Chapter 8

Abb. 59. Fertige Akkumulatorzelle.

Die nun fertige Zelle wird in einem geeigneten Holzkasten in Sägemehl eingebettet. An dem Holzkasten bringen wir zwei Klemmschrauben an, zu denen die Bleidrähte geführt werden. Mit roter Ölfarbe wird unter jede Klemme das ihr zukommende Vorzeichen gesetzt.Abb. 59zeigt den fertigen Akkumulator. Über das Laden und den Gebrauch der Akkumulatoren wird weiter unten (S. 80/81) noch ausführlich gesprochen werden; jetzt wollen wir noch sehen, wie wir uns auf einfache Weise selbst gute Gefäße für Akkumulatoren herstellen können.

Abb. 60. Der Boden des Holzgestelles.

Herstellung von Glasbehältern.

Wir verwenden gewöhnliche Glasplatten, etwa alte photographische Platten, von denen die Schicht abzuwaschen ist, und schneiden uns für jede Zelle fünf Scheibchen — vier Seiten und eine Bodenfläche — in passender Größe. Dann fertigen wir uns aus Zigarrenkistenholz ein Gestell, in welches die zugeschnittenen Gläser gerade hineinpassen, und dessen Herstellungsweise aus den beidenAbb. 60und61hervorgeht. Die etwa 1cmbreiten Holzleistchen müssen, wenn sie geschnitten sind, mit Glaspapier schön geglättet und danneinige Minuten in Paraffin gekocht werden. Hierauf läßt man sie abkühlen, schabt das oberflächlich anhaftende Paraffin mit einem Messer ab und setzt die Leistchen, wieAbb. 61zeigt, zu dem Gestell zusammen.Nun bereiten wir uns wieder den bekannten Kolophonium-Wachskitt, nehmen aber diesmal etwas mehr Leinöl, etwa 3 bis 3,5gauf 10gKolophonium. Mit dieser kleberigen, fadenziehenden Masse bestreichen wir zuerst die Ränder des Scheibchens, das den Boden bilden soll, und legen es an seinen Platz im Gestell; ebenso verfahren wir dann mit den für die Seitenwände bestimmten Glasplatten, die darauf zwar alle schon fest zusammenhalten, aber noch nicht genügend dicht schließen.

Abb. 61. Das Holzgestell.

Einen an Leinöl ärmeren Kitt (0,5 bis 1g: 10g), dem wir etwas gewöhnlichen Asphalt (3g) zusetzen, erhitzen wir unter tüchtigem Umrühren bis zum Sieden[3]und gießen damit die inneren Kanten des Gefäßes aus. War der Guß genügend heiß, so wird er sich überall gut an das Glas angeschlossen haben, was man daran erkennt, daß dieMasse in den Kanten hohl liegt, wie dies inAbb. 62aangedeutet ist. Ist sie dagegen nicht in dieser Weise auf die Glasplatten übergeflossen, sondern zusammengeballt geblieben, wie inAbb. 62b, so muß man sie an Ort und Stelle mit einem dicken, glühenden Nagel nochmals zum Schmelzen bringen, wobei sie sich dann richtig an das Glas anschmiegt. Ein anderer für solche Zwecke ebenfalls sehr geeigneter Kitt wird dadurch hergestellt, daß man erst 50 Teile Kolophonium schmilzt, dann 50 Teile rohes Bienenwachs zugibt und in der siedenden Masse 10 bis 20 Teile Guttapercha auflöst. Endlich können wir die Kittfugen noch mit in Alkohol gelöstem roten Siegellack überstreichen, der aber vollkommen trocken sein muß, bevor die Gläser gefüllt werden.

Abb. 62. Ausgießen der Kanten des Gefäßes.

Die Rahmen für solche Gefäße können wir uns auch aus Blechstreifen zusammenlöten, doch ist gerade bei Akkumulatoren paraffiniertes Holz vorzuziehen, da Metall von der Säure sehr stark angegriffen wird. Die Glasplatten halten auch ganz ohne Rahmen sehr fest zusammen, doch sind sie in solchen vor dem Zerbrechen mehr geschützt und können bequemer getragen werden. Sollen sie dennoch ohne Gestell gefertigt werden, so ist es zu empfehlen, die zusammenzukittenden Ränder der Glasscheiben vorher mit Flußsäure rauh zu machen. (Über die Handhabung der Flußsäure sieheSeite 12.) Auf alle Fälle müssen sie unbedingt rein sein, weshalb sich ein vorheriges Abwaschen mit Natronlauge empfiehlt. Die so gereinigten Stellen sollen mit den Fingern nicht mehr berührt werden.

