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                     Anmerkungen zur Transkription

  Der vorliegende Text wurde anhand der Buchausgabe von 1909 so weit
  wie möglich originalgetreu wiedergegeben. Typographische Fehler
  wurden stillschweigend korrigiert. Ungewöhnliche und heute nicht mehr
  verwendete Schreibweisen bleiben gegenüber dem Original unverändert;
  fremdsprachliche Ausdrücke wurden nicht korrigiert.

  Die Fußnoten wurden an das Ende des jeweiligen Kapitels verschoben.
  Als Multiplikationszeichen wurde im Original ein Punkt auf der
  Grundlinine (.) eingesetzt; in der vorliegenden Version wird
  für dieses Zeichen der mittig gesetzte Punkt (·) verwendet, um
  Verwechslungen mit einem Punkt am Satzende vorzubeugen.

  Das Original wurde in Frakturschrift gesetzt; besondere
  Schriftschnitte werden im vorliegenden Text mit Hilfe der folgenden
  Sonderzeichen gekennzeichnet:

        fett:     #Rautenzeichen#
        gesperrt: ~Tilden~
        Antiqua:  _Unterstriche_

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                           Elektrotechnisches
                           Experimentierbuch


           Eine Anleitung zur Ausführung elektrotechnischer
            Experimente unter Verwendung einfachster, meist
                  selbst herzustellender Hilfsmittel.


                        Von Eberhard Schnetzler.


                          Mit 250 Abbildungen.

            #Einundzwanzigste neubearbeitete Auflage.#


                             [Illustration]


                      Stuttgart, Berlin, Leipzig.

                  Union Deutsche Verlagsgesellschaft.




                             Alle Rechte,
          insbesondere das der Übersetzung wie der sämtlichen
      im Werke mitgeteilten Original-Konstruktionen vorbehalten.

  Druck und Copyright 1909 der Union Deutsche Verlagsgesellschaft in
                              Stuttgart.




[Illustration]




Vorwort


Bei der Ausarbeitung vorliegenden Buches war ich erstens bestrebt,
eine klare Anleitung zur Ausführung von Experimenten zu geben;
zweitens sollten die physikalischen Vorgänge soweit wissenschaftlich
erklärt werden, als es dem Zwecke des für die Jugend bestimmten Buches
entsprechen konnte; drittens habe ich dem Umstande Rechnung getragen,
daß unsere jungen Physiker sich oft mit sehr geringen Mitteln begnügen
müssen; ich habe deshalb bei jedem Kapitel eine eingehende Beschreibung
der ~Selbstherstellung~ der nötigen Apparate gegeben und auch hierbei
wieder keine zu großen Anforderungen an den Besitz von Werkzeugen oder
gar Werkzeugmaschinen gestellt. Diese Anleitungen sind die Ergebnisse
~praktischer~ Erfahrungen; nach Möglichkeit habe ich ungeprüfte Ideen
vermieden, da sie fast nie einer wirklichen Ausführung entsprechen.

Um den drei Teilen: Anfertigung der Apparate, Ausführung der
Experimente und theoretische Erklärung derselben durch das ganze
Buch hindurch einen inneren Zusammenhang zu geben, erkläre ich in
erzählender Form, wie sich ein Knabe, Rudi, Apparate herstellt für
Experimentalvorträge, die er vor einem Auditorium von Verwandten hält,
wie er in diesen Vorträgen die Experimente ausführt, und wie er die
Vorgänge erklärt. Was sich in diese Form nicht einpassen ließ, aber
dennoch nicht fehlen durfte, ist in einem Anhange nachgetragen.

Ich kann dem jungen Leser nichts näher ans Herz legen, als durch
Abhalten kleiner Vorträge sich selbst in seiner Liebhaberwissenschaft
zu prüfen; denn: _docendo discimus_. Ein zweiter Vorteil ist hierbei
auch der Umstand, daß man gezwungen ist, auf ein bestimmtes Ziel
hinzuarbeiten; das Experimentieren des jungen Physikers verliert dann
den Charakter der gedankenlosen Spielerei, den es sonst so oft trägt,
und macht seine Arbeit zu einer angenehmen, unterhaltenden, aber
dennoch ernsten und Nutzen bringenden.

Da die ersten Auflagen des Buches bei den jungen Physikern so großen
Anklang gefunden haben, sah ich mich veranlaßt, das Buch einer erneuten
Durchsicht zu unterziehen. Nur weniges, das sich als überflüssig
zeigte, konnte gestrichen werden, dafür mußte Neues, Wichtigeres an die
Stelle treten. Auch mußten manche älteren Versuchsanordnungen durch
neuere ersetzt werden, entsprechend den Fortschritten der Physik und
Elektrotechnik. Auch wurde der Bau einiger Apparate neu beschrieben.

  Eberhard Schnetzler.




Inhalt.


                                                          Seite
  1. Vortrag. Reibungs- und Influenzelektrizität              1

  2. Vortrag. Der galvanische Strom                          55

  3. Vortrag. Die praktische Anwendung des elektrischen
  Gleichstroms                                              112

  4. Vortrag. Induktions- und Wechselströme                 157

  5. Vortrag. Von der Geissler- zur Röntgenröhre            209

  6. Vortrag. Elektrische Schwingungen                      230

              Anhang                                        274

                Telephonanlage                              274

                Rheostate                                   286

                Taschenakkumulator                          291

                Universal-Volt-Ampere-Meter                 294

                Elektroskop                                 306

                Anlage für Funkentelegraphie                307

                Kraftmaschine mit Gewicht                   311

              Alphabetisches Sachregister                   315

              Verzeichnis der Abbildungen                   319




[Illustration]




Erster Vortrag.

Reibungs- und Influenzelektrizität.


Es war ein schwüler, heißer Sonntagnachmittag, als unser Rudi in seinem
Dachkämmerchen, das er sich zur Werkstätte eingerichtet hatte, unwillig
die Werkzeuge beiseite legte: „Heute ist es da oben zu heiß,“ seufzte
er und ging hinunter in die Wohnung, um zu sehen, was denn seine
Geschwister machten. Er hatte noch zwei ältere Schwestern und einen
jüngeren Bruder; er fand sie alle drei beisammensitzen und sich eifrig
damit beschäftigen, eine Siegellackstange zu reiben und dann damit
kleine Papierschnitzelchen anzuziehen. Mit einiger Selbstgefälligkeit
fragte er, ob sie denn überhaupt wüßten, was sie da machten, und woher
das käme, daß diese Papierschnitzel von dem geriebenen Siegellack
angezogen würden. „Ja, der Siegellack wird elektrisch, und die
Elektrizität zieht an,“ meinte eine der Schwestern. Ob dieser naiven
Erklärung lachte Rudi seine Schwester aus, die ihm nun erwiderte: „Wenn
du alles Elektrische so gut verstehst, so könntest du uns auch ab und
zu etwas davon erklären; aber du sitzest den ganzen Tag in deiner
Dachkammer und läßt uns nichts wissen und nichts sehen von deinen
Experimenten.“ -- „Und wenn man einmal hinaufkommt,“ meinte die jüngere
Schwester, „dann sieht man überall mit großen Buchstaben geschrieben:
‚Berühren gefährlich‘, oder ‚Vorsicht, geladen‘, oder ‚Gift‘; man
traut sich kaum, etwas anzusehen.“ -- „Ja, das ist gar nicht schön
von dir,“ fiel der kleine Karl ein, und nun entspann sich ein kleiner
Streit zwischen den Kindern, in dem Rudi angeschuldigt wurde, daß
er seine Geschwister vernachlässige. Da kam zur rechten Zeit die
Mutter dazwischen und schlichtete den Streit. Sie machte nun Rudi den
Vorschlag, er solle in einer Reihe von kleinen Experimentalvorträgen
sie über die Geheimnisse seiner Spezialwissenschaft belehren.

Das war für Rudi ein neuer Gedanke, der ihn nun ganz fesselte. Er ging
gleich auf seine „Bude“, wie er sein Zimmer nannte, setzte sich in
den bequemsten Stuhl und besann sich nun, über was er seinen ersten
Experimentalvortrag halten und wen er dazu einladen sollte.

Da er ein kluger und ruhig überlegender Kopf war, so hielt er es
für das beste, mit dem Einfachsten anzufangen. „Reibungs- und
Influenzelektrizität,“ meinte er, „das wird wohl reichen für einen
Vortrag.“ Nun kam ihm aber ein Bedenken: er hatte ja gar nicht genug
Apparate für einen solchen Vortrag; aber auch das war schließlich kein
Hinderungsgrund für einen Jungen, der dem Grundsatz huldigte: „Hat man
keines, so macht man eines.“ Er stellte sich also zusammen, was er an
Apparaten schon habe, und was er sich noch machen müsse.

Eine Reibungselektrisiermaschine, ein Elektrophor, ein Elektroskop und
zwei Leidener Flaschen hatte er sich schon hergestellt; es fehlten ihm
nur noch eine Influenzelektrisiermaschine und einige zur Demonstration
besonders geeignete Apparate. So brauchte er zwei genügend große
Gestelle zum Aufhängen von elektrischen Pendeln und einen sogenannten
Konduktor, um die elektrische Verteilung zeigen zu können, ferner einen
Apparat zum Nachweis der ausschließlich oberflächlichen Verteilung
der Elektrizität auf Leitern. Außerdem wollte er auch zeigen, daß die
Elektrizität Wärme erzeugen könne; auch hierzu mußte er sich einen
geeigneten Apparat machen, und die Franklinsche Tafel durfte natürlich
nicht fehlen.

Wir wollen nun zunächst sehen, wie Rudi sich die
Reibungselektrisiermaschine und die Leidener Flaschen hergestellt hat
und wie man sich die übrigen Apparate mit einfachen Mitteln ohne große
Kosten herrichten kann.

[Sidenote: Glas, Hartgummi, Holundermark.]

Eine rote Siegellackstange, einen Hartgummistab, der aber auch durch
einen Hartgummikamm oder -federhalter ersetzt werden kann, sowie einen
Glasstab und einige Holundermarkkügelchen muß man sich kaufen. Glas
und Hartgummigegenstände beschafft man sich am besten und sichersten
bei einem Mechaniker. Das Holundermark kann man auch selbst gewinnen:
Im Winter sammelt man einige starke einjährige Triebe und macht das
Mark durch Abspalten des Holzes frei. Mit einem scharfen Messer werden
die Kügelchen roh geschnitzt und schließlich durch Rollen zwischen den
Händen schön rund gemacht.

[Sidenote: Seide.]

Außerdem brauchen wir eine Anzahl guter Seidenfäden. Nicht alle
Sorten sind gleich gut, da sehr oft das zum Färben verwandte Pigment
metallhaltig ist. Die äußere Seidenumspinnung der elektrischen
Leitungsschnüre (meist grün) ist ziemlich zuverlässig; man wickelt
davon einen Strang, etwa 30 bis 40 _cm_, ab und auf ein Stückchen
Karton auf.

[Sidenote: Elektrisches Pendel.]

Zwei Gestelle für die elektrischen Pendel werden folgendermaßen
hergestellt: Man richtet sich ein kreisrundes Brettchen von 10
_cm_ Durchmesser und 1 _cm_ Dicke, rundet die Kanten mit Feile und
Glaspapier ab und klebt auf die Unterseite an drei Stellen nahe dem
Rande je ein 3 bis 4 _mm_ starkes Korkscheibchen fest. Aus 2 _mm_
starkem Eisen- oder besser Messingdraht biegen wir nun einen Bügel,
dessen Maße, Form und Befestigungsart wohl zur Genüge aus Abb. 1
hervorgehen.

[Illustration: Abb. 1. Gestell zum elektrischen Pendel.]

[Sidenote: Verwendung von Messing.]

Es sei an dieser Stelle gleich noch einiges über die Verwendung von
Messing gesagt. Messing ist nicht gerade billig und kann wohl meistens
durch Eisen ersetzt werden. Da es sich aber viel leichter bearbeiten
läßt als Eisen und nicht rostet, so wird man es in den meisten
Fällen diesem vorziehen. Außerdem sind die blanken Messingteile an
physikalischen Apparaten viel schöner; sie sind leicht zu reinigen und
machen dann durch ihren Glanz einen erfreulichen, sauberen Eindruck.
Eisen darf oft wegen seiner magnetischen Eigenschaften gar nicht
verwendet werden.

[Sidenote: Elektrophor.]

Elektrophore können auf sehr verschiedene Arten hergestellt werden;
es sei hier nur eine angegeben; die Anfertigung erfordert einige
Aufmerksamkeit, sichert aber schließlich ein zweifellos gutes Resultat.

[Illustration: Abb. 2. Form zum Elektrophor.]

Wir machen uns aus starkem Papier, etwa Packpapier, einen
kuchenblechförmigen Behälter, 20 bis 30 _cm_ im Durchmesser, 1 bis 1,5
_cm_ hoch. Während der Boden nur eine Lage stark zu sein braucht, muß
das Papier für den Rand mindestens fünffach genommen werden. Zum Gießen
muß die Form auf eine ebene Unterlage gestellt werden, und der Boden
darf keine Falten werfen. -- Eine bessere Form erhält man, wenn man auf
ein völlig ebenes und glattes Brett ein kreisrundes, ziemlich starkes
und völlig glattes Stanniolblatt legt und darum herum einen Papierrand
wie oben aufklebt (Abb. 2).

Die Herstellung der Masse erfordert nun einige Sorgfalt: Wir wägen
5 Teile (ca. 250 _g_) ungebleichten Schellack, 1 Teil Terpentin und
1 Teil Wachs ab. In einer reinen Pfanne werden zuerst über mäßigem
Feuer das Wachs und das Terpentin zusammengeschmolzen; dann wird bei
stärkerer Hitze und unter ständigem Umrühren mit einem Glasstabe der
Schellack ganz langsam in kleinen Portionen zugegeben; man warte
mit der folgenden Portion jeweils so lange, bis die vorausgegangene
~völlig~ vergangen ist. Ist so aller Schellack zusammengeschmolzen,
so nimmt man das Gefäß vom Feuer und läßt es ein paar Minuten ruhig
stehen. Zum Gusse muß die Form ein wenig angewärmt und völlig eben
gestellt worden sein. Nun wird die Masse langsam eingegossen und
die etwa entstehenden größeren Luftblasen werden mit dem Glasstabe
beseitigt. Ist alle Masse eingelaufen und gleichmäßig verteilt, so darf
sie vor dem völligen Erkalten nicht mehr berührt werden. Am sichersten
ist es, man läßt sie 5 bis 6 Stunden stehen; nun wird der Papierrand
abgerissen, und etwa zurückbleibende Papierreste werden mit ~kaltem~
Wasser abgewaschen. Der Stanniolbelag auf dem Boden wird sorgfältig
abgezogen, und die Kanten rundet man mit Messer und Feile säuberlich
ab. Zum Gebrauche nehme man ~die~ Seite nach oben, welche beim Gusse
unten war.

Den Deckel für das Elektrophor kann man auf verschiedene Arten
herstellen. Er soll etwa 3 _cm_ kleiner sein als der Kuchen und kann
aus Messing-, Kupfer- oder Zinkblech gefertigt werden: man schneidet
eine kreisrunde Scheibe und wölbt durch Hämmern den Rand etwas nach
oben, doch achte man sehr darauf, daß die Scheibe selbst völlig eben
bleibe. In der Mitte der Scheibe wird ein Stückchen Messingrohr mit
etwa 1 _cm_ lichter Weite aufgelötet und in dieses ein Glasstab
eingekittet.

[Sidenote: Schellackkitt.]

Als Kitt kann gewöhnlicher roter Siegellack verwendet werden; besser,
aber etwas schwieriger herzustellen ist der Schellackkitt: Man gibt
in einen großen Blechlöffel oder in ein kleines Pfännchen etwa drei
Teelöffel Schellacklösung -- Schellack wird in Weingeist gelöst -- und
stellt das Gefäß auf einem großen Eisenblech, welches das Entzünden der
Masse verhindern soll, über die Flamme eines Bunsenbrenners.

Sobald die Lösung heiß geworden ist, wird ungelöster Schellack
beigegeben, und zwar so viel, bis eine dickflüssige Masse entstanden
ist. Nun gießt man noch einige Tropfen Spiritus zu, rührt mit einem
Glasstab um, zündet die Masse an, bringt sie ~brennend~ an die
zusammenzukittenden Teile, die schon vorher etwas angewärmt werden
mußten, und bläst dann sofort die Flamme aus; man hat nun noch Zeit,
die einzelnen Teile in die richtige Stellung zueinander zu bringen;
war das Verhältnis von geschmolzenem und gelöstem Schellack richtig,
so ist der Kitt nach 12 bis 24 Stunden trocken und ohne spröde zu
sein derartig fest, daß an ein Trennen der zusammengekitteten Teile
nicht mehr zu denken ist. Dieser Kitt erträgt sogar eine ziemlich hohe
Temperatur, ohne weich zu werden.

[Sidenote: Prüfung der Isolierfähigkeit des Glases.]

Zum Griff läßt sich nicht jedes Glas gleichgut verwenden, da manche
Sorten schlecht isolieren. Um die Isolierfähigkeit von Glas zu prüfen,
verfährt man folgendermaßen: Man hängt an zwei ~leinenen~ Fäden je ein
Holundermarkkügelchen auf und befestigt die Fäden an der Glasstange.
Das Glas muß vorher gründlich gereinigt, dann mit destilliertem Wasser
und endlich mit Weingeist abgewaschen werden. Ladet man nun die beiden
Kügelchen durch Berühren mit einer geriebenen Siegellackstange negativ
elektrisch, so stoßen sie sich ab und dürfen bei trockenem Wetter
während der ersten 20 Minuten sich nur wenig nähern, wenn das Glas
als ein hinreichend guter Isolator gelten soll. Zuverlässiger ist die
Prüfung mit dem Elektroskop, das auf Seite 9 beschrieben ist. Man
ladet das Elektroskop und beobachtet, wie weit die Blättchen in einer
bestimmten Zeit zusammengehen; dann ladet man wieder bis zum gleichen
Ausschlag und berührt mit dem Glasstab, den man fest in der Hand hält,
den Knopf des Elektroskopes; gehen jetzt die Blättchen merklich rascher
zusammen, als das erste Mal, so ist das Glas kein guter Isolator.

Wir können uns auch noch auf eine etwas einfachere Art einen
Elektrophordeckel herstellen: Wir überziehen eine Scheibe aus starker
Pappe sorgfältig mit Stanniol, das wir mit dem Eiweiß eines ungekochten
Eies aufleimen. Als Griff verwenden wir hierbei drei Seidenfäden, die
wir am einen Ende zusammenknüpfen; die drei freien Enden werden an der
Pappescheibe befestigt.

[Sidenote: Konduktor.]

Abb. 3 zeigt den Konduktor; er besteht aus einem viereckigen Brettchen
(_a_), das an den Ecken mit Korkstollen versehen ist, aus dem Glasfuß
(_b_), der mit Siegellack in ein entsprechendes Loch des Grundbrettes
eingekittet ist, und dem oberen, metallenen Teil; diesen stellen wir
uns aus einer etwa 3 _cm_ weiten und 15 _cm_ langen Messingröhre
her (_c_). Nun beschaffen wir uns zwei messingene Herdkugeln (_d_,
_d_), deren Durchmesser etwa 5 _mm_ größer ist als der der Röhre,
und welche so in diese eingelötet werden, daß die Ansätze der Kugeln
nach innen kommen. An der Mitte wird nun noch ein etwa 2 _cm_ langes
Messingröhrchen (_e_) angelötet, in welches das obere Ende des
Glasstabes eingekittet wird. Statt Messing zu verwenden, kann man sich
auch den oberen Teil des Konduktors bei einem Drechsler von Holz drehen
lassen; dieser Teil wird dann sorgfältig mit Stanniol überklebt, oder
mit Graphitstaub eingepinselt und dann galvanisch verkupfert.

[Illustration: Abb. 3. Konduktor.]

[Illustration: Abb. 4. Messingkugeln für den Konduktor.]

[Sidenote: Grosse Messingkugeln.]

Nun sollten wir noch eine Messingkugel von etwa 7 _cm_ Durchmesser
haben; diese sind oft sehr schwer zu beschaffen, aber wir können uns
auch hier mit einer mit Stanniol zu überziehenden Holzkugel begnügen.
Man kann sich aber auch anders helfen: In jedem Metallwaren- oder
Küchengerätegeschäft kann man sich zwei gleichgroße, halbkugelförmige
Messingschöpflöffel kaufen, von denen man die meist angenieteten
Stiele entfernt, die Nietlöcher zu- und die beiden Halbkugeln
aufeinander lötet. Gleichzeitig kauft man sich noch zwei etwas größere
Schöpflöffel, die zusammengelegt einen genügenden Hohlraum bilden,
um die eben erwähnte Kugel völlig zu umhüllen. Auch hier werden die
Stiele entfernt. Die geschlossene Kugel erhält nun noch einen Ansatz
von Messingrohr, in den man den Glasfuß einkittet, der wie bei dem
Konduktor auf einem Holzbrettchen befestigt wird. Die beiden größeren
Halbkugeln erhalten, wie das aus der Abb. 4 zu ersehen ist, je einen
Glasgriff, der in der üblichen Weise befestigt wird. Da man mit ihnen
die Kugel soll völlig umschließen können, so müssen sie da, wo sie den
Fuß der Kugel umfassen sollen, je einen halbkreisförmigen Ausschnitt
von entsprechender Weite erhalten.

[Sidenote: Franklinsche Tafel.]

Die Franklinsche Tafel: Eine auf ihre Isolierfähigkeit geprüfte
Glastafel 30 : 30 _cm_ groß, bekleben wir beiderseits je mit einem
15 : 15 _cm_ großen Blatt Stanniol, so daß ringsherum ein 7½ _cm_
breiter Rand frei bleibt. Auf ein ovales Brett, 30 cm lang, 12 _cm_
breit, nageln wir zwei 2 _cm_ hohe Leistchen auf, die um etwa 2 _mm_
mehr, als die Glasdicke beträgt, voneinander entfernt sind, und kitten
die Scheibe in den so erhaltenen Spalt. Nun wird noch der freie
Glasrand mit dünner Schellacklösung bestrichen. (Über Schellackbezug
siehe bei der Influenzelektrisiermaschine, Seite 20.)

[Sidenote: Leidener Flasche.]

Die Leidener Flasche: Bevor wir uns eine solche herstellen, wollen
wir sehen, wie wir die guten Glassorten schon äußerlich, soweit
als das überhaupt möglich ist, von den schlechten unterscheiden
können. Betrachten wir ungefärbte Gläser im durchfallenden Lichte,
so erscheinen sie uns meist alle farblos; betrachten wir sie dagegen
auf der Schnittfläche, so scheinen die einen grün, die anderen
blau, seltener rot oder farblos. Gläser, die auf der Schnitt- oder
Bruchfläche bläulich oder rötlich erscheinen, sind von vornherein
für elektrische Zwecke unbrauchbar. Grünliches Glas, gewöhnliches
Fensterglas, ist oft recht gut; am sichersten geht man mit farblosem;
doch unterlasse man auch hier nicht, die zu verwendenden Gläser erst
auf ihre Isolierfähigkeit nach der oben angegebenen Methode zu prüfen.

Für Leidener Flaschen, an die keine allzugroßen Anforderungen gestellt
werden, kann man gewöhnliche Einmachgläser gut verwenden. Diese werden
gründlich gereinigt und zuletzt mit etwas Weingeist abgewaschen.
Nun wird das Stanniol zuerst innen, dann außen möglichst blasen-
und faltenlos mit ~Eiweiß~ aufgeklebt. Wer nicht sehr gewandt ist,
wird gut daran tun, den Belag nicht in einem Stück aufzukleben,
sondern in etwa 5 bis 10 _cm_ breiten Streifen. Die Höhe des Belags
soll bei kleinen Flaschen ¾, bei großen ⅔ der Gesamthöhe der Flasche
betragen. Der oben frei gebliebene Glasrand wird mit einem dünnen
Schellacküberzug versehen. Ähnlich wie es nachher beim Elektroskope
beschrieben ist, wird hier eine mit einer Messingkugel versehene
Metallstange in der Flasche befestigt. Um das untere Ende dieser Stange
wird ein aus mehreren Stanniolstreifen bestehendes Büschel herumgelegt
und mit Bindfaden befestigt; die freien Enden dieser Streifen sollen
auf dem Boden der Flasche aufliegen.

Wir können uns auch aus großen Reagenzgläsern eine große Anzahl kleiner
Leidener Flaschen machen und sie zu einer Batterie zusammenstellen,
indem wir alle inneren Beläge miteinander verbinden und ebenso alle
äußeren.

[Illustration: Abb. 5. Elektroskop.]

[Sidenote: Elektroskop.]

Zur Herstellung eines Elektroskopes brauchen wir eine etwa 10 _cm_
hohe, 7 _cm_ breite, sehr gut isolierende Flasche mit nicht zu engem
Hals. Ein etwa 5 _mm_ starkes Messingstängchen wird an einem Ende
meißelartig zugefeilt und an das andere Ende wird eine Messingkugel
oder ein Blechscheibchen, dessen Rand abgerundet ist, aufgelötet. Nun
wird diese Messingstange in ein Glasrohr gesteckt, in das sie aber
nur knapp hineingehen soll, und das so lang sein muß, daß nur das
zugeschärfte Ende frei bleibt. Ein Kork, der gut auf die Flasche paßt,
erhält ein Loch, durch das die Glasröhre mit der Messingstange so weit
hindurchgesteckt wird, daß das untere Ende der Stange etwa 7 _cm_ vom
Boden der Flasche entfernt ist. Aus ganz dünnem Stanniol, oder besser
aus unechtem Blattgold schneiden wir uns zwei 4 _mm_ breite, 5 _cm_
lange Streifen, die man übrigens auch von einem Goldschläger vorrätig
beziehen kann, und kleben sie mit einer möglichst geringen Spur von
Eiweiß so auf den beiden zugeschärften Seiten der Messingstange an, daß
sie dicht nebeneinander und parallel zueinander herunterhängen. Die
Arbeit des Aufhängens der Blättchen erfordert vollkommen ruhige Luft;
man halte womöglich auch den Atem an. Die Abb. 5 zeigt das fertige
Elektroskop. (Über die Herstellung eines feineren Instrumentes siehe im
Anhang.)

[Sidenote: Reibungselektrisiermaschine.]

Nun wollen wir sehen, wie sich Rudi seine Reibungselektrisiermaschine
mit verhältnismäßig wenig Mitteln hergestellt hat. -- Zuerst sah
er sich nach einer geeigneten Scheibe um. Sich eine solche bei dem
Mechaniker zu kaufen, war ihm zu teuer. Da er einmal einen alten, schon
mehrfach gesprungenen Spiegel in der Gerätekammer gesehen hatte, so
fragte er seine Mutter, ob er diesen für seine Zwecke verwenden dürfte,
und er erhielt die Erlaubnis. Ein ziemlich großes Stück des Glases war
noch unbeschädigt; dies trug er zum Glaser und ließ es sich zu einer
runden Scheibe schneiden, die einen Durchmesser von 30 _cm_ bekam.

[Illustration: Abb. 6. Angelötete Scheibe.]

[Illustration: Abb. 7. Die Stützen des Rohrs.]

[Sidenote: Befestigung der Achsen an Glasscheiben.]

Nun schabte er mit einem alten Messer den Quecksilberbelag ab und ging
mit der Scheibe zu einem Glasgraveur, um sich ein Loch in die Mitte der
Platte bohren zu lassen. Da der Graveur aber keine Garantie für die
Platte übernehmen wollte und sagte, bei dem Bohren springe jede dritte
Platte, so besann sich Rudi, wie er diesem Übel abhelfen könnte. Mit
Flußsäure ätzen, das wäre ihm bei dem dicken Glase zu langsam gegangen;
aber er hatte eine andere Idee: ließe sich denn nicht die Notwendigkeit
eines Loches umgehen? Gewiß, und zwar ganz leicht. Triumphierend über
den guten Einfall ging nun Rudi mit seiner Scheibe wieder nach Hause.
Hier suchte er zuerst nach einer geeigneten Metallstange oder Röhre für
die Achse und fand dann auch ein 20 _cm_ langes und 1,5 _cm_ dickes
Stück eines Gasrohres, das er in zwei gleiche Teile auseinandersägte,
worauf er die Schnittränder völlig eben feilte. Nun schnitt sich Rudi
aus 1 bis 2 _mm_ starkem Messingblech zwei 6 _cm_ große Scheiben aus
und lötete sie so auf die eben gefeilte Schnittfläche, wie es Abb. 6
zeigt; dabei mußte er besonders darauf achten, daß die Längsachse des
Rohres völlig senkrecht auf der Ebene der Blechscheibe stand; um einem
Verbiegen der Blechscheibe gegen die Achse vorzubeugen, lötete er vier
3 _mm_ breite Blechstreifen so an die Scheibe einerseits und an dem
Rohr anderseits an, wie dies in Abb. 7 zu erkennen ist. Den Rand der
Blechscheibe krümmte er mit einer Flachzange etwas von der Achse weg
um, wie dies ebenfalls aus der Abb. 7 hervorgeht. Nachdem nun so zwei
völlig gleiche Achsenstücke hergestellt waren, bezeichnete Rudi den
Mittelpunkt der Scheibe mit einem kleinen Tintenpunkt; er hatte die
Mitte mit Hilfe der beiden Mittelsenkrechten zweier Sehnen gefunden.
Nun bereitete er sich einen Schellackkitt, wie dies Seite 5 schon
beschrieben wurde, goß davon in genügender Menge um den Mittelpunkt
der Scheibe herum und drückte die Blechscheibe mit der angelöteten
Achse darauf; dann bemühte er sich, diese noch möglichst senkrecht zur
Glasscheibe zu stellen. Allein sein Bemühen war vergebens, denn der
Kitt war zu rasch hart geworden. Nun hieß es, die Achse nochmals von
der Scheibe los zu bekommen; Erwärmen hätte nicht viel geholfen und
zudem die Glasscheibe gefährdet; den Schellack mit Spiritus aufzulösen
ging auch nicht, da er zum größten Teil unter der Blechscheibe lag.
Rudi versuchte nun mit einem spitzen Instrument zwischen Glas- und
Blechscheibe einzudringen; dies brachte ihm schließlich Erfolg. Er
befreite beide Scheiben von dem alten Schellack und begann die Arbeit
von neuem. Was für Fehler trugen nun an dem Mißerfolge die Schuld?
Erstens hatte er den Schellackkitt beim Auftragen zu lange brennen
lassen; dadurch war nicht nur zu viel Spiritus verbrannt, sondern
der geschmolzene Schellack war überhitzt worden, was ihn in eine
fast unschmelzbare harte Masse verwandelte. Zweitens hätten beide
Gegenstände, Glas- und Messingscheibe, etwas vorgewärmt werden müssen;
doch daß er letzteres vergessen hatte, war sein Glück, denn sonst wäre
es ihm wohl kaum noch gelungen, die beiden Teile unbeschädigt wieder
zu trennen. Beim zweiten Versuch gelang ihm nun das Zusammenkitten
zu voller Zufriedenheit. Er hatte sich diesmal auch einer recht
praktischen Hilfseinrichtung zum raschen Senkrechtstellen der Achse
bedient: Er machte sich aus starker Pappe ein Winkelscheit, dessen
Form aus Abb. 8 hervorgeht; der Ausschnitt im Scheitel des rechten
Winkels dient dazu, daß das Winkelscheit, ohne durch die Messingscheibe
behindert zu werden, sowohl auf der Glasplatte, als auch an der Achse
angelegt werden kann; sobald er die Achse auf den Schellack aufgedrückt
hatte, überzeugte er sich mittels dieses Winkelscheites von ihrer
richtigen Stellung. In der gleichen Weise befestigte Rudi die andere
Achse, genau in der Verlängerung der ersten.

[Illustration: Abb. 8. Winkelscheit.]

[Sidenote: Glasätzen mit Flusssäure.]

Für solche, die es vorziehen, das Loch durch die Platte mit Flußsäure
zu ätzen, sei erwähnt, daß mit Flußsäure ~sehr vorsichtig~ umgegangen
werden muß, schon weil ihre Dämpfe den Schleimhäuten des Mundes und
der Nase äußerst gefährlich sind, und weil sie, auf die Haut gebracht,
sehr bösartige Wunden verursacht. Sie wird in Gummi- oder Bleigefäßen
aufbewahrt und ist in jedem Geschäft, das Chemikalien führt, zu
haben. Es ist sehr zu empfehlen, beim Hantieren mit dieser Säure ein
Fläschchen mit konzentriertem Ammoniak bereitzustellen; ist von der
Säure etwas an einen unrichtigen Platz gekommen, so gießt man reichlich
Ammoniak zu, wodurch ein Schaden sicher verhindert wird.

Um ein Loch in die Platte zu ätzen, muß man erst die ~ganze~ Platte
auf beiden Seiten mit einer Wachsschicht überziehen und dann an der
Stelle und in der Größe des erwünschten Loches das Wachs abschaben
und den Wachsrand noch bis zu 5 _mm_ wallartig erhöhen. In das dadurch
entstandene Näpfchen wird nun Flußsäure gegossen und mit einem
Papierhütchen wird es zugedeckt. So bleibt dann die Platte etwa 2
Stunden liegen, nach welcher Zeit das angeätzte Glas mit einem Nagel
oder sonst einem spitzen Gegenstand aufgeschabt wird; dies wird alle 2
bis 3 Stunden wiederholt. Über Nacht läßt man stehen; am nächsten Tag
wird mit Fließpapier die noch vorhandene Flüssigkeit aufgesaugt und
durch frische Flußsäure ersetzt. Dies setzt man fort, bis ungefähr die
Hälfte der Glasdicke durchgeätzt ist, und beginnt dann mit dem gleichen
Verfahren von der anderen Seite.

Hat man also eine durchbohrte Scheibe, so kann man die Achse aus einem
Stück machen. Etwas mehr als halbe Glasdicke neben der Mitte der Achse
wird auf diese eine Messingscheibe aufgeschoben und angelötet, und
daran wird nun die Glasscheibe mit Schellack angekittet. Dann wird eine
zweite Messingscheibe auf die Achse geschoben und auf der Glasplatte
festgekittet; diese auch noch an der Achse anzulöten ist unnötig.

[Illustration: Abb. 9. Reibungselektrisiermaschine.]

Nachdem nun Rudi die Achsen in der erwähnten Weise an der Scheibe
angebracht hatte, schritt er zur Anfertigung des Gestelles. Abb. 9
zeigt die fertige Maschine. (Da die einzelnen Maße von der Größe der
Scheibe abhängen, geben wir keine Zahlen an, sondern verweisen nur auf
die aus der Abbildung hervorgehenden Größenverhältnisse.) _a_ ist ein
starkes Brett aus hartem Holz; Rudi hatte zuerst Tannenholz verwendet;
doch da dieses sich nach gar nicht langer Zeit warf, so mußte er es
durch Nußbaumholz ersetzen. Wer dennoch Tannenholz verwenden will,
muß auf der Unterseite mindestens drei Leisten aus hartem Holz quer
zu den Fasern des Brettes aufleimen und anschrauben (Leimen oder
Schrauben allein genügt nicht!); _b_, _b_ sind die beiden Lagerträger,
die aus Tannenholz gefertigt sein dürfen; sie werden an die Seiten
des Brettes _a_ angeschraubt. Um ihnen noch mehr Halt zu geben,
schraubte Rudi in der Art Leisten an den Rand des Brettes, daß die
Träger gewissermaßen in einer Vertiefung festsaßen. Die Lager selbst
machte er folgendermaßen: er wickelte um die Achse einen 2 _mm_ starken
Kupferdraht, Windung hart an Windung, bis er auf diese Weise ein 6
_cm_ langes Stück umwunden hatte, das er von der Achse abstreifte,
mit Lötwasser bestrich, mit einem Plättchen dünn gehämmerten Lotes
umgab und so lange in eine Bunsenflamme hielt, bis alles Lot sich
schön zwischen den Windungen verteilt hatte. Es war so ein Röhrchen
entstanden, das er nun in zwei gleiche Teile zersägte, welche die
Achsenlager bilden sollten; als er sie jedoch wieder auf die Achse
schieben wollte, paßten sie nicht mehr darauf, denn es war etwas zu
viel Lot in das Innere gelaufen; dies entfernte er mit der Rundfeile,
bis sie sich ohne zu großen Spielraum aber doch leicht auf der Achse
hin und her schieben ließen. Nun bohrte Rudi in die oberen Enden der
Lagerträger je ein Loch, das so groß war, daß ein Lagerröhrchen gerade
noch hindurchgesteckt werden konnte, und sägte, die Mitte dieses Loches
kreuzend, den oberen Teil des Lagerträgers ab (siehe Abb. 10). Mit
zwei Holzschrauben konnte er diesen wieder aufschrauben und so das
Lagerröhrchen fest einklemmen.

[Illustration: Abb. 10. Lagerträger.]

[Illustration: Abb. 11. Gestell des Reibzeugs.]

Für die Kurbel benutzte Rudi eine 4 _mm_ starke Eisenstange (_l_ in
Abb. 9), die er rechtwinkelig umbog, worauf er über das eine Ende einen
hohlen Griff (_m_) stülpte und das andere in das an dem einen Ende der
Achse angebrachte Loch einnietete.

Abb. 11 zeigt das Gestell des Reibzeuges. Hierbei bediente sich Rudi
eines starken massiven Glasstabes (_b_), den er in den Holzklotz _a_
fest einkittete; den Holzklotz _c_ machte er etwas höher und bohrte
ein Loch ein, in das der Glasstab nur knapp hineinging; hier kittete
er ihn ~nicht~ ein. Nun sägte er sich aus starkem (3 bis 4 _mm_)
Zigarrenkistenholz zwei gleiche rechteckige Brettchen, deren Länge etwa
⅔ des Scheibendurchmessers betrugen und die halb so breit als lang
waren. Diese Brettchen beklebte er je auf einer Seite mit einer nicht
zu dicken Lage von gewöhnlicher Watte. Dann richtete er sich aus 1 bis
2 _mm_ starkem Messingblech vier etwa 5 _mm_ breite Streifen (_d_ in
Abb. 11), die er einerseits an dem Brettchen _e_, anderseits an _c_
festschraubte und derart zusammenbog, daß sich die gepolsterten Seiten
der Brettchen _e_, die nach innen gerichtet waren, berührten.

[Illustration: Abb. 12.]

[Illustration: Abb. 13. Reibfläche.]

Aus Kalbleder fertigte Rudi die Reibfläche: er schnitt sich zwei
Stücke, deren Form aus Abb. 12 hervorgeht; die Löcher am Rande
dienten dazu, um das Leder auf die in Abb. 13 angegebene Art über
das Reibzeugbrettchen zusammenzuschnüren; er hatte dabei auch nicht
vergessen, daß die ~Fleischseite~ des Leders das Glas berühren muß.

[Sidenote: Amalgamieren.]

Obgleich Rudi die Amalgamierung der Reibkissen erst zuletzt vornahm,
so sei dies doch schon hier beschrieben. Er holte sich das Amalgam bei
einem Mechaniker, hätte es sich aber auch selbst bereiten können: man
schmilzt in einem Tontiegel zuerst 1 Gewichtsteil Zinn, und wenn alles
geschmolzen ist, gibt man in kleinen Stücken 1 Gewichtsteil Zink zu;
hat sich auch dieses alles verflüssigt, so wird der Tiegel vom Feuer
genommen, und es werden unter Umrühren 2 Gewichtsteile Quecksilber,
das vorher etwas angewärmt wurde, zugeschüttet; das Ganze wird nun
unter ständigem, tüchtigem Umrühren -- man kann dazu den Stiel einer
Tonpfeife verwenden -- in Wasser gegossen. Die dabei entstandenen
Amalgamkörnchen werden zwischen Filtrierpapier getrocknet und in einem
Reibschälchen zu Pulver verrieben. -- Mit solchem Amalgam rieb er die
Fleischseite der beiden Lederlappen tüchtig ein und spannte sie dann
wieder auf die Reibzeugbrettchen.

An dem Holzklotze _c_ (Abb. 11) kann man nun entweder eine große
Herdkugel oder eine mit Kugelenden versehene Messingröhre anbringen,
ähnlich der in Abb. 3 dargestellten, aber kürzer als diese; dieser Teil
der Maschine ist in den Abbildungen nicht gezeichnet; Rudi ließ ihn
auch anfangs weg, brachte ihn aber später doch noch an.

[Sidenote: Spitzenkamm.]

Wir wollen nun noch sehen, wie der Spitzenkamm hergestellt und an der
Maschine angebracht wird. Rudi verwendete als Träger wieder einen
starken Glasstab, doch es genügt hier auch eine starke Glasröhre. Den
Stab kittete er wie bei dem Reibzeug in die Ausbohrung des Klötzchens
_f_ (Abb. 9). Auf ihn setzte er das etwas größere Holz _g_ und kittete
auch dieses, nachdem er das Brettchen _i_ und die Kugel _k_ daran
befestigt und alle seine Kanten und Ecken wohl abgerundet hatte, fest;
_k_ soll möglichst groß sein und kann wie die in Abb. 4 ersichtliche
Kugel des Konduktors hergestellt werden. Das Brettchen _i_ hatte Rudi
nur angeleimt; da es ihm aber später einmal wegbrach, so ist es ratsam,
es mit einer Schwalbenschwanzfuge in _g_ einzulassen.

Für den Spitzenkamm sägte sich Rudi zwei handspiegelförmige Brettchen
aus Zigarrenkistenholz und schnitt sich zwei gleichgeformte
Pappscheiben; letztere beklebte er beiderseits mit starkem
Stanniolpapier und steckte in je drei konzentrischen Kreisen eine große
Anzahl kurzer Stecknadeln hindurch. Diese stacheligen Pappescheiben
klebte er nun mit der Seite, auf welcher die Köpfe der Stecknadeln
waren, auf dem Holzbrettchen fest, das er an das Brettchen _i_
anschraubte. Dabei zeigte sich aber, daß sich jetzt die Spitzen so
nahe gegenüberstanden, daß sich die Glasscheibe nicht zwischen ihnen
hätte drehen können, ohne verkratzt zu werden oder die Nadelspitzen
umzubiegen; er legte deshalb zwei kleine Pappestückchen zwischen _i_
und die Spitzenkämme _h_, wodurch diese, nachdem sie wieder befestigt
waren, den richtigen Abstand erhielten. Die Kugel _k_ mußte nun noch
mit den Nadeln in leitende Verbindung gebracht werden; Rudi bohrte
durch _g_ in Abb. 9 ein Loch, das hart neben dem Ansatz von _k_ begann
und neben dem Brettchen _i_ bei dem Ansatz des einen Spitzenkammes
endete. Durch dieses Loch führte er einen Kupferdraht, den er
einerseits mit dem Stanniolbelag des Spitzenkammes in innige Berührung
brachte, anderseits an den Ansatz der Kugel _k_ anlötete.

Nun mußte Rudi noch den Reibzeug- und den Spitzenkammträger auf dem
Grundbrett _a_ befestigen, was er dadurch erreichte, daß er beide mit
je vier Schrauben von unten her an _a_ festschraubte. Das Reibzeug
ließ sich trotzdem noch leicht abnehmen, da ja das Klötzchen _c_ (Abb.
11) nicht auf _b_ aufgekittet, sondern nur darübergeschoben war. An
diesem Reibzeug befestigte Rudi nachträglich zwei Flügel aus Seide (man
kann auch Wachstaffet verwenden), die sich beiderseits an die Scheibe
anlegen sollten und die an ihrem äußeren Rande zusammengenäht waren;
ihre Form ist aus Abb. 9, _o_ zu ersehen. Sie sollen verhindern, daß
auf dem Wege vom Reibzeuge zum Spitzenkamme die Glasscheibe von ihrer
Elektrizität verlöre.

Zuletzt überzog Rudi alle Holzteile und die beiden Glassäulen mit
Schellackfirnis.

Um diese Maschine vor dem für viele elektrische Apparate sehr
schädlichen Verstauben zu bewahren, fertigte er sich als Schutz aus
starkem Packpapier eine große Hülle, die er, wenn die Maschine nicht
gebraucht wurde, käseglockenartig darüber stülpte.

[Sidenote: Elektrisches Flugrad.]

Das elektrische Flugrad ist sehr einfach herzustellen: man schneidet
sich aus gewöhnlichem Weiß- oder Messingblech ein rundes Scheibchen,
das man genau in der Mitte mit einem Körnerpunkt versieht; auf dieses
Scheibchen lötet man nach den vier verschiedenen Seiten radial nach
außen gerichtet vier lange Stecknadeln, deren Spitzen dann alle
rechtwinkelig nach der gleichen Seite umgebogen werden. Ein 20 _cm_
langes und 4 bis 5 _mm_ starkes Glasröhrchen wird in ein Fußbrettchen
eingekittet, und mit Siegellack wird eine lange Stecknadel im oberen
Ende befestigt. Das Flugrädchen wird nun mit dem Körnerpunkt auf
die Stecknadelspitze aufgesetzt und muß in horizontaler Lage im
Gleichgewichte schweben; sollte dies nicht zutreffen, so kann man durch
Auftropfen von etwas Siegellack auf die Unterseite des Scheibchens das
Flugrädchen ausbalancieren.

[Sidenote: Lanesche Massflasche.]

Es sei nun noch die elektrische Maßflasche von Lane erwähnt: auf
einem mit Stanniol überzogenen Grundbrettchen wird eine kleine
Leidener Flasche aufgeleimt oder festgekittet, jedoch so, daß der
äußere Flaschenbelag in leitender Verbindung bleibt mit dem Belag des
Brettchens; 5 _cm_ neben der Flasche wird ein Messingstab in dem Brette
befestigt, der oben in Höhe der Kugel der Leidener Flasche ein 2 bis 3
_mm_ weites Loch erhält, in welchem sich ein entsprechend starker etwa
10 _cm_ langer Messing- oder Kupferdraht leicht hin und her schieben
läßt; diesen Draht versieht man an dem einen Ende mit einer Kugel, am
anderen biegt man ihn zu einer kleinen Schleife.

[Illustration: Abb. 14. Luftthermometer.]

[Sidenote: Luftthermometer.]

Nun können wir uns noch einen einfachen Apparat herstellen, mit dem
wir die Erwärmung von Leitern beim Durchgang von Elektrizität durch
sie nachweisen können. Abb. 14 zeigt diesen Apparat im Schnitt: auf
dem Grundbrett _a_ wird ein kleineres Brettchen _b_ befestigt; darauf
wird ein Glaszylinder _c_ aufgekittet. Für diesen Glaszylinder kann
man den Lampenzylinder eines Auerlichtes verwenden, von dem man sich
ein entsprechendes Stück absprengen läßt. _d₁_ und _d₂_ sind zwei
in Paraffin gekochte Korke, durch welche ein innen und außen zu
Häkchen _f_ umgebogener Draht führt; in _d₁_ ist außerdem noch eine
Öffnung, in die die Glasröhre _g_ einmündet, deren Form aus der Figur
hervorgeht; _e_ ist eine aus dünnem Eisendraht gewundene Spirale. Wer
einem gelegentlichen Durchschmelzen dieser Spirale vorbeugen will,
muß Platindraht verwenden. Die Spirale wird auf folgendem Wege in
den Zylinder gebracht. Sie wird mit ihrem einen Ende in den Haken
des Korkes _d₁_ eingehakt, worauf dieser, die Spirale voran, in den
Zylinder geschoben wird; nun zieht man von der anderen Seite das noch
freie Ende der Spirale vorsichtig aus dem Zylinder heraus, hakt es
in den Haken von _d₂_ und drückt darauf _d₂_ in den Zylinder. Darauf
bringt man in die Glasröhre _g_ etwas gefärbtes Wasser und steckt sie,
wie aus der Abbildung ersichtlich, in die Öffnung von _d₁_.

[Sidenote: Die Influenzelektrisiermaschine.]

Rudi brauchte nun zu seinem Vortrag noch eine
Influenzelektrisiermaschine; diese lieh er sich einstweilen bei
einem Schulkameraden, weil er die Anfertigung dieser Maschine für
später aufschieben mußte. Da es jedoch für manchen jungen Bastler
von Interesse sein wird, zu erfahren, wie man die verschiedenen
Schwierigkeiten, die sich der Selbstanfertigung einer Influenzmaschine
entgegenstellen, leicht umgehen kann, so wollen wir schon jetzt davon
eine Beschreibung geben.

