Chapter 9

Abb. 74. Hebel.

Für unsere Zwecke wird für die Spule eine Bewickelung von 40meines 0,3 bis 0,5mmstarken Kupferdrahtes geeignet sein. Da nun ein Voltmeter, um als solches zu dienen, nicht in den Hauptstromkreis eingeschaltet werden darf, sondern im Nebenschluß liegen muß, so müssen wir einen Draht von geringerem Widerstand als dem der Spule auf der Rückseite des Brettesbanbringen. Wir verwenden dazu einen 1mmstarken, 5mlangen Kupferdraht, dessen Enden wir wie auch die der Spule zu Klemmen führen, die auf dem Grundbretteaangebracht sind. Näheres über die Schaltungsweise werden wir später hören.

Ein Amperemeter unterscheidet sich nur dadurch von einem Voltmeter, daß es in den Hauptstromkreis eingeschaltet wird und deshalb die Windungen der Spule in geringerer Zahl und von dickerem Draht sein müssen. Wir werden also etwa 3 bis 5meines 1,5 bis 2mmstarkenKupferdrahtes verwenden. Bei einem Mechaniker lassen wir uns die Instrumente durch Vergleich mit guten Präzisionsapparaten eichen.

Abb. 75zeigt uns eine andere Konstruktion eines Galvanometers welches dadurch wirkt, daß sich in einer Drahtspule eine feste Eisenplatte und ein bewegliches Eisenplättchen befinden; geht nun ein Strom durch den Draht, so werden beide Eisenteile gleichnamig magnetisch und stoßen einander ab.

Abb. 75. Andere Konstruktion eines Galvanometers.

Abb. 76. Rahmen des Galvanometers.

Wir stellen uns aus dünnem Messingblech einen Rahmen her, dessen FormAbb. 76zeigt; die vordere Begrenzungsplatte ist in der Abbildung weggelassen; sie soll ziemlich größer sein als die hintere und auch aus etwas stärkerem Blech hergestellt werden. Auf dem Boden des Rahmens befestigen wir eine 2 bis 3mmstarke Eisenplatte. In dem Winkel, den diese Eisenplatte mit der geraden Seitenwand des Rahmens bildet, soll die Drehungsachse für das bewegliche Plättchen liegen. Da die Lagerreibung möglichst gering sein muß, stellen wir uns ein Spitzenlager her: Ein Eisenstäbchen, 2mmstark und 3mmlänger als der Rahmen, wird an beiden Enden spitz zugefeilt. Nun wird aus dünnem Weißblech ein rechteckiges Plättchen geschnitten, dessen Größe sich aus der Konstruktion ergibt und außerdem ausAbb. 75zu ersehen ist und das, wie der aus Kupferdraht herzustellende Zeiger, an das Eisenstäbchen anzulöten ist(sieheAbb. 77). Sowohl an der vorderen als auch an der hinteren Begrenzungsplatte werden zwei kleine Arme (einAbb. 78) so angebracht, daß sie noch in die Öffnung des Rahmens hineinragen. Beide erhalten je an einem ihrer Enden kleine kegelförmige Vertiefungen (mit dem Körner einzuschlagen!), die zur Aufnahme der Spitzen des Eisenstäbchens dienen. Einer dieser Arme darf angelötet sein, während der andere mit zwei Schrauben befestigt wird. Für die Bewickelung gilt bei diesem Instrument das gleiche wie bei dem oben beschriebenen. Bevor wir jedoch den Draht auf den Metallrahmen aufwinden, müssen wir ihn mit in Schellack getränktem Papier umkleben.

Abb. 77. Das Plättchen mit Zeiger.

Abb. 78. Anbringen der Arme zur Aufnahme der Spitzen des Eisenstäbchens.