Für die Bedienung und Instandhaltung der Akkumulatorenbeachte man folgendes: Jede geladene Akkumulatorenzelle hat eine Spannung von 2,2 (max.) Volt. Beim Zusammenschalten mehrerer Zellen gilt genau das gleiche, was auf den folgenden Seiten allgemein von Elementen gesagt ist. Der Ladestrom für eine Akkumulatorenbatterie mußimmer eine etwas höhere Spannung haben, als die geladene Batterie. Die Stromstärke richtet man mit Hilfe eines Regulier- oder Lampenwiderstandes (siehe Anhang) so ein, daß beim Beginn der Ladung gerade eben eine leichte Gasentwicklung zu bemerken ist; es sollen nur vereinzelte kleine Gasbläschen von den Platten aufsteigen. Die Ladung soll dann bei gleichbleibendem Strom so lange fortgesetzt werden, bis die Gasentwicklung anfängt stürmisch zu werden. Man kann im allgemeinen rechnen, daß der Ladestrom pro Quadratdezimeter Oberfläche der positiven Platten während 8 bis 10 Stunden mit 0,5 Ampere wirken soll. Stärker darf auch der Entladestrom nicht sein; nur ganz kurze Augenblicke (5 bis höchstens 10 Sekunden) kann man etwa die vierfache Stromstärke dem Akkumulator entnehmen, ohne ihn zu schädigen.

Der obere Plattenrand soll immer von der Säure bedeckt sein; ist sie durch Verdunsten weniger geworden, so wird destilliertes Wasser nachgegossen. Sollen mehrere Zellen dauernd zu einer Batterie vereinigt werden, so dürfen die Verbindungen nur aus Blei (Draht oder Blechstreifen) bestehen und müssen in der oben angegebenen Weise verschmolzen werden. Man sehe immer von Zeit zu Zeit zwischen den Platten durch, ob sich nichts dazwischen gesteckt hat, denn es kommt leicht vor, daß losgelöste Mennige zwischen den Platten Kurzschluß bildet; solche Teilchen sind zu entfernen. Akkumulatoren, die zum Laden nicht aus dem Haus getragen werden müssen, werden vorteilhaft nicht mit einem festen Verguß, sondern nur mit einem lose aufsitzenden Deckel verschlossen. Werden die Akkumulatorenzellen in Holzkästen eingebaut, so sollten diese stets seitliche Öffnungen haben, durch die man zwischen die Akkumulatorenplatten sehen kann. Sind Platten infolge langen Gebrauches schlecht geworden oder haben sie sich verbogen, so werden sie herausgenommen und getrocknet; dann entfernt man durch leichtes Klopfen alles lose sitzende Bleisuperoxyd und streicht in die mit verdünnter Schwefelsäure angefeuchtete Platte wie oben neuen Mennigebrei ein. Darauf werden die Platten zwischen feuchten Leinenlappen ein paar Stunden gepreßt und endlich wieder eingesetzt.

Kupronelement.

Endlich sei noch das Kupronelement (Kupferoxydelement) erwähnt, das wohl von allen primären Elementen — so nennt man alle obengenannten Elemente zum Unterschied vom Akkumulator, den man auch sekundäres Element nennt — das beste ist; es liefert bei 0,9 Volt einen sehr konstanten Strom und erfordert fast keine besondere Bedienung. Es hatte aber für Rudi einen sehr großen Nachteil: die guten Fabrikate sind sehr teuer und die billigeren älteren Konstruktionen nicht empfehlenswert.

Abb. 63. Luftthermometer zum Nachweis des Peltiereffektes.

Thermoelemente.

