sich zu viel Metall ab, und dieses kann dann häufig 
bei seiner Entstehung das Wasser mehr oder minder zersetzen. Es bildet 
sich dann kein kompakter Niederschlag des Metalls, sondern ein schwam- 
miger oder poröser. Also ist eine weitere Forderung für jeden elektro- 
chemischen Prozeß, daß man die günstigste Stromdichte durch Versuche 
ermittelt. Es kann der Fall vorkommen, daß eine bestimmte Strom- 
stärke zwar für die Anode gerade passend ist, für die Kathode aber zu 
klein oder zu groß ist. Dann muß man eben die Fläche der Kathode 
größer oder kleiner machen als die Anodenfläche. 

Nach diesen allgemeinen Betrachtungen gehen wir nun dazu über, 
einige wichtige elektrochemische Prozesse zu besprechen, die bisher in 
die Praxis eingeführt wurden. 

Am längsten wird die Elektrolyse benutzt zur Gewinnung des 
Reinkupfers, nicht aus den natürlich vorkommenden Kupfererzen 
selbst, sondern aus dem sogenannten Schwarzkupfer, welches 
aus den natürlichen Erzen durch hüttenmännisches Verfahren erhalten 
wird. Das Schwarzkupfer enthält hauptsächlich Kupfer, aber dabei noch 
Verunreinigungen von Schwefelkupfer, Schwefeleisen, auch von Silber, 
Platin, Gold, Wismut, Zinn ete. Es handelt sich darum, aus diesem 
unreinen Kupfer durch Elektrolyse ganz reines — daher viel wert- 
volleres — Kupfer zu erhalten und zugleich die wertvolleren Beimischungen, 
Silber ete., zu gewinnen. 

Zu dem Zweck wird das Schwarzkupfer in Form von großen dicken 
Platten gegossen und diese werden als positive Elektrode (Anode) in 
ein Bad von schwefelsaurem Kupfer, das noch sauer ist, gestellt. Als 
negative Elektrode dient eine gleich große, dünne Scheibe von reinem 
Kupfer. Wird ein Strom durch das Bad geschickt, so löst sich das un- 
reine Kupfer in der durch die Elektrolyse an ihm auftretenden Schwefel- 
säure auf, während das reine Kupfer an der negativen Elektrode sich 
abscheidet, wenn man die Stromstärke passend wählt. Man rechnet für 
jeden Quadratmeter Elektrodenfläche 50 bis 100 Ampere. Aus der posi- 
tiven Elektrode gehen die Verunreinigungen teilweise in die Kupfervitriol- 
lösung (Lauge), teilweise setzen sie sich zu Boden. So erhält man bei 
Schwarzkupfer Silber, Zinn, Wismut, Gold, Platin, Blei in geringen Mengen, 
welche sich im Schlamm niedersetzen und eventuell aus diesem besonders 

;wonnen werden könnten. In dem Hüttenwerk zu Ocker i. 8., wo 
iiese elektrolytische Reinigung des Kupfers zuerst angewendet wurde, 
erzeugt man schon lange auf diese Weise ein vorzüglich reines Kupfer, 
sogenanntes Elektrolytkupfer. Jetzt wird diese Methode in 
einer großen Reihe von Kupferhütten angewendet. 

Wichtig ist bei diesem Prozeß eine sorgfältige Bewegung der Lauge. 





vi 


Die Elektrolyse des Kupfers gibt auch die Mittel an die Hand, 
nm direkt Kupferrähren ohne Naht herzustellen. Dis 


den ist eine Schicht von 3,2 mm Wandstärke auf der Eise or 
handen. Hat der Kupfemiederschlag die gewünschte 0 
#0 wird der Eisenkern durch geeigneten Walzendruck und. E 
herausgeschoben und die Kupferröhre olıne Naht ist fertij 

zeugten Röhren haben eine sehr große Zugfestigkeil 

diesem Verfahren, daß die Form, die Eisenwalze, vollk 

jede Unregelmäßigkeit der Oberfläche der Walze hat 

zur Folge. 

ne Bu bisher BE re Be, 

also nur schon ziemlich reines Kupfer ganz 

fort in passende Farm gebracht. Eine noch wichtiger 

die, direkt aus den Kupfererzen (also nicht erat aus 

kupfer) das e Kupfer zu gewinnen. Diese 

schiedenen Seiten. au. Seen versucht, werdkn 

die prinzipiellen Schwierigkeiten sind aber bei 





——_ 


a 


Kupfergewinnung aus den Erzen. Ben 
en sehr große, so daß Prozesse, die auf dem sich sehr 
‚gestalten, in Wirklichkeit: oft unausführbar er 

nn ‚eine Hauptrolle. Eine 

blems der Ku ing aus den Erzen 
ist von Siemens & Halske in die Tecl eingeführt fr 
und dieser Prozeß ist u deswegen interessant, weil er 
ein zweites Mittel benutzt, um Anı beit: 


eerheg a als Kupfa Kı Bull ou (Ki ferkies, 
u wöhnlich upferau ipferglanz , h 
Buntkuy , als Kupfersulfid CuS wi (Kupferindig) und EL upfer- 


eg Fe,(80,), (Ferriaulfat) gt. Diese 
Su {upfererzen das Kupfer auf und bildet Kupfer- 
vitriol (CuSO,), indem sie selbst ein Molekül 80, bt und sich da- 
urch zu Ferrosulfst (FeSO,) reduziert, Die t besteht 
also nach diesem Auslaugen aus einem Gemisch von Kupfersulfat CuSO, 
und Ferrosulfat FeSO,. Diese Lauge wird nun in das Bad gebracht und 
dort elektrolysiert, Dabei bestehen die Anoden aus Kohlenstäben, die 
Kathoden aus Kupferblechen. Beide Rlektroden befinden sich in flachen 
Kästen, und zwar die Kathoden oben, die Anoden, durch Tuchfilter von 

den Kathoden getrennt, unten. Die Lauge fließt nun kontinuierlich bei 
den Kathoden ein und bei den Anoden ab. Sobald der Strom hindurch- 
Bel die ich ad elektrolysiert. Die Kationen Eu De und 


Förrosnlfat (ReSO,) zu Ferrisulfat Fe,($0,),. Hier wird also die not- 

ionsarbeit nicht durch Auflösen der Anode, sondern 
durch Oxydieren der Flüssigkeit geleistet — eine durch dieses Verfahren 
zum ersten Male in die Praxis eingeführte wichtige Neuerung. 

Nachdem al im Kathedeun das Ku pler. schon. größtenteil 
ausgefällt war, wird im Anodenraum die Lauge wieder zu Ferrisulfat 
‚oxydiert, welches nun von neuem dazu benutzt wird, die vorhandenen 
Erze Bamnlege: Und #0 geht also der Prozeß kontinuierlich fort. 

Die Anoden bestehen aus runden präparierten Kohlenstäben , von 
denen 200 Stück zu einem System von 1,35 m Länge und 0,405 m Breite 
dureh Bleiumguß verbunden sind. Solche Anodensysteme kommen nun 
auf den Boden der Bäder. ls sind das Asche Holskästen, die kani 
dureh Juteleinen ‚Wedichtet sind. Auf dem Boden, der schräg zuläuft, 
Bogen die Anode systeme. Über diese wird ein Leinwandfilter gelegt, 

in an jolzrahmen unnt ist. Dieses bildet unten den 
‚Anodenraum, über sich den Katlor lenraum. Die Kathoden sind Kupfer- 


ba ı 


Anlagen nach diesem vorzüglich zugobileten, 


Siemens & Halske in 


ana L 


wird, 
El 
verfahren. Notwendig ist zu diesem Verfahren , dal 


Kreisprozoß, wie oben 


Lauge, die weiter elektrolysiert wird. Und zwar 
ganzen, also ohne Dinphragmen, in die Bäder 
erstens ein konstanter Zufluß und Abfluß der 

und daß ferner die Lauge in starker Zirkulation ist. 4 
nun Bleibleche, als Zi ib 
Elektrolyse wanderı und Aluminium in der R 
Das Zink scheidet sich auch wirklich aus, das 








zmit der Lauge sofort wieder neutrales Aluminiumsulfat, An der Anode 
entsteht freier Sauerstoff. Die Lauge, die unten ablließt, besteht also 
wieder aus neutralem Aluminiumsulfat und kann nun wieder zur wei- 


kun { 





a Mr. 
al Sehupkenn ein. et 


See 


sind auch 


an Körbe verzinnte are 
den Strom von den 


Ban Nach dem Ablösen. 
n auf und es bildet sich Eisenvitriol, so daß di 
durch neue ersetzt werden muß. Die 5 
kaum 2 a, die Pr" 


1. ua a a 
haben ist. 


Einen wichtigen Erfolg hnt die Elektrochemie 
der a en SEHE I ne Be 
großen Stil der ee iem 
Sn and: Der iemenopruma hasaht 1 3 (een; Die 
N jernensproz in 
Erse und Rückstände werden mit einer sehr verdäni 
nkali behandelt, welche das Gold nuflöst. Diese 
wird dann durch den Strom rloktrolysiert, a0 daß das 
platten niederschlägt. Von diesen wird es in bekannter 
In der Anwendung des 'kalis zum Lösen des Ga 
fahren dem Cyanidprozeß von Mac Artur-Forrest, 
nutzt wird. Bei diesem Prozeß wird aber das Gold 
durch Zinkspäne gefällt, während es bei dem 
Elektrolyse gefällt wird. Die Folge dieses Unt 








Aluminjumgewinnung, 560 

beim Cyanidprozeß viel konzentriertere 

0,05, j a O0 Pre Orakel 

ja , 

BEER 
dem ii 1 

dem Si er ir Sie 
Bei 
Fehlen) in möelahee dns Pulyer 
een 
und dadurch wird dus Gold ausgeluugt. 
eiserne Fällungsbehälter von zirka 20 
wird sie elektrolysiert. Dabei dienen ala Kutl 
ee Eisenbleche. Durch die 

Eisen 't und Berlinerblau 
Cyankali il wird, Von dem 


s 
& 
3 
5 
Ä 
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f 
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& 
i 


in Südafrika allmählich den Korrest 
ich 


Berne Iyse 

vielmehr muß man hier die Abscheidung der Metalle ausden geschmol- 
zenen, feurig-flüssigen Verbindungen der betreffenden Me- 
talle vornehmen. 

Im Kleinen ist so die Darstellung fast aller dieser Metalle gelungen. 
Für den Großbetrieb aber sind teils die bisherigen Methoden noch nicht 
brauchbar, teils haben diese Metalle auch nicht s0 große Verwendbarkeit, 
duß ihre Darstellung in großen Mengen lohnen würde, 

Die einzigen Metalle dieser Klasse, deren Fabrikation im großen 
tatsächlich vorgenommen wird, sind das Aluminium und das Mag- 
nesium, ja es ist eigentlich erat, seitdern man auf elektrischem We 
‚das Aluminium billig herzustellen lernte, dieses Metall Gegenstand des 

Gebrauchs geworden. Das Aluminium hat eben so außer 

lich wertvolle Eigenschaften, daß in vielen Füllen das Eisen und 

das Kupfer völlig von dem Aluminium verdrängt werden. Auch Legierungen 

des Aluminiums mit Kupfer und Zink, die sogenannten Aluminiums 

bronzen, haben schr wertvolle Eigenschaften. Das Magnesium dagegen 
hat bisher noch schr geringe Verwendung gefunden. 

‚Zur Erzeugung des reinen Aluminiums und der Aluminiumbronzen. 
ist unter anderen in Neuhausen in der Schweiz ein Verfahren in 


ku 





ze 
u 


jp: 


‚Elektrode wird zunächst bis zur Berührung mit der 

gelassen und dann, während der Strom durchgeht, g 

sich ein Liehtbogen, der das Aluminiumsalz schmilzt. 

so wird die Anode weiter in der Schmelze in die Höhe 

der Lichtbogen aufhört und nun die El b 

‚Joulesche Wärme wird die Masse dabei immer il 

bei diesem Prozeß ein Strom von 15 Volt Spannung, 

pere Stromstärke angewendet. Aus der 

sich durch Elektrolyse das Aluminium an der n 

Bringt man auf den Boden des Tiegels g 

Messing, so bekommt man Legierungen des gebild 

diesen Metallen, die Aluminiumbronzen, sonst 

minium. Durch dieses Verfahren wird Aluminium in 

dargestellt, daß sein Preis von 200 auf 2,70 Mark fü 
Zu dieser Aluminiumgewinnung werden 


? ol 
in Neuhausen benutzt, von denen die neuen jede b 
Stromstärke liefern. 





u - 


Eloktrischer Schmelzofen. Sat 

de gohuunnene Mngaaln ein fon. done Arsnguacuie 
von einer Aktiengesellschaft" ü 

Bremen hergestellt. - . 


Bei diesen Prozessen ist es also direkt die Joulesche Wärme, die in 
dem Elektrolyten beim eng entwickelt wird, welche die 
V if ‚desselben und darauf die Bl: 


unter Anwendung des Licht! gemacht hat, Er konstruierte sich 
für seine Zwecke einen elektrischen Schmelzofen, in welchem 


Temperatur des Fig. mo. 





den Deckel bildet. 
Die beiden starken Kohlen sind horizontal in den zweiten Block eingeführt, 
in welchem die zu schmelzende Substanz sich in einem Tiegel aus Kohle 
‚oder Magnesit oder geschmolzener Mugnesis, je nach der zu erzielenden 
Temperatur, befindet. An die Kohlen werden seitlich die Zuleitungskabel 
van der Stromquelle befestigt. Diese Ofen werden von der Deutschen 
Gold- und Silberscheideanstalt in Frankfurt a, M. hergestellt. 

In derartigen Öfen hat zuerst Moissan mit Steömen von 110 Volt 
Spannung und bis zu 1000 Ampere Stromstärke experimentiert. Im Be- 
trieb werden die Kohlen selbst durchweg glühend und aus den Öffnw 
‚schlagen weitreichende Flammen von d0 bis 50 cm Länge heraus, 
‚ein Strom von 110 Volt und 1000 Ampere einen Effekt von 110.000 Watt 
hat, und da 736 Watt gleich einer Pferdekraft sind, a0 braucht man zum 

ieb eines solchen rhtbogens ungefähr 150 Pferdekräfte. Bei noch 
stärkeren Strömen, solchen bis zu 2000 Ampere, hulten die Öfen aus 
Kalk nicht mehr, der Kalk wird Aüssig wie Wasser: In diesen Fällen 
fütterte Moissan die Vertiefung im Ofen mit Platten aus Magnesia und 
‚dahinter liegenden Kohlenplatten aus. Ein solcher Ofen gestattete natür- 
lich nur immer mit einer begrenzten Menge von Substanz zu arbeiten, 
Es werden aber jetzt von derselben Firma auch elektrische Öfen herge- 














572 IL Te. 1, Kapital, 


din, Zirkon, Titan, und e) 
bindungen zu studieren. Auch“ 
künstlicher Diamanten, 


neuen Körpern chemisch verbinden, 
Verbindungen nennt man 
und Moissan stellte so Karbide von Lithium, 
Strontium, Cer, Lanthan, Yttrium, Thorium, A) 
ium, Bor dar. Hervorragende pri W 
nur erstens das Siliziumkarbid (Karborundum) erlangt, 
als alle anderen Körper ist und nur vom Diamanten et 
wird und welches daher zum Schleifen der Körper vielfach 
findet, vor allem nber zweitens das Cnleiumkarbi 
man jetzt auch gewöhnlich, ohne nähere Bezeichnung 
Bringt man nämlich ein Gemenge von Kalk (a0) a und 
solchem Verhältnis in den elektrischen Ofen, daß auf je 1 
(56 £) 3 Moleküle Kohlenstofl (36 g) kommen, so verbindet 
eium mit dem Kohlenstoff zu Celeiumkarbid. (OaC4) und 
Kohlenoxyd (CO). Das entstehende Karbid ist eine di 
Masse, die sich leicht spalten läßt. Die 
Caleiumkarbids besteht darin, daß, wenn man es in Wi 
sofort ein Gas, Acetylen, bildet und zwar reines Acatylan, 
karbid rein ist. Es verbindet sich nämlich der Koh 
Wasserstoff des Wassers (H,) zu Acotylen (C,H,) und d 





Karbiddarstellung. 573 


des Karbids mit dem Sauerstoff (0) des Wassers zu Kalk (CaO). Das 
Acetylen, ein Kohlenwasserstoff, ist nun brennbar, und zwar brennt es 
mit viel hellerer Flamme als Leuchtgas. Da nun das Karbid ein fester, 
leicht transportabler Körper, und da die Reaktion mit Wasser eine so 
einfache ist, so beginnt jetzt in manchen Fällen eine neue Beleuchtungs- 
art sich einzubürgern, nämlich die Beleuchtung mit Acetylengas, statt 
mit Leuchtgas. Eine Reihe von Unglücksfällen, die im Anfang bei 
dieser Acetylenbeleuchtung vorgekommen sind, hat zu genauerer Unter- 
suchung der dabei vorhandenen Umstände geführt, und es wurde fest- 
gestellt, daß wenn das Acetylen unter einem Drucke steht, der den der 
Atmosphäre nur wenig übersteigt, daß es dann vollkommen gefahrlos 
ist, während cs allerdings bei höheren Drucken zu sehr gefährlichen Ex- 
plosionen Anlaß gibt. Die Acetylenindustrie, die sich in den letzten Jahren 
ziemlich ausbreitet, ist direkt aus der Elektrochemie hervorgegangen, 
insofern diese das Calciumkarbid auf einfache Weise und mit sehr großer 
‚Ausbeute liefert. Mit 1 Pferdekraft kann man in 24 Stunden 3,5 Kilo 
Karbid gewinnen. Das Karbid dient nicht bloß zur Acetylenerzeugung 
und dadurch für Beleuchtungszwecke, sondern es findet auch Anwendung 
für die Darstellung von Cyaniden, das sind Stickstoffverbindungen, die 
sich als Düngemittel eignen, ferner zur technischen Gewinnung von Ruß 
und wird aus diesen Gründen in großen Mengen hergestellt. 

Aber mit dieser Darstellung von reinen Metallen oder Metall- 
legierungen sind die Möglichkeiten, wie man die elektrolytischen 
Wirkungen des Stromes benutzen kann, noch lange nicht erschöpft. Da 
bei jedem elektrolytischen Prozeß an der Kathode reduzierende, an der 
Anode oxydierende Stofle entstehen, so kann man in sehr vielfältiger 
Kombination aus den elektrolysierten Substanzen neue bilden, welche 
von höherem Werte sind als die Ausgangsmaterialien. Es kommt eben 
nur darauf an, ob die Oxydationen und Reduktionen durch Vermittlung 
des Stromes billiger zu erzeugen sind, als durch rein chemische Oxydations- 
und Reduktionsmittel. Bisher hat sich schon in einer Reihe von Fällen 
das elektrolytische Verfahren billiger erwiesen, als andere rein chemische 
Verfahren, und dazu kommt noch der große Vorzug, daß man auf 
elektrischem Wege die Substanzen reiner erhält als auf anderen Wegen. 
In einer großen Anzahl von chemischen Fabriken Deutschlands und des 
Auslandes sind viele Zehntausende von Pferdekräften jetzt zur Erzeugung 
solcher chemischen Produkte mit Hilfe des elektrischen Stromes in Betrieb. 

Da indes diese Verfahren, soweit sie wirklich praktisch benutzt 
werden, sehr geheim gehalten werden und eine Reihe von speziellen che- 
mischen Kenntnissen voraussetzen, so sollen sie hier nicht näher angeführt 
werden. 

Dagegen soll kurz das elektrolytische Bleichverfahren be- 
sprochen werden, welches zum Bleichen von Papier und Textilstoffen 
aller Art benutzt wird. Bei diesem Verfahren handelt es sich nur darum, 
eine Bleichflüssigkeit herzustellen. Mit dieser Flüssigkeit werden dann 
die Stoffe ebenso behandelt, wie z. B. mit einer bleichenden Chlorkalk- 
lösung. Um die Bleichfüüssigkeit zu erzeugen, wird eine Kochsalzlösung 
elektrolysiert. Die Lösung wird in passende Gefäße gebracht, die man 
Elektrolyser nennt, und es wird ihr durch Elektroden, welche aus 







57 IL. Teil. 11. Kapitel, 
ee m baten a zu 


inem solchen Elektrolyser, der 30 
gHEITE u 
Eier Zah en an er 


ich 7 
nehmen, ddr Ba, ne m 6 

toll miteinander verbunden sind, während 

stoflmolekül nur zwei derselben in nz Das dritte Sauer 
stollatom des Ozons aber ist verhältni 

sich daher leicht von dem Molekül, aß Ozon che 
oxpdieronde Wirkung besitzt, 

Immer wenn eine elektrische Entlı sei 08 ein Funke ala 
Glimmentladung, durch die Luft an durch Sauerstoff ‚sich 
Ozon, welches an seinem 
Man Bere imer, wenn man aus 

fie. ou, Funken zieht, ebenso bei dem Arbeiten ib 
apparaten. Schr intensiv tritt der Ozo u 
bei den Versuchen nach der Tesla chen Anordnung 
von denen 8. 2831. dis 
der Nähe von Radium wird h n 
Apparat, um Ozon in mg großen 
en) hat W.Siemens bereits nter d 
Ozunröhre konstruiert. Dieselbe besteht, 
zeigt, aus zwei ineinander gesteckten und 

na Glusröhren, von denen 


Stanniol belegt, »o daß man einen Kondensator hat, 
dns Stanniol, dessen dielektrische Zwischenschicht 
die Luft sind. Lmdet man die Belsgungen des Ri 
rasch wechselnde Ströme von hoher Spannung, #0 wit 


Ozon. 575 


erzeugt. Es hat sich nämlich gezeigt, daß das Ozon in größerer Menge 
erzeugt wird, wenn nur dunkle Entladungen durch die Luft hindurch- 
gehen, als wenn wirklich Funken durch sie hindurchschlagen. Solche 
Özonröhren haben sich sehr gut bewährt, so daß auch heute noch von 
Siemens & Halske die Ozonerzeugung durch derartige Röhren ausgeführt 
wird. Nur werden an die beiden Glasröhren nicht mehr die leitenden 
Belegungen aufgeklebt, sondern es wird vielmehr das innere Rohr mit 
Wasser gefüllt und das äußere in Wasser gestellt, so daß das Wasser 
selbst die Belegungen bildet. 

Das Ozon hat einige Anwendungen zunächst zur Sterilisierung von 
Trinkwasser, ferner in der Bleicherei zum Bleichen von Leinen- 
garmen und Tuchen erfahren und hat sich auch als wichtig erwiesen zur 
Reinigung von Stoffen, namentlich von Stärkederivaten, so daß man 
Stärke, Dextrin, Kristallgummi in vorzüglicher Reinheit mittels Ozon 
herstellen kann. Andere Benutzungen des Ozons, wie zum künstlichen 
Altern von Holz, von Weinen und Spirituosen, zur Vernichtung der Reb- 
laus, sind noch nicht, oder nur zum Teil, in die Praxis übergegangen. 

So hat sich gezeigt, daß in diesem noch jungen Gebiet der Elektro- 
chemie bereits eine sehr große Anzahl von technisch und kommerziell 
höchst wichtigen Errungenschaften gewonnen worden sind, und der 
Ausspruch Werner Siemens’, der an den Anfang dieses Kapitels gestellt 
wurde, hat sich zum Teil schon erfüllt, und seine weiteren Voraussagungen 
für die Zukunft werden voraussichtlich sich auch als richtig erweisen. 





12. Kapitel, 
Die Galvanoplastik. 


5 el ee, een, 
lüssige Leiter, lektraly seinem 
ine Le, Mi im Dre ö 
aan. i dazu, darauf eine Meth z 
ii Körpern mit Metallen zu gründen. Dadurch | 
Anstoß wu der NERETS stik, der Kunst, auf che 
'ege Me Oberflächen von Körpern hervor- 
a ai diekr Zeit hat ion a ik zu 
n Industriezweig ausgebildet und immer neue Aufgaben in. 








