Chapter 18

Reflexion und Brechung.

Für die nächsten Versuche stellte Rudi die Apparate in dem Blechkasten ohne Unterlage auf den Tisch. Statt des Interferenzrohres steckte er ein etwa 15cmlanges und 4cmweites, gerades Rohr auf den Ansatz des Blechkastens. Wenn nun in dem Radiator Funken übersprangen, so kam aus dem Rohr ein gerades Bündel von elektrischen Wellen heraus. Rudi konnte mit dem mit der Glocke verbundenen Fritter genau die Stellen des Raumes bestimmen, welche von elektrischen Wellen durchsetzt waren. Er stellte den Fritter 1mvon der Rohrmündung entfernt so auf, daß die Glocke ertönte, und schob dann zwischen die beiden Apparate zuerst ein großes Brett, dann einen Pappendeckel; die Gegenstände müssen groß sein, da sich die verhältnismäßig langen Wellen ähnlich den Schallwellen leicht um sie herumbeugen; die Glocke tönte unverändert weiter; als er aber eine Blechscheibe dazwischenstellte, schwieg die Klingel. Die Blechscheibe war den Wellenalso ein Hindernis, das sie nicht überwinden konnten, während sie durch eine Glasscheibe, durch eine Tortenplatte aus Steingut oder Porzellan, durch Hartgummi hindurchgingen. Es zeigte sich also, daß die Metalle, also die Stoffe, die im allgemeinen als Leiter der Elektrizität bekannt sind, die elektrischen Wellen aufhalten, während die Isolatoren ihnen den Durchtritt gestatten.

Der nächste Versuch bestand darin, daß Rudi den Fritter ganz aus dem Bereiche des elektrischen Wellenstrahles herausrückte, so daß die Glocke verstummte. Dann hielt er eine ebene Blechscheibe so in die Richtung des Wellenstrahles, daß dieser, in einem bestimmten Winkel auffallend unter dem gleichen Winkel nach der anderen deren Seite zurückgeworfen (reflektiert), den Fritter traf, was das Ertönen der Glocke anzeigte.Abb. 206zeigt im Aufriß die Aufstellung der Apparate und den Gang des Wellenstrahles.

Abb. 206. Schema zum Reflexionsversuch.

Ein weiterer Versuch zeigte die Brechbarkeit der elektrischen Wellen beim Durchgang durch verschieden dichte Medien. Wie eine Konvexlinse die Lichtstrahlen, die parallel die Linse treffen, so bricht, daß sie sich hinter der Linse in einem Punkt vereinigen, so kann man auch die elektrischen Wellenstrahlen in einer Konvexlinse sammeln.

Rudi stellte den Fritter so weit von dem Blechkasten entfernt auf — aber genau in der Richtung des Ansatzrohres —, daß die Glocke eben nicht mehr ertönte. Dann hielt er vor den Fritter einen mit Petroleum gefüllten Glaskolben — eine Kochflasche von 1 bis 1½ Liter Inhalt —, und die Glocke ertönte laut. Die in jener Entfernung schon sehr zerstreuten Strahlen wurden in der Kochflasche gesammelt und hinter ihr gerade im Fritter in einem Punkte vereinigt.Die geeignetste Entfernung der Flasche vom Fritter stellte Rudi schon vor dem Vortrage durch Probieren fest.

„Durch diese Versuche,“ sprach Rudi weiter, „und noch manche andere, die ich hier nicht vorführen kann, hat man die große Ähnlichkeit der elektrischen Wellen mit den Lichtwellen nachgewiesen, und man darf als bewiesen annehmen, daß sowohl dem Licht wie auch der Elektrizität dasselbe Medium, der an sich freilich noch hypothetische Äther, zur Fortbewegung dient. Der Äther erfüllt den ganzen Raum. Wir können in ihm sich rasch fortpflanzende Schwingungen erzeugen und haben auch die Möglichkeit, das Vorhandensein solcher Schwingungen nachzuweisen. Damit ist theoretisch das Problem der drahtlosen Telegraphie gelöst. In der Praxis aber gestalten sich die Verhältnisse doch sehr viel umständlicher. Sie haben schon bei dem letzten Versuche gesehen, daß mit wachsender Entfernung die Wirkung der elektrischen Wellen auf den Fritter abnimmt und schließlich aufhört. Man hat deshalb zuerst versucht, die elektrischen Wellen ähnlich wie das Licht in einem Scheinwerfer, in einem Parabolspiegel zu erzeugen und ebenso mit einem Parabolspiegel, in dessen Brennlinie sich der Fritter befand, aufzufangen. Ich könnte Ihnen diese Parabolspiegelversuche hier vorführen; doch da sie eigentlich nichts Neues zeigen, so nehme ich davon Abstand. Wichtiger ist es, daß man die Fernwirkung der elektrischen Wellen dadurch sehr wesentlich verstärken kann, daß man mit den die Wellen erzeugenden und empfangenden Teilen der Apparate lang ausgestreckte und frei endende Drähte verbindet.“

Bevor wir die nun folgenden Ausführungen Rudis anhören, wollen wir sehen, wie er sich die verschiedenen für die Experimente nötigen Apparate hergerichtet hatte.