Ein rechteckiges Brettchen wird auf ein Grundbrett aufgeschraubt und erhält oben eine Öffnung, die so groß ist, daß wir den hinteren Teil des Rahmens durchschieben können, daß sie aber von der vorderen Begrenzungsplatte ganz bedeckt wird; letztere wird mit vier Schrauben an dem Brett befestigt. Jetzt soll der Zeiger nicht senkrecht herunterhängen, sondern unten etwas nach links sehen; das Eisenplättchen soll horizontal liegen, mit dem Zeiger einen Winkel von 100 bis 110° bilden und in einem Abstand von höchstens 2mmüber der Eisenplatte schweben. Ist es so leicht, daß es dem nach links ragenden Zeiger nicht das Gleichgewicht halten kann, so hilft man sich, indem man es mit einigen Tropfen Siegellack beschwert. Die Drahtenden werden zu Klemmen geführt, und schließlich wird die Skala angebracht, wie dies oben beschrieben wurde.

Die Messbrücke.

Zur Bestimmung von Widerständen bedient man sich im allgemeinen der sogenannten Wheatstoneschen Brücke, die sehr einfach und leicht herzustellen ist.Abb. 79gibt die Ansicht einer solchen von oben,Abb. 80einen Querschnitt.aist ein10cmbreites, 1,10mlanges Brett aus gutem Holz (etwa Nußbaum); darauf aufgeschraubt sind in einem Abstand von 2cmdie beiden Leistenb₁undb₂, zwischen denen der 3cmlange Schieberc₁sich hin und her schieben läßt. Auf diesen Schieber wird ein Messingblech aufgeschraubt, dessen Form ausAbb. 80II (von oben gesehen) und III (von der Seite gesehen) zu erkennen ist. An den Enden des Brettes werden zwischen den Leistenb₁b₂quadratische Brettchen aufgeleimt; auf diesen werden je mit einer Klemmschraube die Enden eines 1mmstarken Nickelindrahtes befestigt. Der Draht muß gut angespannt sein und genau in der Mitte zwischenb₁undb₂verlaufen; außerdem muß er auf der Spitze des Kontaktblechesefest aufliegen. Auf dem Brettchenb₂wird nun noch ein Metermaß, auf dem auch die Millimeter eingezeichnet sind, angebracht und auf dem Schieber eine Noniuseinteilung, deren Nullpunktgenauvor der Spitze des Kontaktblecheseliegen muß.

Abb. 79. Die Wheatstonesche Brücke.

Abb. 80. Querschnitt der Wheatstoneschen Brücke.

Nun brauchen wir noch einen oder mehrere Vergleichswiderstände, das heißt Drähte, deren Widerstände, in Ohm gemessen, uns bekannt sind. In den einschlägigen Geschäften kann man sich geeichte Widerstände kaufen. Außerdem sei erwähnt, daß ein 1mlanger und 0,5mmstarker Nickelindraht einen Widerstand von etwa 2 Ohm, und daß ein 4mlanger und 0,3mmstarker Kupferdraht einen solchen von ungefähr 1 Ohm besitzt.

Abb. 81. Der Kommutator.

Abb. 82. Seitenansicht des Kommutators.

Der Kommutator.