Metall, Y 
Salz enthalten ist, »0 wird für jedes Kalralet des Metal; dan hr | 
der negativen Elektrode ubscheidet, ein Aquivalent desselben Metal | 
von det positiven Elektrode aufgelöst, die Flänsigkeit bleibe ale 
lich konzentriert, un, cs findet mar ander positiven Hktnod 
fosung des Metalls, an der negatlven ein: Niederschiagenndanndnitl 
statt. 
Auf diese Weise kann man also die 
Schicht eines Metalls überziehen, und je nacı dem Metall, ! 
anwondet, kann man Gegenstände verkupfern, vernickeln, 
verzinnen, BREI, verstählen. Jedoch eignet sich 
Metallsalz gleich gut, um solche galvan Nieder 
liefern, es haben sich im Gegenteil durch die Erfahrung f 
schiedenen Metallniederschläge bestimmte Salze und b 
zentrationen der Lösungen ala besonders zweckmi 
gemeinen nämlich sind es nicht die direkten 
welche schöne Motallniederschlige ergeben, are ii 
sekundäre Prozesse erzeugten. Es werden daher 
Doppelsalze angewendet, aus welchen das 
den Strom direkt ausgeschieden wird, sondern erst dadurch, 
liche Kation es aus seiner Verbindung chemisch 
dabei noch immer die Konzentration der Flüssigkeit, ai 
Metall niedergesohlagen werden soll, des Bad 
Einfluß auf die Schönheit des Niederschlag», und ea 
zelnen Fabriken ihre besonderen Geheimnisse, 
Galvanoplastik, wie bei der eigentlichen Ele 








Gelvanoplnstieche Bider. 577 
Eee B. 563) für jeden Prozeß besonders zu es 





& 


i 


a7 
F 


ze 
Rp 
HR 


| 
R 


BASER 
Er 
EH 
E 

ı 


Er 


linderförmiges Silber- 
‚der Mitte des Budes, damit alle ustände möglichst gleich- 
‚stark versilbert werden. Ser: - 

ive Elektrode dienenden Gegenstände überziehen sich 
‚dann mit ei icht von Silber, die sich ganz genau der Form der Gegen- 


Grantz, Klsktrieitat. 12. Auflage. 








als 
einer‘ 
anschließt und um so dicker wird, je länger man den Strom durch- J 
= 


kannt A sind nicht immer ine Amin, nach em 
wirklich arbeiten. Vielmehr zum Teil 
die sich allmählich als vorteilhaft gen 


Das Bad zur Versilberung besteht: 
Cyansilberkalium, welche man in der für die Ven 
Zusammensetzung erhält, wenn man in 1] Wasser 12 
auflöst und dazu 46 g Kaliumsilbereyanid gi 
auflöst. Di ende Siromdchte für guten 


Quadratdezime 
an FTIR TIFTE nimmt man 


von schwefelsaurerm Kupfer (Kupfervitriol) oder 
ku in. Mile bei der Verk 
2 en 


018 Onslalan. Dieyam 
iniert) inm, Passen! 

0,4 oc pro Quadratdeximeter, während sie be 
bad schr viel größer sein kann, bis cu, 3 Ampare- 
Zum RE 
von Cyangol um, wird als G 
Lösung, welche in 1011 Wasser 10 g Cyankali, 300g} 
150g doppeltschwefelsaures Natron und 15 g 





E 


Vergolden. 5 


Bad wird bei 500 angewendet und pro Quadratdezimeter 0,9 Ampere 
benutzt. Besondere Formen der Vergoldung sind die sogenannte grüne 


Fig ou. 





und rote Vergoldung, bei welcher der Goldüberzug nicht aus 
reinem Gold besteht, sondern aus Gold, welches mit Silber, resp. Kupfer 
versetzt ist, Es ist schr schwierig, die richtige Zusammensetzung des 
Bades zu finden, aus welchem grünes oder rotes Gold van gewünschter 





anlı ü 3 
te 
derjenige Pol, mit den zu überzie 


ist, der nogative Pol bleibt, daß nicht etwa die 
maschine ihre Polarität während des Betriebes 


Uimkehren kann aber bei Hauptstrommaschinen 
Anker, M: Bad hintereinand, ] 





Anwendung von Nebenschlußmaschinen. 581 


also z. B. während des Betriebes die Geschwindigkeit der Maschine plötz- 
lich abnimmt, etwa durch eine momentane Störung des Motors, so über- 
der Polarisationsstrom, es fließt "also ein Strom in entgegengesetzter 

Bid tung durch die Maschine, und die Pole der Elektromagnete werden 
umgekehrt. Kommt die Dynamomaschine wieder in richtigen Gang, 
so bleiben doch die Pole der Elektromagnete umgekehrt, weil eine Dynamo- 
maschine ja nur den vorhandenen Magnetismus ihrer Eisenteile verstärkt. 
Der Strom der Maschine hat also nun die entgegengesetzte Richtung wie 
früher; der vorher negative Pol wird jetzt positiver Pol. Alle die Nieder- 
schläge auf den Gegenständen im Bade werden also nun wieder aufgelöst. 

Auf sehr einfache Weise wird diese Gefahr durch die Neben- 
schaltung der Elektromagnete beseitigt, wie wir bereits 
8. 416 gesehen haben, wo erwähnt wurde, daß zum Laden von Akku- 
mulatoren ebenfalls Nebenschlußdynamos und aus demselben Grunde 
gewählt werden. 

Will man in Orten, in welchen durch elektrische Zentralen Strom 
verteilt wird, eine galvanoplastische Einrichtung betreiben, so hat man 
gewöhnlich mit der Schwierigkeit zu rechnen, daß die Spannung des Stromes, 
wie ihn die Zentralen liefern, eine sehr hohe ist, 100 bis 250 Volt, während 
man zum Betrieb der Bäder nur Spannungen von 3 bis 6 Volt braucht. 
In diesem Falle kann man sich derart helfen, daß man von dem Strom 
der Zentrale zunächst einen Elektromotor treiben läßt und daß man von 
diesem erst eine 
Passende Dyna- Fig. 66 
momaschine, die [6] 
Ströme von weni- 
gen Volt Span- 
nung, aber hoher 
Stromstärke zu 
liefern im stande Ir 
ist,antreibt. Man —+ OL ur 
benutztalsodann Seh Mayın 
einen Gleich- z 
stromumformer 
(8. 434), welcher Seen 


die hohe Span- 
nung in niedrige  O- 


verwandelt. In a2 Su) ae dm 
Jr 





Ion) O 


























diesem Falle 
schaltetmanauch. 


gewöhnlich noch 
Parallel zur Dy- ars 
namomaschine || 


einige Akkumu- | 
latoren, damit 

diese im Falle, daß keine Bedienung für den Motor vorhanden ist, die 
Stzomlieferung übernehmen. Eine Schaltung für diesen häufig vorkommen- 
den Fall, bei dem zwei parallel geschaltete Bäder von der Netzleitung 
der Zentrale aus indirekt mit Strom versorgt werden sollen, zeigt Fig. 525, 




















ir 


ablösen. 


erzogen ein olln, 


negative Elektroden in 


wie die galvanoplastische Technik es nennt, meta 
‚einfachste und gewöhnlich angewendete Mittel dazu ir 
‚des betreffenden Körpers mit ganz feinem @ 
Der Graphit ist ein Leiter der Blektrizität, ur 
stand zu hringen und haftet leicht an Kärpern, 
ganz eben und glatt sind. So kann man Gips 

" uren aus Holz, Alabaster, Marmor 
mit Orsphitpulver an der Oberfläche Witend 
wo der Graphit nicht haftet, z, B. bei Glas, 
anderen, muß man erst den Gegenstand mit ein 








Galvanische Abformungen. 388 


schicht überziehen und, wenn diese beinahe trocken geworden ist, das 
Graphitpulver aufstreichen. Will man den galvanoplastischen Überzug 
von dem Gegenstand nachher leicht entfernen können, so muß man die 
Bürste, mit welcher man den Graphit aufstreicht, etwas mit Talg einfetten. 

In manchen Fällen, namentlich bei sehr zarten Objekten, Früchten, 
Blumen u. s. w., läßt sich aber dieses Metallisieren mit Graphit nicht 
anwenden. Man kann dann aber auf chemischem Wege den Gegenstand 
mit einer ganz feinen leitenden Schicht versehen. Man braucht nur das 
Objekt mit einer Lösung von salpetersaurem Silber einzustreichen und 
kann dann durch Reduktion das Silber auf dem Objekt in einer sehr feinen 
Schicht niederschlagen. Das salpetersaure Silber löst sich in Wasser leicht, 
in warmem Alkohol zwar schwer, aber doch etwas. Mit dieser Lösung 
überstreicht man dann die Objekte (Blumen und Früchte z. B. mit einer 
alkoholischen Lösung), und wenn man sie dann dem Sonnenlicht aussetzt, 
so scheidet sich das Silber aus der Lösung in Form eines ganz feinen, 
schwarzen Pulvers auf der Oberfläche ab und macht diese nun leitend 
genug, um galvanoplastisch überzogen werden zu können. 

Äuf diese Weise kann man auf jedem beliebigen Körper einen gal- 
vanischen Überzug hervorbringen. Will man diesen Überzug nachher 
auch leicht wieder von dem Objekt trennen, will man Abdrücke 
des Gegenstandes haben, so muß man bewirken, daß der Überzug von 
vornherein nicht fest an dem Gegenstand haftet. Zu dem Zweck ist es 
nun notwendig, den Gegenstand vor dem Einhängen in das Bad an seiner 
Oberfläche einzufetten. Meistenteils und am leichtesten werden diese 
Abdrücke in Kupfer gemacht. Der leitende oder metallisierte Gegen- 
stand wird, etwas gefettet, als negative Elektrode in eine Lösung von 
schwefelsaurem Kupfer gebracht, und wenn die niedergeschlagene Schicht 
eine gewisse Dicke erreicht hat, ist es leicht, sie einfach abzunehmen. So 
macht man von Kunstwerken, von Gipsfiguren, von Medaillen, Münzen 
galvanische Kupferabdrücke. Ja man kann sogar von Photographieen 
gelvanische Abdrücke in Kupfer erhalten. Eine Daguerrotypplatte 

ird mit einer schr verdünnten Lösung von Cyankali übergossen, abge- 
waschen und dann in das Bad gehängt. Wenn ein schwacher Strom 3 bis 
8 Stunden hindurchgeflossen ist, so ist auf der Platte eine Kupferschicht 
vorhanden, welche sich leicht mit einem Messer ablösen läßt und welche 
die Photographie bis in die feinsten Details wiedergibt. 

Galvanische Abformungen werden jetzt fast allein zur Reproduk- 
tion von Stahlstichen und Holzschnitten angewendet. Von einem Holz- 
schnitt z. B. lassen sich nicht ohne Schaden sehr viele Abdrücke machen. 
Man verfertigt daher von einem solchen Holzschnitt, den man durch 
Graphit metallisiert, beliebig viele galvanische Abformungen, Klischees 
oder Galvanos genannt, und macht von jedem solchen Klischee nur so 
viele Abdrücke, als man scharf erhalten kann. Dabei ist eine Strom- 
dichte von etwa 1 Ampere pro Quadratdezimeter anzuwenden. Dasselbe 
Verfahren wendet man oft bei Drucken, bei Schriftsätzen an, von welchen 
man, nachdem sie gesetzt sind, erst galvanische Klischees anfertigt, die 
man dann nur so oft benutzt, als sie scharfe Abdrücke geben. Um Kupfer- 
platten, die durch viele Abdrücke sehr leiden, beliebig oft reproduzieren 
zu können, macht man auch galvanoplastische sogenannte Hochplatten 





584 I. Teil. 12. Kapitel. 


von ihnen (in denen die Zeichnung erhaben ist) und kann dann von 
den Hochplatten beliebig viele Klischees abnehmen. Oft macht man 
auch die Originalkupferplatte des Stichs dadurch widerstandsfi 
daß man sie galvanoplastisch mit einer dünnen Schicht Eisen überzieht, 
verstählt oder noch besser vernickelt. Dazu dienen Eisen- 
chlorürbäder für die Verstählung und Bäder aus schwefelsaurem Nickel- 
oxydul für die Vernickelung. Eine solche verstählte oder vernickelte 
Kupferstichplatte erlaubt eine sehr große Menge von Abdrücken. Man 
hat von verstählten Platten bis 15000, von vernickelten bis 40 000 Ab- 
züge in tadelloser Form erhalten können. 

Während auf der negativen Elektrode das Metall aus der Lösung 
niedergeschlagen wird, wird die positive Elektrode aufgelöst. Auch 
diese Auflösung der positiven Elektrode läßt sich technisch verwerten, 
nämlich zum Gravieren der Metalle. Wenn man nämlich 
einzelne Teile der positiven Elektrode mit einer isolierenden Substanz, z. B. 
mit Lack oder Wachs, bedeckt, so werden diese Teile während des Strom- 
durchgangs nicht aufgelöst. Von den übrigen nicht bedeckten Teilen 
wird das Metall allmählich fortgenommen, sie werden vertieft, während 
die bedeckten Teile in der ursprünglichen Höhe bleiben. Man kann also 
das Metall der positiven Elektrode z. B. ganz mit Wachs überziehen und 
nur eine Zeichnung in das Wachs kratzen, so daß dort das Metall frei 
liegt, dann ist nach dem Durchgang des Stromes diese Zeichnung vertieft 
in dem Metall. Oder man kann auch das Muster ganz mit Wachs be- 
deckt halten und nur die übrige Fläche der Elektrode frei lassen, dann 
wird nach Durchgang des Stromes das Muster erhaben auf der Elektrode 
erscheinen. Die vertieften Muster kann man dann, nachdem sie dekapiert 
sind, galvanisch mit einem anderen Metall, Gold, Silber, Kupfer u. s. w., 
ausfüllen, so daß man eine vollständige Metallinkrustation 
erhält. Auf diese Weise werden häufig kunstgewerbliche Gegenstände 
hergestellt und oft auch Antiquitäten nachgemacht, wozu sich die Elektri- 
zität eben auch hergeben muß. 








13. Kapitel. 
Die Telegraphie. 


Zwei Eigenschaften waren es, welche in der Elektrizität schon sehr 
früh eine passende Kraft erkennen ließen, die zur Übertragung von Nach- 
richten auf weite Entfernungen geeignet wäre. Die erste dieser Eigen- 
schaften ist die große Schnelligkeit, mit der sich der elektrische Zustand 
auf Leitern verbreitet. Die Geschwindigkeit, mit der die Elektrizität auf 
Leitern sich fortpflanzt, ist gleich der Lichtgeschwindigkeit, so daß alle 
Entfernungen, die wir auf der Erde haben, fast momentan von der Elektri- 
zität durchflossen werden. Zu dieser ersten Eigenschaft kommt aber als 
zweite wichtige hinzu, daß der elektrische Strom sich in der Hauptsache 
nur auf vorgeschriebenen Wegen fortpflanzt. Der elektrische Strom 
fließt immer den Leitern entlang, die Elektrizität bleibt auf der Ober- 
läche von isolierten Leitern und nur bei ungenügender Isolation dringt 
sie in die isolierende Substanz ein. Das ist ein großer Vorzug, den der 
elektrische Strom vor dem Licht hat, welches sonst allein an Geschwindig- 
keit mit ihm konkurrieren kann. Das Licht verbreitet sich in der Luft 
und kann nicht durch Metalle gehen. Der elektrische Strom dagegen 
braucht zu seinem Wege leitende Körper, Metalle, und dringt nicht oder 
nur wenig in die begrenzende Luft ein. Daraus ergibt sich, daß man dem 
Licht, wenn man ihm seinen Weg vorschreiben will, vollkommen gerad: 
linige Bahnen anweisen muß, während der elektrische Strom jeder Krüı 
mung seiner Bahn folgt. Und nun übt die Elektrizität so verschiedenartige 
Wirkungen aus, läßt sie sich in so vielfacher Weise umwandeln, daß es leicht 
ist, an entfernten Stellen von einem Punkt aus durch sie gewisse Wirkungen 
hervorzubringen und dadurch verabredete Zeichen zu geben. 

Tedoch die Bemühungen alle, die zuerst auf das telegraphische Senden 
von Nachrichten gerichtet waren, waren schr unzweckmäßig, weil man 
für jeden Buchstaben, den man telegraphieren wollte, einen eigenen Draht 
anwenden wollte, so daß Napoleon 1., als ihm der Plan eines derartigen 
Telegraphen vorgelegt wurde, ihn spöttisch als „idöe germanique“ abwies. 
Erst seitdem man, durch Gau 8 angeregt, einsah, daß alle unsere Buch- 
staben durch zwei Zeichen sich bequem ausdrücken lassen, konnte die 
Telegraphie dem praktischen Bedürfnis im großen entsprechen. 

Diejenigen Wirkungen der Elektrizität, welche jetzt fast allein zum 
Telegraphieren benutzt werden, sind die elektromagnetischen, und zwar 
‘werden heute zum allgemeinen Verkehr nur solche telegraphischen Apparate 
benutzt, welche nicht vorübergehende, sondern bleibende Zeichen beim 
Telegraphieren geben, die Schreibtelegraphen. Sie beruhen 

auf der Anziehungswirkung, welche ein Elektromagnet auf seinen Anker 
ausübt. Doch ist bei diesen eine besondere Schrift nötig, welche erlernt 











äußersten eine Spitzs trägt, Bei jeder 
Ankers wird die Spitze in die Höhe gehoben und 
streifen, der sich an ihr ee ein Zei 

nur ein ganz kurzer, so wird der Magnet nur m 
Anker also nur momentan ange: ; dann macht 
auf den Papierstreifen. Dauert der Strom etwas | 
sich ein größeres Stück des Papiers an dem Stift 
ein Strich auf demselben. Aus Punkten und & 
Alphabet zusammengesetzt. Damit: der Anker n 











Morseapparat, 589 
mit dem Magneten angezogen wird, sind bei D und D* zwei Anschläge 
angebracht, weiche die Bewegung des Hebols H begrenzen. In diser 
elalachir Was wenen lg Zaren bei dem en re) 
hervorgebracht. Das Papierband befindet sich aufgerollt auf einem Pa- 








pierträger T und geht durch einen Schlitz zwischen zwei Messingstücken 11 
und dann zwischen zwei Walzen hindurch, welche aufeinander aufliegen. 
Die obere Walze wird durch ein Räderwork gleichmäßig bewegt und 
nimmt durch Reibung die untere Walze und den Papierstreifen mit. Die 
Fwegung wird dureh ein Gewicht. G- bervorgebraskt, welahek ai eliät 














Ik. Teil, 19. Kapitel, 


590 
Kette über eine Rolle läuft und dann durch einige ineinander 
Räder die obere Walze in Rotation Ge ee de 





allein, welches diesen Morseschen Schrei in seiner 


susschen läßt, er inzip und in der 
Yermaaihah ii. 


- _ Wenn nun zwei Stationen je einen Taster, Batterie und Schreibapparat 
haben, #0 können aie itainander tel el verkohren, wenn sio nur 
die Morseschrift kennen. Indes zeigte sich hier bald eine er 

Die Elektromagnete des Schreibappurates brauchen einen ziernlich 
Strom, um überhaupt im stande zu sein, den Anker gehörig u 

so daß der Stift deutliche Zeichen eindrücken kann. Bei großer Entfernung 


Fig, os, 

















der beiden Stationen ist Kin der Widerstand der Drahtleitung ein #0 
daß man schon eine schr große Batterie von gulvanischen 
wenden müßte, um den Elektromagneten der entfernten Station 


zu vrragun. 


Deshalb hat Wheatstone zuerst ein schr einfachen Mittel ; 
geesban, welches diese Schwierigkeit beswitigt, Br läßt nämlich 
itrom, der durch die ganze Leitung fließt, nicht direkt 
magneten des Morsenpparutes erregen, sondern vielmehr 
Magneten auf der Empfangastation, dessen Anker mır eine 
Bewegung zu machen braucht, um einen besonderen Strom 
welcher dann seinerseits den Morseapparat in Tätigkeit 
solchen Apparat nennt man ein Relais (Vorspann). Im 
die Abbildung eines solchen gegeben. Der Elektromngnet A 






mit, schr vielen Umwindungen eines dünnen Drahtes 
von dem Strom, der von der entfernten Station kommt, 


Relais. 591 


dieser sehr schwach ist, und zieht dadurch den Anker K ein wenig an. 
Dieser braucht aber nur eine ganz geringe Bewegung zu machen, um auf 
die Schraubenspitze R zu drücken und dadurch einen besonderen Strom 
zu schließen. Es wird nämlich an der Empfangsstation ein Strom einer 
besonderen Batterie bei g eingeleitet, geht durch die Säule D und den 
Anker K und, wenn K auf R aufliegt, durch R und C zur Klemmschraube p 
und dann durch den Morseapparat und zur Batterie zurück. Auf diese 
Weise erregt der Strom von der entfernten Station gar nicht den Morse- 
apparat selbst, sondern stellt bloß einen Kontakt her, durch den eine 
besondere Batterie den Morsemagneten erregt. Hört der Linienstrom 
auf, so wird der Anker K durch eine Feder F von R wieder abgehoben. 
Durch diese Einrichtung des Relais ist also die große Schwierigkeit, die das 
Telegraphieren auf weite Entfernungen hat, beseitigt. Die schwächsten 


Fig. 620. 
T 


1 


# 
t |& 


Ströme genügen schon, um den Anker des Relais in eine geringe Bewegung 
zu bringen, und eine ganz geringe Verschiebung desselben genügt schon, 
um den Strom einer kräftigen Batterie zu schließen, die den Morseapparat 
in Tätigkeit bringt. 

Bei der Anwendung eines Relais muß aber jede Station zwei ver- 
schiedene Batterieen haben, eine für den Strom nach der anderen Station, 
die sogenannte Linienbatterie, und eine für den eigenen Morse- 
apparat, die Ortsbatterie. Wie zwei Stationen mit diesen Appa- 
raten eingerichtet und verbunden sein müssen, ist aus Fig. 529 zu erschen. 
Darin bedeutet ZB die Linienbatterie, O B die Ortsbatterie, Schr den 
Morseschen Schreibapparat, R das Relais, T den Taster und P die Erd- 
platte. Wird z. B. auf der Station II der Taster heruntergedrückt, also 
telegraphiert, so geht der Strom von dem einen Pol der Linienbatterie II 
durch den Taster II und die Leitung L, zum Taster I. Von diesem geht er 
um das Relais R zur Erdplatte P und durch die Erde zur Aufgabestation 


& 


| 
Tr 


im 








= 








Zunn Tasten 

zasc) 

ü isch zu erreichen. 

a Bald ein wächerer Strom auf das Relais 

aus h Entfernung 

die onaraRt] Spannung hat, also immer 

Diesen Mangel suchten verschiedene 

Weise abzuhelfen. Radikal wird ar 
‚ganz ohne Feder » Di 
mens & Halske getan, 


Fig. 530 ist ein solches a 
manenter 


E 


ichem Risen 

nordmagnetisch werden. ‚6 Nordpole sind 
‚An dem Stidpol a a ist der Stahlmagnet etwas aufgese 
‚Zwischenraume befindet sich der lange Hebel Cd 

Icher um eine vertikale Achse drehbar ist, Dieser 
falls ngnetisch wie der Pol, an dem er befesti 
findet sich zwischen den beiden Ni ü 
Strom durch die Spiralen der Kerne läuft. Nun wird 
batterie un der Empfangastation zuerst durch eine 
um welche eine sckundäre Spule gewickelt ist, die mit.den! 
verbunden ist. Sowie der Linienstrom zu fließen anfün 
sekundären Spule ein Induktionsstrom , und 
Motuent in solcher Richtung um beide Magnet 
stärker nordmagnetisch, der andere E' schwächer n 
vielleicht gar südmsgnetisch wird. Dadurch wird d 
horangezogen und seine Spitze d schließt dadurch den 
der Länienstrom aufhört, wird in der Induktionssp 
Strom erzeugt und dieser Hießt alao umgekehrt d 
macht nun B* stärker und E schwächer nordn 


Kerne 
Dies: 











— 


Morseschrift- 59 
ee und der Lokalstrom geöffnet. Auf diese 


Re ee Dosenrelais 
genannt wird, mit dem Schreibappurat M und der Ortebatterie OB ist 
in Fig. 531 gezeichnet. Sobald durch den Linienstrom, der bei L, eintritt 





Be: der Hebelıden Te EEE 


Durch Yahelenahue ‚des Eerre ist es nun möglich, wie weite Ent- 


Morsetologenphen wird aus den 
beiden Elomentarzeichen Punkt und Strich zuaammengesetzt, und zwar 
in folgender Weise: 











‚Außer diesen Zeichen sind noch eine große Zahl einzelner Dienst- 
zeichen international verubredet. 


Uraete, Kloktrlzität. 12. Auflage 38 


5 IL. Teil. 18. Kapitel. 
Bei der beschriebenen Einrichtung der wird die 
Linienbatterie der Aufgabestation durch den Taster wenn 


ein Zeichen telegraphiert werden soll, sonst a 
Strom durch die Linie. Man nennt dies das Telegraphieren mit, i 
strom. Häufig jedoch läßt man dauernd einen Strom durch. 
gehen und das Telegruphioren besteht dunn durin, daß dieser 
bestimmter Weise, länger oder kürzer, unterbrochen wird. nennt 
man "Telegraphieren mit Ruhestrom. Jede von diesen beiden 
Methoden Tat gewisse Vorzüge und'en- werden: daher anakibakingi 


uf angewendet, 

jer Morsesche Schreihapparat, wie er oben heachrieben ist, gab die 
telegraphierten Buchstaben durch Punkte und Striche wieder, die dureh 
den Stift in das Papier eingedrlckt wurden, Es zeigte sich aber bald, daß 


Aig, sn. 








diese Zeichen nicht deutlich genug werden. und man suchte deshalb die 
Buchstabenzeichen farbig zu schreiben. Danach nennt man den frühe 
beschriebenen Apparat einen Stiftschreiber, während man die 
nun zu erwähnenden Farbschreiber nennt, Um die Sahrll 
farbig zu erzeugen, läßt man durch den Anker des Morsemagweten an 
den Papierstreifen länger oder kürzer ein mit Farbe vüemange Rädchen 
drücken. Dadurch werden die Zeichen alle farbig erzei 

Nach vielen Veränderungen ist jetzt bei den Telegraphen in der deut- 
schen Reichstelographie ein Morsefarbachreiber eingeführt, der in Fig. ” 
abgebildet ist. Man sicht rechts an dem Apparat den Rlektromngmuten M 
mit seinem Anker H, welcher sich zwischen den 
auf und ab bewegen kann. Der Anker setzt sich num im Innern des 
chens fort und umfaßt dort mit einem Griffe die Achse des Parbradekiens I 
Die Farbe befindet sich in einem Kästchen 1, in welches das Kärkırad taucht, 
Das Farbrädchen wird also durch den Schreibhebel gehoben, wen dieser 








i N 34 


Farbschreiber. 595 


angezogen wird, und daher an den Papierstreifen angedrückt, wenn ein 
Strom durch den Apparat geht. Dadurch macht es auf dem Papier blaue 
Striche oder Punkte. Die Papierrolle befindet sich in dem Kasten, welcher 
den Boden des Apparates bildet, und das Papier P wird durch die in der 
Figur sichtbare Art und Weise bei N herausgezogen. Die Triebkraft für 
das Uhrwerk, welches das Papier herauszieht, besteht in einer Feder, 
welche in dem großen Federhaus T sich befindet und durch den Schlüssel G 
aufgezogen wird. Der Elektromagnet dieses Apparates besteht aus hohlen 
Eisenröhren statt der massiven Eisenkerne, damit der Magnetismus durch 
den Strom rasch entsteht und verschwindet. 

Auch bei den Morseapparaten haben Siemens & Halske in 
manchen Fällen dasselbe Prinzip angewendet, wie bei ihrem polarisierten 
Relais. Da nämlich für den Elektromagneten ähnliche Schwierigkeiten 
sich ergaben, wie für das Relais, daß nämlich die Feder den Anker nicht 
stets sofort genügend zurückzieht, wenn der Strom aufhört, daß also die 
Zeichen nicht exakt wurden, so brachten sie schon von vornherein per- 
manente Magnete an den Morseapparat an. Solche Schreibapparate, 
die zugleich mit einer Färbevorrichtung versehen sind, nennt man p.o- 
larisierte Farbschreiber. 