[Sidenote: Glasscheiben.]

Wir beginnen zunächst mit den Glasscheiben; die Scheiben, die für
Reibungselektrisiermaschinen gut verwendet werden können, sind für
Influenzmaschinen nicht immer die geeignetsten; die Hauptsache ist, daß
das Glas gut isoliert. Wir suchen zuerst, ob wir in unserem Glasvorrat
etwas Geeignetes finden[1]; wenn nicht, dann suchen wir bei einem
Glaser die beste Glassorte aus, wobei auch darauf zu achten ist, daß
die Glastafeln möglichst eben sind. Wir lassen uns nun zwei kreisrunde
Scheiben schneiden, deren Durchmesser womöglich 60 _cm_, keinesfalls
aber weniger als 30 _cm_ betragen darf. Wer ganz sicher gehen will und
größere Auslagen nicht scheut, besorgt sich die Glasscheiben bei einem
Mechaniker oder von ~Warbrunn, Quilitz u. Co. zu Berlin~, welche Firma
auch ausgezeichnete Gläser für Leidener Flaschen liefert.

[Illustration: Abb. 15. Rudi bei der Anfertigung einer
Influenzelektrisiermaschine.]

[Sidenote: Der Schellacküberzug.]

Durch die Mittelsenkrechten zweier Sehnen finden wir die Mitten der
Scheiben und bezeichnen sie je mit einem Tuschepünktchen; ist die
Tusche fest aufgetrocknet, so werden die Scheiben zuerst mit Seifen-,
dann mit reinem, gewöhnlichem, endlich mit destilliertem Wasser und
zuletzt mit Weingeist abgewaschen; der Weingeist muß selbst rein sein
und darf nur mit einem ganz reinen Schwämmchen aufgetragen werden.
Die zweite Aufgabe ist, beide Scheiben mit einem feinen Überzug von
Schellackfirnis zu versehen. Wir lassen 30 _g_ Schellack in ¼ Liter
Spiritus sich vollständig lösen und gießen kurz vor dem Gebrauch noch
100 _ccm_ reinen Spiritus zu und schütteln kräftig; die Lösung wird
noch filtriert und ist dann gebrauchsfertig; soll sie längere Zeit
aufbewahrt werden, so lege man, um die Feuchtigkeit zu binden, ein paar
Gelatinestreifen hinein und halte die Flasche stets gut geschlossen.
Das Auftragen der Lösung geschieht mit einem ~großen, weichen~ Pinsel,
der vor dem Gebrauch durch Klopfen und Waschen von allem Staub befreit
werden muß. Es ist ziemlich wichtig, einen schönen gleichmäßigen
Schellacküberzug zu erzielen, und es dürfte wohl manchem nicht auf
das erste Mal gelingen. Die Scheibe wird auf eine Zigarrenkiste oder
besser auf eine runde Pappschachtel gelegt, deren Durchmesser etwa
handbreit kleiner ist, als der der Scheibe. Die Schellacklösung wird
in ein offenes Gefäß gegossen. Doch bevor wir mit dem Überstreichen
beginnen, muß die Scheibe angewärmt werden; ist es Sommer, so können
wir sie einfach etwa eine halbe Stunde den Sonnenstrahlen aussetzen,
andernfalls muß die Erwärmung künstlich geschehen (am besten über einer
Dampf- oder Warmwasserheizung). Die Scheibe darf so warm sein, daß wir
sie gerade noch mit der Hand anfassen können. Nun wird sie auf die oben
erwähnte Unterlage gelegt, so daß der äußere Rand auf der Unterseite
frei bleibt. Das Überstreichen muß recht gewandt ausgeführt werden; mit
großen Strichen überfahren wir die Fläche und achten darauf, daß keine
Stelle frei bleibt, aber auch keine zweimal überstrichen wird, damit
wir einen möglichst gleichförmigen Überzug erhalten. Wir streichen mit
der rechten Hand, in der linken haben wir ein in Spiritus getauchtes
Läppchen, mit welchem wir alles, was von der Lösung am Rand auf die
Unterseite der Scheibe gelangt, sofort abwischen. Hat man keinen
gleichmäßigen Überzug erzielt, so tut man am besten, die ganze Scheibe
mit Spiritus abzuwaschen und von vorn zu beginnen. Ist der Anstrich bei
beiden Seiten gelungen, so läßt man sie an einem staubfreien Orte, etwa
in einer großen Tischschublade, einen Tag liegen. Die anderen Seiten
der Scheiben werden genau so behandelt, nur dürfen sie diesmal nicht
so stark erwärmt werden und es muß ein Überlaufen von Schellackfirnis
unbedingt vermieden werden. ~Man bezeichne sich die zuerst bestrichenen
Seiten der Scheiben.~ Diesmal lassen wir sie nur 5 bis 6 Stunden in der
Schublade liegen und stellen sie dann ~senkrecht~ an einem staubfreien
Orte so auf, daß sie außer an den Kanten nirgends anliegen; so lassen
wir sie 2 Tage unberührt stehen.

[Illustration: Abb. 16. Anfertigung der Achsenrohre.]

[Illustration: Abb. 17. Achsenrohr.]

[Illustration: Abb. 18. Aufgelötete Messingscheibe.]

[Sidenote: Die Achsenansätze.]

Unterdessen fertigen wir die beiden Achsen an. Dazu brauchen wir
zunächst zwei Messingstäbe, je 15 _cm_ lang und 5 bis 7 _mm_ dick,
ferner 50 _cm_ blanken, geglühten, 2 _mm_ starken Kupferdraht. Den
Draht reiben wir mit Glas- oder Schmirgelpapier sauber und wickeln
ihn dann in dicht nebeneinanderliegenden Windungen zu einer 3 _cm_
langen Spirale auf einen der Messingstäbe auf (Abb. 16); ein Stück
Lötzinn wird zu einem feinen Plättchen ausgehämmert und um die
mit Lötwasser bestrichene Spirale herumgebogen, aus der wir den
Messingstab herausziehen und sie dann in die Flamme eines Spiritus-
oder Bunsenbrenners halten, bis sich das Lot gleichmäßig zwischen den
Windungen verteilt hat. Nachdem sich dies so entstandene Rohr abgekühlt
hat, sägen wir es mit einer in den Laubsägebogen eingespannten
Metallsäge in vier gleiche Teile. Diese vier Ringe sollen sich immer
noch bequem über die Messingstange schieben lassen; sollte dies
Schwierigkeiten machen, weil vielleicht etwas zu viel Lot in das Innere
gedrungen ist, so entferne man dies mit der Rundfeile. Nun schneide man
aus Messingblech zwei Rechtecke von je 30 × 65 _mm_. Bei jedem machen
wir an dem einen Ende mit einer Blechschere 10 bis 12 Einschnitte
von je 2 _cm_ Länge parallel zu den Längskanten, so daß also 45 _mm_
uneingeschnitten übrig bleiben. Auf jedes Blech legen wir zwei von
den vier Ringen, den einen am inneren Ende der Einschnitte nach innen
zu, den anderen am entgegengesetzten nicht eingeschnittenen Rande,
so daß zwischen ihnen etwa 3 _cm_ Raum bleibt; dann rollen wir das
Blech fest um die Ringe. Es wird keinen vollständig geschlossenen
Zylinder bilden, vielmehr wird ein etwa 4 _mm_ breiter Zwischenraum
frei bleiben. Wir umwickeln nun diesen Blechzylinder fest mit Draht und
löten ihn mit den Kupferringen zusammen. Nach dem Abkühlen entfernt
man den Draht. Eines der so erhaltenen Achsenrohre zeigt Abb. 17:
_a_ sind die Kupferdrahtringe, _b_ ist der Blechzylinder mit den
durch Einschneiden entstandenen Streifen _c_. Um nachher diese beiden
Achsenrohre an den Glasscheiben ankitten zu können, schneiden wir uns
aus Messingblech zwei Scheiben von je 6 _cm_ Durchmesser und sägen
bei jeder genau in der Mitte ein Loch, durch welches das in Abb. 17
dargestellte Achsenrohr sich gerade noch hindurchschieben läßt; nachdem
wir das getan haben, biegen wir die Blechstreifen um und löten sie an
der Messingscheibe fest (Abb. 18). Nunmehr wird die ebene Blechscheibe
_a_ mit einer Flachzange am ganzen Rande, von der Achse weg ein wenig
krumm gebogen, wie das in der Abb. 19 deutlich zu sehen ist; aus dieser
Zeichnung geht auch hervor, wie dieser in der Abb. 18 abgebildete
Teil auf der Glasscheibe aufzukitten ist: _G_ ist die Glasscheibe,
_S_ der Schellackkitt, _B_ die Messingscheibe, _R_ die Kupferringe
und _H_ die Messinghülse. Das Aufkitten mit Schellack erfolgt genau
in der schon bei der Reibungselektrisiermaschine angegebenen Weise;
nur müssen wir, um das Achsenrohr mit dem schon erwähnten Winkelmaß
(Abb. 8) genau senkrecht zu stellen, eine der beiden Messingstangen
in das Rohr stecken und dann wie oben beschrieben verfahren (siehe
auch Abb. 20). Diese Achsenrohre müssen bei beiden Scheiben auf die
~zuerst~ bestrichenen Seiten aufgekittet werden. Sollte sich nach
dem Auftrocknen des Kittes herausstellen, daß die Achsenrohre doch
nicht genau senkrecht stehen, was man am deutlichsten erkennt, wenn
man die Scheiben auf ihren Achsen rotieren läßt, so kann man noch
folgende Vorkehrung treffen: Wir löten, wie aus Abb. 21 hervorgeht,
eine Messingscheibe _M_, ähnlich der Scheibe _B_, nur etwas kleiner,
aber dicker als diese mit ein paar Millimeter Abstand an. (Mit dem
Lötkolben rasch anlöten, damit sich das Glas nicht zu sehr erwärmt!) Am
sichersten geht man, wenn man diese Vorrichtung gleich von vornherein,
also schon vor dem Aufkitten, an dem Achsenrohr anbringt. Vorher haben
wir schon nahe dem Rande in gleichen Abständen drei Löcher gebohrt
und über jedes Loch eine Schraubenmutter (_R_) gelötet. (Wir können
auch das Muttergewinde in die Scheibe _M_ selbst bohren.) Mit drei
Metallschrauben, die wir durch diese Muttern eindrehen und verschieden
stark anziehen, können wir nun mit Leichtigkeit die senkrechte Stellung
der Achsenrohre erreichen. Nun müssen wir noch auf die Innenseite der
einen Scheibe genau in der Mitte, also dem Achsenrohr gegenüber, mit
einem Tropfen Schellack ein Zweipfennigstück aufkleben.

[Illustration: Abb. 19. Aufkitten auf die Glasscheibe.]

[Illustration: Abb. 20. Anlegen des Winkelmaßes.]

[Illustration: Abb. 21. Vorrichtung zur Erzielung der senkrechten
Achsenstellung.]

Während der übrigen Arbeit sollen die Scheiben unberührt liegen
bleiben. Wir richten uns deshalb zwei Holzklötzchen her, die wir je mit
einem Loch versehen, in das die Achsenrohre eingesteckt werden, so daß
die Scheiben in horizontaler Lage aufbewahrt werden können, ohne daß
das Glas selbst irgendwo aufliegt. An einem staubfreien abgeschlossenen
Platze werden die Scheiben bis auf weiteres aufbewahrt.

[Illustration: Abb. 22. Maschinengestell.]

[Sidenote: Das Maschinengestell.]

[Illustration: Abb. 23. Achsenträger.]

[Illustration: Abb. 24. Außenseite eines Achsenträgers.]

[Sidenote: Die Achsenträger.]

Wir wenden uns nun zu dem Maschinengestell. Zuerst schneiden wir uns
eine Pappscheibe, genau so groß wie die Glasplatten, und stecken
durch sie eine Messingstange, 30 _cm_ lang und genau so stark (5 bis
7 _mm_), wie die schon erwähnten Achsen. Abb. 22 zeigt das Gestell im
Grundrisse; _Gl_ sollen die später einzusetzenden Glasscheiben sein.
Entsprechend ihrer Größe wählen wir nach Anleitung des Grundrisses
ein starkes Grundbrett _a_ von ausreichender Länge und Breite. _c_ in
Abb. 22 zeigt die Befestigungsstelle der Achsenträger (Abb. 23). Man
fertige sie beide aus Holzstücken, deren Länge je um 7 _cm_ mehr als
der Scheibenradius beträgt und mache sie unten 10, oben 6 _cm_ breit.
Oben ist ein etwa 15 _mm_ weites Loch _a_ zu bohren, und daneben sägen
wir zu beiden Seiten einen Schlitz _b_ von 20 _mm_ Länge und 5 _mm_
Breite. Auf der Innenseite des Achsenhalters befestigen wir mit vier
Holzschrauben eine Eisen- oder Messingplatte (in Abb. 23 durch die
punktierte Linie und mit _b_ bezeichnet), die das Loch _a_, nicht aber
die seitlichen Schlitze verdeckt. Die Platte muß ziemlich stark sein
(3 _mm_) und kann nötigenfalls durch Aufeinanderlöten von zwei oder
drei Blechscheiben hergestellt werden. Ehe diese Platte aufgeschraubt
wird, ist sie mit einer mittleren Durchbohrung zu versehen, weit genug
(5 bis 7 _mm_), daß die Scheibenachse gerade noch hindurchgesteckt
werden kann. Die Platte ist so aufzuschrauben, daß ihre Durchbohrung
mit dem Loche _a_ konzentrisch wird. Abb. 24 zeigt in etwas größerer
Darstellung die Außenseite eines Achsenträgers und eine daraufliegende
Metallplatte _a_ von etwa 5 × 1 _cm_ Größe, die das Loch _c_ und die
beiden Schlitze _d_ bedeckt und drei Durchbohrungen hat: eine runde in
der Mitte (5 bis 7 _mm_ weit) und zwei viereckige, die Schlitze _d_
rechtwinkelig kreuzend. Diese Metallplatte wird jedoch folgendermaßen
befestigt: man steckt durch die einander kreuzenden Schlitze je eine
Metallschraube von 5 _mm_ Dicke, deren Kopf man durch Überschieben
eines breiten flachen Metallringes vergrößert, und schraubt eine
passende Schraubenmutter auf das Gewinde. Die Platte _a_ in Abb. 24
wird dadurch festgehalten und kann nach Lüftung der beiden Muttern nach
oben, unten und der Seite verschoben werden; denselben Teil zeigt Abb.
25 im Schnitt, _a_ ist die verstellbare Metallplatte, _b_ der hölzerne
Achsenträger, _c_ das runde Loch darin und _d_ die Achse.

[Illustration: Abb. 25. Achse im Träger.]

[Illustration: Abb. 26. Schematischer Aufriß der Maschine.]

Die beiden Achsenträger sind nun an den zwei in Abb. 22 mit _c_
bezeichneten Stellen auf dem Grundbrette zu befestigen, indem wir
zunächst von dessen Unterseite her je zwei Schrauben eindrehen, durch
das Brett hindurch bis in die Achsenträger. Da diese Befestigung
wahrscheinlich nicht ausreichen würde, so schneiden wir von einer
sogenannten Glaserlatte vier längere (je 10 _cm_) und vier entsprechend
kürzere Stücke ab und schrauben sie bei jedem Achsenträger um dessen
Fuß herum so auf das Grundbrett auf, daß sie seitlich ganz fest an den
Trägern anliegen und diese wie in einer Versenkung stehen. Zur Probe
und Abschätzung der Größenverhältnisse kann nun die Pappscheibe mit
ihrer Achse in die Achsenlager der Träger eingesetzt werden. Abb. 26
zeigt einen schematischen Aufriß der Maschine, wobei _S_ die Scheibe,
_T_ die Achsenträger bezeichnet.

[Sidenote: Die Spitzenkammträger.]

Nunmehr sind die Träger _g_ der beiden Spitzenkämme _Sp_ anzubringen.
Die Träger _g_ sind Glasstäbe oder dickwandige Glasröhren, etwa 2 _cm_
im äußeren Durchmesser und an Länge etwa gleich den Achsenträgern _T_.
Sie sind innen und außen genau so zu reinigen wie die Glasscheiben
und auch in der gleichen Weise ebenfalls innen und außen mit einem
Schellacküberzug zu versehen und dann 1 bis 2 Tage an einem staubfreien
Orte liegen zu lassen. Unterdessen besorgen wir uns zwei Holzklötze
(Abb. 26 _k_), jeden 4 × 4 _cm_ breit und 5 _cm_ hoch. Jeder dieser
Klötze erhält von oben nach unten eine 3 _cm_ tiefe Bohrung, die so
weit ist, daß wir die Glassäule bequem mit Siegellack oder Schellack
einkitten können. Das obere Ende der Röhre (wenn wir eine solche und
keinen Glasstab benutzt haben) wird mit einem Korke verschlossen und
dann, wenn wir sicher sind, daß keine Feuchtigkeit in dem Rohre ist,
das heißt, wenn es sich auf der Innenseite nach ein paar Stunden noch
nicht beschlagen hat, mit Siegellack abgedichtet. Nachdem letzteres
geschehen ist, krönen wir die Glassäule mit einem Holzklotz _f_, 4 × 4
_cm_ breit, 7 _cm_ hoch. Die Kammträger werden 3 _cm_ vom Scheibenrande
entfernt an den in Abb. 22 mit _b_ bezeichneten Stellen aufgeschraubt
und ebenso wie die Achsenträger mit Lattenstückchen umgeben.

[Sidenote: Die Triebräder.]

Die nächste Arbeit besteht in der Anfertigung der Triebräder, die
in Abb. 27 mit _R_ bezeichnet sind. Man stellt sie aus Holz her und
versieht sie am Rande mit einer Furche zur Aufnahme der Triebschnur.
Die Achse dieser Triebräder muß durch entsprechende Löcher gehen, die
in _T_ einzubohren sind, und soll nahe unter den untersten Scheibenrand
zu liegen kommen. Um einen leichteren Gang zu erreichen, können
wir die Lager dieser Achse _T_ mit Lagerröllchen ausstatten, deren
Herstellung schon bei Abb. 16 beschrieben wurde. Zur Befestigung der
Triebräder bohre man an den entsprechenden Stellen dünne Löcher in
die Achse und treibe Drahtstifte hindurch, an welchen dann die Räder
so befestigt werden, daß sie sich auf der Achse nicht mehr drehen
können. Mit ebensolchen Drahtstiften ist die Achse selbst in ihren
Lagern zu fixieren. Am einen Ende feilt man die Achse vierkantig und
befestigt mit größter Vorsicht an ihr die Kurbel _k_, die mit einem
entsprechenden Loche versehen sein muß.

[Illustration: Abb. 27. Antrieb der Scheiben.]

[Sidenote: Das Einsetzen der Scheiben.]

Nun erfolgt das Einsetzen der Glasscheiben (Abb. 28). Die Scheiben
werden hervorgeholt und man steckt die zu Anfang unserer Betrachtung
erwähnten je 15 _cm_ langen Messingachsen _b_ von außen durch die
Metallplatten _c_ und durch _h_ in die Achsenrohre _a_, nachdem man
an entsprechenden Stellen die ebenfalls mit einer Furche versehenen
Triebrollen _d_ auf ihnen befestigt hat. Die Achsen _b_ werden so weit
nach innen geschoben, daß die beiden Glasscheiben _g_ in der Mitte
sitzend nur noch durch das auf der einen aufgekittete Geldstück _f_
voneinander getrennt sind; durch Verstellen der Platten _c_ muß man
es dahin bringen, daß die Scheiben _g_ genau vertikal und zueinander
vollkommen parallel stehen. Da wo sich die Achsenrohre auf den Achsen
drehen, werden diese ~gleich~ etwas eingeölt.

[Illustration: Abb. 28. Achsenlager der Scheiben.]

[Illustration: Abb. 29. Stellung der Spitzenkämme.]

[Illustration: Abb. 30. Durchschnitt des Spitzenkammträgers.]

[Illustration: Abb. 31. Spitzenkammträger.]

[Sidenote: Die Spitzenkämme.]

Wir kommen nun zur Herstellung der Spitzenkämme. Ihre Größe im
Verhältnis zu den Scheiben, sowie ihre Stellung zu denselben geht aus
dem schematischen Grundriß der Abb. 29 hervor; dabei sind _c_, _c_ die
Holzklötze, welche die schon erwähnten Spitzenkammträger krönen. Nun
sind zuerst einmal alle Ecken und Kanten dieser Holzklötzchen völlig
abzurunden; dann erhalten sie auf zwei einander gegenüberliegenden
Seiten je eine Furche, die so weit und tief ist, daß sie die nachher
für den Spitzenkamm zu verwendende Röhre genau zur Hälfte in sich
aufnimmt; Abb. 30 ist ein Schnitt, Abb. 31 eine Ansicht dieses Teiles.
Die Spitzenkämme selbst werden bei kleinen Maschinen aus mindestens
5 _mm_, bei großen aus mindestens 10 _mm_ weiten Messingröhren
hergestellt. Wir brauchen vier gleichlange Stücke, welche in Abb. 29
mit _Sp_ bezeichnet sind. Ferner benötigen wir zwei etwa 3 _cm_ weite
Messingrohre, wie wir solche schon zu dem in der Abb. 3 dargestellten
Konduktor verwendet haben, ihre Länge soll etwa gleich dem Abstand der
beiden Achsenträger _T_ sein. Jedes dieser Rohre erhält drei Bohrungen.
Das erste Loch sei möglichst nahe dem einen Ende; die Mitte des zweiten
Loches sei von der Mitte des ersten genau um die Dicke des Holzklotzes
_c_ (4 _cm_) entfernt; das dritte Loch ist nahe dem anderen Ende. Diese
Bohrungen sollen so weit sein, daß wir die Messingröhren _Sp_ und _b_
gerade noch hindurchschieben können. Die Röhren _Sp_ erhalten da, wo
sie an _c_ anliegen sollen, je eine Bohrung, durch welche sie mittels
einer Holzschraube an _c_ festgeschraubt werden können. Statt hierbei
Holzschrauben zu verwenden, können wir uns bei einem Mechaniker vier
Messingkügelchen drehen und je mit einem Muttergewinde versehen lassen,
ebenso zwei 3 _mm_ starke Messingstäbchen etwa 6 _cm_ lang, und an den
Enden ebenfalls mit Gewinde versehen. Wir durchbohren nun nicht nur
die Rohre _Sp_, sondern auch _c_, so daß wir die Messingstäbchen ganz
hindurchstecken und durch beiderseitiges Aufschrauben der Kugelmuttern
die Rohre _Sp_ an _c_ anklemmen können.

Nun müssen wir die Spitzenreihen auflöten. Die Spitzen sollen etwa 1
_mm_ Abstand von den Glasscheiben haben. Wir besorgen uns eine große
Anzahl von Stecknadeln von passender Größe. Wir dürfen für eine 20
_cm_ lange Spitzenreihe 80 bis 100 Nadeln rechnen. Die Rohre _Sp_
werden auf einer Seite etwas flach gefeilt, die Nadeln werden einzeln
mit Schmirgelpapier abgerieben und mit den Spitzen in entsprechenden
Abständen in einen Pappstreifen gesteckt und mit ihren Kopfenden --
die Köpfe selbst sind alle mit einer Drahtzange abgezwickt worden --
auf die abgeflachte Seite des Rohres gelegt; durch Beschweren und
Unterstützen werden beide Teile in dieser Lage festgehalten und mit
Lötwasser bestrichen; unter Anwendung von ziemlich viel Lot werden die
Nadeln aufgelötet. Nach dem Erkalten wird die ganze Lotstelle sorglich
rund gefeilt. Sollte sich nachher herausstellen, daß einige Nadeln zu
lang sind und die Glasscheiben berühren, so kann man sie durch Biegen
nach oben oder unten auf ihren richtigen Abstand bringen. Ist dies
alles geregelt, so können wir die Rohre _a_ über die noch frei über _c_
hinausragenden Endstücke von _Sp_ schieben und anlöten. An die Enden
selbst löten wir kleine Kugeln _k_. Die Enden der Rohre _a_ haben wir
schon vorher, wie bei dem Konduktor in Abb. 3, mit Kugelhauben versehen.

[Sidenote: Die Elektrodenstangen.]

Nun wären noch die Elektrodenstangen anzubringen; ihre Form geht aus
Abb. 29 hervor; sie werden aus dem gleichen Material gefertigt wie
die Spitzenkämme und müssen sich in der für sie bestimmten Bohrung in
_a_ hin und her schieben lassen. Die inneren Enden werden mit Kugeln
versehen, die äußeren müssen isolierende Griffe erhalten. Diese können
wir uns selbst in der Weise herstellen, daß wir die mit einer groben
Feile aufgerauhten Enden mehrfach mit in Schellackfirnis getränktem
Bindfaden umwickeln und nach dem Auftrocknen des Schellacks mit einer
dicken Schicht roten Siegellacks überziehen.

[Sidenote: Die Ausgleicher.]

Abb. 26 zeigt nun noch die beiden Ausgleicher _A_, die wir aus zwei
Kupferdrähten von 3 _mm_ Stärke herstellen; die Länge der Drähte darf
etwas weniger als der Durchmesser der Scheiben betragen. Sie werden
mit ihren Mitten an den Achsenträgern befestigt und erhalten an ihren
Enden aus Metalldresse hergestellte Pinselchen, die auf den Scheiben,
etwa 4 _cm_ vom Rande, leicht aufliegen sollen. Die Stellung der beiden
Ausgleicher ist aus Abb. 26 zu ersehen: _A₂_ ist der vordere und bildet
mit den Kämmen einen Winkel von 45°, _A₁_ befindet sich auf der anderen
Seite der Scheiben und kreuzt _A₂_ unter einem rechten Winkel.

[Illustration: Abb. 32. Stanniolbeläge an den Außenseiten der Scheiben.]

[Sidenote: Aufkleben des Scheibenbelages.]

Nun geht die Maschine ihrer Vollendung entgegen. Wir nehmen die
Scheiben nochmals heraus und bestreichen alle Holzteile mit Schellack.
Die Scheiben selbst versehen wir jetzt mit den Stanniolbelägen: Wir
zeichnen auf einen Bogen Papier einen Kreis, dessen Durchmesser gleich
dem Scheibendurchmesser ist. Dieser Kreis ist in Abb. 32 mit _a_
bezeichnet; außerdem zeichnen wir mit einem 2 bis 2,5 _cm_ kleineren
Radius einen zweiten (_b_) und mit einem je nach Scheibengröße 6 bis
10 _cm_ kleineren Radius einen dritten konzentrischen Kreis (_c_). Den
Umfang der Kreise _b_ und _c_ teilen wir dann in 16 bis 24 gleiche
Teile und verbinden die Teilpunkte paarweise. Endlich zeichnen wir wie
in Abb. 32 um diese Linien schraffierte Flächen auf, die etwa halb
bis ein Drittel so breit sind als ihre Zwischenräume. Einen dieser
Sektoren schneidet man heraus und fertigt sich nach seinem Muster die
doppelte Anzahl (32 bis 48) Beläge aus starkem Stanniol. Man legt
nun zunächst die eine, dann die andere Scheibe auf die Zeichnung und
beklebt eine jede da, wo die schraffierten Flächen durchscheinen, mit
Stanniolbelägen. Das Bekleben geschieht folgendermaßen: man bestreicht
den Stanniolstreifen auf einer Seite mit einem Pinsel mit Spiritus,
legt ihn mit der bestrichenen Seite auf die Glasplatte, gleich genau an
seinen Platz, und streicht ihn dann mit dem Finger fest auf, ohne ihn
aber dabei zu verschieben.

[Illustration: Abb. 33. Auflegen der Treibschnüre.]

[Sidenote: Die Treibschnüre.]

Sind die Sektoren alle aufgeklebt, so kann die Maschine wieder
zusammengesetzt werden, und es fehlen dann nur noch die Treibschnüre.
Da sich die Scheiben in entgegengesetzter Richtung drehen müssen, so
können wir dies nur dadurch erreichen, daß wir auf der einen Seite
die Schnur direkt, auf der anderen sich kreuzend über Triebrad und
Triebrolle führen. Abb. 33 veranschaulicht diese Anordnung.

Pünktliche, saubere Arbeit ist die erste Bedingung für das Gelingen.
Wer alle hier gegebenen Anweisungen genau befolgt, dem bleibt der
Erfolg sicher nicht aus. Die Maschine selbst muß auch nach der
Fertigstellung sehr sorglich behandelt werden. Vor allem muß sie bei
Nichtgebrauch vor dem schädlichen Verstauben bewahrt bleiben, weshalb
es sehr ratsam ist, eine Papierhülle herzustellen, wie dies schon
bei der Reibungselektrisiermaschine (Seite 17) beschrieben wurde. --
Läßt bei ein- bis zweijährigem Gebrauche die Wirkung der Maschine
nach, so sind die Scheiben völlig von ihrem Überzug und ihren Belägen
zu befreien und müssen von neuem hergerichtet werden, genau so, wie
das erste Mal. -- Für den Besitzer einer Influenzelektrisiermaschine
ist eine Reibungselektrisiermaschine überflüssig; diese hat nur den
Vorzug, daß sie einfacher herzustellen ist; dagegen ist sie weniger
leistungsfähig und erfordert viel mehr Arbeit, um aus ihr die benötigte
geringe Menge von Elektrizität zu erhalten. Die Influenzmaschine kann
für viele Versuche einen Funkeninduktor ersetzen.

[Sidenote: Die letzten Vorbereitungen zum Vortrag.]

Da unser Rudi alles, was er einmal anfing, auch pünktlich und gut
ausführte und lieber etwas mehr Zeit aufwandte, als etwas schlecht
zu machen, so war es über seinen Vorbereitungen Winter geworden. Die
nötigen Apparate waren fertig, auch wäre es in seinem Dachkämmerchen
jetzt zu kalt gewesen, um noch darin zu arbeiten. Es handelte sich
nun noch darum, den Vortrag selbst auszuarbeiten und schließlich denn
auch wirklich zu halten. Die Ausarbeitung des Vortrags machte unserem
Rudi zwar mehr Mühe, als er sich anfangs vorgestellt hatte, doch wurde
er verhältnismäßig bald damit fertig, und nun wurden die Zuhörer und
Zuhörerinnen geladen auf einen Sonntagnachmittag 6 Uhr.

Es galt zunächst, das größte Zimmer der Wohnung in ein Auditorium
umzuwandeln. Zu diesem Zwecke wurde, von den schweren Möbeln abgesehen,
alles aus dem Zimmer herausgeräumt; zwei Schritte von der einen
kürzeren Wand entfernt wurde ein langer Tisch aufgestellt und vier
Schritte davon begannen die Stuhlreihen. Auf dem Tisch hatte Rudi die
Apparate so aufgestellt, wie er sie nacheinander in seinem Vortrag
brauchte. Die Mitte des Tisches hatte er freigelassen. Außerdem versah
er die einzelnen Lampen des Kronleuchters nach der Seite der Zuhörer
mit Lampenschirmen, so daß der Experimentiertisch zwar hell beleuchtet,
die Stuhlreihen aber im Schatten waren. Mit der Ausführung der
einzelnen Experimente hatte Rudi bereits seine jüngere Schwester Käthe
vertraut gemacht; sie sollte ihm während des Vortrags assistieren.

[Sidenote: Der Vortrag.]

Unter allerlei Vorkehrungen, die noch getroffen werden mußten, verging
der Nachmittag, die geladenen Gäste begannen zu kommen, und als die
letzte Tante eingetreten war und Platz genommen hatte, erschien Rudi,
gefolgt von seiner Schwester, die sich auf der einen Seite auf einen
Stuhl setzen mußte, stellte sich hinter seinen Tisch, schlug bedächtig
sein Vortragskonzept auf, ließ einen forschenden Blick über die Zuhörer
schweifen und begann also zu sprechen:

„Meine Herren und Damen! Zuerst meinen besten Dank für Ihr zahlreiches
Erscheinen. Ich hoffe, daß es mir gelingt, Ihnen heute einige
interessante und lehrreiche Experimente vorzuführen, Experimente aus
dem Gebiet der Reibungs- und Influenzelektrizität.“

[Sidenote: Die geriebene Siegellackstange.]

„Das Wort Elektrizität stammt von dem griechischen Worte Elektron,
das Bernstein bedeutet. Es war schon den alten Griechen bekannt,
daß Bernstein, wenn er gerieben wird, die Fähigkeit erlangt, kleine
leichte Gegenstände anzuziehen. Wie Sie alle wissen, ist Bernstein
ein Harz, und wir können daher dieses bekannte Experiment mit jeder
Siegellackstange wiederholen (Käthe war aufgestanden, rieb nun die
bereitgelegte Siegellackstange mit einem wollenen Lappen und führte
das Experiment aus), wie Sie hier sehen. Es gibt nun noch eine ganze
Reihe von Körpern, die durch Reibung diese Fähigkeit erlangen, die,
wie wir uns ausdrücken, elektrisch werden. So werden wohl manche von
Ihnen schon die Beobachtung gemacht haben, daß beim Kämmen der Haare
mit einem Kautschukkamme dieser elektrisch wird und die Haare anzieht;
oft hört man dabei ein Knistern, und im Dunkeln sieht man kleine
Fünkchen überspringen. Hier wird ein Stab aus Hartgummi gerieben, er
zeigt die gleiche Fähigkeit, ebenso dieser Glasstab. Wer eben den
Vorgang genau beobachtet hat, konnte sehen, daß einige der angezogenen
Papierschnitzel, kaum daß sie an dem Glasstab hingen, gleich wieder
weggeschleudert wurden. Woher mag das kommen?“

[Sidenote: Anziehung und Abstossung.]

[Sidenote: Leiter und Nichtleiter.]

[Sidenote: Die verschiedenen Elektrizitäten.]

[Sidenote: Erklärungen über die elektrischen Erscheinungen.]

„Ich habe hier an diesen beiden Gestellen je ein Holundermarkkügelchen
an einem Faden aufgehängt. Ich reibe diesen Hartgummistab mit einem
Katzenfell, und Sie sehen, wenn ich ihn hier in die Nähe bringe,
so wird das Holundermarkkügelchen sehr rasch angezogen, doch kaum
hängt es am Stab, so wird es heftig abgestoßen und weicht nunmehr
ständig dem Stab aus. Ich will nun das gleiche Experiment mit
diesem zweiten Holundermarkkügelchen anstellen: es wird ebenfalls
angezogen, doch springt dieses nicht ab; es bleibt vielmehr fest
hängen; ich reiße es los, es wird wieder angezogen. Was mag nun den
Unterschied in diesen beiden Erscheinungen hervorrufen? Dies erste
Kügelchen wird immer noch abgestoßen, das zweite angezogen. Wenn Sie
genauer zusehen, so bemerken Sie, daß das erste Kügelchen hier an
einem seidenen, das zweite an einem leinenen Faden aufgehängt ist.
Es muß also zwischen Seide und Leinen ein ganz besonderer mit der
Elektrizität zusammenhängender Unterschied bestehen. Sehen wir zu,
daß wir noch mehr Stoffe nach dieser Art voneinander unterscheiden
können. Ich will einmal das Kügelchen mit den Fingern berühren; nun
wird es von dem frischgeriebenen Hartgummistab wieder angezogen, doch
alsbald wieder abgestoßen. Berühre ich es mit diesem Glasstab, der
nun nicht mehr elektrisch ist (Käthe hatte ihn unterdessen, um ihn zu
entelektrisieren, mehrmals durch eine zu diesem Zwecke aufgestellte
Weingeistflamme gezogen), so verliert es seine Eigenschaft, von dem
Hartgummistab abgestoßen zu werden, nicht; berühre ich es dagegen
mit dieser Messingröhre, so fällt es wieder in seinen ursprünglichen
Zustand zurück und wird wieder erst von dem Ebonitstab angezogen. Ich
wiederhole nun dieses Experiment mit Gummi, Eisen, Holz, Schwefel,
Seide, Leinen, Porzellan, Kupfer. Diejenigen Stoffe, bei deren
Berührung das Holundermarkkügelchen seinen Zustand nicht ändert, will
ich hier (rechts), die anderen hier (links) hinlegen. (Er führte die
Versuche aus.) Sie sehen nun, hier (rechts) liegt der Gummischlauch,
diese Schwefelstange, das Seidentuch und der Porzellanteller, hier auf
dieser Seite (links) ist es dies Messer, der Holzstab, das Leinentuch
und der Kupferdraht. Wir können also hier die verschiedenen Stoffe
in zwei Gruppen trennen: in solche, die den elektrischen Zustand des
Holundermarkkügelchens ableiten, und in solche, die ohne Einfluß auf
ihn sind. Die Stoffe, die diesen elektrischen Zustand abzuleiten
vermögen, nennen wir kurz Leiter, die anderen nennen wir Nichtleiter
oder Isolatoren. Es wären also Glas, Siegellack, Seide, Porzellan,
Gummi, Schwefel Nichtleiter oder Isolatoren, dagegen Leinen, der
menschliche Körper, Holz, die verschiedenen Metalle Leiter der
Elektrizität zu nennen. Daraus erklärt sich nun auch, warum sich
das Holundermarkkügelchen am Leinenfaden anders verhält wie das am
Seidenfaden. (Kaum hatte Rudi das letzte Experiment beendet, als seine
kleine Assistentin das Holundermarkkügelchen mit dem ~Leinenfaden~
entfernte und dafür ein solches an einem ~Seidenfaden~ an dem Gestell
aufhängte.) Ich habe nun hier zwei Holundermarkkügelchen, beide an
Seidenfäden, also isoliert aufgehängt. Ich will nun jedes einzeln mit
diesem geriebenen Glasstab berühren; Sie sehen das gleiche Schauspiel
wie vorhin, und nun werden beide von dem Glasstab abgestoßen; ich
rücke nun die beiden Gestelle zusammen, so daß unter normalen
Verhältnissen die Kügelchen einander berühren müßten, aber sie stoßen
nun einander ab; ich berühre sie mit der Hand, und jetzt hängen sie
ganz friedlich dicht nebeneinander. Jetzt will ich das eine wieder
mit dem geriebenen Glasstab berühren (nachdem er die Gestelle wieder
auseinandergerückt hatte), das andere aber mit diesem Ebonitstab
und nun die Gestelle vorsichtig wieder einander nähern: Sie sehen,
die Kügelchen ziehen einander an, jetzt sind sie beisammen und nun
fallen sie wieder auseinander und reagieren auch aus allernächster
Nähe nicht aufeinander. Es muß also zwischen der Elektrizität des
Glases und des Ebonits ein Unterschied bestehen. Ich will nun einmal
den gleichen Versuch mit Ebonit und Siegellack machen. (Das Reiben
der Stäbe besorgte stets Käthe mit großem Eifer.) Nun verhalten sich
die Kügelchen so wie vorhin, als ich beide mit dem Glasstab berührte;
also ist zwischen der Elektrizität des Siegellacks und des Ebonits
kein Unterschied. Ferner ersehen wir aus diesen Versuchen, daß, wenn
beide Kügelchen mit der gleichen Elektrizität ‚geladen‘ sind -- um
diesen Ausdruck jetzt schon zu gebrauchen -- sie einander abstoßen,
dagegen anziehen, wenn sie verschiedene Elektrizitäten tragen. Sie
sehen daraus, meine Herren und Damen, daß das Sprichwort: ‚Gleich
und gleich gesellt sich gern‘ hier nicht gilt. Über die eigentliche
Natur der elektrischen Erscheinungen war man lange Zeit nicht ins
klare gekommen. Hypothesen kamen und gingen, und früher wurde ein
heftiger und leidenschaftlicher Kampf um die einzelnen Erklärungen
geführt. Es ist heute nicht meine Aufgabe, Ihnen die geschichtliche
Entwicklung darzutun, ich will nur versuchen, Ihnen ein Bild, oder
richtiger gesagt: Bilder der Vorgänge zu entwerfen, Bilder, die
Ihnen verständlich sein können und die sich an die Tatsachen so nahe
anlehnen, daß sie für Sie als Erklärungen der Erscheinungen gelten
können.“

[Illustration: Abb. 34. Vorgang der Anziehung und Abstoßung.]

„Man weiß heute, daß die elektrischen Erscheinungen eng verknüpft
sind mit den magnetischen, daß sie als Zustände des hypothetischen
Aethers aufzufassen und qualitativ mit Licht und Wärme identisch
sind. So kam es auch, daß die Erkenntnis der elektrischen Vorgänge
fast alle bis dahin noch vorhandenen Rätsel der Lichterscheinungen
gelöst hat. Wird ein Körper gerieben, so werden durch diese Reibung
die den Molekülen beigeordneten, die elektrischen Werte tragenden
sogenannten ~Elektronen~, die vorher willkürlich durcheinander lagen,
in eine bestimmte Ordnung und Stellung zueinander gebracht; dadurch
wird nicht nur der geriebene, sondern auch der reibende Körper in
den eigentümlichen elektrischen Zustand versetzt. Daß auch der
reibende Körper elektrisch wird, sehen Sie hier: Ich fasse diesen
amalgamierten Lederlappen, um ihn von meiner Hand zu isolieren, mit
dem Seidentuche an und reibe damit den Glasstab, mit welchem ich das
eine Holundermarkkügelchen berühre; mit diesem Reibzeug berühre ich
das andere Holundermarkkügelchen, und nun sehen Sie, daß die beiden
einander anziehen, also entgegengesetzt oder, wie man zusagen pflegt,
ungleichnamig geladen sind. Man kann sich die Elektrizitäten als zwei
verschiedene Stoffe denken, die alle Körper erfüllen und die für
gewöhnlich nicht zur Geltung kommen, da, wenn von beiden gleichviel
vorhanden ist, sie einander binden. Durch Reibung aber werden beide
getrennt; der eine bleibt auf dem reibenden, der andere auf dem
geriebenen Körper. Diejenige Elektrizität, die der Glasstab beim Reiben
annimmt, bezeichnen wir mit diesem Zeichen (hier machte Rudi auf eine
an der Türe hinter seinem Tisch angebrachte Tafel mit Kreide ein
+-Zeichen) und nennen sie positive Elektrizität; die andere, welche der
Siegellack- oder Hartgummistab annimmt, wird mit diesem Zeichen (−)
versehen und heißt negative Elektrizität. Den Vorgang der Anziehung
und Abstoßung soll Ihnen diese Zeichnung hier veranschaulichen (Käthe
hielt einen großen, mit weißem Papier überzogenen Pappendeckel
in die Höhe, auf welchen Rudi die obenstehende Abb. 34 in großem
Maßstabe aufgezeichnet hatte.) Sie sehen hier, dies stellt eine
Holundermarkkugel dar; die positiven und negativen Elektrizitäten
sind regellos verteilt. Bringe ich nun diesen positiv elektrischen
Glasstab in die Nähe, so werden die negativen Elektrizitätsteilchen
der Kugel auf die dem Stab zugekehrte, die positiven dagegen auf
die entgegengesetzte Seite wandern; da nun die ungleichnamigen
Elektrizitäten einander näher sind als die gleichnamigen, so wird die
Holundermarkkugel angezogen. Doch da nun bei der Berührung ein Teil
der positiven Elektrizität vom Glasstab auf die Kugel, von dieser aber
ein Teil der negativen Elektrizität auf den Glasstab übergeht, so wird
auf der Kugel bald ein Überschuß von positiver Elektrizität sein,
und deshalb wird nun das Kügelchen abgestoßen. Anders verhält sich
die Sache, wenn ich das Holundermarkkügelchen an einem ~Leinenfaden~
aufhänge, es also in leitende Verbindung mit der Erde bringe: dann
flieht die abgestoßene Elektrizität nicht nur auf die andere Seite des
Kügelchens, sondern nimmt ihren Weg durch den leitenden Faden hindurch
bis in die Erde, und es bleibt nur die angezogene Elektrizität zurück;
deshalb wird auch das am Leinenfaden aufgehängte Kügelchen nicht
abgestoßen, wie das am Seidenfaden befestigte.“

[Illustration: Abb. 35. Darstellung der Verteilung der Elektrizitäten.]

[Sidenote: Elektrische Verteilung.]

„Um diese Vorgänge gewissermaßen dem Auge sichtbar zu machen, dient
dieser einfache Apparat hier: ein auf einer isolierten Glassäule
ruhendes und mit Kugelenden versehenes Messingrohr; hier nahe den
beiden Enden habe ich je zwei Holunderkügelchen an ~leinenen~ Fäden
aufgehängt. Bringe ich nun diesen stark geriebenen Ebonitstab in die
Nähe des einen Endes dieses Konduktors, so sehen Sie, daß die Kügelchen
beider Paare einander abstoßen. Die Erklärung dieser Erscheinung
gibt Ihnen diese Tafel hier (Käthe nahm die zweite Tafel hoch, auf
der das in Abb. 35 dargestellte Schema zu sehen war): Dieser negativ
geladene Ebonitstab zieht die positiven Elektrizitätsteilchen auf die
ihm zugekehrte Seite des Konduktors und treibt alle anderen nach dem
entgegengesetzten Ende; daher werden die beiden Kügelchen eines jeden
Paares gleichnamig geladen und stoßen einander deshalb ab. Entferne ich
nun den Stab wieder, so sinken sie zusammen.

Ich kann die Verteilung der Elektrizitäten auch noch anders nachweisen.
Ich entferne zu diesem Zwecke die Kügelchen. Hier habe ich an einem
Seidenfaden eine kleine Messingkugel aufgehängt; bringe ich sie
mit einem elektrisch geladenen Körper in Berührung, so nimmt sie
dessen Elektrizität an, wie vorhin jenes Holundermarkkügelchen. Ich
will nun an diesem Gestell hier das elektrische Pendel, wie man die
Einrichtung auch nennt, mit positiver Elektrizität laden, indem ich
es mit dem geriebenen Glasstabe berühre. Bringe ich nun wieder wie
vorhin den Ebonitstab in die Nähe des Konduktors und berühre mit diesem
Messingkügelchen, das durch den Seidenfaden von meiner Hand isoliert
ist, das dem Ebonitstab zugewandte Ende dieses Leiters, so muß es
dessen Elektrizität annehmen; welcher Natur diese ist, können wir an
dem elektrischen Pendel sehen; es ist positiv geladen und wird von
dem Messingkügelchen abgestoßen, also enthält letzteres auch positive
Elektrizität, welche ich ihm durch Berühren mit der Hand entziehe. Ich
mache nun den gleichen Versuch, berühre das dem Ebonitstab abgewandte
Ende des Konduktors, und Sie sehen, daß das Holundermarkpendel von dem
Messingkügelchen angezogen wird. Wir haben also wirklich auf diesem
Konduktor die beiden Elektrizitäten getrennt.

Ich bringe nun an dem Konduktor die beiden elektrischen Pendel wieder
an. Wenn ich den Ebonitstab in die Nähe bringe, so divergieren sie,
wenn ich ihn entferne, so fallen sie wieder zusammen. Wenn ich aber
diesen Konduktor, während der Hartgummistab in der Nähe ist, einen
Augenblick mit dem Finger berühre und dann den Stab entferne, so
divergieren nun beide Pendel, obgleich ich den elektrischen Stab
weit entfernt halte. Die Erklärung des Vorganges ist sehr einfach:
Berühre ich den Konduktor, dessen Elektrizitäten durch die Nähe
des elektrischen Stabes verteilt sind, mit der Hand, so wird die
abgestoßene negative Elektrizität zur Erde abgeleitet, während seine
positive, durch die negative des Ebonits gebunden, allein zurückbleibt;
entferne ich nun zuerst die Hand, dann den Stab, so bleibt der Rest
positiver Elektrizität auf dem ganzen Leiter verteilt zurück, wie die
Pendel zeigen; daß nun an beiden Enden wirklich gleiche Elektrizitäten
sind, können wir wieder mit dem Messingkügelchen nachweisen (hier
führte Rudi den oben genannten Versuch nochmals aus). Dadurch sind
wir also in stand gesetzt, einem isolierten Körper eine elektrische
Ladung zu geben. Man sagt, z. B., dieser Messingkonduktor sei positiv
geladen. Bringe ich in die Nähe eines solchen geladenen Körpers einen
ungeladenen, mit der Erde in leitender Verbindung stehenden, z. B.
meinen Finger, so sehen Sie, daß ein kleiner Funke überspringt. (Damit
dieser Funke besser gesehen werde, beschattete Käthe mit einem großen
schwarzen Karton den Konduktor und die Hand ihres Bruders.) Was ist
nun dieser Funken, woher kommt er und wann tritt er auf? Die positive
Elektrizität des Konduktors zieht die negative Elektrizität meines
Körpers an; es sammelt sich also in meiner Fingerspitze eine gewisse
Menge negativer Elektrizität an; je mehr ich den Finger dem Konduktor
nähere, desto stärker naturgemäß wirken die beiden Elektrizitäten
aufeinander und schließlich so stark, daß sie den Widerstand, den der
Luftzwischenraum ihnen entgegensetzt, überwinden und sich durch die
Luft hindurch vereinigen.