Es fehlt uns nun noch der Kommutator oder Stromwender, das ist eine Einrichtung, um mit einem einfachen Handgriff die Richtung des Stromes in einer Leitung zu ändern. An den beiden Schmalseiten eines Brettchens (BinAbbildung 81) befestigen wir je zwei Klemmschrauben (a,b,c,d). Dann machen wir zwei 5mmstarke und 7cmlange Messingblechstreifen (e₁e₂) durch kräftiges Hämmern federnd und geben ihnen die ausAbb. 82(Seitenansicht) zu erkennende Form. Ihre Mitten werden mit einem Hartgummi- oder Beinstäbchen (f), welches mit Nieten befestigt wird, verbunden. Die nicht aufgebogenen Enden der Federstreifen werden durchbohrt und bei α und β so angeschraubt, daß sie sich gerade noch leicht drehen lassen. Die inAbb. 81mit I, II, III bezeichneten Punkte sind drei flachgewölbte, messingene Ziernägel, die so anzubringen sind, daß jeweils zwei davon unter den Enden der Federne₁unde₂liegen. Nun werden die Klemmenamit α undbmit β durch ein kurzes Stück Kupferdraht, das beiderseits anzulöten ist, verbunden. Ebenso werden I mitc, II mitdund III wieder mitcverbunden. Die einzelnen Verbindungsdrähte dürfen nicht in leitende Verbindung miteinander kommen, die Enden vone₁unde₂müssen federnd und fest auf den Nagelköpfen aufliegen. Verbinde ich nun den positiven Pol einer Stromquelle mita, den negativenmitb, so ist bei der inAbb. 81gezeichneten Stellung der Federnddie positive undcdie negative Klemme. Schiebe ich nun die Messingstreifen so, daß sie die Köpfe II und III berühren, so wirdcpositiv unddnegativ.

Nachdem wir nun mit der Beschreibung aller der Apparate, die Rudi im weiteren Verlauf seines Vortrages gebrauchte, zu Ende gekommen sind, wollen wir in nachstehendem hören, welche Versuche er damit anstellte.

Der Einfluss des galvanischen Stromes auf den Magneten.

Rudi legte seine große Magnetnadel auf die Spitze des Gestelles, das er sich für das elektrische Flugrad (Seite 17) gemacht hatte, und versah deren nach Norden zeigende Spitze mit einem roten, die nach Süden zeigende mit einem weißen Papierchen, um die Bewegungen der Nadel deutlicher sichtbar zu machen. Er zeigte mit einem gewöhnlichen Stabmagnet die Anziehung und Abstoßung der ungleichnamigen und gleichnamigen Pole. Dann leitete er durch einen einfachen, zur Spirale gewundenen Draht einen starken Akkumulatorenstrom — dabei durfte er die Einschaltung eines Widerstandes (sieheAnhang) nicht vergessen, da es sonst einen Kurzschluß (Seite 153) gegeben hätte — und zeigte, daß diese Spirale die gleichen Eigenschaften aufwies, wie der Magnet. Nun ließ er von seiner Schwester den Strom ausschalten und zog die Spirale auseinander, so daß er einen gestreckten Draht in den Händen hatte, welchen er parallel über die wieder zur Ruhe gekommene Nadel hielt. Als Käthe den Strom wieder einschaltete, wurde die Nadel von ihrer Nord-Südrichtung abgelenkt. Die gleichen Versuche machte Rudi mit einigen ausvielenWindungen bestehenden Drahtspulen, wies auf die nun erhöhte Wirkung hin und erklärte, daß die Wirkung einer solchen Spule umso größer ist, je größer das Produkt aus der Zahl der Amperes und der Zahl der Windungen (Amperewindungen) ist.

Die Kraftlinien.

Um den Begriff der Kraftlinien zu erläutern, legte Rudi einen starken Stabmagneten unter einen weißen Karton, den er mit feinen Eisenfeilspänen bestreute und durch Klopfen mit dem Fingerleicht erschütterte; dabei ordneten sich die Eisenspäne nach den Kraftlinien des Magneten. Solche Kraftlinienbilder hatte sich Rudi schon vor dem Vortrag mehrere hergestellt und sie durch sehr reichliches Bestäuben mit Fixativ fixiert; diese gab er nun seinen Hörern, da die Linien des anderen beim Herumgeben zu bald zerstört worden wären. Um zu zeigen, daß sich um jeden Strom, auch wenn er geradlinig verläuft, ein kreisförmiges magnetisches Feld ausbreite, steckte Rudi durch das Loch einer dünnen Messingscheibe, die er mit Eisenfeile bestreute, einen 3mmstarken Kupferdraht, mit dem er seine Akkumulatorenbatterienur einige Sekundenkurz schloß, während er gleichzeitig die Blechscheibe etwas erschütterte; dabei ordneten sich die Feilspäne in konzentrischen Ringen um den Draht herum. (Man sei bei diesem Versuche vorsichtig, da der Draht durch den Kurzschluß bis zum Glühen oder gar Schmelzen erhitzt werden kann!) Wie sich nun diese Kraftlinien bei einer Spule so vereinigen, daß sie eine ähnliche Anordnung wie beim Magneten erhalten, erläuterte Rudi an einer Tafel, auf der das inAbb. 83wiedergegebene Bild aufgezeichnet war. Bei dieser Gelegenheit wies er auch darauf hin, daß die Größe der magnetischen Kraft mit der Zahl der Kraftlinien, die z. B. durch 1qcmgehen, also mit der Dichte der Linien wächst.