Wenn eine Depesche ankommt und sich aufzeichnen soll, so muß 
das Triebwerk, welches den Papierstreifen bewegt, losgelassen werden, 
und es muß gehemmt werden, wenn die Depesche aufgenommen ist. Es 
wird dazu an passender Stelle ein Sperrhaken angebracht, welcher in 
eines der Räder des Uhrwerks eingreifen und dadurch die Bewegung 
hemmen kann, und welcher andererseits, sowie der Apparat in Gang 
kommen soll, von dem Rade fortgedreht werden muß. Dieses Ingang- 
setzen des Apparates muß aber selbsttätig geschehen, so daß auch ohne die 
Anwesenheit eines Beamten die Depesche sich aufzeichnet. Man über- 
trägt also am besten dem Schreibhebel selbst die Funktion, das Trieb- 
werk auszulösen. Das kann leicht geschehen, da ja der Schreibhebel 
durch den Elektromagneten kräftig angezogen wird und daher auch bei 
seiner Bewegung einen solchen leichten Sperrdaumen fortbewegen kann. 
Man nennt eine solche Vorrichtung die Selbstauslösung. 

Der Morseapparat mit allen seinen Verbesserungen und Verfeine- 
rungen ist im Grunde ein sehr einfacher Apparat. Aber das Mißliche 
ist bei ihm, daß er eine besondere Schrift nötig hat. Dadurch ist es erstens 
notwendig, das Telegraphieren und das Lesen der Telegramme besonders 
zu erlernen, und zweitens die empfangenen Telegramme in gewöhnliche 
Schrift zu übertragen. Ferner besteht jeder Buchstabe aus mehreren 
Zeichen, die einzeln telegraphiert werden müssen. Es entsteht dadurch 
ein Zeitverlust beim Telegraphieren, welcher gerade bei diesem raschen 
Verkehrsmittel möglichst vermieden werden sollte. Außerdem können beim 
Telegraphieren selbst leicht Irrtümer entstehen, da ja die einzelnen Drucke 
auf den Taster rasch vorübergehen und nicht ohne weiteres kontrolliert 
werden können. 

Mit einem Morseapparat kann ein geübter Telegraphist ungefähr 
100 Buchstaben in der Minute depeschieren. Um nun das Depeschierer 
sowohl rascher als bequemer zu machen, und um das Telegramm sofort 
in Druckschrift an der Empfangsstation aufzeichnen zu lassen, hat man 








11. Teil 18, Kapitel, 


896 





Typendrucktelegraph. 597 


sich oft bemüht, eigene Typendrucktelegraphen zu konstruieren, welche 
dies ermöglichen sollten. 

Von diesen Apparaten hat sich bisher hauptsächlich der Typen- 
drucktelegraph von Hughes lebensfähig erwiesen, mit 
welchem man trotz seines überaus komplizierten Aussehens leicht und 
sicher telegraphieren kann und welcher die Geschwindigkeit des Zeichen- 
gebens auf das Fünffache gegen den Morseapparat erhöht. Der Hughessche 
Telegraph hat aus diesem Grunde immer mehr Eingang an großen Tele- 
graphenämtern gefunden, bei denen es auf Geschwindigkeit des Ver- 
kehrs ankommt. Hughes erlangte die ersten Patente auf seinen Typen- 
drucker 1855 und sein Apparat wurde zuerst in Frankreich zwischen 
Paris und London 1866 in Gebrauch genommen. 

Das Prinzip des Hughesschen Telegraphıen ist folgendes. Auf jedem 
Apparat, befindet sich ein Rad, welches an seinem Umfange die Buch- 
staben, Zahlen und Interpunktionszeichen enthält, das sogenannte T y pe n- 
rad. Dieses wird durch ein Räderwerk in fortlaufende, rasche Rotation 
versetzt, und zwar müssen die Typenräder an der Aufgabestation und 
an der Empfangsstation sich gleich rasch drehen und sich stets in gleicher 
Lage befinden, es muß Synchronismus der Bewegung an beiden 
Stationen stattfinden. Dieser Synchronismus wird durch einen besonderen 
Apparat, den Regulator, hervorgebracht, den wir hier nicht erörtern. 
Nun ist es bloß nötig, wenn der zu telegraphierende Buchstabe des Typen- 
rades (in beiden Stationen) an die unterste Stelle gelangt ist, das Papier 
der entfernten Station zu heben, so daß sich dieser Buchstabe auf dem 
Papier abdrucken kann. Dies wird auf der Empfangsstation durch den 
Elektromagneten erreicht, der von dem ankommenden Strom erregt 
wird. Zu dem Ende hat der Hughessche Typendrucker, von dem Fig. 533 
die äußere Ansicht gibt, eine Klaviatur, welche auf den einzelnen Tasten 
die Buchstaben, Zahlen und Zeichen trägt, und durch welche beim Nieder- 
drücken einer Taste ein Strom in die entfernte Station gesendet wird. 
Und zwar ist die Einrichtung der Apparate so getroffen, daß der Strom 
nur dann in die Leitung nach der entfernten Station geschickt werden 
kann, sobald (oder kurz bevor) der zu druckende Buchstabe des Typen- 
rades an die unterste Stelle gelangt ist. Danach besteht also jeder Typen- 
drucktelegraph aus einem Räderwerk, welches das Typenrad und 
die Nebenapparate in Bewegung setzt, aus dem Elektromagneten 
und der Klaviatur mit der Vorrichtung zum Schließen des Stromes. 
In Fig. 533 ist A das Typenrad, E der Elektromagnet, dessen Anker das 
Druckrad D und mit ihm den Papierstreifen zur geeigneten Zeit gegen das 
Typenrad schnellen läßt. Die Klaviatur steht in Verbindung mit der 
Stiftscheibe C‘, über welcher der Läufer L rotiert. Diese sind es 
gerade, welche dazu dienen, daß der Strom von der niedergedrückten 
Taste erst dann in den entfernten Apparat fließt, wenn der zu druckende 
Buchstabe am Typenrad dort gerade an der untersten Stelle, also über 
dem Druckrad ankommt, diese sind also die wichtigsten Teile des Apparates. 
In Fig. 534 ist daher diese Stiftscheibe mit ihren Löchern 7, und dem Läufer 
L besonders abgebildet. Unter den Löchern befinden sich die einzelnen 
Stifte, die mit den Tasten der Klaviatur in Verbindung sind und durch 
einen Druck auf die Tasten gehoben werden, so daß sie etwas aus den 





(and wegen 
en euer. Sowie der Läufer nun an einen gı 


Fig.sau. 


wird durch diesen Stift eine Trennung einzelner seiner 7 
wie man aus Fig. 535 ernchen kann. Befindet sich 
mit der Taste Din Verbindung it, in gehobenen 
‚gezeichnet ist, so wird das Stick r des Läufers, die 
‚hoben, sobald der Läufer an diese Stelle komznt, u 
io Spitze t: von x abgehoben, Dadurch geht: aber 
Stifte q (der mit der Batterie verbunden ist) durch 
„und von da aus in die Leitung zum 
wegung des Läufer nun eine synchrone mit dem Ty 
rade, wenn der betroflende Buchstabe des Typar 
ist, der Strom in die Leitung, und dadurch 
Station ein wenig gehoben und die Type abgedru 
gemeinen die Einrichtung des Hughesschen 
speziellen noch eine große Menge von einzelnen Feinl 
ist, die jedoch hier nicht beschrieben werden ki 
Apparat. ist eines der größten mechanischen Kun 
Kunst nur die Nähmaschine wetteifern kann. Alle 
deren eine sehr große Menge, greifen mit der 
ander und sind dabei doch »0 eingerichtet, 
genommen und repariert werden können. 
Die Geschwindigkeit, mit der sich. das !Ly 
schr erhobliche Für gewöhnlich macht es 100 
Minute. Trotz der großen Komplisiertheit. ar 
exakt, weil eine große Reihe von Einrichtungen an 
durch die er seinen Gang selbst. reguliert. Vor 


















Typendrucktelogeuph, 599 


müssen sich die Beamten orst überzeugen, ob die beiden Typenrkder 
aynchron sich bewegen, was dadurch konstatiert wird, daß man. disebe 
'aste mehrere Male drückt und nuchsieht, ob immer derselbe Buchstabe 


Pig. vn. 





gedruckt wird. Ist das nicht der Fall, dann müssen an den Triebwerkun 
einige Regulierungen vorgenommen werden. 

Mit den Morsschen und Hughesschen Telegraphen wird jetzt all- 
‚gemein telegraphiert 

Für manche Zwecke wäre os recht erwünscht, daß man seine eigene 
Schrift oder gunze Zeichnungen telographisch in die Ferne senden könnte, 
Das erstere würde im kaufmännischen Leben manche Anwendungen er- 
fuhren, das letztere namentlich im Dienste der Polizei zur Abtelegraphierung 





TFT ZT << an 





IL. Teil. 1%. Kapitel, 


Fig. a0 





der Signalements von flüchtigen Verbrechern wertvoll: sein. 
sich vielfach bemüht, Einrichtungen für diesen Zweck zu Er 


Pantelograph, oon 


diese haben sich in der ‚Form nicht praktisch einbi 
Man nennt derart TEE 
Kopiertelegraphen 


Das Wesen eines derselben, des Casellischen 
ER ÜRTEHEREAREN der auf den chemischen Wirkungen des Stromes 
beruht, wird aus der Fig. 090 erkenubar sein, Auf jeder der beiden Sta: 


der tion "- ein mit Blutlaı gerri 
Papier ame In beiden Stationen werden zwei Stifte 
durch ein Uhrwerk vol aynchron in Bowogung gesetzt, so daß sie 
nahe aneinander liegende, parallele Striche auf den Platten machen. Solange 
der Stift auf der ersten Station das leitende Metall berührt, geht ein Strom 
von der Batterie durch die Leitung zu dem Stift der zweiten Station und 
zersetzt dort das Blutlau; us welchem sich re Er 





sich bewegt, fließt kein Strom durch die Leitung und das Pa der 
zweiten Station bleibt. infol en weiß. Man erhält daher Hut ‚der 
Empfi tion die Day m in weißer Schrift auf blauem Grunde, 
Die Schwierigkeit: bei diesem Telographen liegt in der Heratel 

des übereinstimmenden Ganges beider Stifte, welcher lier nicht d 
den Bam wen Pe a kann. en haben bisher 
wegen ‚ompliziertheit noch keine gröl 'erwendung gefunden, 
Es wird in den wars Jahren auf verschiedenen Seiten eifrig an der 
Vervollkommnung dieser Kopiertelegeaphen gearbeitet, 

‚Eine besondere Aufn der an Telograpie ist die Ver- 
bindung mehrerer Stationen untereinander. Zwischen zwei Stationen, die 
miteinander telegrapbieren wollen, liegt gewöhnlich eine Reihe von 
Zwischenstationen. Außerdem ist von den Hauptstationen aus immer 
eine Umschaltung des Stromes nach anderen Linien erforderlich. Alle 





die dazu nötigen Anordnungen und Vorschriften. die unter dem Begrift 
der BERRIRGE KalahiER nuaniihngslaßt, werden, Lagen anbecialk 
des Rahmens dieses Fee 
Buches, sie sind in . 
iellen Werken 
Telegraphie ent- 
halten. 
ae eier En 
stationen kann ent- 
weder eine ober- 
irdische sein oder eine 
unterirdische. Man 


nimmt für die oberirdischen Leitungen jetzt Bisendraht oder Silizium- 

t von 4 mm Durchmesser, bei großen Verkehrslinien auch 
von 5 mın Durchmesser, Der Draht muß natürlich gut leitend und 
isoliert sein. Es miissen deshalb die einzelnen Drähte einer Linie sarg- 
fültig miteinander verbunden werden, was durch feste Umsehlingung und 


—— 
02 1. Teil. 18; Kapitel, 
Verlötung der Enden erreicht wird, nn 


Bere zeigen. Um gute Isolation an den Unterstützungspunkten 
BT EEE ES BR FE 


Br die Drähte um isolierende wie 
Fig. 539 eine 
Viel schwieriger ist die unterirdische Ver- 


bindung, zweier Stationen. Dann müssen die 
Drähte in das feuchte Erdreich oder in Flüsse 


zu erreichen und zugleich die Drähte vor Zer- 
störung durch Feuchtigkeit zu schützen, missen 
sie mit. isolierendem 


drühte und benutzt statt eines dicken 
nebeneinander geschaltete dünne Drähte, wie in 
un AL Dion. dümen Kupfendeähte pe 
schen läßt. 
Wöhrlich ven. Je 0,7. in Deren 
5 = Guttaperehahülle mem was die Aufonbe, eines. besonderen 
'sbrikationszweiges ist, Es werden immer mehrere Gut 
in ein Kabel vereinigt. Diese Guttaperchandern werden er: 
wunden, #0 daß etwa sechs im Kreise um eine siebente herumlingen. 
Diese Schicht nennt man dann die Kabelscele, Um die Seele wird 
eine doppelte Lage von geteertem Hanfgarn gelegt und diese mit einer 





Nie. 0. 





w 
* 


Hülle von verzinkten Eisendrähten umgeben oder nie 
einem eprsätan Bleimantel versehen. Das 

ae und nochmals mit Hanfgarn umsponnen. 

Während die ersten Tolograj , in B 

standen und vom Jahre 1843 ab sich di n 
breitete, a0 daß in einigen Jahrzehnten ie ein Ho Tom. 
drähten über alle Länder aushreitete, ging der re den | 
stone zuerst gehabt zu haben scheint, un! 
zu legen, erst sehr spät seiner Verwirklichung im. 
kurze Strecken allerdings legte man bald 











1802 zwischen England und Irland. Aber erat 1806 g 


Kaboltelegraphie. 608 


mißglückten Versuchen die Legung eines Kabels zwischen Europa und 
Amerika durch den Atlantischen Ozean. Diese mißglückten Versuche 
begannen im Jahre 1857, wo man am 6. August anfing, ein Kabel zwischen 
Irland und Amerika zu legen. Aber bereite am 11. August riß dasselbe, 
etwa 70 deutsche Meilen von der Küste. Das Jahr 1858 brachte schon 
neue Versuche unter Berücksichtigung der gewonnenen Erfahrungen, 
aber wieder riß das eine Kabel, während das andere nach kurzer Zeit zer- 
stört wurde. Erst 1864 war wieder ein Kabel fertig von an 600 deutschen 
Meilen Länge, es wurde auch glücklich durch den „Great Eastern“ gelegt, 
zerriß aber bald wieder (1865) mitten im Meere, etwa 250 Meilen von 
Irland entfernt. Endlich im folgenden Jahre, 1866, wurde ein neues Kabel 
gelegt, welches bis nun, trotz mancher Beschädigungen, ausgehalten hat. 
Zugleich wurde das Kabel vom Jahre 1865 durch den „Great Eastern“ 
wieder aufgefischt und ausgebessert, und so waren sofort zwei telegraphische 
Verbindungen zwischen Europa und Amerika hergestellt. In kurzer Folge 
wurde dann noch eine Reihe von Kabeln durch den Atlantischen und 
Großen Ozean und andere Meere gelegt und so alle Teile der zivilisierten 
Welt miteinander verbunden. 

Die Kabeltelegraphie fand zuerst sehr unerwartete Schwierigkeiten 
vor, auch abgesehen von den Unfällen bei der Legung der Kabel. Es zeigte 
sich nämlich, daß ein solches Kabel, welches ja aus inneren Kupferdrähten 
und äußeren Eisendrähten und einer isolierenden Zwischenschicht be- 
steht, als Kondensator wirkt. Es sammelt sich also auf einem 
solchen Kabeldraht, der mit dem einen Pole einer Batterie verbunden 
ist, sehr viel Elektrizität an, da ja die Kapazität eines Kondensators in- 
folge der Anwesenheit der influenzierten Hülle eine sehr große ist. Man 
erhält daher einerseits Ladungserscheinungen und dadurch 
andererseits große Verzögerung des Stromes. Daraus ergeben sich 
nun sehr schwierige Verhältnisse für die Telegraphie. Denn wenn von der 
ersten Station aus ein Kabel geladen ist und dann die Batterie beim Tele- 
graphieren von dem Kabel momentan entfernt wird, also das Kabel an 
der ersten Station mit der Erde in Verbindung gebracht wird, so fließt die 
angesammelte Elektrizität in entgegengesetzter Richtung durch die Appa- 
rate in die Erde. Es entsteht der sogenannte Entladungsstrom 
oder Rückstrom. Ist die zweite Station isoliert, so fließt die ganze 
Elektrizität durch die erste zur Erde ab. Es geht also durch die Apparate 
nach jedem Telegraphierstrom ein Strom in entgegengesetzter Ri 
und dadurch kommen alle die Apparate in unbeabsichtigte und sc] 
Tätigkeit. Man hat diesen Rückstrom auf verschiedene Weise paralysiert. 
Durch Anwendung der polarisierten Relais und der polarisierten Farb- 
schreiber wird die Wirkung des Entladungsstromes unschädlich gemacht, 
da ja bei diesen eben nur ein Strom in einer bestimmten Richtung 
die beabsichtigte Wirkung hervorbringt. Bei der Submarintelegraphie, 
die mit viel empfindlicheren Apparaten arbeitet, als es die Farbschreiber 
sind, hilft man sich zum Teil dadurch, daß man bei jeder Öffnung des 
Telegraphierstromes einen entgegengesetzten Strom vermittels einer be- 
sonderen Batterie durch die Leitung sendet und dadurch den Rückstrom 
paralysiert. Bei großen unterseeischen Entfernungen wendet man jetzt 
fast allgemein Kondensatoren an, durch die derselbe Zweck er- 














Doch 
wendungen nicht im Rahmen dieses Werkes. 


E 





14. Kapitel. 
Telephon und Mikrophon. 


Konnte die Telegraphie auch lange das Bedürfnis des Verkehrs 
befriedigen, indem sie es gestattete, Mitteilungen jeder Art rasch 
zwischen zwei beliebig voneinander entfernten Personen zu übertragen, 
so brauchte sie dazu doch immer Vermittler, welche die Worte in tele- 
graphische Zeichen und diese wieder in Worte umsetzten. Auch diese 
Beschränkung fiel durch die Erfindung des Telephons, welches 
die Worte selbst in die Ferne zu tragen, also ein Fernsprechen und Fern- 
hören gestattet. 

Das Telephon in der Gestalt, wie es sich in kurzer Zeit einen Platz 
unter den wichtigsten Verkehrsmitteln der Menschheit errungen hat, 
ist einer der genialsten Apparate, den die Physik kennt, um so genialer, 
da er in überaus einfacher Weise konstruiert ist und Naturgesetze benutzt, 
die alle längst bekannt und angewendet waren. Es ist ein Amerikaner, 
Graham Bell, dem wir die Erfindung des Telephons verdanken. 
Zwar waren schon früber Versuche gemacht worden, Töne vermittels 
der Elektrizität in die Ferne zu senden, insbesondere hat Philipp 
Reis 1860 ein Telepbon konstruiert, durch welches auch bereits Worte 
und Töne elektrisch übermittelt werden konnten, aber einen praktischen 
Eroe srlangte dieses Unternehmen erst durch die einfache Konstruktion 
von Bell. 

Die Aufgabe war, Töne und Worte elektrisch auf größere Ent- 
fernungen zu übertragen. Töne sind ja nichts anderes als Schwingungen 
des tönenden Körpers, also eine bestimnite Art von Bewegung. Die Auf- 
gabe, Töne zu übertragen, ist also ein spezieller Fall der Aufgabe, auf 
elektrischem Wege Bewegungen zu übertragen. Es soll an einer Stelle, 
an einer Station ein Körper in schwingende Bewegung versetzt werden, 
diese Bewegung soll elektrische Ströme erzeugen, welche nach der anderen 
Station fortgepflanzt werden, und dort sollen diese Ströme wieder 
schwingende Bewegungen, Töne hervorbringen, die elektrische Energie 
soll sich wieder in Bewegungsenergie umsetzen. 

Die Art und Weise, wie Bell dieses Problem mit den einfachsten 
Mitteln gelöst hat, haben wir bereits einmal auf 8. 220 im Prinzip kennen 
gelernt. An jeder der beiden Stationen befindet sich ein mit einer Draht- 
spule umwickelter Stahlmagnet (Fig. 541). Die beiden Drahtspulen 
sind miteinander zu einem geschlossenen Kreis verbunden. Vor jedem 
dieser permanenten Magnete befindet sich in geringer Entfernung eine 
dünne Platte aus weichem Eisen, welche an ihrem Rande befestigt ist. 
Diese Platten werden durch die Nähe des Magneten selbst temporär 
magnetisch. Sobald nun die eine Eisenplatte etwas zu ihrem Magneten 
hingebogen wird, wirkt ihr Magnetismus auf die Umwindungsspule des 












MN. Teil. 14. Kapitel, 


a zn 


ee sicht. der" 


stehenden Induktionsstromes auch 
die zweite Eisenplatte von ihrem 
Magneten. Macht nlıo die emte 
Eisenplatte Schwingungen hin und 
her, so macht die zweite Eisenplatte 
genau dieselben Schwil 
Ganz nach diesem Scherna ist 
das Tolophon von Graham Bell 
eingerichtet, welches in Fig, 542 ab- 
aan In einem Holsgehöuse 
Eefindet sich ein Magnetstab NS, 
dessen Nordpol von einer Draht- 
spirale D aus sehr feinem, dünnem 
‚Draht umgeben ist. Dicht über ihm, 
aber ohne ihn zu berühren, befindet: 
sich die dünne Platte C aus weichem 
Eisen, welche mit ihren Ründern in 
dem Holzgehäuse bei PP befestigt. 
ist. Der Deckel hat eine Öffnung, 
durch welche die Mitte der. Eisen- 
Matte frei liegt, s0 daß man an sie 
a “singen kann. 
‚Jeder Ton versetzt die Platte in 
schwingende Bewegung und diese 
pflanzt sich auf elektrischem Wegw 
durch die Drahtleitung zur entiernten Station fo 
Schwingungen, denselben Ton hervorbringt, 


Tonhöhe, Tonstärke, Klangfarbe. 607 


'Telephons von Bell gibt Fig. 543. Die Klemmschrauben unten nehmen 
die Leitungsdrähte auf, die zu dem Telephon der zweiten Station führen. 
‚Bei einem jeden Ton haben wir drei Elemente zu unterscheiden: 
die Tonhöhe, die Tonstärke und die Klangfarbe. Die 
Höhe und die Stärke eines Tones müssen sich nun ohne weiteres durch das 
Telephon fortpflanzen lassen. Denn die Tonhöhe ist die Anzahl 
der hin und her gehenden Bewegungen der Platte in einer Sekunde. Eine 
jede solche Bewegung erzeugt einen entsprechenden Strom,'und die An- 
zahl der Induktionsströme ist genau gleich der Anzahl der Schwingungen 
des Tons. Die Stärke des in das Telephon hineingesungenen oder 
hineingesprochenen Tones beeinflußt die Stärke der Durchbiegung der 
Eisenplatte. Durch einen stärkeren Ton wird die Eisenplatte kräftiger 
und weiter an den Magneten herangedrückt oder von ihm entfernt, und 
infolgedessen werden auch die Induktionsströme stärker. Das Telephon 
folgt daher auch genau jeder Veränderung in der Tonstärke der hinein- 
gesprochenen Töne. Ja es leistet noch mehr. Das dritte 
Element, welches einen jeden Klang charakterisiert, ist eh 
seine Farbe, die Klangfarbe (Timbre). Die 
menschliche Stimme hat einen anderen Klang, eine 
andere Klangfarbe als eine Violine oder eine Trompete. 
Der Unterschied dieser Klangfarben beruht nach den 
berühmten Untersuchungen von Helmholtz darauf, 
daß in einem Klang nicht bloß eine einzige Art von 
Schwingungen vorhanden ist, nicht bloß eine Bewegung 
mit einer bestimmten Schwingungszahl, sondern daß 
in einem Klang außer einem Grundton zugleich noch 
eine ganze Reihe von anderen Schwingungen enthalten 
ist, deren Schwingungszahlen ganze Vielfache des Grund- 
tones sind. Die Tonhöhe eines Klanges ist durch die 
Schwingungszahl des Grundtones bestimmt. Außerdem 
vollführt aber jedes Teilchen noch eine Menge von 
Schwingungen mit anderen Schwingungszahlen, die Helmholtz O ber- 
töne nennt, und diese bringen eben die Farbe der Klänge hervor. Es 
können in einem Klang viele dieser Obertöne vorhanden sein, in einem 
anderen weniger, es können aus der Reihe der Obertöne einige fehlen. 
einige verhältnismäßig stärker sein als die anderen, alles dieses bringt die 
verschiedene Färbung der Klänge hervor. Alle diese Umstände müssen 
sich aber auch bei der telephonischen Übertragung des Schalles erhalten. 
Denn wenn ein Teilchen in komplizierter Weise hin und her schwingt. 
mit bald größerem, bald geringerem Ausschlag, bald rascher, bald langsamer. 
so werden ganz analog dieser Schwingungsart auch die elektrischen Ströme 
in gleicher Weise verändert, und daher muß die Eisenplatte des zweiten 
Telephons auf der Empfangsstation in ganz gleicher Weise komplizierte 
Schwingungen machen. Die Schwingungen dieser Eisenplatte teilen sich 
dann der umgebenden Luft mit, und so muß man an der Empfangsstation 
die Töne und Worte in gleicher Tonhöhe, gleicher Klangfarbe und ent- 
sprechender Stärke hören. 
In entsprechender Stärke. Denn die Stärke des an der Empfangs- 
station wiedergegebenen Tones muß notwendigerweise eine viel geringere 








sind mit den Drahtspiralen umgeben und über 
Eisenmembran. Bei dem Dosentelephon 


kreisförmige Hufeisenmagnet in einer 
Polschuhe st ‚stehen en auf ihm, den 
man aus Fig. 549 sieht, welche die öf 





Formen des Telephons. 509 


Bei der eraten Einführung des Telephons geschah in der Tat das 
Sprechen sowohl wie das Hören durch zwei ganz gleich eingerichtete 
Apparate. Die durch die Induktionswirkung in dem einen Telephon er- 
zaugten Ströme dien- 
ten ganz direkt dazu, Re Tu 


um das we Tele- 
in Tätigkeit zu 
De ka 
keine besondere Bat- 
terie, sm mit solchen 
Telephonen zu spte- 
chen, sondern man 
erzeugt die Ströme 
durch das Sprechen 
selbst. Die Schall- 
energie, die man da- 
bei in das erste Tele- 
phon hineingibt, setzt, 
sch in. dektrsche 
um, und 

lese” wind schließ- 
lich wieder zu Schall- 
energie, Die Verhiste 
an Energie, die auf 
ee 


stehen, müssen aber 

notwendig den Schall an der zweiten Station erheblich schwächen. 
Wenn man nun bewirken könnte, daß man dem Telephon auf der 

Empfangsstation noch andere Energie von außen zuführen könnte, etwa 





Fig. sar, Vie. min. 
Fin. su 
die elektrische Energie eines galvanischen Stromes, so hätte man da- 


durch ein Mittel, um den Verlust bei der Umwandelung kompensieren oder 
wonigstens geringer machen zu können. Es ist nur die Frage, ob: dies 
Grnete, Elekirieltat, 10. Auflage. Ei} 





it zurick. Solange 
auf b liegt, hört man natürlich nichts, weil ja die! 