Der Sender.

Der Sender wurde schon erwähnt, aber noch nicht genau beschrieben. Er ist inAbb. 207gezeichnet. Zwei MetallkugelnAundA′von 5 bis 6cmDurchmesser (über die Herstellung der Metallkugeln sieheSeite 7) werden gut angewärmt und ganz mit einem Überzug von rotem Siegellack, dem, um ihm die Sprödigkeit zu nehmen, einige Tropfen Leinöl zugefügt sind, überzogen. Ein dicker Schellacküberzug (sieheSeite 5)tut die gleichen Dienste. Bei jeder Kugel wird dann an zwei einander gegenüberliegenden Stellen eine 0,5 bis 1cmgroße Stelle von dem Überzug befreit.

Abb. 207. Der Sender.

Die Befestigung der Metallkugeln in einem Holzgestell ist hinreichend deutlich aus der Abbildung zu erkennen: Auf dem GrundbrettGsind zwei mit runden Ausschnitten versehene TrägerbrettchenTbefestigt und durch die QuerleisteQfest miteinander verbunden. Auf den Trägern sitzen, durch Vulkanfiberklötzchen vom Holze isoliert, die beiden KlemmenK₁, welche mitA, undK₂, welche mitA′metallisch verbunden ist. Bevor wir jedoch diese Verbindung herstellen und die Entfernung vonTundT′bestimmen, werden die beiden Kugeln durch den RingHfest miteinander verbunden. Der Ring, der so weit und breit sein muß, daß, wie aus der Abbildung ersichtlich, die daraufgesteckten Kugeln mit je einer vom Siegellack befreiten Stelle etwa 1 bis 5mm— je nach der Stärke der Stromquelle — voneinander entfernt sind, wird aus in Paraffin gekochter Pappe zusammengeklebt und wie die Kugeln mit einer Siegellack- oder Schellackschicht innen und außen überzogen. An einer StelleList zum Einfüllen von Petroleum die ÖffnungLgelassen, die mit dem PfropfenPverschlossen werden kann.Uist eine Umhüllung (nicht notwendig) umAundA′, ebenso hergestellt wie der RingH, die die Kugeln aber nicht berührt und mit einem LochL′versehen ist, das nach dem Einfüllen des Öles in den RingHnach unten gedreht wird. Die beiden Kugeln werden mit dem Ringe dadurch dauernd verbunden, daß die beiden Berührungsfugen mit heißem Siegellack (bei Verwendung von Schellack mit Schellackkitt Seite 5) ausgegossen werden. Jetzt wird das Kugelpaar in die Ausschnitte der beiden Träger eingeklemmt. Es schauen jetzt die äußeren beiden vom Siegellack befreiten Stellen über die Träger heraus; diesen blanken Stellen gegenüber stehen die kleinen KügelchenBundB′, die an den inSverschiebbaren StangenRundR′angelötet sind. Die SäulenSsind aus Glas herzustellen und mit Holzköpfen zu versehen, über welche (siehe die links stehende Sonderzeichnung inAbb. 207) je ein BlechstreifchenMgebogen wird, auf dem eine KlemmeKangelötet ist. Die Säulenköpfe mit dem BlechstreifenMsind derartig durchbohrt, daß die StangenRin der Bohrung unter Reibung anMhin und her geschoben werden können.

Abb. 208. Bifilare Wickelung.

Der Empfänger.

Um den Empfänger möglichst empfindlich zu machen, müssen wir in die schon oben beschriebene Zusammenstellung von Glocke und Fritter ein Relais (sieheSeite 121) einschalten. Ferner müssen wir das Entstehen der Unterbrechungsfunken an der elektrischen Klingel verhindern, da von diesen Funken der Fritter in unerwünschter Weise beeinflußt werden kann. Im allgemeinen wird es genügen, das Werk der Glocke mit einer Metallkapsel zu überdecken. Ist der Fritter jedoch sehr empfindlich, so müssen die beiden Teile der Unterbrechungsstelle des Wagnerschen Hammers durch einen Widerstand von 500 bis 1000 Ohm — durch Versuche genauer zu ermitteln — verbunden werden. Verwenden wir für diesen Widerstand einen entsprechend langen und dünnen Nickelindraht, so ist es vorteilhaft, ihnbifilarauf eine Spule zu wickeln. Eine bifilare Wickelung stellt man folgendermaßen her: Man biegt den Draht in der Mitte seiner ganzen Länge um und wickelt ihn dann doppelt, so wie ausAbb. 208hervorgeht, auf eine Spule auf. Solche Spulenbesitzen keine Selbstinduktion. Man kann auch Graphitstäbe aus Bleistiften als Widerstand benutzen.

Die beim Relais auftretenden Funken können dadurch unschädlich gemacht werden, daß wir diesen Apparat mit einem völlig geschlossenen Metallkasten überdecken. Auch kann das Relais weiter vom Fritter entfernt aufgestellt werden.