Zum Schluß seien auch noch die Thermoelemente erwähnt, die für unsere Zwecke nur theoretisches Interesse haben, da sie als Stromquellen nicht in Betracht kommen. Rudi führte in seinem Vortrage ungefähr folgendes aus: Wir haben gesehen, daß bei der Berührung von zwei verschiedenen Metallen auf diesen eine Spannungsdifferenz auftritt, die unter Zwischenschaltung von Elektrolyten recht groß werden kann. Es zeigen sich überhaupt immer eigentümliche Erscheinungen und nicht nur solche elektrischer Natur bei der Berührung verschiedener Stoffe. So hat man (Peltier) z. B. gefunden, daß die Temperatur der Lötstelle zweier verschiedener Metalle sich beim Stromdurchgang verändert, und zwar je nach den Metallen und der Stromrichtung positiv oder negativ. Zum Nachweis dieser Temperaturveränderung baute sich Rudi folgenden Apparat, der im wesentlichen zwei hintereinander geschaltete Luftthermometer darstellt. Die Anordnung erkennen wir aus der etwas schematisiertenAbb. 63. Die Thermometergefäße bestehen aus zwei kurzen Stücken eines weiten Glasrohresa,a₁(in der Abbildung im Schnitt gezeichnet), die beiderseits durch Korke verschlossen sind; die Korkebundb₁erhalten jeeine,cundc₁je zwei Bohrungen. Einen etwa 3mmstarken Eisendrahtdhämmert man an seinen Endene,ebreit und schneidet gerade ab; an die dadurch entstandenen Schneiden lötet man die ebenso hergerichteten Enden je eines 3mmstarken Kupferdrahtesfundf₁; die freien Enden werden mit Klemmschraubengundg₁versehen. Dieser Streifenf,d,f₁wird mittels der Korkebundcso zwischen den beiden Glasrohrstücken festgehalten, wie dies aus der Figur erhellt. Durch die zweite Bohrung der beiden Korkecundc₁sind die oben rechtwinkelig umgebogenen Glasröhrenhundh₁eingelassen, deren untere Enden durch den Gummischlauchimiteinander verbunden sind.hundh₁sind etwa zur Hälfte mit irgend einer farbigen Flüssigkeit gefüllt. Die Korke werden mit Siegellack oder Kolophonium-Wachskitt abgedichtet. Der ganze Apparat ist auf einem Grundbrettkaufmontiert, auf dessen Unterseite die Leistelangeschraubt wird, die so hoch sein muß, daßkmit der Tischebene einen Winkel von etwa 10° bildet. Leitet man von einem oder mehreren Elementen (bei Akkumulatoren muß, weil sonst durch Kurzschluß Schaden entstehen könnte, ein Widerstand vorgeschaltet werden) einen Strom z. B. vongnachg₁, so sieht man, daß inhdie Flüssigkeit steigt und inh₁entsprechend fällt; d. h. so viel, als daß sich die Luft inazusammenzieht, alsoabgekühltwird, ina₁sich ausdehnt, alsoerwärmtwird. Wird die Stromrichtung umgekehrt, so dreht sich auch die Temperaturerscheinung um. Indem man diesen Versuch auch mit anderen Metallen als mit Eisen und Kupfer ausführt, ergibt sich wie bei der Voltaschen Säule eine Spannungsreihe, in der die Metalle so angeordnet sind, daß, wenn der Strom von einem vorstehenden zu einem nachstehenden fließt, die Lötstelle immer abgekühlt wird und daß der Grad der Abkühlung umso stärker ist, je weiter die beiden Stoffe in der Reihe auseinanderstehen. Die wichtigsten Stoffe der Reihe sind: Wismut, Quecksilber, Platin, Gold, Kupfer, Zinn, Blei, Zink, Silber, Eisen, Antimon.

Wenn man nun den Apparat so abändert, daß man den inAbb. 63mitdbezeichneten Eisendraht länger (etwa 20cm) macht und ihn nicht in ein Luftthermometer einschließt, sondern die eine Lötstelle in eine Kältemischung (Salz-Eis), die andere in siedendes Wasser bringt, also die eine abkühlt und die andere erwärmt, und die Klemmengundg₁mit einem Galvanoskop verbindet, so zeigt dieses das Vorhandensein eines Stromes an, der um so stärker ist, je größer die Temperaturdifferenz an den beiden Lötstellen ist. Untersucht man auch hier verschiedene Metalle, so ergibt sich die gleiche Spannungsreihe wie oben, bei welcher Anordnung der positive Strom an der wärmeren Lötstelle von einem in der Reihe früher zu einem in der Reihe später stehenden Metall fließt.

Die in solchen Thermoelementen erzeugten Ströme, die thermoelektrischen Ströme, sind aber so schwach, daß sie in der Praxis nur für eine ganz spezielle Verwendung Bedeutung haben, nämlich zu Temperaturmessungen. Da man auch die schwächsten elektrischen Ströme noch mit großer Genauigkeit messen kann und da bei einem Thermoelement sich die allergeringste Temperaturänderung in einer, wenn auch geringen, so doch meßbaren Änderung des Thermostromes äußert, so benutzt man das Thermoelement, verbunden mit einem feinen Galvanometer, direkt zur Messung kleinster Temperaturdifferenzen.

Nachdem wir die Herstellung der verschiedensten Elemente kennen gelernt haben, wollen wir hören, was Rudi über die Gesetze des galvanischen Stromes vorgetragen und welche erklärenden Versuche er dabei ausgeführt hat.

Die Gesetze des galvanischen Stromes.

Was wir unter elektromotorischer Kraft verstehen, haben wir schon gehört, wie auch, daß sie abhängig ist von der Größe der Spannung, die infolge der chemischen Einflüsse auf den beiden Elektroden auftritt. Noch nicht erwähnt haben wir, wie Rudi an einem sehr einfachen Experimente zeigte, von welcher Bedeutung für die elektromotorische Kraft eines Elementes sowohl die Natur der beiden Elektroden als auch die der Flüssigkeit sei: In ein Standglas mit Wasser stellte er eine Eisen- und eine Zinkplatte, die je mit einem längeren Draht versehen waren, und wies mit einem Multiplikator, dessen Herstellung später beschrieben wird (Seite 92 bis 96), das Vorhandensein eines sehr schwachen Stromes nach. Dann schaltete er den Multiplikator aus und eine 1,5 Volt-Glühlampe in den Stromkreis ein, dienichtglühte; aber als er etwas Schwefelsäureunter das Wasser mischte, begann der Kohlenfaden schwach rot zu werden, leuchtete aber erst dann hell auf, als die Eisenplatte durch eine solche von Kupfer ersetzt wurde.