Mikrophon. 611 


bleibt. Die leiseste Bewegung von c aber, z. B. schon eine Bewegung, 
die dadurch hervorgebracht wird, daß eine Fliege auf dem Kästchen A 
geht, bringt sofort ganz erhebliche Stromschwankungen hervor, und 
infolgedessen wird der Magnet des Telephons verstärkt und geschwächt 
und man hört im Telephon ein lautes Geräusch. Diesen Apparat, ein 
psar lose sich berührende Kohlen, auf einer Schallmembran befestigt, 
nennt man ein Mikrophon. 

Hier hat man also ein einfaches Mittel, um in einem Telephon ganz 
erhebliche Stromschwankungen hervorzubringen. Man braucht eben 
nur einen galvanischen Strom von einem Element durch ein Telephon 
und ein Mikrophon zu senden und dann gegen das Mikrophon zu sprechen, 
um in dem Telephon die Töne in ganz erheblicher Stärke reproduziert 
zu erhalten. Natürlich kann dabei das Mikrophon in der einen Station, das 
Telephon in der anderen sein. Der Unterschied dieser Hughesschen An- 
‚ordnung von der Bellschen ist also ein doppelter. Bei der Bellschen Tele- 
phoneinrichtung werden zwei gleiche Apparate zum Sprechen und Hören 
benutzt. Der Tonsender oder, wieman auch häufig sagt, der Trans- 
mitter und der 
Tonempfänger Fig. si. 
sind beide einfache 7 
Telephone. Bei der a: hr 
Hughesschen Anord- 
nung dagegen ist der 
Transmitter nicht ein 
Telephon, sondern 
ein Mikrophon. Der 
zweite Unterschied ist, 
der, daß man bei der 
Bellschen Anordnung kein galvanisches Element braucht. Durch das 
Sprechen werden im ersten Telephon Induktionsströme erregt und diese 
bringen das zweite Telephon in Tätigkeit. Bei der Hughesschen Anord- 
nung dagegen muß das Mikrophon in einem Stromkreis liegen, durch 
den ein Strom von einem Element fließt. Das Sprechen dient nur dazu, 
die Stärke dieses schon vorhandenen Stromes in bestimmter Weise zu 
verstärken und zu schwächen. 

Die Anordnung, wie sie bei dem Hughesschen Mikrophon ‚ötg int, 
wäre also eine solche, wie sie in Fig. 551 gezeichnet ist. Der Strom fließt, 
vom Element E der Aufgabestation durch das Mikrophon M derselben 
Station, dann durch die Leitung zur zweiten Station und direkt durch die 
Spule des Telephons T dieser Station und von dort durch die Leitung 
‚zur ersten Station nach E zurück. Dabei wird also das Telephon der zweiten 
Station stets von dem Strome durchflossen, der von dem Element E durch 
die Leitung gesendet wird. 

Man kann aber das Telephon der Empfangsstation auch aus diesem 
Stromkreis entfernen, und diese Anordnung ist für die Schaltung von 
solchen Apparaten sehr vorteilhaft. Um das zu erreichen, sendet man nicht 
den veränderlichen Strom des Elements direkt durch die Telephonspirale, 
sondern vielmehr in die primäre Spule einer Induktionsrolle. Die in der 
sekundären Spule dieser Induktionsrolle erzeugten Induktionsströme 




















dabei 
ge 


Stimme beim 
wöhnlicher Stärke aus 
und doch sul einige Mi 


brauchte 
konnte mit. 





Stäbohenmikrophone 518 


phone kann man Stäbohenmikrophone nennen, zum Unter 
schied von den nachher zu beschreibenden A Diese 
Mikrophone werden meistens in der Form konstruiert, welche ihnen zu- 
erst von dem Franzosen Ader 
ben wurde. Bei diesen Er 
= 3 ae An- ” 
icht (mit angehäi Tele- 
Be Fig. 553 zeigt, ist das 
ikrophon selbst in dem Käst- 
chen enthalten, gegen dessen 
schräge Dockelplatte (ausHolz) 
man spricht, Fig. 554 zeigt das 
Mikrophon selbat geöffnet. In 
letzterer Figur sieht man, daß 
andem Holzdeckel des Kastens 
drei diekere Kohlenstäbehen 
abe befestigt sind, zwischen 
welchen je sechs Kahlenstäb- 
‚chen BE lose aufliegen. Spricht 
man gegen den Deckel des 
Kasten, a0 kommen die Koh- 
lenstäbchen alle in Schwing- 
jene und bringen dadurch er- 
liche Stromschwankungen 
hervor. Der Strom wird von dem Element in die eine äußere Kohle « 
eingeführt und geht von der anderen äußeren Kohle a in die nre 
Spirale B und von dieser zurlick zum Element. Die übrigen Vorrichtungen 
in der Figur, die Fedem R und 
der Haken €, dienen zur selbst- 
tätigen Einschaltung der Appa- 
rate, wie das weiter unten er- 
klärt werden wird. Die Tele- 
phone zum Hören hängen, s0- 
lange sie nicht benutat werden, 
an den Haken des Mikrophon- 
‚kästchens. 

Man kann die Kohlenstäb- 
chen noch in vielen anderen 
Formen anordnen, wie z. B. in 

ig. 555, wo sechs Kohlenstücke 
| in eine Mittelkohle ein- 
gelegt sind. Die Kohlen sind 
sul einer Holzplstte befestigt, 
welche den Deckel eines Kastens 
bildet, in welchem die Induktionsspiralen und die übrigen notwendigen 
Apparate liegen. 

Nach dem Prinzip des Aderschen Mikrophons ist auch das his vor 
kurzem von der deutschen Reichspost adoptierte eingerichtet, das in 
Fig. 556 von der Rückseite abgebildet: ist. Dasselbe Tartähß ana nädeet 





Fig. dad 












614 IL. Teil. 14. Kapitel. 
Küstehen, das vorn durch eine late geschlossen ist, auf 
der ein Mundstück befestigt ist. ee] ‚senkrechte Kohlen- 
klötzchen mit je drei Löchern vor! ', zwischen denen drei 
‚ohlenstäbchen liegen. Dieselben aid, durch je as dünne En 
ie hlnggn it, ötss wird der = 
vom Element eingeführt. 
AL hr i 
e ee A Yan en Kahlen vor 
ien sind, desto sind die 
Stromschwankungen, die man dureh 





das Sprechen 

‚desto lauter wird also der 

Ton sein, resp. auf desto 

fernungen wird man sprechen können. Von diesem 

hat zuerst Hunnings 1878 ein Mikrophon konstruiert, 

‚einer großen Zahl von Kohlenkörnern und zwar az Kol bestand, 

Solche Körnermikrophone sind dann von verschiedenen ea 

h It worden, wobei das Hauptaugenmerk darauf gerichtet war, die 

Übelstände derselben zu vermeiden. Es hilden sich namlich an den 
Erwärmung 


Kontaktstellen der Kohlen allmählich infolge der durch den 
Strom Zusummenbackungen, die bewirken, daß 
Fig. ane die Kontakte sich area und daß man 


dann nur schwache De 

kommt. Auf die Güte und E 

keit der Kontakte kommt über alles un. 
Das verbreitetste von diesen 

phonen ist der sogenannte Universal 

transmitter von Berliner, der 

durch vorzügliche Wirkung indem 

er nieht nur laut, sondern auch deutlich die 

Sprache und ihre Modulationen wiedergibt. 

Dieses Mikrophan ist ji 

schnitt dargestellt. ee 

besonders. ae "Kohle bestehend 

finden sich bei ihm in dem ee ij 

raum zwischen der Schallmembran, die hier 

selbst aus Kohle besteht, und der 

unteren Fläche eines K. \blocks. 

System, Kohlenblock und an 

Kohlenkörnern bis zur Membran iat von einem | 


Ring aus weichem Stoff umgeben. Wichti der Kalıl 
bequem sprechen Er er 
‚gebogener 








menbran nach unten. Um trotzde 
die Membran kräftig zu erregen, ist an ihr ein 


Schalltrichter 
aus lackierter Papiermasse befestigt. Dieser Universal ‚dessen 
äußere Ansicht Fig. 568 zeigt, wird mit vier bis fünf 
getrieben und gestattet die Sprache, insbesondere uber die d a 


und deutlich in einem großen Zimmer zu vernehmen. 
In ähnlicher Weise sind die Körnermikrophone von Siemens & Hulske 


Br) 





Körnermikrophone. 15 
und von Mix & Genest eingerichtet, die jetzt von der deutschen Reichs- 
post eingeführt werden. Die horizontale Lagerung der Kohlenmembran 
ist dabei nicht notwendig, da man durch eihfaches Drehen des Kästchens, 
welches das Kohlenpulver 
enthält, das Zusammen. li 
backen beseitigen kann. 

Sobald man ein Milkro- 


phon anwendet, hat man 
also zum Hören und Spre- 
‚chen zwei verschiedene 
Apparate: zum Sprechen 
das Mikrophon oder den 
Transmitter, zum Hören 
das Telephon. Jede von 
beiden Stationen muß 
dann ein Telephon und 
ein Mikrophon und für 
das letztere ein Element 
und ferner ein Paar In- 
duktionarollen haben, die 
wöhnlich mit dı ie 
'hon vereinigt sind. 
Die Verbindung ist dann 
derart, daß in jeder Station das Element durch das zugehörige Mikro. 
phon und die primäre Rolle geschlossen ist, während die beiden Telophone 
und die zugehörigen sekundären Rollen auf beiden Stationen zusammen 
ER ER Ttung rarbnden ei 
In der Fig. 559 sind die primären 
Spiralen stark gezeichnet, die sckun- 
dären schwach. Die Verbindung er- 
äbt sich dann aus der Figur einfach, 
in welcher M, M' die beiden Mikro- 
phone, E, BE: die zugehörigen Ele- 
mente, T, T, die beiden Telephone, 
8, S! und R, R! die primären und 
sekundären Induktionspiralen sind, 
von denen die letzteren durch die 
Hin- und Rückleitung L miteinander 
verbunden sind. Die Rückleitung 
jedoch braucht nicht durch einen 
raht zu geschehen. Nach der Ent- 
deckung vonSteinheil, die im vorigen 
Kapitel besprochen worden ist, iat 
‚es möglich, die Erde selbst als Rück- 
leitung zu benutzen. Man verbindet 
das eine Ende jeder sekundären Spirale mit der Leitung, das andere mit. 
dem Telephon und durch dieses mit der Erde, und braucht dann nur 
einen Draht zwischen den beiden Stationen und erspart also an Material 
und Kosten der Einrichtung. 





Big. 06. 





616 IL. Teil. 














14. Kapitel. 


Als galvanische Elemente für 
die Mikrophonkreise nimmt man 
gewöhnlich Leolanch6 - Elemente, 
welche ausreichend stark und aus- 
dauernd und billig sind. Wenn das 
Telephon und Mikrophon nicht be- 
nutzt werden, ist es natürlich ange- 
bracht, das Element: zu öffnen, damit 
dasselbe weniger rasch verbraucht 
wird. Man hat dazu zweckmäßig 
eine automatische Einrichtung an- 
gebracht. Es wird nämlich das Tele- 
Phon nach Beendigung des Gesprächs 
einfach an einen Haken gehängt und 
dadurch der Strom des Mikrophon- 
kreises unterbrochen. Diese Ein- 
richtung ist in Fig. 560 schematisch 
gezeichnet. Das Telephon T hängt 
an einem Haken und zieht durch 
sein Gewicht den Hebelarm ac in 
die Höhe und unterbricht dadurch 
die Verbindung bei c. Sowie das 
Telephon zum Hören von dem Haken 
heruntergenommen ist, wird die 
Verbindung bei c hergestellt. Dann 
geht der Strom von dem Element d 
durch die primäre (stark gezeichnete) 
Spirale zu c, dann durch a zum 
Mikrophon M und zum Element zu- 
rück. Die in der sekundären Spirale 
erzeugten Ströme gehen durch das 
Telephon T und durch die Leitung L 
zum Telephon der nächsten Station 
(welches auch von seinem Haken 
abgenommen ist), von dort in die 
Erde und durch die Erde nach E 
in die erste Station zurück. 

Als man begann, das Telephon 
praktischinden Verkehreinzuführen, 
aah man bald, daß es notwendig sei, 
zunächst vor jedem Gespräch ein 
Inutes Zeichen zu geben, um anzu- 
zeigen, daß telephoniert werden soll. 
Man benutzt deswegen jetzt beiden 
meisten Telephoneinrichtungen mit 
Mikrophon noch eine elektrische 
Klingel, die zuweilen durch eine 
besondere Batterie, gewöhnlich aber 
durch eine kleine magnetelektrische 








Schaltungen. N 


Maschine, deren Anker man durch eine Kurbel dreht, betrieben wird. 
Man drückt an der Aufgabestation auf einen Knopf und schließt dadurch 
einen Stromkreis, in dem die Klingel der zweiten Station sich befindet. 
Der dazu nötige Strom wird eben durch die Drehung des Induktors ge- 
liefert. Dies ist das Anfangssignal für die zweite Station. Sobald dort der 

;erufene sein Telephonan 
das Ohr hält, kann das Ge- Fis. mo 
sprächdurchMikrophonund # 
Telephon geführt werden. 

Für den praktischen 
Betrieb ergeben sich aber 
daraus sofort einige Forde- = 
rungen. Der Strom von der 
Batterie oder dem Induktor 
der ersten Station zur Klin- 
gel der zweiten muß selbst- 
verständlich durch den Lei- 
tungsdraht gehen, welcher 
die beiden Telephone mit- 
einander verbindet, da man 
natürlich nicht eine be- 
sondere Leitung dafür legen 
will. Andererseits aber muß 
man vermeiden, daß der 
starke Strom von dieser 
Batterie resp. dem Induktor 
durch die Telephone selbst 
gehe, weil sonst deren Mag- 
nete zu stark erregt würden. 
Man mußte also eine Vor- 
richtung treffen, welche fol- | 
‚gende Funktionen der Reihe 7 
nach leicht ausführte: 

1. Einen Stromkreis zwischen der Batterie oder dem Induktor der 
ersten Station und der Klingel der zweiten zu schließen, ohne 
daß Mikrophon und Telephon eingeschaltet sind. 

2. Diesen Stromkreis zu unterbrechen. 

3. Auf beiden Stationen das Mikrophon mit seinem Element zu 
verbinden und zugleich die Telephone miteinander in Verbindung 
zu setzen. 

Alle diese Funktionen mußten so ausgeführt werden, daß sie prak- 
tisch anwendbar sind, also von jedem Laien ohne physikalische Kennt- 
nisse benutzt; werden konnten. 

Eine solche Einrichtung, wie sie bei vielen Telephonanlagen angebracht 
ist, zeigt Fig. 561. Es ist dabei angenommen, daß der Strom für die Klingeln 
durch eine Batterie, nicht durch einen Induktor geliefert wird. Für den 
letzteren Fall ergibt sich eine ganz ähnliche Schaltung. In der Figur ist 
das Telephon mit T, das Mikrophon mit M, die Klingel mit K bezeichnet. 
Die primäre Induktionsspule ist mit 0 p, die sekundäre mit dh bezeichnet. 













mm 





618 IL. Teil, 14. Kapitel, 


Alle diese Teile, sowie der Taster und der Telephonhaken mit den nötigen 
Verbindungen sind durch eine dick gezeichnete Einrahmung eingeschlos- 
sen. Unterhalb des Rahmens ist eine Batterie gezeichnet, deren positiver 
Pol (Kohle) mit der Erde verbunden ist, während das Zink des Endes 
und ein Zink aus der Mitte mit den Klemmen W Z und M Z oberhalb der 
Umrahmung verbunden sind. Zwei weitere Klemmen, mit E und L be- 
zeichnet, führen, die erste zur 
Fig. on. Erde, die zweite zur Leitung nach 
der entfernten Station. 
4 ur Des Telephon T hängt zuest 
auf beiden Stationen an einem 
Winkelbebel, der um den Punkt U 
drehbar ist. Durch das Gewicht 
| des Telephons wird dieser Hebel 
so gestellt, daß die Verbindungen 
mit t und e, welche zum Strom- 
kreis des Mikrophons und Tele- 
phons gehören, unterbrochensind. 
Dagegen wird durch den Hebel 
eine leitende Verbindung mit i 
hergestellt und von diesem aus 
durch die Klingel K mit’b, welches 
an dem Druckknopf N, wenn er 
nicht gedrückt ist, anliegt. Wenn 
dieser aber gedrückt wird, so 
macht er mit N Verbindung. $o- 
bald man also auf den Knopf 
| drückt, geht ein Strom von dem 
| | Pol WZ der Batterie durch die 
! obere Klemme W Z, dann durch 
N, a zur Leitung L. Von dieser 
zu dem L und a der nächsten 
Station (in welcher auch das Tele- 
phon an dem Haken hängt) und 
dort durch b (da ja dort der 
Druckknopf nicht: gedrückt ist) 
zu der dortigen Klingel K, dann durch i, U, E zur Erde und durch die Erde 
zur ersten Station zurück. 

Dadurch ertönt also die Klingel der zweiten Station und die erste 
Funktion ist dadurch erfüllt: die Klingel der entfernten Station ist in Tätig- 
keit, ohne daß durch die Telephone und Mikrophone ein Strom geht. 

Nun werden auf beiden Stationen die Telephone von den Haken ab- 
genommen. Dadurch wird die Verbindung mit i unterbrochen. Die 
Klingeln K sind also dadurch ausgeschaltet. 

Dagegen werden nun t und e durch den Hebel miteinander und durch 
U mit der Erde verbunden. Dadurch ist jedes Mikrophon mit seiner 
Batterie in Verbindung gesetzt und zugleich sind die Telephone durch die 
Leitung L miteinander verbunden. Denn von dem Pol M Z der Batterie 
‚geht der Strom jetzt durch die obere Klemme M Z zur primären Spirale p 0, 








‚Schaltungen, Lat 


welcher such der andere Pol der Batterie abgeleitet ist, Zugleich gehen 
von der sekundären Spirale die induzierten Sträme durch h, d, b, a in die 
SeEBEEDAN der zweiten Station, und dort durch d zu der dortigen 
seku Spirale, dann durch h zu dem dortigen Telephon T und durch 
BOSSE Von der Erde kommt der 

strom zur Erdplatte E der ersten Station ge 





zurück und dann aus dieser durch t 
in das Teiphun 7 und dann zur sekun- 
dären Spirale d zurück. 


Damit ist also erreicht, was. beab- 
sichtigt war. Die Klingel funktioniert, 
‚ohne das Telephon zu beeinflussen, und 
Telephon und. Mikrophon funktionieren, 
ohne daß die Elemente der Klingeln ge- 
‚schlossen sind. 

Man braucht nichts weiter vorzu« 
nehmen, als auf den Taster zu drücken 
und dann das Telephon von seinem Haken 
zu nehmen und zu sprechen. 

Zum Zwecke dee deutlicheren Hörens 
bringt man gewöhnlich auf jeder Station 
zwei Telephone an, die entweder hinter- 
einander oder nebeneinander geschaltet 


Die drei Apparate, Telephon, Mikro- 
phon und Klingeln, gewöhnlich in 
einem Kästchen vereinigt. _Zunächat 
braucht man für jeden der drei Apparate 
zwei Leitungen, im ganzen also sechs, Da 
aber die Leitung, die die Telephone der 
beiden Stationen verbindet, zugleich die 
Klingen verbindet, und da die Rück- 
leitung durch die Erde geschieht, so fallen 
zwei Leitungen fort und jedes solche 
Kästchen erhält nur vier Anschluß- 
klemmen. In Fig, 561 sind sie mit W Z 
(Werkerzink), M Z (Mikrophonzink), E K 
{Erdkohle) und L (Leitung) bezeichnet, 
Die Batterie für die Klingel braucht mehr 
Elemente als die für das Mikrophon, man 
nimmt daher für das letztere einige Elemente der ganzen Batterie, deren 
einer Pol (Kohle) zur Erde abgeleitet ist, wie es in derselben Figur ge- 
zeichnet ist. 

Um die Benutzung des Telephons mit Mikrophon bequem zu machen, 
ist man dazu übergegangen, Apparste zu konstruieren, bei welchen man 
das Telephon und Mikrophon zusammen bewegen kann und welche man 
auf Schreibtischen, Nachttischen u. 4. w. benutzen kann. Ein solches 
Mikrotelophon (von Mix & Genest) zeigt Fig. 562, und aus Fig. 563 











Linienwähler, a1 


BENBETEN es, den Telophonverkehr auch auf weite En n 

iedenen Städten auszudehnen. Die Anordnı a 
Hindem enerBlatlaumn wind naturgemäß verschieden, je nacl ei Anzahl 
‚der verschiedenen Sprechverbindungen, die gewlinscht werden können 
und je nach der Entfernung der Stationen. haben sich verschiedene 
Einrichtungen als zweckmäßig erwiesen, je nachdem vs sich darum handelt, 
nur zwischen einer kleinen Anzahl von Stellen, wie z. B. den verschiedenen 


Fig von 





Bureaus einer Fabrik Verbindungen herzustellen, oder zwischen allen 
Telephonabonnenten in einer Stadt, oder endlich zwischen den Telephon- 
abonnenten verschiedener Städte. 

Wenn eine Anzuhl Telephone, x. B. in den verschiedenen Burcaus 
eines Amtes oder einer Fabrik, aufgestellt sind und dis Telnehrier'nach 
Belieben miteinunder verkehren sollen, ohne Hilfe eines Umschaltebeamten, 
s0 verbindet man mit den Telephonen einen Linienwähler, wie 
ilın Fi zeigt, Bei jedem Telophon ist ein solcher vorhanden. Et ent- 
hält: ao viel Kontakte, als Sprechstellen vorhanden sind, mit: denen dns 
Telophon in Verbindung gebracht werden kann. Die Einrichtung und 
Echaltung int dabei deutlich aun Fig, 506 mu erkennen. In dieser sind 4 Sta 
tionen angenommen. In jeder befindet: sich eine Batterie, ferner ein 
Mikrophonielephonapparat mit, 4 Anschlußklemmen L, EK, MZ, WZ 
(#. 0.8. 619) und ein Linienwähler mit je 3 Kontakten. Will x. B. Station 
3 mit Station 1 sprechen, so braucht nur Station 3 einen Stöpsel in das 
Loch 1 seines Linienwählers su stecken, dann ist die Leitung zwischen 














ine Unmöglichkeit wäre wegen der vide ee: 

















user führen müßt 
ee von jedem Teilnehmer ein Draht. 
bureau, diesem Bureau füllt die Aufgabe zu, im; 2 
Fig. so, 

















Ba 


















































ö © 
Lu m 
Statt. Stab ı 








der in Verbindung zu 

„ Das Ver- 
mittelungsamt 
also im stande 
‚jeden Anruf zu hören, 
aus welcher Leitung 
er auch komme, in 
jede dieser Leitungen 
selbst zu sprechen 
und jezwei Leitungen 
miteinander zu ver» 
binden. 

Es Inasen sich 
natürlich auf ver- 
schindenfache Weise 
Einrichtungen  an- 
geben, welche diese 

'erbindungen in be- 
quemer Weise zu 
machengestatten.Ein 
schr verbreitetes Sy- 
‚stem für solche Ver- 
mittelungsämter ist 
das Klappensy- 
stem, welches wir 
mittels Fig. 567 u. 568 
beschreiben wollen. 
i Indem Vermitte- 
lungsamt ist nämlich 
eine Reihe Schränke 
von der Form der 
Fig. 567 aufgestellt. 
Jeder dieser Ka p- 
penschränke ent- 
hält die Apparate für 
50 bis 150, in der 

für 100 Teil- 
nehmer am Telephon- 
verkehr, und zwar be- 
üindet sich für jeden 
Teilnehmer in diesem 
‚Schrank ein Elektro- 
magnet, der direkt 
‚mit der Linienleitung 
von dem betreflenden 
Abonnenten verbun- 
den ist. 
k 


ee 














sEE 
B 
Hi 


Eie Telschluern 1 
In dieser und ähnlicher Weise werden Vi 


liche Tätigkeit in einem Vermittelungsamt 
automatische, durch Elektrizität 

zweier beliebiger Abonnenten herzustellen. Nat 
‚schwieriges Problem, sobald es sich um eine größere A 

















Janussystem. 625 


nehmern handelt. Mit einem solchen System, dem Strowger- 
schen, werden augenblicklich noch Betriebsversuche bei der Reichspost 
gemacht. 

Die Klappenschränke werden übrigens nicht bloß in den Vermittelungs- 
ämtern für den ganzen Stadtverkehr gebraucht. Auch in großen Fabriken, 
Banken, Ämtern, wo oft Hunderte von Einzelpersonen abwechselnd mit- 
einander zu sprechen haben, werden solche Klappenschränke zur Ver- 
mittelung aufgestellt, gewöhnlich beim Portier, der dann die Verbindungen 
auszuführen hat. Gegenüber dem Linienwählersystem erspart bei einer 
großen Zahl von Sprechstellen das Klappenschranksystem bedeutend an 

itungs- und Apparatkosten. 