Wollen wir nun, daß die vom Sender gegebenen Zeichen vom Empfänger nicht nur durch das Ertönen der Glocke angezeigt, sondern auch gleich niedergeschrieben werden, so müssen wir zu den bereits erwähnten Apparaten noch einen Morseapparat (Seite 115) schalten.

Wie die einzelnen Apparate zu verbinden sind, ersieht man aus dem SchemaAbb. 209; in dieser Abbildung ist auch die Schaltungsweise der Sendeapparate angegeben.

Abb. 209. Anordnung der Apparate zur drahtlosen Telegraphie.

MitAkk.ist die Akkumulatorenbatterie bezeichnet, die den FunkeninduktorJspeist. Die Leitung ist durch den TasterTunterbrochen, mit dessen Hilfe wir den Strom nach Belieben kurz oder lang einschalten können. Die Sekundärpole des Induktors verbinden wir unter Einschaltungeines KondensatorsKmit den KugelnBundB′des SendersS. Unter Umständen funktionieren die Apparate aberohneKondensator besser, was sich, wie auch die günstigste Größe des Kondensators, leicht durch einige Versuche ausfindig machen läßt. An die beiden KlemmenK₁undK₂des Senders (Abb. 207) schließen wir die beiden frei endenden, 50 bis 100cmlangen und völlig gerade gestreckten Drähtesan, die beide genau in einer Linie verlaufen sollen.

Genau in der gleichen Weise werden die beiden Drähteh(siehe auchAbb. 196) an die Klemmen α und β des FrittersFangeschlossen. α vonFwird dann mit dem einen Pol eines Salmiakelementes, dessen anderer Pol mit der Klemme α des RelaisRund dessen Klemme β mit β vonFverbunden. Die Glocke (Gl) und der Morseapparat (M) werden nebeneinander geschaltet mit den Klemmen γ und δ des Relais und Batterie (Bttr.) verbunden, wie das hinreichend deutlich aus der Abbildung hervorgeht.

Sollte sich, was man durch einen Versuch feststellen mag, ein Hintereinanderschalten von Glocke und Morseapparat als vorteilhafter erweisen, so fallen die Verbindungen von βMnach βGlund von αMnach αGlweg, dafür wird αMmit βGlverbunden.

Da zum Zeichengeben auf größere Entfernungen der Fritter möglichst empfindlich sein soll, so füllen wir, im Gegensatz zu den oben erwähnten Versuchen (vergleicheSeite 248) eine ziemlich hohe Schicht, etwa 5 bis 10mm, von Feilspänen in das Röhrchen. Da beim Gebrauch des Morseapparates das fortdauernde Tönen der Glocke unnötig ist, die Erschütterung des Fritters durch den Glockenklöppel aber nicht ausbleiben darf, so steckt man unter die Glockenschale, um deren Schall etwas zu dämpfen, etwas Papier.

Rudi erklärte, während Käthe die einzelnen Apparate zeigte, die ganze Einrichtung, wie sie inAbb. 209dargestellt ist. Dann machte sich die eifrige Assistentin daran, die Türen der drei hinter dem Vortragsraum gelegenen Zimmer zu öffnen und dieSendapparate auf einen im hintersten Zimmer bereitgestellten Tisch zu transportieren.Unterdessen stellte Rudi die Empfangsapparate so auf, daß die Fangdrähte (hhAbb. 209) des Empfängers denen des Senders (ss) parallel verliefen, und wies auf die Notwendigkeit dieses Umstandes hin. Ferner erwähnte er, daß die Entfernung der beiden Apparate jetzt etwa 17 bis 18mbetrage.

Darauf gab Rudi einer sich auf seine Frage hin freiwillig meldenden Dame aus dem Kreise seiner Zuhörer einen Briefkarton mit Bleistift und Umschlag und bat sie, einige Worte darauf zu schreiben und den Karton dann in den Umschlag zu stecken und diesen zuzukleben. Er begab sich gleich wieder hinter seinen Experimentiertisch. Als die Dame mit Schreiben fertig war, winkte Rudi seiner Schwester, welche den verschlossenen Brief mit in das hinterste Zimmer nahm, in dem die Sendapparate standen. Die letzte Türe schloß Käthe, die beiden anderen Türen — damit man ja sah, daß alle drei Türen geschlossen seien — schloß Rudi.

Er stellte sich ganz auf die Seite des Tisches, so daß er die Apparate nicht erreichen konnte. Er bat seine Hörer, sich einen Augenblick zu gedulden. Plötzlich begann das geheimnisvolle Geklapper des Morseapparates — Rudi hatte sich einen solchen mit einem Uhrwerk hergestellt, so daß er ihn nicht bedienen mußte (sieheSeite 117 u. f.) — und der stumpfe Ton der abgedämpften Klingel. Käthe, die die Morseschrift (Seite 120) und die Handhabung des Morsetasters gelernt hatte, hatte den Brief geöffnet und ließ durch kürzeres und längeres Schließen und Öffnen des Primärstromkreises den Inhalt des Schreibens durch die drei Zimmer wandern, so daß er in Form von kurzen und langen Strichen auf dem Papierstreifen des Morseapparates niedergeschrieben wurde.