Abb. 83. Verlauf der Kraftlinien in einer vom elektrischen Strome durchflossenen Drahtspirale.

Der Elektromagnet.

Für den nächsten Versuch stellte Rudi eine Spule (mit etwa 300 Windungen) so in der Nähe seiner Magnetnadel auf, daß diese, sobald durch jene ein Strom in Stärke von drei Leclanché-Elementen floß, ein wenig abgelenkt wurde. Ohneden Strom auszuschalten, schob er dann einen Eisenstab in die Spule; dadurch wurde die magnetische Kraft sofort um so viel stärker, daß die Magnetnadel ganz nach der Spule hingezogen wurde. Dabei wies er darauf hin, daß jetzt die Kraftlinien der Windungen nicht mehralleinwirken, sondern auch das Eisen selbst magnetisch machen und dieses nun eigene Kraftlinien erzeugt. Ferner erwähnte er, daß sich nicht alle Sorten von Eisen gleich stark vom elektrischen Strome magnetisieren lassen und daß weiches Eisen sich ganz anders verhalte wie Stahl. Er tauchte ein Stück eines gut durchgeglühten 3mmstarken Eisendrahtes in Eisenfeilspäne, welchenichtangezogen wurden; dann steckte er über den Draht eine kleine vom Strom durchflossene Spule, und nun wurden die Feilspäne angezogen; darauf entfernte er die Drahtrolle, und die Späne fielen herab. Denselben Versuch machte er auch mit einer stählernen Stricknadel; als er aber hierbei die Drahtspule entfernte, fielen die Feilspäne nicht herab, sondern blieben hängen. Die Erklärung dieser Vorgänge führte Rudi etwa folgendermaßen aus: Wir müssen uns die Moleküle des Eisens als mit zwei magnetischen Polen versehen vorstellen. Für gewöhnlich liegen diese kleinsten Teile gänzlich ungeordnet, so daß sie ihre magnetischen Wirkungen gegenseitig aufheben. Durch die Kraftlinien einer magnetischen Drahtspule werden die Moleküle so geordnet, daß nach der einen Richtung alle ihre nordmagnetischen Pole, nach der anderen alle südmagnetischen zeigen; dadurch summieren sich ihre Wirkungen, so daß an den Enden des Stabes der stärkste Magnetismus auftritt, wie dies ja auch beim gewöhnlichen Stahlmagneten der Fall ist. Wird der elektrische Strom unterbrochen, so fallen beim weichen Eisen die Moleküle wieder in ihre ursprüngliche Lage zurück. Anders dagegen beim Stahl oder auch schon beim gehärteten Eisen. Wir wollen einmal das Stück von weichem Eisendraht, das, wie wir vorhin gesehen haben, nur so lange magnetisch blieb, als es vom Strome umflossen war, härten, indem wir es in glühendem Zustande in kaltes Wasser tauchen, und dann den Versuch wiederholen. Nun verhält es sich, wie vorhin dieStricknadel, es behält seinen Magnetismus; glühen wir es wieder aus, so verliert es ihn wieder. Vollständig verliert dagegen selbst das weichste Eisen den ihm einmal beigebrachten Magnetismus nicht; der zurückbleibende Rest wirdremanenterMagnetismus genannt. Darüber werden wir im nächsten Vortrag noch ausführlicher sprechen.