Ein zweiter Versuch sollte zeigen, daß je nach den Verhältnissen ein Strom bei gleichbleibender elektromotorischer Kraft verschieden stark sein kann: In den Stromkreis eines Leclanchéelementes schaltete Rudi mit zwei kurzen Drähten eine 1,5 Volt-Glühlampe ein, die hell glühte. Dann ersetzte er den einen der kurzen Drähte durch einen sehr langen und sehr dünnen Kupferdraht, worauf das Lämpchen nur noch mit halber Kraft glühte. Darauf vertauschte er den Kupferdraht mit einem kurzen Nickelindraht, und die Lampe wurde noch etwas dunkler. An Hand dieser Versuche wies er darauf hin, daß die Stärke eines Stromes nicht nur von der ihn treibenden Kraft abhängt, sondern auch von der Natur der ihn leitenden Stoffe und von der Länge und Dicke seines Weges. In dem langen Draht ist der Strom schwächer als in dem kurzen; bei gleichlangen Drähten verliert er in Nickelin mehr von seiner Kraft als in Kupfer, in einem dünnen Draht mehr als in einem dicken. Es scheinen also die Metalle zwar den Strom zu leiten, aber nicht, ohne ihm einen gewissen Widerstand entgegenzusetzen; denn sonst würde der Strom nicht in einem langen Leiter mehr geschwächt werden als in einem kurzen, in einem dünnen nicht mehr als in einem dicken. Auch leiten verschiedene Metalle verschieden gut. Haben wir nun recht aufgepaßt, so konnte uns nicht entgehen, daß wir es hier mit drei Größen zu tun haben: 1. mit der elektromotorischen Kraft, unmittelbar abhängig von der Spannung, die auf den Elektroden entsteht, und deren Maßeinheit dasVoltist; 2. mit der Stromstärke, denn je heller die Lampe glühte, desto stärker mußte der sie durchfließende Strom sein; die Einheit für die Stärke oder die Intensität des Stromes ist 1Ampere; 3. mit dem Widerstand, den wir inOhmmessen. (Die elektromotorische Kraft sei fernerhin immer mitE, die Intensität des Stromes mitJund der Widerstand mitWbezeichnet; man setzt oft auch die Anfangsbuchstaben der drei Einheiten:V,A,O.)Durch genaue Messungen hat mannun ein sehr einfaches Gesetz gefunden, das zwischen diesen Größen besteht: es ist das Ohmsche Gesetz und sagt aus, daßJumso größer ist, je größerEund je kleinerWist, oder in eine Formel gefaßt:JproportionalEW. Man hat zur Vereinfachung die drei Einheiten so gewählt, daß sogarJ=EWist. Daraus ergibt sichE=J·W, oder in Worten:Eist umso größer, je größerJund je größerWist; ferner ergibt sich, daßWumso größer ist, je größerEund je kleinerJist:W=EJ.

Des weiteren schaltete Rudi in den Stromkreis eines Leclanchéelementes eine 2 Volt-Glühlampe[4], die nur schwach glühte; dann schaltete er zwei Elemente hintereinander, das heißt so, daß er den Kohlepol des einen mit dem Zinkpol des anderen verband; als er nun die Lampe einschaltete, glühte sie hell. Diesen Vorgang erklärte er wie folgt: Wie schon erwähnt, besteht auf den Elektroden eines Elementes eine Spannungsdifferenz; hier beträgt sie etwa 1 Volt; das Zink hat eine LadungnegativerElektrizität von ½ Volt, das Kupfer eine solchepositiverElektrizität von ½ Volt. Bringe ich nun das Zink mit der Erde in leitende Verbindung, so sinkt sein Potential (= Spannung) auf den Wert 0; da aber die Spannungsdifferenz des Elementes immer gleich 1 ist, so muß nun das Potential des Kupfers auf 1 Volt steigen. Bringe ich das Zink in Verbindung mit dem Konduktor einer Elektrisiermaschine, so steigt seine Spannung auf 100000 Volt und folglich die des Kupfers auf 100001 Volt. Daraus ergibt sich nun folgende praktisch sehr wichtige Tatsache: Schalte ich eine größere Anzahl von Elementen, sagen wir zehn, so, daß jeweils die negative Elektrode des einen mit der positiven des nächsten verbunden wird, so wirkt in der dadurch entstandenen Reihe(Kette) eine zehnmal größere elektromotorische Kraft als ineinemElement; denn nehmen wir die Spannung auf dem Kupfer des ersten Elementes als 1 Volt an, so werden alle mit ihm verbundenen aber sonst isolierten Leiter dieselbe Spannung annehmen. In unserem Fall wird das Zink des zweiten Elementes ebenfalls die Spannung von 1 Volt erhalten, damit steigt aber das Potential des Kupfers im zweiten Element auf 2 Volt; da mit dieser Kupferplatte aber die dritte Zinkelektrode ebenfalls eine Spannung von 2 Volt erhält, so steigt diese beim dritten Kupferpol auf 3 Volt und so fort, bis wir bei der zehnten und letzten positiven Elektrode eine Spannung von 10 Volt haben. Bei dem Zink des ersten Elementes haben wir das Potential 0 angenommen und so ergibt sich eine Spannungsdifferenz von 10 Volt; es ist also auch die elektromotorische Kraft dieser Kette zehnmal größer als die eines einzelnen Elementes. Wir können nun aber auch alle gleichnamigen Elektroden miteinander verbinden, also die Zinkplatten aller Elemente zusammen und die Kupferplatten zusammen; dadurch gewinnen wir an elektromotorischer Kraft nichts. Die Vorteile dieser Schaltungsweise werden wir nachher kennen lernen.