[Sidenote: Das Elektroskop.]

Hier habe ich nun noch einen einfachen Apparat, der dazu dient,
geringere Mengen von Elektrizität nachzuweisen: Er besteht aus einer
Glasflasche, durch deren Kork ein Messingstäbchen geht, das hier unten
zwei Plättchen aus ganz dünnem Metall trägt. Bringe ich in die Nähe
dieser Kugel einen elektrischen Körper, so tritt, wie vorhin bei dem
Konduktor, elektrische Verteilung ein, weshalb die beiden Plättchen, da
sie gleichnamig geladen sind, divergieren.

[Sidenote: Das Elektrophor.]

Die Tatsachen der elektrischen Verteilung hat man benutzt, um einen
einfachen Apparat zur Erzeugung von Elektrizität zu konstruieren. Es
ist das Elektrophor. Sie sehen hier eine Scheibe aus Schellack; ich
lege sie auf ein Blatt Stanniol und reibe sie mit einem Fuchsschwanz
ab, wodurch sie elektrisch wird. Lege ich nun einen Metalldeckel hier
darauf, so wird in ihm die Elektrizität so verteilt, daß die positive
auf der Unterseite, von der negativen des Kuchens gebunden, die
negative auf der Oberseite sich befindet; berühre ich den Deckel mit
der Hand, so leite ich dadurch die abgestoßene negative Elektrizität
ab und es bleibt nur noch positive zurück. Hebe ich die Metallscheibe
jetzt an dem isolierenden Glasgriff empor, so kann ich ihr, wie vorhin
bei dem Konduktor, mit dem Finger einen Funken entlocken.

[Sidenote: Oberflächenverteilung und Spitzenwirkung.]

Aus all diesen Experimenten geht also, um dies nochmals zu betonen,
deutlich hervor, daß die gleichnamigen Elektrizitäten einander
abstoßen, sich so weit voneinander entfernen, als sie nur können, und
daß die ungleichnamigen einander anziehen und binden. Wenn wir dies
bedenken, dann müssen wir zur Annahme kommen, daß z. B. bei einer
elektrisch geladenen Kugel sich die größte Menge der Elektrizität auf
der Oberfläche ansammeln muß, da ja die einzelnen elektrischen Teilchen
einander fliehen, soweit sie nur können; oder daß bei einem mit Ecken
und Spitzen versehenen Körper sich die Elektrizität besonders in diesen
anhäuft. Dies ist auch in der Tat der Fall, wie wir mit dieser Kugel
beweisen können: Ich will sie einmal mittels des Elektrophors mit
positiver Elektrizität laden und ebenso dieses Holundermarkkügelchen.
Sie sehen, das Holundermark wird abgestoßen; nun umgebe ich die Kugel
mit diesen beiden Halbkugeln (Abb. 4), entferne sie wieder, und Sie
sehen, diese stoßen das Holundermarkkügelchen ab, während nun die Kugel
unelektrisch geworden ist.

[Sidenote: Das elektrische Flugrad.]

Daß sich die Elektrizität besonders stark in Spitzen anhäuft und
infolge davon auch leicht aus diesen in die Luft ausströmt, beweist
das sogenannte elektrische Flugrad. Ich habe hier ein Rädchen mit
umgebogenen Spitzen; ich setze es auf eine Nadel, welche ich durch
ein Kettchen mit dieser Maschine, die ich nachher noch erklären
werde, verbinde; durch die Drehung der Scheibe dieser Maschine wird
Elektrizität erzeugt, die sich nun in den Nadelspitzen ansammelt,
und schließlich so stark aus ihnen ausstrahlt, daß sich infolge des
Rückstoßes das Rädchen dreht. Nehme ich das Rädchen ab, halte diese
einzelne Nadelspitze gegen die Flamme der Kerze hier und lasse die
Maschine drehen, so sieht es aus, als ob von dieser Spitze ein Wind
ausginge; dies ist auch in der Tat der Fall, und die Erscheinung rührt
daher, daß infolge der starken Ansammlung der Elektrizität in der
Spitze die benachbarten Luftteilchen ebenfalls elektrisch werden, und
da sie nun die gleiche Elektrizität enthalten wie die Spitze, so werden
sie von dieser abgestoßen, was dann die Winderscheinung, elektrischer
Wind genannt, verursacht.

[Sidenote: Kondensatoren.]

Aus den eben vorgeführten Experimenten ist ersichtlich, daß es nicht
gerade so ganz einfach sein wird, auf einem Leiter eine größere Menge
von Elektrizität anzusammeln; denn sobald sie eine gewisse Dichte
erreicht hat, so fängt sie an, einfach in die Luft auszuströmen.
Um dies zu verhindern, hat man, ich möchte sagen, eine kleine List
angewendet:

[Sidenote: Franklinsche Tafel.]

Ich habe hier eine Glastafel, auf beiden Seiten mit Stanniol überzogen;
lade ich mit dem Elektrophor die eine Seite mit positiver Elektrizität,
so wirkt diese verteilend auf die Elektrizitäten des anderen Belages:
die negative wird angezogen, die positive abgestoßen. Berühre ich
nun diesen Belag mit dem Finger, so leite ich die freie, abgestoßene
Elektrizität fort; nun ist hier nur noch negative und auf der anderen
Seite positive Elektrizität; da beide einander anziehen und sich
deshalb binden, so kann ich nun noch mehr positive Elektrizität
zuführen. Der gleiche Vorgang wird sich wiederholen, und ich kann ein
drittes Mal laden u. s. f. bis zu einer gewissen Grenze, die wir später
kennen lernen werden. Erwähnt sei noch, daß es nicht einerlei ist,
welcher Stoff sich zwischen den beiden Leitern befindet. Stelle ich
zwei Metallplatten, die den Stanniolblättern dieser Tafel entsprächen,
mit geringem Abstand einander gegenüber, so daß nur Luft dazwischen
ist, so kann ich keine so starke Ladung erzeugen, als wenn ich z. B.
eine isolierende Flüssigkeit (Petroleum) oder einen festen Körper
dazwischen bringe. Die ~Kapazität~, d. i. Aufnahmefähigkeit für
Elektrizitätsmengen, ist also nicht nur von der Größe des Leiters,
sondern auch von der Natur der isolierenden Substanz abhängig. Man
hat nun bestimmt, wievielmal größer die Kapazität der gleichen
Metallplatten bei gleichem Abstand wird, wenn man statt Luft andere
Isolatoren verwendet; die Zahlen, die sich dabei für die verschiedenen
Stoffe ergeben haben, nennt man deren ~Dielektrizitätskonstanten~
bezogen auf Luft = 1. Wir werden nachher eine Methode kennen lernen,
die uns erlaubt, die Kapazität eines Kondensators zu messen. Habe ich
zwei Metallplatten, die auf Glasfüßen isoliert nur 5 _mm_ voneinander
entfernt stehen, so kann ich, sofern nur Luft zwischen den Platten ist,
auf der einen Platte, während die andere zur Erde abgeleitet ist, eine
gewisse Elektrizitätsmenge aufladen; bringe ich z. B. Glas dazwischen,
so kann mehr Elektrizität in die Platte dringen. Ich führe den Versuch
nicht aus, weil er mich zu lange aufhielte.

[Sidenote: Leidener Flasche.]

Nichts anderes als eine veränderte Form dieser Tafel, die auch die
Franklinsche Tafel genannt wird, ist die Kleistsche oder Leidener
Flasche. Sie sehen eine solche hier. Will ich sie laden, so stelle
ich sie so auf, daß der äußere Stanniolbelag in leitender Verbindung
mit der Erde steht, damit die freie Elektrizität abströmen kann. Ich
kann die Leidener Flasche dadurch laden, daß ich möglichst oft aus
dem geladenen Elektrophorteller ein Fünkchen in den Messingknopf der
Flasche, der durch diese Stange mit dem inneren Belag in Berührung
steht, überspringen lasse. (Während Rudi so sprach, führte Käthe den
Versuch aus.) Nachdem nun etwa fünfzig kleine Fünkchen in die Flasche
übergegangen sind, will ich das Laden unterbrechen und den gebogenen
Draht, den ich an diesem isolierenden Griffe anfasse, mit dem einen
Ende an den äußeren Belag anlegen und das andere der Kugel nähern
(ein heller klatschender Funke sprang über). Nun haben die beiden
Elektrizitäten, die sich durch das Laden auf den Belägen angesammelt
haben, durch den mittels des Entladers verkürzten Luftzwischenraum
hindurch einander ausgeglichen, wodurch die Flasche unelektrisch, das
heißt entladen worden ist.

[Illustration: Abb. 36. Messen der Kapazität.]

[Sidenote: Die Massflasche.]

Die Mengen der Elektrizität, die sich in einer solchen Flasche
ansammeln lassen, sind nicht unbegrenzt, sondern hängen von der Größe
der Stanniolbeläge und von dem Dielektrikum ab; je mehr Elektrizität
ein Kondensator, wie solche Sammelvorrichtungen auch genannt werden, zu
fassen vermag, desto größer ist seine Kapazität, und wir können diese
Kapazität eines Kondensators messen, indem wir die eines anderen als
Maß benutzen. Einen solchen Maßstab sehen Sie hier; er ist im Grunde
nichts anderes, als eine gewöhnliche Leidener Flasche. Ich kann z. B.
messen, wievielmal so groß die Kapazität dieser großen Flasche ist als
die einer kleineren. Ich stelle den Kondensator, dessen Kapazität ich
messen will, ~isoliert~ auf. (Käthe, welche unterdessen die Apparate
zusammengestellt und verbunden hatte, verwendete zur isolierenden
Aufstellung der großen Flasche den Elektrophorkuchen, den sie noch
mit einem vierfach zusammengelegten Seidentuche bedeckte. Dann
stellte sie den Karton mit dem in Abb. 36 dargestellten Schema auf.)
Ich verbinde den äußeren Belag der zu messenden mit dem inneren der
messenden Flasche und den inneren der ersteren mit dem Konduktor der
Elektrisiermaschine. Setze ich nun diese in Bewegung, so wird die große
Flasche geladen; die dabei frei werdende Elektrizität auf dem äußeren
Belag der großen Flasche wird hier aber nicht zur Erde abgeleitet,
sondern dazu benutzt, die Maßflasche zu laden. Stelle ich nun diese
beiden Kugeln (_a_ _a_ in Abb. 36) auf einen bestimmten Abstand, so
wird sich die Maßflasche, sobald sie eine gewisse Ladung erhalten hat,
durch den geringen Zwischenraum hindurch entladen, um gleich wieder
von der immer noch frei werdenden Elektrizität des äußeren Belages neu
geladen zu werden, bis ein zweiter Funke überspringt. Dieser Vorgang
wiederholt sich so lange, bis auf der großen Flasche keine freie
Elektrizität mehr auftritt, das heißt bis sie ganz geladen ist. Ich
lasse nun die Maschine in Bewegung setzen und zähle die überspringenden
Funken: eins -- zwei -- drei -- vier -- fünf -- sechs -- -- nun kommt
keiner mehr. Die hier frei werdende Elektrizität hat also ausgereicht,
die kleine Flasche sechsmal zu laden. Ich will nun statt dieser
eine größere Flasche benutzen. (Rudi schaltete jetzt seine größte
Leidener Flasche ein und wiederholte den Versuch, wobei zwölf Funken
übersprangen.) Hier sind nun zwölf Funken übergesprungen, also gerade
nochmal so viel wie bei der kleineren Flasche; die Kapazität dieser ist
also nur halb so groß, als die der großen. Der besprochene Apparat wird
nach seinem Erfinder die Lanesche Maßflasche genannt.

[Sidenote: Die Reibungselektrisiermaschine.]

Ich will nun noch die Maschine, die ich heute schon mehrmals gebraucht
habe, und ihre Wirkungsweise erklären. Sie erinnern sich ja noch, daß
der Glasstab, mit dem amalgamierten Lederlappen gerieben, elektrisch
wurde. Hier bei dieser Maschine wird eine Glasscheibe dadurch,
daß man sie zwischen zwei anliegenden, amalgamierten Lederkissen
dreht, elektrisch; unweit des Reibzeuges ist die Scheibe von zwei
mit vielen Spitzen versehenen Brettchen umfaßt; die Spitzen, die
aus Stecknadeln hergestellt sind, stehen in metallischer Verbindung
mit der Messingkugel. Erinnern Sie sich nun an die Erscheinungen
der elektrischen Verteilung, so werden Sie leicht einsehen, daß von
der positiv geladenen Glasscheibe die positive Elektrizität in die
Kugel abgestoßen, die negative aber in die Spitzen angezogen wird.
Die Folge davon ist, daß die negative Elektrizität, von den Spitzen
auf die Glasscheibe ausströmend, diese unelektrisch macht, auf dem
Konduktor dagegen sich freie positive Elektrizität zeigt. Aber nicht
nur dies tritt ein, sondern man kann geradezu sagen, daß die positiven
Elektrizitätsteilchen der Glasscheibe, da sie einander gegenseitig
abstoßen, einander selbst in die Spitzen hineinjagen, oder, wie man
sich fälschlicherweise auszudrücken pflegt, von diesen ausgesaugt
werden; daher auch der Name Saugspitzen.

[Sidenote: Die Influenzelektrisiermaschine.]

Eine zweite Maschine, die ebenfalls zur Erzeugung von Elektrizität
dient, sehen Sie hier vor sich; es ist die sogenannte Wimshurstsche
Maschine. Sie ist auf dem Prinzip der Influenz -- daher auch
Influenzelektrisiermaschine genannt -- konstruiert. Elektrische
Influenz ist im allgemeinen nicht verschieden von der schon eingehend
besprochenen elektrischen Verteilung. Hier sind zwei Ebonitscheiben,
die in entgegengesetzter Richtung gedreht werden; diese aufgeklebten
Stanniolsektoren wirken gegenseitig etwa so, wie bei den Versuchen
über elektrische Verteilung der Hartgummistab und der Konduktor. Die
Ableitung der freien Elektrizität, die dort durch Berühren mit der Hand
hergestellt wurde, besorgen hier die Ausgleicher; nur werden dabei die
freien Elektrizitäten der Sektoren, die jeweils von diesen Pinselchen
berührt werden, nicht zur Erde abgeleitet, sondern sie gleichen
einander aus; daher der Name Ausgleicher. Durch diese Wechselwirkungen
wird erreicht, daß die Stanniolsektoren der beiden Glasscheiben
gerade dann ~gleiche~ Ladung haben, wenn sie einander zwischen den
Spitzenkämmen gegenüberstehen. Da jedoch die beiden Elektrizitäten
einander abstoßen, so treiben sie einander in die Spitzen, und durch
die Elektrodenstangen, die zu Anfang zusammenstoßen müssen, findet ein
Ausgleich der beiden Elektrizitäten statt. Entferne ich nun die Kugeln
etwas voneinander, so geht ein kontinuierlicher Funkenstrom über.

[Illustration: Abb. 37. Darstellung des Ausgleiches der Elektrizitäten.]

[Sidenote: Ausgleich der verschiedenen Elektrizitäten.]

Über den Ausgleich der Elektrizitäten will ich nun noch einiges
erwähnen. Sie haben solche Ausgleiche bei dem Funken des
Elektrophortellers und bei der Entladung einer Leidener Flasche schon
gesehen. Wir haben oben gesagt, daß die Elektrizität als ein Zustand
des Äthers aufzufassen ist, ein Zustand, der von bestimmten Punkten
eben jener oben schon erwähnten Elektronen ausgeht und sich mit diesen
im Raum bewegen kann. Wir haben bisher hauptsächlich Erscheinungen der
ruhenden Elektronen betrachtet; in dem Ausgleich der verschiedenen
Elektrizitäten erkennen wir aber bewegte Elektronen. Wie man sich
nun den Vorgang eines derartigen Ausgleiches vorstellen kann, möge
Ihnen aus folgender Analogie erhellen: Sie erblicken hier auf dieser
Tafel (Rudis Schwester erhob den Karton, dessen Zeichnung in Abb. 37
dargestellt ist) zwei Behälter, deren einer mit Wasser gefüllt ist;
hier unten ist ein Hahn, den wir uns vorerst geschlossen denken wollen.
Der gefüllte Behälter stellt einen positiv geladenen Leiter dar, der
leere einen solchen mit negativer Ladung; der ~geschlossene~ Hahn kommt
der isolierenden Substanz gleich, die die beiden Leiter noch trennt.
Öffne ich nun den Hahn, so fließt ein Teil des Wassers in den anderen
Behälter, bis es in beiden gleich hoch steht. Die analoge Erscheinung
bei entgegengesetzt elektrisch geladenen Körpern tritt ein, wenn wir
sie mit einem Draht verbinden, oder so nahe zusammenrücken, daß ein
Funke überspringt. Dabei ist aber eines noch zu beachten: bei dem
Beispiel mit den Wasserbehältern scheint der Ausgleich nur in der einen
Richtung und zwar in der des fließenden Wassers zu geschehen; wir
müssen uns deshalb die ursprüngliche ~Leere~ des Behälters _A_ auch als
ein bewegliches Medium vorstellen, das beim Öffnen des Hahns in _B_
hinüberfließt, also entgegen dem Wasserstrom. Ich will einmal annehmen,
_B_ sei mit zwei Raummengen Wasser, die hier mit zwei Pluszeichen
angegeben sind, gefüllt; diesen entsprechen zwei Raummengen ~Leere~
im Behälter _A_, die mit zwei Minuszeichen veranschaulicht seien.
Öffne ich nun den Hahn, so fließt die Hälfte der Wassermenge aus _B_
in _A_ hinüber; dadurch ist nun _A_ nur noch halb leer, _B_ dagegen
nur noch halb voll; in jedem Behälter ist also ein Raumteil Leere und
ein Raumteil Wasser. Die zweite Figur der Tafel zeigt Ihnen diesen
Zustand. Sie sehen hier in jedem Behälter je ein + und ein -; auf die
elektrischen Verhältnisse übertragen, heißt das so viel als daß der
Körper _A_ und der Körper _B_ nun unelektrisch sind.

[Sidenote: Der elektrische Strom.]

Wenn man von einem elektrischen Strome spricht, so versteht man
gewöhnlich nur den positiven Richtungsstrom darunter, das heißt in
unserem Beispiel nur den Fluß des Wassers aus dem gefüllten in den
leeren Behälter. Man darf aber dabei nie vergessen, daß ebenso, nur in
entgegengesetzter Richtung, der negative Strom fließt. Was in unserem
Beispiel die Röhre ist, durch die bei geöffnetem Hahn das Wasser
fließt, ist bei der Elektrizität eine leitende Verbindung, z. B. ein
Metalldraht. Also so wie durch die Röhre das Wasser, so fließt durch
den Draht, der zwei entgegengesetzt geladene Körper verbindet, ein
elektrischer Strom, oder genauer zwei Ströme, ein positiver und ein
diesem entgegengesetzter negativer.

[Sidenote: Erwärmung durch den elektrischen Strom.]

Daß in einem zwei verschieden geladene Körper verbindenden Draht
tatsächlich etwas vor sich geht, beweist neben vielem anderen der
Umstand, daß sich dieser Draht erwärmt. Die Erwärmung können wir
mit einem Apparat (Abb. 14) nachweisen. Ich habe hier in einem
geschlossenen Raum eine Drahtspirale, durch welche ich einen
elektrischen Strom leiten kann; wird nun durch diesen Strom der Draht
warm, so wird die Luft erwärmt, dehnt sich aus, drückt dadurch auf
die blaue Flüssigkeitssäule in der Glasröhre und wird sie um einige
Dezimeter herunterschieben. (Rudi machte den Versuch, indem er die
Entladung seiner größten Leidener Flasche durch die Drahtspirale des
Apparats gehen ließ.)

[Sidenote: Der Blitz.]

Ich will nun noch einiges über die allen bekannte elektrische
Erscheinung des Gewitters sagen. Der Blitz ist ein riesenhafter
elektrischer Funke, oft von mehreren Kilometern Länge. In seiner Natur
ist er von den Funken, die ich hier erzeugen kann, nicht verschieden;
auch er ist der Weg eines elektrischen Ausgleiches durch die Luft.
Die Lichterscheinung rührt von der kolossalen Erwärmung der Luft
und der Staubteilchen her, die dabei ins Glühen geraten. Woher die
Wolken, zwischen denen der Blitz überspringt, ihre elektrische Ladung
erhalten, kann heute noch niemand bestimmt sagen, es bestehen allerhand
Hypothesen hierüber, doch ist keine haltbar genug, um der Erwähnung
wert zu sein. Wir müssen uns mit einer allgemeinen Betrachtungsweise
zufrieden geben. Wenn wir eine isolierte Spitze oder besser eine Flamme
mit den Blättchen eines guten Elektroskopes (siehe Anhang) verbinden
und sie an einer langen Stange in die Luft hinaufhalten, während das
Gehäuse mit der Erde leitend verbunden ist, so erhalten wir einen
Ausschlag, dessen Größe von vielen Faktoren, z. B. Ort, Jahreszeit,
Feuchtigkeit, Temperatur, Abstand von der Erde usw. abhängig ist.
Diese Tatsache beweist, daß von den höheren Luftschichten nach der
Erde zu ein Potentialgefälle vorhanden ist, das man bei sehr großen
Schwankungen auf rund 100 Volt pro Meter veranschlagen kann; daraus
folgt, daß die ganze Erdoberfläche eine starke negativ-elektrische
Ladung besitzt. Dieses bei gutem Wetter ziemlich gleichmäßige
Spannungsgefälle erleidet bei Wolken- und Gewitterbildungen ganz
beträchtliche Störungen, die so stark werden können, daß zwischen
Wolken und Erde oder zwischen zwei Wolken Spannungsdifferenzen
auftreten, die in die Millionen Volt betragen. Die Folge dieser großen
Spannungen ist der Blitz. Sind die Spannungen nicht so stark, daß es
zum Funkenausgleich kommt, so findet eine allmähliche Ausstrahlung der
Elektrizität statt, was sich bei Nacht durch feine „Büschellichter“,
auch „St. Elmsfeuer“ genannt, zu erkennen gibt: An Blitzableitern,
Hausvorsprüngen, Schiffsmasten und ähnlichen hervorragenden
Gegenständen sieht man bläuliche Lichtbüschel, die den Glimmentladungen
unserer Elektrisiermaschinen gleichen. Endlich sei auf die ebenfalls
elektrische Erscheinung des „Nordlichtes“ besser „Polarlicht“ noch
hingewiesen; man sieht in polaren Zonen nachts eigenartige prächtige
Lichterscheinungen am Himmel, die in ihrer Häufigkeit und Intensität im
Zusammenhang zu stehen scheinen mit den Perioden der Sonnenflecke. Man
will sie mit den Erscheinungen, die wir später bei den Geißlerröhren
kennen lernen werden, in Zusammenhang bringen, doch sind gerade hier
die bekannten Tatsachen noch zu spärlich. Es fehlt uns eben für die
Elektrizität ein Sinn; wir können sie nicht sehen, nicht hören, nicht
schmecken usw. Das ist auch der Grund, warum es so lange dauerte, bis
es gelang, mehr in das Wesen der Elektrizität einzudringen, nur aus
ihren Wirkungen konnte man auf ihre Gesetze schließen. Dem ernsten
und unermüdlichen Forscherstudium ist es aber heute gelungen, den
Zusammenhang dieser bisher so geheimnisvollen Naturerscheinungen mit
den übrigen unseren Sinnen direkt zugänglichen und daher viel früher
erkannten zu finden. Noch nicht alle Fragen sind gelöst, aber der Weg
der Erkenntnis liegt offen vor uns.“

[Sidenote: Kritik des Vortrages.]

Sich verbeugend schlug Rudi sein Vortragskonzept, in das er nur selten
einen flüchtigen Blick geworfen hatte, zu, und während die Zuhörer
eifrig Beifall klatschten, verschwand er, gefolgt von seiner Schwester,
mit würdiger Miene, wie er gekommen. -- Unter den Zuhörern war auch
ein sachkundiger Onkel, der den Abend noch in der Familie verbrachte.
Diesen bat Rudi um eine ausführliche Kritik über den Vortrag, welche
etwa folgendermaßen lautete:

„Zuerst muß ich bemerken, daß der ganze Vortrag ein klein wenig zu
lang war; er hat zu vielerlei gebracht, und das hat sicher viele des
Aufpassens ungewohnte Zuhörer ermüdet. Du hättest manches weglassen
können, wie z. B. die ausführliche Beschreibung der Maßflasche; auch
hätten andere Abschnitte wie der über elektrische Verteilung kürzer
zusammengefaßt werden dürfen. Die Anordnung des Ganzen war gut, nur
hätte ich die Beschreibung der Reibungselektrisiermaschine früher
gebracht. Auch die Experimente waren gut ausgeführt bis auf die ersten
Versuche mit den Holundermarkkügelchen, die sich, da sei weiß waren,
von dem weißen Kleide der meist dahinterstehenden Käthe kaum abhoben;
ein schwarzer Karton, hinter den elektrischen Pendeln aufgestellt,
hätte diesen Übelstand beseitigt. Im übrigen kann ich,“ fuhr der Onkel
zu Käthe gewandt fort, „der kleinen Assistentin nur meine größte
Bewunderung und Anerkennung aussprechen. Ferner hätte ich an deiner
Stelle, wie schon gesagt, vieles kürzer gestaltet, dafür aber noch
eingehender über die Gewitterbildung gesprochen. Den Blitzableiter
und seine Wirkung hast du ganz vernachlässigt, und das hatte doch
sicher sehr viele der Zuhörer interessiert; das hättest du schon bei
der Erwähnung der Spitzenwirkung vorbringen können.“ „Ja,“ warf Rudi
ein, „den Blitzableiter habe ich im Vortrag nur vergessen, im Konzept
steht ein ganzer Abschnitt darüber.“ „Dann habe ich nichts weiter
auszusetzen; du hast laut und deutlich gesprochen, und das ist immer
viel wert.“ Nun sprachen die beiden noch über die verschiedensten
Experimente, und Rudis Onkel wußte noch ein wenig gekanntes, aber
leicht ausführbares und sehr interessantes Experiment: Die Benutzung
einer Influenzelektrisiermaschine als Motor.

[Sidenote: Die Influenzmaschine als Motor.]

Am sichersten gelingt der Versuch mit zwei Influenzmaschinen,
einer größeren und einer kleineren; man kann aber auch eine der
Influenzmaschinen durch eine gute Reibungselektrisiermaschine
ersetzen. Von der Maschine, die als Motor dienen soll, entfernt man
die Treibschnüre und verbindet die auseinandergeschobenen Elektroden
durch zwei Kupferdrähte mit den sich anfangs berührenden Elektroden
der größeren Influenzmaschine, die man nun in Gang setzt, wonach die
Elektroden so weit als möglich voneinander entfernt werden. Dadurch
erhalten die beiden Spitzenkämme der als Motor dienenden Maschine
entgegengesetzte Ladungen, z. B. der rechte positive, der linke
negative; so werden beide Scheiben auf der rechten Seite positiv und
auf der linken negativ elektrisch; sie stoßen also einander ab und
beginnen sich in entgegengesetzter Richtung zu drehen, wobei die
elektrischen Vorgänge genau so, nur in umgekehrter Reihenfolge, wie bei
der die Elektrizität erzeugenden Maschine eintreten. Es ist möglich,
daß dabei anfangs die beiden Scheiben derart einander das Gleichgewicht
halten, daß sie sich nicht von selbst zu drehen beginnen; es genügt
dann ein kleiner Anstoß der einen Scheibe. Hat man die Maschine kurz
vorher in Gang gesetzt, so läuft sie sicher von selbst an.

Es sei nun noch erwähnt, daß der Besitzer eines sogenannten
Elektrophorkastens die darin meist sehr zahlreich vorhandenen
elektrischen Spielzeuge in einem solchen Vortrage nur möglichst
kurz vorführen soll; sie unterhalten zwar die Zuschauer, haben aber
theoretisch zu wenig Bedeutung; es sind eben nur Spielzeuge, und wir
haben darum auch die Beschreibung ihrer Herstellung weggelassen.


  [1] Siehe auch, was bei den Leidener Flaschen über die Glasfarbe
      gesagt ist.




[Illustration]




Zweiter Vortrag.

Der galvanische Strom.


Da Rudis erster Vortrag allgemeine Anerkennung bei seinen Verwandten
und Bekannten gefunden hatte, ließ er nicht viel Zeit verstreichen,
bis er an die Vorbereitungen zu einem zweiten ging. Er wollte diesen
wissenschaftlicher gestalten als den ersten und darum nur Freunde und
solche Verwandte einladen, bei denen er mehr Vorkenntnisse voraussetzen
konnte. Für die Tanten und Cousinen wollte er dann außerdem noch einen
gemeinverständlichen Vortrag halten.

Da es zu weit führen würde, so sei diesmal nicht der ganze Vortrag
wörtlich wiedergegeben, sondern es sollen nur die ausgeführten
Experimente beschrieben werden. Auch setzte sich Rudi diesmal das, was
er sprechen wollte, nicht wörtlich auf, sondern legte sich nur eine
Übersicht zurecht, die er während des Vortrages auf dem Tisch liegen
hatte; damit er nicht wieder einen Teil vergesse, strich er jeweils den
behandelten Abschnitt in seiner Niederschrift, dem Konzept, durch.

Auch diesmal sollte Käthe wieder die Assistentin sein; sie half nicht
nur bei der Ausführung der Versuche, sondern sogar bei der Herstellung
der Apparate selbst.

[Sidenote: Geschichte der Entdeckung des galv. Stromes.]

In der Einleitung des Vortrages erwähnte Rudi, daß man während
langer Zeit keine andere Methode als die der Reibung und Influenz
zur Erzeugung von Elektrizität kannte, bis im Jahre 1789 Galvani,
Professor der Medizin in Bologna, eine ihm anfangs unerklärliche
Beobachtung machte: er hatte, um den Einfluß der Luftelektrizität auf
die Nerven zu untersuchen, an einem eisernen Geländer eine Anzahl an
einen Kupferdraht befestigte Froschschenkel aufgehängt. Sobald nun der
Wind diese hin und her blies und die unteren Enden der Schenkel das
Eisengeländer berührten, zuckten sie heftig zusammen. Galvani selbst
kam aber dem Wesen dieser Erscheinung nicht auf die Spur, und erst
Volta stellte fest, was für Bedingungen erfüllt sein müßten, damit
der Versuch gelänge. Erstens mußten irgend zwei verschiedene Metalle
vorhanden sein (bei Galvanis Versuch waren es Eisen und Kupfer), die
einander einerseits unmittelbar berühren, anderseits aber durch eine
salzige oder sauere Flüssigkeit verbunden sind (der im Salzwasser
gewaschene Froschschenkel). Der Froschschenkel selbst war für das
Gelingen des Versuches nur insofern nötig, als er einen an sich
unsichtbaren Vorgang anzeigte, indem er durch sein Zucken erkennen
ließ, daß irgend etwas in ihm vorginge.

[Illustration: Abb. 38. Darstellung des galvanischen Stromes.]

[Sidenote: Die Entstehung des galv. Stromes.]

Volta fand nun durch eine ganze Reihe von Versuchen folgendes: Werden
zwei verschiedene Metalle in eine angesäuerte Flüssigkeit gebracht
und außerhalb derselben durch einen Draht verbunden, so spielt sich
in dem dadurch gebildeten geschlossenen Kreis ein ganz bestimmter
Vorgang ab. Der Anzeiger dieses Vorganges war anfangs der zuckende
Froschschenkel, doch entdeckte man bald eine ganze Anzahl besserer
und zweckmäßigerer (sicherer) Mittel, um das Vorhandensein dieses
Zustandes nachzuweisen. Man fand die Ähnlichkeit dieser Erscheinungen
mit den bekannten elektrischen Vorgängen und ein sicheres, wenn
auch nicht sehr feines Erkennungsmittel war die Erwärmung, die alle
vom Strom durchflossenen Leiter zeigen. Hier wies Rudi auf den
entsprechenden Versuch in seinem letzten Vortrag hin, während Käthe
folgendes einfache Experiment ausführte: In einem Glasgefäß (_Gl_
in Abb. 38) hatte sie verdünnte Schwefelsäure (1 Teil Schwefelsäure
und 10 Teile Wasser. ~Man muß hierbei zuerst das Wasser eingießen,
und dann unter ständigem Umrühren mit einem Glasstabe langsam die
Schwefelsäure zugießen, da eine sehr starke Erwärmung eintritt~)[2].
In diese Flüssigkeit tauchte sie während des Vortrages eine Zink- und
eine Kupferplatte, die einander selbst nicht berühren durften; an jeder
Platte war ein etwa 30 _cm_ langer Kupferdraht angelötet. Zum Nachweis
der Erwärmung bei geschlossenem Kreis hängte sie an die Drahtenden
eine kleine 1 Volt-Glühlampe, die nun hell aufleuchtete, sobald die
Platten in die Flüssigkeit kamen. Auch mit dem in Abb. 14 dargestellten
Luftthermometer wies Rudi die Erwärmung des Drahtes nach und sprach
dann über die Vorgänge, die den elektrischen Strom erzeugten.

[Sidenote: Die elektromotorische Kraft.]

Wenn man irgend zwei verschiedene Metalle, z. B. Kupfer und Zink,
in eine angesäuerte Flüssigkeit taucht, so entsteht auf jedem der
beiden Metalle eine elektrische Spannung, das ist eine gewisse
elektrische Ladung, und zwar ist immer die eine der beiden Platten
positiv, die andere negativ elektrisch. Verbindet man nun die beiden
Platten mit einem Leiter, z. B. einem Kupferdraht, so gleichen sich
die verschiedenen Ladungen aus, doch es bilden sich sofort wieder
neue, so daß durch den Draht ein fortwährender Strom fließt. Dabei
bemerken wir, daß sich das Zink unter Wasserstoffbildung viel rascher
in der verdünnten Schwefelsäure auflöst als unter normalen Umständen,
ohne die Gegenwart eines anderen Metalles. Es spielt sich also auch
neben dem elektrischen ein chemischer Vorgang ab, und zwar ist der
chemische der primäre, der elektrische dagegen der sekundäre. Chemische
Vorgänge sind es, die den beiden Metallplatten ihre verschiedene Ladung
erteilen. Jedoch müssen auch noch andere Einflüsse dabei im Spiele
sein, denn man hat gefunden, daß es genügt, zwei verschiedene Metalle
ohne Feuchtigkeit miteinander in Berührung zu bringen, um auf ihnen
verschiedene Ladungen hervorzurufen; allein die Anschauungen über diese
Dinge sind noch nicht geklärt. Wir wollen nur daran festhalten, daß,
wenn irgend zwei verschiedene Metalle in eine angesäuerte Flüssigkeit
gebracht werden, auf ihnen entgegengesetzte Ladungen entstehen. Man
hat nun durch Versuche die Metalle so in einer Reihe angeordnet, daß
je ein vorhergehendes mit irgend einem nachfolgenden in eine saure
Flüssigkeit gebracht, immer positiv elektrisch wird, während das zweite
negative Ladung erhält. Dabei ist der Unterschied in der Stärke der
beiden Ladungen, die sogenannte ~Spannungsdifferenz~, umso größer,
je weiter die Stoffe in der genannten Reihe, der ~Spannungsreihe~,
auseinanderstehen. Je stärker die Spannungsdifferenz ist, umso stärker
wird auch der Strom sein, der den verbindenden Draht durchfließt. Der
Strom wird also von einer unbekannten, wahrscheinlich von chemischen
Vorgängen herrührenden Energie in Bewegung gesetzt und erhalten, und
man spricht deshalb von einer ~elektromotorischen Kraft~; je größer sie
ist, umso stärker ist auch der Strom, den sie in Bewegung setzen kann.

Soviel sprach Rudi etwa über die theoretischen Dinge und ging dann
dazu über, den Zuhörern die verschiedenen Arten von Stromquellen, bei
denen chemische Energie zur Erzeugung der Elektrizität verwendet wird,
vorzuführen.

[Sidenote: Herstellung verschiedener Elemente.]

Da es nicht nur von theoretischem, sondern auch von praktischem
Interesse ist, wie man mit einfachen Mitteln starke, ausgiebige
Stromquellen, sogenannte Elemente, sich herstellen kann, so sei an
dieser Stelle die Anfertigung einer größeren Anzahl der verschiedensten
Elemente beschrieben.

Das einfachste Element ist schon in der Abb. 38 dargestellt;
es gibt 1,1 bis 1,2 Volt; es ist ziemlich konstant, jedoch für
Demonstrationszwecke nur bei kurzer Benützung geeignet, da der sich
an der Zinkelektrode bildende Wasserstoff mit der Zeit lästig auf die
Atmungsorgane wirkt.

[Illustration: Abb. 39. Leclanché-Elemente.]

[Sidenote: Das Leclanché-Element.]

Ein sehr einfaches und leicht herzustellendes Element ist das von
Leclanché. Wir können uns die Bestandteile dazu kaufen. Abb. 39
zeigt zwei verschiedene Formen: Bei _A_ dient ein Hohlzylinder aus
Retortenkohle mit Braunstein gefüllt als positive Elektrode, bei _B_
steht dagegen ein Kohlenstab, in ein Gemisch von Kohle und Braunstein
eingebettet, in einem porösen Tonzylinder. Die einzelnen Bestandteile
der Elemente sind bei beiden: erstens ein Glasgefäß (_gl_). Hierzu
können gewöhnliche Einmachgläser verwendet werden; auch kann man von
hinreichend weiten Flaschen den oberen Teil samt dem Hals absprengen.
Dazu wird die Flasche vorsichtig über einer Flamme so stark als möglich
erwärmt (jedoch bei weitem nicht bis zum Glühen!) und dann entlang
der Stelle, an welcher der Sprung entstehen soll, mit einem nassen
Bindfaden umgeben, worauf der Hals abfällt. Um die dabei entstehenden
außerordentlich scharfen Ränder des Glases unschädlich zu machen,
versieht man sie mit einem Wulst von Siegellack, der aber sehr heiß auf
das vorgewärmte Glas aufgetragen werden muß, da er sonst schlecht hält.
Wir können uns auch vier- oder mehrkantige Gläser nach der auf Seite
78 u. ff. beschriebenen Weise herstellen. Zweitens ein Zinkzylinder
(_z_). Diesen biegen wir aus mindestens 1,5 _mm_ starkem Zinkblech
und versehen ihn mit drei Ansätzen, die auf dem Glasrande aufliegend
ihn tragen; außerdem wird an einem der Ansätze ein 30 _cm_ langer, 1
bis 2 _mm_ starker, unisolierter, zur Spirale gewundener Kupferdraht
angelötet und die Lotstelle mit Asphaltlack bestrichen. Drittens bei
_A_ aus einem hohlen Kohlenzylinder (_K_), der mit feingekörntem
Braunstein (_B_) gefüllt und unten mit einem Kork verschlossen ist;
oben in dem Kohlenzylinder ist eine Klemmschraube (_Kl_) befestigt.
Bei Abb. _B_ haben wir einen porösen Tonzylinder (_T_) in dem, wie
schon erwähnt, ein in einem gleichteiligen Gemisch von feingekörntem
Braunstein und feingekörnter Retortenkohle (Reststücke von
Bogenlampenkohlen) oder Koks (_Bk_) eingebettet ein Kohlenstab (_K_)
steht, der um einige Zentimeter den Tonzylinder überragt. An dem freien
Ende wird eine Klemme (_Kl_) angebracht. Die Braunsteinkohlefüllung
darf den Zylinder nicht ganz ausfüllen, sondern es sollen oben 2 bis 3
_cm_ freibleiben, welcher Raum dann mit Kolophonium (_Ko_) ausgegossen
wird. Beide Elemente werden bis einige Zentimeter vom oberen Rande mit
gesättigter Salmiaklösung gefüllt. Alle Kohlen und auch die Tonzylinder
müssen an ihren oberen Enden, soweit diese aus der Flüssigkeit
herausragen sollen, einige Minuten in kochendes Paraffin getaucht
werden. Ein mit entsprechenden Ausschnitten versehener Deckel aus einem
Stück in Paraffin gekochter, nicht zu schwacher Pappe verhindert das zu
rasche Verdunsten der Flüssigkeit.

[Illustration: Abb. 40. Holzstab für Anfertigung von Gipszylindern.]

[Sidenote: Anfertigung von Gipszylindern.]

Da wir bei den nachher zu beschreibenden Daniellschen und Bunsenschen
Elementen ebenfalls poröse Zylinder brauchen, so sei an dieser Stelle
die Herstellung solcher aus Gips beschrieben.

An Hand der folgenden fünf Abbildungen 40 bis 44 ist das Verfahren
leicht zu erklären. Wir richten uns einen etwa 30 _cm_ langen, 3 bis 4
_cm_ dicken, runden Holzstab (ein Stück Besenstiel) her und umwinden
ihn mit einer dünnen Schnur oder einem starken Leinenfaden, wie dies
aus Abb. 40 bei dem unten freien Ende des Holzstabes zu sehen ist. Um
diesen herum wickeln wir nun mehrere Lagen eines starken Papieres, bis
der Stab so dick geworden ist, als der Hohlraum des Zylinders weit sein
soll. Das Abrollen der Papierumhüllung verhindern wir durch Umwinden
mit einem dünnen gewöhnlichen Nähfaden. Abb. 40 zeigt diesen ersten
Bestandteil der Gußform. Nun brauchen wir zwei Gummiringe, die so
stark sein müssen, als die Wandungen des Zylinders dick werden sollen.
Diese Ringe können wir aus einem Gummischlauche herstellen, indem wir
Stücke von passender Länge über eine Kordel ziehen und die Enden mit
Gummilösung zusammenkleben. An einem Ringe werden, wie Abb. 41 zeigt,
an zwei Stellen Bindfäden befestigt. Bevor die Ringe auf den Stab
geschoben werden, wird dessen Papierbelag mit Fett (Schweineschmalz)
eingerieben. Die obere Fläche soll möglichst eben sein, etwa vorhandene
Spalten zwischen den einzelnen Papierlagen müssen mit Fett angestrichen
werden. Nun wird der eine Ring mit den Fäden auf das obere Ende des
Stabes geschoben; der andere von unten her so weit von diesem entfernt,
als die Tiefe des Zylinders betragen soll. Aus der Abb. 42 ist diese
Anordnung deutlich zu erkennen.

[Illustration: Abb. 41. Gummiring.]

[Illustration: Abb. 42. Holzstab nach Befestigen der Gummiringe.]

Des weiteren richten wir uns aus starkem Papier einen ziemlich
langen Streifen, der etwa 5 _cm_ breiter ist, als der Abstand der
beiden Gummiringe beträgt. Dieser Papierstreifen soll, wie aus
dem Längsschnitt der Abb. 43 zu ersehen ist, über den Stab, durch
die Gummiringe von ihm getrennt, aufgerollt werden und zwar so,
daß der entsprechende Rand der Papierhülle 1 _cm_ (oder mehr, je
nachdem die Stärke des Bodens gewünscht wird) über das obere Ende
des Stabes hinausragt. Die Innenseite der Papierhülle muß ebenfalls
stark eingefettet sein, und man bestreicht deshalb am besten vor dem
Aufwickeln ein entsprechend breites Stück mit Fett. Das selbsttätige
Aufrollen der Hülle verhindert man wiederum durch Umwinden mit
Bindfaden.

[Illustration: Abb. 43. Aufrollen des Papierstreifens.]

[Illustration: Abb. 44. Die fertige Form zur Herstellung von
Gipszylindern.]

Der Hohlraum, der in Abb. 43 mit _h_ bezeichnet ist, wird nun mit
ziemlich dickflüssigem Gipsbrei unter Benützung eines Messers
ausgestrichen, und außerdem wird die Stelle auch außen noch mit einem
Wulst von Gips (_l_) umgeben. Ebenso wird an dem oberen Ende ein
Gipskranz _m_ angebracht.

Sind die Gipswülste, die zur Erhöhung der Festigkeit der Form dienen,
genügend getrocknet, so wird der obere Gummiring mit Hilfe der beiden
Fäden herausgezogen, und nun ist die Form fertig. Abb. 44 zeigt, wie
man sie in einem mit Erde gefüllten Blumentopfe bequem senkrecht
aufstellen kann.

Im Gusse darf nur ganz reiner, guter Gips verwendet werden. Wir gehen
am sichersten, wenn wir uns an einem bereits erhärteten Stückchen Gips
davon überzeugen, ob es, in verdünnte Schwefelsäure geworfen, seine
Festigkeit nicht verliert. Der Gipsbrei darf nicht zu wässerig sein, er
soll gerade noch gut fließen, wenn er in die Form gegossen wird. Etwa
mitgerissene Luftblasen werden durch vorsichtiges Erschüttern der Form
zum Steigen gebracht und an der Oberfläche dann abgestrichen. Um dem
Boden eine Wölbung nach innen zu geben, wird irgend ein nicht zu stark
gewölbter Gegenstand (z. B. ein Schaumlöffel oder irgend ein passender
Deckel) eingefettet und auf die Form gedrückt, so daß noch etwas Gips
auf den Seiten herausquillt.

Ist der Guß -- man kann dies an dem oben herausgequollenen Gips
erkennen -- hinreichend erhärtet, so wird die Form aus dem Blumentopf
herausgenommen und umgedreht und der um den Holzstab gewundene
Faden wird an dem freien Ende herausgezogen. Dadurch wird der Stab
frei und kann auch herausgenommen werden. Nun rollt man den inneren
Papierstreifen nach innen zusammen und nimmt ihn ebenfalls heraus. Die
äußere Hülle springt nach Entfernung der Gipswülste und der Schnur von
selbst los. Runden wir noch die meist zu scharfen Kanten mit einem
Messer ab, so ist der Zylinder fertig.

Indem wir den Holzstab mit verschieden starken und langen Papierbelägen
umwickeln, können wir den Zylindern die verschiedensten Formen geben.
Die einzelnen Bestandteile der Form lassen sich wieder zusammensetzen
und von neuem gebrauchen.

[Illustration: Abb. 45. Kohlenelektrode.]

[Illustration: Abb. 46. Trockenelement (Durchschnitt).]

[Sidenote: Kohlenelektroden.]

Für Leclanché-Elemente sind die sog. Kohlebeutelelektroden der
Verwendung von Tonzellen vorzuziehen, schon deshalb, weil sie viel
einfacher herzustellen sind. Die Ansicht einer solchen Elektrode zeigt
Abb. 45, der Durchschnitt ist in Abb. 46 dargestellt. Wir besorgen uns
eine gewöhnliche Bogenlampenkohle, deren Dicke sich nach der Größe
des Elementes richten muß. Für ein Element mittlerer Größe soll sie
etwa 1,5 bis 2,0 _cm_ dick und 15 bis 20 _cm_ lang sein. Der Kohlestab
muß zu ¾ bis ⅘ seiner Länge in einem mit einem Braunsteinkohlegemisch
gefüllten Tuchbeutel stecken. Wir feilen nahe dem unteren Ende der
Kohle eine nur wenig tiefe Ringnut ein und ebenso an der Stelle, bis
zu welcher der Beutel reichen soll. Ein beiderseits offenes Säckchen
aus starkem Leinenstoff wird einerseits in die untere Nut eingebunden
und mit einem gleichteiligen Gemisch aus ziemlich fein gekörntem
Braunstein und Koks (oder Retortenkohle) gefüllt. Damit der Beutel
eine regelmäßige Form erhält, umgeben wir ihn mit einem Zylinder
aus Pappdeckel, den wir mit einer Schnur umwinden, damit er einigen
Druck aushält. Jetzt wird die Füllung unter Zugabe von Wasser mit
einem Holzstab so fest als möglich in das Säckchen hineingepreßt und
festgestampft; dann wird der obere Rand des Säckchens in die obere
Ringnut der Kohle eingebunden. Nach Entfernung des Pappzylinders wird
der Beutel noch mit Schnur befestigt, wie dies aus der Abb. 45 zu
ersehen ist. Der aus dem Beutel herausragende Teil der Kohle wird in
kochendes Paraffin getaucht und dann wird am oberen Ende die Rundung
mit der Feile etwas abgeflacht, damit eine Klemmschraube bequem
angesetzt werden kann.