Als die Apparate aufhörten zu arbeiten, riß Rudi den beschriebenen Papierstreifen ab und schrieb dessen Inhalt zuerst in Morseschrift, dann in Kursivschrift auf eine große Tafel, die er so aufstellte, daß alle sie sehen konnten. Unterdessen war Käthe gekommen und hatte den geöffneten Brief den Zuhörern zum Herumgeben überreicht, so daß sie sich überzeugen konnten, daß auf der Tafel genau dieselben Worte standen wie in dem Brief.

„So wunderbar diese drahtlose Telegraphie manchem erscheinen mag, so ist sie im Grunde kaum wunderbarer als die Tatsache, daß Sie meine Stimme vernehmen. Zwischen mir und Ihnen sind auch keine Drähte gespannt; und da weder in meinem Halse noch in Ihren Ohren Drähte sind, so kann ich das Sprechen mit viel größerem Rechte eine ‚drahtlose‘ Telegraphie nennen, als das Verfahren hier, zu dem ich Apparate brauche, die nichts weniger als ‚drahtlos‘ sind.“

Damit schloß Rudi diesen Teil seines Vortrages ab, um zum zweiten Teil, den er zu Anfang schon gestreift hatte, zu den Versuchen mit Wechselströmen hoher Frequenz, den sogenanntenTeslaströmenüberzugehen.

Bevor wir jedoch Rudi in seinen Ausführungen fortfahren lassen, wollen wir zuerst wieder erklären, wie die Teslaapparate herzustellen und die Versuche auszuführen sind.

Teslatransformatoren.

Wir haben aus dem vierten Vortrage gelernt, daß der Grad der Plötzlichkeit der Unterbrechung des Primärstromes in einem Induktionsapparat und die Häufigkeit der Unterbrechung oder Änderung der Stromrichtung in einer Sekunde von besonderer Bedeutung für den sekundären Strom ist. Nun ist am Anfang dieses Vortrages schon darauf hingedeutet worden, daß in dem Entladungsstromkreis einer Leidener Flasche ein Wechselstrom von außerordentlich hoher Wechselzahl fließt, sowie eine Entladung vor sich geht.

Einen solchen Entladungsstrom schicken wir durch die Primärspule eines Transformators. In der Sekundärspule entstehen dann Ströme mit scheinbar ganz abgeänderten Eigenschaften.

Das Schema dieser Anordnung zeigtAbb. 210.Jist der Funkeninduktor mit den KlemmenKundK′. VonKgeht ein Draht zu dem äußeren Belag einer Leidener FlascheL, von hier zur KlemmeK₁des TransformatorsT;K₁ist mit dem einen Ende der PrimärspuleSvonTverbunden, das andere Ende der Spule führt über die verstellbare FunkenstreckeFzur KlemmeK₂, und von hier geht ein Verbindungsdraht über den inneren Belag der Leidener Flasche zuK′. Wenn also der Funkeninduktorin Tätigkeit ist, so wirdLgeladen und entladet sich durchF. In der SpuleSfließt also der Entladungsstrom der Leidener Flasche und induziert in der sekundären SpuleS′, die im Verhältnis zuSaus vielen Windungen eines dünnen Drahtes besteht, einen sehr hochgespannten Strom, der an den KugelnE₁undE₂zur Entladung kommt.

Abb. 210. Schaltungsschema des Teslatransformators.

Die Anordnung von primärer und sekundärer Spule ist beim Teslaschen Transformator etwas anders als bei den gewöhnlichen Induktoren. So ordnet man z. B. die primäre Spule gewöhnlich außerhalb der sekundären an. Ferner sind die Verhältnisse der Drahtmaße ganz anders. Die Primärspule besteht aus einem sehr dicken Draht mit nur einigen, weit voneinander abstehenden Windungen; die Sekundärspule aus einem sehr dünnen Draht, der aber bei weitem nicht so lang sein muß, als bei dem gewöhnlichen Funkeninduktor.

Die im folgenden angegebenen Maße eignen sich besonders bei Verwendung von Funkeninduktoren von 10 bis 20cmFunkenlänge, oder einer etwa entsprechenden Influenzmaschine. Beim Gebrauch von kleineren Induktoren nehme man von den angegebenen Maßen ⅔ bis ½. Näheres über Drahtlängen ist bereits aufSeite 134 u. f.gesagt.

Abb. 211. Teslatransformator (Schnitt).

Abb. 212. Teslatransformator (Seitenansicht).