In dem nächsten Versuch erläuterte Rudi die Beziehung zwischen Stromrichtung und Magnetpol. Er stellte einen Elektromagneten so weit von der großen Magnetnadel auf, daß diese gerade noch deutlich sichtbar abgelenkt wurde. In den Stromkreis der Drahtspule hatte er den Kommutator eingeschaltet, mit dessen Hilfe er — nachdem er ihn zuvor kurz beschrieben hatte — die Stromrichtung änderte. Dadurch wurde die vorhin angezogene Nadelhälfte jetzt abgestoßen, und die andere strebte nun dem Elektromagneten zu. Rudi wies darauf hin, daß die Bezeichnung der Pole von der Stromrichtung abhinge und zeigte diese Tatsache auch an dem Vertikalgalvanoskop, dessen Zeiger bei der einen Stromrichtung nach rechts, bei der anderen nach links hin ausschlug. An dieser Stelle erwähnte Rudi auch die Amperesche Schwimmerregel: Denkt man sich in dem Draht der Magnetisierungsspirale in der Richtung des positiven Stromes schwimmend, so daß man mit dem Gesicht dem Magnetstab zugewendet ist, so muß dessen Nordpol zur linken Seite des Schwimmers entstehen.

Über einige praktische Anwendungen des Elektromagneten, wie elektrische Klingel, Telegraph u. s. w. werden wir im nächsten Vortrage hören; jetzt wollen wir noch die Wirkungsweise der einzelnen Meßinstrumente genauer kennen lernen.

Die Wirkungsweise der Messinstrumente.

Das einfache Nadelgalvanoskop ist nichts anderes als eine flache Drahtspule, durch welche, sobald sie ein Strom durchfließt, Kraftlinien laufen, die die Magnetnadel in ihre Richtung zwingen. In der gleichen Weise kommt die Wirkung des Vertikalgalvanoskopes zu stande.

Ebenso verhält sich der Multiplikator; nur daß wir hier eine durch vier Umstände erhöhte Empfindlichkeithaben. Erstens ist die Beeinflussung der Erde auf das Nadelpaar sehr herabgesetzt, da die beiden ungleichnamig übereinanderliegenden Pole nach entgegengesetzten Richtungen streben. Sie spielen trotzdem in die Nord-Südrichtung ein, da der Magnetismus der oberen (längeren) Nadel etwas stärker ist. Zweitens haben wir bei diesem InstrumentzweiDrahtspulen, also mehr Amperewindungen und damit mehr Kraftlinien. Drittens wirken die Kraftlinien nicht nur innerhalb der Spule auf das Nadelpaar, sondern auch außerhalb, und zwar auf beide Nadeln in gleicher Weise — obgleich diese mit den ungleichnamigen Polen übereinanderliegen — da die Kraftlinien außerhalb der Windungen in entgegengesetzter Richtung laufen, wie die innerhalb der Windungen. Viertens bietet die Art der Aufhängung am Kokonfaden der Drehung nur einen sehr geringen Widerstand.

Die Wirkungsweisen der beiden aufSeite 96 bis 99beschriebenen Instrumente ist dort schon hinreichend erklärt worden; wir wollen jetzt nur noch hören, warum das Voltmeter, entgegengesetzt dem Amperemeter, im Nebenschluß liegen muß. Doch bevor wir das verstehen können, müssen wir die Spannungsverhältnisse an den verschiedenen Stellen eines vom Strome durchflossenen Leiters kennen lernen.

Das Spannungsgefälle.