In Deutschland ist es nach Reichsgesetzen erlaubt, an jede amtliche 
Sprechstelle noch fünf Nebenstellen anzuschließen, so daß jede dieser 
Nebenstellen direkt mit dem Amt verkehren kann, falls die Einrichtungen 
so getroffen sind, daß nur diese Nebenstellen (für welche Gebühr gezahlt 
wird) und keine andere sich mit dem Amt in Verbindung setzen können. 
Aus dem Gesetzesdeutsch in verständliches Deutsch übertragen besagt 
das folgendes. Eine Fabrik, die ein privates Vermittelungsamt, etwa 
für 60 Bureaus hat, und die eine Leitung zu dem staatlichen (Post-) Amt 
hat, darf bis zu 5 dieser Bureaus mit Einrichtungen versehen, daß diese 
auf aaa einen Leitung direkt mit dem Postamt verkehren können, wenn 

dafür gesorgt ist, daß keine unerlaubte Verbindung gemacht werden kann, 

nicht eins von den anderen 55 Bureaus sich durch Stöpsel- 
Verbindung oder Leitungsumschaltung mit dem Amt in Verbindung setzen 
kann. Dieser Forderung genügt (unter anderen) ein Schaltersystem, 
welches von der Aktiengesellschaft Mix & Genest eingeführt wurde, und 
welches sie als Janussystem bezeichnet, in Anknüpfung an den alt- 
italischen Gott, der mit zwei Gesichtern, einem freundlichen und einem 
finstern dargestellt wurde. Ein Janustelephon kann eben auch sowohl 
mit dem gestrengen staatlichen Amt, wie mit der gemütlichen Privat- 
vermittelungsstelle in Verbindung gesetzt werden und da unsere Techniker 
immer weniger von klassischer Bildung aufnehmen, ist es ganz erfreulich, 
daß hie und da einmal eine klassische Reminiszenz in der Technik auf- 
tritt. Trotz des klangvollen Namens ist die Sache, die damit bezeichnet 
wird, übrigens sehr einfach. Es handelt sich nur um eine Umschaltung 
eines Apparates auf die eine oder andere Leitung, die nicht mißbräuch- 
lich ausgenutzt werden kann. Aus Fig. 569 wird dieselbe hervorgehen. 
In dieser ist angenommen, daß in einem Klappenschrank eine Anzahl 
von Doppelleitungen von den Nebenstellen 1,2, 3, 4 zu Klinken K,, K,, 
K,K, führen, wo sie durch Schnüre von dem Privatvermittler (Portier) 
beliebig verbunden werden können. Die beiden Leitungen sind als a und 
b unterschieden. Senkrecht zu den Drähten ab führen nun die Drähte 
AB der Postleitung. An jedem von den Nebenstellen 1, 2, 3, die mit dem 
Amt verkehren sollen, ist nun ein Schalter angebracht, eben der Janus- 
schalter. Die Leitung b führt nämlich jedesmal direkt zur Klinke, und 
von ihr sind abgezweigt die Kontakte 3, die Leitung a aber führt zunächst 
zu einem Kontakte ß, und dann erst zur Klinke. Von den beiden Kon- 
takten & und A ist immer einer wirksam (Arbeitskontakt), wenn der 
andere unbenutzt ist (Ruhekontakt). Umgekehrt zweigen von der Post- 

Graetz, Elektrizität. 18. Auflage. “0 


eine ii nn Mihbracs 
tes, den 
könnt 


stelligt, wie si STO gezei 
" = Fe ges an Se 
M Dieselbe Binri 
Tintenwählern ausführen, 

Das einfache K n n € 
amten, wie os oben geschildert warde, 
ständlich, sowie an das Ver 
angeschlossen sind. Sind z. B. 

braucht, man 40 Klappenschränke, zwischen. den 

zur Verbindung angebracht sein müssen. Wenn 
Schrank angeschlossener Teilnehmer mit einem 

angeschlossenen zu sprechen wünscht, #0 muß 





& 





Multiplexsystem. 627 


Schranks dem entfernten Beamten den Auftrag geben, die dortige Ver- 
bindung herzustellen. Und ofienbar kommt es bei großer Zahl der Teil- 
nehmer viel öfter vor, daß zwei verschiedene Klappenschränke verbunden 
werden müssen, als daß gerade zwei Teilnehmer desselben Schranks 
miteinander sprechen wollen. Diesen Übelstand, daß nicht ein Beamter 
die notwendigen Verbindungen allein ausführen kann, sondern einen 
zweiten dazu braucht, suchte man zu vermeiden, und es gelingt das 
durch das sogenannte Multiplexsystem oder den Viel- 
fachumschalter. Von diesen hat sich als ein schr zweckmäßiger 
unter anderen der vonMix & Gen estin Berlin erwiesen, der in Deutsch- 
land jetzt: vielfach eingeführt ist. Das Prinzip der Vielfachumschalter 
ist eigentlich ganz einfach. Es wird nämlich die Leitung, die von einem 
Teilnehmer kommt, nicht 

direkt zu seinem Klappen- 
schrank geführt, sondern 7, 
sie wird zunächst bei allen 
anderen Klappenschränken 
vorbeiodereigentlich durch 

sie hindurchgeführt und Z; 

gelangt erst zuletzt zu 4 4 ef; 7 
seinem eigenen Klappen- 

schrank, wo sie ingewöhn- j, 

licher Weise mit dem Elek- 

tromagnet und der Klinke 

verbunden ist, wie vorher 7, 
beschrieben. Dadurch nun, 

daß jede Leitung bei allen 


Kleppenschränken vorbei- & 
12 


Fig. on, 





























geführt. wird, kann man 
jetzt leicht die Einrichtung 
s0 treffen, daß siean jedem 
einzelnen Klappenschrank 
einen beweglichen Teil, 4 
eben wieder eine solche 

Klinke (aber keinen Elektromagnet) erhält, in die man einen Leitungs- 
stöpsel einstecken kann. Jeder Beamte hat nun an seinem Klappen- 
schrank 200 Elektromagnete mit ihren Klinken, die er zu bedienen hat, 
außerdem aber befinden sich an seinem Schrank (bei 2000 Teilnehmern) 
noch 1800 Löcher, die eben die Klinken (aber nicht Elektromagnete) für 
alle anderen Teilnehmer enthalten. Ein Amt für 2000 Abonnenten besteht 
daher aus 10 Schränken, von denen jeder 200 Elektromagnete (mit ihren 
Klappen) und 200 -+ 1800 Löcher mit ihren Klinken besitzt. Die Leitungs- 
führung ist schematisch in Fig. 57] gezeichnet. Die mit I, II, II, IV 
überschriebenen vertikalen Kolonnen stellen 4 Klappenschränke dar. 
Es bedeutet L, eine Leitung, die an den ersten Klappenschrank ange- 
schlossen ist (also an eine Nummer zwischen 1 und 200). Diese Leitung 
führt aber, wie man sieht, erst zu der Klinke a b im Schranke IV, dann 
von dort aus zur Klinke in Schrank III, von dort zur Klinke in Schrank II, 
dann eist zur eigentlichen Klinke in Schrank I und von dort in ihren 














628 I. Teil. 14. Kapitel. 


Elektromagneten M, und zur Erde E. Ebenso führt die Leitung L, 
eines Abonnenten mit einer Nummer zwischen 201 und 400 erst zu einer 
Klinke in Schrank IV, dann zum Schrank III, dann zu I und dann endlich 
zu ihrer eigentlichen Klinke in Schrank II, von dort zum Elektromagneten 
M, und zur Erde. Und so fort. Nun sieht man, daß jeder Beamte an 
seinem Schrank alle beliebigen Verbindungen vornehmen kann. Wird 
2. B. der Beamte am Schrank IV gerufen (also von einem Abonnenten 
mit einer Nummer zwischen 601 und 800), so fällt die Klappe am Elektro- 
magneten M,. Der Abonnent will mit einem bestimmten Teilnehmer 
sprechen, der an Schrank I angeschlossen sei (I—200, z. B. mit dem- 
jenigen, dessen Leitung L, gerade gezeichnet ist. Nun steckt der Beamte 
die Stöpsel an seinem eigenen Schrank in die beiden Löcher mit der be- 
treffenden Nummer und die Verbindung ist fertig. Denn es geht der Strom 
von der Leitung L, zur Klinke ba in der untersten Reihe des Schrankes 
IV, die durch den Stöpsel unterbrochen ist, durch den Stöpsel zur Klinke 
ba in der obersten Reihe desselben Schrankes IV, die ebenfalls unterbrochen 
ist, und durch die Leitung L, zum gewünschten Abonnenten. So weit 
ist die Anordnung zwar umständlich (weil in unserem Beispiel von 2000 
Abonnenten an jedem Schrank 2000 Klinken, im ganzen also 10 >< 2000 
Klinken, bei 6000 Abonnenten sogar 30 x 6000 angebracht werden müssen), 
aber einfach zu verstehen. Es muß aber noch Vorsorge getroffen werden, 
daß ein Beamter sofort merkt, ob ein Abonnent, dessen Klappe er nicht 
an seinem Schrank hat, etwa schon spricht. Dies wird bei dem Vielfach- 
umschalter von Mix & Genest dadurch erkannt, daß in diesem Fall, wenn 
also dessen Klappe gefallen ist, ein Strom durch die Leitung geschickt 
wird, der sich durch den Ausschlag eines Galvanometers anzeigt. Wir 
können aber auf diese Einzelheiten nicht eingehen. 

Während so der telephonische Verkehr innerhalb der Städte sich 
sehr intensiv entwickelte, entstand naturgemäß bald das Verlangen, auch 
getrennte Städte miteinander so zu verbinden, daß jeder Telephoninhaber 
der einen Stadt mit jedem der anderen Stadt beliebig sprechen könnte, 
also einen interurbanen Telephonverkehr einzurichten. Diese 
Verbindung fand aber zuerst große Schwierigkeiten. Wenn die Leitung 
zwischen beiden Städten in der Nähe der Telegraphenleitungen geführt 
werden sollte, so wirkte die Induktion der Telegraphierströme auf das 
Telephon und machte jedes Verstehen unmöglich. Diesen Übelstand 
aber vermeidet man einfach und sicher dadurch — und die telephoni- 
schen Städteverbindungen werden jetzt allgemein so eingerichtet —, 
daß man die beiden Städte nicht durch einen einzigen Draht, sondern 
durch eine sogenannte Schleife, eine hin- und zurückführende 
Leitung verbindet. Dadurch werden die Telephone fast unempfindlich 
gegen äußere Einflüsse. Wenn nämlich irgendwo von außerhalb ein 
Strom in dem einen Draht induziert wird, so wird zugleich durch dieselbe 
Ursache in dem danebenliegenden zweiten Draht ein Strom in derselben 
absoluten Richtung induziert. Diese beiden Ströme fließen also in der 
Hin- und Rückleitung gegeneinander und heben sich daher auf. Die 
Telephone ınerken nichts davon. Die beiden Leitungen müssen natürlich 
auf denselben Stangen geführt werden. Auf jeder Station werden bei der 
Fernleitung die beiden Enden der sekundären Telephonspulen mit den 





‚Fernverbindungen. 629 


beiden Linienleitungen (also nicht das eine Ende mit der Erde) verbunden. 
Bei dieser Doppelleitung oder, wie man es nennt, Schleifenleitung 
ist es nun möglich, auf gewöhnlichen Telegraphendrähten einige Hundert 
Kilometer weit zu telephonieren. Bei größeren Entfernungen aber hat 
es sich gezeigt, daß man mit Leitungen aus Eisen keine Wirkungen mehr 
erzielt, der Widerstand gegen die Wechselströme, die Impedanz (8. 246) 
wird zu groß und die Ströme werden zu sehr geschwächt. Mit Leitungen 
aus Kupfer oder Bronze kommt man viel weiter. Durch die Anwendung 
von Schleifenleitungen aus Kupfer oder Bronze ist es tatsächlich ge- 
lungen, schon auf sehr weite Entfernungen zu telephonieren. In Amerika 
ist die Verbindung von New York nach Chicago auf mehr als 1500 km 
ausgeführt. In Deutschland kann man von Breslau nach Hamburg, oder 
von München nach Berlin auf 650 km, in Österreich von Prag nach 
Budapest auf mehr als 600 km sprechen, und es besteht jetzt sogar eine 
telephonische Verbindung von London über Paris nach Marseille, welche 
bisher wohl die längste Fernsprechverbindung in Europa ist. 

dieses System der telephonischen Fernverbindungen breitet 
sich stets weiter aus. Große Industriebezirke, bedeutende Handelsstädte 
werden miteinander telephonisch verbunden, und das Ende dieser Ein- 
richtungen dürfte erst dann erreicht sein, wenn jeder Mensch aus irgend 
einer Groß- oder Mittelstadt Europas mit jedem anderen in derselben 
Lage sich telephonisch wird unterhalten können. Je länger allerdings 
die Strecken sind, auf welche telephoniert werden soll, desto stärker werden 
die Ströme durch die Leitung geschwächt und desto dickere Drähte muß 
man zunächst anwenden. Die Schwächung der Telephonströme aber 
beruht auf zwei Ursachen. Erstens auf dem Widerstand der Leitung, 
durch welchen die Energie in Joulesche Wärme verwandelt wird. Zweitens 
aber noch auf einem besonderen Umstand, der bei langen Leitungen 
und namentlich bei unterirdischen Leitungen sich bemerkbar macht 
und der in der Telegrapbie schon lange erkannt war. Jedes Kabel besteht 
ja aus einer inneren Seele, einer darum liegenden isolierenden Schicht 
und einem um diese Schicht liegenden Leiter (Blei, Wasser, feuchte Erde 
u.s.w.). Es verhält sich also ein Kabel in dieser Beziehung wie ein Konden- 
sator (8. 26). Aber auch eine freie Luftleitung kann als eine Art Konden- 
sator angesehen werden. Der Draht selbst ist die eine Belegung, die Luft 
ist die isolierende Zwischenschicht und der Erdboden, resp. die in der 
Nühe des Drahtes befindlichen Stangen und Eisenteile derselben sind die 
andere Belegung. Daraus ergibt sich, daß jede Kabelleitung, aber auch 
jede Freileitung Kapazität besitzt. Gehen nun Ströme durch 
eine solche Leitung, so laden sie den Kondensator, auf der freien Ober- 
fläche des Drahtes sammelt sich Elektrizität an. Wenn nun Wechsel- 
ströme in dem Draht fließen, wie es die Telephonströme sind, so wird der 
Kondensator auch abwechselnd entgegengesetzt geladen und entladen, 
es treten also noch solche hin und her gehende Ladungs- und Entladungs- 
ströme auf, welche für die eigentliche Tonübermittelung schädlich sind. 
Sie bringen nämlich Phasenänderungen in dem Strom hervor, wodurch 
die Klangfarbe der übertragenen Laute verändert wird und zum Teil 
bis zur Unverständlichkeit verzerrt wird. Diese Wirkung macht sich 
nur auf langen Leitungen merklich, ist aber da im stande die ganze tele- 





Tr 


630 11. Teil. 14. Kapitel, 


/honische Übertragung unmöglich zu machen. Diese Wirkung aber 
Pacn ran Andacht vartingarn, 000 man Hu ale ee 
Abständen Rollen einsetzt, welche Belbstpotential besitzen. In diesen 
Rollen entstehen Extraströme, welche selbst ebenfalls ei 
des Stromes heryorbringen, aber im umgekehrten Sinne, Wir haben x ) 
daß bei einem Wechselstrom eine eingeschaltete in 

Strom verspätet, eine eingeschaltete Kapazität ihn zum Voreilen 
nn gegenüber der wirkenden Spannung. Man kann daher Selbst- 
induktiousspulen so wählen, daß sie in bestimmten Eutfernungen at- 
bracht, immer gerade die Kapazitätswirkung des Kabels in Bezug auf 
ie Phasenänderung aufheben. Natürlich wird durch diese Selbstinduk- 


Pig. u 





tionsspulen der Telephonstrom geschwächt, aber im ganzen wird doch 
durch sie eine Verbesserung des Stromdurchgangs hervorgebracht, Auf 
Grund dieser Tatsachen und Überlegungen wird in der letzten Zeit ein 
Leitungsaystem, das von Pupin ausgenrbeitet ist und das auf 
der Einschaltung solcher Selbstinduktionsspulen beruht, von Si & 
Halske eingeführt, und «s ist mit großem Erfolge der E 
probung unterworfen worden. Die Anbringung solcher 
Pupinspulen, auf dem Leitungsgeslänge zeigt Fig. DTZ 
sind in Porzellangefäße eingeschlossen und werden neben den Leitun; 
isolatoren auf den Stangen angebracht, und sie werden direkt 
Leitung eingeschaltet, Durch dieses System wird die Länge der n 
auf welche man sicher telephonieren kann, bedeutend > 
man jetzt auf viel größere Entfernungen als früher 
sprechen kann. 

Die letzten Jahre haben einige interessante Entdeckungen gehras 
welche dem Telephon noch einen weiteren Anwendungskruis in 
stellen. Wir wollen von diesen nur die singende oder sprechende Bogen 
lampe von Simon noch auseinandersetzen. 

Wenn man in ein Mikrophon, das mit einem Element 





Al 


Sprechende Bogenlampe. 631 


hineinspricht, so werden ja in der mit dem Mikrophon verbundenen Leitung 
Ströme von wechselnder Stärke erzeugt. Die sprechende Bogen- 
lampe beruht nun auf der Übereinanderlagerung von Gleichströmen 
mit diesen wechselnden Strömen. Wenn man, in Fig. 573, von einer 
Akkumulatorenbatterie A aus durch einen Vorschaltwiderstand W hin- 
durch den Strom zu einer Bogenlampe sendet, so erhält man in dieser 
den gewöhnlichen Lichtbogen. Man kann aber in diese Leitung noch einen 
Transformator einschalten, wie er in der Figur bei T gezeichnet ist, zwei 
getrennte Drahtspulen, von denen die innere dauernd von dem Akku- 
mulatorenstrom durchflossen ist, während die äußere durch ein Element P 
mit einem Mikrophon M verbunden ist. Spricht man in das Mikrophon, 
so werden in diesem Kreis Ströme erzeugt, deren Intensität schwankt, 
und diese erregen in der inneren Transformatorspule Induktionsströme, 
welche sich alo dem Gleichstrom 
überlagern und dessen Intensität 
abwechselnd verstärken und schwä- 
chen. Dadurch wird aber auch die 
Joulesche Wärme, die in dem 
Lichtbogen auftritt, abwechselnd 
stärker und weniger stark, der Licht- 
bogen wird bald mehr, bald weniger 
heiß, die Luft, die denselben bildet, 
dehnt sich bald mehr, bald weniger 
aus und man erhält also in der Luft 
periodische Verdünnungen und Ver- 
dichtungen. Da diese in demselben 
Tempo stattfinden, wie die Luft- 
schwingungen, welche in das Mikro- 
phon hineingesprochen oder -gesungen wurden, so müssen also von dem 
Lichtbogen aus dieselben Töne herausgesprochen oder -gesungen werden. 
Denn periodische Verdünnungen und Verdiehtungen der Luft zeigen sich 
unserem Ohr als Töne an. Man erhält daher das interessante Resultat, 
daß die Bogenlampe die Töne wiedergibt. die man in das Mikrophon 
hineingesprochen hat. Um dieses Experiment recht gut auszuführen. 
muß erstens der Lichtbogen der Lampe sehr groß sein, statt der gewöhn- 
lichen 2 bis 3 mm vielmehr 5 bis 10 cm, so daß man statt 40 Volt Spannung 
der Batterie am besten 100 Volt oder mehr zum Betreiben der Bogen- 
lampe anwendet. Zweitens aber ist es auch notwendig, daß die Mikro- 
phonströme selbst sehr stark seien. Man nimmt daher am besten Körner- 
mikrophone, etwa das von Berliner. Den langen Lichtbogen erzeugt man 
dadurch, daß man die Kohlen mit leicht flüchtigen Salzen imprägniert. 
Man kann die Apparate, die zu diesen Versuchen notwendig sind, 
in verschiedener Weise schalten. Am vorteilhaftesten macht man Ge- 
brauch von den entgegengesetzten Eigenschaften der Drosselspulen und 
Kondensatoren. Die Drosselspulen (oben 8. 247) lassen Wechselströme 
nur sehr geschwächt durch sich hindurch, während sie Gleichströme 
‚ohne Schwächung passieren lassen, weil ja ihr Widerstand sehr klein ist. 
Ein Kondensator dagegen läßt einen Gleichstrom nicht hindurch, Wechsel- 
ströme aber passieren ihn (8.257). Man kann daher, wie in Fig. 574 von 


Fig. sr 


iu 














632 IE. Teil 14. Kapitel. 


einer Dynamomaschine oder Akkumulatorenbatterie R aus den Lichtbogen 
speisen, das Mikrophon M aber, ohne besonderes Element, von dieser 
Leitung abzweigen, so daß man etwa 4 Volt an den Enden des Mikrophons 
hat, was man durch den eingeschalteten Widerstand W erreichen kann. 
Man schaltet nun zum Mikrophon noch eine Drosselspule D und parallel 
zur Lampe eine Leydener Flasche C ein. Dadurch haben sowohl der Gleich- 
strom wie die Wechselströme ihre bestimmten Wege. Der Gleichstrom 
geht von der Maschine aus direkt durch die Lampe und durch den Wider- 
stand und die Droselspule zur 
zeit Maschine zurück. Die Wechsel- 
ströme aber, die im Mikrophon 
erzeugt werden, können sich wegen 
der Drosselspule nicht durch den 
Mikrophonkreis selbst ausgleichen, 
sondern sie müssen durch die 
Lampe und die Leydener Flasche 
gehen. Durch die Dynamomaschine 
gehen sie auch nicht, weil diese 
hohe Selbstinduktion besitzt. Da- 
her haben sie nur denjenigen Weg, 
auf welchem sie allein wirken 
sollen, nämlich durch den Licht- 
bogen, und werden nicht durch Selbstinduktion geschwächt. 

Auf diese Weise kann man eine Bogenlampe so laut sprechen 
lassen, daß sie in einem großen Raum überall gehört wird, und zwar 
gibt sie das Sprechen, Pfeifen, Singen und die Töne verschiedener Musik- 
Instrumente sehr gut wieder. Die Töne sind zwar sehr rein, weil es die 
Luft selber ist, die sie erzeugt, weil sie nicht, erst durch metallische Mem- 
branen oder dergl. erzeugt; werden, aber sie werden häufig durch das un- 
beabsichtigte Zischen des Lichtbogens gestört und verdeckt. 

Möglicherweise kann die aprechende und singende Bo) 
manche Anwendung in der Zukunft finden, da sie eben die 
wiedergibt. Bisher allerdings hat sie nur die Bedeutung eines interessanten 
wissenschaftlichen Experiments. 








15. Kapitel. 
Die drahtlose Telegraphie. 


Durch nichts wird der rapide Fortschritt, den unsere Kenntnis 
der Elektrizität und unsere Macht über sie in den letzten Jahrzehnten 
erfahren haben, so deutlich gekennzeichnet, wie durch den jüngsten 
Zweig der Elektrotechnik, die drahtlose Telegraphie. Waren 
doch alle jetzt lebenden Menschen von Jugend auf gewohnt, die Elektri- 
zität stets an die Leitungsdrähte gebannt zu sehen, wußte man doch nichts 
anderes, als daß man zur Fortleitung der Elektrizität und ihrer Wir- 
kungen stets Metalldrähte anwenden mußte. Und nun wird auch dieses 
scheinbar notwendigste Hilfsmittel für jede Benutzung der Elektrizität 
eliminiert und dadurch am deutlichsten manifestiert, wie die wissen- 
schaftlichen Fortschritte in der Kenntnis der Elektrizität auch ganz neue 
Mittel zu ihrer Benutzung an die Hand geben. Zwar wußte natürlich 
jeder, der sich mit den Erscheinungen der Elektrizität beschäftigt hatte, 
schon lange, daß man von ihr auch Wirkungen in gewisser Entfernung 
‚ohne Vermittelung von Drähten erhalten könne. Sowohl die Erscheinungen 
der Influenz in der Elektrostatik wie die Induktionserscheinungen der 
elektrischen Ströme waren Fernwirkungen ohne Vermittlung von Drähten, 
bloß durch die Luft hindurch. Aber diese Wirkungen waren auf sehr kurze 
Entfernungen beschränkt, und die Möglichkeit, auf einigermaßen große 

intfernungen vermittels der Induktionserscheinungen Signale zu geben, 
also drahtlos zu telegraphieren, schien aussichtslos zu sein, obwohl man 
schon vor Jahren in England darüber Versuche angestellt hatte. Stationäre 
Ströme und solche mit verhältnismäßig langsamen Wechseln, wie etwa 
die Induktionsströme unserer Induktionsapparate, sind im wesentlichen 
auf die Leiter beschränkt und bleiben in diesen. Die elektrischen Be- 
wegungen, die sie in dem umgebenden Äther erzeugen, sind so schwach, 
daß nur in ihrer nächsten Nähe Induktionswirkungen erzeugt werden. 

Durchaus andere Verhältnisse aber treten auf, wenn man es mit 
sehr rasch wechselnden elektrischen Bewegungen zu tun hat. 
Je rascher die elektrischen Bewegungen sind, die man etwa in Drähten 
erzeugt, desto mehr und kräftiger erregen sie auch den umgebenden Äther 
und erzeugen in diesem ebenfalls periodische Bewegungen, die sich durch 
das Äthermeer ohne metallische Leitung fortpflanzen. Daher beruht die 
drahtlose Telegraphie ganz auf den Entdeckungen von Heinrich 
Hertz, welcher zuerst gelehrt hatte, rasche elektrische Schwingungen 
zu erzeugen. Es ist das große Verdienst von Marconi, einem italie- 
minchen Ingenieur, daß er mit dem Blick des technischen Erfinders die 
Anwendbarkeit der elektrischen Wellen für diese Zwecke einsah. Aller- 
dings konnte man zuerst, als Marconi im Jahre 1896 mit einem System 
der drahtlosen Telegraphie in die Öffentlichkeit trat und bei einigen Ver- 














xtraströt 
außer von der Kapazität der Leiter, ulso der 
‚handenen „noch von dem Selbstpotential 
Verbindungsdrähten abhängt, haben wir bereits auf 
werden wir nachher noch weiter besprechen. „Diese 
ngen sind aber nicht: durchaus 
überspri d daher Han in u 2 
und daher ein Vorgang in dem in 
ist, so finden zunächst in dem Äther an den Stellen, 
vorhanden ist, solche hin und her gehende Ber 
der benschbarte Äther, außerhalb des Munkens, mit 
bewegten zusammenhängt, so entstehen auch in d 
wegungen, die sich also nun von dem Funken 
Richtungen, soweit kein Hindernis vorliegt, ausbreiten. 
Entdeekung von Hertz, und diese Entdeckung wurd 
die Feststellung, daß die Geschwiı t, mit der 
wegungen durch den Äther sich fortpflanzen, eine g 





E 

















Kohärer. 635 


gleich der Geschwindigkeit ist, mit der das Licht sich fortpflanzt, daß 
sie also in jeder Sekunde einen Weg von 300 000 Kilometern zurücklegen. 