[Illustration: Abb. 47. Zinkzylinder.]

[Sidenote: Das Trockenelement.]

Auch die in neuerer Zeit so sehr beliebt gewordenen Trockenelemente
kann man sich leicht selbst herstellen; sie sind ebenfalls nach
dem System von Leclanché konstruiert. An Hand der Abb. 46 sei
ihre Anfertigung erklärt: Als Behälter (_a_ in Abb. 46) für das
Trockenelement wählen wir ein Glasgefäß von passender Größe; den
Zinkmantel (siehe unten) selbst als Gefäß zu benutzen, ist nicht
empfehlenswert. Ferner fertigen wir uns aus starkem Zinkblech einen
zylindrischen Mantel mit einem Fortsatzstreifen an. Wie aus einem Stück
Blech zwei solcher Mäntel ohne Materialverlust geschnitten werden,
zeigt Abb. 47. Der Zinkmantel (_b_ in Abb. 46) soll mit 2 bis 3 _mm_
Spielraum in das Glasgefäß hineinpassen. Endlich stellen wir uns eine
Kohlebeutelelektrode (_c_) her, deren Durchmesser je nach der Größe
des Elementes 2 bis 5 _cm_ kleiner ist, als der des Zinkzylinders.
Die Füllung (_d_) besteht aus feinem, reinem Sägemehl von weichem
Holz, das 1 bis 2 Stunden in einer gesättigten Salmiaklösung gelegen
hat. Kurz vor Gebrauch wird das Sägemehl in einen Leinenbeutel
gefüllt und durch leichtes Pressen von der überschüssigen Flüssigkeit
befreit. Dann gibt man in das Glasgefäß erst eine etwa 5 _mm_ dicke
Schicht davon auf den Boden; hierauf werden der Zinkzylinder und die
Kohlenelektrode, die vorher in Salmiaklösung stand, eingesetzt und
der freie Raum zwischen diesen sowie zwischen Zink und Glas mit der
genannten Füllmasse ausgefüllt. Mit einem geeigneten Holzstab muß die
Masse recht fest zusammengestampft werden. Die dabei an die Oberfläche
tretende Flüssigkeit gießt man erst ab, wenn die Füllung beendet ist;
letztere soll die obere Fläche des Kohlebeutels noch etwa 5 _mm_ hoch
bedecken. Ist die überschüssige Flüssigkeit abgegossen, so ebnet man
die Oberfläche der Füllung, steckt zwei kleine Gummischläuchlein
(Ventilschlauch) (_e_, _e_) etwa 5 _mm_ tief hinein und gießt nicht zu
heißes Paraffin auf die Füllung direkt auf, eine 2 bis 3 _mm_ dicke
Schicht (_f_). Jetzt wird der noch freie Glasrand innen mit einem
Wattebausch sehr sorgfältig getrocknet. Die nächste Deckschicht (_g_)
besteht aus Kolophonium-Wachskitt, dem außer ziemlich viel Leinöl auch
etwas Spiritus (etwa 5 Volumenprozent) zugesetzt ist; der Kitt muß auch
nach dem Erkalten noch eine zähe, fadenziehende Masse bilden. Hiervon
wird eine 5 bis 10 _mm_ dicke Lage eingegossen, wobei der Kitt sehr
heiß sein soll. Für die oberste Schicht (_h_) verwenden wir wieder
Paraffin oder Asphalt.

Die käuflichen Trockenelemente sind meist nach Verfahren hergestellt,
die Fabrikgeheimnisse sind. Die Leistung sehr vieler dieser Fabrikate
ist sehr gut, insbesondere kommen für die kleinen Taschenlämpchen sehr
gute, kleine Batterien (meist 3 Elemente) in den Handel. Da Rudi gerade
diese kleinen Taschenlämpchen viel gebrauchte, sei hier einiges über
sie gesagt.

Die Trockenbatterien zu 3 Elementen, meist zusammen in ~einer~
Papierhülle, leisten 4 Volt und bringen ein kleines Lämpchen zum hellen
Leuchten; besonders erfreut war Rudi, als auch diese 4-Volt-Lämpchen
mit Metallfaden, statt Kohlenfaden ausgerüstet wurden, wodurch bei
gleichem Stromverbrauch mehr als die dreifache Helligkeit erzielt
wurde. Ein Brechen des feinen Metallfadens ist nicht zu befürchten, da
er zu kurz ist; sie sind also weit weniger empfindlich als die großen
Metallfadenlampen, die gegen Erschütterungen sehr empfindlich sind.

Wer einen möglichst konstanten, starken Strom gebraucht, muß sich
schon eine Batterie von Bunsen- oder Daniellelementen herstellen;
auch Chromsäurebatterien sind recht geeignet. Wer gute Gelegenheit
zum Akkumulatorenladen hat, beschafft sich natürlich eine
Akkumulatorenbatterie. Wo solche Gelegenheit fehlt und größere Kosten
nicht gescheut werden, sind die ~Kupronelemente~ entschieden am meisten
zu empfehlen.

[Sidenote: Das Bunsenelement.]

Das Bunsenelement besteht aus einem Glasgefäß, in dem ein dicker
Zinkzylinder steht; in dem Gefäß befindet sich verdünnte Schwefelsäure
(auf 10 Teile Wasser 1 Teil Schwefelsäure) und ein poröser Tonzylinder,
in dem in konzentrierter, gewöhnlicher Salpetersäure ein starker
Kohlenstab steht. Dies Element gibt 1,9 Volt.

[Illustration: Abb. 48. Das verbesserte Bunsenelement.]

[Sidenote: Das Daniellsche Element.]

Das Daniellsche Element besteht ebenfalls aus einem Glasgefäß mit
einem porösen Tonzylinder. In ersterem steht ein Kupferzylinder in
gesättigter Kupfervitriollösung, in letzterem ein starker Zinkstab oder
Zinkmantel in verdünnter Schwefelsäure oder auch Zinksulfatlösung. Die
erzeugte elektromotorische Kraft beträgt hier etwa 1,1 Volt.

[Sidenote: Verbessertes Bunsenelement.]

Die beiden obigen Elemente haben in der beschriebenen Form für uns
eigentlich mehr theoretisches als praktisches Interesse. Rudi hatte
sich eine stattliche Batterie aus abgeänderten Bunsenelementen
hergestellt, die ihm einen starken und konstanten Strom, mit dem er
auch Akkumulatoren laden konnte, lieferte. Abb. 48 zeigt ein solches
Element. Die Kohlenelektrode stellen wir aus vier flachen Kohlenplatten
her, die, ungefähr ein Viereck bildend, um die Tonzelle aufgestellt
sein sollen. Es handelt sich nun darum, die vier Kohlenplatten gut und
fest miteinander zu verbinden. Können wir Platten verwenden, deren
obere Enden, wie in Abb. 49, mit Klemmschrauben versehen sind, so
stellen wir uns aus dickem, geglühtem Kupferdraht einen Ring her, wie
ihn Abb. 51 zeigt. Durch die vier an den breitgeschlagenen Stellen
eingebohrten Löcher werden die Schraubenenden der Kohlen gesteckt und
mittels Muttern festgeschraubt.

[Illustration: Abb. 49. Kohlenplatte mit eingebrannter Polschraube.]

[Illustration: Abb. 50. Kohlenplatte mit Klemmschrauben.

_a_ Klemme zur Befestigung des Metallstreifens (für jedes Element drei
erforderlich). _b_ Klemme für denselben Zweck, jedoch gleichzeitig zum
Anschrauben des Poldrahtes (für jedes Element eine erforderlich).]

Stehen uns nur einfache Kohlenplatten zur Verfügung, so versehen wir
sie an ihrem oberen Ende mit einem Loch, durch das wir Metallschrauben
mit Muttern hindurchstecken können (Abb. 50). Durch einen entsprechend
gebogenen und mit vier Löchern versehenen Kupferblechstreifen werden
die Kohlen miteinander verbunden, wie dies in Abb. 48 deutlich zu
erkennen ist. Die oberen Enden der Kohlen müssen in kochendes Paraffin
getaucht, die Metallteile mit Asphaltlack bestrichen werden. Auf den
Boden der Tonzelle gießt man etwas Quecksilber (dies ist zwar ~nicht~
unbedingt nötig und verhindert nur rascheres Auflösen des Zinks) und
stellt einen gut amalgamierten starken Zinkstab hinein. Nun wäre das
Element noch zu füllen: Wir stellen den Tonzylinder in das Standglas
und geben zuerst eine als Depolarisator wirkende Masse auf den Boden
des Gefäßes, einige Zentimeter hoch. Die Masse besteht aus 6 Teilen
pulverisiertem, doppeltchromsauren Kali, die mit 60 Teilen Kalialaun
in einem Glas- oder Porzellangefäß unter Zugießen von 10 Teilen
konzentrierter Schwefelsäure mit einem Glasstab zusammengerührt werden.
Die dabei entstehende Masse ist teigartig und kann längere Zeit offen
aufbewahrt werden.

[Illustration: Abb. 51. Breitgeschlagener Kupfer- oder Messingdraht.]

Nun wird zuerst der Tonzylinder mit verdünnter Schwefelsäure (1 : 10)
und dann das Glasgefäß mit verdünnter Chromsäure (1 : 9) angefüllt.
Hier sind Volumteile gemeint. Diese Elemente eignen sich besonders zum
Laden von Akkumulatoren.

[Sidenote: Das Chromsäureelement.]

Wir wollen nun noch die Chromsäureelemente, die nur in Form von
sogenannten Tauchbatterien verwendet werden, kurz besprechen. Unser
Rudi war zwar ein persönlicher Feind dieser Elemente, denn er hatte
schlechte Erfahrungen damit gemacht. In der Tat erfordert eine
Chromsäurebatterie zu ihrer guten Instandhaltung mehr Arbeit und
Sorgfalt, als sie eigentlich wert ist. Jedoch ist ihre Herstellung
ziemlich einfach und billig.

[Illustration: Abb. 52. Holzgestell für Chromsäurebatterie.]

Die positive Elektrode des Elements besteht aus zwei Kohlenplatten,
zwischen denen eine starke Zinkplatte steht und die negative
Elektrode bildet. Die Chromsäurelösung wird aus 1 Gewichtsteil
doppeltchromsaurem Kali, 12 Gewichtsteilen Wasser und 2 Gewichtsteilen
Schwefelsäure hergestellt. Die Schwefelsäure gieße man, wie schon
erwähnt, unter ständigem Umrühren langsam zu. Die Elektroden müssen
so aufgehängt werden, daß sie mit einem einfachen Handgriff in die
Gläser eingetaucht und herausgezogen werden können. Wir können uns
hierfür verschieden konstruierte Holzgestelle herrichten. Abb. 52
zeigt ein solches, bei dem Kohle und Zink aus der Flüssigkeit gehoben
werden. Diese Art von Batterien ist den vielfach noch gebräuchlichen
Chromsäureflaschenelementen, wie Abb. 53 ein solches zeigt, entschieden
vorzuziehen; diese seien nur der Vollständigkeit wegen erwähnt.

[Illustration: Abb. 53. Chromsäureflaschenelement.]

Jede Batterie, die nicht in kürzester Zeit schlecht werden soll,
bedarf sorgfältiger und reinlicher Wartung. Man stelle sie deshalb
nicht an unzugänglichen Orten auf. Größere Batterien von solchen
Elementen, die Wasserstoff entwickeln (fast alle, bei denen Zink in
Schwefelsäure steht), sollen nicht in einem bewohnten Zimmer sein.
Bei den Salmiakelementen wird regelmäßig das verdunstete Wasser der
Lösung durch frisches ersetzt; die Gläser sollten stets mit Deckeln
versehen sein. Sobald sich innerhalb oder außerhalb an den Elementen
Salze gebildet haben, sind Gefäß und Elektrode gründlich davon zu
befreien, zu reinigen, einige Stunden, die Elektroden aber getrennt, in
verdünnte Salzsäure zu stellen, dann mit Wasser gründlich abzuspülen
und schließlich neu zu füllen. Die aus der Flüssigkeit herausragenden
Teile der Kohle müssen immer mit einem guten Paraffinüberzug versehen
sein; freie Teile der Zinkelektroden werden am vorteilhaftesten mit
Asphaltlack bestrichen. Verbindende Drähte sind entweder zu verlöten
oder mittels guter Klemmschrauben fest anzuschließen; mangelhafte
Verbindungsstellen bilden große Widerstände.

[Sidenote: Der Akkumulator.]

Als das beste und brauchbarste Element, das wir kennen, ist jedenfalls
der Bleiakkumulator zu bezeichnen. Eine günstige Gelegenheit, den
Akkumulator selbst zu laden oder laden zu lassen, darf wohl bei den
meisten jungen Lesern vorausgesetzt werden; für geringere Ansprüche
genügt auch eine der oben beschriebenen Batterien zum Laden der
Akkumulatoren.

[Illustration: Abb. 54. Einteilung des Werkbleistreifens in Platten.]

Die Selbstanfertigung eines guten Akkumulators ist nicht so schwierig,
als wohl manchem scheinen möchte. Ein wenig Geduld müssen wir haben;
denn ein großer Teil der Arbeit, das Ausstanzen der Löcher, ist nicht
gerade sehr unterhaltend.

Zuerst müssen wir uns klar darüber werden, wie viel Zellen mit wie viel
und wie großen Platten wir herstellen wollen. Wir nehmen einmal an, es
sollten zwei Zellen, jede zu fünf Platten angefertigt werden und jede
Platte 10 _cm_ lang und 5 _cm_ breit sein, also 50 _qcm_ Fläche haben.
In diesem Falle genügt ein 1,5 _mm_ dickes Bleiblech, da wir jede
Platte aus zwei Lagen bestehen lassen werden; bei mehr als 50 _qcm_
muß das Blei 2 _mm_ stark sein. Wir haben also zwei Zellen, jede zu
fünf Platten, die je aus zwei Lagen zusammengesetzt sind, deren jede 50
_qcm_ Fläche hat. Wir brauchen also 2 · 5 · 2 · 50 _qcm_ = 1000 _qcm_;
dabei haben wir aber die Fortsätze noch nicht in Rechnung gezogen, die
an den Platten sein müssen. Diese machen nochmals 200 _qcm_ aus, so
daß im ganzen 1200 _qcm_ erforderlich sind. Um das Material möglichst
auszunützen, kaufen wir uns einen 1 _m_ langen, 12 _cm_ breiten und 1,5
_mm_ starken Streifen von gewöhnlichem Werkblei. Dieser wird nach dem
in Abb. 54 angegebenen Muster in Doppelplatten eingeteilt, die alle mit
langen Fortsätzen versehen sind. Die beiden Hälften einer Doppelplatte
hängen bei Nr. II bis IX so zusammen, wie es Abb. 55 zeigt. Nur bei _X_
haben wir die langen Seiten gemeinsam und bei Nr. I gar keine. Nachdem
wir die Einteilung auf den Bleistreifen aufgezeichnet haben, schneiden
wir die Doppelplatten heraus (Abb. 55).

[Illustration: Abb. 55. Eine Doppelplatte.]

[Illustration: Abb. 56. Maschine zum Ausstanzen der Löcher.]

Um die wirksame Fläche der Platten zu vergrößern, müssen wir sie
mit einer großen Anzahl von Löchern versehen; wir wollen auf jeden
Quadratzentimeter Fläche ein 4 _mm_ weites Loch annehmen. Wir ritzen
gitterartig Linien auf den Doppelplatten (Abb. 55) ein, deren erste
5 _mm_ vom Rande entfernt ist, während jede folgende 1 _cm_ von der
vorhergehenden absteht, somit fünf Linien parallel zu den langen,
20 parallel zu den kurzen Seiten. In den 100 Schnittpunkten beider
Liniensysteme sind die Löcher auszustanzen, wozu wir uns eine
einfache Maschine anfertigen, die Abb. 56 im Schnitt zeigt. Auf ein
2 _cm_ starkes quadratisches Brett wird eine Eisenplatte genagelt
oder besser in das Brett eingelassen; sie enthält in ihrer Mitte ein
Loch, das 4 _mm_ weit sein und möglichst scharfe Kanten haben soll.
Außerdem verschaffen wir uns eine genau in das Loch passende, also
auch 4 _mm_ starke Eisenstange (_f_), die 7 bis 8 _cm_ lang und auf
einem Ende möglichst eben und scharfkantig abgefeilt sein muß. An
zwei gegenüberliegenden Stellen am Rande des Brettes _a_ werden zwei
2 bis 3 _cm_ dicke Holzklötzchen (_c_ und _d_) und über diese eine
3 _cm_ starke und etwa 5 _cm_ breite Leiste (_e_) aufgenagelt. In
letztere wird genau über dem Loch in der Eisenplatte eine Durchbohrung
angebracht, die so weit ist, daß die Eisenstange _f_ leicht, doch ohne
zu viel Spielraum zu haben, hindurchgeschoben werden kann. Ebenso
erhält das Brett _a_ eine sich nach unten erweiternde Fortsetzung
(_b_) des Loches in der Eisenplatte. Die Stange _f_ muß, durch die
Bohrung in _e_ gesteckt, genau auf das Loch in der Platte stoßen. Wir
legen nun die Bleiplatte so auf diesen Apparat, daß eine der durch
die Schnittpunkte der eingeritzten Linien bezeichneten Stellen genau
unter den etwas in die Höhe gehobenen Stab _f_ zu liegen kommt, auf
den nun mit dem Hammer ein kräftiger Schlag ausgeübt wird; ein kleines
Bleischeibchen fällt dann zu dem Loche _b_ heraus. Wir verschieben
nun die Bleiplatte bis zum nächsten Schnittpunkt und wiederholen die
gleiche Manipulation, und so fort, bis alle 1000 Löcher durchgestanzt
sind. Wer etwas Mühe sparen will, kann vier Doppelplatten, die dann
beim Montieren die beiden äußersten Platten in jeder Zelle bilden,
ungelocht lassen.

[Illustration: Abb. 57. Eine zusammengebogene Doppelplatte.]

Nun wird jede Doppelplatte II bis IX so zusammengebogen, daß die
beim Ausstanzen oberen Seiten nach innen kommen, jedoch ohne
einander zu berühren (Abb. 57); die Platte X läßt sich entsprechend
längs der mittleren Langseite biegen. Die beiden Platten I muß man
unter Zwischenlegen von Glasröhren einstweilen zusammenbinden.
In ein genügend weites und tiefes Glasgefäß stellen wir fünf der
zusammengebogenen Doppelplatten, durch Glasröhren voneinander getrennt,
so ein, daß die erste, dritte und fünfte ihre Fortsätze nach links
haben, die zweite und vierte nach rechts; ebenso in einem zweiten
Glas die übrigen fünf Platten. Beide betten wir in eine mit Sägemehl
angefüllte Kiste und verbinden nun die sechs Fortsätze der einen Seite
untereinander mit einem Kupferdraht, ebenso die vier Fortsätze der
anderen Seite. Die beiden Drahtenden führen wir zu zwei Klemmschrauben,
die wir an der Kiste angebracht haben, und bezeichnen das Drahtende,
das von den sechs Fortsätzen kommt, mit - (minus), das andere mit +
(plus). Nun werden die beiden Gefäße mit verdünnter Schwefelsäure --
1 Teil Schwefelsäure auf 9 Teile Wasser -- soweit angefüllt, daß die
Platten, von den Fortsätzen abgesehen, vollständig in der Flüssigkeit
stehen. Um die Platten zur weiteren Behandlung geeigneter zu machen,
werden sie geladen und zwar zuerst in umgekehrter Richtung, das
heißt der ~positive~ Pol des Ladestromes wird mit dem ~negativen~ des
Akkumulators, und der ~negative~ mit dem ~positiven~ verbunden. So läßt
man 2 Stunden lang einen 1½ Ampere starken Strom bei mindestens 5 Volt
hindurchgehen. Dann dreht man den Strom um und verbindet die positiven
Pole miteinander und ebenso die negativen und ladet nun 5 Stunden. Wir
können nun den gleichen Vorgang wiederholen, das heißt wieder 2 Stunden
verkehrt und 5 richtig laden, doch ist dies nicht unbedingt nötig. Nach
dem Laden sehen die vier positiven Platten schwarzbraun, die sechs
negativen grau aus. Sie werden nun alle aus den Gefäßen herausgenommen
und an einem Platze, wo die verdünnte Schwefelsäure nichts schaden
kann, zum Abtropfen aufgestellt. Unterdessen rühren wir in einem
irdenen oder porzellanenen Schälchen etwa 150 _g_ Mennige und in einem
anderen ebensoviel Bleiglätte mit verdünnter Schwefelsäure (1 : 10)
zu einem dicken, jedoch noch gut plastischen, nicht zu trockenen Brei
an. Dann nehmen wir eine der positiven (braunen) Doppelplatten heraus,
biegen sie auseinander, legen sie auf eine ebene Unterlage, streichen
die Löcher gut mit dem Mennigebrei aus und bedecken die Platte außerdem
noch 1 _mm_ hoch damit. Ist dies geschehen, so wird die Bleiplatte
wieder zusammengebogen, diesmal aber, ohne einen Zwischenraum darin
zu lassen; dann legt man sie zwischen zwei Bretter und beschwert
diese mit ein paar Kilogramm. Genau so wird mit den übrigen braunen
Platten verfahren und auch mit den grauen, nur daß letztere mit der
gelben Bleiglätte behandelt werden. Wer eine zarte Haut, oder gar
wunde Stellen an den Fingern hat, unterlasse es ja, das Auftragen
des mit verdünnter Schwefelsäure angerührten Breies mit den Fingern
zu besorgen, obwohl diese die besten Instrumente für solche Arbeit
sind. Man schnitze sich ein flaches Stäbchen und besorge es damit.
Wer dennoch die Hände dazu gebrauchen will, stelle eine Schüssel mit
Wasser, in das er soviel Ammoniak (Salmiakgeist) gegeben hat, daß
es stark danach riecht, neben sich und halte die Hände alle 2 bis 3
Minuten einige Sekunden hinein, oder ziehe Gummihandschuhe an. Sind
Kleidungsstücke mit Schwefelsäure bespritzt worden, so betupfe man
sie an der betreffenden Stelle reichlich mit Salmiakgeist. Nun wird
jede Platte für sich in saubere (alte) Leinwand -- man kann sich zu
diesem Zweck auch billigen Schirting kaufen, der aber vor dem Gebrauch
gewaschen werden muß -- eingehüllt und so einen Augenblick in verdünnte
Schwefelsäure getaucht; dann werden je fünf Platten aufeinander und
die beiden Stöße nebeneinander gelegt und mit etwa 50 kg beschwert. So
bleiben sie über eine Nacht; dann werden sie wieder ausgepackt und 24
Stunden in verdünnte Schwefelsäure gestellt. Endlich werden sie wieder
herausgenommen und an einem geschützten, aber nicht etwa geheizten Orte
zum Trocknen aufgestellt.

[Illustration: Abb. 58. Das Vernieten der Platten.

(Es sind hier sechs Lochreihen statt fünf angenommen.)]

Um die beiden Hälften der einzelnen Platten fest zusammen zu halten,
werden sie miteinander vernietet. Man bohrt an den in der Abb. 58
mit Sternchen bezeichneten Stellen Löcher und steckt kurze Stückchen
Bleidraht von entsprechender Dicke hindurch, so daß sie auf jeder Seite
1 _mm_ herausragen mögen. Da das Blei sehr weich ist, so fällt es nicht
schwer, die Drahtstückchen durch einfaches Klopfen mit dem Hammer so zu
vernieten, daß sie nicht mehr über die Platte herausragen.

Damit sind die Hauptbestandteile des Akkumulators, die Platten,
fertig, und wir können zu ihrem Einbau in die Glasgefäße schreiten.
Da die Bleiplatten nicht unmittelbar auf dem Boden aufstehen dürfen,
weil sonst etwa abbröckelnde Stückchen von Bleioxyd einen Kurzschluß
verursachen könnten, so stellen wir sie auf zwei 1 _cm_ starke
Glasröhren, die wir auf dem Boden jedes Gefäßes mit ein paar Tropfen
Siegellack befestigen. Jetzt können die Platten eingesetzt werden,
wieder wie vorher, die Fortsätze der negativen auf der einen, die
der positiven auf der anderen Seite. Jede Platte ist dabei von der
folgenden durch je zwei 3 bis 4 _mm_ dicke Glasröhren zu trennen.
Statt der Glasröhren kann man auch starkwandigen, entsprechend
dicken Gummischlauch verwenden. Der Rand des Glasgefäßes soll 2 bis 3
_cm_ höher als der obere Rand der Platten sein, da die Schwefelsäure
mindestens einen halben Zentimeter hoch über den Platten stehen soll
und außerdem noch ein gut schließender Deckel angebracht werden muß.
Wir füllen das Glas bis 1,5 _cm_ vom oberen Rande mit Wasser und
achten dabei besonders darauf, daß die Bleifortsätze und der Teil der
inneren Glaswand, der nicht unter Wasser ist, völlig trocken bleiben,
da sonst die abschließende Vergußmasse nicht genügend fest haften
bleibt. Nun wird in der einen Ecke des Behälters mit etwas Wachs ein 3
bis 4 _mm_ weites Glasröhrchen angebracht, das oben mit dem Gefäßrand
abschneidet und unten gerade noch unter den Wasserspiegel taucht. In
der Mitte stellen wir auf die Platten ein 1 _cm_ weites, 2 bis 3 _cm_
langes Glasröhrchen. Dann wird in einem kleinen Pfännchen oder in einem
Blechlöffel Paraffin geschmolzen und in möglichst heißem Zustand auf
das Wasser gegossen, wo es sich dann rasch verbreitet und erstarrt.
Es soll überall an den Glaswänden und den Bleistreifen gut anliegen;
nötigenfalls gießt man noch etwas nach. Die Paraffinschicht braucht
nicht stärker als etwa 2 _mm_ zu sein; denn der eigentliche Verschluß
wird genau so hergestellt, wie dies oben beim Trockenelement schon
beschrieben wurde. Ist der Guß völlig erkaltet, so gießen wir das
Wasser aus.

Es sind nun noch die Bleifortsätze zusammenzulöten. Wir biegen die vier
Bleistreifen der negativen Platten nach der Mitte zusammen, umwinden
sie mit einem Draht, so daß sie fest aneinander liegen, und schmelzen
die Oberfläche der vier Enden mit einem bis zur Rotglut erhitzten
und reichlich mit Salmiak gereinigten Lötkolben zusammen; Lötwasser
darf dabei ~nicht~ verwendet werden. Ebenso werden die Streifen der
positiven Platten miteinander vereinigt. Gleichzeitig können wir sowohl
an den negativen wie an den positiven Fortsätzen je einen 10 bis 20
_cm_ langen starken Bleidraht anschmelzen.

Jetzt haben wir den Akkumulator nur noch zu füllen: wir gießen
in 9 Volumteile ~destilliertes~ Wasser 1 Volumteil konzentrierte
reine Schwefelsäure (unter Beobachtung der bereits erwähnten
Vorsichtsmaßregeln). Nachdem sich die Flüssigkeit abgekühlt hat,
wird die Akkumulatorenzelle damit angefüllt und das in den Verschluß
eingegossene Glasrohr in der Mitte mit einem _Gummi_stöpsel
verschlossen, während das kleine in der Ecke offen bleibt.

[Illustration: 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. 59 zeigt 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.

[Illustration: Abb. 60. Der Boden des Holzgestelles.]

[Sidenote: 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 beiden Abb. 60 und 61 hervorgeht. Die
etwa 1 _cm_ breiten Holzleistchen müssen, wenn sie geschnitten sind,
mit Glaspapier schön geglättet und dann einige Minuten in Paraffin
gekocht werden. Hierauf läßt man sie abkühlen, schabt das oberflächlich
anhaftende Paraffin mit einem Messer ab und setzt die Leistchen, wie
Abb. 61 zeigt, zu dem Gestell zusammen. Nun bereiten wir uns wieder den
bekannten Kolophonium-Wachskitt, nehmen aber diesmal etwas mehr Leinöl,
etwa 3 bis 3,5 _g_ auf 10 _g_ Kolophonium. 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.

[Illustration: Abb. 61. Das Holzgestell.]

Einen an Leinöl ärmeren Kitt (0,5 bis 1 _g_ : 10 _g_), dem wir etwas
gewöhnlichen Asphalt (3 _g_) 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 die Masse
in den Kanten hohl liegt, wie dies in Abb. 62 _a_ angedeutet ist. Ist
sie dagegen nicht in dieser Weise auf die Glasplatten übergeflossen,
sondern zusammengeballt geblieben, wie in Abb. 62 _b_, 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.

[Illustration: 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
siehe Seite 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 Akkumulatoren~ beachte 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 muß immer 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.

[Sidenote: 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.

[Illustration: Abb. 63. Luftthermometer zum Nachweis des
Peltiereffektes.]

[Sidenote: 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
schematisierten Abb. 63. Die Thermometergefäße bestehen aus zwei
kurzen Stücken eines weiten Glasrohres _a_, _a₁_ (in der Abbildung
im Schnitt gezeichnet), die beiderseits durch Korke verschlossen
sind; die Korke _b_ und _b₁_ erhalten je ~eine~, _c_ und _c₁_ je zwei
Bohrungen. Einen etwa 3 _mm_ starken Eisendraht _d_ hämmert man an
seinen Enden _e_, _e_breit und schneidet gerade ab; an die dadurch
entstandenen Schneiden lötet man die ebenso hergerichteten Enden je
eines 3 _mm_ starken Kupferdrahtes _f_ und _f₁_; die freien Enden
werden mit Klemmschrauben _g_ und _g₁_ versehen. Dieser Streifen
_f_, _d_, _f₁_ wird mittels der Korke _b_ und _c_ so zwischen den
beiden Glasrohrstücken festgehalten, wie dies aus der Figur erhellt.
Durch die zweite Bohrung der beiden Korke _c_ und _c₁_ sind die oben
rechtwinkelig umgebogenen Glasröhren _h_ und _h₁_ eingelassen, deren
untere Enden durch den Gummischlauch _i_ miteinander verbunden sind.
_h_ und _h₁_ sind etwa zur Hälfte mit irgend einer farbigen Flüssigkeit
gefüllt. Die Korke werden mit Siegellack oder Kolophonium-Wachskitt
abgedichtet. Der ganze Apparat ist auf einem Grundbrett _k_
aufmontiert, auf dessen Unterseite die Leiste _l_ angeschraubt wird,
die so hoch sein muß, daß _k_ mit 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. von
_g_ nach _g₁_, so sieht man, daß in _h_ die Flüssigkeit steigt und
in _h₁_ entsprechend fällt; d. h. so viel, als daß sich die Luft in
_a_ zusammenzieht, also ~abgekühlt~ wird, in _a₁_ sich ausdehnt,
also ~erwärmt~ wird. 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 in Abb. 63 mit
_d_ bezeichneten Eisendraht länger (etwa 20 _cm_) 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 Klemmen
_g_ und _g₁_ mit 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.

[Sidenote: 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, die ~nicht~ glühte;
aber als er etwas Schwefelsäure unter 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 das ~Volt~ ist;
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 1 ~Ampere~; 3. mit dem Widerstand,
den wir in ~Ohm~ messen. (Die elektromotorische Kraft sei fernerhin
immer mit _E_, die Intensität des Stromes mit _J_ und der Widerstand
mit _W_ bezeichnet; man setzt oft auch die Anfangsbuchstaben der drei
Einheiten: _V_, _A_, _O_.) Durch genaue Messungen hat man nun ein sehr
einfaches Gesetz gefunden, das zwischen diesen Größen besteht: es ist
das Ohmsche Gesetz und sagt aus, daß _J_ umso größer ist, je größer _E_
und je kleiner _W_ ist, oder in eine Formel gefaßt: _J_ proportional
_E_/_W_. Man hat zur Vereinfachung die drei Einheiten so gewählt, daß
sogar _J_ = _E_/_W_ ist. Daraus ergibt sich _E_ = _J_ · _W_, oder in
Worten: _E_ ist umso größer, je größer _J_ und je größer _W_ ist;
ferner ergibt sich, daß _W_ umso größer ist, je größer _E_ und je
kleiner _J_ ist: _W_ = _E_/_J_.

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
Ladung ~negativer~ Elektrizität von ½ Volt, das Kupfer eine solche
~positiver~ Elektrizität 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 in ~einem~ Element; 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 den ~inneren~ Widerstand 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: _J_ = 10 _E_/(_O_ + 10 _W_). Dabei sei mit _O_ der
äußere, mit _W_ der 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 wir
_J_ = 10 _E_/(10 _W_) oder _J_ = _E_/_W_. 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_ = 10 _E_/_O_.
Diesmal haben wir also beinahe die zehnfache elektromotorische Kraft,
als wenn wir nur ~ein~ Element 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 nur ⅒ des inneren Widerstandes eines einfachen
Elementes. Die Stromstärke berechnet sich hier also folgendermaßen:
_J_ = _E_/(_O_ + ⅒ _W_).

Nehmen wir nun den äußeren Widerstand sehr klein an, so ist _J_ =
_E_/(⅒ _W_) = 10 _E_/_W_, die Intensität ist also nahezu zehnmal so
groß, als wenn wir nur ein Element gebrauchten. Ist umgekehrt dagegen
der äußere Widerstand sehr groß, so ist _J_ = _E_/_O_, 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. 64 zeigt fünf verschiedene Schaltungsweisen.

[Illustration: 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.

[Illustration: Abb. 65. Galvanoskop.]

[Sidenote: 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, 10 _cm_ lange 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 5 _mm_
lang) 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.

[Sidenote: Vertikalgalvanoskop.]

Für den Nachweis sehr schwacher Ströme genügt jedoch dieses Instrument
nicht; auch ist es, selbst wenn es noch so groß 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. 66 zeigt ein solches von
ziemlich einfacher Art. Der Rahmen, auf den der isolierte Kupferdraht
aufgewunden wird, ist 10 _cm_ lang, 0,5 _cm_ breit, 3 _cm_ tief und ist
aus dünnem Zink- oder Messingblech gefertigt. Abb. 67 zeigt das Netz,
Abb. 68 den fertigen Rahmen, der auf der Außenseite mit einem dicken
Schellacküberzug versehen und dann mit 30 bis 40 _m_ eines 0,5 bis 0,6
_mm_ starken isolierten Kupferdrahtes umwickelt wird.

[Illustration: Abb. 66. Vertikalgalvanoskop.]

[Illustration: Abb. 67. Netz für das Vertikalgalvanoskop.]

[Illustration: Abb. 68. Rahmen.]

Nun biegen wir uns einen 2 bis 3 _mm_ starken Messingdraht so wie den
in Abb. 66 mit _b_ bezeichneten 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 Form Abb. 69
_d_ zeigt. Bei einem Mechaniker kaufen wir uns einen flachen, etwa
9 _cm_ langen 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 1,5 _cm_ lange
Stück einer Stricknadel (_l_) hindurchzuschieben und festzulöten.
Außerdem wird daran ein etwa 10 _cm_ langer, 1 _mm_ starker 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 Draht _f_ bringen 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 Drahtes _b_ (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.

[Illustration: Abb. 69. Stabmagnet.]

Obgleich das eben beschriebene Instrument schon recht empfindlich ist
-- die Empfindlichkeit läßt sich durch Verschieben der Messingscheibe
_k_ nach 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.

[Sidenote: 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.

[Illustration: Abb. 70. Multiplikator im Vertikalschnitt.]

Abb. 70 zeigt uns den Multiplikator im Vertikalschnitt: _a_ ist ein
kreisrundes Grundbrett, an dessen Rande drei verstellbare Schrauben die
Füße bilden. Auf dem Brett liegen mit 3 bis 4 _mm_ Zwischenraum zwei
Drahtspulen nebeneinander (_b_ und _c_), die beide im allgemeinen genau
so zu verfertigen sind, wie die des Vertikalgalvanoskopes, nur müssen
sie kleiner sein als jene, etwa 7 _cm_ lang, 2 _cm_ breit, 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
34 _m_ 0,4 _mm_ starken 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 4
_mm_ Abstand genau in die Mitte des Grundbrettes. Die beiden äußeren
Drahtenden werden zu zwei Klemmen auf den Rand des Brettes _a_ geführt,
die beiden inneren werden miteinander verbunden. Sind die Spulen
richtig gelegt worden, so muß ein elektrischer Strom ~beide~ in der
~gleichen~ Richtung durchfließen.

Bei diesem Instrument kommt nun nicht nur ~eine~ Magnetnadel
zur Verwendung, sondern ein System von zweien, ein sogenanntes
~astatisches 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 6 _cm_, das andere 7 _cm_ lang. 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 7 _mm_), so miteinander verbunden, wie es Abb. 71 darstellt: mit
einem geglühten und mit Glaspapier gereinigten, etwa 8 _mm_ starken
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.

[Illustration: Abb. 71. Astatisches Nadelpaar.]

Zum Aufhängen des Nadelpaares an einem Seidenfaden dient uns der
Drahtbogen _e_, der aus 3 bis 4 _mm_ starkem Messingdrahte gebogen ist
und mindestens 20 _cm_ hoch 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 5 _mm_ weites dünnwandiges Messingröhrchen
einzulöten, wie es Abb. 72 _a_ im Schnitt, _b_ in der Ansicht zeigt. Da
in diesem Röhrchen der Stift _f_ (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 (siehe
Abbildung 72 _b_) und dann seitlich etwas zusammendrücken. An dem Stift
_f_, 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 den ~guten~
elektrischen 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 Stiftes _f_
die 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 7 _cm_ langen, 4
_mm_ breiten Spalt haben, damit man die Nadel herausnehmen kann.

[Illustration: 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 viereckigen Kasten nach Art
der auf Seite 79 beschriebenen Glasbehälter fertigen. Wer gar einen
unbrauchbar gewordenen, noch nicht zerschnittenen ~Rollfilm~ erhalten
kann, der verfahre wie folgt: Sagen wir, die Schutzhülle soll einen
Durchmesser von 10 _cm_ und eine Höhe von 20 _cm_ bekommen. Wir
schneiden uns von dem Film, der etwa 10 _cm_ breit sein mag, zwei 32
_cm_ lange Stücke ab und befreien sie durch Abwaschen in mäßig warmem
Wasser von ihrer Gelatineschicht. Aus starkem Karton kleben wir uns
einen 10 _cm_ weiten und 1 _cm_ breiten 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 20 _cm_
hoher 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.

[Sidenote: Volt- und Amperemeter.]

Die oben beschriebenen Apparate dienen, wie der Name schon sagt, mehr
dazu, das ~Vorhandensein~ galvanischer Ströme gewissermaßen sichtbar
(Galvano~skop~) zu machen, weniger um ihre Stärke zu messen; dazu
gebrauchen wir besondere Meßinstrumente, ~Voltmeter~ und ~Amperemeter~
(Galvano~meter~).

[Illustration: Abb. 73. Schema eines Voltmeters.]

Abb. 73 zeigt uns das Schema eines Voltmeters. An dem Grundbrette _a_,
das mit Stollen versehen wird, ist die Rückwand _b_ angeschraubt. Auf
_a_ befestigt ist die Drahtspule _c_, deren Bewickelung sich nach
der Größe der mit dem Instrument zu messenden Spannungen richten
muß. _d_ ist ein Eisenkern aus gut durchgeglühtem weichem Eisen,
der mit einer Drahtschlinge an dem Hebel _e_ aufgehängt ist. Abb.
74 zeigt diesen Hebel in etwas größerem Maßstabe: Ein dünnes etwa 1
_cm_ langes Messingröhrchen (_m_), das glatt über einen 3 bis 4 _cm_
langen Messingstift paßt, dient als Lager im Drehpunkt des Hebels. Der
Hebel selbst (_h_ in Abb. 74) wird aus 1 _mm_ starkem Messingblech
geschnitten und auf _m_ angelötet. Das Verhältnis der Armlängen geht
aus der Figur hervor. Der Zeiger _z_ wird aus Kupferdraht hergestellt
und an _h_ angelötet. Der Messingstift _f_ ist in _b_ eingelassen. Die
Spiralfeder _g_ ist aus etwa 0,5 _mm_ starkem ungeglühtem Kupferdraht
hergestellt und soll einen Durchmesser von 1 bis 1,5 _cm_ haben.
Entsprechend den drei Einschnitten im Hebel sind auf dem Brett _b_
drei Häkchen, _h₁_,_ h₂_, _h₃_ angebracht; dadurch kann man die
Feder an drei verschiedenen Punkten des Hebels angreifen lassen und
damit die Empfindlichkeit des Instrumentes regulieren. _i_ ist ein
Kartonstreifen, auf den die Skala eingezeichnet wird.

[Illustration: Abb. 74. Hebel.]

Für unsere Zwecke wird für die Spule eine Bewickelung von 40 _m_
eines 0,3 bis 0,5 _mm_ starken 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 Brettes _b_ anbringen. Wir verwenden dazu einen 1 _mm_
starken, 5 _m_ langen Kupferdraht, dessen Enden wir wie auch die der
Spule zu Klemmen führen, die auf dem Grundbrette _a_ angebracht 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 5 _m_ eines 1,5 bis 2 _mm_ starken
Kupferdrahtes verwenden. Bei einem Mechaniker lassen wir uns die
Instrumente durch Vergleich mit guten Präzisionsapparaten eichen.

Abb. 75 zeigt 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.

[Illustration: Abb. 75. Andere Konstruktion eines Galvanometers.]

[Illustration: Abb. 76. Rahmen des Galvanometers.]

Wir stellen uns aus dünnem Messingblech einen Rahmen her, dessen Form
Abb. 76 zeigt; 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 3 _mm_ starke 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, 2 _mm_ stark und 3 _mm_ länger
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 aus Abb. 75 zu ersehen
ist und das, wie der aus Kupferdraht herzustellende Zeiger, an das
Eisenstäbchen anzulöten ist (siehe Abb. 77). Sowohl an der vorderen
als auch an der hinteren Begrenzungsplatte werden zwei kleine Arme
(_e_ in Abb. 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.

[Illustration: Abb. 77. Das Plättchen mit Zeiger.]

[Illustration: 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 2 _mm_ über 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.

[Sidenote: Die Messbrücke.]

Zur Bestimmung von Widerständen bedient man sich im allgemeinen der
sogenannten Wheatstoneschen Brücke, die sehr einfach und leicht
herzustellen ist. Abb. 79 gibt die Ansicht einer solchen von oben,
Abb. 80 einen Querschnitt. _a_ ist ein 10 _cm_ breites, 1,10 _m_
langes Brett aus gutem Holz (etwa Nußbaum); darauf aufgeschraubt sind
in einem Abstand von 2 _cm_ die beiden Leisten _b₁_ und _b₂_, zwischen
denen der 3 _cm_ lange Schieber _c₁_ sich hin und her schieben läßt.
Auf diesen Schieber wird ein Messingblech aufgeschraubt, dessen Form
aus Abb. 80 II (von oben gesehen) und III (von der Seite gesehen) zu
erkennen ist. An den Enden des Brettes werden zwischen den Leisten _b₁_
_b₂_ quadratische Brettchen aufgeleimt; auf diesen werden je mit einer
Klemmschraube die Enden eines 1 _mm_ starken Nickelindrahtes befestigt.
Der Draht muß gut angespannt sein und genau in der Mitte zwischen _b₁_
und _b₂_ verlaufen; außerdem muß er auf der Spitze des Kontaktbleches
_e_ fest aufliegen. Auf dem Brettchen _b₂_ wird nun noch ein Metermaß,
auf dem auch die Millimeter eingezeichnet sind, angebracht und auf dem
Schieber eine Noniuseinteilung, deren Nullpunkt ~genau~ vor der Spitze
des Kontaktbleches _e_ liegen muß.

[Illustration: Abb. 79. Die Wheatstonesche Brücke.]

[Illustration: 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 1 _m_ langer und 0,5 _mm_ starker
Nickelindraht einen Widerstand von etwa 2 Ohm, und daß ein 4 _m_ langer
und 0,3 _mm_ starker Kupferdraht einen solchen von ungefähr 1 Ohm
besitzt.

[Illustration: Abb. 81. Der Kommutator.]

[Illustration: Abb. 82. Seitenansicht des Kommutators.]

[Sidenote: 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
(_B_ in Abbildung 81) befestigen wir je zwei Klemmschrauben (_a_,
_b_, _c_, _d_). Dann machen wir zwei 5 _mm_ starke und 7 _cm_ lange
Messingblechstreifen (_e₁_ _e₂_) durch kräftiges Hämmern federnd und
geben ihnen die aus Abb. 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 in Abb. 81 mit I, II,
III bezeichneten Punkte sind drei flachgewölbte, messingene Ziernägel,
die so anzubringen sind, daß jeweils zwei davon unter den Enden der
Federn _e₁_ und _e₂_ liegen. Nun werden die Klemmen _a_ mit α und _b_
mit β durch ein kurzes Stück Kupferdraht, das beiderseits anzulöten
ist, verbunden. Ebenso werden I mit _c_, II mit _d_ und III wieder mit
_c_ verbunden. Die einzelnen Verbindungsdrähte dürfen nicht in leitende
Verbindung miteinander kommen, die Enden von _e₁_ und _e₂_ müssen
federnd und fest auf den Nagelköpfen aufliegen. Verbinde ich nun den
positiven Pol einer Stromquelle mit _a_, den negativen mit _b_, so ist
bei der in Abb. 81 gezeichneten Stellung der Federn _d_ die positive
und _c_ die negative Klemme. Schiebe ich nun die Messingstreifen so,
daß sie die Köpfe II und III berühren, so wird _c_ positiv und _d_
negativ.

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.

[Sidenote: 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 (siehe Anhang) 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 aus ~vielen~ Windungen 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.

[Sidenote: 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 Finger leicht
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 3
_mm_ starken Kupferdraht, mit dem er seine Akkumulatorenbatterie ~nur
einige Sekunden~ kurz 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 in Abb. 83 wiedergegebene
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 1 _qcm_ gehen, also mit der Dichte der Linien wächst.

[Illustration: Abb. 83. Verlauf der Kraftlinien in einer vom
elektrischen Strome durchflossenen Drahtspirale.]

[Sidenote: 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. Ohne den 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 mehr ~allein~ wirken, 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 3 _mm_ starken Eisendrahtes in Eisenfeilspäne, welche
~nicht~ angezogen 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 die Stricknadel,
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
wird ~remanenter~ Magnetismus 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.

[Sidenote: 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 Empfindlichkeit haben. 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 Instrument ~zwei~ Drahtspulen, 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 auf Seite 96 bis 99 beschriebenen
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.

[Sidenote: 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 1 _m_
langen, zum Kreise gebogenen Nickelindrahte von 0,5 _mm_ Stärke. 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 statt ~eines~ 5 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
angebrachten Nebenschlußdraht ~ausschalten~, da der Nickelindraht nun
seine Stelle vertritt. (Für die weiteren Betrachtungen nehmen wir an,
wir hätten das in Abb. 66 dargestellte 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 20 _cm_ voneinander 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.

[Illustration: Abb. 84. Schematische Darstellung eines
Stromkreislaufes.]

Diese Erscheinung erklärte Rudi an zwei Zeichnungen, die er in großem
Maßstabe ausgeführt hatte und die in den Abb. 84 und 85 dargestellt
sind. Eine Glasröhre sei mit verdünnter Schwefelsäure gefüllt und
einerseits mit einer Kupferplatte _K_, anderseits mit einer Zinkplatte
_Z_ verschlossen, so daß sie ein Voltasches Element bildet; von _Z_
nach _K_ führt ein Draht. Wir haben dann einen geschlossenen Stromkreis
_K_--_a_--_Z_--_b_--_K_. Bei _K_ haben 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 eine negative Spannung über, bis sie bei _Z_
den Wert −½ Volt erreicht hat. Verfolgen wir nun die Potentiale
auch in der Flüssigkeit, so finden wir, daß bei _Z_ ein plötzlicher
Wechsel eintritt: von −½ Volt (der Zinkplatte) steigt die Spannung
(der Flüssigkeit) auf +½ Volt, um von da ab wieder bis 0 (bei _b_)
zu sinken, bis sie bei _K_ wieder den Wert −½ Volt erreicht hat.
Den plötzlichen Wechsel der Potentiale bei _K_ und _Z_ verursacht
die elektrische Scheidekraft, die Kraft, der wir das Entstehen der
elektromotorischen Kraft verdanken. In Abb. 85 sei _~KZ~_ ein vom
Strome durchflossener Leiter. Bei _K_ hat die Spannung den positiven
Wert _~KA~_, bei den Punkten _a_, _b_, _c_, _d_ sinkt sie ständig (die
Längen der Linien _~aa₁~_, _~bb₁~_, _~cc₁~_, _~dd₁~_ u. s. w.), bei _M_
ist sie gleich 0 und bei _Z_ gleich dem negativen Wert _~ZB~_.