Wir können nun mit Hilfe des Ohmschen Gesetzes einige einfache Berechnungen machen. Nehmen wir an, wir hätten eine Anzahl von Elementen und einen Stromkreis von einem bestimmten Widerstand gegeben. Wir wollen nun berechnen, wie wir die Elemente schalten müssen, ob hintereinander oder nebeneinander, um einen möglichst starken Strom zu erhalten. Nehmen wir ein Bunsenelement und verbinden wir seine Pole mit irgend einem Widerstand (z. B. einer Glühlampe), so ist nach dem Ohmschen Gesetz die Intensität des Stromes gleich der elektromotorischen Kraft des Bunsenelementes dividiert durch den gesamten Widerstand; dabei ist nicht zu vergessen, daß der Strom auch die Flüssigkeit des Elementes zu passieren hat und in ihr einen Widerstand findet, der umso kleiner ist, je größer und einander näher die Elektroden sind; man nennt ihn deninnerenWiderstand des Elementes.

Vereinige ich nun etwa zehn Elemente so, daß ich jeweils den Kupferpol des einen mit dem Zinkpol des nächsten verbinde, also hintereinander oder, wie man auch zu sagen pflegt, in Serie, so tritt in dieser Anordnung von Elementen die zehnfache elektromotorische Kraft eines einzigen Elementes auf. Aber auch der innere Widerstand ist nun zehnmal so groß, so daß sich für die gesamte Stromstärke ergibt:zehnfache elektromotorische Kraft eines Bunsenelementes geteilt durch den äußeren Widerstand plus dem zehnfachen inneren eines Elementes; oder in einer Formel geschrieben:10EO+ 10W. Dabei sei mitOder äußere, mitWder innere Widerstand bezeichnet. Ist nun der äußere Widerstand so klein im Verhältnis zum inneren, daß wir ihn, ohne einen allzu großen Fehler zu begehen, vernachlässigen können, so haben wirJ=10E10WoderJ=EW. In diesem Falle ist es also ziemlich gleich, ob man ein oder zehn hintereinander geschaltete Elemente benützt.

Ist dagegen der äußere Widerstand sehr groß, so daß man ihm gegenüber den inneren vernachlässigen kann, so ist annähernd:J= 10EO. Diesmal haben wir also beinahe die zehnfache elektromotorische Kraft, als wenn wir nureinElement benützten.

Nun kann man aber auch die zehn Elemente so zusammenschalten, daß man einerseits alle Zink-, anderseits alle Kohlenelektroden miteinander verbindet, das heißt, wie schon erwähnt, daß man sie alle nebeneinander schaltet. Dadurch gewinnen wir zwar nichts an elektromotorischer Kraft, dafür haben wir aber nur1⁄10des inneren Widerstandes eines einfachen Elementes. Die Stromstärke berechnet sich hier also folgendermaßen:J=EO+1⁄10W.

Nehmen wir nun den äußeren Widerstand sehr klein an, so istJ=E1⁄10W=10EW, die Intensität ist also nahezu zehnmal so groß, als wenn wir nur ein Elementgebrauchten. Ist umgekehrt dagegen der äußere Widerstand sehr groß, so istJ=EO, also nicht stärker als bei nur einem Element.

Daraus ergibt sich also die Regel:

Will man von einer Anzahl von Elementen einen möglichst starken Strom erhalten, so schalte man sie bei einem sehr großen äußeren Widerstand hintereinander, bei einem sehr kleinen dagegen nebeneinander. Wir können auch die beiden Schaltungsweisen kombinieren, je nachdem es das Verhältnis des äußeren zum inneren Widerstand als günstig erscheinen läßt.Abb. 64zeigt fünf verschiedene Schaltungsweisen.

Abb. 64. Darstellung fünf verschiedener Schaltungsarten.