Abb. 211zeigt den Apparat im Schnitt,Abb. 212von der Seite gesehen. Wir fertigen uns zuerst die primäre Spule. Dazu beschaffen wir uns einen Zylinder (Zy) von einem Auerbrenner; der Zylinder darf keine Einschnürung haben, die Wandungen müssen ihrer ganzen Länge nach parallel sein. Auf den Zylinder winden wireinen 2,5 bis 3mmstarken, gut durchgeglühten, blanken Kupferdraht so auf, daß jede Windung von der folgenden einen Abstand von 1cmhat (SpinAbb. 211). Läßt man nach dem Wickeln den Draht los, so wird die Spirale etwas auseinanderfedern und somit nicht mehr dicht am Zylinder anliegen. Wir überziehen deshalb und auch zur besseren Isolation letzteren nachträglich mit einer möglichst gleichmäßigen Schicht von Schellackkitt (Seite 5), dem wir, um leichtere Arbeit zu haben, ziemlich viel Schellacklösung zusetzen. Der Überzug muß so dick sein, daß die über den Zylinder geschobene Spirale fest aufsitzt. Der Draht an dem einen Ende der Spirale wird so gebogen, daß ein geschlossener Kreis entsteht. An diesen Kreis wird ein flacher Ring (S) aus Kupfer- oder Messingblech gelötet, dessen innerer Durchmesser gleich dem der Spirale ist, und dessen äußerer etwa 5mmmehr beträgt. Auf der anderen Seite endet die Spirale offen. Um ihr noch mehr Halt auf dem Zylinder zu geben, streicht man den Raum zwischen den einzelnen Windungen mit einer dicken Schellacklösung aus. Dabei ist jedochbesonders darauf zu achten, daß die Außenseite des Drahtes, besonders da, wo sie das KontakträdchenRdberühren soll, nicht mit Schellack überzogen wird. An einem Rande des Zylinders wird nun noch ein 1 bis 1,5cmbreiter RingHaus Hartgummi mit Schellackkitt angekittet, der dazu dient, den Zylinder, während der Apparat in Tätigkeit ist, zu drehen.

Die TrägerT₁undT₂des Zylinders werden aus Holz oder besser aus Vulkanfiber hergestellt. Sie erhalten, wie aus den beiden Figuren deutlich hervorgeht, runde Ausschnitte, welche die beiden Enden des Zylinders in sich aufnehmen.

Ferner werden die beiden TrägerT₁undT₂unterhalb des eben erwähnten Ausschnittes noch mit zwei Bohrungen versehen, in die ein Glasstab oder ein dickwandiges Glasrohr aus gut isolierendem Glas eingekittet werden kann. Dieser Stab ist nur inAbb. 211zu sehen und mitGlbezeichnet. Nahe dem rechten Ende dieses Stabes wird ein kurzes Messingrohrstückchenraufgekittet, an dem die SchleiffederF(aus gehämmertem Kupferblech) und der Kupferdraht β angelötet wird.Fsoll an dem schon oben erwähnten MessingringSschleifen.

Außerdem kitten wir ein MessingrohrR, das etwa ⅓ so lang ist als der Glasstab, nahe dessen linkem Ende fest. AnRwird der Draht α angelötet. AufRsoll sich das RädchenRdleicht drehen und hin und her schieben lassen.Rdwird aus Messing hergestellt und erhält auf seiner Peripherie eine halbkreisförmige Rinne, in welche gerade der Draht der primären Spirale hineinpaßt, wie ausAbb. 211hervorgeht. Die Größe des Rädchens und der Abstand des Glasstabes vom Zylinder sind natürlich entsprechend zu wählen.

Durch Drehen des Zylinders kann man bei dieser Anordnung bewirken, daß das Rädchen entweder das äußerste Ende der Drahtspirale berührt, oder eine beliebig weiter innen gelegene Stelle. Man kann also den bei α ein- und bei β austretenden Strom nach Belieben durch mehr oder weniger Windungen der Spirale gehen lassen, was deshalb große Vorteile bietet, weil wir dadurch dasgünstigste Verhältnis der Windungszahlen zwischen primärer und sekundärer Spule durch Probieren ausfindig machen können. Da sich dieses günstigste Verhältnis bei Verwendung verschiedener Leidener Flaschen, ja sogar verschiedener Verbindungsdrähte ändert, so ist der Vorteil, den diese Möglichkeit der Abstimmung bietet, nicht zu unterschätzen.

Wir kommen jetzt zur Herstellung der sekundären Spule. Wir beschaffen uns ein gut isolierendes Glasrohr (Glr) oder besser noch der Sicherheit halber ein gleich bemessenes Hartgummirohr (über Isolierfähigkeit des Glases siehe Seite 6), 6 bis 8cmlänger als der Lampenzylinder und 2 bis 3cmweit. Das Rohr wird, indem jedes Ende 1cmweit frei bleibt, mit einem ohne Umspinnung 0,5 bis 0,7mmstarken, mitguterSeide isolierten Kupferdrahte bewickelt, indem wir Windung dicht an Windung legen. Wir stellen nur eine Lage her, die wir mit heißem Paraffin bestreichen. Besser ist es, das ganze bewickelte Rohr in einem geeigneten Gefäß so lange in kochendes Paraffin zu legen, bis keine Luftbläschen mehr aus den Drahtwindungen aufsteigen.

Dies ist das einfachere Verfahren zur Herstellung der sekundären Wickelung. Eine viel sicherere Isolation — und die ist bei den hochgespannten Strömen sehr wichtig — erzielen wir folgendermaßen.