Wenn nun von einem Funken aus sich die elektrischen Bewegungen 
wellenartig durch den Äther fortpflanzen, also nach kurzer Zeit an ent- 
fernten Stellen ebensolche periodische Bewegungen vorhanden sind. 
wie in dem Funken selbst, so kommt es nur darauf an, an diesen Stellen 
das Vorhandensein der periodischen Bewegungen auch wirklich nach- 
zuweisen. Das einfachste und äußerst empfindliche Mittel dafür ist der 
Kohärer (oder Fritter), der von Branly entdeckt wurde und 
der in Fig. 575 in einer 
einfachen Form abgebildet 


ist. Wir haben denselben G pP [3 
schrieben und dort auch 


ausgeführt,daßder Kohärer 
mer mit einem galvanischen Element verbunden ist und daß man 
auch einfach vermittels derselben Batterie das Abklopfen des Kohärers 
bewirken kann, damit er nach jedem Stromdurchgang von neuem auf 
ankommende elektrische Wellen reagieren kann. Durch den Kohärer 
nun zeigen sich elektrische Wellen auch in großen Entfernungen von der 
Erzeugungsstelle an. Und dazu kommt, daß der Kohärer noch die be- 
queme Form hat, daß er direkt wie ein Relais wirkt. Denn da er in 
den Stromkreis einer Batterie, einer Lokalbatterie, eingeschaltet ist, so 
kann diese für sich sehr kräftige Wirkungen ausüben, auch wenn die an- 
kommenden Wellen, durch welche der Kohärer angeregt wird, schr schwach 
sind. Verbindet man, wie es oben 8. 270 beschrieben wurde, die Lokal- 
batterie des Kohärers noch mit einer elektrischen Klingel, so kann man 
direkt jede ankommende Welle durch Ertönen der Glocke hören. Man 
kann aber ebenso auch statt der Klingel oder parallel zu ihr einen Morse- 
schen Schreibtelegraphen einschalten. Dann wird durch jede ankommende 
Welle der Kohärer leitend, wodurch der Kreis der Lokalbatterie geschlossen 
wird, und der so entstehende Strom erregt den Elektromagneten des 
Morseapparats, und der Stift des Apparats schreibt auf dem Papierband 
die Zeichen. Schickt man also nur eine kurz dauernde Welle aus, indem 
man in der Aufgabestation bloß einen Funken erzeugt, so schreibt der 
Morseapparat einen Punkt. Schließt man aber in der Aufgabestation 
den Induktionsapparat längere Zeit, so entstehen eine Reihe von auf- 
einanderfolgenden Funken, deren Wellen auf den Kohärer fallen, und dessen 
Klingel eine Zeitlang in Bewegung setzen, so daß auch durch den Morse- 
apparat eine Reihe von nahe nebeneinander liegenden Punkten aufge- 
schrieben werden. Geht das Papierband des Morseapparats genügend 
rasch, so schließen sich die Punktreihen zu einer Linie zusammen. So 
erhält man also an der entfernten Station Punkte oder Linien und kann 
daher mit dem gewöhnlichen Morsealphabet ohne Draht: telegraphieren. 
Die Anordnung für diese Versuche ist schematisch durch Fig. 576 
gekennzeichnet. In der Station I sieht man eine Batterie A, die durch 
einen Morsetaster T mit den primären Klemmen eines Induktionsappa- 
rates J verbunden ist. Die sekundären Pole « und d desselben sind zu einem 
Righischen Oszillator R geführt. der, wie wir wissen (8. 272), 





Fig. 676, 











636 I. Teil. 15. Kapitel, 


aus 4 Kugeln 1, 2, 3, 4 besteht. Die inneren Kugeln 3 und 4 befinden sich 
in Petroleum. Bei jedem Druck des Tasters entstehen Funken zwischen 
den Kugeln 1 und 3, sowie zwischen 4 und 2 und auch zwischen 3 und 4, 
und diese letzteren sind die wirksamen. Durch diese Funken wird der um- 
gebende Äther in Schwingungen versetzt, und diese Schwingungen pflanzen 
sich, wie es durch die punktierten Linien angedeutet ist, wellenförmig 
in kugelförmiger Ausbreitung immer weiter fort. An der Station II ist nun 
S ein Kohärer C vorhanden, der mit einem 
BE: ‚Element B und einem empfindlichen Relais 
R in einem Stromkreis liegt. Sobald der 
Kohärer leitend wird, geht der Strom von 
B durch das Relais, bewegt dessen Anker 
und das Relais schließt dadurch einen 
Lokalstromkreis, in welchem eine Batterie 
D, die Klingel K und der parallel dazu 
geschaltete Morseapparat Schr vorhanden 
ist. Der Morseapparat wird dadurch in 
% Tätigkeit versetzt. Zugleich stößt die 
Klingel den Kohärer an, um ihn nach 
jeder Welle wieder gebrauchsfähig zu 
machen. Der Morseapparat gibt also bei 
jedem einmaligen Niederdrücken des Tasters 
in I einen Punkt, bei längerem Nieder- 
drücken des Tasters eine Reihe von Punk- 
ten, die, wenn das Papier des Morse- 
apparates mit passender Geschwindigkeit 
h bewegt, zu einem Strich zusammen- 
fließen. 

Dies ist das Prinzip der drahtlosen 
Telegraphie oder, wie man sie auch nennt, 
der Funkentelegraphie. Inde 
ist die beschriebene Einrichtung nur ein 
Laboratoriumsversuch, die Entfernung, auf 
welche man so direkt mittels dieser Appa- 
rate Zeichen geben kann, ist eine ziemlich 
unbedeutende, sie dürfte unter günstigen 
Umständen kaum 100 m übersteigen. Zu 
einer telegraphischen Übermittelung für 
einigermaßen große Entfernungen eignet sich diese Einrichtung nicht, 
weil die Wirksanıkeit der elektrischen Wellen, die sich nahezu kugel- 
förmig ausbreiten, mit wachsender Entfernung rasch so gering wird, 
daß sie den Kohärer nicht mehr anregen. Hier nun hat Marconi das 
unbestreitbare Verdienst, zuerst solche Veränderungen und Verbesserungen 
durchgeführt zu haben, daß aus dem Laboratoriumsexperiment mit 
wunderbarer Schnelligkeit ein technisch vorzügliches System der prak- 
tischen Telegraphie ohne Draht wurde. 

Die erste und wesentlichste Einrichtung, die Marconi dabei traf, 
bestand in folgendem: Marconi führte in der Station I von der einen 
Kugel 1 des Righischen Oszillators einen langen Draht geradlinig in die 








Antennen. 637 


Höhe und verband die gegenüberliegende Kugel 2 des Oszillators mit der 
Erde, wie es Fig. 577 zeigt. An die Kugel I ist ein langer Draht a A (anfangs 
‘von 6 m Länge) in die Höhe geführt, denman Antenne nennt, während 
die Kugel 2 zur Erde abgeleitet ist. Es hat sich später gezeigt, daß man, 
wie in Fig. 578, die Antenne auch an einer der mittleren Kugeln 3 anbringen 
und die Kugel 4 zur Erde ableiten kann. Aber nicht bloß an der Sende- 
station I, sondern auch an der Empfangsstation II wurde eine solche An- 
tenne angebracht, indem das eine Ende des Kohärers mit: der Antenne, 
das andere mit der Erde verbunden wurde. Ebenso wurde auch der andere 
Pol des Elementes in Station II zur Erde abgeleitet. Durch Hinzufügung 





Fig. ur, Fig. sm. 


4] A 


Antenne Antenne 


a 2 


Oseillator 





zur Erde zur Erde 


dieser Antennen wuchs sofort die Entfernung, auf welche man tele- 
graphieren konnte, ganz außerordentlich. Mit Antennen von 6m gelang 
'&s Marconi, auf 1600 m zu telegraphieren, mit Antennen von 25 m Höhe 
konnte er auf 14 km und mit solchen von 30 m auf 18 km telegraphieren. 
Überhaupt ergab sich bei diesen ersten Versuchen, daß die Entfernung, 
auf welche man in dieser Weise drahtlos telegraphieren kann, mit dem 
Quadrat der Höhe der Antennen wächst. Bei Versuchen zwischen der 
Küste und einem Schiff war die erreichbare Entfernung zirka das 300fache 
der Länge dieser Drähte. Bei Landversuchen ergab sich die erreichbare 
Entfernung nur etwa 70mal so groß wie die Länge der Drähte. 

Die Gründe, warum diese Drähte so vorteilhaft wirken, sind nicht 
‚ohne weiteres klar, aber ihre Wirksamkeit ist durch zahlreiche Versuche 
erprobt. Man bezeichnet auch oft die Antenne in der Station I als den 
Sendedraht, die in der Station II alsden Empfängerdraht. 


638 IL. Teil. 15. Kapitel. 


Wenn die Wellen sich von einer Funkenstrecke aus direkt in den Äther 
ausbreiten, so erfüllen sie immer größere und größere Kugelflächen, ihre 
Stärke muß also abnehmen im Verhältnis des Quadrats der wachsenden 
Entfernungen. Werden dagegen die Wellen von einem solchen Sende- 
draht ausgeschickt, so breiten sie sich zum Teil seitlich derartig aus, daß 
sie immer größere und größere Zylinder erfüllen, die den Sendedraht als 
Achse haben. Ihre Stärke muß dann zwar auch abnehmen, aber nur wie 
die wachsenden Entfernungen selbst, nicht wie die Quadrate derselben. 
Das dürfte einer der Gründe für die Wirksamkeit der Drähte sein. 

Der Draht an der Sendestation ist also derjenige Teil der ganzen 
Anordnung, welcher die elektrischen Wellen ausstrahlt. Über die Vor- 
gänge in der Antenne selbst war man lange Zeit im Irrtum. Der Righische 
Oszillator erzeugt, wie wir auf S. 272 gesehen haben, sehr kurze elektrische 
Wellen, solche von 20 bis 30 cm Länge. Die Periode solcher elektrischen 
Wellen wird ja um so kleiner, also auch die von ihnen erzeugte Wellenlänge 
in der Luft um so kürzer, je kleiner die Kapazität und die Selbstinduktion 
des erzeugenden Systemes ist. Bei den Righischen Kugeln sind nun die 
Kapazität und die Selbstinduktion so geringe, daß eben die Wellen nur die 
angegebene geringe Länge besitzen. Man nahm nun zuerst an, daß durch 
die Anbringung einer solchen Antenne darin nichts geändert wird, daß 
der Apparat dann immer noch Wellen von 20—30 cm Länge gibt. Das 
war aber ein Irrtum. Vielmehr beeinflußt die Antenne die Periode des 
Oszillators ganz wesentlich. Bei solchen offenen Schwingungssystemen, 
wie es die Antenne ist, kommt es wesentlich auf die Länge des Systems 
an. Die Wellenlänge, die ein solcher mit Antenne versehener Oszillator 
erzeugt, muß eine bedeutend größere sein, als wenn die Antenne nicht 
vorhanden ist. Der wirkliche Vorgang in dem Oszillator mit Antenne 
ist ganz ähnlich demjenigen, der bei der Schallerzeugung in einer ge- 
deekten Pfeife oder in einem angeschlagenen Stab stattfindet. In einer 
solchen Pfeife bilden sich nämlich stehende Schallwellen aus. 
Die Schallbewegung, die an der Öffnung der Pfeife erregt wird, pflanzt 
sich bis zum Ende der Pfeife fort, wird dort reflektiert und bildet dadurch 
stehende Wellen. In solchen stehenden Wellen findet man stets 
Knoten und Bäuche. An der Öffnung der Pfeife ist die Luftbewegung 
am stärksten, dort ist ein Bauch für sie, an dem gedeckten Ende ist keine 
Luftbewegung vorhanden, dort ist ein Knoten. Der Abstand zwischen 
einem Bauch und einem Knoten ist aber immer der vierte Teil der Wellen- 
länge, die die Pfeife erzeugt; also auch umgekehrt, eine gedeckte Pfeife 
von einer bestimmten Länge erzeugt immer einen solchen Ton, daß seine 
Wellenlänge in der Luft 4mal so groß ist wie die Länge der Pfeife selbst. 
Während an dem gedeckten Ende der Pfeife die Luftbewegung selbst 
verschwindet und sie an der Öffnung ein Maximum ist, ist der Druck 
der Luft umgekehrt am gedeckten Ende am größten und in der Öffnung 
Null. Das gedeckte Ende bildet einen Knoten für die Bewegung, aber 
einen Bauch für den Druck. 

Unseren elektrischen Oszillator mit seiner Antenne können wir 
vollständig mit einer solchen Pfeife vergleichen. Die Stelle, wo der Funke 
überspringt, also an den Kugeln, entspricht der Öffnung, das Ende der 
Antenne dem gedeckten Ende der Pfeife. Die durch den Funken er- 








Stehende Wellen auf der Antenne. 639 


zeugte elektrische Bewegung pflanzt sich zunächst längs der Antenne 
fort bis zu ihrem Ende, wird dort reflektiert und bildet so stehende 
elektrische Wellen aus. Und daher muß ebenso wie oben 
die Länge der Antenne gleich dem vierten Teil der erzenglen Wellenlänge 
sein. In den Kugeln ist die elektrische Bewegung, die Stromstärke, am 
größten, dort ist ein Bauch für die Stromstärke, am Ende der Antenne 
ist die elektrische Bewegung Null, dort ist ein Knoten für dieselbe. Die 
elektrische Spannung dagegen hat, ganz wie der Druck bei den Luftschwing- 
ungen, einen Knoten an den Kugeln und einen Bauch am Ende der Antenne. 

Die richtige Vorstellung von der Wirkung der Antenne ist also fol- 

nde: Die Wellen, dieim Oszillatorerzeugt werden, 

aben eine solche Wellenlänge, daß die Länge 
der Antenne der vierte Teil derselben ist. Die Länge 
der Antenne bedingt also wesentlich die Länge der elektrischen Wellen, 
mit denen man operiert. Marconi hatte es nicht mit Wellen von 20 bis 
30 cm, sondern mit solchen von 25 bis 120 m Länge bei seinen ersten 
Versuchen zu tun, bei den späteren mit noch größeren. Der geradlinige 
Draht, die Antenne, y 
gestattet nun die PIE en 
Ausstrahlung dieser A 
Wellen in den Äther, 
welcher daher von 
Wellen derselben 
Länge durchzogen 
wird. 

Der wesentlichste 
Fortschritt, der in 
der Entwickelung der 

Funkentelegraphie 
über Marconi hinaus 
gemacht wurde, rührt 
nunvonProf.Braun 
in Straßburg . her. 
Dieser Fortschritt be- 
ruht auf folgendem. 
Wenn man auf große 
Entfernungen tele- 
graphieren will, so 
muß man durch den 
Sendedraht möglichst 
viel Energie in Form 
elektrischer Wellen 
hinaussenden. Da 
nun diese Wellen 
infolge der Antenne 
doch so große Länge haben, so kann man oflenbar die Wellen viel zweck- 
mäßiger und von viel größerer Energie erzeugen, wenn man dieselben 
in einem besonderen Kreise mit Leydener Flaschen von erheblicher 
Kapazität entstehen läßt und sie der Antenne nur zuführt. Denn je 









Flasehenkreis 





Jnduktor] 


640 IL. Teil. 15. Kapitel. 


größer die Kapazität des Systemes ist, welches Schwingungen erzeugt, 
desto größer ist die bewegte Elektrizitätsmenge und desto größer auch 
die Energie, welche es enthält und abgeben kann. 

Deswegen erzeugte Braun die elektrischen Schwingungen in einem 
sogenannten Flaschenkreis, d. h. in einem System von Leydener 
Flaschen, die durch eine Leitung mit einer Funkenstrecke geschlossen 
sind und in denen durch einen Induktionsspparat; Funken erzeugt werden. 
Das Schema dieser Braunschen Anordnung ist in Fig. 579 gezeichnet. 
Man sieht das Flaschensystem, das mit dem Induktor verbunden ist und 
dessen Ladungen sich durch die Funkenstrecke F in Funken ausgleichen, 
die Oszillationen erzeugen. Die Antenne, der Sendedraht A, ist 
direkt mit einem Punkte a des Flaschenkreises verbunden, während an 
einem anderen Punkt e eine Verbindung mit der Erde hergestellt ist. Man 
kann diese Anordnung so auffassen, daß in dem Fiaschenkreis fortwährend 
sehr intensive elektrische Schwingungen erzeugt: werden, die nun immer 
dem Sendedraht nachgeliefert werden, während er sie in den Raum aus- 
strahlt. 

Es ergibt sich übrigens auf diese Weise auch die Möglichkeit, den 
Sendedraht gar nicht direkt an den Flaschenkreis anzuschließen (was 

man jetzt direkte 


Eu Koppelung nennt), 
A sondern vielmehr, wie bei 

-ansformator, 

Antenne n des 

ises durch In- 





duktion auf eine Draht- 
rolle zu übertragen, an 
welche der Sender an- 
geschlossen ist. Diese 
Schaltung, die von Braun 
vorzugsweise benutzt 
wird, nennt man in- 
direkteoderinduk- 
tive Koppelung. In 
Fig. 580 sieht man das 
Schema für sie. In den 
Fiaschenkreis ist eine 
primäre Induktionsrolle 
a8’ eingeschaltet und 
von dieser wird eine 
sekundäre Rolle b b‘ in- 






‚Flasehenkreis 


| 
| 
| 


u duziert, deren eines Ende 
\ / mit der Erde während 
- das andere Ende mit der 

zur Erde Antenne verbunden. ist. 


Die Rollen bb, aa’ 
bilden einen Transformator, und zwar einen Teslatransformator (da man 
es mit raschen Schwingungen zu tun hat), den man auch dazu benutzen 
kann, um die Spannung auf dem Sendedraht beliebig zu erhöhen. Die 


- 


induktive Koppelung kann, wie man es nennt, eng oder lose sein 
(s.8:280). Ba loser Koppelung ist der sekundäre Kreis s0 weit 
vom primären entfernt, 
daf} er zwar noch von 


‚Fiaschenkrein. 6l 


Fig. si. 


nicht brendu Bei 
ur Koppelung e 
dagegen, wo die beiden 
Kreise schr nahe bei- | am 
einander sind, werden 
die primären Schwin- il 
‚en durch den Se- HER. 
kreis. beeinflußt. Pre) 
In Fig. 581 sieht man 
das System der Leyde- 
ner Flaschen ©, wie sie 
von der Gesellschaft 
Telefunken für Demon- 
strationsapparate kon- 
struiert werden. Jede besteht aus einem Glasrohr von 25 mm Durch- 
messer und 2,5 mm Wandstärke, Vor den Finschen sieht man ein 
gen Kästchen F, welches 
lie Funkenstrecke enthält. In 
Fig, 582 dagegen ist der Traı 
formator gezeichnet, der aus zwei 
übereinander gelegten Wicke- 
lungen besteht, der primären, 
die in den Flaschenkreis singe- 
schaltet wird. und der sekun- 
dären, deren Pole mit der Erde 
und mit dem Sendedraht ver- 
bunden worden. Der ganze Trans- 
formator befindet sich in einem 
‚Gefäß, das der Isolierung halber 
mit Öl gefüllt ist. Durch dem 
Transformator wird erreicht, dab 
die Spannung der Wellen auf der 
‚Antenne eine schr hohe wird. 
Übrigens werden die An- 
tennen nicht immer aus einem 
einfachen Draht gebildet, sondern man versucht, die Kapazität der 
Antennen durch Vergrößerung ihrer Oberfläche zu vermehren. Deswegen 
werden zuweilen Antennen angewendet, die aus Drahtbündeln bestehen, 
wie in Fig. 563 und 584, oder es werden eine ganze Anzahl einfacher 
Drähte ausgespannt, die oben und unten miteinander verbunden sind. 
Grantz, Klokteisität. #2. Auflage El 





Fig. on. 





indem er bald gar nicht , bald 
ruhigen war, wenn er Sind ca . 

Marconi benutzte lange den in 

‚bonen Form. In eine Glasröhre G von etwa 5: 

und 3 bis 4 mm innerem Durchmesser sind 
zylinder gesteckt, die nahezu dicht die Röhre ausfüllen. 
raum zwischen den Endflächen (die manchmal abgesc 

} nos 0,5 mm und ist mit gefüllt. N 


beste Wirkung durch eine 
4 Prog, Silberspünen. Die Größe der 
fältig sortiert werden, soll möglichst 


stark verdünnt, auf etwa | mm Druck, und die Röhre 
Inden auch trotz der sorgfältigaten Konstruktion 
immer noch ein schr diffiziler Apparat. Lange Zeit 
standsverminderung solcher Feilspäne das einzige 
mittel auf elektrische Wellen, das man kannte. 
Luufe der Zeit noch zwei undere solcher 
als Wellenindikatoren oder Wellende:; 
zeichnet, 





Magnetischer Detektor. 648 


Elektrische Wellen haben nämlich, wie zufällig entdeckt wurde, 
eine ganz eigentümliche Wirkung auf den Magnetismus von Stahlnadeln, 
und zwar nicht auf die dauernde, sondern auf die sich verändernde Magne- 
tisierung. Wenn man den Magnetismus einer Stahlnadel allmählich 
vergrößert oder verkleinert, indem man z. B. einen induzierenden Magneten 
ihr nähert oder entfernt, so nimmt wegen der Hysteresis ($. 167) die Stahl- 
nadel nicht sofort den ihr zukommenden Magnetismus an, sondern sie 
bleibt hinter demselben zurück. Wir haben in anderen Kapiteln dieses 
Buches diese Eigenschaft des Eisens und Stahls schon mehrfach gefunden. 
Wenn nun auf eine solche Stahlnadel, deren Magnetismus zurückgeblieben 
ist, elektrische Wellen fallen, so nimmt dieselbe sofort den 
wirklichen, ihr zukommenden Magnetismus an. 
Das ist eine Wirkung der h 
Wellen und eine Eigen- Fieiöh. 
schaft des Stahls, die A 
man nicht voraussehen 
konnte, sondern die durch 
den Versuch sich ergeben 
hat. Es ist so, als ob die 
Wellen die Moleküle des 
Eisens erschüttern und 
dadurch die Koerzitiv- 
kraft, welche die Urssche 
der Hysteresis ist, auf- 
heben. Dieses Phänomen 
hat nun Marconi zur Kon- 
struktion eines magne- 
tischen Detektors 
zuerst in einer Weise 
verwendet, welche aus Fig. 586 hervorgeht. Ein Bündel von Stahl- 
drähten F wird durch einen Hufeisenmagneten M induziert. Indem man 
dieses Hufeisen sich um die Achse A drehen läßt, wird der Magnetismus 
der Stahldrähte periodisch verändert und zeigt dabei die Hysteresis. 
Um das Stahldrahtbündel ist nun eine Drahtrolle P gewickelt, welche 
mit der Antenne L einerseits und mit der Erde E andererseits verbunden 
ist. Sobald nun elektrische Wellen an die Empfangsstation und auf deren 
Antenne kommen, werden sie um die Stahldrähte geleitet, und dadurch 
wird der Magnetismus derselben plötzlich verstärkt. In einer zweiten 
Rolle 8, einer Induktionsrolle, aus vielen Windungen bestehend, entsteht 
infolgedessen ein Induktionsstoß, und ein Telephon T, das an diese Rolle 
angeschaltet ist, gibt daher ein Knacken. So kann man jedes Morse- 
zeichen, das aus der Sendestation an die Empfangsstation geschickt 
wurde, im Telephon hören. 