Bei all diesen Versuchen hatte Rudi, um die verschiedenen Stromstärken sichtbar zu machen, sich kleiner Glühlampen bedient. Er tat dies, um nicht Apparate verwenden zu müssen, die er erst später beschreiben wollte. Bei manchen Versuchen wäre es trotzdem geeigneter gewesen, wenn er sich des Galvanoskopes oder eines Voltmeters bedient hätte. Da für die nächsten Versuche diese Apparate unumgänglich nötig sind, so seien sie an dieser Stelle beschrieben.

Abb. 65. Galvanoskop.

Einfaches Galvanoskop.

Um einen aus einem Pappestreifen gebogenen Rahmen wickeln wir einige Windungen von isoliertem Kupferdraht auf. In den Rahmen stellen wir einen gewöhnlichen Kompaß und drehen nun ersteren so, daß seine Windungen parallel der Magnetnadel verlaufen. Schicken wir dann einen Strom durch den Draht, so wird die Magnetnadel aus ihrer Nord-Südrichtung abgelenkt und kommt in einer zu den Windungen nahezu senkrechten Stellung wieder zur Ruhe. Rudi hatte sich in dieser Art besonders für Demonstrationszwecke einen ziemlich großen Apparat hergestellt (Abb. 65). Auch die große, 10cmlange Magnetnadel hatte er sich selbst gefertigt, indem er ein Stück einer alten Uhrfeder zuerst völlig durchglühte, ihm dann durch Beschneiden mit einer Blechschere die doppelte Lanzettform gab und in die Mitte ein Loch bohrte, durch das er, nachdem er die Nadel wieder gehärtet hatte, ein auf einer Seite zugeschmolzenes kurzes Glasröhrchen (etwa 5mmlang) steckte, um es dann mit etwas Siegellack zu befestigen (besser wäre auch hier unser Kolophonium-Leinölkitt). Durch Streichen mit einem starken Magneten verlieh er nun der Nadel eigenen Magnetismus. Eine durch einen Kork gesteckte Nähnadel bildete die Spitze, auf der die Nadel schwebte. Wie Magnete herzustellen sind, werden wir noch an anderer Stelle des Buches (S. 103) ausführen.

Vertikalgalvanoskop.

Für den Nachweis sehr schwacher Ströme genügt jedoch dieses Instrument nicht; auch ist es, selbst wenn es noch sogroß ausgeführt ist, zur Demonstration wenig geeignet, da man es, um Beobachtungen zu machen, von oben betrachten muß. Rudi hatte sich deshalb auch noch ein Vertikalgalvanoskop hergestellt.Abb. 66zeigt ein solches von ziemlich einfacher Art. Der Rahmen, auf den der isolierte Kupferdraht aufgewunden wird, ist 10cmlang, 0,5cmbreit, 3cmtief und ist aus dünnem Zink- oder Messingblech gefertigt.Abb. 67zeigt das Netz,Abb. 68den fertigen Rahmen, der auf der Außenseite mit einem dicken Schellacküberzug versehen und dann mit 30 bis 40meines 0,5 bis 0,6mmstarken isolierten Kupferdrahtes umwickelt wird.

Abb. 66. Vertikalgalvanoskop.

Abb. 67. Netz für das Vertikalgalvanoskop.

Abb. 68. Rahmen.

Nun biegen wir uns einen 2 bis 3mmstarken Messingdraht so wie den inAbb. 66mitbbezeichneten und befestigen an ihm den Blechrahmen in der ebenfalls aus der Abbildung hervorgehenden Weise. Auf den beiden oberen Rändern des letzteren werden noch zwei Blechstreifchen (d) angelötet, die als Lager für die Achse dienen und deren FormAbb. 69dzeigt. Bei einem Mechaniker kaufen wir uns einen flachen, etwa 9cmlangen Stabmagneten (e)— wir können ihn uns auch selbst anfertigen, wie es bei der magnetelektrischen Maschine beschrieben ist —, den wir in der Mitte mit einem Band aus Messingblech (m) versehen. Dabei legen wir die Enden des Bandes nicht übereinander, sondern biegen sie nach oben und löten sie zusammen. Dadurch entsteht eine kleine Lasche, welche wir durchbohren, um das 1,5cmlange Stück einer Stricknadel (l) hindurchzuschieben und festzulöten. Außerdem wird daran ein etwa 10cmlanger, 1mmstarker Kupferdraht (f) angelötet. An der Unterseite des Bandes wird ein kürzeres Stück Draht angelötet, an welchem wir ein kleines Scheibchen aus Bleiblech (n) befestigen. An dem Drahtfbringen wir ein Scheibchen aus Messingblech (k) so an, daß wir es verschieben können, außerdem an seinem oberen Ende eine herzförmige Zeigerspitze (g) aus rotem Papier. Über dem gebogenen Teil des Drahtesb(Abb. 66) befestigen wir eine aus weißem Karton ausgeschnittene Skala (h). Nun sind die beiden Drahtenden der Spule noch zu zwei Klemmen (i,i) auf dem Grundbrette zu führen, und der Apparat ist fertig.