Zu dem Versuch, den wir dabei ausführen, müssen wir schon einen praktischen Gebrauch von dem im Nebenschluß liegenden Voltmeter machen. Wir verbinden die Pole eines Bunsenelementes mit einem etwa 1mlangen, zum Kreise gebogenen Nickelindrahte von 0,5mmStärke. Dann führen wir von den beiden Stellen des Drahtkreises, die den Polen des Elementes am nächsten liegen, je einen Kupferdraht zu den Klemmen unseres Voltmeters, das, wenn wir es für diesen Versuch verwenden wollen, mindestens Zehntelvolt anzeigen muß. Ist unser Instrument nicht so empfindlich, so müssen wir statteines5 bis 10 Elemente hintereinandergeschaltet oder unser Vertikalgalvanoskop verwenden, das freilich nur die relativen, nicht die absoluten Spannungsgrößen angibt. Verwenden wir das Voltmeter, so müssen wir den auf der Rückwand angebrachtenNebenschlußdrahtausschalten, da der Nickelindraht nun seine Stelle vertritt. (Für die weiteren Betrachtungen nehmen wir an, wir hätten das inAbb. 66dargestellte Vertikalgalvanoskop verwendet.) Nachdem wir also die genannte Verbindung hergestellt haben, werden wir einen Ausschlag der Nadel nach rechts etwa bis zur Ziffer 6 der Skala bekommen. Rücken wir nun die beiden Drahtenden, die wir um den Nickelindraht herumgebogen haben, von den Polen des Elementes weg und der Mitte des Drahtes zu, so wird der Ausschlag der Nadel immer kleiner und kleiner, bis sie auf 0 zur Ruhe gekommen ist. Jetzt werden die verschobenen Drahtenden noch 10 oder 20cmvoneinander entfernt sein. Wir schalten, ohne im übrigen etwas zu verändern, statt des Galvanoskopes unseren Multiplikator ein, der, da er viel empfindlicher ist, jetzt noch kräftig ausschlägt. Wir schieben nun die Drahtenden noch weiter zusammen, bis auch dieses Instrument keinen Strom mehr anzeigt; sie werden dann nur noch wenige Zentimeter voneinander entfernt sein.

Abb. 84. Schematische Darstellung eines Stromkreislaufes.

Diese Erscheinung erklärte Rudi an zwei Zeichnungen, die er in großem Maßstabe ausgeführt hatte und die in denAbb. 84und85dargestellt sind. Eine Glasröhre sei mit verdünnter Schwefelsäure gefüllt und einerseits mit einer KupferplatteK, anderseits mit einer ZinkplatteZverschlossen, so daß sie ein Voltasches Element bildet; vonZnachKführt ein Draht. Wir haben dann einen geschlossenen StromkreisK–a–Z–b–K. BeiKhaben wir ½ Volt positiver Spannung; wie wir vorhin gesehen haben, sinkt diese, je weiter wir uns der Mitte (a) des Drahtes nähern, bis sie hier auf dem Wert 0 angelangt ist. Gehen wir noch weiter, so sinkt die positive Spannung noch mehr, das heißt sie geht in einenegative Spannung über, bis sie beiZden Wert −½ Volt erreicht hat. Verfolgen wir nun die Potentiale auch in der Flüssigkeit, so finden wir, daß beiZein plötzlicher Wechsel eintritt: von −½ Volt (der Zinkplatte) steigt die Spannung (der Flüssigkeit) auf +½ Volt, um von da ab wieder bis 0 (beib) zu sinken, bis sie beiKwieder den Wert −½ Volt erreicht hat. Den plötzlichen Wechsel der Potentiale beiKundZverursacht die elektrische Scheidekraft, die Kraft, der wir das Entstehen der elektromotorischen Kraft verdanken. InAbb. 85seiKZein vom Strome durchflossener Leiter. BeiKhat die Spannung den positiven WertKA, bei den Punktena,b,c,dsinkt sie ständig (die Längen der Linienaa₁,bb₁,cc₁,dd₁u. s. w.), beiMist sie gleich 0 und beiZgleich dem negativen WertZB.