Wir überziehen das Glasrohr mit einer 3 bis 4mmdicken Schicht von Schellackkitt und drehen auf der Drehbank — falls wir keine besitzen, lassen wir das von einem Mechaniker machen — diesen Überzug bis auf etwa 2mmDicke ab. In diesen Schellacküberzug schneiden wir dann ein Schraubengewinde ein. In den Gewindegängen wird dann ein 0,5 bis 0,7mmstarkernackterKupferdraht aufgewunden. Das Gewinde dient also nur dazu, daß man den unisolierten Draht aufwickeln kann, ohne daß die einzelnen Windungen einander berühren. Dasselbe kann man aber auch dadurch erreichen, daß man auf den mit einem gleichmäßigen Schellackkittüberzug versehenen Glasstab zwei Drähte gleichzeitig nebeneinander aufwickelt, die Enden des einen festbindet und den anderenwieder entfernt. Die beiden Drahtenden müssen selbstverständlich einige Zentimeter frei von der Spule abstehen.

Jetzt wird das bewickelte Glasrohr ganz etwa zehn Minuten in Spiritus gelegt und gleich nach dem Herausnehmen mit einer nicht zu dicken Schellacklösung bestrichen. Nach demvölligen Trocknendieses Überzuges wird ein zweiter, dann ein dritter und vierter Überzug hergestellt, bis die Drahtwindungen völlig in Schellack eingebettet sind. Zur Herstellung der Schellacklösung verwende man nur ganz reinen Spiritus und achte darauf, daß in die Lösung kein Staub und dergleichen gerät. Die Schellacküberzüge, vor allem der erste, müssen völlig luftblasenfrei hergestellt werden.

Ist so die sekundäre Spule fertiggestellt, so wird sie so in den beiden Trägern aus Holz (oder Vulkanfiber) befestigt, daß sie genau in der Mitte des ZylindersZyliegt. Diese Anordnung geht hinreichend deutlich aus den beidenAbb. 211und212hervor.

Zur Fertigstellung des Apparates wären jetzt nur noch die Drahtenden α und β der primären und γ und δ der sekundären Spule zu Klemmen zu führen.

Die Klemmen dürfen, wieAbb. 212zeigt, keine scharfen Kanten oder Ecken haben. Die beiden Klemmen α und β werden in einem Abstande, der etwa der Länge des ZylindersZyentspricht, nahe der einen Längsseite des GrundbrettesGin diesem isoliert befestigt. Wir kitten zu diesem Zweck für jede Klemme mit rotem Siegellack ein hinreichend weites Stückchen Glas- oder Ebonitrohr in eine entsprechende Bohrung des Holzes. In dieses Rohr wird dann die Klemme mit Schellackkitt oder Siegellack eingekittet.

Die Klemmen, zu denen die Drahtenden γ und δ führen sollen, werden auf hohen Glasfüßen befestigt, wieAbb. 212zeigt. (Wegen Befestigung der Glasfüße vergleiche Seite 5.) Die Drahtenden der sekundären Spule werden nicht, wie in derAbb. 212der Deutlichkeit halber gezeichnet ist, in Spiralwindungen zu den Klemmen geführt, sondern möglichst gestreckt ausgespannt. Außerdem wird ein enger, aber dickwandiger Gummischlauch (Ventilschlauch) über sie gezogen.

Damit ist der Teslatransformator für unsere Versuche fertig, und es fehlt uns nur noch das Funkenmikrometer.

Das Funkenmikrometer.

Abb. 213zeigt diesen Apparat im Querschnitt und von der Seite gesehen.Gist das Grundbrett, auf das längs der langen Seiten zwei LeistchenLgeleimt sind, zwischen denen sich der SchlittenSchmit ein wenig Reibung hin und her schieben läßt. In dem SchlittenbrettchenSchist das MessingröhrchenRund in diesem die GlassäuleGleingekittet. Ebenso ist an dem einen Ende des Grundbrettes eine Glassäule befestigt. Auf jeder Glassäule ist ein kurzes, zylindrisches und an beiden Enden abgerundetesZinkstückZ, das mit einer Querbohrung versehen ist, aufgekittet. Diese beiden Zinkstücke sind von einem noch ungebrauchten Zinkstab eines Salmiakelementes abgesägt, und die Enden sind rund gefeilt oder auf der Drehbank abgedreht worden. Außerdem ist an jeden ein HakenHangelötet oder eingeschraubt. Der einfache in Zentimeter und Millimeter geteilte MaßstabMist so aufLangeschraubt, daß er übergreifend den SchlittenScham Herausfallen verhindert. Letzterer trägt eine Marke, die, wenn sich die beiden Zinkköpfe gerade berühren, auf den Nullpunkt des Maßstabes zeigt.

(Querschnitt.) Abb. 213. Funkenmikrometer. (Von der Seite gesehen.)

Einfacher Teslatransformator.