Dasselbe Prinzip ist von Marconi noch in einer anderen Weise zur 
Konstruktion eines magnetischen Detektors angewendet worden, der 
in Fig. 587 abgebildet ist. Statt den Magneten vor den Stahldrähten zu 
bewegen, bewegt er dabei vielmehr einen Stahldraht vor einem Magneten. 
Ein Stahldraht ohne Ende läuft über zwei Rädern, dem Rad R und dem 
hinteren von D. Das vordere Rad D wird durch einen Elektromotor E 











u 


a4 TI. Teil, 16, Kapitel, 
itvel Schnurlbertragung angetricben, +0 daß der Stahlraht dabei 
Hauer h Bew und al wänem Wa dem Ben de S 


vorbeipassiert. Dort wird er magnetisch, aber infolge der it 
nicht vollständig. Er läuft dann Ar Höhlung eines a Inr 
duktionanpparates J, dessen primäre Rolle einerseits mit 

andererseits mit der Erde verbunden ist, während die mit Rn 
Telephon T in Verbinden steht. Wieder wird durch jede un die Antenne 
ankommende Welle die Hysteresis aufgehoben und das rn gibt 


ein knackendes Geräusch. Dieser magnetische Detektor ist von Murconi 
Dal onen Anlagen; die nal große Finkfermung wirken eolen: OBERE SE 


Fig sr, 





vorgezogen worden. Er soll schr exakt wirken, und der Übelstand, den 
besitzt, daß man die Zeichen mit ihm nur hören, nicht Iesen kann, Bniehk 
von großer Bedeutung, 

in dritter Wellenindikator, außer diesem magnetischen und dem 
Kolärer, ist 1903 von Schlömilch erfunden worden und beruht wieder 
auf einer ganz anderen, auch noch nicht vollständig erklärten Wirkung 
der Wellen. Wenn man eine gewöhnliche Polarisutionszelle ($ 149) hat, 
die aus verdünnter Säuro als Flüssigkeit und zwei Elektroden aus 
‚oder Gold besteht, so hat diese j gewisses Maximum der Polarisation. 
Wenn man nun als polarisieronde Batterie eine solche nimmt, duren elektro- 
motorische Kraft nur um weniges häher ist als dieses Maximum, #0 finder 
‚eine ganz schwache vlektrolytische Zersetzun; 
der oinen Elektrode entwickelt sich Sanerstall; 
stoff und os geht also ein schwacher Strom durch die Zelle: Macht man 
mun die eine Elektrode, und zwar diejenige, an der sich Sauerstoff ent: 
wickelt, sehr klein, so zeigt sich, daß diese G; und 
dieser Strom deutlich beeinflußt werden durch elektrische Wellen, die auf 
die Zelle fallen. Sobald eine Welle auftrifft, wird der 
Strom stärker, und es findet eine lebhaftere Gasentwiel 
Sanerstoffelektrode atatt. Die undere Elektrode kann 
haben. Auch für 's Phänomen ist die Ursache nicht genau” 
un daß auch hier wio bei dem Kohärer ein (N 
durch die Wellen beseitigt wird, Aber unabhängig van 













Elektrolytischer Detektor. 645 


sieht man, daß man dadurch in einer solchen Zelle wieder einen Wellen- 
indikator besitzt. Man bezeichnet ihn als elektrolytischen De- 
tektor. Fig. 588 stellt einen solchen Detek- 
tor dar. Ineinem Glasgefäß befindet: sich ver- 
dünnte Schwefelsäure. In dasselbe taucht ein 
dickerer Platindraht N, der Kathode wird, und 
ein schr dünner (Wollastondraht) in einer Glas- 
röhre befindliche Platindraht P, der Anode 
wird. Von P ist nur ein ganz winziges Stück N- 
außerhalb der Glasröhre. Der Draht hat nur 
"ı0oo mm Durchmesser und ragt nur um 
"j0o mm aus dem Glasrohr hinaus. Die Art 
und Weise, wie eine solche Zelle an Stelle 
des Kohärers ala Empfangsapparat an die % 
Empfangsantenne angeschlossen wird, zeigt 

Fig. 589. Die elektrolytische Zelle ist durch z N 
dargestellt. Eine Batterie B von 4 Akkumula- 

toren ist nicht direkt mit der Zelle z zusammen- Wer 
geschaltet, sondern durch einen großen Wider- 

stand W geschlossen, von dem man mittels des Gleitkontaktes c den 
Strom abzweigen kann. Die Zelle z wird also von diesem abgezweigten 
Strom — dessen Spannung man dadurch leicht verändern und regu- 
lieren kann — gespeist. Andererseits 
ist die kleine positive Elektrode der 
Zelle mit der Antenne L verbunden, 
indem man von der Antenne, resp. 
von einigen Drahtwindungen 8, die 
mit ihr verbunden sind, durch den 
Kontakt d die Wellen ihr zuführt. 
In dem Stromkreis der Zelle liegt 
nun direkt das Relais R, welches 
den Morseapparat betätigt. Durch 
jede ankommende Welle wird das 
Relais geschlossen und der Morse- 
apparat schreibt. Man kann auch 
an Stelle des Relais ein Telephon 
einschalten, dann hört man die 
Morsezeichen. In Wirklichkeit, re- 
agiert ein Telephon, das mit einer 
solchen Zelle verbunden ist, besser 
als ein Morseapparat. 

Dieser elektrolytische Detektor 
wirkt ausgezeichnet exakt, wenn 
die positive Elektrode sehr kleine 
Oberfläche hat und scheint 
von allen Übelständen der anderen 
Indikatoren frei zu sein. Die Gesellschaft für drahtlose Telegraphie 
benutzt ihn zum Teil bei den Anlagen ihres Systems, welches sie als Tele- 
funken system bezeichnet, eine so geschmacklose Wortbildung übrigens, 


Fig. oo. 








Fig. so, 


1 





Spann 
der aut Spannung) 


2 
in vielen Fällen noch Wirkungen zu erzielen, in denen ohne die Anwendung 
der Resonanz die Wellen ganz unwirksam wären. 
Es muß also die Periode der Eiantrageng Be 
mit seiner primären ranalormatorepl viermal s0 groß sein wie die 
Sendeantenne mit ihrer sekundären Spule und ebenso muß die Far “ 
antenne mit den mit ihr verbundenen Apparaten dieselbe Periode 
sitzen wie die Sendeantenne. © 
Diese Abstimmung wird erreicht, indem man einerseits im primären 
Flaschenkreis die Kapazität und das Selbstpotential der Drähte reg 
andererseits an die Antennen noch Drahtwindungen tpo 
ießt, von denen man eine größere oder ‚gutingere Zahl benutzt, wie 
es in Fig, 589 schon bei 8 gezeichnet; war, Dieses Finregulieren von zwei 
Stationen auf Resonanz ist im allgemeinen eine ziemlich i 
(be. Erleichtert wi ‚eselbe durch einen Apparat, 
ellenmesser nennt und welcher die elektrischen Wi 
die jedes System gibt, einfach zu bestimmen gestattet, Der 
steht aus einem System von Kondensatoren, deren 
Grenzen einfach verändert werden kann, und aus 
‚Selbatpotentinl, und er wird in der Weise benutzt, daß man. 
und seine Selbstinduktion so lange ändert, bis ur mit dem zu 
Schwingungsaystem in Resonanz ist. In Fig. 590 ist das Se 
Apparates gezeichnet. Man sieht ein System von Platt 
f, b, deren Kapnzität einfach dadurch geändert werden 
die Schraube g die Platten b mehr oder minder in die Zwi 
Platten { hineingedreht werden. Mit diesem Kondensator | 





Wellenmesser. 647 


rolle s verbunden, welche Selbstpotential besitzt. Diese kann auch leicht 
durch eine kleinere s, oder eine größere s, ersetzt werden, welche man 
in Fig. 591 sieht. Wird die Rolle s einem Drahtkreis gegenübergestellt, 
in welchem elektrische Schwingungen stattfinden, so wird sie selbst durch 
Induktion (induktive Koppelung) zu Schwingungen erregt. Diese Schwin- 
gungen finden dann auch In der mit a und dem Kondensator verbundenen. 


Fig. 0m, 








kleinen primären Spule i statt. Von dieser wird wieder eine andere sekun- 
däre Spule i, induziert und von dieser führt eine Drahtschleife w in das 
Gefäß eines Luftthermometers h, welches Wasser oder Alkohol als Sperr- 
flüssigkeit enthält. In der Spule i, und der Schleife w wird durch die 
Schwingungen Joulesche Wärme erzeugt, die Luft in dem Gefäß dehnt 
sich aus und verschiebt die Sperrflüssigkeit in dem U-förmigen Rohr. 
Je stärker die Schwingungen in dem Wellenmesser sind, desto mehr Wärme 


Fig. 0. 


entsteht, desto größer ist die Verschiebung der Sperrflüssigkeit. Ist der 
Wellenmesser also mit einem schwingenden System in Resonanz, so er- 
reicht die Verschiebung ein Maximum. Man kann nun ein für allemal 
durch Eichung vorher feststellen, welcher Periode, also welcher Wellen- 
länge jedeStellung des Kondensators bei jeder von den drei eingeschalteten 
Spulen entspricht. Die Dimensionen sind so 'abgemessen, daß mit der 
kleinsten Selbstinduktion und der kleinsten Kapazität die Eigenschwingung 
des Wellenmessers einer Wellenlänge von 140 m entspricht. Vergrößert 
man die Kapazität nun bis zum Maximum (bei Anwendung derselben 
Rolle s,), so vergrößert sich die entsprechende Wellenlänge bis zu 280 m. 


648 II. Teil. 15. Kapitel. 


Die zweite Selbstinduktion s ist so abgemessen, daß sie bei der kleinsten 
Kapazität gerade auch 280 m Wellenlänge ergibt. Durch Drehung der 
Kondensatorplatten kann man dann die Wellenlänge wieder auf das 
Doppelte, bis 560 m, und endlich ebenso bei der dritten Selbstinduktions, 
von 560 auf 1120 m bringen. So erlaubt der Apparat alle Wellenlängen 
von 140 bis 1120 m einzustellen. Durch Ablesen der Stellung eines Zeigers z, 
der mit der Schraube g verbunden ist und auf einem geteilten Kreis sich 
verschiebt, kann man sofort die Wellenlänge in Metern angeben. 

Bei der Anwendung des Instrumentes zur Messung der unbekannten 
Wellenlänge, welche in einem beliebigen schwingenden System herrscht, 
geht man folgendermaßen vor. Es sei z. B. die Wellenlänge zu messen, 

Ä die in einem Luftdraht (Antenne), wie 

ng em in Fig. 592, herrscht, der durch die 
Tzwrz. Funkenstrecke des Induktionsappa- 
; rates J zu Schwingungen angere 
wird. Man schaltet in die Antenne 
eine einzige Drahtwindung s, ein, die 
die Schwingung nicht: wesentlich be- 
einflußt. Dieser Drahtwindung stellt 
man die Selbstinduktion s des Wellen- 
messers W in passendem Abstand 


[2 

KH 3 gegenüber, nämlich in solchem, daß 
7 die Schwingungen des Luftdrahts da- 

durch nicht wesentlich beeinflußt 

werden (die sogenannte lose Koppe- 

lung), und ändert nun die Kapazität 

der Kondensatoren resp. auch die 
Selbstinduktion s so lange, bis das Luftthermometer den größten Aus- 
schlag macht. Dann ist der Wellenmesser in Resonanz mit dem Luft- 
draht und die an der Skala des Wellenmessers abgelesene Wellenlänge 
ist zugleich die der Antenne. 

Durch diesen Apparat ist die Abstimmung aller Teile einer 
Einrichtung für drahtlose Telegraphie aufeinander verhältnismäßig leicht 
geworden und dadurch werden die Entfernungen, auf welche man noch 
Depeschen geben kann, wesentlich vergrößert. 

Bei den in der Praxis der drahtlosen Telegraphie gebrauchten Appa- 
raten kommt es nun darauf an, nicht nur die Wellenlängen des Senders 
und Empfängers bestimmen zu können, sondern sie auch ändern zu können. 
Das ist namentlich für den Empfänger wichtig, da dieser, wenn er z. B. 
auf einem Schiff sich befindet, von verschiedenen Stationen, die mit ver- 
schiedener Wellenlänge arbeiten, die Telegramme aufnehmen soll. Es 
könnte nach dem Obigen scheinen, daß das nicht zweckmäßig angeht, 
ohne daß man auch die Länge der Antenne ändert. Aber man kann 
die Länge eines Luftdrahtes unverändert lassen und ihn doch in seiner 
elektrischen Schwingungsdauer verändern, wenn man mit ihm an seinem 
Ende eine Anzahl Drahtwindungen und eventuell auch einen Kondensator 
verbindet, die man variieren kann. Dadurch erteilt man dem Luftdraht 
auch eine variable Selbstinduktion, indem man mehr oder weniger Draht- 
windungen benutzt, und eine variable Kapazität, indem man den Kon- 














Abstimmung. 649 


densator verändert, und kann so den Luftdraht auf jede Schwingungs- 
dauer des Sendekreises abstimmen. Die Koppelung eines Empfangs- 
kohärers kann nun entweder direkt sein, oder induktiv. In Fig. 593 
ist eine direkte Koppelung mit variierbarer Schwingungsdauer für 
den Kohärer gezeichnet. Der Empfangsdraht ist durch einen Schiebe- 
kontakt an eine Stelle a einer Selbstinduktionsspule SS angelegt. Durch 
Veränderung der Stellung von a kann man mehr oder weniger solche 
Windungen an den Luftdraht anlegen. In der Zeichnung sind die 
Windungen von a bis b an den Luftdraht angeschlossen, von b geht die 


Fig. om. 


Empfangs- 
draht 








VErde 


Leitung des Luftdrahtes über d zum Kondensator K, und zur Erde. 
Es ist also in den Luftdraht, bei K, auch eine Kapazität eingeschaltet, 
die auch variiert werden kann. An die Induktionsspule ist nun der Kohärer 
© mit einem Kondensator K angelegt und durch den Schieber b kann man 
auch in diesen Kreis mehr oder weniger Selbstinduktion einschalten und 
s0 den Schwingungskreis des Kohärers abstimmen auf die Schwingung 
des Empfangsdrahtes. 

Fast noch einfacher wird die Schaltung bei induktiver Koppelung 
des Kohärers. Für diese gibt Fig. 594 ein Schema. Hier wird der Emp- 
fangsdraht wieder durch Schieber bei a an eine Reihe Induktionswin- 
dungen angeschaltet und in die Leitung, die von dem Empfangsdraht 
zur Erde führt, ist noch eine Kapazität K, und eine Kapazität K, ein- 
geführt. So kann der Luftleiter abgestimmt werden auf die ankommenden 


650 IL. Teil. 15. Kapitel. 


Wellen. An die Spule des Luftleiters ist dann der primäre Schwingungs- 
kreis direkt angeschaltet. Er besteht aus einer primären Spule und zwei 
Kondensatoren K, und K,. Durch Veränderung dieser Kondensatoren 
und durch den variablen Schieberkontakt bei b an der Spule P kann man 
diesen primären Kreis wieder auf die Schwingungen des Luftleiters 
abstimmen. Induktiv und zwar lose gekoppelt ist nun der 
Schwi is des Kohärers C, der eine Kapazität K, besitzt und 
durch den Schieber d an eine variable Zahl von Windungen der sekun- 
dären Spule T angeschaltet werden kann. Da der Kohärer selbst beim 


Fig. 00 
Empfangs- 
draht 














Kı 


‚Erde 


Stromdurchgang eine variable Kapazität besitzt, so schaltet man noch 
arallel zu ihm einen Kondensator K,, durch den man die Gesamt- 
‚apazität regulieren kann. 

Wenn so durch Abstimmung aller Teile des Empfangsapparates auf- 
einander und auf den Sendeapparat die Empfindlichkeit des Empfängers 
auf das Maximum gesteigert ist, so kommt es nur darauf an, von der Sende- 
station möglichst viel Energie in den Raum hinauszusenden, um die Ent- 
fernungen, auf die man drahtlos telegraphieren kann, immer mehr zu ver- 
größern. Um die primäre Energie zu erhöhen, muß die Spannung im Sender 
und damit die Schlagweite der Funkenstrecke vergrößert werden, wobei 
aber natürlich der lange Funken noch oszillatorisch bleiben muß. In 
solchen langen Funkenstrecken treten aber, wie sich zeigte, sehr erhebliche 
Dämpfungen der Schwingungen auf, so daß die Ausstrahlung der Wellen 
trotz der langen Funken gering bleibt. Um diesen Übelstand zu ver- 





Anwendungen der drahtlosen Telegraphie. 651 


meiden, wendet man statt eines langen Funkens vielmehr eine Reihe 
kleiner Funken hintereinander an, man arbeitet, wie man es nennt, mit 
unterteilter Funkenstrecke. Wenn man parallel zu den 
einzelnen Funken Kondensatoren schaltet, so ist die Dämpfung in einer 
solchen Serie von Funken kleiner als in dem einzelnen langen Funken. 

Wenn wir kurz die Hauptprinzipien der neuesten Entwickelung der 
drahtlosen Telegraphie zusammenfassen wollen, wie sie sich aus den ein- 
fachen Hertzschen Versuchen entwickelt hat, so sind diese folgende: 
1. die Anwendung langer Antennen, 2. die Erzeugung der Wellen von 
großer Länge (200 bis 300 m) in Flaschenkreisen, 3. indirekte Verbin- 
dung der Antennen sowohl mit dem Flaschenkreis wie mit dem Kohärer, 
4. Anwendung sehr hoher Spannungen, 5. Abstimmung (Resonanz) aller 
"Teile der Sende- und Empfangsstation aufeinander, 6. möglichste Steigerung 
der Empfindlichkeit des Kohärers. 

Die drahtlose Telegraphie kann natürlich mit der gewöhnlichen 
Telegraphie auf Drähten unter normalen Umständen nicht konkurrieren 








und will es auch nicht. Sie bietet aber eine willkommene Ergänzung 
derselben immer da, wo eine Drahtverbindung zwischen zwei Stationen 
nicht oder nicht leicht auszuführen ist. Ihre hauptsächlichste Verwendung 
hat sie bisher gefunden zur Verbindung von Schiffen mit dem Festland 
und von Schiffen untereinander. Die Antennen werden dabei an den 
Schiflsmasten befestigt, am Land häufig an Leuchttürmen aufgezogen. 
Mit absoluter Sicherheit kann man heute nach den verschiedenen Systemen 
auf 300 km Entfernung telegraphieren. Aber dies ist bei weitem nicht 
die erreichbare und erreichte Grenze. Marconi hat bekanntlich Versuche 
gemacht, um über den Ozean funkentelegraphische Zeichen zu geben. 
Den äußeren Anblick seiner Station in Amerika zeigt Fig. 595. Man sieht 
ein ganzes System von Empfangedrähten, welche in Form einer umge- 
kehrten Pyramide angebracht sind. Die Höhe der vier Pfosten, an denen 
die Drähte angebracht sind, beträgt 70 m und sie stehen in den Ecken 


652 II. Teil. 15. Kopitel. 


eines Quadrats von 60 m Seitenlänge. Die Spannung der Wellen ist so 
groß, daß man an jeder Stelle aus den Drähten 30 cm lange Funken ziehen 
kann. Wenn nun auch berichtet wurde, daß einmal ein wirklicher 
Depeschenverkehr über den Ozean gelungen sei (am 22. Dez. 1902), so ist. 
doch, nachdem keine weiteren Meldungen darüber gekommen sind, das 
Resultat noch zweifelhaft. Sicher ist dagegen, daß der Dampfer „Phila- 
delphia“ auf der Fahrt von Europa nach Amerika noch bis auf 2400 km 
von der Marconistation in Cornwall verständliche Depeschen erhielt. 
Das ist bereits eine Entfernung, welche zu erreichen man vor wenigen 
Jahren noch nie geglaubt hätte. Bei diesen großen Entfernungen, bei 
welchen die Krümmung der Erdkugel bereits kilometerhohe Hindernisse 
zwischen den beiden Stationen hervorbringt, tritt die Frage auf, ob denn 
wirklich die elektrischen Wellen durch den Luftraum von der einen zur 
anderen Station gelangen. Es ist das von vornherein schr unwahrschein- 
lich. Wahrscheinlich ist, daß die Wellen sich zum großen 
Teil längs der Oberfläche der Erde ausbreiten. Dar- 
aus läßt sich auch die Tatsache erklären, daß die drahtlose Telegraphie 
über der Meeresoberfläche auf viel weitere Entfernungen möglich ist, als 
über Land. Das Wasser des Meeres leitet eben die elektrischen Wellen 
besser weiter, wie das Gestein des Erdbodens. 

Bisher besteht die wichtigste Anwendung der drahtlosen Telegraphie 
in der Verbindung von Schifle fen mit dem Festlande und untereinander. 
Welche enorme Bedeutung sie dabei erlangen kann, dafür hat der japanisch- 
russische Krieg Beweise in Fülle geliefert. Außerdem hat die drahtlose 
Telegraphie bereits erhebliche Erfolge bei Landmanövern in Verbindung 
der einzelnen Truppenteile miteinander, mit dem Hauptquartier und mit 
Festungen zu erzielen vermocht. Bei den deutschen Manövern hat sich 
die Brauchbarkeit der drahtlosen Telegraphie für diese Zwecke vollkommen 
erwiesen. Es werden natürlich zu dem Zweck die Stationen mit allen 
notwendigen Apparaten zum Geben und Empfangen der Zeichen fahr- 
bar gemacht. Die Antennen werden dabei gewöhnlich durch Fesselballons 
in die Höhe gezogen. Versuche, zwischen dem Lande und einem Berg- 
gipfel, oder zwischen Berghütten untereinander zu telegraphieren, sind 
bisher nur in geringer Zahl mit gutem Erfolge vorgenommen worden. 
Im Januar 1899 wurden von Lecarme Experimente angestellt, um auf 
drahtlosem Wege zwischen Chamounix (1000 m über dem Meere) und dem 
Observatorium auf dem Montblanc (4350 m über dem Meere) zu tele- 
graphieren. Die Antenne in Chamounix war 25 m lang und bildete mit 
der Horizontalen einen Winkel von 60%. Die Verständigung gelang am 
Tage gut, trotz Wolken und atmosphärischer Einflüsse, am Abend war 
sie mangelhaft. 

Auch zwischen der Erde und einem Ballon zu telegraphieren, ist 
mit befriedigendem Erfolg gelungen. 

Die drahtlose Telegraphie hat zunächst den einen schweren Nach- 
teil vor der gewöhnlichen, daß es ein Depeschengeheimnis bei ihr nicht 
gibt. Jeder, der in dem Ausstrahlungsbereich des Senders sich befindet, 
kann durch einen genügend empfindlichen Kohärer die Depeschen ab- 
fangen. Man sieht auch nicht wohl ein, wie dem völlig abzuhelfen wäre, 
da eben die telegraphischen Zeichen nicht an die Drähte gebunden sind, 


Rückblick. 653 


sondern frei im Raume vorhanden sind. Insofern ist gar nicht daran zu 
denken, daß je die gewöhnliche Telegraphie durch die Funkentelegraphie 
vollständig verdrängt werden wird. In vielen Fällen allerdings, wohl 
bei der großen Mehrzahl aller Telegramme, ist eine Geheimhaltung nicht 
erforderlich und für diese wird die Funkentelegraphie, wenn sie ebenso 
sicher und billiger ist als die gewöhnliche, wohl ein reiches Feld finden. 

Die drahtlose Telegraphie ist augenblicklich so weit, daß die rich- 
tigen Prinzipien für die möglichst vollkommene Wirkung gefunden sind 
und daß es nur darauf ankommt, durch möglichst sorgfältige Ausführung 
und gegenseitige Anpassung der Apparate und durch Erhöhung der zu- 
geführten Energie die Erfolge zu steigern, was, wie es scheint, noch in 
sehr weitem Maße möglich ist. Eine weitere Aufgabe der neueren Technik 
besteht darin, die Richtungen, in welchen die elektrischen Wellen durch 
den Raum eilen, möglichst einzuschränken, so daß sie nicht nach allen 
Seiten, sondern vorzugsweise nach einer Richtung hin fortschreiten. Auf 
die Bewältigung dieser Aufgabe sind viele Anstrengungen gerichtet, ohne 
daß jedoch bisher die Praxis davon Nutzen ziehen konnte. 


Wir sind am Schlusse unserer Betrachtungen angelangt. Wir haben 
gesehen, wie in den verschiedensten Gebieten die Elektrizität allmählich 
in den Dienst der Menschheit gezwungen worden ist. Sie beleuchtet 
unsere Städte und Wohnungen, sie treibt unsere Maschinen, sie schleppt 
unsere Bahnen, sie reinigt unsere Kleider, sie kocht unsere Speisen und 
heizt unsere Zimmer, sie übermittelt unsere Gedanken und Worte in die 
Ferne, sie erlaubt uns, in das Innere des Körpers zu schauen, im kleinen 
und im großen spüren wir überall die segensreichen Wirkungen dieser 
gewaltigen Naturkraft und wir dürfen zum Schluß sagen, da nur durch 
eifriges Studium der Natur alle diese Anwendungen möglich geworden 
sind, daß die vorurteilsfreie Erforschung der Natur uns Kräfte gibt und 
Einrichtungen zu schaffen gestattet, die früher nur für erstrebenswerte, 
aber unerreichbare Gebilde weitschweifender Phantasie galten. 


Register. 


Abdrücke, galvanoplastische 583. 

Abklingungskonstante 321. 

Ableitung zur Erde 5. 17. 28. 

‚Abeolutes Güteverhältnie 389. 

— Maßsystem 339. 

Abstimmung 282. 646. 648. 

Abzweigkasten 528. 

Acetylen 572. 

Akkumulatorbahnen 421. 546. 

Akkumulatoren 151. 406. 

Akkunulatorenfabrik Hagen i./W. 410. 

Aktinium 318. 

Aktinoelektrische Wirkung 397. 

Allgemeine Elektrizitäts - Gesellschaft 
(A.E.G.) 232. 375. 386. 391. 418. 432. 
455. 458. 468. 497. 518. 598. 

Aluminiumgewinnung 569 f. 

Alaminiumzellen 154. 436. 

Ampöre 160. 198. 204. 

— (Einheit) 59. 138. 139. 140. 348. 

Amperemeter 186. 383 f. 397. 

Ampöresche Schwimmerregel 160. 175. 

Ampöresches Gestell 178. 

‚Amperestunden 409. 

‚Amperewindungen 169. 

Amylacetatlampe 443. 

Anion 180. 

Ankerrückwirkung 396. 

Anker von Maschinen 351. 

Anlasser 495. 

Anode 129. 200. 

Ansammlungsapparate 25. 

Anschlußdosen 470. 

Antennen 687. 

Antikathode 301. 

Aperiodische Galvanometer 190. 

Äquivalentgewichte 134. 

Aragosche Scheibe 221. 

Arbeitsleiter 538. 

Arbeitestrom 594. 

Arbeitsübertragung 512 f. 

Arbeitsverteilung 512 f. 

Armatur 351. 

Aron, Wattstundenzühler 529. 

Astasierungsmagnet 190. 

Astatische Galvanometer 190. 

— Nadeln 87. 

— Stromkreise 199. 

Asynchrone Motoren 499. 

Atomzerfall 323. 

Auer-Oslampen 479. 

Ausschalter 77. 47 

Außenpolmaschinen 373. 

Automobile, elektrische 558. 




















Bäder, elektrolytische 589. 577 £. 

Ballastwiderstünde 88. 

Ballistisches Galvanometer 196. 

Ballonelement 

Batterie, galvanische 48. 

— Leydener 29. 

Becquerelstrahlen S11 f. 

Bel, Graham 20.005, 
iegungen einer Flasche 

Berliner Mikrophon 614. 

Bentelelement 8. & H. 54. 95. 

Biflare Rollen 226. 

Biot-Savartsches Gesetz 176. 

Bleichverfahren, elektrolytisches 573. 

Blitzableiter 521. 

Bogenlampe, sprechende 631. 