Abb. 85. Schema des Spannungsgefälles.

Abb. 86. Schaltungsschema für Volt- und Amperemeter.

Die Voltmeterschaltung.

Jetzt ist auch leicht zu verstehen, warum ein Voltmeter nicht wie das Amperemeter in den Hauptstromkreis eingeschaltet werden darf. Betrachten wir das Schema inAbb. 86:Aist eine Stromquelle,Xein Leitungsnetz,Bdas in den Hauptstrom eingeschaltete Amperemeter, das, um dem Strom möglichst wenig Widerstand zu bieten, aus wenig Windungen eines dickenDrahtes besteht. Weil der Widerstand des Instrumentes nahezu gleich 0 ist, besteht auch zwischen den Klemmen α und β fast kein Spannungsunterschied. Anders verhält sich dies bei den beiden Punkten γ und δ, an welchen die Zuleitungsdrähte zum VoltmeterCangeschlossen sind: Hier herrscht die Spannungsdifferenz, die die elektromotorische Kraft der Stromquelle bei dem Widerstand des LeitungsnetzesXhervorzurufen im stande ist. Das Voltmeter besteht aus vielen Windungen eines dünnen Drahtes, damit es der Hauptleitung nicht zu viel Strom entziehe; denn durch den großen Widerstand des langen dünnen Drahtes fließt nur ein geringer Bruchteil des Hauptstromes, dem nur der vielmal kleinere WiderstandXentgegensteht. Fehlt ein natürlicher Hauptstromkreis bei einer Stromquelle, deren Spannung gemessen werden soll, so muß er künstlich hergestellt werden (vergleicheSeite 97).

Widerstandsbestimmung.

Wir haben jetzt gesehen, wie wir Stromstärken und Spannungen messen können, und wollen nun noch eine einfache Art der Widerstandsbestimmung kennen lernen.

Abb. 87. Wheatstonesche Brücke.

Lassen wireinenelektrischen Strom durch zwei gleiche Drähte fließen (a, α,bunda, β,binAbb. 87) und verbinden zwei beliebige Stellen (α und β) dieser Leitungen miteinander, so wird nur dann ein Strom durch diese Verbindung, die auchBrückegenannt wird, fließen, wenn die Spannungen an den beiden Anschlußstellen (α und β) verschieden sind, das heißt, wenn an den Enden des Verbindungsstückes eine Potentialdifferenz besteht. Ist diese nicht vorhanden, so kann in αβ auch kein Strom fließen. Denken wir uns nun das Spannungsgefälle der beiden Drähtea, α,bunda, β,bgraphisch dargestellt, so bekommen wir zweimal dieAbb. 85. Markieren wir hier auf den beiden Abbildungen zwei Punkte gleicher Spannungen, z. B.e, so ist das VerhältnisKe:eZbei der einen Abbildung gleich dem VerhältnisKe:eZbei der anderen. Nehmen wir auch an, der Widerstand der beiden Zweigdrähte sei verschieden, so gilt doch das Gleiche. InAbb. 88sei I der Zweigdraht mit größerem, II der mit geringerem Widerstand; die Spannung ist an den Enden beider gleichKAundZB, und nur die durch die Länge vonKZausgedrückten Widerstände sind verschieden. Zeichnen wir nun hier zwei Punkte gleicher Spannungen ein, z. B. in I αxund in II βx, so ist auch hierKα : αZ=Kβ : βZ. Das Gleiche gilt auch dann, wenn wir annehmen, daß einer der Zweigdrähte aus zwei Teilen mit verschiedenen Widerständen bestehe.

Abb. 88. Spannungsgefälle in zwei verschiedenen Widerständen.

Abb. 89. Wheatstonesche Brücke.