Man kann sich auch einen etwas einfacher konstruierten Teslaapparat fertigen.Abb. 214zeigt einen solchen in perspektivischer Ansicht. Die primäre Drahtspule steht mit senkrechter Längsachse frei; in ihr steht die sekundäreDrahtspule, die ähnlich herzustellen ist wie die für den oben beschriebenen Apparat. Der Durchmesser beider Spulen kann hier etwas größer gewählt werden: für die primäre Spule 7 bis 8cm, für die sekundäre etwa 4cm. Man kann in diesem Fall den Glaszylinder eines Auerbrenners als Träger für die sekundäre Spirale verwenden. Das Funkenmikrometer ist hier auf dem Grundbrette des Apparates selbst angebracht. Im übrigen müssen die entsprechenden Teile in derselben Weise sorgfältig isoliert sein wie bei dem oben beschriebenen Transformator.

Abb. 214. Teslascher Transformator.

Ein dritter Typus von Teslatransformatoren, dessen Herstellung aber nicht sehr zu empfehlen ist, unterscheidet sich von den beiden anderen dadurch, daß der primäre Draht nicht zu einer Spule, sondern zu einer ineinerEbene liegenden Spirale (Schnecke) aufgewunden ist. Die sekundäre Spule ist ebenfalls scheibenförmig und wird genau so hergestellt, wie die einzelnen Scheiben des aufSeite 168 u. f.beschriebenen Funkeninduktors. Die Drahtmaße der primären Spule sind hier den oben erwähnten gleich. Die sekundäre Wickelung wird jedoch aus einem 0,2 bis 0,3mmstarken und etwa 4- bis 5mal so langen Draht, als wir für den erstbeschriebenen Apparat benötigten, in der bereits erwähnten Weise hergestellt. Einen derartig gefertigten Apparat besaß Rudi. Wir sehen diesen auf dem die Reproduktion einer Photographie darstellendenBilde Seite 157.

Teslaversuche.

Wir kommen jetzt dazu, die Experimente zu besprechen, die Rudi in seinem Vortrag mit dem Teslatransformator ausführte.

Rudi erklärte zuerst die Konstruktion und die Schaltungsweise der Teslatransformatoren und wies dann auf die abgeänderten Eigenschaften der Wechselströme hoher Frequenz hin:

„Ich habe hier zum Betrieb meiner Apparate einen Akkumulator, der mir 10 Volt liefert. Ich kann die Polklemmen anfassen, ohne irgend etwas zu spüren. Der Strom hat eine zu geringe Spannung, um durch den Körper hindurchzugehen. In dem Funkeninduktor, der eine Schlagweite von 15 bis 20cmbesitzt, wird der Strom auf Kosten seiner Intensität auf einige tausend Volt transformiert. Würde ichbeidePole dieses Apparatesgleichzeitiganfassen, wenn er in Tätigkeit ist, so bekäme ich einen Schlag, der unter Umständen heftig genug wäre, mir einen oder beide Arme für mein ganzes Leben zu lähmen. Nun wird dieser Strom durch die Leidener Flaschen in einen Wechselstrom von sehr hoher Frequenz verwandelt; darüber sprach ich ja zu Anfang. Diesen Wechselstrom transformiere ich, wie schon erwähnt, im Teslatransformator auf eine noch höhere Spannung.

Wie sich nun die hierbei entstehenden Ströme verhalten, will ich Ihnen hier zeigen. Ich habe in die eine Polklemme des Transformators einen senkrecht in die Höhe stehenden Draht eingeschraubt, der frei endet.“

Käthe verdunkelte das Zimmer, und Rudi setzte die Apparate in Tätigkeit. Von allen freien Metallteilen, besonders von den Klemmen der Apparate, zuckten feine blaue Lichtfädchen, die mitunter dichte Büschel bildeten, nach allen Seiten. Der blendende Entladungsfunke (siehe dieKritik Seite 270) der Leidener Flaschen, der am Funkenmikrometer übersprang, machte einen solchen Lärm, daß Rudi nicht weitersprechen konnte. Der senkrecht in die Höhe ragende, mit einer Klemme des Transformators verbundene Draht war zu einem funkensprühenden Lichtstreif geworden, von dessen Ende sich ein blauer, fein verästelter Lichtbaum unheimlich hin und her schwebendim Dunkel verlor. Jetzt faßte Rudi, der von dem unheimlichen Lichtschimmer schwach beleuchtet war, zum großen Erstaunen der Zuschauer mit der rechten Hand die freie, feuersprühende Klemme des Teslaapparates an und näherte den Zeigefinger der linken Hand, den er durch ein aufgeschobenes Stückchen Messingrohr verlängert hatte, dem vorhin erwähnten senkrecht stehenden Draht. UnserBild Seite 157zeigt die dabei auftretende Lichterscheinung. Rudi spürte kaum ein leichtes Zucken durch den Körper. Wenn man die nackte Haut den einschlagenden Funken aussetzt, so können brandwundenähnliche Verletzungen entstehen; man schützt sich deshalb, indem man die Funken in ein Metallstück, das man in der Hand hält, oder in der erwähnten Weise auf den Finger steckt, schlagen läßt.

Darauf machte Käthe Licht, und Rudi stellte die Apparate ab.