[Illustration: Abb. 85. Schema des Spannungsgefälles.]

[Illustration: Abb. 86. Schaltungsschema für Volt- und Amperemeter.]

[Sidenote: 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 in Abb. 86: _A_ ist eine Stromquelle, _X_ ein
Leitungsnetz, _B_ das in den Hauptstrom eingeschaltete Amperemeter,
das, um dem Strom möglichst wenig Widerstand zu bieten, aus wenig
Windungen eines dicken Drahtes 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
Voltmeter _C_ angeschlossen sind: Hier herrscht die Spannungsdifferenz,
die die elektromotorische Kraft der Stromquelle bei dem Widerstand
des Leitungsnetzes _X_ hervorzurufen 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 Widerstand
_X_ entgegensteht. Fehlt ein natürlicher Hauptstromkreis bei einer
Stromquelle, deren Spannung gemessen werden soll, so muß er künstlich
hergestellt werden (vergleiche Seite 97).

[Sidenote: Widerstandsbestimmung.]

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

[Illustration: Abb. 87. Wheatstonesche Brücke.]

Lassen wir ~einen~ elektrischen Strom durch zwei gleiche Drähte
fließen (_a_, α, _b_ und _a_, β, _b_ in Abb. 87) und verbinden zwei
beliebige Stellen (α und β) dieser Leitungen miteinander, so wird nur
dann ein Strom durch diese Verbindung, die auch ~Brücke~ genannt 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 Drähte _a_, α, _b_ und _a_, β, _b_ graphisch dargestellt,
so bekommen wir zweimal die Abb. 85. Markieren wir hier auf den
beiden Abbildungen zwei Punkte gleicher Spannungen, z. B. _e_, so ist
das Verhältnis _~Ke~_ : _~eZ~_ bei der einen Abbildung gleich dem
Verhältnis _~Ke~_ : _~eZ~_ bei der anderen. Nehmen wir auch an, der
Widerstand der beiden Zweigdrähte sei verschieden, so gilt doch das
Gleiche. In Abb. 88 sei I der Zweigdraht mit größerem, II der mit
geringerem Widerstand; die Spannung ist an den Enden beider gleich
_~KA~_ und _~ZB~_, und nur die durch die Länge von _~KZ~_ ausgedrückten
Widerstände sind verschieden. Zeichnen wir nun hier zwei Punkte
gleicher Spannungen ein, z. B. in I ~α_x_~ und in II ~β _x_~, so ist
auch hier ~_K_α~ : ~α_Z_~ = ~_K_β~ : ~β_Z_~. Das Gleiche gilt auch
dann, wenn wir annehmen, daß einer der Zweigdrähte aus zwei Teilen mit
verschiedenen Widerständen bestehe.

[Illustration: Abb. 88. Spannungsgefälle in zwei verschiedenen
Widerständen.]

[Illustration: Abb. 89. Wheatstonesche Brücke.]

Wir spannen nun einen homogenen, an allen Stellen gleichstarken Draht
gerade aus, wie ~_ab_~ in Abb. 89, und betrachten ihn als einen Zweig
unserer Doppelleitung, die vom Element _E_ gespeist wird; den anderen
Zweig stellen wir zusammen aus einem unbekannten Widerstande _X_ und
einem bekannten _V_ (Vergleichswiderstand). In die Brücke ~αβ~ schalten
wir unseren Multiplikator _G_. 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 Draht ~_ab_~ dem 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 Verhältnis ~_a_β~ : ~β_b_~
ablesen; wir wissen aber auch, daß dies gleich ~_a_α~ : ~α_b_~ ist.
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 sich _X_ = 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 (siehe Anhang). 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 darf ~nie~
      auf dem ~offenen~ Feuer 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.




[Illustration]




Dritter Vortrag.

Die praktische Anwendung des elektrischen Gleichstroms.


[Illustration: Abb. 90. Rudi hält seinen dritten Vortrag.]

Den dritten Vortrag bestimmte Rudi wieder für solche Hörer, bei denen
er keinerlei Vorkenntnisse, außer solchen, die sie sich in seinem
ersten Vortrag erworben hatten, vorauszusetzen brauchte. Er sprach
deshalb auch hier nochmals, aber kürzer, über die ~Entdeckung des
galvanischen Stromes~ und die ~Beschaffenheit eines Elementes~ sowie
über die Zusammenstellung mehrerer Elemente zu einer ~Batterie~. Dann
ging er dazu über, an der Hand der bereits bekannten Experimente
den ~Einfluß des galvanischen Stromes auf den Magneten~ zu zeigen
und die Beschaffenheit und Wirkung eines ~Elektromagneten~ zu
erklären. Dann kam er auf die Beschreibung der ~elektrischen
Klingel~, des ~Telegraphen~ und der ~Elektromotoren~ zu sprechen.
Um auch das Wesen der Dynamomaschine erklären zu können, sprach
er eingehender über ~Magnetinduktion~ und ~Induktionsströme~,
beschrieb die ~magnetelektrische Maschine~ und führte schließlich die
~Dynamomaschine~ vor. Die verschiedenen ~Ankerkonstruktionen~, wie
~_T_-, Ring- und Trommelanker~, berührte er nur kurz. Damit hatte er
hinreichend über die Erzeugung des galvanischen Stromes gesprochen
und erklärte nun die ~elektrische Straßenbahn~, ~die Bogenlampe~,
~das Glühlicht~, elektrisch betriebene ~Ventilatoren, Heiz- und
Kochapparate~ u. s. w. Dann ging er zur Beschreibung des ~Akkumulators~
über und sprach noch kurz über ~Spannungen~, ~Leitungsnetze~,
~Sicherungen~ und ~Kurzschluß~, um mit einer an seine Ausführungen
über Induktionsströme anschließenden Beschreibung des ~Telephons~ den
Vortrag zu schließen.

Auf dem Bild Seite 112 sehen wir Rudi, wie er nach dieser Disposition
unter Käthes Assistenz die Herstellung der dabei benutzten Apparate und
die mit ihnen ausgeführten Experimente beschreibt.

[Illustration: Abb. 91. Die elektrische Klingel.]

[Sidenote: Die elektrische Klingel.]

Eine elektrische Klingel ist sehr einfach herzustellen. Abb. 91 zeigt
uns eine solche im Grundriß. _a_ ist ein Grundbrett von beliebigem
Holz; _b_ ist ein Elektromagnet, den Abb. 92 im Schnitt zeigt: _a_ ist
ein Stück Bandeisen, in das die beiden Magnetschenkel _b₁_ und _b₂_
eingenietet sind. _c_, _c_ sind die Drahtspulen. Die Rähmchen für diese
drehen wir aus Holz oder kleben sie aus Karton zusammen. Das Bewickeln
von Drahtspulen haben wir im zweiten Vortrag Seite 93 behandelt. Für
eine Drahtrolle verwenden wir je nach Größe 12 bis 20 _m_ eines 0,4
bis 0,6 _mm_ starken Kupferdrahtes (für geringere Ansprüche genügen
auch 8 bis 10 _m_ eines etwas stärkeren Drahtes). ~Die Endflächen der
Magnetpole werden mit Papierscheibchen beklebt, weil sonst der Anker
infolge des remanenten Magnetismus ab und zu haften bleiben könnte.~
_c_ (Abb. 91) ist ein federnder Blechstreifen, den wir aus einer alten
Uhrfeder oder aus Messingblech herstellen, das wir durch kräftiges
Hämmern auf dem Ambos elastisch machen, daran wird _e_, der Eisenanker
(ein Stück Bandeisen), angenietet oder angelötet. Die Magnetkerne und
der Anker müssen gut durchgeglüht werden. _d_ ist ein Holzklotz, an
dem das eine Ende der Feder _c_ befestigt ist, das andere Ende wird
mit einem Messinghämmerchen oder einer Messingkugel versehen; etwa in
der Mitte wird ein Stückchen Platinblech aufgelötet, dem gegenüber die
Kontaktspitze _f_ auf einer kleinen Messingsäule ruht. Es ist gut,
wenn man _f_ mit einem Muttergewinde versieht, durch das eine Schraube
eingedreht werden kann; an dieser lötet man vorn ein kurzes Stückchen
Platindraht auf, das die Kontaktspitze bildet. Am Ende des Brettchens
_a_ wird die Glockenschale _g_ angebracht. Wie die einzelnen Teile
untereinander in leitende Verbindung zu setzen sind, geht aus der
Abbildung hervor. Über dem ganzen kann eine Schutzhülle aus Holz oder
Pappe angebracht werden; die Glocke selbst muß natürlich frei bleiben.

[Illustration: Abb. 92. Elektromagnetkern mit Spulen (Schnitt).]

[Illustration: Abb. 93. Schnitt durch den Kontaktknopf.]

[Sidenote: Der Kontaktknopf.]

Wir können uns auch ohne Drehbank recht hübsche Kontaktknöpfe
herstellen: Auf ein rundes Grundbrettchen _a_ (Abb. 93) wird in
der Mitte ein Nagel mit einem breiten Messingkopf _b_ (Reißnagel)
eingeschlagen. Aus gehämmertem Messingblech schneiden wir einen
spiralförmigen Streifen (Abb. 94), den wir so mit dem breiteren Ende
neben _b_ anschrauben, daß das etwas in die Höhe gebogene schmälere
genau über _b_ zu stehen kommt. Die Kapsel stellen wir uns durch
Übereinanderleimen von 3 bis 4 Ringen aus Zigarrenkistenholz her.
(Siehe Abb. 93.)

[Illustration: Abb. 94. Feder für den Kontaktknopf.]

[Illustration: Abb. 95. Schaltungsschema einer Klingelanlage.]

[Illustration: Abb. 96. Der Morseschreiber (Seitenansicht).]

Zur Erklärung der Schaltungsweise der elektrischen Hausklingel stellte
Rudi eine Tafel auf, deren Zeichnung Abb. 95 zeigt.

[Sidenote: Der Morsesche Telegraph.]

Der Morsesche Telegraphenapparat ist nicht so schwer herzustellen, wie
es vielleicht manchem scheinen möchte. Die ganze Konstruktion ist aus
den beiden Abb. 96 (Seitenansicht) und 97 (Grundriß) zu erkennen. _a_
ist das Grundbrett; _b₁_ und _b₂_ sind die Achsenträger für die Achse
(_c_) des gleicharmigen Hebels _d_, der aus einem Holzstäbchen mit
quadratischem Querschnitte herzustellen ist. Für _c_ nehmen wir ein
Messing- oder Eisenstäbchen, eventuell einen starken Nagel. Die Achse
soll im Hebel fest sitzen, sich in ihren Lagern in _b₁_ und _b₂_ aber
leicht drehen lassen. In das eine Ende des Hebels wird der Anker, der
mindestens 4 _mm_ dick und 1 _cm_ breit sein soll, eingelassen; das
andere Ende wird mit einer Drahtöse versehen, in welche die Spiralfeder
_g_ eingehängt werden kann; letztere wird aus 0,6 bis 0,7 _mm_
starkem Messingfederdraht durch Aufwickeln auf ein bleistiftstarkes
Metallstäbchen hergestellt. Die Spannung regulieren wir erst später
durch Verlängern oder Verkürzen des Aufhängehakens _p_. Statt der
Spirale kann auch einfach eine Gummischnur verwendet werden.

[Illustration: Abb. 97. Der Morseschreiber (Aufsicht).]

Der zweispulige Elektromagnet _f_ wird ebenso hergestellt wie der
der elektrischen Klingel; er muß aber etwas größer und stärker sein.
Auf dem Hebel _d_ wird an dem Ankerende ein etwa 1 _cm_ breiter
Blechstreifen aus gehämmertem, 0,5 bis 0,7 _mm_ starkem Messingblech
angebracht. Dieser Streifen soll nahezu so lang sein wie der Hebel
selbst. Das vorderste Ende (1 _cm_) wird rechtwinkelig aufgebogen und
ein kurzes Stückchen Messingrohr mit etwa 5 _mm_ lichter Weite, in das
wir später einen weichen Bleistift stecken, wird daselbst festgelötet.
In den _Lagerträgern i₁_ und _i₂_ sind, wie dies in Abb. 98 zu sehen
ist, zwei gedrehte Holzwalzen (_k₁_ und _k₂_) eingelassen, die 1,5
bis 2 _cm_ dick sind. Der eine Lagerfortsatz der Walze _k₂_ muß etwas
länger sein, damit wir eine Kurbel an ihm befestigen können.

[Illustration: Abb. 98. Rollen zur Bewegung des Papierstreifens
(Schnitt).]

Da beide Walzen stets fest aufeinanderliegen müssen, so sind die
Lager von _k₁_ so einzurichten, daß sie vermittels zweier Schrauben
niedergedrückt werden können, wie dies aus Abb. 99 zu ersehen ist:
Aus dem oberen Ende des Lagerträgers _i_ wird ein rechteckiges Stück
(_a_), das die Bohrung für die Rollenachse enthält, herausgesägt und
der dadurch entstandene rechteckige Einschnitt noch etwas vertieft.
Damit _a_ nicht nach außen herausfallen kann, werden die Enden der
Rollenachsen, nachdem die Stückchen _a_ darübergeschoben sind, mit
kleinen Scheibchen (_c_, Abb. 98) beklebt. Durch Aufschrauben des
Leistchens _b_ (Abb. 98 und 99) wird _a_ niedergedrückt, und dadurch
werden die beiden Rollen, die wir noch je mit einem Stückchen
Gummischlauch überziehen, aufeinandergepreßt. Die Lagerträger _i_ sind
so auf _a_ anzuschrauben, daß _k₁_ gerade unter das Messingröhrchen,
das wir am Ende von _h_ angelötet haben, zu liegen kommt. Die beiden
Träger _l₁_, _l₂_ haben oben offene Einschnitte, so daß wir den runden
Holzstab, auf den wir die Papierstreifenrolle aufschieben, bequem
einsetzen können. Nun führen wir noch die beiden Drahtenden des
Elektromagneten zu zwei Klemmen an einem Ende des Brettchens _a_.

[Illustration: Abb. 99. Rollen zur Bewegung des Papierstreifens
(Seitenansicht).]

Wer etwa eine alte Wanduhr, die ihren Zweck als solche nicht mehr
erfüllt, besitzt, kann diese zum maschinellen Antrieb für die Rollen
_k_ benutzen. Alles für diesen Zweck Unnötige wird von der Uhr
entfernt; also Zifferblatt, Zeiger, auch die Zahnradübersetzung 1 : 12
für den Stundenzeiger; ferner wird Pendel, Anker und Ankerrädchen
herausgenommen. Das Rädchen, das zum Antrieb für das Ankerrädchen
gedient hat, wird durch Anlöten zweier Blechplättchen mit Windflügeln
versehen. Die Hauptachse, auf der der Minutenzeiger saß, wird mit der
Rolle _k₂_ verbunden. Die Uhr selbst wird auch auf dem Grundbrette
befestigt. In dem Werke bringen wir einen Hebel so verstellbar an,
daß er das Flügelrädchen entweder freigibt oder festhält. Sollte nun
die Geschwindigkeit, die die Uhr den Rollen erteilt, zu groß sein,
so können wir, falls der Antrieb mit einem Gewicht erfolgt, dieses
verkleinern. Bei Federantrieb geht das nicht; wir müssen deshalb das
Ankerrädchen wieder einsetzen und an dieses die Flügel anlöten; durch
Verbiegen der letzteren können wir die Geschwindigkeit noch weiter
regeln. War die Geschwindigkeit zu gering, so müssen wir eben noch ein
weiteres Übersetzungsrädchen herausnehmen.

[Illustration: Abb. 100. Morsetaster.]

Wir brauchen nun noch den Taster, der in Abb. 100 dargestellt ist.
Er besteht aus einem Grundbrett und einem 1 _cm_ breiten und etwa 7
_cm_ langen Streifen aus federndem Messingblech, ist an einem Ende
auf dem Grundbrett aufgeschraubt und am anderen, wie die Abbildung
zeigt, umgebogen. Unter dem umgebogenen Ende ist ein Nagel mit einem
Messingkopf angebracht. Dieser ist mit der einen, die Feder mit der
zweiten Klemme in leitender Verbindung; mit der dritten Klemme ist ein
Blechstreifen leitend verbunden, der über die Feder reicht und diese,
wenn sie nicht niedergedrückt wird, berührt. Es ist gut, wenn die
Verbindungsdrähte nicht nur eingeklemmt, sondern festgelötet werden.

Um den telegraphischen Verkehr zwischen zwei Stationen zu erläutern,
hatte Rudi sich zwei Apparate gemacht, die er an den beiden Tischenden
aufstellte und mit Batterie und Klingel so schaltete, wie die Abb.
101 zeigt. Hier sind die Apparate der beiden Stationen (I und II)
folgendermaßen bezeichnet: _M_ = Morseapparat, _T_ = Taster, _B_
= Batterie (3 bis 4 Leclanché-Elemente), _g_ = Glocke und _U_ =
Umschalter. Letzterer ist ähnlich konstruiert wie der Kommutator (siehe
Seite 101); er erlaubt mit einem Handgriff entweder die Glocke, oder
den Morseapparat einzuschalten.

[Illustration: Abb. 101. Schaltungsschema der Morseapparate.]

Angenommen, man will von Station I nach Station II telegraphieren, so
hat man folgendes zu tun: Der Umschalter ist so zu stellen, daß der
Morseapparat statt der Glocke eingeschaltet ist; dann wird der Taster
niedergedrückt, wodurch die Glocke bei II ertönt. Dabei macht der
Strom folgenden Weg: in _T₁_ wird der Kontakt _a₁_ geschlossen; von da
geht der Strom nach _B₁_, _b₁_, _c₁_, _d₁_, _M₁_, _e₁_, _k₁_, _l₁_,
_f_, _l₂_, und da hier _U₂_ noch auf die Glocke geschaltet ist, nach
_o₂_, durch _g₂_ hindurch nach _p₂_, _n₂_, _i_, _n₁_, _m₁_, _g₁_ und
_a₁_. Durch das Glockenzeichen aufmerksam gemacht, wird nun auf II der
Umschalter von _g₂_ auf den Morseapparat umgeschaltet und zum Zeichen,
daß dies geschehen, der Taster ein paarmal niedergedrückt; dies bemerkt
man in I an dem Aufschlagen des Ankers auf den Elektromagneten. In II
wird nun der Papierstreifen in Bewegung gesetzt und in I der Taster.
Drücken wir diesen längere Zeit nieder, etwa 1 Sekunde, so wird in II
ebensolang der Anker angezogen und dadurch der Bleistift auf das über
die Rollen gleitende Papier gedrückt, wodurch ein Strich aufgezeichnet
wird. Drückt man dagegen den Taster nur ganz kurz nieder, so wird
dadurch nur ein Punkt entstehen. Aus verschiedenen Zusammenstellungen
von Punkten und Strichen hat man ein Alphabet festgesetzt, das hier
wiedergegeben werden soll.

Die Zeichen für die Buchstaben sind:

  a . --        j . -- -- --      s . . .
  ä . -- . --   k -- . --         t --
  b -- . . .    l . -- . .        u . . --
  c -- . -- .   m -- --           ü . . -- --
  d -- . .      n -- .            v . . . --
  e .           o -- -- --        w . -- --
  f . . -- .    ö -- -- -- .      x -- . . --
  g -- -- .     p . -- -- .       y -- . -- --
  h . . . .     q -- -- . --      z -- -- . .
  i . .         r . -- .          ch -- -- -- --

Die Zeichen für die Zahlen sind:

  1 . -- -- -- --   4 . . . . --   8 -- -- -- . .
  2 . . -- -- --    5 . . . . .    9 -- -- -- -- .
  3 . . . -- --     6 -- . . . .   0 -- -- -- -- --
                    7 -- -- . . .

Weitere Zeichen sind noch für:

  Punkt . . . . .    Komma . -- . -- . --    Fragezeichen . . -- -- . .
                     Ausrufzeichen -- -- . . -- --

Nachdem Rudi seiner Schwester auf diese Weise ein Telegramm über
den Tisch hinüber gesandt und Käthe es übersetzt hatte, erwähnte er
noch, daß man in der Praxis die eine der beiden Leitungen nicht legt,
sondern den Strom durch die Erde leitet. Auch erklärte er, daß man
mit dieser einfachen Einrichtung nicht auf sehr große Entfernungen
telegraphieren könnte, da in dem großen Widerstand des langen Drahtes
der Strom so sehr geschwächt würde, daß er nicht mehr im stande wäre,
einen Morseapparat in Tätigkeit zu setzen. Man bediene sich deshalb der
sogenannten Relais. Rudi beschrieb nur die Einrichtung und Schaltung
des Relais, da er sich keines hergestellt hatte. Er mußte es jedoch
später für die drahtlose Telegraphie anfertigen, und es sei deshalb
schon hier beschrieben.

[Sidenote: Das Relais.]

Abb. 102 zeigt das Relais im Grundriß. Im wesentlichen ist es
konstruiert wie die elektrische Glocke; nur fehlt die Glockenschale,
und die Kontaktspitze befindet sich auf der Seite des Ankers, auf der
auch der Elektromagnet ist. Der Anker steht ~höchstens~ 0,5 _mm_ von
den Magnetpolen entfernt, und die Feder darf nicht sehr stark sein;
ihre Spannung kann mit der Stellschraube _e_ reguliert werden. Man darf
nicht vergessen, die Polenden mit Papier zu bekleben. Die Kontaktspitze
ist so zu stellen, daß sie etwa 0,5 _mm_ von der ihr gegenüberliegenden
Verlängerung der Feder absteht. Für normale Ansprüche genügt hier die
gleiche Bewickelung, wie bei der Klingel. Nehmen wir mehr und etwas
dünneren Draht, so wird das Instrument empfindlicher.

[Illustration: Abb. 102. Relais im Grundriß.]

Zum Gebrauche werden die Fernleitungen an die beiden Klemmen _a_
und _b_ angeschlossen; die Klemme _c_ wird mit der einen Klemme des
Morseapparates, _d_ mit dem einen Pol der Batterie und die andere
Klemme des Apparats mit dem anderen Pole der Batterie verbunden. Kommt
nun durch die Ferndrähte von der anderen Station ein Strom, so wird
er, auch wenn er sehr schwach ist, den Anker des empfindlichen Relais
anziehen; dadurch wird aber der lokale, durch den Morseapparat gehende
Batteriestrom geschlossen und der Schreibstift auf den Papierstreifen
niedergedrückt. Hört der Fernstrom auf, so geht der Anker des Relais
zurück und unterbricht damit auch den lokalen Strom u. s. w.

[Sidenote: Der Elektromotor.]

Eine weitere, in der Praxis ungeheuer wichtig gewordene elektrische
Maschine ist der Elektromotor.

Alle die Konstruktionen, nach denen man sich gute Elektromotoren
selbst anfertigen kann, hier zu beschreiben, würde zu weit führen. Es
seien deshalb nur die Haupttypen erwähnt.

[Illustration: Abb. 103. Elektromotor im Grundriß.]

_a_) ~Mit zweipoligem Hufeisenanker.~ Der einfachste Motor besteht aus
zwei einander mit den Polen gegenüberstehenden Elektromagneten, von
denen der eine fest (~Feldmagnet~), der andere drehbar ist (~Anker~).
Die Anordnung geht aus Abb. 103 hervor. _A_ ist der feste, _B_ der
bewegliche Magnet; beide sind im wesentlichen ebenso hergestellt wie
die der elektrischen Klingel, nur müssen hier die beiden Magnetschenkel
weiter auseinanderstehen, da zwischen ihnen die Achse und deren
Lagerträger Platz finden müssen. Das Verbindungsstück des drehbaren
Magneten ist in der Mitte mit einer Bohrung versehen zur Aufnahme der
Achse, die angelötet werden kann. Die Lager werden so hergestellt,
wie es schon früher (siehe Seite 22 u. f.) beschrieben wurde, und
müssen auch hier gleich eingeölt werden. Bei _c_ wird die Achse mit
einer Feile etwas aufgerauht und auf eine Strecke von 1 bis 2 _cm_ in
2 oder 3 Lagen mit Bindfaden umwunden. Dabei ist darauf zu achten,
daß alle Windungen regelmäßig nebeneinander liegen. Der dadurch
entstandene Wulst ist reichlich mit Schellacklösung (siehe Seite 20)
zu bestreichen. Er muß so dick sein, daß wir gerade noch ein etwa 1,5
_cm_ langes Stückchen Messingrohr darüberschieben können. Letzteres
wird in zwei Halbzylinder zersägt und so auf dem Wulste befestigt, daß
die beiden Hälften einander nicht berühren. Ihre Befestigung erfolgt
dadurch, daß wir sie nahe den äußeren Rändern mehrmals mit einem
starken Seidenfaden umwinden (siehe auch Seite 143, Abb. 121). Diesen
Teil der Maschine nennt man den ~Kollektor~, obgleich die Bezeichnung
hier nicht ganz richtig ist; besser wäre es, diesen Teil Kommutator zu
nennen; denn er bewirkt, daß die Stromrichtung im Anker im geeigneten
Moment geändert wird. Der Ausdruck Kollektor ist von den Ring- und
Trommelankermaschinen übernommen. -- Die Enden der Ankerbewickelung
sind an den beiden Halbröhrchen, deren Stellung zu den Magnetpolen
aus Abb. 104 zu erkennen ist, anzulöten. Der Strom wird dem Anker
durch zwei auf dem Kollektor schleifende Federn aus Kupferblech (_a_
und _b_) zugeführt. Wie die einzelnen Drähte zu verbinden sind, geht
aus Abb. 103 hervor. Der Strom tritt bei _d_ ein, geht durch die
beiden Spulen des Feldmagneten zur oberen Schleiffeder (_b_), durch
die Ankerwickelung zur unteren Schleiffeder (_a_) und durch _e_ zur
Stromquelle zurück.

[Illustration: Abb. 104. Wirkungsschema des Elektromotors.]

Betrachten wir nun die drei schematischen Bilder der Abb. 104. In
_A_ geht der Strom so durch den Draht, daß die Pole die vermerkten
Vorzeichen erhalten. Die Folge davon ist, daß die Ankerpole von denen
des Feldmagneten angezogen werden, bis sie die in _B_ angedeutete
Stellung erreicht haben. Hier wird nun die Stromrichtung in der
Ankerwickelung gewechselt, da der zur unteren Schleiffeder eintretende
Strom jetzt durch die andere Kollektorhälfte in die Ankerwindungen
eintritt; dadurch werden die einander gegenüberstehenden Pole
gleichnamig magnetisch und stoßen einander ab, wodurch die Stellung _C_
erreicht wird u. s. w.

[Illustration: Abb. 105. Vierpoliger Hufeisenanker.]

[Illustration: Abb. 106. Verlauf des Stromes beim vierpoligen Anker.]

_b_) ~Mit vierpoligem Hufeisenanker.~ Wollen wir die Wirkung dieses
Motors verstärken, so können wir statt eines zweipoligen einen
vierpoligen Anker verwenden, wie ihn Abb. 105 zeigt. Dementsprechend
ist auch der Kollektor vierteilig zu machen, und es sind die
Drahtenden der einzelnen Spulen so mit den vier Kollektorlamellen zu
verbinden, wie das Abb. 106 zeigt. Hier sind die beiden Schleiffedern,
das heißt die Stellen, an denen der Strom ein- und austritt, mit
den Pfeilen α und β bezeichnet. Wie dann der Strom die Magnetpole
umkreist, ist durch kleine Pfeile angedeutet. Wir können uns neben der
Ampereschen Schwimmerregel zur Bestimmung der Magnetpole noch eine
andere, etwas einfachere Regel merken. Sehen wir auf die Polfläche
eines Elektromagneten und lassen den Strom ~gegen~ die Richtung der
Uhrzeigerbewegung, also ~links~ herum kreisen, so wird der Pol ein
~Nordpol~; geht dagegen der Strom in gleicher Drehungsrichtung wie der
Uhrzeiger, also rechts herum, so wird der Pol ein ~Südpol~.

Wir können noch weiter gehen und auch den Feldmagnet vierpolig
machen. Dann müssen aber die einander ~gegenüberstehenden~ Pole des
Ankers jeweils ~gleichnamig~ magnetisch sein und ebenso die Pole des
Feldmagneten. Die Stromumkehr im Anker muß immer dann erfolgen, wenn
Anker und Feldmagnetpole einander gegenüberstehen.

[Illustration: Abb. 107. Sechspoliger Elektromotor.]

_c_) ~Mit sternförmigem sechspoligem Anker.~ Abb. 107 zeigt eine
sechspolige Maschine, bei der aber Feldmagnete und Anker etwas anders
angeordnet sind als bei der oben beschriebenen Maschine. Diese nach
einer photographischen Aufnahme wiedergegebene Maschine kann sich jeder
mit sehr geringen Hilfsmitteln anfertigen. Der Anker besteht aus einem
sechsteiligen Stern, der aus geglühtem Eisendraht zusammengesetzt ist.
Jeder Teil dieses Sternes besteht aus einem Drahtbündel, das fest
mit dünnem Bindfaden zu umwinden ist. Durch die Mitte geht eine als
Achse dienende Messingstange, die mit den Drähten verlötet ist. Damit
die Polenden des Ankers alle gleichweit von der Mitte entfernt seien
-- und das ist sehr wichtig --, wurden die einzelnen Drähte zuerst
etwas länger genommen und die umwundenen Bündel dann an der richtigen
Stelle abgesägt; denn feilen lassen sich die Enden solcher Drahtbündel
nicht gut. Die einzelnen Schenkel des Feldmagneten sind gleichfalls
aus Drahtstücken hergestellt, die in ein aus vier Bandeisenstreifen
hergestelltes und mit Draht umwundenes Sechseck eingeklemmt sind. In
die vier Eisenbänder wurden an den sechs Stellen der Magnetschenkel
halbrunde Ausschnitte eingefeilt, in welche die runden Drahtbündel
eingeklemmt werden konnten, ohne ihre Form zu verlieren. Die Maschine
ist für zweiphasigen Wechselstrom von 120 Volt gebaut, kann aber
auch für Gleichstrom verwendet werden und dient zum Antrieb für eine
Influenzelektrisiermaschine von 50 _cm_ Scheibendurchmesser. Der
Abstand zweier Sechseckseiten beträgt 20 _cm_. Werden die Magnetenden
noch mit Polschuhen versehen (siehe unten), so wird die Wirkung erhöht.

_d_) ~Mit Doppel-_T_-Anker.~ Die Motoren mit dem Doppel-_T_-Anker sind
zwar in ihrer Konstruktion sehr einfach, haben aber den Nachteil, daß
wir uns den Anker, wie den Feldmagnet nicht selbst herstellen können.
Wir kommen auf diese Ankerform bei der magnetelektrischen Maschine
(Seite 138 u. f.) nochmals zurück und gehen darum hier nicht näher
darauf ein. Bei all den hier beschriebenen Maschinen sind die Lager für
die Achsen nach der auf Seite 22 u. f. angegebenen Weise anzufertigen
und sofort zu ölen.

_e_) ~Mit Ringanker.~ Rudi erklärte in diesem Vortrag auch den
Grammeschen Ring ziemlich ausführlich. Er hatte sich einen
Ringankermotor gebaut, der ihn allerdings sehr viel Zeit und Arbeit
kostete, wobei er sich aber durch manchen Mißerfolg nicht abschrecken
ließ.

Es möge hier die Herstellung einer solchen Ringmaschine beschrieben
werden; doch es sei vorher erwähnt, daß nur sauberste und sorgfältigste
Arbeit einen guten Erfolg verbürgt.

Zuerst wollen wir jedoch das Wesen des Grammeschen Ringes kennen
lernen, das Rudi mit einem einfachen Experiment seinen Hörern klar
machte. Er umwickelte zwei halbkreisförmig gebogene kleine Eisenstangen
nach der in Abb. 108 angegebenen Weise in wenig Windungen mit je
einem isolierten Kupferdrahte, durch den er dann in einer bestimmten
Richtung den Strom schickte und die dabei entstehenden Magnetpole
durch die Ablenkung der Magnetnadel erkennen ließ. Als er nun die
beiden Halbkreise so mit den gleichnamigen Polen zusammenhielt, daß
ein geschlossener Kreis entstand, wirkte der Ring wie ein einziger,
zweipoliger Magnet.

[Illustration: Abb. 108. Entstehung der Pole im Grammeschen Ring.]

[Illustration: Abb. 109. Form f. d. Grammeschen Ring.]

So einfach die Herstellung dieses Modells des Grammeschen Ringes ist,
soviel Mühe und Sorgfalt erfordert der richtige Ringanker.

Der Kern des Ankers, der die Form eines flachen Ringes erhält, wird
aus 0,5 _mm_ starkem gut durchgeglühtem Eisendraht hergestellt, indem
wir den Draht auf eine entsprechende Form aufwinden. Den Schnitt durch
diese Form zeigt Abb. 109. Ein rundes Brettchen, dessen Durchmesser
gleich dem der Öffnung des Ringes ist, wird beiderseits mit zwei
größeren Brettchen begrenzt, so daß eine Rinne entsteht, in die der
Draht hineingewickelt wird. (Die Größenverhältnisse der einzelnen Teile
kann man der Abb. 114 entnehmen.) Zwischen die einzelnen Lagen wird
reichlich eine dicke Schellacklösung gegossen, die nach dem Trocknen
den Draht zusammenhält, so daß die runden Brettchen entfernt werden
können.

Der Ring wird nun mit zwölf kleinen Drahtspulen umgeben, wie wir
aus Abb. 110 ersehen können. Um diese Spulen möglichst regelmäßig
anbringen zu können, bezeichnen wir die betreffenden Stellen durch
Papierstreifchen, die wir mit Schellack aufkleben. Jede Spule erhält
drei bis vier Lagen eines ~gut~ isolierten Kupferdrahtes. Über die
Drahtstärken wird weiter unten (Seite 134) noch ausführlich gesprochen
werden. Kommt mit Baumwolle umsponnener Draht zur Verwendung, so ist
dieser während des Aufwickelns mit Schellacklösung zu bestreichen.
Bei doppelt mit Seide umsponnenem Draht ist das nicht nötig, es trägt
jedoch zur größeren Festigkeit der Spulen bei. Die Drahtenden werden
von ihrer Isolierung befreit, und jeweils wird der Anfang des Drahtes
der einen Spule mit dem Ende des Drahtes der nächsten zusammengedreht.

[Illustration: Abb. 110. Der mit 12 Spulen bewickelte Grammesche Ring.]

[Illustration: Abb. 111. Holzkern für den Grammeschen Ring (Schnitt).]

[Illustration: Abb. 112. Schnitt durch Holzkern und Ring.]

Um den Anker bequem auf eine Achse montieren zu können, lassen wir uns
einen Holzkern drehen, den Abb. 111 im Durchschnitt zeigt. Der dickere
Teil soll gerade in den bewickelten Ring hineinpassen und der dünnere
einen Durchmesser von mindestens 1,5 _cm_ haben. Abb. 112 zeigt diesen
Kern nochmals im Schnitt mit dem darübergeschobenen Ring, der an seiner
Stelle genau senkrecht zu der Richtung der Längsbohrung fest sitzen
muß. Um den Ring möglichst fest mit dem Holze zu verbinden, bestreichen
wir beide Teile vor dem Zusammenfügen mit Schellackkitt (siehe Seite 5).

Der dünnere Teil des Holzkerns wird nun in zwölf gleiche Teile
eingeteilt; auf den Teilstrichen sollen Kupferblechstreifen befestigt
werden, die, wie Abb. 113 zeigt, alle an ihrem hinteren Ende umgebogen
sind und an dem dickeren Teil des Kernes anliegen. Die Streifen
(~Kollektorlamellen~) sollen so breit sein, daß die Zwischenräume
zwischen den einzelnen nur etwa 1 _mm_ betragen. Um die Lamellen sicher
und regelmäßig befestigen zu können, verfahren wir folgendermaßen: Wir
bestreichen den Kern mit sehr dicker Schellacklösung und drücken die
heißgemachten Blechstreifen auf, wenn der Schellack fast getrocknet
ist. Die Streifen müssen sofort genau an ihre richtige Stelle gebracht
werden, da sie nachträglich nicht mehr verschoben werden können. Um zu
verhindern, daß sie beim Gange der Maschine durch die Zentrifugalkraft
abgeschleudert werden, müssen wir sie nahe dem vorderen und hinteren
Ende mit in Schellack getränktem Bindfaden umwinden (siehe auch Abb.
114). Nun werden die an dem dickeren Teil des Holzkernes anliegenden
Enden der Kupferstreifen gereinigt und mit den zusammengedrehten
Drahtenden der Spulen verlötet.

[Illustration: Abb. 113. Ringanker mit Kollektor.]

[Illustration: Abb. 114. Fertiger Motor (links Ansicht, rechts
Schnitt).]

Die übrigen Teile der Maschine sind alle aus Abb. 114 und 115 zu
erkennen. Die linke Hälfte der Abb. 114 ist als ~Ansicht~ von vorne,
die rechte als Horizontalschnitt gezeichnet; nur der Kollektor und
das Schleiffedergestell sind nicht geteilt, sondern ganz als Ansicht
gezeichnet.

Zur Erzeugung eines kräftigen magnetischen Feldes, in welchem sich der
Anker drehen soll, dienen zwei starke Elektromagnete. Für geringere
Ansprüche genügt auch einer; es ist dann nur der untere in Abb. 114
auszuführen.

Der untere Magnet wird ähnlich hergestellt, wie der, den wir auf Seite
113 kennen gelernt haben. In ein ziemlich langes Stück Bandeisen _b_
(Abb. 114) wird in die Mitte ein Loch gebohrt, das später das Lager für
die Achse aufnehmen soll. In einem Abstand von der Mitte, der sich aus
der Figur ergibt, sind zwei starke Stücke Rundeisen _c_ einzunieten,
die die Magnetschenkel bilden. Die Nietfortsätze (_d_) sind durch
Befeilen oder auf der Drehbank herzustellen. Wer im Besitze eines
Gewindeschneideapparates ist, tut am besten, alle in der Figur als
vernietet gezeichneten Teile zu verschrauben. Um den Ring auf einer
möglichst großen Fläche zu umfassen, werden die Pole mit sogenannten
Polschuhen (_e_) versehen. Die Form eines Polschuhes ist aus Abb. 116,
sein Größenverhältnis zum Anker an Abb. 115 (_e¹_) zu erkennen (_e¹_
sind zwar die Polschuhe des oberen Magneten; diese aber haben genau
dieselbe Form wie die des unteren). Bevor wir die Polschuhe aufnieten,
müssen die fertig gewickelten Drahtspulen (_f_) über die Kerne
geschoben werden. (Über Drahtstärken siehe unten.)

Die beiden Schenkel des oberen Magneten sind etwas anders geformt.
Damit die Gestelle der Schleiffedern Platz und Spielraum haben,
sitzen die Kerne, die hier flach sind, weiter außen. _b¹_ ist ein
Stück Bandeisen von derselben Stärke wie _b_. Es enthält in der Mitte
ebenfalls eine Bohrung zur Aufnahme des Lagers, ferner zwei Löcher für
die beiden Nietzapfen (_d¹_) des flachen Kernes _c¹_; dieser erhält auf
seiner Außenseite einen kurzen Fortsatz (in der Figur etwas zu lang
gezeichnet), der nach unten zeigt und dem Anker, wie dies aus der Figur
zu ersehen ist, möglichst nahe steht. Die übrigen Löcher in _b¹_ werden
jetzt auch gleich eingebohrt, doch soll erst später ihre Lage und Weite
mitgeteilt werden. Diese Teile können wir auch in Abb. 115 erkennen.
Die einzelnen Stücke sind da mit denselben Buchstaben bezeichnet wie
in Abb. 114. Die linke Hälfte der Abbildung ist als von oben gesehen
gezeichnet; die rechte ist so gedacht, als wäre die Maschine in Höhe
der Kollektormitte durchschnitten und ebenfalls von oben gesehen.
Entsprechend dem flachen Querschnitt der Kerne _c¹_ sind auch die
Drahtspulen _f¹_ flach, genau über den Kern passend herzustellen.
Die Polschuhe _e¹_ werden wie bei dem unteren Magneten erst dann
aufgenietet, wenn die bewickelten Spulen über die Kerne geschoben
sind. Da _c¹_ weiter von der Mitte entfernt ist als _c_, so muß _e¹_
so an _c¹_ angenietet werden, daß die Abstände von _e_, _e_ und _e¹_,
_e¹_ gleich sind; denn die Polschuhe sollen nachher beim Montieren der
Maschine genau übereinander liegen.

[Illustration: Abb. 115. Motor von oben gesehen (rechts Schnitt).]

[Illustration: Abb. 116. Gestalt eines Polschuhes.]

Jetzt richten wir uns ein starkes Grundbrett (_a_) aus hartem Holze
her, ferner zwei starke rechteckige Holzsäulen (_g_), die ihrer
ganzen Länge nach zu durchbohren sind. Die Höhe der beiden Säulen muß
folgender Summe ~genau~ gleich sein: der Entfernung der unteren Seite
von _b_ bis zur oberen Fläche von _e_ plus 1 _mm_ plus der Dicke des
bewickelten Ankers plus 1 _mm_ plus der Entfernung der unteren Fläche
von _e¹_ bis zur unteren Seite von _b¹_. Durch die Längsbohrung von
_g_ und durch entsprechend einzubohrende Löcher in _b_, _b¹_ und _a_
wird eine an ihren Enden mit Gewinden versehene ~Messingstange~ (_h_)
gesteckt, und durch Aufschrauben der Muttern _i_ und _i¹_ werden
die einzelnen Teile fest zusammen gezogen. Es ist vorteilhaft, für
die Mutter _i_ in dem Grundbrett eine Versenkung einzubohren. Auf
der Unterseite von _g_ ist ein Einschnitt einzusägen, in den der
Bandeisenstreifen _b_ genau hineinpaßt, so daß die Säule nicht auf _b_
sondern auf _a_ aufsteht; natürlich darf der Einschnitt nur so groß
sein, daß auch _b_ noch genügend fest gehalten wird.

Für die Achse (_k_) des Ankers wählen wir eine je nach der Größe der
Maschine 5 bis 10 _mm_ starke Messingstange. Nach ihrer Dicke muß sich
die Weite der Bohrung durch den Holzkern (_l_) des Ankers richten.
Letzterer wird dadurch an der Achse befestigt, daß wir ihn an einem
an dieser angelöteten Messingblechscheibchen (_m_) anschrauben. Das
untere Ende der Achse ist ein wenig abzurunden und zuerst mit gröberer,
dann mit feinerer und schließlich mit allerfeinster Schmirgelleinwand
abzureiben. Unter der mittleren Bohrung von _b_ ist ein starkes
Glasplättchen (_n_) in _a_ einzulassen; es dient der Achse als
Auflager. Die beiden Lager (_o_) in _b_ wie in _b¹_ werden auf die
bekannte Weise mit Kupferdraht hergestellt und in den betreffenden
Bohrungen eingelötet (siehe Seite 22 u. f.). Die Lager sind ~sofort~
einzuölen.

Sind nun die einzelnen Teile in der angegebenen Weise montiert, so muß
sich der Anker ohne zu streifen zwischen den Polschuhen, von denen er
~höchstens~ 1 _mm_ Abstand haben darf, drehen lassen.

Es wären nun noch die Schleiffedern anzubringen. Sie sollen so den
Kollektor berühren, daß die Magnetpole an den Punkten α und β (Abb.
115) entstehen. Wie aus dem Schema Abb. 108 erhellt, entstehen die
Pole da, wo der Strom ein- und austritt. Die Verbindungslinie der
Berührungspunkte müßte also senkrecht stehen zu der Verbindungslinie
der Mitten der Magnetkerne. In Wirklichkeit aber ist die günstige Lage
der Berührungspunkte etwas im Sinne der Ankerdrehung verschoben. Da
wir diese Lage nur durch Probieren herausfinden können, müssen wir die
Schleiffedern an einem drehbaren Gestelle anbringen. Die günstige
Stellung können wir daran erkennen, daß beim Gang der Maschine die auf
dem Kollektor auftretenden Funken kleiner sind, als bei jeder anderen
Lage. Eine Platte aus dünnem Holz (Ahorn) oder besser aus Vulkanfiber
oder Hartgummi, deren Form aus Abb. 115 _p_ -- _p_ zeigt nur die eine
Hälfte -- hervorgeht, ist in der Mitte durchbohrt und wird so auf _b_
aufgelegt, daß die Achse durch diese Bohrung hindurchgeht. In jeder
Ecke dieser Platte wird ein in Abb. 114 mit _q_ bezeichneter 2 bis
3 _mm_ starker Kupferdraht befestigt. An je zweien auf der gleichen
Seite sich befindenden Drähten wird ein federnder Kupferstreifen
_r_ angelötet. _r_ ist so zu biegen und die zweimal rechtwinkelig
umgebogenen Drähte _q_ sind so zu stellen, daß die Schleiffeder unter
gelindem Druck auf dem Kollektor aufliegt. Hart neben _p_ ist ein Loch
in _b¹_ einzubohren und mit einem Gewinde zu versehen, in das die
Metallschraube _s_ (mit breitem Kopf) hineinpaßt. Indem wir nun _p_
während des Ganges der Maschine um die Achse drehen, können wir, wie
bereits erwähnt, die günstigste Berührungsstelle für die Schleiffedern
ausfindig machen und sie in dieser Lage durch Anziehen der Schraube _s_
fixieren.

[Illustration: Abb. 117. Bewickelungsschema.]

Wie die Spulen zu bewickeln und untereinander zu verbinden sind, geht
aus dem Schema Abb. 117 hervor.

[Sidenote: Bestimmung der Drahtstärken.]

Jetzt wollen wir noch sehen, wie wir die Stärken und Längen der Drähte
für unsere Bewickelungen bestimmen können. Man beachte folgende Punkte:

1. Der Widerstand der Bewickelung des Feldmagneten soll stets etwas
größer sein als der der Ankerwickelung (Feldmagnet = ⅗, Anker = ⅖). Der
Widerstand eines Drahtes ist proportional seiner Länge und umgekehrt
proportional seinem Querschnitte. Der Querschnitt _q_ berechnet sich
aus dem Durchmesser des Drahtes nach der Formel: _q_ = π · (_d_/2)²,
worin π = 3,14 ist. (Man benutze auch die Tabellen am Schlusse des
Buches.)

2. Der Widerstand in einem Ringanker ist gleich ¼ des Widerstandes im
ganzen Ankerdraht, da dem Strom zwei Wege, die nur halb so lang sind
als die genannte Ankerwickelung, offenstehen.

3. Bauen wir einen Motor mit Rücksichtnahme auf eine bestimmte
Stromquelle, so kann er um so größer ausgeführt werden, je mehr
elektrische Energie uns zur Verfügung steht. Die Energie eines Stromes
wird in Watt gemessen und ist gleich dem Produkt aus Spannung und
Stromstärke. 1 Watt gleich 1 Volt mal 1 Ampere (siehe auch zweiter
Vortrag S. 84 u. f.). Haben wir bei gegebener Energie verhältnismäßig
hohe Spannung und geringe Stromstärke, so ist es nach dem Ohmschen
Gesetze (S. 86 u. f.) vorteilhafter, längere und dünnere Drähte für
die Bewickelung zu verwenden, als wenn wir eine geringe Spannung und
eine große Stromstärke haben. Um einen Anhaltspunkt für die absoluten
Maße zu geben, sei folgendes gesagt. Ist der Feldmagnet eines Motors
an Größe dem Magnet einer mittelgroßen elektrischen Klingel gleich
und steht uns eine Batterie von etwa 3 bis 6 Leclanché-Elementen zur
Verfügung, so mag die Bewickelung des Feldmagneten gleich der der
betreffenden elektrischen Klingel sein, also für jede Spule etwa 20 _m_
eines 0,5 _mm_ starken Kupferdrahtes.