Wir spannen nun einen homogenen, an allen Stellen gleichstarken Draht gerade aus, wieabinAbb. 89, und betrachten ihn als einen Zweig unserer Doppelleitung, die vom ElementEgespeistwird; den anderen Zweig stellen wir zusammen aus einem unbekannten WiderstandeXund einem bekanntenV(Vergleichswiderstand). In die Brücke αβ schalten wir unseren MultiplikatorG. Wenn es nicht der Zufall gerade gewollt hat, so ist jetzt die Spannung bei α nicht gleich der bei β, weshalb uns der Multiplikator einen Strom anzeigen wird. Verschieben wir nun das Drahtende bei β nach rechts oder links, so werden wir leicht die Stelle finden, die mit α auf gleicher Spannung ist, was wir daran erkennen, daß der Multiplikator keinen Strom mehr anzeigt. Daß der ausgespannte Drahtabdem Nickelindraht (a) unserer Meßbrücke (Seite 100) und das Drahtende β dem Schieber (c) gleichkommt, braucht nicht näher erwähnt zu werden. Da auf unserer Meßbrücke ein Maßstab angebracht ist, so können wir leicht das Verhältnisaβ : βbablesen; wir wissen aber auch, daß dies gleichaα : αbist. Nehmen wir an, daß der Schieber unserer Brücke, die in 100 Teile (Zentimeter) geteilt ist, bei 75 steht, ferner daß unser bekannter Widerstand 10 Ohm habe, so können wir folgende Proportion aufstellen: 75 : 25 =X: 10; daraus ergibt sichX= 30 Ohm.

Wollen wir genaue Messungen machen, so müssen wir zu den Verbindungen der einzelnen Apparate möglichst kurze und dicke Drähte verwenden, damit wir ihre Widerstände vernachlässigen können, ohne dabei einen merkbaren Fehler zu begehen.

Will man Widerstände bei Anwendung von Wechselströmen (siehe vierter Vortrag) messen, so können zur Bestimmung der Stromlosigkeit der Brücke unsere bisher gebrauchten Apparate nicht verwendet werden. Man bedient sich in diesem Falle des Telephons (sieheAnhang). Wird dieses von einem Wechselstrom durchflossen, so gerät durch den Wechsel der Magnetpole die Membrane in Schwingung und gibt einen Ton von sich; ist es tonlos, so ist es auch stromlos. Hat man kein Telephon zur Verfügung, so genügt es, einen einfachen kleinen Elektromagneten mit möglichst vielen Windungen eines dünnen Drahtes in einem Kästchen einer Membran gegenüber zu bringen, wie das auch bei dem im Anhang beschriebenen Telephon gemacht ist.

[2]Schwefelsäure zersetzt sehr rasch jede organische Substanz, weshalb man seine Hände und Kleider vorsichtig vor ihr schützen soll. Verdünnte Schwefelsäure wirkt nicht so rasch, doch hat man damit sich oder seine Kleider begossen, so unterlasse man es nicht, sofort mit Ammoniak (Salmiakgeist) die betreffenden Stellen abzuwaschen.[3]Das Schmelzen dieser sehr leicht entzündbaren Stoffe darfnieauf demoffenenFeuer geschehen. Zwischen Schmelzgefäß und Flamme soll sich immer ein großes Stück Eisenblech oder ein Stück starken Drahtstramines befinden.[4]Man kann sich für diese Versuche auch des Vertikalgalvanoskopes (Abb. 66) bedienen, dessen Empfindlichkeit man durch Entfernen des Regulierschiebers an der Nadel herabgemindert hat.

[3]Das Schmelzen dieser sehr leicht entzündbaren Stoffe darfnieauf demoffenenFeuer geschehen. Zwischen Schmelzgefäß und Flamme soll sich immer ein großes Stück Eisenblech oder ein Stück starken Drahtstramines befinden.

[4]Man kann sich für diese Versuche auch des Vertikalgalvanoskopes (Abb. 66) bedienen, dessen Empfindlichkeit man durch Entfernen des Regulierschiebers an der Nadel herabgemindert hat.

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