„Sie haben gesehen, daß ich den ganzen Strom durch meinen Körper gehen lassen konnte, ohne im mindesten Schaden zu nehmen. Man erklärt diese Tatsache damit, daß die Wechselströme von so außerordentlich hoher Wechselzahl überhaupt nicht in den leitenden Körper eindringen, sondern sich nur über dessen Oberfläche verbreiten.

Interessant sind auch die Induktionserscheinungen dieser Wechselströme. Sie werden sich von meinem vorletzten Vortrag her erinnern, was man unter Impedanz versteht (Seite 189). Die Impedanz tritt bei Teslaströmen so stark auf, daß der Strom eher einen großen Widerstand zu überwinden, als durch einen fast widerstandslosen Draht zu fließen vermag.

Abb. 215. Zu Versuchen über Induktionserscheinungen.

Ich habe hier (Abb. 215) einen Bogen aus dickem Kupferdraht; an den beiden Enden des Bogens ist diese Glühlampe befestigt. Würde ich die beiden Pole eines Akkumulators mit den Enden des Drahtes hier verbinden, so ginge aller Strom durch den dickenKupferdraht, und die Lampe bliebe so gut wie stromlos. Leitet man dagegen einen Teslastrom durch dieses System — Käthe führte den Versuch aus, indem sie die Elektroden des Teslaapparates mit den mit Klemmen versehenen Enden des Drahtbogens verband und dann die Apparate in Tätigkeit setzte — so geht, wie Sie sehen, fast der ganze Strom durch den großen Widerstand der Lampe, da in dem dicken Kupferdraht die Selbstinduktion so groß ist, daß die Extraströme den ursprünglichen Strom fast aufheben (vergleichevierter Vortrag Seite 189).

Abb. 216. Versuche am Teslaschen Transformator.

Der Raum zwischen zwei Leitern, die mit den Elektroden verbunden sind, ist ganz durchsetzt mit elektrischen Wellen. Ich habe hier zwei Blechscheiben, die auf isolierenden Füßen stehen. Sie werden mit den Elektroden des Teslaapparates verbunden und etwa 50 bis 70cmvoneinander entfernt aufgestellt.“

Käthe stellte die Apparate auf und verfinsterte das Zimmer. Rudi brachte in den Raum zwischen den Blechen verschiedene Geißlersche Röhren, die, ohne die Bleche zu berühren, hell aufleuchteten. Ferner brachte Rudi, während er den linken Blechschirm anfaßte, die rechte Hand in die Mitte zwischen die beiden Bleche: Es sah aus, als wenn die Hand eigenes Licht ausstrahlte DieAbb. 216versucht annähernd, derartige Erscheinungen wiederzugeben.

Abb. 217. Lichterscheinungen zwischen zwei mit dem Teslatransformator verbundenen Drahtkreisen.

Der nächste Versuch bestand darin, daß Rudi zwei Drahtkreise von verschiedenen Größen (10 und 15cmDurchmesser), die wie die Blechscheiben auf isolierenden Glasfüßchen standen, mit den Elektroden des Teslatransformators verband. Die Aufstellung der Drahtkreise und den Verlauf der Lichtstrahlen zeigtAbb. 217. Lebhafte Lichtbüschel sprühten zwischen beiden Kreisen hin und her.

Abb. 218. Zum ersten Teslaschen Glühlampenversuch.

Für den folgenden Versuch hatte Rudi um die Gewindefassung (Edisonfassung) einer gewöhnlichen, etwa 16kerzigen Glühlampe einen 1,5mmstarken, blanken Kupferdraht gewunden und dessen Ende in einer der Transformatorklemmen befestigt, wieAbb. 218zeigt. Als er dann im Dunkeln die Apparate in Tätigkeit setzte, leuchtete der ganze Hohlraum der Glühlampe in einem zarten, grünlichblauen Lichte. Der Kohlenfaden sah wie mit feinen, leuchtenden Dornen besetzt aus. Näherte mander Glasbirne den Finger, so schien dieser das Licht anzuziehen; an der dem Finger gegenüberliegenden Stelle des Glases aber war unter Umständen ein deutlicher hellgrüner Fleck zu sehen, der sich der Bewegung des Fingers entsprechend hin und her bewegte.

Endlich wies Rudi noch auf die außerordentlich starke Induktionswirkung der Wechselströme hoher Frequenz hin. Er hatte sich aus 1,5mmstarkem isoliertem Draht eine einfache Schnecke von vier Windungen gedreht. Der Durchmesser der Schnecke war nahezu gleich dem der primären Wickelung seines Transformators (Seite 264). An die Enden des Drahtes war eine Glühlampe angeschlossen, deren Voltzahl mit der der zum Betriebe der Apparate nötigen Akkumulatoren übereinstimmte. Brachte Rudi diesen einfachen Drahtkreis in die Nähe der primären Spule des Transformators und parallel zu ihr — die sekundäre Spule hatte er entfernt — so leuchtete die Glühlampe hell auf, aber nicht wie vorhin, sondern der Faden glühte gerade so, als wenn die Lampe unmittelbar an den Akkumulator angeschlossen wäre.

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