4. Schalten wir die Magnet- und Ankerwickelung hintereinander
(~Hauptstrommaschine~), das heißt so, daß der Strom zuerst die
Magnetschenkel umkreist, dann durch den Ankerdraht fließt und
schließlich wieder zur Stromquelle zurückkehrt (siehe auch Abb. 125),
so ist der Gesamtwiderstand der Maschine größer, als wenn wir die
beiden Wickelungen nebeneinander (~Nebenschlußmaschine~) schalten,
also so, daß sich der Strom beim Eintritt in den Motor teilt und
einerseits um den Feldmagnet, anderseits um den Anker fließt, um beim
Austritt aus der Maschine sich wieder zu vereinigen und zur Stromquelle
zurückzukehren (Abb. 126). Wollen wir einen Motor von vornherein als
Nebenschlußmaschine bauen, so ist der Widerstand der Ankerdrähte
eben so groß oder etwas kleiner zu wählen, als der der Drähte des
Feldmagneten. Näheres über die Unterschiede dieser Schaltungsweisen ist
bei der Beschreibung der Dynamomaschine ausgeführt (S. 148).

5. Um aus den hier gegebenen Anhaltspunkten die Drahtmaße für eine
der hier beschriebenen Maschinen berechnen zu können, vergleichen wir
zuerst den für den Motor zur Verfügung stehenden Strom mit dem, den
die unter 3. erwähnten 3 bis 6 Leclanché-Elemente liefern. Den inneren
Widerstand des oben erwähnten Motors berechnen wir mit Hilfe der
Widerstandstabelle (im Anhang) und erhalten für die Bewickelung des
Ankers 3,2 Ohm, dies sind ⅖ des gesamten Widerstandes: es kommen auf
den Feldmagneten ⅗, also 4,8 Ohm, so daß wir im ganzen einen Widerstand
von 8 Ohm erhalten. Haben wir einen Strom, der die doppelte Anzahl von
Watt liefert wie die 3 bis 6 Elemente, so sind die Dimensionen des
Motors etwa 1,5mal so groß auszuführen; der gesamte Widerstand (8 Ohm)
hat aber gleich zu bleiben für den Fall, daß auch das Verhältnis von
Spannung zu Stromstärke gleichgeblieben ist. Wollen wir dagegen den
Motor für einen Strom bauen, der zwar dieselbe Energie besitzt wie die
Leclanchébatterie, aber bei geringerer Stromstärke eine höhere Spannung
hat, so ist der Gesamtwiderstand der Maschine dadurch größer zu
machen, daß man mehr Windungen macht, also längeren und dünneren Draht
verwendet.

6. Sind wir nun über die Dimensionen und die Drahtwiderstände der
herzustellenden Maschine im klaren, so schätzen wir mit Hilfe der
Widerstandstabelle Länge und Stärke des Drahtes, der auf eine Spule
kommen soll, ungefähr ab. Um erkennen zu können, ob der Draht die
gegebene Spule auch ausfüllt oder auf ihr hinreichend Platz findet,
müssen wir den inneren Spulendurchmesser (also die Kerndicke) zu
dem äußeren Spulendurchmesser addieren -- die Maße sind immer in
Millimetern auszudrücken -- die Summe mit 2 dividieren und das Resultat
mit π (π = 3⅐) multiplizieren. Wir erhalten dadurch die mittlere Länge
einer Windung. Um die Zahl der Windungen festzustellen, müssen wir die
Dicke des Drahtes mit der Isolierung kennen.

Nehmen wir zum Beispiel an, der Kerndurchmesser sei 1 _cm_, der äußere
Spulendurchmesser 3 _cm_, die Spulenlänge 5 _cm_, der Widerstand des
Drahtes 1 bis 1,5 Ohm und die Drahtdicke hätten wir auf 0,5 _mm_,
mit der Isolierung also auf 0,7 _mm_, geschätzt. Wir wollen nun die
erforderliche Länge und den Widerstand berechnen.

  Spulendurchmesser = 30 _mm_,
  Kerndurchmesser = 10 _mm_,

somit mittlere Länge einer Windung

  (10 + 30)/2 · π = 20 · ²²⁄₇ = 62,9 _mm_, rund 6,3 _cm_.

Wieviel Windungen haben auf der 50 _mm_ langen Spule eines mit der
Isolierung 0,7 _mm_ starken Drahtes Platz?

  50 : 0,7 = #71,4# Windungen.

Wieviel Lagen gehen auf die Spule, wenn ihr Halbmesser 15 _mm_, der
Halbmesser des Kernes 5 _mm_ beträgt?

15 − 5 = 10 _mm_; 10 : 0,7 = #14,3# Lagen.

Somit ergeben sich 71,4 · 14,3 = #1021,02# Windungen. Jede Windung hat
eine durchschnittliche Länge von 6,3 _cm_, also ergibt sich für die
Gesamtlänge

  rund 1021 · 6,3 _cm_ = #64,32# _m_.

Da die Dicke des Drahtes ohne die Umspinnung 0,5 _mm_ beträgt, so
ergibt sich nach der Tabelle ein Widerstand von

  64,32 · 0,08 = #5,1# Ohm.

Wir haben also nicht sehr gut geschätzt; der Widerstand ist etwa 4mal
zu groß. Wir müssen deshalb die gleiche Rechnung nochmals für einen
etwas stärkeren Draht durchführen. Nehmen wir zum Beispiel für den
nackten Draht 0,7, für den umsponnenen 1 _mm_ an, so brauchen wir davon
31,5 _m_, deren Widerstand sich auf etwa 1,25 Ohm beläuft.

7. Die hier angegebenen Verhältnisse brauchen nur dann berücksichtigt
zu werden, wenn wir von dem Motor unter größtmöglicher Ausnützung
der vorhandenen elektrischen Energie Arbeit verlangen. Soll die
Maschine nur ein Spielzeug sein, das sich dreht, wenn man einen Strom
hineinleitet, so sind wir daran nicht gebunden und können die Maße für
die Bewickelungsdrähte ganz willkürlich wählen.

[Sidenote: Induktionsströme.]

Nachdem Rudi seine verschiedenen Motoren vorgeführt und erklärt hatte,
ging er dazu über, soviel über Induktionsströme zu sprechen, als
unbedingt zum Verständnisse der magnetelektrischen Maschine und der
Dynamomaschine nötig war. An einigen kurzen Experimenten zeigte er
zuerst die Haupterscheinungen der Magnetinduktion und dann die der
Elektroinduktion.

[Sidenote: Magnetinduktion.]

Zur Demonstration der Entstehung von Induktionsströmen hatte sich Rudi
eine große hohle Drahtspule gemacht, auf der nahezu 80 _m_ eines 0,5
_mm_ starken Drahtes aufgewickelt waren. (Es genügen für diesen Versuch
aber auch kleinere Spulen.) Eine größere Anzahl von Stricknadeln hatte
er einzeln magnetisiert (Magnetisieren siehe Seite 90 u. 140) und dann
so zu einem Bündel zusammengebunden, daß alle gleichnamigen Pole auf
derselben Seite waren. Dadurch war ein starker Stabmagnet entstanden.
Die Drahtenden der Spule verband Rudi mit seinem Vertikalgalvanoskop.
Sobald er dann den Stabmagnet in die Spule hineinschob, schlug die
Nadel des Instruments einen Augenblick nach der einen Seite aus;
als er ihn herauszog, geschah der Ausschlag nach der anderen Seite.
Das gleiche Experiment wiederholte er, indem er den Magnet viel
rascher hineinsteckte und herauszog; dabei wurden die Ausschläge des
Galvanoskopes größer als vorher.

Nach diesem Versuche schob Rudi eine kurze Betrachtung über die
Kraftlinien ein, über die er ja schon im zweiten Vortrag eingehend
gesprochen hatte. Er erklärte fernerhin, daß, wenn ein Leiter der
Elektrizität von Kraftlinien durchschnitten wird, in ihm elektrische
Ströme auftreten. In einem beliebig geformten Leiter sind die Ströme
ungeordnet und kommen nicht zur Geltung. Geben wir aber dem Leiter die
Form eines langen, zur Spule aufgewickelten Drahtes, so summieren sich
die kleinsten Stromimpulse zu einem durch seine Wirkungen erkennbaren
elektrischen Strome. Ein Strom wird nur so lange erzeugt, als die
Kraftlinien in Bewegung sind. Je rascher sie sich bewegen, desto
stärker ist der Strom. Der Strom, der beim Eintritte von Kraftlinien in
einem Leiter entsteht, ist in seiner Richtung dem Strom, der durch die
austretenden Kraftlinien hervorgerufen wird, entgegengesetzt.

[Sidenote: Elektroinduktion.]

Ähnlich wie ein Stahlmagnet wirkt eine von einem Strome durchflossene
Spule. Um auch das zu zeigen, hatte sich Rudi eine kleinere Spule
gemacht, die in die größere eingesteckt werden konnte. Auch die
kleinere Spule war hohl, so daß es möglich war, einen Eisenkern in sie
hineinzuschieben. Rudi führte den Versuch zuerst ohne, dann mit dem
Eisenkern aus. In letzterem Falle war die Wirkung bedeutend stärker, da
durch die Gegenwart des Eisens die Zahl der Kraftlinien sehr vergrößert
wurde.

Der dritte Versuch bestand darin, daß Rudi die kleine Spule mit dem
Eisenkern in der großen stehen ließ und den Strom zur kleinen plötzlich
ein- und ausschaltete. Beim Einschalten des Stromes erhielt er den
Ausschlag des Galvanoskopes nach derselben Seite wie beim Eintauchen
des Magneten; das Ausschalten entsprach in dieser Beziehung seinem
Herausnehmen.

Nach diesen einleitenden Versuchen ging Rudi zur Erklärung der
Wirkungsweise der magnetelektrischen Maschine über. Er hatte sich
selbst eine solche gefertigt, und wir wollen nun sehen, wie man dabei
zu Wege gehen muß, um zu einem sicheren und guten Ergebnisse zu
gelangen.

[Sidenote: Die magnetelektrische Maschine.]

Um eine gutgehende magnetelektrische Maschine herstellen zu können,
bedürfen wir vor allem eines starken Stahlmagneten, dessen Form von
der des Ankers abhängt. Von den drei uns schon bekannten Ankerformen
kommen nur die beiden in Abb. 118 dargestellten in Betracht.

[Illustration: Abb. 118. Ankerformen für magnetelektrische Maschinen.]

Für die Stahlmagnete eignet sich der dänische Stahl am besten; für
unsere Zwecke jedoch genügt gewöhnlicher Werkzeugstahl, der in 50 bis
70 _cm_ langen Stäben als Rund- und Bandstahl von den verschiedensten
Querschnittdimensionen in den Handel kommt. Es können auch Sägeblätter
verwendet werden.

Die Doppel-_T_-Anker sind für solche Maschinen geeigneter als die
sogenannten Hufeisenanker, haben aber den Nachteil, daß wir sie nicht
selbst herstellen können. Man kann sie dagegen bei jedem Mechaniker
kaufen.

Der Werkzeugstahl kommt meist in weichem, geglühtem Zustand in den
Handel; trotzdem ist es vorteilhaft, ihn vor der Bearbeitung nochmals
durchzuglühen. Da es sich hier um ziemlich starke Stücke handelt, wird
allerdings in den meisten Fällen selbst ein guter Bunsenbrenner nicht
mehr genügen, die Eisenstäbe richtig zum Glühen zu bringen.

[Illustration: Abb. 119. Die improvisierte Schmiedeesse (Schnitt).]

[Sidenote: Die Schmiedeesse.]

Wir müssen uns deshalb rasch eine kleine ~Schmiedeesse~ anfertigen. An
das eine Ende eines Gummischlauches stecken wir einen alten Trichter
aus Eisenblech, an das andere einen Blasebalg. Der Trichter wird mit
der Öffnung nach oben in eine mit Sand gefüllte Kiste gesteckt und
der Schlauch zu einem in die Seite eingebohrten Loche hinausgeleitet.
Die Trichteröffnung wird etwa zur Hälfte mit etwas mehr als nußgroßen
Kieselsteinen angefüllt. Den Schnitt durch diese Einrichtung zeigt Abb.
119.

Nehmen wir nun an, unser Anker habe einen Durchmesser von 25 _mm_
und eine Länge von 30 _mm_, so brauchen wir ein 60 _cm_ langes, 12
_mm_ breites und 3 _mm_ dickes, ferner ein 18 _cm_ langes, 15 _mm_
breites und 3 _mm_ dickes Stück Bandstahl. Ersteres wird in zehn, je
6 _cm_ lange, letzteres in vier, je 4,5 _cm_ lange Stäbe zerlegt. Wie
diese später zu einem Magnetstock angeordnet werden, geht aus Abb.
120 hervor. Um den Anker an einer möglichst großen Fläche nahe zu
umschließen, müssen in den einander gegenüberstehenden Magnetschenkeln
der Ankerkrümmung entsprechende Aushöhlungen angebracht werden
(siehe Abb. 120 _A_). Um die einzelnen Stäbe zu einem festen Ganzen
zusammenzuhalten, müssen die längeren an dem dem Ankerausschnitt
entgegenliegenden Ende, die kürzeren an beiden Enden durchbohrt
werden. Es erübrigt nun noch, alle Kanten, mit Ausnahme derer der
Ankerausschnitte, mit Feile und Schmirgelpapier wohl abzurunden.

Je dünner die einzelnen Stäbe sind, desto besser lassen sie sich
magnetisieren, weshalb sich Sägeblätter sehr gut eignen. Auch können
wir dann das Magnetisieren in Ermangelung eines starken Stromes durch
Streichen mit einem Stahlmagneten bewerkstelligen (siehe unten). Zum
Ausfeilen der Rundung für den Anker klemmen wir dann eine größere
Anzahl solcher Blätter zusammen in den Schraubstock und befeilen sie
mit der halbrunden Eisenfeile.

[Sidenote: Härten und Magnetisieren von Stahlstäben.]

Jetzt müssen die Stahlstäbe gehärtet werden. In einem Holzkohlenfeuer,
das wir auf unserer Schmiedeesse entfachen, werden sie einzeln bis
auf helle Rotglut erhitzt und dann direkt aus dem Feuer heraus in
kaltes Wasser geworfen. Nachdem so alle Stäbe gehärtet sind, werden
sie mit Schmirgelleinwand von der durch das Glühen entstandenen
Oxydschicht etwas befreit und müssen dann magnetisiert werden.
Zu diesem Zweck stellen wir uns eine Drahtspule her, in die die
Stahlstäbe gerade hineinpassen. Die Bewickelung muß so gewählt werden,
daß mit der uns zur Verfügung stehenden Stromquelle ein möglichst
~starker~ Gleichstrom durch möglichst ~viele Windungen~ fließt. Mit
Hilfe des Ohmschen Gesetzes (Seite 86 u. f.) ist es nicht schwer,
das festzustellen. Ist unsere Stromquelle überhaupt schwach, so
müssen wir den Strom entsprechend länger wirken lassen, was jedoch
den Mangel an Intensität bei weitem nicht ersetzen kann. Es ist weit
vorteilhafter, 12 Ampere 2½ Minuten wirken zu lassen, als z. B. 1
Ampere 30 Minuten. Nach einem andern Verfahren, das aber auch einen
starken Strom erfordert, verfährt man folgendermaßen: Man windet sich
aus 2 bis 2,5 _mm_ starkem, isoliertem Kupferdraht eine Spule, die
aber für die kürzeren Magnetstäbe nicht länger als 2 _cm_, für die
längeren nicht länger als 2,5 bis 3 _cm_ sein darf. In diese Spule
bringen wir den zu magnetisierenden Stab so, daß die Spule genau über
seiner Mitte liegt; erst jetzt wird ein möglichst starker Strom durch
die Windungen geschickt und der Stab so in der Spule etwa 15 bis 20
mal hin und her geschoben, daß das Stabende der einen Seite immer nur
bis zum Spulenende der gleichen Seite geführt wird. Man hört wieder in
der Mitte auf und zwar so, daß jede Stabhälfte gleich oft durch die
Spule gegangen ist; dann wird der Strom abgestellt. Steht uns kein
starker Strom zur Verfügung, so tun wir gut daran, das Magnetisieren
von einem zuverlässigen Mechaniker besorgen zu lassen. Stehen uns gute,
starke Stahlmagnete zur Verfügung, so können wir unsere Stäbe auch
durch Streichen magnetisch machen. Das einfachste Verfahren, wozu wir
auch nur ~einen~ Magneten brauchen, besteht darin, daß man erst den
einen, z. B. den Nordpol des Strichmagneten, in der Mitte auf den zu
magnetisierenden Stab aufsetzt, ihn unter starkem Aufdrücken nach dem
Ende zu führt, da hochhebt, in der Luft im Bogen zurückgeht, wieder
in der Mitte aufsetzt u. s. f. 10 bis 20 mal; dann wiederholt man
das gleiche Verfahren mit dem anderen Pol nach der anderen Seite des
Stabes. Bessere Resultate gibt folgendes Verfahren: Wir legen zwischen
2 Stabmagnete ein Holz, das so dick wie die Magnete und 1 bis 2 _cm_
kürzer als die zu magnetisierenden Stäbe ist; rechts liegt der Nordpol,
links der Südpol am Holz an. Darauf wird der Stahlstab so gelegt, daß
seine Enden auf den Magnetpolen aufliegen. Zwei weitere Stabmagnete
werden, durch ein 5 _mm_ dickes Hölzchen getrennt, so in der Mitte des
Stabes aufgesetzt, daß sie mit diesem Winkel von 45° bilden und daß
rechts der Nord-, links der Südpol aufliegt. Nun fährt man erst an das
eine Ende (nicht darüber hinaus!), dann über die Mitte weg nach dem
anderen u. s. f. 10 bis 20 mal und hört so in der Mitte auf, daß man
gleich oft über jede Hälfte gefahren ist.

Es ist besonders darauf zu achten, daß die eine Hälfte, also
fünf Stück, der längeren Stahlstäbe an dem mit dem Ausschnitt
versehenen Ende + (nord-) magnetisch, die andere Hälfte der Stäbe
an dem ausgeschnittenen Ende − (süd-) magnetisch werden. Mit einer
freischwebenden Magnetnadel stellen wir die Nord- und Südpole der
einzelnen Magnete genau fest und bezeichnen sie deutlich mittels
Tinte mit den Zeichen + und −. Nun werden diese Magnete in der aus
Abb. 120 hervorgehenden Anordnung zusammengestellt. Zwei Eisenstäbe,
die an beiden Enden mit Gewinden versehen sind, werden durch die
Löcher geschoben, und mit je zwei Muttern werden die Magnete fest
zusammengepreßt. Sollten an den Berührungsflächen der einzelnen
Magnete infolge des Glühens oder eines anderen Umstandes Unebenheiten
aufgetreten sein, so müssen diese durch Schleifen, was aber vor dem
Magnetisieren auszuführen ist, mit Schmirgel beseitigt werden, feilen
läßt sich gehärteter Stahl nicht mehr!

Den so gewonnenen Magnetstock können wir dadurch verstärken, daß wir
uns noch Magnete von passender Größe herstellen, mit denen wir die
Zwischenräume zwischen den einzelnen Stäben ausfüllen, natürlich unter
richtiger Berücksichtigung der Pole.

[Illustration: Abb. 120. Der aus einzelnen Stäben zusammengesetzte
Magnetstock.]

[Illustration: Abb. 121. Gleich- und Wechselstromabnehmer auf einer
Achse.]

Wir kommen nun zur Bewickelung des Ankers. Je länger und dünner der
Draht ist, den wir verwenden, desto höher ist die Spannung und desto
geringer die Stromstärke. Für eine Maschine in den hier angegebenen
Dimensionen dürfte ein 0,3 bis 0,5 _mm_ starker Draht die besten
Resultate ergeben. Die Drahtenden werden zu einem Kollektor geführt,
wie er schon auf Seite 123 beschrieben worden ist. Die Stellung der
Schleiffedern ist hier genau dieselbe wie dort. Außer diesem Kollektor,
der den in den Spulen induzierten Wechselstrom in Gleichstrom
umwandelt, können wir auch einen solchen zur Abnahme von Wechselstrom
auf der Achse anbringen. Er besteht einfach aus zwei nebeneinander
liegenden, aber voneinander isolierten Metallringen. Abb. 121 zeigt
beide Kollektoren nebeneinander auf einer Achse. Die Drahtenden der
Spule, die zu dem äußeren der beiden Kollektoren führen, müssen
natürlich ~unter~ dem inneren hindurchgehen.

[Illustration: Abb. 122. Verschiedene Formen für Feldmagnete.]

Verwenden wir statt des Doppel-_T_-Ankers den in Abbildung 118 _B_
abgebildeten, so ist der dazu nötige Stahlmagnet etwas einfacher
herzustellen. Abb. 122 zeigt drei verschiedene Formen. Für die
Verwendung von Sägeblättern dürfte die Form _C_ am geeignetesten sein;
natürlich müssen dann mehr als drei Streifen zusammengelegt werden. Die
Stirnfläche des Feldmagneten soll mindestens 1 _qcm_ groß sein.

Abb. 123 zeigt den Anker mit den Spulen (_d_) und deren Stellung zum
Feldmagnet (_a_) im Schnitt; _c_ ist die Achse, _b_ der Ankerkern, _e_
der Kollektor. Diese Teile sind den entsprechenden des auf Seite 123
beschriebenen Elektromotors in jedem Punkte gleich. Für die Bewickelung
gilt das nämliche wie beim Doppel-_T_-Anker.

Der Anker der magnetelektrischen Maschine muß, um einen elektrischen
Strom zu liefern, ziemlich rasch gedreht werden. Wir befestigen deshalb
auf der Achse eine aus Hartholz gedrechselte Welle, über die wir einen
Riemen oder eine Schnur zu einem Schwungrade leiten. Wir können dazu
das Schwungrad einer Nähmaschine mit Fußbetrieb verwenden, wenn wir
die Nähmaschine von dem Tischchen abheben. Wir können uns aber auch ein
Schwungrad folgendermaßen selbst herstellen: Wir sägen uns aus einem
breiten Brett, das wir eventuell aus anderen zusammenleimen, eine runde
Scheibe. Auf ihre beiden Seiten kleben wir je einen Ring aus starkem
Pappendeckel, der so groß ist, daß er den Rand der Scheibe um etwa 0,5
_cm_ überragt. Dadurch wird eine Rinne gebildet, in der eine Schnur
laufen kann, ohne abzugleiten. Es ist nun noch eine Kurbel anzubringen
und die Scheibe auf einer Achse an einem Gestelle zu befestigen. Dessen
Konstruktion ausfindig zu machen, überlassen wir der Phantasie des
jungen Bastlers.

[Illustration: Abb. 123. Schnitt durch die magnetelektrische Maschine
mit Hufeisenanker.]

[Sidenote: Wirkungsweise der magnetelektrischen Maschine.]

Die Wirkungsweise der magnetelektrischen Maschine erklärte Rudi im
Anschluß an die Experimente über Magneto- und Elektroinduktion. Dort
haben wir gesehen, daß in einem Leiter elektrische Ströme entstehen,
sobald Kraftlinien sich in ihm bewegen. Dabei konnten wir beobachten,
daß das ~Ein~- oder ~Aus~treten der Kraftlinien für die Stromrichtung
bedingend war. Maxwell hatte eine Regel aufgestellt, die uns gestattet,
die Richtung des Induktionsstromes sicher festzustellen. Betrachten wir
die Abb. 124, die die Kraftlinien eines Magnetstabes _NS_ darstellt;
wir sehen an den eingezeichneten Pfeilen, daß diese Linien, vom Nordpol
nach allen Seiten ausstrahlend, sich nach dem Südpol hin bewegen.
Die Maxwellsche Regel heißt: ~Betrachtet man eine Drahtspule, die
sich in einem magnetischen Felde[5] bewegt, in der Richtung der
Kraftlinien, so bringen eintretende Kraftlinien einen Strom hervor, der
der Uhrzeigerbewegung entgegengesetzt ist, austretende dagegen einen
solchen, der dieselbe Drehungsrichtung hat wie der Uhrzeiger.~

[Illustration: Abb. 124. Drahtringe, die sich in einem magnetischen
Feld bewegen.]

In Abb. 124 sind fünf Drahtringe eingezeichnet. Nehmen wir an, daß sich
I und II von links nach rechts bewegen und III, IV und V von rechts
nach links, so werden die induzierten Ströme in der eingezeichneten
Richtung fließen.

Betrachten wir nun die Verhältnisse bei unserer magnetelektrischen
Maschine mit dem Hufeisenanker in der in Abb. 123 dargestellten Lage,
so gehen die Kraftlinien im Bogen vom +-Pol des Stahlmagneten durch den
Anker hindurch zum −-Pol. Dabei treten sie in die linke Drahtrolle von
vorn, in die rechte von hinten ein, da sie in einem Bogen von einem
Pol zum anderen gehen. Wird der Anker so gedreht, daß die linke Spule
gewissermaßen nach oben aus der Bildfläche heraustritt und die rechte
sich abwärts bewegt, so treten aus beiden Spulen Kraftlinien so lange
~aus~, bis der Anker eine Drehung von 90° gemacht hat. Wird er dann
weiter gedreht, so dringen Kraftlinien ~ein~, aber von der anderen, der
hinteren Seite her, bis die Pole des Ankers, nachdem er sich um 180°
gedreht hat, vor denen des Magneten stehen. Wir wollen die Richtung der
während der halben Umdrehung in den beiden Spulen induzierten Ströme
feststellen. Dabei soll „von vorn gesehen“ ~jedesmal~ die Richtung vom
Anker zum Feldmagneten, „von hinten gesehen“ die umgekehrte Richtung
angeben. Zuerst, während sich die linke Spule nach oben bewegt,
treten von hinten kommende Kraftlinien aus ihr heraus, oder, wie man
sich auch ausdrücken kann, die Zahl der von ~hinten~ in die Spule
eindringenden Kraftlinien wird ständig ~geringer~; der Strom wird also
von ~hinten~ gesehen im Sinne der Uhrzeigerbewegung durch die Spule
fließen. Beginnt die Spule nach einer Drehung von 90° sich wieder
abwärts zu bewegen, so wird die Zahl der von ~vorn~ eindringenden
Kraftlinien beständig ~größer~. Betrachten wir nun wie vorhin die
Spule von ~hinten~, so fließt der induzierte Strom immer noch im Sinne
der Uhrzeigerbewegung. Jetzt wollen wir sehen, was unterdessen in
der anderen Drahtrolle -- die ursprünglich rechts stand -- vor sich
gegangen ist. Hier sind zuerst die von ~vorn~ kommenden Kraftlinien aus
der Spule ~aus~getreten, dann -- nach einer Viertelumdrehung -- die von
~hinten~ kommenden ~ein~getreten, also gerade umgekehrt wie bei der
zuerst betrachteten Drahtrolle. Hier fließt demnach der Induktionsstrom
von hinten gesehen ~entgegen~ dem Sinne der Uhrzeigerbewegung. Daraus
folgt, daß der Strom in den Spulen, die sich oberhalb der Bildebene
bewegen, in der einen, in denen, die sich unterhalb der Ebene bewegen,
in der anderen Richtung fließt. Verbinden wir die Drahtenden der
Spulen so wie bei einem gewöhnlichen Elektromagnet, bei welchem der
Draht um den einen Magnetschenkel ~rechts~, um den anderen ~links~
herum aufgewickelt ist, so werden sich die in den beiden Drahtrollen
induzierten Ströme nicht entgegenfließen, sondern addieren; dagegen
werden sie die Drähte während der ersten halben Umdrehung in der einen,
während der zweiten in der anderen Richtung durchfließen, da ja in
beiden Spulen in dem Augenblick, in dem sie die Pole des Feldmagneten
passieren, der Induktionsstrom seine Richtung ändert.

Führen wir die Drahtenden der Ankerspulen zu zwei ganzen, voneinander
isolierten Ringen auf der Achse und leiten mittels zweier Schleiffedern
den Strom in einen Draht, so durchfließt er diesen unter fortwährender
Änderung seiner Richtung. Davon können wir uns überzeugen, wenn wir das
Vertikalgalvanoskop mit den Schleiffedern verbinden und die Maschine
ganz langsam in Gang setzen: nach je einer halben Ankerumdrehung wird
die Nadel des Instrumentes zuerst nach der einen, dann nach der anderen
Seite ausschlagen. Drehen wir aber den Anker sehr rasch, so bekommen
wir überhaupt keinen Ausschlag, weil die einzelnen Impulse, die ständig
ihre Angriffsrichtungen auf die Nadel ändern, so rasch nacheinander
eintreffen, daß die Trägheit der Nadel und des Magneten diesen nicht
erlauben, den Impulsen zu folgen. Wir können dagegen mit einer kleinen
Glühlampe das Vorhandensein eines Stromes nachweisen, denn der
Kohlenfaden wird in der gleichen Weise erhitzt, ob der Strom in der
einen oder anderen Richtung ihn durchfließt.

Um von der magnetelektrischen Maschine Gleichstrom abnehmen zu können,
haben wir auch den zweihälftigen Kollektor auf der Achse montiert. Daß
dieser als Kommutator, als Stromwender wirkt, haben wir schon auf Seite
123 gesehen.

[Sidenote: Die Dynamomaschine.]

Sich selbst eine Dynamomaschine, die wirklich als Generator zu
gebrauchen ist, anfertigen zu wollen, ist ein Unternehmen, das meistens
daran scheitert, daß eben eine solche Maschine in allen ihren Teilen
ganz genau berechnet sein will. Wer sich nach den Berechnungsangaben
auf Seite 134 u. f. einen größeren Motor gebaut hat, kann unter
Umständen das Glück haben -- es wäre ein Zufall --, daß derselbe auch
als Generator zu verwenden ist. Unter den beschriebenen Motoren kann
in dieser Beziehung am meisten von den vierpoligen mit Hufeisenanker
oder von solchen mit Doppel-_T_-Anker erwartet werden. Wie wir die
Maschinen auf ihre Fähigkeiten dieser Art hin zu prüfen haben, wird am
Ende des Abschnittes erwähnt. Jetzt wollen wir zuerst hören, was Rudi
in seinem Vortrag über das Prinzip der Dynamomaschine ausführte.

[Illustration: Abb. 125. Schema einer Hauptstrommaschine.]

Wir haben gesehen, daß, wenn sich ein Drahtkreis in einem magnetischen
Felde bewegt, in diesem -- dem Drahtkreis -- ein elektrischer Strom
erzeugt wird. Der Strom ist umso stärker, je stärker das magnetische
Feld ist. Nun ist es eine bekannte Tatsache, daß wir ein Stück weiches
Eisen mit Hilfe eines elektrischen Stromes zu einem viel stärkeren
Magnet machen können als ein gleich großes Stück Stahl. Es lag deshalb
der Gedanke nahe, für magnetelektrische Maschinen statt Stahlmagnete
Elektromagnete zu verwenden und den Strom für diese entweder einer
Batterie, oder einer kleineren magnetelektrischen Maschine zu
entnehmen. Werner v. Siemens kam zuerst (i. J. 1867) auf den Gedanken,
den Ankerstrom selbst zur Erregung der Feldmagnete zu verwenden. Auch
das weichste Eisen, wenn es einmal magnetisch gemacht war, behält eine
Spur von Magnetismus, die genügt, einen wenn auch sehr kleinen Strom im
Anker zu erzeugen. Dieser kleine Strom wird um den Feldmagnet geleitet
und macht ihn ein wenig stärker, wodurch auch der induzierte Strom
wieder stärker wird und den Feldmagnet noch stärker macht u. s. f., bis
die Grenze der Magnetisierungsfähigkeit des Eisens erreicht ist. Zur
besseren Veranschaulichung dieses Vorganges stellte Rudi eine Tafel mit
der in Abb. 125 dargestellten Figur auf.

Diese Tafel zeigt die sogenannte ~Hauptstrom-~ oder ~Serienschaltung~,
weil der Hauptstrom, das ist der ganze im Anker erzeugt werdende Strom,
durch die Windungen des Feldmagneten fließt. Anders verhält sich das
bei der in Abb. 126 dargestellten Schaltungsweise, der sogenannten
~Nebenschlußschaltung~. Hier liegen die Feldmagnete im Nebenschluß zu
dem im Anker erzeugten und durch das Leitungsnetz (_X_) fließenden
Strom. Diese Schaltungsweise ist die gebräuchlichere, da durch einen
bei _R_ (Abb. 126) eingeschalteten Rheostaten (siehe Anhang) die
Spannung bequem reguliert werden kann. Mache ich den Widerstand in _R_
größer, so sinkt die Spannung, mache ich ihn kleiner, so steigt sie.

[Illustration: Abb. 126. Schema einer Nebenschlußmaschine.]

[Illustration: Abb. 127. Schema einer Maschine mit Fremderregung.]

Es können auch beide Schaltungsweisen kombiniert werden (Verbund-
oder Compoundmaschine), doch ist hier nicht der Platz, auf all diese
Einzelheiten einzugehen; wir wollen uns lieber nur mit solchen
Experimenten beschäftigen, die den Verhältnissen unseres einfachen
Laboratoriums angepaßt sind.

So wollen wir z. B. sehen, wie wir einen Elektromotor zur
magnetelektrischen Maschine machen können: Wir verbinden die Drahtenden
der Feldmagnetwickelung mit einer Batterie und können dann, wenn
der Anker gedreht wird, von den Schleiffedern Strom abnehmen. Diese
Schaltungsweise zeigt Abb. 127.

[Illustration: Abb. 128. Einschaltung eines Hilfsstromes in den
Stromkreis der Dynamo.]

Wollen wir mit einem unserer Motoren unser Glück probieren, ob er auch
als Generator zu verwenden ist, so müssen wir folgendermaßen verfahren:
Wir schalten Anker und Feldmagnet hintereinander (Serienschaltung), in
den Stromkreis des Feldmagneten eine Stromquelle und in den äußeren
Stromkreis ein Amperemeter _X_ ein, wie aus Abb. 128 ersichtlich
ist. (Die Elemente können natürlich auch an einer anderen Stelle des
Stromkreises eingeschaltet werden.) Dieser Hilfsstrom braucht nicht
stärker zu sein, als daß er den Motor gerade noch in langsame Rotation
versetzt. Drehen wir nun den Anker gewaltsam in entgegengesetzter
Richtung, als er durch den Batteriestrom gedreht wurde, so wird er
einen Strom erzeugen, der gleichgerichtet mit dem der Elemente ist.
Während die Maschine im Gang ist, verbinden wir zuerst die beiden
Punkte _a_ und _b_ (Abb. 128) durch einen kurzen Kupferdraht und
schalten dann die Batterie aus. An dem angeschlossenen Amperemeter
können wir jetzt sehen, ob das Glück uns hold war und unseren Motor
auch als Generator arbeiten läßt.

Nachdem Rudi die wichtigsten theoretischen Dinge über Motoren und
Generatoren besprochen hatte, ging er dazu über, seinen aufmerksamen
Zuhörern die praktische Anwendung dieser Maschinen im Großbetriebe zu
erklären.

[Sidenote: Die elektrische Lokomotive.]

Zuerst führte er eine kleine elektrische Lokomotive vor. Er hatte sie
sich aus einer Spielzeugeisenbahn, an deren Maschine die Betriebsfeder
gebrochen war, hergestellt, indem er einen kleinen Elektromotor so
auf der Lokomotive, von der er Kessel und Uhrwerk entfernt hatte,
befestigte, daß die Welle des Motors unmittelbar auf dem oberen Rande
des Lokomotivenrades auflag. Um die Reibung zwischen diesen beiden
Rädern zu vergrößern, legte er in die Furche der Motorwelle einen
kleinen Gummiring.

Das Geleise der Bahn, das ein großes Oval bildete, befestigte er auf
einem entsprechend großen Pappendeckel, den er, um ihm mehr Halt zu
geben, auf der Unterseite mit Holzleistchen benagelte. In Abständen
von etwa 10 _cm_ stellte er Tragmasten aus Weidenholzstäbchen auf und
verband je zwei, die einander gegenüber standen, während das Geleise
zwischen ihnen hindurchlief, mit einer Schnur. An dieser wurde die
aus 1 _mm_ starkem Kupferdraht bestehende „Oberleitung“ befestigt.
Damit die Unterseite, an welcher der stromabnehmende Schleifbügel
entlanggleiten sollte, auch an den Befestigungsstellen völlig glatt
sei, lötete er auf der Oberseite Drahthäkchen an, die in Schlingen
der Aufhängeschnüre eingehängt wurden. Der Schleifbügel war in der
Form gebogen, wie wir sie an unseren Straßenbahnen sehen, isoliert von
dem übrigen Gestell auf der Lokomotive befestigt und mit der einen
Polklemme des Motors verbunden. Die andere Klemme wurde mit dem Gestell
der Maschine und außerdem mit einer auf der Radachse aufliegenden
Schleiffeder in leitende Verbindung gebracht. Die einzelnen Schienen
des Geleises waren untereinander verlötet. Der Strom eines kleinen
Akkumulators, der durch die Oberleitung in den Motor eintreten und
durch die Räder und Schienen wieder zurückfließen konnte, ließ unsere
elektrische Lokomotive ohne Schwierigkeiten eine stattliche Anzahl
kleiner Wagen mit ziemlich großer Geschwindigkeit hinter sich herziehen.

[Illustration: Abb. 129. Einfache Bogenlampe.]

[Sidenote: Die Bogenlampe.]

Auch eine kleine Bogenlampe fertigte sich Rudi. Abb. 129 zeigt ihre
Einrichtung: Auf dem Grundbrett _a_ ist die Säule _b_ errichtet, in
welcher der Hebel _c_ mit dem Griff _d_ befestigt ist. Der Hebel ist
aus Holz und darf sich nicht zu leicht um seine Achse drehen, damit
er in jeder Lage, in die wir ihn bringen, stehen bleibt. Er hat bei
_e_ ein Loch, in welchem die Kohle _K₁_ festgesteckt werden kann;
für denselben Zweck ist in _a_, bei _f_ ein Loch. Für _K₁_ und _K₂_
verwenden wir möglichst dünne Bogenlampenkohlen, die wir, wenn wir nur
einen schwachen Strom zur Verfügung haben, mit dem Messer sehr fein
zuspitzen. Um die Kohlen wickeln wir blanke Kupferdrähte, die zu den
Klemmen _g_ und _h_ führen. Um den Lichtbogen zu erzeugen, verbinden
wir die beiden Klemmen mit unserer stärksten Stromquelle, bringen die
beiden Kohlespitzen zuerst miteinander in Berührung und rücken sie dann
ein paar Millimeter auseinander, in welchem Augenblicke der Lichtbogen
entsteht. Dies wird bei unserem einfachen Apparat aber nur kurze Zeit
dauern, da die Kohlespitzen abbrennen; wir müssen deshalb von Zeit
zu Zeit _K₁_, durch Verstellen des Hebels tiefer rücken. Bei großen
Bogenlampen werden die Kohlenstifte durch ein selbsttätig wirkendes
Uhrwerk auf dem richtigen Abstand erhalten.

[Sidenote: Der Kurzschluss.]

Um das Wesen des berüchtigten ~Kurzschlusses~ zu erklären, hatte
Rudi für den Vortrag eine kleine Spielerei hergerichtet. Er klebte
sich aus Packpapier ein kleines Häuschen und malte Fenster, Türen
u. s. w. auf. An beiden Giebeln ließ er zwei weiße Isolierknöpfe sehen.
Rechts und links vom Hause, den Giebeln gegenüber stellte er je eine
Telegraphenstange auf. Von den Isolierknöpfen am linken Giebel des
Hauses führten zwei starke Kupferdrähte über die Telegraphenstange nach
der Akkumulatorenbatterie. Diese Leitungen setzte er mit zwei dünnen
Eisendrähten durch das Haus hindurch über die Isolierknöpfe am rechten
Giebel bis zu der zweiten Telegraphenstange fort, an welcher eine
Leiter lehnte, auf der ein aus Papier geschnittener Arbeiter stand.
Der Arbeiter schien an einer Glühlampe zu arbeiten, die an die beiden
Eisendrähte angeschlossen war und glühte. In dem Papierhaus legte Rudi
auf die Leitung leicht zusammengeballtes mit ~wenig~ Tropfen Petroleum
beträufeltes Seidenpapier.

Er erklärte, daß hier von einer starken Stromquelle in einer durch das
Haus führenden Leitung der Glühlampe Elektrizität zugeführt werde.
Die Glühlampe biete dem Strom einen sehr großen Widerstand, so daß er
eine gewisse Stärke nicht überschreiten könne. Wenn nun aber der an
der Leitung arbeitende Mann aus Unachtsamkeit ein Werkzeug, z. B. eine
Zange fallen ließe, und sie würde so auf die beiden Leitungsdrähte zu
liegen kommen, „wie dieses Stückchen Draht hier“ -- dabei legte er ein
Stückchen Kupferdraht auf die beiden Eisendrähte --, so würde auch im
großen das gleiche Ereignis eintreten wie hier im kleinen. Kaum hatte
er das Kupferdrahtstückchen auf die Leitung gelegt, als diese anfing
glühend zu werden und durchschmolz; einen Augenblick später stand das
Haus in Flammen. Dadurch, daß der Strom, statt den schwierigen Weg
durch die Glühlampe nehmen zu müssen, durch das Drahtstückchen ~kurz
geschlossen~ -- daher das Wort „~Kurzschluß~“ -- war, wurde er so
stark, daß die Leitungsdrähte zu glühen anfingen und das auf ihnen
liegende Papier im Hause entzündeten. In Wirklichkeit liegt zwar kein
Seidenpapier auf den Leitungsdrähten, diese sind aber meist mit leicht
entzündlichen, sehr stark brennenden Materialien wie Pech, Wachs,
Guttapercha u. s. w. isoliert.

[Sidenote: Die Sicherungen.]

Mit obigem Versuch kann man gleichzeitig auch noch einen zweiten
verbinden, der zeigt, in welcher Weise die Sicherungen wirken. Zu
diesem Zweck unterbrechen wir den einen der Zuleitungsdrähte zu dem
Häuschen und überbrücken die Unterbrechung mit einem dünnen Streifchen
von Stanniolpapier, das so viel Strom durchläßt, daß das Lämpchen
noch hell leuchtet, aber doch so dünn ist, daß es ~sofort~ schmilzt,
wenn die Leitung kurz geschlossen wird. Wir machen den Versuch dann
zuerst mit der Sicherung, die so rasch durchschmilzt, daß der Strom
unterbrochen wird, bevor der dünne Eisendraht im Häuschen zum Glühen
kommen kann. Darauf verbinden wir die unterbrochene Stelle direkt und
stellen den Kurzschluß noch einmal her, wobei nun wie vorhin das Haus
in Flammen aufgehen wird.

[Illustration: Abb. 130. Drahtschnecke für den Zigarrenanzünder.]

[Sidenote: Der elektrische Zigarrenanzünder.]

Rudi erwähnte nun noch die Verwendung der Elektrizität zu Heizzwecken,
doch konnte er dazu keine Apparate oder Experimente vorführen, obgleich
ein hierher gehöriger Apparat, zu dessen Betrieb nur ein paar kleine
Akkumulatorenzellen nötig sind, nicht schwer herzustellen ist. Es ist
der elektrische Zigarrenanzünder. Wir stellen durch einige Versuche
fest, wie stark ein etwa 7 bis 10 _cm_ langer Eisendraht sein muß,
damit er von dem ungeschwächten Strome unserer Akkumulatorenbatterie
bis zur Weißglut erhitzt wird, ohne aber durchzuschmelzen. Der Draht
wird zu einer Schnecke zusammengebogen, wie Abb. 130 zeigt. Dann
besorgen wir uns -- bei einem Mechaniker wird das zu haben sein --
ein kleines Stückchen Asbestpappe, von der wir ein rundes Scheibchen
abschneiden, das so groß ist, daß es unsere Drahtschnecke reichlich
überdeckt. Ein zweites Scheibchen von derselben Größe muß durch Spalten
~möglichst dünn~ gemacht werden. Nunmehr richten wir uns einen runden
Holzstab her von etwa 10 _cm_ Länge und mit einem Durchmesser, der
dem der Asbestscheibchen gleich ist. Ferner brauchen wir noch einen
mit mehreren Löchern versehenen Ring aus Messingblech, dessen äußerer
Durchmesser ebenfalls gleich dem der Scheibchen und dessen innerer
etwas größer als der der Drahtschnecke ist. Auf die eben abgefeilte
Stirnseite des Holzstabes wird zuerst die dicke Asbestscheibe gelegt,
dann die Drahtschnecke so, daß ihre Enden _a_ und _b_ (Abb. 130)
rechts und links heraussehen, darauf kommt die dünne Asbestscheibe,
und schließlich wird das Ganze durch Aufnageln des Messingringes
zusammengehalten. Die freien Drahtenden löten wir an zwei dicken
isolierten Kupferdrähten an; diese führen wir in Rinnen, die in den
Holzstab geschnitten werden, nach dessen unterem Ende, wo sie an zwei
Klemmschrauben enden. Den einen dieser Drähte können wir auch durch
eine Kontaktfeder ersetzen, deren Befestigung aus der den ganzen
Apparat darstellenden Abb. 131 hervorgeht. Wird ein hinreichend starker
Strom durch die Drahtschnecke geleitet, so fängt diese an zu glühen,
und dadurch wird auch die dünne Asbestscheibe glühend, an welcher
dann die Zigarre angezündet werden kann. -- Für die Drahtschnecke
~Platin~draht statt Eisendraht zu verwenden, ist, von dem hohen Preis
des Platins abgesehen, natürlich weit vorteilhafter.

[Illustration: Abb. 131. Der Zigarrenanzünder.]

[Sidenote: Schluss.]

Zum Schluß seines Vortrages erklärte Rudi noch kurz das wichtigste vom
Akkumulator und vom Telephon. Bei der Erklärung des Akkumulators führte
er ein einfaches Experiment aus: Er stellte in ein mit verdünnter
Schwefelsäure (1 : 10) angefülltes Standglas zwei Bleiblechstreifen,
die er kurz vorher mit einem Messer blank geschabt hatte. Durch diese
Zelle leitete er den Strom von zwei Akkumulatoren, worauf die eine
der Platten sich bräunte, die andere ihren Glanz verlor und grau
wurde. Bevor er die Bleiplatten an den Akkumulator anschloß, brachte
er sie mit dem Vertikalgalvanoskop in Verbindung, welches keinen
Strom anzeigte; nachdem dann die eine Platte stark gebräunt war, tat
er dasselbe nochmals, wobei nun die Nadel des Instrumentes so weit
ausschlug, als es ihr möglich war.

Endlich sprach Rudi noch über das Telephon. Dieser Apparat wird im
nächsten Vortrag ausführlich behandelt werden.




[Illustration:]




Vierter Vortrag.

Induktions- und Wechselströme.


Schon im dritten Vortrag haben wir die grundlegenden Begriffe über
Induktionsströme und ihr Entstehen kennen gelernt. In diesem Vortrage
nun behandelte Rudi die schwierigeren Induktionserscheinungen, nämlich
die Selbstinduktion und die Wirbelströme.

Wir haben gesehen, daß, wenn wir in einer hohlen Drahtspule eine
zweite von einem Strome durchflossene bewegen, in der äußeren Ströme
induziert werden, deren Richtung wir mit Hilfe der Maxwellschen Regel
(Seite 146) bestimmen können, wobei es natürlich einerlei ist, ob
die induzierte Spule die äußere und die induzierende die innere
ist, oder umgekehrt. Wir wollen nun auch noch sehen, wie sich die
elektromotorische Kraft des induzierten (sekundären) Stromes zu der
Intensität des induzierenden (primären) Stromes und der außerdem noch
mitwirkenden Größen verhält.

[Illustration: Abb. 132. Rudi mit den Vorversuchen für seinen Vortrag:
„Wechselströme höherer Frequenz“ beschäftigt.]

[Sidenote: Regeln zur Bestimmung der elektromotorischen Kraft des
Induktionsstromes.]

1. ~Je stärker der induzierende Strom (oder Magnet) ist, umso größer
ist unter sonst gleichen Verhältnissen die elektromotorische Kraft des
induzierten Stromes.~

2. ~Je größer die Anzahl der Windungen des sekundären Stromkreises ist,
umso größer ist die elektromotorische Kraft in diesem.~

3. ~Je rascher die Entfernung des primären Stromes (oder Magneten)
von der sekundären Spule geändert wird, oder je plötzlicher der
primäre Strom geschlossen oder geöffnet wird, umso größer ist die
elektromotorische Kraft des Induktionsstromes.~

Aus diesen drei Regeln können wir folgendes allgemeine Gesetz ableiten.