Abb. 69. Stabmagnet.

Obgleich das eben beschriebene Instrument schon recht empfindlich ist — die Empfindlichkeit läßt sich durch Verschieben der Messingscheibeknach oben vermehren, durch Verschieben nach unten verringern —, so wird es uns nicht für alle Fälle genügen, und wir wollen deshalb sehen, wie wir uns einen Apparat fertigen können, der an Empfindlichkeit für schwache elektrische Ströme nichts zu wünschen übrig läßt.

Der Multiplikator.

Der Multiplikator, wie man ein solches Instrument nennt, ist im Prinzip nicht anders konstruiert, als die beiden obigen Apparate:ein Magnet, der sich senkrecht zu den vom Strome durchflossenen Windungen einer Drahtspule zu stellen sucht.

Abb. 70. Multiplikator im Vertikalschnitt.

Abb. 70zeigt uns den Multiplikator im Vertikalschnitt:aist ein kreisrundes Grundbrett, an dessen Rande drei verstellbare Schrauben die Füße bilden. Auf dem Brett liegen mit 3 bis 4mmZwischenraum zwei Drahtspulen nebeneinander (bundc), die beide im allgemeinen genau so zu verfertigen sind, wie die des Vertikalgalvanoskopes, nur müssen sie kleiner sein als jene, etwa 7cmlang, 2cmbreit, und es darf der Spulenrahmen nicht aus Weißblech gemacht werden, wie überhaupt jede Spur von Eisen an dem Apparat zu vermeiden ist. Für die Rahmen verwenden wir dünnes Zink-, Kupfer- oder Messingblech, oder wir kleben sie aus Karton zusammen. Das Bewickeln hat für jede Spule mit 30 bis 34m0,4mmstarken Drahtes zu geschehen, und es muß jede Lage von der nächsten durch ein in Schellackfirnis getränktes Papier getrennt werden. Man sehe sich vor, daß die Isolierung des Drahtes nirgends verletzt werde. Die fertigen Spulen klebt man mit Schellack in 3 bis 4mmAbstand genau in die Mitte des Grundbrettes. Die beiden äußeren Drahtenden werden zu zwei Klemmen auf den Rand des Brettesageführt, die beiden inneren werden miteinander verbunden. Sind die Spulen richtig gelegt worden, so muß ein elektrischer Strombeidein dergleichenRichtung durchfließen.

Bei diesem Instrument kommt nun nicht nureineMagnetnadel zur Verwendung, sondern ein System vonzweien, ein sogenanntesastatisches Nadelpaar. Dies besteht aus zwei miteinander verbundenen und parallelen Magnetnadeln, die mit den ungleichnamigen Polen übereinanderliegen. Von einer ziemlich dünnen Stricknadel schneiden wir uns zwei Stäbchen ab, das eine 6cm, das andere 7cmlang. Die beiden Enden des längeren schleifen wir auf einem Schleifsteine zu feinen Spitzen aus. Die Nadeln werden dann, nachdem sie magnetisiert sind, in einem Abstande, der sich aus der Dicke der Spulen ergibt (5 bis 7mm), so miteinander verbunden, wie esAbb. 71darstellt: mit einem geglühten und mit Glaspapier gereinigten, etwa 8mmstarken Kupfer- oder Messingdrahte wird die Mitte zuerst der kürzeren, dann mit dem richtigen Abstande die der längeren Nadel umwunden und schließlich das Ende des Drahtes zu einem Häkchen umgebogen, dessen oberste Stelle genau über der Mitte der beiden Nadeln liegen muß. Um der Befestigung noch mehr Halt zu geben, löten wir die Windungen des Kupferdrahtes zusammen. Dies hat mit einem Lötkolben zu geschehen und muß möglichst rasch ausgeführt werden, damit die Härte des Stahles der Nadeln nicht durch zu große Erhitzung leidet.

Abb. 71. Astatisches Nadelpaar.