Bogenlumpen 444 ff, 

Bogenlicht 115 f. 440 f. 

Boote, elektrische 554. 

Branly 269. 035. 

Braun, F. 18. 39. 294. 634. 640. 

Braunsche Röhre 294. 

Braunsches Elektrometer 18. 39. 

Brechungsindex 42. 

Brown, ©. L. 501. 

Brückenverzweigung 71. 

Bunsensches Element 53. 95. 

Büschellicht 34. 85. 








Caleiumkarbid 572. 
Casellischer Pantelegraph 601. 
Clarkelement 98. 
Clausius-Arrheniussche Theorie 182 f. 
Compoundmaschine 360. 880. 
Coulomb (Einheit) 9. 343. 
Coulombsches Gesetz 9. 

Grookessche Röhren 292. 

Curie 312. 


Dümpfung 189. 221. 
Dampfdynamos 374. 
Daniellsches Element 51. 95. 
Dauerbrandbogenlampen 457. 
Davy 115. 
Dekadenrheostaten 87. 
Dekapierung 577. 

Deprez, M. 185. 231. 526. 

— -Galvanometer 185. 
Unterbrecher 281. 
Detektor, 
— magnetis 
Dewarsche Flasche 318. 
Dichtigkeit der Elektrizität 24. 
Dielektrika 10. 27. 42. 









Register. 


Dielektrizitätskonstante 10. 27. 48. 197. 


Diferentiallampen 449. 451. 
Direkte Koppelung 640. 649. 
Disposition, magnetische 369. 
Disraptive Entladung 86. 
Dissoziation 132. 145. 
Doppelbrücke 96. 
Dosenrelaie 588. 
Dosentelephon 608, 
Doublet, Zeemansches 381. 
Drahtlose T 
Drehspiegel 26; 
Drehströme 261. 385. 389. 497. 518 f. 
534. 
Drehstrommotoren 497 f. 505 f. 
Drehstromtransform: 
Drehung der Polaı 
Dreieckschaltung 282. 
Dreileiterdynamos 534. 
Dreileitersyatem 532. 
Drosselspule 220. 246. 250. 459. 
Droselzellen 154. 436. 
Druck, osmotischer 146. 
Dunkler Raum 291. 
Darchleuchtung 306. 
Dynamomaschinen 358 f. 
Dynamoprinzip 358. 














Edelmann 192. 

ison 464 ff. 475. 582. 
isonakkumulator 414 f. 
Edisonfassung 466. 

Eifekt eines Stromes 114. 252 #. 368. 468. 
Effektive Spannung 245. 

— Stromstärke 242. 








Fichung von Meßapparaten 40. 168. 194. 
Eigenerregung 360. 

Hinphasenmotoren 501. 504. 
Einphasiger Wechselstrom 389. 
Eisenbahnen, elektrische 587 f. 
Eisenverlust 428. 
Elektrisiermaschine 0 
Elektris itätsmenge 
Klektrizi 
Elektrochemie 556 ff. 

Elektroden 38. 95. 116. 129. 289. 
Elektrodynamik 198. 














Flektrodynamometer 202. 208. 242. 245. 


Flektroinduktion 210. 
Klektrolyee 129. 557. 





Elektrolytkupfer 568. 

lektromagnet. 160. 
Klektromagnetische Liehttheorie 277. 
Elektromagnetisches Maßsystem 343. 
Klektromagnetismus 155 
Elektrometer 38. 

Elektromobile 552. 


655 


Elektromotoren 493 ff. 
Elektromotorische Kraft 47. 50. 60 f. 
971. 1441. 148. 
Elektronen 12. 30. 41 f. 143. 296. 831. 
Elektronenstrahlung 310. 
Elektroskope 6. 17. 18. 
Elektrostatische Einheiten 9. 
Elektrostatisches Voltmeter 400. 
Elemente, galvanische 47 f. 140 f. 
Element, Voltasches 46. 
Elmoresche Kupferröhren 564. 
Ewanation 316 f. 
Empfüngerdraht 637. 
Energie, elektrische 20. 
Enge Koppelung 641. 
Entladungsströme 257. 
Erdleitung 586. 
Erdmagnetismus 179. 199. 
Erhaltung der Energie 112. 
Exnersches Elektroskop 17. 39. 
Extraströme 223. 268. 


Fahrschalter 544. 558. 

Farad 19. 844. 

Faraday 10. 11. 42. 129. 185. 165. 180. 
206 f. 229. 325. 

Faradaysche Gesetze 138 f. 557. 

Farbschreiber 594. 

Fassungen 111. 466. 

Faure 406 f. 

Federgalvanometer 60. 

Federunterbrecher 230. 

Fein, C. u. E. 377. 485. 

Feldstärke, magnetische 157. 

Fernbahnen 548. 

Fernkräfte 41. 

Fingerregel 182. 218. 

Fizpunktnebenschlußlampe 455. 

Fizeau-Kondensator 229. 

Flammenbogen 115 f. 440 f. 

Flammenbogenlampen 461. 

Flaschenkreis 640. 

Fluoreszenzschirm 806. 

Fokusröhren 301. 

Fortpflanzungsgeschwindigkeit, elektro- 
dynamische 268. 

Foueaultscher Kommutator 79. 

Foucaultsche Ströme 222. 

Fremderregung 360. 

Fritter 289. 635. 

Funke, elektrischer 86. 263. 288. 634. 

Funkeninduktoren 229. 

Funkenmikrometer 284. 288. 314. 336. 

Funkenstrecke, unterteilte 651. 

Funkentelegraphie 636 f. 





Galvaı 
Galvanische Elemente 47 f. 140 1. 
— Koppelung 281. 

Galvanometer 185 f. 
Galvanoplastik 576 #. 


656 Register. 


Galvanoskop 56. 75 f. 
Galvanostegie 577. 

Gauß 339. 585. 586. 
Gegenschaltung 500. 
Geißlersche Röhren 289. 
Gekreuzte Strähne 200. 
Geleislose Bahnen 551. 

Gesetz der Spannungsreihe 122. 
Gleichgewicht der Elektrizität 11. 
Gleichrichter 487. 
Gleichströme 357 
Gleichstromumformer 435. 
Gleitbügel 541. 

Gleitrolle 541. 
Glockenmagnet 190. 
Glühlampen 111. 464 f. 
Glüblampenrheostat 112. 
Goldbluttelektroskop 6. 
Goldgewinnung 568. 
Graetzsche Schaltung 436. 
Grammäquivalent 1:5. 
Grammescher Ring 358. 
Gravieren der Metalle 584. 
Gülcher 126. 525. 
Gülchersche Thermosäule 126. 


Halbringelektromagnet 161. 

Harte Röhren 302. 

Hartmann & Braun 60. 76. 94. 125. 
189. 188. 193. 

Hauptstromlampen 447. 450. 

Hanptstrommaschinen 359. 

Hauptetrommotoren 496 f. 542. 

Hebelausschalter 418. 

Heberschreibapparat 604. 

Hefner-Alteneck 360. 446. 449. 

Hefnerkerze 443. 

Heizapparate 484 f. 

Helium 322. 

Hellesen, Trock 

Helmholtz 607. 

Henry (Einheit) 225. 344. 

Hertz, B. 207 f, 279. 295. 334. 633. 

Hintereinanderschaltung 64. 70. 

Hittorf 292. 

Hitzdrahtmeßinstrumente 398. 

Hochfrequenzmaschine 249. 

Hochplatten 583. 

Hörnerblitzableiter 522. 

Holtz, Infuenzmaschine 81 f. 34. 

Homogenes Magnetfeld 164. 168. 

Hopkinson 532. 

Horizontalintensität 156. 157. 

Hughes 597. 010. 612. 

Hysteresis 167. 428. 643. 





jement 55. 95. 








Impedanz 246. 286. 
Indirekte Koppelung 640. 
Induktion, magnetische 158. 
Induktionsapparate 227 fl. 


Induktionafreie Widerstände 247. 255. 
Induktionsmotoren 498. 
Induktionsströme 207 ff. 

Induktive Belastung 430. 

— Koppelung, 280. 640. 649. 

— Widerstände 247. 
Induktorrollen 219. 

Industrieller Wirkungsgrad 515. 
Induzierte Radioaktivität 815. 821. 
Infuenz 22 #. 

— magnetische 158. 
Infuenzmaschinen 80 f. 
Inkonstante Elemente 100. 
Inkrustieren der Metalle 584. 
Innenpolmaschinen 375. 

Intensität eines Stromes 59. 

— magnetische 157. 

Interarbaner Telephonverkehr 628. 
Tonen 180. 557. 

lonisierung der Luft 308. 814. 
Isolatoren 6. 7. 24. 88. 


Jakobi 576. 
Janusaystem 625. 
Joulesches Gesetz 109 f. 115. 


Kabel 602. 
Kabeltelegraphie 603. 
Kadmiumelement 98. 

Kalorien 402. 488. 

Kanalstrahlen 298. 810. 

Kapazität 14. 19. 25 f. 40. 196. 629. 
-— von Akkumulatoren 406. 409. 415. 
Karbide 572. 

Kathode 129. 

iodenstrahlen 292 

Kation 130. 

Keiser & Schmidt 88. 

Kelvin, Lord 38. 96. 288. 604. 
Kerntransformatoren 429. 

Kette, galvanische 48. 

Kirchhoß 78. 265. 

Klangfarbe 607. 

Klappenschrank 628. 

Kleinmotoren 495. 
Klemmenspannung 68. 100 f. 867 f. 
Klingeln, elektrische 183. 
Knaligasvoltameter 188. 
Kochapparato 484 f. 

Koefizient der Selbstinduktion 224. 
Körnermikrophone 614. 
Koerzitivkraft 166. 

Kohärer 209. 635 f, 

Kohlrausch, F. 94. 208. 
Kohlrauschscher Kondensator 26. 
Kollektor 356. 

Kollektormotoren 504. 549. 
Kommutatoren 78 f. 
Kompensntionsapparat 104 f. 
Kompensationsleitung 592. 











Register. 


Koimpensationsmethode 99. 
Kondensator 25. 229. 257 f. 608. 
Konduktoren 11. 

Kontakte 111. 486. 
Kontaktelektrizität 48. 
Kontaktrolle 341. 

Kontroller 544. 553. 

Koppelung. enge und lose 280. 640. 
— induktive 280. 640. 
Kopiertelegraphen 601. 
Korrespondenzachalter 474. 
Kraftliniendichte 372. 
Kraftlinien, magnetische 163. 214. 
Kraftübertragung 511 f, 
Kraftverteilung 509. 512. 
Kriziksche Stäbe 452. 

Kryptoskop 306. - 
Kupfergewinnung 565. 
Kupferverlust 428. 
Kupfervoltameter 139. 
Kurbelrheostaten 88. 89. 381. 
Kurzschluß 66. 96. 127. 379.408. 474. 
Kurzschlußanker 498. 


Ladung 8. 

Ladungsströme 257. 

Lampen, elektrische 444 f. 

Le Chatelieraches Thermoelement 125. 

Leclanche-Element 54. 95. 

Leerlaufsarbeit 493. 

Leiter 6. 7. 24. 50. 82. 83. 93. 108. 129. 

— erster Klasse 50. 82. 83. 108. 

— zweiter Klasse 50. 88. 99. 129. 

Leitfähigkeit #2. 

Leitungsblitzableiter 521. 

Leitungsfühigkeit, magnetische 170. 

— spezifische 79 1. 

Leitungsverlust 515. 

Lenzsches Gesetz 212. 

Leydener Flasche 2x f. 

Lichtbogen 115 f. 559. 571. 

Liehtbogenheizung 490. 571. 

Lichtelektrische Wirkung 396. 
iliputbogenlumpe 462. 

Linienbatterie 531. 

Linienwähler u21. 

Linke-Hand-Regel 182. 

Lochanker 370. 

Löffeltelephon 608. 

Lokomotiven, elektrische 548. 

Lose Koppelung 281. 641. 650. 

Lösungen 132. 145. 

Lösungedruck 146. 

Luftthermometer 15. 

Lummer-Brodhunsches Photometer 442. 











Magnetelektrische Maschine 220. 351. 
Magnetfeld, homogenes 164. 168. 
Magnetische Kraftlinien 163. 
Leitungsfühigkeit 170. 
— Wage 174. 
Graotz, Elektrizität. 








12. Auflage. 


657 


Magnetischer Detektor 643. 
— Widerstand 171 f. 369. 
Magnetisches Moment 156. 
Magnetisierungsspule 159. 
Magnetoinduktion 210 f. 350 f. 
Magnetomotorische Kraft 170. 
Manchestermaschine 370. 
Manteltransformatoren 429. 
Marconi 633 #. 643. 651. 
Mazwell 42. 48. 216. 277. 
Maxwellsche Regel 216. 
Maxwellsches Gesetz 48. 
Megohm 83. 
Mehrphasenströme 261. 
Meidingersches Element 52. 95. 
Metallinkrustationen 584. 
Metallisieren 582. 
Metallurgie, olektrische 556 f. 
Mikrofarad 19. 
Mikrohm 82. 
Mikrophon 85. 610 f. 
Mikrotelephone 619. 
Mitgeteilte Radioaktivität 315. 
Mix & Genest AG. 188. 608. 615. 619. 
625. 627. 
Moissan 671. 
Molekularströme 204. 829. 
Momentane Ströme 195. 
Moment, magnetisches 156. 
Mordeymaschinen 394. 
Morseapparat 588 f. 
Morseschlüssel 387. 
Morseschrift 593. 
Motoren, elektrische 493 ff. 
Motorlampe 458. 
Motorunterbrecher 231. 
Multiplexeyatem 627. 
Multiplikutor 97. 78. 188. 
Multipolare Maschinen 371. 


Nadelgalvanometer 185. 188. 
Nadeltelegraphen 58%. 
Nebeneinanderschaltung 65. 70. 
Nebenschlußlampen 448. 450. 
Nebenschluß, mägnetischer 190. 
‚Nebenschlußmaschinen 859.879.415 1.580. 
'Nebenschlußmotoren 494 ff. 
Nebenschlußregulator 381. 

Neefscher Hammer 188. 

Nernstlampen 477 f. 

Nicolsches Prisma. 326. 

Normalelemente 98. 

Normulen für Selbstinduktion 225. 247. 
Normulohm 85 f. 

Nutenanker 370. 

Nutzeffekt. der Kraftübertragung 515. 
— von Akkumulatoren 410. 

Nutzstrom 254. 





Oberirdische Stromzuführung 538 f. 
Obertöne 607. 
“2 


658 


Oerlikon, Maschinenfabrik 394. 497. 501. 
518. 
jerstedt 175. 
‚Fnungsfunke 227. 
Ohm (Einheit) 64. 81. 94. 
Ohmsches Gesetz 02 f. 
— — für den Magnetismus 172. 
Öltransformatoren 431. 519. 
Ortsbatterio 591. 
Osmiumlampen 479. 
Osmotischer Druck 146. 
Ossillationen, elektrische 208. 634 f. 
Oszillater, Righischer 272. 685. 
Ozonröhre 574. 


Pacinottischer Ring 858. 

Pantelegraph 601. 

Pan: Ivanometer 191. 

Paralleischaltung 65. 70. 

Peltiersche Wärme 119. 

Permanente Magnete 159. 

Permeabilität, magnetische 170. 

Phasen 240. 251. 

Phasendifferenz 258. 

Phasenfaktor 254. 256. 

Phosphorenzenz, 208. 

meter 442, 

351. 

Plant 404. 

Pohlscher Kommutator 78. 

Polarisation des Lichtes 326. 
galvanische 149. 559 f. 

Polarinationsbatterie 151. 

Polarisationsstrom 149 £. 408. 

ıreiber 595. 608. 

592. 603. 

Pole eines Elements 48. 

Pollose Magnete 159. 

— Transformatoren 428. 

Polonium 818. 

Polschuhe 161. 

Positives Licht 291. 

Potential 18. 

Präzisionsamperemeter 77. 186. 

— für Wechselstrom 243. 

Präzisionevoltmeter 186. 245. 

Präzisionswattmeter 256. 

Proßlinstramente 400. 

Prometheus, Kochapparate 487. 

Pupinspulen 630. 

Pyrometer, thermoelektrische 125. 


Jundrantelektrometer 38 f. 
juecksilberbogenlampe 118. 
Quecksilberunterbrecher 280. 


Badioaktivität 312. 


























Rechte Hand-Regel 219. 
Reduktionsfaktor 194. 248. 
Reibzeug 10. 


Register. 


Reis, Philipp 605. 

Relaio 590 1. 

Repulsionamotoren 505. 

Resonanz 278. 646 f. 

Reversierwalze 544. 

Rieß 15. 

Righischer Omzilltor 272. 685. 
ingtelephon 

Röntgenstrahlen 298 f. 

Rotationen, elektrodynamische 222. 

— elektromagnetische 180 f. 

Rückstrom 608. 

Ruhestrom 594. 

‚Ruhmkorff 229. 


Sammelschienen 528. 

Saugwirkung der Spitzen 30. 

Schaltbrett 527. 

Scheidungskraft, elektrische 49. 58. 

Schichtung 290. 

Schlagmeite 286. 288. 

Schleifenleitung . 

ae ee 388. 

Schleppschiffahrt, elektrische 555. 

Schlüpfung 499. 

Schmelzofen, elektrischer 571. 

Schnellbahnen 549. 

Schreibtelegraphen 585 f. 

Schwimmerregel, Ampöresche 160. 175. 

Schwingungen, elektrische 264 f. 684 f. 

Seebeck 120. 

Seillampe 454. 

Sekundäre Elemente 151. 403. 

— Prozesse 130 f. 

Sekundärgeneratoren 427. 

Selbstauslösung 595. 

Selbstinduktion 223. 246. 

Selbstpotentiol 224. 246. 247 

Selenzellen 84. 

Sendedraht 637. 

Serienmuschine 379. 

Serienschalter 473. 

Sicherheitsschalter 475. 

Sicherungen 475. 

Siemens, W. 87. 190. 857. 574. 604. 

Siemensprozeß 568. 

Siemens-Schuckert-Werke 373 f. 389. 391. 
431. 432. 454. 402. 534. 

Siemens & Halske 54. 77. 91. 102. 104. 
126. 186. 192. 193. 243. 245. 248. 303. 
469. 480. 537. 565. 566. 568. 592. 614. 

Silbervoltameter 140. 

Simonunterbrecher 285. 

Slaby, A. 634. 

Solenoid 168. 

Spannung 181. 16.24 1 40 

‚nungsmeser 17. 40. 

Shhnnuugareite, thermöelektrische 119. 
120. 122. 

Spannungsteiler 533. 

Spannungsunterschied 15. 46. 50. 100. 








Register. 


Spunnungsverlust 68. 

Spezifische Leitungsfähigkeit 79 f. 
Spezifischer Widerstand 88. 79 f. 
‚Speiseleitung 540. 
Spiegelgalvanometer 188. 

Spitzen 21. 29. 30. 
Spulengalvanometer 76. 185. 192. 198. 
Siubchenmikrophone 613. 
Steckkontakte 470. 

Stehende Wellen 638. 639. 
Steinheil 586. 

Sternschaltung 282. 

Stiftachreiber 594. 
‚Stöhrermaschino 851. 
Stöpselrheostaten 87 f. 

Strahlen, elektrische 275 f. 
Streuung der Kraftlinien 166. 370. 
Stromdichtigkeit 563. 

Strom, elektrischer 37. 55 f. 
Stromkreis, einfacher 59 f. 

— verzweigter 69 1. 
Stromsammier 356. 

Stromstärke 59 f. 102. 188 f. 185. 186 
Stromverzweigung 69 f. 
Strowgersches System 624 
Stufenschalter 495. 
Summerumformer 249. 
Swanfassungen 486. 
Syphonrekorder 604. 

Saintillieren 819. 


Tantallampe 480. 
Taster 587. 
Telefunkensystem 645. 
'Telegraphenelement 58. 95. 
'Telephon 220. 605 f. 
Temporäre Magnete 159. 
Teslaversuche 283 ff. 
‚Thermoelektrische Spannungereihe 119. 
120. 
Thermosäule 121. 123. 
‚Thermoströme 120 f. 
Thomsonbrücke 96. 
Thomson Houstonzähler 531. 
Thomson-Galvanometer 191. 
'Thorium 312. 
Trambahnen, elektrische 537 f. 
Transformatoren 885. 423 ff. 460. 534 fl. 
Transmitter 611. 
'Transversalwellen 277. 326. 
Treidelei, elektrische 555. 
'Triplet, Zeemansches 330. 
'Trockenelemente 55. 95. 
'Trolleydraht 538. 
Trommelanker 360 f. 
'Turbinenunterbrecher 232. 
Turbodynamos 374. 
'Typendrucktelegraph 597. 


Übergangswiderstand 154. 
Ultraviolettes Licht 335. 
Universalgalvanometer 91. 102. 





& 
3 


Universalmeßbrücke 94. 

Universaltransmitter 614. 

Unterbrecherfeder 183. 

Unterirdische Stromzuführung 545. 

Unterteilte Funkenstrecke 651. 

Uranstrahlen 812. 

Verkettete Drehströme 261. 390. 

Vermittelungeämter, telephonische 622. 

Ventilierte Kapselung 548. 

Vertikalgalvanoskop 75. 

Vielfachumschalter 627. 

Vielpolige Maschinen 371. 

Volt (Finheit) 16. 844 

Volta 44. 

Voltameter 138 f. 

Voltasches Element 46. 

Voltmeter 19. 101. 882. 397. 

— elektrostatisches 400. 

Voltohmröhre 304. 

Wage, magnetische 174. 

Wanderung der Ionen 133. 

Wärmetönung 145. 561. 

Wasservoltameter 139. 

Watt (Einheit) 114. 341. 348. 

Wattmeter 255. 401. 

Wattstundenzähler 529. 

Weber, Wilhelm 202. 839. 588. 

Wechselströme 93. 203. 208. 218. 287. 
239. 425 f. 441. 457. 497. 594 f. 

Wechselstrommaschinen 387 #. 

Wehneltunterbrecher 288. 

Weiche Röhren 302. 

Wellendetektoren 642. 

Wellenlänge 278. 689. 

Wellenmesser 648 f. 

Wellenwickelung 388. 

Wheatstone 590. 602. 

‚Wheatstonesche Brücke 72 f. 89 fl. 

Widerstand 61 |. 79 f. 95. 

— magnetischer 171 f. 370. 

Widerstandakasten 87 f. 

Widerstandskoeffizient 82. 

Wimshurstmaschine 34 f. 

Wind, elektrischer 21. 

Wirbelströme 222. 363. 378. 

Wirkungsgrad, industrieller 515. 

— von Dynamomaschinen 369. 

— von Transformatoren 428. 

Wiemutspirale 163. 


Zahl der Kraftlinien 164. 16% 
Zahnanker 370. 

Zeemansches Phünomen 329. 
Zellenschalter 417. 
Zentimeterwürfel #1. 
Zinkgewinnung 508. 
Zinksulfidschirm 819. 
Zinngewinnung 568. 
Zusatzwiderstand 456. 
Zweileitersystem 582. 
Zweiphasenstrommaschine 391. 











Im gleichen Verlag erscheint soeben 


urzer Abriß der&lehtrizitätt. 


Von Dr. L. Graetz, 


Professor an der Universität München. 


—— Mit 167 Abbildungen. 
Vierte verbesserte Auflage. 1 Preis elegant gebunden 
16.—20. Tausend. 3 Mark. 


In diesem kurzgefaßten Buch, welches man in einigen Stunden durch- 
lesen kann. hut der Verfasser eine zusammenhängende Übersicht der Haupt- 
tatsachen auf em (ebiet der Elektrizitütslehre und ihrer wichtigsten An- 
wendungen gegeben. Es ist nicht jedermanns Sache, aus einem so umfang- 
reichen Gebiet das Wichtigste von dem weniger Wichtigen zu sondern. Deswegen 
hat der Verfusser. vielfachen Wünschen. die namentlich aus Lebrerkreisen an ihn 
gerichtet waren, entsprochen und in diesem kurzen Buch eine Darstellung des 
Wesentlichsten gegeben. Daß er es verstanden hat. auch in diesem kleinen 
Werke ein volles Verstündnis der behandelten Gegenstände zu erreichen, wird vom 
der Kritik einstimmig betont und besonders warm wird dieses Buch von Lehrern 
an mittleren Unterrichtsanstalten öffentlich und privatim ihren Schülern 
empfohlen. In dieseu Werke, das kein bloßer Auszug aus dem größeren iat, 
sondern sich auch durch den tung und die Durstellung von jenem unteracheidet, 
werden die Frörterungen der technischen Anwendungen gleich an die Behandlung 
der wissenschaftlichen Lehren angeschlossen. wodurch insbesondere trotz des reichen 
Inhalte die große Kürze ermöglicht wurde. 


























Aus den vielen anerkennenden Besprechungen über das Buch seien hier nur 


die nachfolgenden angel 
Dingters polvtechnisches Journal, Stuttgart. 
Tnterstützt von zahlreichen guten Ahbildungen und einer allen Anforderungen Reab- 


attung, ist dieses Werk als eines «ler besten Beiträge auf dem Gebiete, 
der populären elektrotschnischen Literatur zu bezeichnen. AP. 


Zeitschrifı für Elektrochemic, 


Grantz It 
Darstelln 





ht: 














olgreichsten Schriftsteller auf dem Gebiete der elementaren 
kennt kein besseres Buch für den erston Anfang elektrischer 
Der Anfänger, der hegonmen bat, es zu lenen, wird es auch durchlesen. MH. D. 


Gymnasium, Paderborn. 
Wenige Bücher sind so schnell verhreitet worden wie die Elektrirität von Graetz. 
.. Man kaum also wicher sein. aus diesem Buche zu lernen, wie es heute in der technischen 
Welt, in der Praxis aussieht, und nicht nur, wus die Mechanikerkataloge solt Fahren maf- 
führen. Für heranwachsendn Se zu Prämien. aber auch für alle Erwachsene, die nicht 
Fachleute sind, Ist das Huch aufs wärnste zu empfehlen. A. Schmidt, 


Zeitschr 

































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weise ml die 


jotheken der 


Verlag von J. ENGELHORN in Stuttgart. 

















LANE MEDICAL LIBRARY 


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