~Je größer die Zahl der Kraftlinien ist, die während der Zeiteinheit
in die mit Drahtwindungen erfüllte Flächeneinheit ein- oder austreten,
umso größer ist die elektromotorische Kraft des Induktionsstromes.~

[Sidenote: Selbstinduktion.]

Schon im vorigen Vortrag wurde erwähnt, daß ein- und austretende
Kraftlinien in jedem Leiter der Elektrizität, von welcher
Beschaffenheit oder Gestalt er auch sei, Induktionsströme hervorrufen.
Wird eine Drahtspule von einem Strome durchflossen, den wir abwechselnd
öffnen und schließen, so werden in ihr die Kraftlinien, die eine der
vielen Windungen aussendet, die benachbarten Windungen treffen und
dadurch in diesen Induktionsströme hervorrufen. Es fließt also hier der
induzierende und der induzierte Strom in einem und demselben Drahte.
Dabei ist die Richtung des induzierten Stromes, wie wir mit Hilfe der
Maxwellschen Regel feststellen können, beim Schließen des primären
Stromes diesem entgegengesetzt, beim Öffnen mit ihm gleichgerichtet.

Diese Tatsachen können wir durch ein sehr einfaches Experiment
erläutern. Wir verbinden den einen Pol einer Stromquelle mit
einer Blechplatte, den anderen mit einem spitzen Nagel, den wir
zur bequemeren Handhabung durch das vordere Ende eines Holzstabes
geschlagen haben. Wir drücken abwechselnd den Nagel auf das Blech und
heben ihn wieder ab. In dem Augenblick, in welchem sich die Spitze von
dem Blech entfernt, können wir das Auftreten eines kleinen Fünkchens
beobachten. Diese Erscheinung wird etwas verstärkt, wenn wir einen
der Verbindungsdrähte, statt ihn ausgestreckt zu lassen, auf einen
Bleistift aufwickeln; noch mehr verstärkt wird sie, wenn wir die
Drahtspulen z. B. eines Elektromagneten in den Stromkreis einschalten.
Der beim Schließen des Stromes entstehende Induktionsstrom ist, wie man
auch schon an dem viel kleineren Funken erkennt, schwächer -- da er dem
Hauptstrom ~entgegen~fließt -- als der beim Öffnen entstehende. Die
beim Schließen und Öffnen auftretenden Funken nennt man Schließungs-
und Öffnungsfunken.

Diese Art von Induktion nennt man ~Selbstinduktion~, die dabei
auftretenden Ströme ~Extraströme~. Sie entstehen nicht nur beim Öffnen
und Schließen des Hauptstromes, sondern bei jeder Veränderung in seiner
Stärke oder Richtung.

[Sidenote: Wirbelströme.]

Wir wollen jetzt sehen, wie sich diese Ströme in Leitern verhalten, die
nicht die Gestalt eines Drahtes haben, z. B. in den Eisenankern von
Dynamomaschinen. Hier wären massive Eisenmassen der Induktionswirkung
derartig stark ausgesetzt, daß die darin auftretenden Induktionsströme,
die in diesem speziellen Fall ~Wirbelströme~ genannt werden, die
größten Verluste verursachen würden, weil sich dabei die zur Drehung
des Ankers aufgewandte Energie zum großen Teil statt in Elektrizität
in Wärme verwandeln würde. Es werden deshalb bei größeren Maschinen
die Anker nicht aus einem Stücke hergestellt, sondern quer zu der
Richtung der Wirbelströme unterbrochen, indem sie aus vielen dünnen
Eisenblechplättchen, die durch Papierscheiben voneinander isoliert
sind, zusammengesetzt werden.

[Illustration: Abb. 133. Apparat zur Demonstration der Wirbelströme
(von oben gesehen).]

[Illustration: Abb. 134. Derselbe von der Seite gesehen.]

Um zu zeigen, wie stark die Erwärmung von Leitern durch Wirbelströme
werden kann, können wir uns einen Apparat herstellen, den Abb. 133 von
oben, Abb. 134 von der Seite zeigt. _a_ ist ein starkes Grundbrett; auf
diesem ist an dem Gestell _b_ der starke Elektromagnet _c_ befestigt.
Die Form des Elektromagneten, dessen Pole sich einander unmittelbar
gegenüberstehen müssen, geht zur Genüge aus der Abbildung hervor. Es
sei nur erwähnt, daß der die beiden Schenkel verbindende Bügel, da er
ziemlich lang ist, recht stark sein muß. Die Polenden sollen 4 bis
höchstens 5 _mm_ voneinander abstehen. Zwischen den Polen soll sich
der Rand einer 2 _mm_ starken Kupferscheibe _d_ bewegen. Wir können
auch ein anderes Metall verwenden als Kupfer, das ziemlich teuer ist;
nur Eisen ist ungeeignet, da es von dem Magneten angezogen wird; wir
müßten es ganz genau in der Mitte zwischen den beiden Polen drehen, was
aber nur sehr schwer zu erreichen ist, da man selten eine völlig ebene
Blechplatte bekommen wird. Die Scheibe wird von einer Achse getragen,
die in Lagern auf den beiden Lagerträgern (_e_) ruht. Die Lager sind
wie üblich herzustellen (siehe Seite 22). An dem einen Ende der Achse
wird eine kleine Welle (_f_) angebracht und darunter ein großes
Übersetzungsrad (_g_), das mit einer Kurbel (_h_) versehen wird und um
eine in dem Lagerträger befestigte Achse gedreht werden kann. Über das
große und das kleine Triebrad wird eine starke Schnur oder ein runder
Riemen gelegt, der sehr straff angespannt sein muß.

Schicken wir nun durch den Elektromagneten einen starken Strom und
lassen die Scheibe rotieren, so werden wir zuerst wahrnehmen, daß die
Scheibe unserer Kraft einen umso größeren Widerstand entgegensetzt, je
rascher wir sie drehen wollen. Erhalten wir die Kupferscheibe längere
Zeit in möglichst rascher Rotation, so wird sie sich so stark erhitzen,
daß daraufgegossenes Wasser laut zischend verdampft.

[Sidenote: Dämpfung.]

Ein zweiter Versuch zeigt, ~daß diejenigen Ströme, die in einem sich
in einem magnetischen Felde bewegenden Leiter entstehen, stets so
gerichtet sind, daß sie diesen Leiter in der entgegengesetzten Richtung
zu bewegen streben~. Dieses Gesetz ist zuerst von Lenz ausgesprochen
und nach ihm das ~Lenzsche Gesetz~ genannt worden. Um den Versuch
auszuführen, nehmen wir die Schnur von dem Triebrad und der kleinen
Welle herunter und versetzen, bevor der Elektromagnet erregt ist, die
Scheibe in rasche Rotation, indem wir das freie Achsenende zwischen
Daumen und Zeigefinger drehen. Wir werden jetzt längere Zeit warten
müssen, bis die Scheibe wieder zur Ruhe kommt; darauf drehen wir sie
nochmals an und schließen dann den Strom, der den Elektromagneten
erregt; fast sofort wird die Scheibe zur Ruhe kommen.

Diese Tatsache wird dazu benutzt, um die großen Schwingungszeiten
der Nadeln von empfindlichen Meßinstrumenten zu ~dämpfen~, indem die
z. B. auf eine Drahtspule reagierenden Magnete sich zwischen massiven
Kupferplatten bewegen müssen, in denen sie bei ihrer Bewegung Ströme
induzieren, die sie -- die Magnete -- in entgegengesetzter Richtung zu
bewegen bestrebt sind. Dadurch wird ein zu langes Hin- und Herschwingen
verhindert.

[Sidenote: Einfache Elektrisiermaschine.]

Wir haben gesehen, daß in einer einfachen Drahtspule beim Öffnen und
Schließen des Stromes Induktionsströme entstehen, die so hoch gespannt
sind, daß sie sogar einen kleinen Luftwiderstand unter Bildung eines
Funkens überwinden können. Daß ein solcher Strom, wenn er durch den
menschlichen Körper geleitet wird, in diesem deutlich gefühlt werden
muß, ist ziemlich klar.

[Illustration: Abb. 135. Schema einer elektrischen Klingel.]

Wir wollen nun sehen, wie wir eine einfache elektrische Klingel als
Elektrisiermaschine gebrauchen können. Wir verbinden die Klingel unter
Einschalten eines Kontaktknopfes wie üblich mit einer Stromquelle. Um
unnötiges Geräusch zu vermeiden, stopfen wir die Glockenschale mit
Papier aus. Die Stellschraube an der Kontaktfeder stellen wir so, daß
der Hammer sich möglichst rasch hin und her bewegt. Betrachten wir das
Schema einer elektrischen Klingel in Abb. 135, so fließt der Strom von
der Klemme _a_ durch die Windungen des Elektromagneten _b_ nach _c_ und
durch die Feder und den Anker zur Kontaktspitze _d_, von wo er über _e_
zur Batterie zurückkehrt. Wird nun der Anker angezogen und dadurch der
Strom unterbrochen, so entsteht bei _d_ ein Öffnungsfunke; in diesem
Augenblick muß also die Spannungsdifferenz zwischen _c_ und _d_ sehr
groß gewesen sein. Schließen wir den Strom, so daß der Hammer ständig
hin und her schwingt, und berühren wir mit der einen Hand _c_, mit der
anderen _d_, so wird der Öffnungsstrom lieber den geringeren Widerstand
unseres Körpers als den großen Luftwiderstand bei _d_ überwinden und
deshalb zum größten Teil unseren Körper durchfließen.

Wir können uns, um nicht immer _c_ und _d_ anfassen zu müssen, aus zwei
Messingrohrstücken Handeln machen. An dem einen Ende des Rohres löten
wir einen etwa 1 _m_ langen isolierten Kupferdraht fest und treiben
auf der gleichen Seite einen Holzzapfen, der als isolierender Griff
dienen soll, in die Röhre. Die freien Enden der Drähte werden dann
mit _c_ und _d_ verbunden. Wollen wir für weitere Versuche die Stärke
des elektrisierenden Stromes verändern, so müssen wir den Hauptstrom
entsprechend regeln.

[Sidenote: Der Induktionsapparat.]

Der einfache Induktionsapparat dient dazu, Ströme niederer Spannung
in solche hoher Spannung umzuwandeln. Man kann deshalb auch einen
derartigen Apparat als Transformator bezeichnen.

Im wesentlichen kennen wir den Apparat schon aus dem vorigen Vortrag.
Er besteht aus einer inneren Drahtspule mit wenig Windungen eines
dicken Drahtes und aus einer äußeren mit sehr viel Windungen eines
dünnen Drahtes. Da, wie wir gesehen haben, die elektromotorische Kraft
des Induktionsstromes mit von der Zahl der Kraftlinien abhängt, die
ihn erzeugen, so wickeln wir den inneren, den primären Draht auf einen
Eisenkern auf. Damit in diesem keine schädlichen Wirbelströme auftreten
können, fertigen wir ihn nicht aus einem massiven Stück, sondern setzen
ihn aus einzelnen Drahtstücken zusammen. Wir verwenden geglühten,
oxydierten Eisendraht von 0,5 bis 1,5 _mm_ Stärke. Bevor wir den Draht
in einzelne Stücke zerschneiden, müssen wir ihn strecken, da sonst,
wenn die Stäbchen verbogen und verbeult sind, in dem Kerne unnütze
Hohlräume entstehen. Zu diesem Zwecke befestigen wir in einem langen
Zimmer oder im Korridor etwa an einer Türklinke das eine Drahtende;
am anderen Ende des Raumes wickeln wir den Draht einige Male um einen
etwa fingerstarken Holzstab und ziehen nun, den Stab mit beiden Händen
umfassend, so lange und so stark an dem Draht, bis er an irgend einer
Stelle reißt. Man ziehe vorsichtig, daß man beim Riß nicht zu Boden
stürze. Den nun völlig geraden Draht läßt man ausgestreckt am Boden
liegen und schneidet ihn hier in die einzelnen Stäbchen auseinander.
Letztere werden mit dünner Schellacklösung bestrichen, nach dem
Trocknen zu einem Bündel zusammengelegt und fest mit Leinenfaden in
regelmäßig aneinanderliegenden Windungen umbunden.

Unmittelbar auf den Eisenkern, der auf beiden Seiten höchstens 0,5
_mm_ frei bleiben soll, wird der primäre Draht in zwei bis vier Lagen
(genaueres über Drahtmaße siehe Seite 134 u. f.) und in einer Stärke
von 0,8 bis 2 _mm_ möglichst regelmäßig aufgewunden. Das Anbringen von
Randscheiben ist gänzlich überflüssig und hindert nur nachher beim
Wickeln der sekundären Spule.

Nachdem die Enden des primären Drahtes durch Anbinden vor dem Aufrollen
bewahrt sind, wird die Spule mit zwei bis drei Lagen eines starken in
Schellack getränkten Papiers umgeben. Der Rand der Papierhülle soll auf
beiden Seiten genau mit der untersten Drahtlage abschneiden.

Sobald der Schellack getrocknet ist, können wir mit dem Wickeln
der sekundären Spule beginnen. Am geeignetsten ist ein möglichst
dünner mit Seide umsponnener Kupferdraht. Verwenden wir einen mit
Baumwolle isolierten Draht, so muß dieser während der Bewickelung mit
Schellacklösung bestrichen werden. Die einzelnen Windungen müssen
sauber und genau nebeneinander gelegt und jede Lage muß, bevor die
nächste darüber gewickelt wird, mit einem dünnen, in Schellack oder
heißes Paraffin getauchten Papier umgeben werden. Alle Lagen sollen
gleichviel Windungen haben, damit sie alle gleich lang sind. Die
dazwischen gelegten Papiere sollen auf jeder Seite 1 _mm_ über die
äußerste Windung hinaussehen. Sollte beim Wickeln der Draht reißen,
oder werden von vorneherein mehrere Drähte verwendet, so dürfen die
Verbindungsstellen, die zu verlöten sind, nicht mitten in der Lage
sein, sondern sind an ihren äußersten Rand zu verlegen. Wir müssen
also den Draht, wenn er nicht zufällig aufgeht, da abschneiden, wo er
eine Lage beendet hat. Bei kleinen Apparaten, an die wir keine großen
Anforderungen stellen, braucht dieser Umstand nicht berücksichtigt zu
werden, und man kann den Draht sparen.

[Sidenote: Die Spulmaschine.]

Das Bewickeln führt man am besten mit der Hand aus. Es ist ein
zeitraubendes und mühsames Geschäft, namentlich wenn der Draht sehr
dünn ist; wir können es aber, die nötige Geduld vorausgesetzt, mit
der Hand pünktlicher machen, als mit einer Spulmaschine, die freilich
den großen Vorteil der Zeitersparnis für sich hat. Abb. 136 zeigt
eine solche Einrichtung. Die Spule, auf die wir aufwickeln, ist
mit _c_ bezeichnet und sitzt fest auf einer aus starkem Eisendraht
hergestellten Kurbel. _b_ ist die Rolle, von der der Draht abgenommen
wird; damit er immer straff gespannt bleibt, wird _b_ durch die Feder
_a_ gehemmt. Je breiter die Spule _c_, desto größer muß ihr Abstand von
_b_ sein.

[Illustration: Abb. 136. Spulmaschine.]

Ist auch die sekundäre Spule fertig gewickelt, so werden ihre beiden
Drahtenden vorläufig in der Mitte über der Rolle zusammengedreht.
Dann können die Randscheiben aus dünnem Holz oder aus schellackierter
Pappe angebracht werden. Diese Scheiben sitzen an den freien Enden des
Drahtkernes fest auf. Der etwa noch vorhandene Zwischenraum zwischen
ihnen und der Spule wird mit Paraffin ausgegossen. Ist dies erkaltet,
so umgeben wir die ganze Rolle mit einer Schutzhülle aus Karton, die
mit den Randscheiben abschneidet. Die Enden des die Hülle bildenden
Kartonstreifens werden zusammengeleimt oder durch Umwickeln mit einer
Lage Bindfaden zusammengehalten. Die Drahtenden der sekundären Spule
werden durch zwei Löcher in der Kartonhülle herausgeleitet.

In zwei quadratische Brettchen sägen wir je einen runden Ausschnitt,
der gerade so groß ist, daß wir die fertige Spule hindurchschieben
können. Auf einem Grundbrett von passender Größe werden diese beiden
Brettchen so befestigt, daß die durch die beiden Löcher geschobene und
hier angeleimte Spule auf beiden Seiten etwa 1 _cm_ frei herausragt.
Auf den beiden Brettchen bringen wir zwei Klemmschrauben an, mit denen
wir die freien Enden des sekundären Drahtes verbinden.

[Illustration: Abb. 137. Schnitt durch einen einfachen
Induktionsapparat.]

Die Abb. 137 und 138 veranschaulichen diese Anordnung im Schnitt und im
Grundriß. _a_ zeigt das Grundbrett, _b_ die quadratischen Brettchen,
in deren runden Löchern die Spule ruht. _c_ ist der Eisenkern, _d_
die primäre, _e_ die sekundäre Wickelung und mit _f_ sind die beiden
Klemmen bezeichnet.

Daß wir Induktionsströme erzeugen können, indem wir den primären
Strom abwechselnd schließen und öffnen, haben wir bereits gesehen.
Wir bringen deshalb an unserem Apparat eine Vorrichtung an, die
die Unterbrechung in regelmäßigen, sehr rasch aufeinanderfolgenden
Intervallen selbsttätig ausführt. Eine solche Einrichtung kennen
wir schon von der elektrischen Klingel her (Seite 113). Die von der
Klingelkonstruktion kaum abweichende Form des ~Unterbrechers~ an
unserem Induktionsapparat ist aus den beiden Figuren zu erkennen:
_g_ ist ein Eisenanker, der an der Feder _h_ angelötet ist; letztere
ist an der Messingsäule _i_ so befestigt, daß _g_ gerade vor dem
Eisendrahtkern steht, und zwar in einem Abstande von 2 bis 3 _mm_. _k_
ist die in einer Messingsäule verschraubbare Stellschraube, die mit
einer Kontaktspitze aus Platin versehen ist. Wie die Enden des primären
Drahtes mit den Klemmen α und β verbunden werden, ist aus der Abb. 138
ersichtlich.

[Illustration: Abb. 138. Einfacher Induktionsapparat von oben gesehen.]

Bei diesem Apparat können wir die Stärke des Induktionsstromes nicht
unmittelbar regeln. Da es jedoch oft von Vorteil ist, diese je nach
Bedarf ändern zu können, so sei weiterhin noch eine andere Form der
Elektrisiermaschine beschrieben, die auch für die Ausführung der oben
schon beschriebenen Versuche (Seite 137 u. f.) sehr praktisch ist.
Der Hauptunterschied gegenüber dem zuvor angeführten Apparat besteht
darin, daß die sekundäre Spule beweglich ist. In Abb. 139 bezeichnen
die gleichen Buchstaben wieder die gleichen Teile wie in den beiden
vorhergehenden Abbildungen. Der Eisenkern _c_ ist nach rechts 1,5
bis 2 _cm_ länger als die primäre Spule _d_, mit der er links eben
abschneidet. Er ist in dem starken Brettchen _b_ so befestigt, daß er
mit seiner Bewickelung nach links hinausragt. Die sekundäre Spule
_e_ wird auf eine Kartonhülle aufgewickelt, die glatt über _d_ paßt.
Sie wird wie oben mit Randscheiben und einer Schutzhülle aus Karton
versehen und auf dem Brettchen _l_ angeleimt, das so dick ist, daß,
wenn es auf _a_ aufliegt, die darauf befestigte sekundäre Spule über
die primäre geschoben werden kann. Rechts und links von dem Brettchen
_l_ sind Leistchen auf _a_ anzunageln, damit es in der dadurch
entstandenen Rinne Führung hat und ohne Beschädigung der Spulen hin und
her geschoben werden kann. Der Unterbrecher wird hergestellt, wie oben
schon beschrieben.

[Illustration: Abb. 139. Induktor mit verschiebbarer sekundärer Rolle.]

Es ist klar, daß der Induktionsstrom umso schwächer wird, je weiter
wir die sekundäre Spule herausziehen; wir können also durch ihr Hin-
und Herschieben die Stärke des sekundären Stromes ohne Abänderung des
primären regeln.

Schrauben wir die Stellschraube des Unterbrechers so weit nach vorn,
daß der Anker am Eisenkern fest anliegt, so kann keine Unterbrechung
des Stromes mehr stattfinden. Bewegen wir jetzt die sekundäre Spule hin
und her, so erhalten wir, wie wir schon im dritten Vortrag (Seite 137
u. f.) sahen, ebenfalls Induktionsströme.

[Illustration: Abb. 140. Schaltungsschema des Kondensators.]

[Sidenote: Der Funkeninduktor.]

[Sidenote: Der Kondensator.]

Wir wissen, daß die Spannung des Induktionsstromes mit von der
Geschwindigkeit abhängt, mit welcher der erregende Strom unterbrochen
wird. Ferner wissen wir, daß an der Unterbrechungsstelle jeweils
ein Funke auftritt, wenn der Strom geöffnet wird. Das Auftreten des
Funkens zeigt uns aber, daß der Strom nicht plötzlich unterbrochen
wird, das heißt nicht in der kurzen Zeit von seinem normalen Wert auf
0 herabsinkt, in der die tatsächliche Trennung des Leiters erfolgt,
sondern daß er infolge der Selbstinduktion den Luftzwischenraum
anfangs überwindend, nur allmählich schwächer wird, bis er ganz
unterbrochen ist. Wollen wir also die Wirkung eines Induktionsapparates
verstärken, so müssen wir danach trachten, den Funken an der
Unterbrecherstelle möglichst zu verkleinern. Wir betrachten das
Schema Abb. 140, in welchem _K_ den Eisenkern, _P_ die primäre, _s_
die sekundäre Wickelung, _E_ die Stromquelle, _A_ den Eisenanker und
_~ab~_ die Unterbrecherstelle bezeichnet. Wenn wir den zwischen _a_
und _b_ entstehenden Funken verkleinern wollen, so müssen wir die
Spannungsdifferenz dieser Punkte verringern, was wir dadurch erreichen,
daß wir ihre Kapazität vergrößern, indem wir einen Kondensator
(_Ko_) an sie anschließen, wie das auf der Abb. 140 zu ersehen
ist. Der Kondensator muß eine große wirksame Fläche haben und wird
deshalb aus einzelnen Stanniolblättern hergestellt, die durch Papier
voneinander isoliert sind. Er wird in einem Kasten untergebracht,
der zugleich die Grundlage für die Induktorrolle bildet, und von der
Größe dieser hängen auch die Maße des Kastens ab. Die isolierenden
Papierblätter schneiden wir aus nicht zu dünnem Seidenpapier (oder
dünnem Paraffinpapier) so groß, daß sie mit etwa 0,5 _cm_ Spielraum
in dem Kasten Platz finden. Die Stanniolblätter müssen 1 bis 2 _cm_
kleiner sein als die Papiere und auf einer Seite einen 4 bis 5 _cm_
langen Fortsatz haben (siehe Abb. 141). Um die Isolierfähigkeit der
Seidenpapiere zu erhöhen, werden sie in Schellacklösung gebadet. In
ein flaches Gefäß, etwa eine hinreichend große Entwicklungsschale, wie
sie in der Photographie gebraucht werden, gießen wir den Schellack.
Die zugeschnittenen Seidenpapiere werden dann einzeln durch die Lösung
durchgezogen und mit je zwei Stecknadeln an einer ausgespannten Schnur
zum Trocknen aufgehängt. Danach werden die Stanniolblätter, durch die
schellackierten Papiere voneinander getrennt, so aufeinandergelegt,
daß beim ersten der Fortsatz nach rechts, beim zweiten nach links,
beim dritten wieder nach rechts u. s. w. herausragt, wie dies in Abb.
141 zu sehen ist. Den fertigen Kondensator zeigt Abb. 142 _A_. Um die
Fortsätze der Stanniolblätter fest zusammenzuhalten und gut mit einem
Draht verbinden zu können, biegen wir uns aus Messingblech eine Klammer
_a_ (Abb. 142 _B_) und versehen sie mit einem Muttergewinde und einer
Schraube _b_. Damit sich letztere beim Zusammenklemmen der Fortsätze
nicht in das Stanniol einbohrt, wird das Blechstückchen _c_ dazwischen
gelegt.

[Illustration: Abb. 141. Lage der Stanniolblätter mit ihren Ansätzen.]

[Illustration: Abb. 142. Der fertige Kondensator.]

Da der Kondensator aber nicht nur die Unterbrecherfunken abzuschwächen,
sondern auch oszillatorische Schwingungen zu erzeugen hat, muß die
Größe seiner Kapazität in einem bestimmten Verhältnis zu der Größe
des ganzen Apparates stehen; die günstigste Bemessung findet man,
wenn man zuerst nur wenig Blätter in den Kondensator legt und die
damit erzielte Funkenlänge des Induktors mißt. Darauf legt man einige
Blätter mehr ein und mißt -- natürlich unter sonst gleichen Bedingungen
-- wieder die Funkenlänge. Ist sie größer geworden, so legt man noch
mehr Blätter ein u. s. f., bis die Länge der Funken wieder abnimmt.
Als Anhaltspunkt mag folgendes dienen: nehmen wir an, die Länge der
Stanniolblätter verhielte sich zur Breite wie ⅗ zu ⅖ und sie seien
jeweils so lang wie die Induktorrolle, so mögen für kleine Apparate 30
bis 40 Blätter genügen, für größere wird sich deren Zahl auf 200 bis
250 belaufen. Wie der Kondensator einzuschalten ist, wurde oben schon
besprochen.

Solche Induktionsapparate, die mit Kondensatoren versehen sind, nennt
man Funkeninduktoren, da man ziemlich starke Funken mit ihnen erzeugen
kann; häufig werden sie auch mit dem Namen ihres ersten Erbauers
~Ruhmkorff~ bezeichnet.

Je größer wir die Funkeninduktoren bauen, desto mehr Sorgfalt ist auf
die Isolierung der einzelnen Windungen und besonders der einzelnen
Lagen zu verwenden. Denken wir uns einen Leiter, der gewissermaßen
selbst elektromotorisch tätig ist, wie z. B. ein Element, so ist die
Spannungsdifferenz zweier seiner Punkte um so größer, je weiter die
Punkte von der Mitte entfernt sind (siehe Seite 106 u. f.). Ein solcher
Leiter ist z. B. der sekundäre Draht eines Induktionsapparates. Ein
Punkt des Drahtes in einer Lage ist von dem direkt über ihm liegenden
Punkt des Drahtes in der nächsten Lage nur um einen Bruchteil eines
Millimeters durch das jede Lage bedeckende Papier getrennt; da sich
zwischen zwei solchen Punkten eine große Anzahl wirksamer Windungen
befindet, so kann je nach der Größe des Apparates eine recht
beträchtliche Potentialdifferenz zwischen diesen Punkten auftreten, die
unter Umständen stark genug ist, die Isolierung zu durchschlagen und
damit den Apparat sehr zu schädigen. Wir müssen deshalb bei Induktoren,
deren Spulenmaße 10 bis 12 _cm_ in der Länge und 5 _cm_ im Durchmesser
übersteigen, schon stärkeres Papier, das tüchtig mit Schellack oder
heißem Paraffin zu bestreichen ist, zur Isolierung der einzelnen Lagen
anwenden. Bei größeren Apparaten soll zur Isolierung ausschließlich
~reines~ Paraffin, das in ~sauberen~ Gefäßen flüssig zu machen ist,
angewendet werden.

Sollen die Funkeninduktoren für eine Funkenlänge von zehn oder noch
mehr Zentimeter gebaut werden, so genügt diese einfache Art der
Isolierung auch nicht mehr. In diesem Falle müssen wir die Spule in
zwei Teilen herstellen, die durch einen mehrere Zentimeter breiten
Zwischenraum voneinander getrennt sind. Abb. 143 zeigt den Schnitt
durch die Rolle eines solchen Apparates. Die Drahtenden der beiden
Spulen _e₁_ und _e₂_ sind natürlich so miteinander zu verbinden, daß
ein die Windungen durchfließender Strom den Kern stets in gleicher
Richtung umkreist.

[Illustration: Abb. 143. Schnitt durch die Rolle eines Funkeninduktors.]

Ferner dürfen wir bei diesen größeren Induktoren die Befestigung der
Spule nicht mehr in der oben beschriebenen Weise mit den Holzrähmchen
(_b_) bewerkstelligen, sondern wir müssen, wie aus Abb. 143 hervorgeht,
unter entsprechender Verlängerung des Eisenkerns die Randscheiben
_R_ aus Holz herstellen. Sie müssen fest auf dem Kern aufsitzen und
mindestens 5 _mm_ von der Spule abstehen. Ihr Durchmesser sei um 2 _cm_
größer als der der Spule.

Es müssen jetzt noch die Zwischenräume, die in Abb. 143 mit _P_
bezeichnet sind, mit Paraffin ausgegossen werden. Wir legen um die
Spule herum einen Kartonstreifen, der so groß ist, daß er beiderseits
fest an den Randscheiben _R_ anliegt, aber die Spule nicht ganz
umschließt, sondern oben einen 1 _cm_ breiten Spalt freiläßt, durch
welchen das Paraffin in die Hohlräume _P₁_, _P₂_ und _P₃_ eingegossen
wird. Nach Erkalten des Gusses wird der Karton wieder entfernt,
da bei diesen größeren Apparaten die Schutzhülle aus einem besser
isolierenden Material hergestellt werden muß. Am geeignetsten ist ein
Überzug aus gutem Seidenstoff oder aus einer dünnen Hartgummiplatte,
die in kochendem Wasser weich gemacht und dann solange als sie noch
heiß und biegsam ist, um die Spule herumgelegt wird. Entlang der
zusammenstoßenden Ränder der Ebonitplatte werden schon vor ihrem
Erhitzen mit einem glühenden Nagel Löcher eingebrannt, durch die jetzt
ein Seidenband genestelt wird, damit es die Hülle zusammenhält.

[Illustration: Abb. 144. Befestigung der Induktorrolle.]

Wie schon erwähnt, bildet der Kasten, in dem der Kondensator
untergebracht wird, zugleich die Grundlage für die Induktorrolle. Um
dieser einen sicheren Halt zu geben, werden die hölzernen Randscheiben
(_R_) auf der Unterseite etwas abgeflacht und von der Innenseite des
Kastens angeschraubt. Für sehr große und schwere Apparate dürfte sich
die in Abb. 144 dargestellte Befestigungsart am meisten empfehlen. Die
Randscheiben erhalten auf ihrem Umfange eine Furche, wie auch auf Abb.
143 ersichtlich, durch die eine starke Saite läuft (_S_ in Abb. 144);
diese geht durch entsprechende Löcher in dem Deckel (_a_) des Kastens
hindurch und wird innen verknotet.

[Sidenote: Isoliermethode bei grösseren Induktoren.]

Für Apparate, die Funken von 15 _cm_ Länge und mehr liefern sollen,
genügt es nicht, die sekundäre Wickelung in zwei oder vielleicht auch
drei Spulen zu trennen, sondern wir müssen uns etwa 20 bis 30 einzelne
ganz flache Spulen herstellen, die die Form von Scheiben mit einer
Dicke von 0,5 bis 1 _cm_ und einen Durchmesser von 8 bis 16 _cm_ haben.
Zum Wickeln der Scheiben müssen wir uns eine besondere Einrichtung
herstellen. Zuerst fertigen wir auf der Drehbank eine Holzwalze,
deren Durchmesser gleich dem der mit starkem Papier umwickelten
primären Spule ist. Zwei Holzscheiben, die je auf einer Seite völlig
eben sein müssen -- man stellt sie am besten auf der Drehbank her
-- sind in der Mitte durchbohrt, so daß sie knapp passend auf die
Holzwalze aufgeschoben werden können. Jetzt schneiden wir uns einen
Kartonstreifen, der 5 _mm_ breit und so lang ist, daß seine Enden, wenn
er um die Holzwalze herumgelegt wird, gerade zusammenstoßen. Mit einem
Papierstreifen leimen wir die Enden des Kartons zusammen und achten
darauf, daß dieser selbst nicht an der Walze kleben bleibt. Nun werden
die beiden Scheiben von rechts und links auf die Walze geschoben, so
daß der Kartonring zwischen sie zu liegen kommt; die Scheiben werden
fest an ihn angepreßt und mit ein paar in die Walze geschlagenen Nägeln
oder mit Klammern festgehalten. Vorher mußten wir jedoch noch in jede
Scheibe möglichst nahe des mittleren großen Loches ein kleines von
1 bis 2 _mm_ Weite bohren. Bevor wir nun die zweite Scheibe auf die
Holzwalze schieben, führen wir das Ende des aufzuwindenden Drahtes
durch dieses kleine Loch, so daß ein Stück von etwa 10 _cm_ Länge
herausragt und mit einem Reißnagel an der Holzwalze befestigt werden
kann. Die Spulmaschine ist ähnlich herzustellen wie die auf Seite 165
abgebildete; die abgeänderte Einrichtung ist aus Abb. 145 zu erkennen,
wo mit _a_ das Grundbrett, mit _b_ das Lagerbrett, das oben mit einem
Einschnitt für die Holzwalze versehen ist, mit _c_ der Träger der Spule
_d_, von der der Draht abgenommen wird, mit _e_ die Holzscheibe, und
mit _f_ die an _d_ schleifende Bremsfeder bezeichnet ist. Eine Kurbel
ist überflüssig, da wir die dicke Holzwalze bequem selbst anfassen und
drehen können.

[Illustration: Abb. 145. Spulmaschine für den Funkeninduktor.]

Wenn wir mit dem Bewickeln beginnen wollen, so stellen wir auf einen
Spiritusbrenner ein Gefäß mit siedendem Paraffin hart neben die
Spulmaschine und richten uns einen Pinsel her, der so schmal und lang
ist, daß man mit ihm zwischen den beiden Holzscheiben bis auf die
Holzwalze reichen kann. Mit diesem Pinsel tragen wir Paraffin auf den
zwischen den Scheiben liegenden Ring auf, doch nicht zu viel, damit die
Unterlage für die erste Wickelung nicht uneben wird. Jetzt beginnen wir
mit dem Aufspulen des Drahtes. Jede Lage, die aus 20 bis 30 Windungen
bestehen wird, soll mit einer dünnen Schicht von heißem Paraffin
überstrichen werden. Nach jeweils fünf oder sechs Lagen, so lange die
Windungen dem Kern noch nahe und somit klein sind, bei den mittleren
Windungen nach je drei, bei den äußersten nach je einer Lage, schalten
wir einen Streifen dünnen, paraffinierten Papiers ein.

Wie aus Abb. 150 zu ersehen ist, soll der Durchmesser der nach den
Spulenenden zu liegenden Scheiben kleiner sein, als der der in der
Mitte liegenden. Ist eine Spule fertig gewickelt, so wird zuletzt noch
soviel Paraffin aufgestrichen, daß die oberste Drahtlage noch 1 _mm_
hoch überdeckt ist.

Sollten sich während des Bewickelns durch das Bestreichen mit Paraffin
Unebenheiten einstellen und die einzelnen Windungen nicht mehr genau
nebeneinander legen lassen, so braucht uns das weiter keine Sorge zu
machen; wir wickeln dann regellos unter reichlicher Zugabe von Paraffin
einige Lagen auf, winden einen paraffinierten Papierstreifen mehrmals
darüber, wickeln wieder einige Lagen, schalten wieder Papier ein und
so fort. Das sorgfältige, regelmäßige Wickeln hat nur den Vorteil
einer geringen Raumersparnis, den wir mit einem recht beträchtlichen
Zeitverlust ziemlich teuer bezahlen müssen. Bei schlecht isolierten
Drähten, z. B. solchen, die nur einmal mit Baumwolle umsponnen sind,
ist es freilich doch sehr zu empfehlen, die Bewickelung möglichst
regelmäßig auszuführen, da sich sonst einige Kurzschlußstellen bilden
und bei größerer Zahl dem Apparat recht schädlich werden könnten.

Nach Erkalten des letzten Paraffingusses werden die Holzscheiben
entfernt. Sollte dies mit Schwierigkeiten verbunden sein, so kann
man durch Beklopfen mit dem Hammer etwas nachhelfen. Dem Übelstande
des Haftenbleibens können wir auch dadurch vorbeugen, daß wir die
Innenseiten der Holzscheiben mit passenden, in Schellacklösung
getränkten und gut getrockneten Papierscheiben belegen. An der Spule
bleibt dann das Papier haften, während sich das Holz leicht löst; aber
auch das Papier muß dann wieder sorgfältig, eventuell durch Befeuchten
mit reinem Alkohol entfernt werden.

In dieser Weise werden alle Spulen hergestellt. Dabei ist aber auf
eines besonders zu achten. Bei der einen Hälfte aller Drahtscheiben
beginnen wir mit der ersten Windung auf der ~rechten~ Seite, lassen
also das Drahtende zu dem kleinen Loch der ~rechten~ Scheibe
heraussehen und hören mit der letzten Windung auf der ~linken~ Seite
auf; diese Spulen werden im folgenden mit I bezeichnet. Bei den Spulen
der anderen Hälfte, die mit II bezeichnet sind, beginnen wir ~links~
und hören ~rechts~ auf.

  [Illustration: Abb. 146.]

  [Illustration: Abb. 147.

  Verbindung der einzelnen Spulen.]

Es handelt sich nun darum, alle die einzelnen Spulen auf die primäre
Rolle aufzuschieben und ihre Drahtenden in gute leitende Verbindung zu
bringen. Wir legen je eine Spule I und eine Spule II so aufeinander
(siehe Abb. 146), daß die inneren Drahtenden _a₁_ und _a₂_, die vorher
vollständig von ihrer Isolierung befreit wurden, aufeinander zu liegen
kommen; die Enden selbst führen wir, wie Abb. 147 zeigt, nach rechts
zu dem Loche der Spule hinaus und drehen sie so weit ~fest~ zusammen,
daß wir die Drahtscheiben nachher noch 3 bis 5 _mm_ voneinander
entfernen können. Darauf wird der überschüssige Draht abgeschnitten,
so daß die zusammengedrehten Enden, die noch verlötet werden müssen,
nur ein kleines Stümpfchen bilden. Letzteres wird mit einem kleinen
Tropfen Lötwasser, das völlig säurefrei sein muß -- man setze zur
Vorsicht noch etwas Salmiaksalz zu -- versehen; ein kleines Stückchen
Lötzinn, das wir papierdünn gehämmert haben, wird auf die Drahtenden
gelegt und mit einem 3 bis 4 _mm_ dicken glühenden, auf Salmiak von
der Oxydschicht gereinigten Kupferdraht berührt, worauf es zwischen
den Drähten verfließt. Das verlötete Ende wird zwischen den Spulen so
nach außen gerichtet, wie das aus Abb. 148 zu ersehen ist. In gleicher
Weise werden sämtliche Spulen I und II miteinander verbunden, und dann
die einzelnen Paare auf die primäre Rolle aufgeschoben, alle freien
Drahtenden nach oben gerichtet. Jede der Spulen soll von der nächsten
einen 3 bis 5 _mm_ breiten Abstand haben, und die dadurch entstehenden
Hohlräume müssen mit Paraffin ausgegossen werden, nachdem die hölzernen
Randscheiben in der oben beschriebenen Weise befestigt wurden (Seite
172).

[Illustration: Abb. 148. Verbindung zweier Spulen.]

[Illustration: Abb. 149. Kartonkamm zum Einrichten der Spulen.]

Um diese Arbeit genau ausführen zu können, fertigen wir uns ein
kammartiges Gebilde aus starkem Karton oder Pappendeckel (Abb. 149),
dessen Zähne eine Breite von 5 _mm_ und eine Länge haben, die gleich
dem Durchmesser der Drahtscheiben ist; die Zwischenräume zwischen den
Zähnen sind gleich der Dicke der Drahtscheiben. Ferner richten wir
uns einen Karton, der so groß ist, daß er, um die Rollen herumgelegt,
an den hölzernen Randscheiben fest anliegt, aber oben nicht schließt,
sondern einen zum Eingießen des Paraffins genügend breiten Spalt frei
läßt. Bevor wir jedoch diesen Kartonmantel befestigen, legen wir die
Zähne unseres Kammes zwischen die Drahtrollen, so daß alle genau in
gleichem Abstande und parallel nebeneinander liegen. Dann erst wird der
Karton herumgelegt und mit einer Schnur mehrfach fest umwickelt. Die
Drahtenden müssen alle zu dem freigelassenen Spalt heraussehen. Jetzt
kann der Kamm herausgenommen und das Paraffin eingegossen werden. Nach
dem Erkalten des Gusses wird der Kartonmantel abgenommen, die freien
Drahtenden werden verlötet und im übrigen wird verfahren, wie oben
(Seite 172) schon beschrieben wurde.

Für größere Induktoren seien außer dem Gesagten noch einige besondere
Winke gegeben. 1. Da das Verhältnis der sekundären Rollenlänge zur
Länge des Eisenkernes mit der primären Wickelung nicht einerlei ist, so
ist es ratsam, sich die im Verhältnis zur übrigen Arbeit kleine Mühe
zu machen, etwa 3 bis 5 verschieden lange Primärrollen herzustellen.
Die Sekundärspule wird dann am besten auf ein Hartgummi-, eventuell
auch Glasrohr aufmontiert, in das die Primärspulen gerade hineinpassen.
Die beste Wirkung wird ausprobiert. Ist dann die größte oder die
kleinste Spule die beste, so machen wir uns noch eine größere resp.
kleinere. Als Ausgang für die Bemessungen dienen die in Abb. 150
dargestellten Verhältnisse. (In Abb. 150 sind die einzelnen Scheiben
der Deutlichkeit wegen dicker und daher in etwas geringerer Anzahl
gezeichnet.) Als Ergänzung für die allgemeine Tabelle auf Seite 182
dienen die folgenden Angaben speziell für die oben beschriebene
Wickelungsart. Endlich muß bei solchen Apparaten die Isolation noch
sorgfältiger hergestellt werden. Als isolierende Masse genügt auch
hier reines Paraffin; besser ist es, wenn man 4 Teile Kolophonium
schmilzt und darin 4 Teile Bienenwachs und 2 Teile Guttapercha löst.
An Stelle des oben beschriebenen Kartonmantels wird jetzt ein ganz
geschlossener Blechmantel gelegt; die Längsnaht wird verlötet und
gegen die Randscheibe mit Glaserkitt oder einer Mischung aus Asbest
und Wasserglas abgedichtet. In dem Blechmantel müssen zwei Löcher
vorgesehen sein; durch das eine wird die Isoliermasse eingegossen,
wobei die Luft durch das andere Austritt findet. Ist der Raum, der
in Abb. 150 schwarz angelegt ist, ganz ausgefüllt, so wird das eine
Loch in dem Mantel mit einem Kork verschlossen; in das andere wird
mit einem durchbohrten Kork ein Glasrohr angesetzt, das man mit einer
Wasserstrahlsaugpumpe verbindet. Während man den Blechmantel möglichst
~gleichmäßig~ (durch eine größere Anzahl kleinerer Flämmchen) auf
115 bis 120° erhitzt, saugt man mit der Strahlpumpe die Luft ab. Das
Verfahren soll 24 Stunden ununterbrochen fortdauern; es hat den Zweck,
die ~sehr schädlichen~ Luftreste aus der Isoliermasse zu entfernen.

[Illustration: Abb. 150. Schematischer Schnitt durch einen großen
Funkeninduktor.]

Die Klemmschrauben, an die die Drahtenden der sekundären Wickelung
geführt werden, dürfen keine Kanten, sondern müssen möglichst runde
Formen haben, da, wie wir im ersten Kapitel schon sahen, hochgespannte
Elektrizität aus Spitzen und scharfen Kanten leicht ausströmt (siehe
Seite 44). Bei den größeren Apparaten ist es auch vorteilhaft, die
Klemmen nicht auf die Randscheiben aufzuschrauben, sondern auf zwei
Glassäulen zu befestigen, die wir neben der Induktorrolle in das
Grundbrett eingelassen haben.

[Illustration: Abb. 151. Kommutator (Horizontalschnitt).]

[Illustration: Abb. 152. Kommutator (Vertikalschnitt).]

Ferner ist es vorteilhaft, auf dem Apparat noch einen Kommutator
anzubringen; wir können ihn wie den auf Seite 101 beschriebenen
herstellen. Geeigneter ist der im folgenden beschriebene Stromwender,
der zugleich auch als Ausschalter dient. Eine Holzwalze _a_ (Abb.
151 und 152) wird der Länge nach durchbohrt; zwei Achsenhälften _b_
werden von rechts und links in die Bohrung hineingeschoben, dürfen
aber einander innen nicht berühren. Wie sie befestigt werden, geht aus
Abb. 153 hervor: wir löten an _b_ ein Messingscheibchen _c_ an, das
an _a_ angeschraubt wird. Die eine Achsenhälfte (_b₂_) wird am Ende
quer durchbohrt, und in dem Loch wird der dünnere Messingstift _f_,
der als Griff dient, angelötet. Nun werden an _a_ auf zwei einander
gegenüberliegenden Seiten die Kupferblechstreifen _d_ angeschraubt; der
Streifen _d₁_ wird mit _b₁_ und _b₂_ mit _d₂_ in leitende Verbindung
gebracht. Die Lagerträger _e_ verfertigen wir aus starkem Messingblech
und die Lager selbst, welche hier nicht geölt werden dürfen, in der
bekannten Weise (Seite 22). Zwei kupferne Schleiffedern _g_ werden
so auf dem Grundbrett angeschraubt, daß sie rechts und links an der
Walze _a_ schleifen. Jetzt verbinden wir _e₁_ mit der Kontaktspitze des
Unterbrechers und _e₂_ mit dem freien Ende der primären Wickelung durch
dicke Kupferdrähte oder Kupferblechstreifen. Die Verbindungsstellen
sind zu verlöten. Auf den Federstreifen _e₁_ und _e₂_ ist je eine
Klemmschraube (α und β) anzulöten. Steht nun die Walze _a_ wie in Abb.
151, so tritt der Strom bei α ein und geht durch _d₁_, _b₁_ nach _e₁_,
durch den Unterbrecher in den Apparat und kommt durch _e₂_, _b₂_, _d₂_
und β zurück. Drehe ich _a_ um 90°, so ist der Strom ausgeschaltet;
drehen wir in der gleichen Richtung nochmals um 90°, so geht der Strom
von α zuerst nach _d₂_, _e₂_ und kommt durch _e₁_, _d₁_ nach β zurück,
durchfließt also den Apparat in umgekehrter Richtung wie vorhin.

[Illustration: Abb. 153. Befestigung der Achse des Kommutators.]

[Sidenote: Drahtmasse für Induktionsapparate.]

Bei einfachen Elektrisiermaschinen brauchen wir uns an keine bestimmten
Verhältnisse der Bewickelungen zu halten; es gilt hier ganz allgemein:
primäre Spule aus wenig Windungen eines dicken Drahtes, sekundäre Spule
aus viel Windungen eines dünnen Drahtes.

Bei der Herstellung von Funkeninduktoren halte man sich an die
folgenden Tabellen Seite 182 und 183.

[Sidenote: Unterbrecher.]

Bei kleineren Apparaten bis zu 4 _cm_ Funkenlänge reicht der
gewöhnliche Unterbrecher aus. Auch für größere Induktoren, bis zu
15 _cm_ Funkenlänge, genügt diese Konstruktion, nur müssen dann die
Kontaktteile des Unterbrechers aus ziemlich starken Platinstücken
bestehen. Auch können wir, da bei den dicken Induktorrollen der
Eisenkern ziemlich hoch liegt, die Feder des Hammers senkrecht
stellen, wie aus Abb. 154 hervorgeht: _K_ bezeichnet den Eisenkern,
_H_ den Hammer, _P_ den Platinkontakt, _F_ die Feder, die durch die
Stellschraube _S_ mehr oder weniger gegen die Spule hineingedrückt
werden kann, welcher Umstand es ermöglicht, die Schnelligkeit der
Unterbrechungen etwas zu regeln. Man mache den Eisenkern _H_ möglichst
leicht und den Hebel _c_ kurz.