Zum Aufhängen des Nadelpaares an einem Seidenfaden dient uns der Drahtbogene, der aus 3 bis 4mmstarkem Messingdrahte gebogen ist und mindestens 20cmhoch sein soll. Nachdem wir die beiden Schenkel des Bogens unten in das Grundbrett eingelassen und befestigt haben, sägen wir ihn oben in der Mitte auseinander, um zwischen die dadurch entstandenen Enden ein 4 bis 5mmweites dünnwandiges Messingröhrchen einzulöten, wie esAbb. 72aim Schnitt,bin der Ansicht zeigt. Da in diesemRöhrchen der Stiftf(Abb. 70), der als Aufhängepunkt für den Seidenfaden dient, verschiebbar sein soll, so müssen die Wandungen des Röhrchens federnd an ihm anliegen, was dadurch erreicht wird, daß wir es von oben und unten mit zwei Sägespalten versehen (sieheAbbildung 72b) und dann seitlich etwas zusammendrücken. An dem Stiftf, der oben mit einem Knopf, unten mit einem Häkchen zu versehen ist, werden einige nicht gedrehte Kokonfäden (g) befestigt, deren unteres Ende in das Ringchen des Nadelpaares eingeknüpft wird. Die für diesen Zweck geeignetsten Kokonfäden sind als Seidenumspinnung an dengutenelektrischen Kabelschnüren zu finden. Auch aus loser, nicht zu stark gedrehter Stickseide können wir gute Kokonfäden herausziehen. Der Faden muß so lang sein, daß bei einer mittleren Stellung des Stiftesfdie untere Nadel genau in der Mitte des Hohlraumes der beiden Spulen schwebt; die obere Nadel ist so weit von der unteren entfernt, daß sie nun einige Millimeter über der oberen Fläche der Spulen steht, auf welche noch eine mit einer Gradeinteilung versehene runde Kartonscheibe (h) aufgeklebt wird; diese muß in ihrer Mitte einen 7cmlangen, 4mmbreiten Spalt haben, damit man die Nadel herausnehmen kann.

Abb. 72. Messingröhrchen für den Multiplikator.

Damit wäre unser Multiplikator in der Hauptsache fertig, nur müssen wir die überaus leicht bewegliche Nadel vor Luftströmungen schützen können, was wir durch eine über den ganzen Apparat gestülpte Glasglocke erreichen. Wir können uns aber auch selbst eine durchsichtige Schutzhülle herstellen, die uns nicht so teuer zu stehen kommt, indem wir uns aus ebenen Glasplatten einen viereckigenKasten nach Art der auf Seite 79 beschriebenenGlasbehälterfertigen. Wer gar einen unbrauchbar gewordenen, noch nicht zerschnittenenRollfilmerhalten kann, der verfahre wie folgt: Sagen wir, die Schutzhülle soll einen Durchmesser von 10cmund eine Höhe von 20cmbekommen. Wir schneiden uns von dem Film, der etwa 10cmbreit sein mag, zwei 32cmlange Stücke ab und befreien sie durch Abwaschen in mäßig warmem Wasser von ihrer Gelatineschicht. Aus starkem Karton kleben wir uns einen 10cmweiten und 1cmbreiten Ring, den wir mit Essigäther, welcher ein Lösungsmittel für Zelluloid ist, bestreichen, und ziehen dann den Filmstreifen darüber, dessen übereinanderfallende Ränder wir ebenfalls mit Essigäther bestreichen und zusammenkleben. Den zweiten Streifen kleben wir oben an dem ersten an. Dadurch ist ein etwa 20cmhoher Zylinder entstanden, dessen oberer Rand, wie der untere, noch durch einen Kartonstreifen verstärkt wird. Die eine der Öffnungen des Zylinders wird mit einer kreisrunden Zelluloidscheibe zugeklebt, und die Schutzhülle ist fertig.

Volt- und Amperemeter.

Die oben beschriebenen Apparate dienen, wie der Name schon sagt, mehr dazu, dasVorhandenseingalvanischer Ströme gewissermaßen sichtbar (Galvanoskop) zu machen, weniger um ihre Stärke zu messen; dazu gebrauchen wir besondere Meßinstrumente,VoltmeterundAmperemeter(Galvanometer).

Abb. 73. Schema eines Voltmeters.

Abb. 73zeigt uns das Schema eines Voltmeters. An dem Grundbrettea, das mit Stollen versehen wird, ist die Rückwandbangeschraubt. Aufabefestigt ist die Drahtspulec, deren Bewickelung sich nach der Größe der mit dem Instrument zu messenden Spannungen richten muß.dist ein Eisenkern aus gut durchgeglühtem weichem Eisen, der mit einer Drahtschlinge an dem Hebeleaufgehängt ist.Abb. 74zeigt diesen Hebel in etwas größerem Maßstabe: Ein dünnes etwa 1cmlanges Messingröhrchen (m), das glatt über einen 3 bis 4cmlangen Messingstift paßt, dient als Lager im Drehpunkt des Hebels. Der Hebel selbst (hinAbb. 74) wird aus 1mmstarkem Messingblech geschnitten und aufmangelötet. Das Verhältnis der Armlängen geht aus der Figur hervor. Der Zeigerzwird aus Kupferdraht hergestellt und anhangelötet. Der Messingstiftfist inbeingelassen. Die Spiralfedergist aus etwa 0,5mmstarkem ungeglühtem Kupferdraht hergestellt und soll einen Durchmesser von 1 bis 1,5cmhaben. Entsprechend den drei Einschnitten im Hebel sind auf dem Brettbdrei Häkchen,h₁,h₂,h₃angebracht; dadurch kann man die Feder an drei verschiedenen Punkten des Hebels angreifen lassen und damit die Empfindlichkeit des Instrumentes regulieren.iist ein Kartonstreifen, auf den die Skala eingezeichnet wird.

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