Maße für einfachere Funkeninduktoren

  Funkenlänge||     Primäre Rolle      ||
             ||                        ||
             || Drahtstärke | Zahl der ||
             ||             |  Lagen   ||
      mm     ||     mm      |          ||
 ------------||-------------|----------||
  1 bis 10   || 0,8 bis 1   | 2        ||
  10 bis 50  || 1 bis 1,3   | 2 oder 3 ||
  50 bis 100 || 1,3 bis 1,7 | 3        ||
             ||             |          ||
  100 bis 200|| 1,7 bis 2,2 | 3 oder 4 ||
             ||             |          ||


  Funkenlänge||                  Sekundäre Rolle                    ||
             ||                                                     ||
             ||Drahtstärke|  Drahtlänge   |     Drahtgewicht        ||
      mm     ||    mm     |      m        |        ca. kg           ||
 ------------||-----------|---------------|-------------------------||
  1 bis 10   ||0,1        |400 bis 800    |--                       ||
  10 bis 50  ||0,1        |1000 bis 7000  |--                       ||
  50 bis 100 ||0,1 bis 0,2|7000 bis 15000 |0,75 bis 1,5 (bei 0,1 mm)||
             ||           |               |2,5   „  5   ( „  0,2 „ )||
  100 bis 200||0,2 (0,1)  |15000 bis 30000|5  bis 10 (bei 0,2 mm)   ||
             ||           |               |1,5 „   3 ( „  0,1  „)    ||


  Funkenlänge|| Nötige
             || Stromspannung
             ||
      mm     ||     Volt
 ------------||-------------
  1 bis 10   || etwa 2 bis 5
  10 bis 50  || etwa 5 bis 7
  50 bis 100 || etwa 7 bis 8
             || (Akkumulator)
  100 bis 200|| etwa 8 bis 12
             || (Akkumulator))


Maße für bessere Funkeninduktoren

     Alle     ||                         ||
     Maße     ||       Eisenkern         ||
      in      ||                         ||
      mm      ||                         ||
  ------------||-------------------------||
  Funkenlänge ||Länge |Dicke |Stärke der ||
              ||      |      |einzelnen  ||
              ||      |      |Eisendrähte||
  ------------||------|------|-----------||
  100         ||150   |16    |0,8        ||
  200         ||360   |35    |1          ||
  300         ||600   |42    |1,2        ||


     Alle     ||                                          ||
     Maße     ||              Primärrolle                 ||
      in      ||                                          ||
      mm      ||                                          ||
  ------------||------------------------------------------||
  Funkenlänge ||Länge |Zahl der |Drahtstärke |Durchmesser ||
              ||      | Lagen   |            |            ||
              ||      |         |            |            ||
  ------------||------|---------|------------|------------||
  100         || 140  | 2       | 1          | 34         ||
  200         || 300  | 3       | 2          | 70         ||
  300         || 540  | 3       | 2,5        | 85         ||

     Alle     ||
     Maße     ||           Sekundärrolle
      in      ||
      mm      ||
  ------------||-----------------------------------
  Funkenlänge ||Länge |   Äußerer   |  Breite der
              ||      | Durchmesser | Einzelspulen
              ||      |             |
  ------------||------|-------------|--------------
  100         || 130  | 80          | 4
  200         || 260  | 140         | 4
  300         || 440  | 230         | 3


[Illustration: Abb. 154. Einfacher Unterbrecher.]

[Illustration: Abb. 155. Quecksilberunterbrecher.]

[Illustration: Abb. 156. Träger des Hebels zum Quecksilberunterbrecher.]

[Sidenote: Quecksilberunterbrecher.]

Abb. 155 zeigt einen sehr gut arbeitenden und für Apparate bis zu
30 _cm_ Funkenlänge ausreichenden Unterbrecher, einen sogenannten
Quecksilberunterbrecher. Eine Messingsäule oder auch aus Holz
gefertigte Säule _S_ wird an ihrem unteren Ende zur Beseitigung im
Grundbrett etwas abgedreht und mit einem Gewinde versehen, an ihrem
oberen zweiseitig abgeflacht. Auf diese abgeflachten Stellen werden
zwei Messingblechstreifen (_a₁_ und _a₂_ in Abb. 156) angelötet, die je
mit einer Bohrung zu versehen sind, in welche eine Stricknadel (_b_)
hineinpaßt. _c_ zeigt uns einen gleicharmigen Hebel aus Aluminiumblech
oder Holz, der links den Eisenanker (_H_) trägt und rechts zur Aufnahme
eines 2 bis 3 _mm_ starken Kupferdrahtes (_d_) durchbohrt ist. In der
Mitte erhält _c_ ein Loch, in welches die oben erwähnte Stricknadel
paßt. Um die Säule _S_ wird ein Messingring (_R_) gelegt, der an
einer Stelle durchlocht wird. Über das Loch lötet man eine kleine
Schraubenmutter, durch die man eine Schraube eindrehen und damit den
Ring an der Säule befestigen kann. Außerdem wird an _R_ ein Häkchen zum
Einhängen der Feder _e_ angelötet. Unter das rechte Ende des Hebels
wird auf einem Holzfuß _f_ ein kleiner Glasbehälter _g_ aufgestellt,
in welchen das Quecksilber eingegossen wird. Das Ende des Drahtstiftes
_d_ wird mit einer Platinspitze versehen. Ferner wird ein schmaler
Messingblechstreifen (_h_) rechtwinkelig umgebogen, auf einer Seite
durchbohrt, mit einem Muttergewinde versehen und mit der anderen über
dem Anker (_H_) an der Randscheibe des Induktors angeschraubt. Durch
das Gewinde geht die Schraube _i_, mit der wir die Entfernung des
Ankers vom Magnetkerne _K_ regeln können. Zum Gebrauch wird über das
Quecksilber, das von dem Platinende des Stiftes _d_ gerade berührt
wird, eine etwa 2 _cm_ hohe Schicht Petroleum aufgegossen. Der
Strom tritt durch einen über den Rand des Glases in das Quecksilber
eingetauchten Kupferblechstreifen _k_ ein und geht durch _d_, _c_ und
_b_ in die Säule _S_ und von da den üblichen Weg durch den Apparat.
Bei welcher Stellung der Schraube _i_ und des Ringes _R_, durch dessen
Verschieben die Spannung der Feder _e_ reguliert werden kann, der
Unterbrecher am besten funktioniert, ist durch Probieren ausfindig zu
machen.

[Sidenote: Elektrolytischer Unterbrecher nach Wehnelt.]

Für Unterbrechungen sehr hoher Zahl wird gewöhnlich der Wehneltsche
oder elektrolytische Unterbrecher gebraucht. Für unsere Zwecke ist er
jedoch nicht geeignet, schon deswegen nicht, weil er sehr starke Ströme
erfordert. Rudi hatte sich trotzdem nur zur Demonstration für seinen
Vortrag einen Wehneltschen Unterbrecher hergestellt, zu dessen Betriebe
ihm seine zwölfzellige Akkumulatorenbatterie gerade ausreichte.

An das Ende eines 2 bis 3 _mm_ starken Kupferdrahtes lötete er ein 5
_mm_ langes Stückchen Platindraht und hämmerte es zur feinen Spitze
aus. Diesen Draht schob er mit der Spitze voran in eine Glasröhre und
schmolz sie gerade über der Platinspitze so ab, daß letztere noch
1 _mm_ weit herausragte. Die Platin- und die daran anschließende
Glasspitze brachte er in der Stichflamme des Lötrohrs bis zur hellen
Weißglut, damit die beiden Teile innig miteinander verschmelzen
sollten. An das aus der Glasröhre hervorragende Ende des Kupferdrahtes
lötete er eine Klemmschraube. In ein ziemlich großes rundes Einmachglas
stellte er dann einen halbzylindrischen Mantel aus Bleiblech, der einen
über den Rand des Gefäßes hinausragenden Fortsatzstreifen trug, an dem
eine Klemme angelötet war. Die Glasröhre befestigte er in einem auf
das Gefäß passenden Holzdeckel nahe dem Rande, so daß er durch Drehen
des Deckels sie der Bleiplatte beliebig nähern konnte. Die Röhre ragte
von oben ungefähr bis in die Mitte des Gefäßes, das er mit verdünnter
Schwefelsäure gefüllt hatte.

Zum Gebrauch eines Wehneltschen Unterbrechers wird der Unterbrecher des
Induktors kurz geschlossen; dann verbinden wir den ~positiven~ Pol der
Akkumulatorenbatterie mit der Platinspitze und die Bleiplatte mit der
einen Klemme des Induktionsapparates, dessen andere Klemme wir mit dem
negativen Pol der Batterie verbinden. Der Kondensator ist hierbei am
besten auszuschalten.

Die Wirkungsweise dieses Apparates ist ungefähr folgende. Beim
Durchgang des Stromes durch die Schwefelsäure entstehen durch
Elektrolyse an den Elektroden Gase, und zwar tritt an der Platinspitze
Sauerstoff, an der Bleiplatte Wasserstoff auf. Da nun aber der starke
Strom die feine Platinspitze sehr stark erhitzt, so entwickelt sich um
diese herum Wasserdampf, der durch die große Hitze in Sauerstoff und
Wasserstoff zerlegt wird. Diese Gase nehmen ein so großes Volumen um
die Spitze herum ein, daß diese ganz von der Flüssigkeit getrennt wird.
Damit ist der Strom unterbrochen, die Gasblase steigt auf, und der
Vorgang beginnt von neuem.

Die an der Spitze auftretende Wärme ist so groß, daß die sich bildenden
Gase bis zum Glühen erhitzt werden, was zur Folge hat, daß auch die
Flüssigkeit eine hohe Temperatur annimmt, so daß man nach kurzer Zeit
die Arbeit mit dem elektrolytischen Unterbrecher einstellen muß.

Nachdem Rudi die verschiedenen Konstruktionen der Induktoren erläutert
hatte, ging er dazu über, diejenigen Eigenschaften der Wechselströme
zu besprechen, durch welche sie sich besonders von den Gleichströmen
unterscheiden.

[Sidenote: Wechselströme.]

Die Ströme, die wir in unseren Induktoren erhalten, sind, wie wir
gesehen haben, auch Wechselströme, das heißt Ströme, die fortwährend
ihre Richtung ändern. Solche Ströme haben wir im vorigen Kapitel
kennen gelernt. Die zweipolige magnetelektrische Maschine (Seite 138
u. f.) liefert uns einen einfachen Wechselstrom, dessen Verlauf in
Abb. 157 graphisch dargestellt ist. Stehen die Induktionsrollen des
Ankers gerade vor den Magnetpolen, wenn wir beginnen, die Maschine in
Rotation zu setzen, so steigt die elektromotorische Kraft und damit,
wenn der Ankerdrahtkreis geschlossen ist, auch die Stromstärke von dem
Wert 0 bei _a_ bis zu ihrem höchsten Wert bei α, den sie nach einer
Ankerdrehung von 90° erreicht hat; jetzt fällt die Spannung wieder, bis
sie bei _b_ nach einer Ankerdrehung von 180° wieder den Wert 0 erreicht
hat. In diesem Augenblick ändert der Strom seine Richtung, was in der
Figur daran zu sehen ist, daß die Kurve nicht mehr oberhalb der Linie
_~ax~_ verläuft, sondern unterhalb. Hier wiederholt sich der gleiche
Vorgang bei umgekehrter Stromrichtung. Hat der Anker eine volle Drehung
(360°) gemacht, so ist die Spannung im Punkte _c_ wieder gleich 0, der
Strom steigt und fällt wieder wie zu Anfang und so fort.

[Illustration: Abb. 157. Kurve eines einfachen Wechselstromes.]

[Illustration: Abb. 158. Kurve eines Induktorstromes.]

Betrachten wir nun die Wechselströme, die in einem einfachen
Induktionsapparat entstehen, während der Unterbrecher in Tätigkeit
ist. Der Verlauf eines solchen Stromes ist in Abb. 158 versinnlicht:
Wird der primäre Strom geschlossen, so erhalten wir im sekundären
Draht einen Stromimpuls, der rasch ansteigt bis zu einem gewissen
Maximalwert, der mit von der Geschwindigkeit, mit der der Strom
geschlossen wird, abhängt, um sogleich wieder auf 0 herabzusinken (_a_
in Abb. 158). Der Unterbrecher mag nun noch so rasch funktionieren,
der Stromimpuls war so kurz, daß eine gewisse Zeit verstreicht, bevor
der Strom wieder geöffnet wird. Diese Zeit ist in der Figur durch die
Strecke _~xy~_ dargestellt. Bei _y_ tritt dann der Stromwechsel ein,
und wir erhalten den anders gerichteten Öffnungsstrom (_b_), der noch
viel rapider verläuft und einen höheren Maximalwert erreicht als der
Schließungsstrom. Dann vergeht wieder eine gewisse Zeit (_x₁_, _y₁_),
bis der Strom geschlossen wird und so fort.

Es fragt sich nun: Wie können wir Spannungen und Stromstärken von
Wechselströmen messen? Wie wir im vorigen Kapitel schon sahen (Seite
148), reagiert z. B. unser Vertikalgalvanoskop aus den dort erwähnten
Gründen nicht auf Wechselströme. Dagegen ließe sich denken, daß
die Volt- und Amperemeter, bei denen weiche Eisenteile durch die
magnetische Kraft einer Spule bewegt werden, auch auf Wechselströme
reagieren, da ja, wenn der Elektromagnet seine Pole ändert, sich auch
ebenso rasch die Pole des weichen Eisens ändern, dieses somit auf jeden
Fall angezogen wird. Diese Überlegung ist wohl ganz richtig, doch wir
würden zu sehr schlechten Resultaten kommen, wenn wir mit unseren
Instrumenten Wechselströme messen wollten; denn erstens dürfen die
verwendeten Eisenmassen nur sehr klein, zweitens muß das Eisen absolut
weich sein, was eigentlich nur bei chemisch reinem Eisen der Fall ist,
und drittens müssen die Instrumente für Wechselströme, und zwar für
solche mit ganz bestimmten Perioden, geeicht sein.

Rudi hatte sich zur Demonstration in seinem Vortrag zwei
Meßinstrumente für Wechselstrom gefertigt, deren Konstruktion am
Schlusse dieses Kapitels beschrieben ist. Das eine, ein sogenanntes
Hitzdrahtinstrument, benutzt die Stärke der Ausdehnung, die ein vom
Strome durchflossener kurzer dünner Draht infolge der Erwärmung
erfährt, als Maßstab für die Stromstärke. Das zweite ist ein
Elektrodynamometer, ein Instrument, das sich nur dadurch von unserem
Vertikalgalvanoskop unterscheidet, daß statt des Stahlmagneten eine
Drahtrolle ohne Eisenkern verwendet wird. Wenn ein solches Instrument
von einem Wechselstrom durchflossen wird, so ändert sich die
Stromrichtung gleichzeitig in der äußeren und in der inneren Spule,
weshalb die Ablenkung der letzteren immer nach der gleichen Seite
erfolgt. Auch das im Anhang beschriebene Universalinstrument ist zur
Messung von Wechselströmen geeignet.

Eine zweite Frage, die von vornherein nicht so begründet erscheinen
mag, wie die erste, ist die, ob auch für Wechselströme das Ohmsche
Gesetz (Seite 84 u. f.) gilt. Diese Frage ist nur bedingungsweise zu
bejahen, nämlich dann, wenn der vom Strome durchflossene Leiter völlig
frei ist von Selbstinduktion (Seite 158); ist dies nicht der Fall, so
erhält das Ohmsche Gesetz Modifikationen, die von einer großen Anzahl
einzelner Umstände abhängig sind.

[Illustration: Abb. 159. Wheatstonesche Brücke.]

[Sidenote: Impedanz.]

Schicken wir z. B. durch eine Drahtspule mit einem Eisenkern, also
durch einen Leiter mit sehr großem Selbstpotential, einen Wechselstrom,
so bietet diesem die Spule einen größeren Widerstand, als sie einem
Gleichstrom bieten würde, da die Spannung des Extrastromes der des
Wechselstromes entgegenwirkt. Diese Tatsache läßt sich durch ein sehr
einfaches Experiment beweisen: Auf Seite 109 u. f. haben wir die
Wheatstonesche Brücke und ihre Benützung zur Messung von Widerständen
kennen gelernt. Wir schalten nun, wie aus Abb. 159 hervorgeht, in den
Stromkreis einer solchen Brücke eine mit einem Eisenkern versehene
Drahtspule _S_, an Stelle des Vergleichswiderstandes bringen wir
einen möglichst ~induktionsfreien~ Leiter, etwa einen Graphitstab,
dessen Widerstand wir -- nur der Bequemlichkeit wegen -- annähernd
gleich dem der Spule _S_ wählen, und stellen dann den Schlitten der
Brücke so, daß das Galvanoskop stromlos ist. Jetzt wissen wir, daß
sich der Widerstand von _S_ zu dem von _W_ verhält wie die Strecke
_~ad~_ zur Strecke _~db~_; dabei ist es völlig einerlei, wie stark die
elektromotorische Kraft in _E_ und wie groß der Widerstand von _g_
ist. Wir können deshalb statt des Elementes _E_ eine magnetelektrische
Maschine, die uns Wechselstrom liefert, und statt des Galvanometers ein
~Telephon~ einschalten. Das Telephon ist nämlich eines der geeignetsten
Instrumente, um das Vorhandensein selbst sehr schwacher Wechselströme
noch zu erkennen, indem es diese durch Ertönen anzeigt. Die Einrichtung
des Telephons selbst ist am Schlusse dieses Kapitels Seite 200
beschrieben. Wenn aber eine Drahtspule einem Wechselstrom einen
größeren Widerstand entgegensetzt als ein induktionsfreier Leiter vom
selben Widerstand, so ist klar, daß jetzt in unserem Wheatstoneschen
Systeme die Verhältnisse gestört sein müssen, was wir daran erkennen,
daß der Stromzweig _~cd~_ nicht stromlos ist, wie vorhin, sondern
von einem Teil des Wechselstromes durchflossen wird und das Telephon
zum Ertönen bringt. Daß diese Veränderung tatsächlich auf eine
~Vergrößerung~ des Widerstandes für Wechselströme in _S_ hinausläuft,
erkennen wir daran, daß wir, um das Telephon zum Schweigen zu bringen,
also um es stromlos zu machen, den Schlitten _d_ der Brücke nach _b_ zu
verschieben müssen.

Man bezeichnet den Widerstand, den die Einschaltung einer solchen Spule
den Wechselströmen bietet, zum Unterschied von dem gewöhnlichen, in
Ohm gemessenen Widerstand, als die ~Impedanz~ der Spule; sie ist um
so größer, je höher das Selbstpotential der Spule ist, und je rascher
die Richtungsänderungen des Wechselstromes aufeinander folgen. Die
Impedanz führt bei Wechselströmen hoher Frequenz zu sehr eigentümlichen
Erscheinungen, die wir im sechsten Vortrage genau kennen lernen werden.

[Illustration: Abb. 160. Schema zum Versuch mit dem zweiphasigen
Wechselstrome.]

[Illustration: Abb. 161. Eisenring mit Magnetnadel.]

[Sidenote: Mehrphasenströme.]

Nach diesen Versuchen ging Rudi dazu über, die Anwendungen der
Wechselströme in der Praxis zu besprechen. Zur Erklärung des
zweiphasigen Wechselstromes und des Begriffes der Phasen überhaupt
hatte er sich seinen Elektromotor (Seite 124), der zwei Feldmagnet-
und vier Ankerpole hatte, besonders hergerichtet: Er brachte auf der
Achse vier Schleifringe an, je zwei verband er mit den Drahtenden
eines Rollenpaares, wie aus der schematischen Zeichnung in Abb. 160
hervorgeht. In dieser Figur sind _N_ und _S_ die Pole des Feldmagneten,
_A_, _A_ ist das eine, _B_, _B_ das andere Rollenpaar, _~xy~_ ist die
Achse mit den vier Schleifringen α, β, γ, δ. Ferner fertigte er sich
einen Ring aus Eisendraht, ähnlich dem Grammeschen Ringe (Seite 127).
Auf diesen wickelte er vier Drahtspulen und verband je zwei einander
gegenüberliegende so, wie aus dem Schema Abb. 160 zu erkennen ist; die
vier freien Drahtenden verband er mit den vier Schleiffedern. Der Ring
hatte einen mittleren Durchmesser von 6½ _cm_ und einen Querschnitt
von 1 _qcm_. Jede Spule bestand aus etwa 40 bis 50 Windungen eines
0,5 _mm_ starken isolierten Drahtes. Die in dem Ring verlaufenden
Verbindungsstücke führte er nicht, wie in der Abb. 160 angegeben ist,
durch die Mitte, sondern der inneren Ringseite entlang. In die Mitte
des Ringes stellte er eine in einen Kork gesteckte Nadel, auf welcher
eine Magnetnadel balancierte (Abb. 161). Die Feldmagnete erregte Rudi
mit einem starken Akkumulatorenstrom und setzte dann mit Hilfe eines
großen Übersetzungsrades den Anker in rasche Rotation. Sofort begann
auch die Magnetnadel sich zu drehen. Wodurch mag nun diese Drehung
verursacht werden?

[Illustration: Abb. 162. Magnetisches Drehfeld.]

Betrachten wir Abb. 162. Hier soll jeweils der mit _A_, _A_ bezeichnete
Draht mit den Spulen _A_, _A_ (in Abb. 160), der Draht _B_, _B_ mit
den Spulen _B_, _B_ verbunden sein. Wir wollen nun sehen, wie sich die
Stromverhältnisse in einzelnen, herausgegriffenen Augenblicken während
der Ankerdrehung verhalten. Bei der in Abb. 160 gezeichneten Stellung
der Spulen wird der in _A_, _A_ induzierte Strom gerade seinen höchsten
Wert erreicht haben, und in _B_, _B_ wird er sich gerade umdrehen, also
im Augenblick gleich 0 sein. Um dies anzudeuten, ist in Abb. 162 I der
Draht _A_, _A_ dick und der Draht _B_, _B_ punktiert gezeichnet. Bei
der durch Pfeilspitzen angedeuteten Stromrichtung müssen also bei _N_
und _S_ die entsprechenden magnetischen Pole entstehen, nach denen sich
die Magnetnadel -- in der Figur ein Pfeil -- einstellt. Dreht sich
nun der Anker weiter, bis _A_ und _B_ beide gleichweit von _N_ und _S_
(Abb. 160) entfernt sind, so sind in beiden Drähten die Stromimpulse
gleich stark und so gerichtet, wie aus Abb. 162 II zu erkennen ist;
jetzt haben sich also die Pole des Ringes um 45° verschoben, und die
Magnetnadel ist ihnen gefolgt. Abb. 162 III zeigt die Stromverhältnisse
in dem Augenblick, da _A_, _A_ gerade die Pole des Feldmagneten
passiert und deshalb stromlos ist, während durch _B_, _B_ der Strom mit
voller Stärke fließt; die Pole des Ringes entstehen dann so, wie sie
angedeutet sind. Dies geht so fort, bis der Anker eine ganze Drehung
gemacht hat (Abb. 162, IV-VI); dann wiederholt sich der gleiche Vorgang.

Setzen wir nun auf die Spitze statt der Magnetnadel eine nicht
magnetische Nadel aus weichem Eisen auf, so wird diese sich ebenfalls
drehen, da in ihr die Pole induziert werden. Wir können auch eine runde
Weißblechscheibe in der Mitte mit einer Vertiefung versehen und auf die
Spitze legen; wird der Ring von den beiden Wechselströmen durchflossen,
so dreht sich die Scheibe.

Den Raum, das Feld in einem solchen Eisenring, das von zwei (oder
mehr) Wechselströmen in oben beschriebener Weise umflossen wird,
nennt man ein ~magnetisches Drehfeld~. Von Wechselströmen, die sich
wie die Genannten verhalten, sagt man, sie hätten verschiedene
~Phasen~, oder es bestünde zwischen ihnen eine ~Phasendifferenz~. Die
Phasendifferenz kann je nach der Anzahl der Wechselströme, die wir
von einem Anker abnehmen, verschieden sein. In unserem Falle haben
wir eine ~Phasendifferenz~ von 90°, das heißt während der Strom aus
dem einen Spulenpaar, z. B. _B_, _B_, seinen ~geringsten~ Wert (= 0)
hat, hat der Strom aus dem anderen Spulenpaar _A_, _A_, ~das um 90°
gegen das erste verschoben ist~, seinen ~höchsten~ Wert. Man spricht
in diesem Falle von einem ~zweiphasigen~ Wechselstrome. Würden wir von
einem Anker mit drei Spulenpaaren drei Wechselströme abnehmen, so wäre
zwischen diesen ein Phasenunterschied von je 60°. Solche Ströme nennt
man ~Dreiphasenströme~.

Wir wollen nun sehen, was geschieht, wenn wir zwei Wechselströme,
zwischen denen eine Phasendifferenz besteht, durch ~einen~ Drahtkreis
fließen lassen. Zeichnen wir wieder wie vorhin den Verlauf eines
einfachen, sogenannten ~einphasigen~ Wechselstromes graphisch auf,
so erhalten wir eine Linie wie _A_ in Abb. 163; dies sei der Strom,
den die Rollenpaare _A_, _A_ (Abb. 160) liefern. Den Strom von _B_,
_B_ zeichnen wir dann ebenfalls auf und erhalten die Linie _B_; die
an derjenigen Stelle den höchsten Wert hat, an welcher _A_ gleich
0 ist. Addieren wir nun die Spannungen beider Ströme da, wo sie
gleichgerichtet sind, und subtrahieren wir sie, wo sie verschiedene
Richtungen haben, so erhalten wir die Linie _C_, welche die Resultante
der beiden Wechselströme in dem einen Leiter darstellt.

[Illustration: Abb. 163. Kurve der aus zwei Wechselströmen mit
verschiedener Phase entstehenden Resultante.]

[Illustration: Abb. 164. Dreiphasiger Wechselstrom.]

Auch einen ~dreiphasigen~ Wechselstrom mit einer Phasendifferenz von
60° konnte Rudi erzeugen. Er hatte sich dafür einen besonderen mit
drei Spulenpaaren, also mit sechs Spulen versehenen Anker hergestellt,
indem er in eine runde, 2 bis 3 _mm_ starke Eisenplatte sechs
zylindrische Stäbe einnietete, die den Rollen als Kerne dienten;
diese Rollenpaare sind in Abb. 164 mit I _a_, I _b_, II _a_, II _b_
und III _a_, III _b_ bezeichnet und werden so miteinander verbunden,
wie das aus der Figur zu erkennen ist. Der Eisenring muß natürlich
auch entsprechend drei Spulenpaare tragen. Aus der Figur erkennen
wir ferner den Vorteil des dreiphasigen Wechselstromes: wir brauchen
nämlich nicht, wie man anfangs meinen könnte, sechs Leitungen, sondern
nur drei, die dann in der angedeuteten Weise mit den Spulen verbunden
werden. Die Ankerspulenpaare können auf zweierlei Weise geschaltet
werden: entweder, wie Abb. 165 zeigt, in ~Sternschaltung~ oder wie in
Abb. 166 als ~Dreieckschaltung~. Die drei Leitungen werden durch die
Verbrauchsstellen _W₁_, _W₂_, _W₃_, die aus Glühlampen, Heizapparaten,
Motoren u. s. w. bestehen können, miteinander verbunden. In _W₁_, in
_W₂_ und in _W₃_ fließt dann je ein einphasiger Wechselstrom, der
sich, ähnlich wie in Abb. 163, aus zwei Wechselströmen, die eine
Phasendifferenz von 60° haben, zusammensetzt. Die drei Resultanten
haben dann wieder einen Phasenunterschied von 60°.

[Illustration: Abb. 165. Die drei Spulenpaare in Sternform geschaltet.]

[Illustration: Abb. 166. Die drei Spulenpaare im Dreieck geschaltet.]

Die mehrphasigen Wechselströme -- in der Praxis aber eigentlich nur die
dreiphasigen -- bezeichnet man auch als ~Drehströme~, da man mit ihnen
ein magnetisches Drehfeld erzeugen kann.

Um seinen Hörern die Verhältnisse von Stromstärken und Stromrichtungen
in den drei Leitungen eines Drehstromes möglichst klar und anschaulich
zu machen, fertigte sich Rudi einen einfachen Apparat. Er schnitt sich
zwei 60 bis 70 _cm_ große runde Pappendeckelscheiben und befestigte
in der Mitte der einen, um ein paar Zentimeter kleineren, einen etwa
fingerdicken Holzstab als Achse, in die andere schnitt er in die Mitte
ein Loch und drei 1 bis 2 _cm_ breite Schlitze, wie aus Abb. 167 zu
erkennen ist. Auf die Scheibe mit der Holzachse malte er, wie ebenfalls
die Abbildung zeigt, zwei Kreise, deren Durchmesser gleich der Länge
der Schlitze in der anderen Scheibe waren. Die eine Kreisfläche
malte er blau, die andere rot, den übrigen Pappendeckel schwarz
und die Scheibe mit den Schlitzen weiß an. Letztere stellte er zur
Demonstration mit der Kante auf dem Tisch auf und hielt sie senkrecht
fest, während Käthe die Holzachse der farbigen Scheibe von hinten in
das Loch der weißen hineinsteckte und sie dann langsam drehte. Dabei
sah man von vorn, wie die drei Schlitze abwechselnd rot und blau
wurden. Aber sie änderten ihre Farbe nicht plötzlich, sondern wenn der
eine anfangs in seiner ganzen Länge die rote Farbe zeigte, so wurde der
scheinbare Strich immer kürzer, bis man gar kein Rot mehr sah, dann
kam Blau und wurde immer länger und nahm dann wieder ab u. s. w. Bei
diesem Versuch stellen die drei Schlitze die drei Leitungen, Rot die
eine, Blau die andere Stromrichtung und die Länge der in den Schlitzen
erscheinenden Farbenstriche die Stromstärke vor.

[Illustration: Abb. 167. Apparat zur Veranschaulichung eines
Drehstromes.]

[Sidenote: Transformatoren.]

Daß man mit einem solchen Drehstrom sehr einfache Elektromotoren bauen
kann, leuchtet nach den angestellten Experimenten mit dem Drehfeld
(Abb. 162) ein. Ein weiterer noch viel wichtigerer Vorteil, den
auch die einphasigen Wechselströme mit den Drehströmen teilen, ist
die Fähigkeit, sich durch einfache Apparate auf andere Spannungen
transformieren zu lassen. Solche Apparate sind im wesentlichen
unseren Induktoren gleich, nur daß diese für Gleichströme, die durch
eine besondere Vorrichtung periodisch unterbrochen werden müssen,
eingerichtet sind, während jene einfach aus zwei getrennten, auf einen
Eisenkern aufgewickelten Spulen bestehen, bei denen die Unterbrechung
durch die periodische Richtungsänderung ersetzt wird.

Was für einen Vorteil hat es aber im Großbetriebe, die Spannung eines
Stromes transformieren zu können? Wir wissen, daß bei gegebener
Drahtdicke der Widerstand einer Leitung um so größer wird, je länger
wir sie machen. Wenn z. B. für die Beleuchtung einer Stadt die
Wasserkräfte in einem weit entlegenen Gebirgstal ausgenützt werden
sollen, so würde ein Strom mit normaler Spannung (110 Volt) entweder in
der langen Leitung sehr große Verluste erleiden, oder man müßte, um das
zu vermeiden, die Leitung aus ungeheuer dicken Drähten herstellen. Im
ersten Falle tritt also ein Energieverlust ein, im zweiten würden die
Kosten für die Leitung allein so groß werden, daß sich eine derartige
Anlage niemals lohnen könnte. Nun geht aber aus dem Ohmschen Gesetz
(Seite 84 u. f.) hervor, daß ein Strom mit einer gewissen Anzahl von
Watt, sagen wir 1000, mit viel geringeren Verlusten durch eine Leitung
fließt, wenn er hohe Spannung und geringe Stromstärke hat, als wenn die
gleichen 1000 Watt mit geringer Spannung und großer Stromstärke durch
dieselbe Leitung fließen müssen. Also ein Strom mit 1000 Volt und 1
Ampere (gleich 1000 Watt) ist leichter in die Ferne zu leiten, als ein
solcher mit nur 100 Volt und 10 Ampere (ebenfalls gleich 1000 Watt).
Da sich nun aber Ströme mit sehr hohen Spannungen für den Betrieb von
Lampen, Motoren u. s. w. schlecht eignen und außerdem für die mit den
Leitungen in Berührung kommenden Personen lebensgefährlich sein können,
so werden sie vor den Verbrauchsstellen auf niedere Spannung umgeformt,
transformiert. In solchen Transformatoren bestehen die primären
Wickelungen aus vielen Windungen eines dünnen Drahtes, die sekundären
aus wenig Windungen eines dicken Drahtes. Von dem Verhältnis der
primären zur sekundären Spannung hängt auch das Verhältnis der
Drahtmaße der Bewickelung ab.

Soviel etwa sprach Rudi über die Transformatoren; ein besonderes
Experiment führte er dabei nicht vor, obgleich es nicht schwer
gewesen wäre, sich einen kleinen Transformator herzustellen. Wie eine
Maschine, die Drehstrom liefert, herzustellen ist, haben wir auf Seite
194 gesehen. Speziell für diesen Versuch ist es von Vorteil, wenn
die Bewickelung der sechs Ankerspulen aus recht dünnem Draht besteht
(etwa 0,3 _mm_ stark). Den Transformator können wir als sogenannten
Ringtransformator auf folgende Weise konstruieren. Wir stellen aus etwa
0,5 bis 0,6 _mm_ starkem Eisendraht, den wir in einer Bunsenflamme --
nicht etwa im Kohlenfeuer -- tüchtig durchgeglüht haben, einen Ring
her, ähnlich dem, den wir für das magnetische Drehfeld anfertigten,
und teilen ihn auf seinem Umfange in drei gleiche Teile ein, die wir
durch drei um den Ring gebundene Bindfäden bezeichnen. Jetzt wickeln
wir um jedes Drittel vier Lagen eines 0,3 _mm_ starken, isolierten
Kupferdrahtes; das sind also drei einzelne Wickelungen, zwischen denen
etwa 5 _mm_ frei bleiben sollen. Die sechs Drahtenden werden mit
Seidenfäden festgebunden, das Ganze mit Schellacklösung überstrichen
und mit einem in Schellack getränkten Papierstreifen umgeben. Darauf
werden auf jede dieser Wickelungen zwei Lagen eines 1 _mm_ starken
Kupferdrahtes aufgewickelt. Dieser Ring, der sechs dicke und sechs
dünne Drahtenden hat, wird auf einem Brett befestigt, und die Drähte
werden zu Klemmen geführt.

Wir haben jetzt einen Drehstromgenerator und einen
Drehstromtransformator, es fehlt uns nur noch der Drehstrommotor.
Letzterer ist ebenfalls sehr einfach herzustellen. Wir versehen einen
Eisendrahtring wie den des Transformators mit drei Spulenpaaren. Der
Ring soll einen inneren Durchmesser von 4 _cm_, einen äußeren von 5
_cm_ haben. Jede Spule soll aus drei Lagen mit je 10 Windungen eines
0,5 _mm_ starken Drahtes bestehen. Die Verbindungsdrähte der einzelnen
Spulen dürfen nicht durch die Mitte des Ringes gehen, sondern müssen
auf dessen Außenseite verlaufen.

Der Anker dieses Motors ist ebenfalls sehr einfach herzustellen.
Wir biegen aus einem 1 bis 2 _mm_ dicken und 1 _cm_ breiten
Eisenblechstreifen einen Ring, der mit 3 _mm_ Spielraum in den
bewickelten Drahtring hineinpaßt. Die zusammenstoßenden Enden des
Blechstreifens werden verlötet, und der ganze Blechring wird mit einem
~nicht isolierten~, 1 _mm_ starken Kupferdraht so umwunden, wie aus
Abb. 168 hervorgeht. Zwischen je zwei Windungen sei ein Zwischenraum
von 3 bis 4 _mm_. Die Enden des Drahtes werden zusammen- und die
Windungen an den Blechring angelötet Dieser Reif ist in Abb. 168
dargestellt. Wir schieben ihn auf ein Holzscheibchen, das gerade so
hineinpaßt, daß er fest sitzt. In der Holzscheibe wird eine Achse
befestigt.

[Illustration: Abb. 168. Kurzschlußanker.]

[Illustration: Abb. 169. Schaltungsschema eines Transformators.]

Der Ring, der das magnetische Drehfeld erzeugt, wird senkrecht auf
einem Brettchen montiert; rechts und links werden die Lagerträger,
die wir aus Messingblech verfertigen, angebracht. Der Anker muß sich
spielend leicht und ohne zu streifen in dem Magnetringe drehen lassen,
dessen sechs Drahtenden wir zu drei Klemmen führen, wie aus dem Schema
Abb. 169 zu erkennen ist.

Einen Anker, wie den eben beschriebenen, nennt man einen
~Kurzschlußanker~, weil seine Wickelung kurz geschlossen (siehe
Seite 153 u. f.) ist. Die mit dem Eisen des Ankerringes überall in
leitender Verbindung stehenden Kupferwindungen haben den Zweck, die
durch Induktion entstehenden Wirbelströme einen bestimmten Weg zu
führen. Sie folgen also zum größten Teile dem besser leitenden Kupfer
und verstärken dadurch noch den induzierten Magnetismus des Eisens.
(Siehe auch, was darauf bezüglich bei der Erklärung des magnetischen
Drehfeldes Seite 192 gesagt ist.) Weil der Magnetismus in solchen
Ankern induziert ist, werden sie auch als ~Induktionsanker~ bezeichnet.

Wie der Generator, das ist die stromerzeugende Maschine, der
Transformator und der Motor miteinander zu verbinden sind, geht aus dem
Schema in Abb. 169 hervor. Setzen wir den Generator in Gang, so wird
sich auch der Motor drehen; je rascher wir den Anker des Generators
rotieren lassen, desto rascher wird auch der Motor laufen. --

[Illustration: Abb. 170. Schema des ersten Telephons.]

[Sidenote: Das Telephon.]

Zum Schlusse dieses Vortrages erklärte Rudi noch die Einrichtung
des Telephons, das eine der bedeutendsten Nutzanwendungen der
Induktionsströme darstellt.

Das erste Telephon war auffallend einfach: Ein Stahlmagnet war an dem
einen Pol mit einer Drahtspule versehen und in einem Gehäuse von Holz
untergebracht, in dem, kaum einen Millimeter vom Magnetpol entfernt,
eine dünne Eisenmembran befestigt war. Verband man nun die Spulen
zweier solcher Telephone, wie aus Abb. 170 hervorgeht, so konnte man
die Worte, die gegen die Membran I gesprochen wurden, bei II hören und
umgekehrt. Wodurch wird nun die Fernleitung des Schalles in den beiden
Drähten bewirkt?

Wir wissen, daß ein Stück Eisen, wenn es in die Nähe eines Magneten
gebracht wird, selbst magnetisch wird, somit selbst auch Kraftlinien
aussendet und die des Magneten aus ihrer ursprünglichen Richtung
ablenkt. Bei jeder Bewegung der Eisenmembran in unserem Telephon
werden sich deshalb die Kraftlinien des Stahlmagneten etwas verändern
und dadurch in der Drahtspule Induktionsströme erzeugen. Wird z. B.
die Membran I gegen den Pol hinbewegt, so wird ein Induktionsstrom
erzeugt, der so gerichtet ist, daß er den Magneten bei II verstärkt;
dadurch wird auch die Membran II stärker angezogen, macht also auch
eine Bewegung gegen den Pol hin. Entfernt sich die Membran I von ihrem
Magnete, so entsteht der Induktionsstrom in umgekehrter Richtung,
schwächt also in II den Magnet, und deshalb bewegt sich auch Membran II
von ihrem Pol weg. Kurz, die Membran der einen Station macht ganz genau
die Bewegung nach, in die wir die Membran der anderen bringen. Sprechen
wir also gegen die Membran I, so wird diese von den auftreffenden
Luftwellen (Schallwellen) in ganz bestimmter Weise in Schwingung
gebracht. Da die Membran II aber die Bewegungen der Membran I genau
mitmacht, so muß II ebenso schwingen wie I; dadurch werden der Luft in
der Nähe von II dieselben Schwingungen mitgeteilt, die der Membran I
die Bewegung erteilt haben; wir hören also bei II die gleichen Laute,
die gegen I gesprochen werden.

Eine derartig einfache Einrichtung hat aber den Nachteil, daß die
Tonstärke sehr gemindert wird; denn ein großer Teil der Energie des
Schalles wird dazu verbraucht, die Trägheit der ersten Membran zu
überwinden und sie in Schwingung zu versetzen, und dann geht wieder
ein Teil bei der Umsetzung der mechanischen Bewegungsenergie in
elektrische Energie verloren. Wie wir wissen, wird in dem Widerstand
eines Leiters die Energie eines elektrischen Stromes geschwächt; da
sie aber nach dem Gesetz der Erhaltung der Energie nicht verloren
gehen, nicht einfach verschwinden kann, so muß sie sich in eine andere
Energieform verwandelt haben. Elektrische Energie wird in Widerständen
zum Teil in ~Wärme~ umgesetzt, wie wir schon an den auf Seite 51 und
57 beschriebenen Experimenten gesehen haben. Man nennt diese durch
elektrische Ströme in Leitern hervorgerufene Wärme ~Joulesche~ Wärme.
Dieser Vorgang spielt sich zum Teil, je nach dem Widerstand (Länge) der
Leitung auch hier ab. Bei der zweiten Station finden in umgekehrter
Reihenfolge dieselben Verluste noch einmal statt.

[Illustration: Abb. 171. Schema des Mikrophones.]

[Sidenote: Das Mikrophon.]

Ein solches Telephon hatte eigentlich nur theoretisches Interesse;
zum praktischen Gebrauch war es kaum anzuwenden, da die Töne an der
Empfangsstation zu schwach wiedergegeben wurden. Dieser Mißstand
wurde durch die Erfindung des ~Mikrophones~ durch Hughes beseitigt.
Hughes befestigte auf einem Resonanzkästchen parallel nebeneinander
zwei Kohlestäbchen und legte auf diese ein drittes. Dann verband er
die eine der befestigten Kohlen mit einem Pol, die andere durch ein
Bellesches Telephon _T_ -- so genannt nach ~Graham Bell~, dem Erfinder
des vorher beschriebenen Telephones -- mit dem anderen Pol eines
Elementes _E_ (Abb. 171). Wird bei dieser Einrichtung durch irgend
eine Erschütterung der Deckel des Resonanzkästchens (_R_) rasch nach
unten bewegt und mit ihm die beiden Kohlen _a_ und _b_, so wird das
nur leicht aufliegende Stäbchen _c_ infolge seiner Trägheit nicht so
rasch folgen können, es wird in dem Augenblick nicht so fest auf _a_
und _b_ aufliegen als vorher; dadurch aber, daß der Kontakt geringer
wird, wird der Widerstand für den Strom größer, der Strom selbst also
schwächer. Wird umgekehrt der Resonanzboden gegen _c_ hinbewegt, so
wird der Kontakt inniger und der Strom stärker. Die Stromstärke gerät
demnach in Schwankungen, die den Schwingungen des Resonanzbodens analog
sind. In genau derselben Weise schwankt dann die Stärke des vom Strome
umflossenen Stahlmagneten, so daß schließlich die Membran des Telephons
die Schwingungen des Resonanzbodens genau mitmacht. Einen derartigen
Kohlenkontakt auf einem Resonanzboden nennt man ~Mikrophon~.

[Illustration: Abb. 172. Schema einer Telephonanlage.]

Jedoch auch diese Vorrichtung genügte nicht, wenn man auf sehr große
Entfernungen sprechen wollte; der Strom des Elementes wurde in
einer langen Leitung zu sehr geschwächt. Aber gerade der Umstand,
daß der durch das Mikrophon gehende Strom durch die Schallwellen in
Schwankungen gerät, ermöglicht es uns, ihn zu transformieren, auf eine
andere Spannung zu bringen, genau so, wie wir die Wechselströme in
den Transformatoren transformiert haben. Die sich dadurch ergebende
Schaltungsweise ist aus Abb. 172 zu erkennen: I und II bezeichnen die
beiden Fernsprechstationen. Wird nun in I gesprochen, so macht der
Strom folgenden Weg: er fließt von Element _E₁_ durch das Mikrophon
_M₁_ und durch die um einen Eisenkern _K_ gewundene primäre (dicke)
Wickelung _p_ der Induktionsrolle _J₁_ zum Element _E₁_ zurück. Beim
Durchgang durch das Mikrophon, gegen welches gesprochen wird, wird
er bald stärker, bald schwächer, gerät also in Schwankungen. Dieser
unstete Strom wird beim Durchgang durch _pp_ in _J₁_ in der sekundären
Wickelung _ss_ auf hohe Spannung und geringe Stromstärke transformiert,
so daß er jetzt ohne erhebliche Verluste in die Ferne geleitet werden
kann. Er geht von _J₁_ zuerst durch das Telephon _T₁_, durch den einen
Ferndraht zu dem Telephon _T₂_, durch _J₂_ und durch den anderen
Ferndraht nach _J₁_ zurück. Da er in den Telephonen deren Stahlmagnete
umkreist, teilt er ihrem Magnetismus seine eigenen Schwankungen mit,
dadurch gerät die Eisenmembran in Schwingung, so daß man die gegen _M₁_
gesprochenen Worte in _T₂_ hören kann. In der gleichen Weise kann man
von Station II nach Station I sprechen.

Bei einer praktischen Fernsprechanlage muß natürlich noch ein
Anrufwecker (Klingel) und eine Vorrichtung vorhanden sein, die es
gestattet, wenn nicht gesprochen wird, den Batteriestrom auszuschalten,
damit die Elemente nicht erschöpft werden. (Siehe auch ~Herstellung
einer Telephonanlage~ im Anhang.) --

An dieser Stelle sei noch die Beschreibung der Herstellung der beiden
vorerwähnten Meßinstrumente für Wechselstrom, dessen theoretische
Betrachtungen auf Seite 187 nicht unterbrochen werden sollten,
nachgeholt.

[Sidenote: Das Hitzdrahtinstrument.]

Ein genau arbeitendes Hitzdrahtinstrument können wir uns nicht
selbst herstellen, wenigstens nicht für geringe Stromstärken, da
es ohne korrigierende Vorrichtungen auch auf die Schwankungen der
Lufttemperatur reagiert. Da es aber theoretisches Interesse darbietet,
auch zur Demonstration sehr geeignet und, wenn keine Ansprüche an
Genauigkeit und Präzision gestellt werden, sehr leicht anzufertigen
ist, so sei seine Herstellung hier beschrieben.

[Illustration: Abb. 173. Das Hitzdrahtinstrument.]

[Illustration: Abb. 174. Lager für den Zeiger des Hitzdrahtinstrumentes
(Vertikalschnitt).]

[Illustration: Abb. 175. Dasselbe (Horizontalschnitt).]

Auf ein langes, schmales Grundbrett _a_ (Abb. 173), das mit Stollen
zu versehen ist, wird ein rechteckiges Brett _b_ aufgeschraubt. In
der linken oberen Ecke wird die Lagervorrichtung _c_ für den Zeiger
befestigt. Letztere ist in Abb. 174 und 175 besonders dargestellt.
Auf ein längliches, etwa 1 _mm_ starkes Messingplättchen _d_ wird der
zweimal rechtwinkelig gebogene Bügel _e_ aufgelötet, der aus einem
1 bis 1,5 _mm_ starken Messingblechstreifen gefertigt ist. Dieser
Bügel erhält auf der Innenseite bei _f_ einen ziemlich tiefen mit
einem Körner eingeschlagenen Punkt und bei _g_, genau dem Körnerpunkt
gegenüber, ein Loch, in das ein Muttergewinde geschnitten wird, damit
darin die Schraube _h_ eingedreht werden kann. Letztere erhält bei
_i_ ebenfalls einen Körnerpunkt. Ein etwa 2 _mm_ starkes, rundes
Eisenstiftchen _k_ wird auf beiden Seiten zugespitzt und muß zwischen
_f_ und _i_ eingespannt werden können. An dieses Stiftchen wird ein
2 _mm_ starker Eisendraht angelötet und an dem kurzen auch noch
etwas über _k_ hinaussehenden Ende zum Häkchen _m_ gebogen. Soll das
Instrument für Ströme mit mehreren Amperes bestimmt sein, so muß der
Zeiger, um stärker belastet werden zu können, aus einem Blechstreifen
hergestellt werden, etwa so, wie Abb. 176 zeigt.

[Illustration: Abb. 176. Zeiger für das Hitzdrahtinstrument.]

Das Stiftchen wird nun eingesetzt und die Schraube _h_ soweit
angezogen, daß _k_ nicht herausfallen, sich aber noch leicht drehen
kann. Dann wird ein Draht aus Nickelin (es kann auch Eisen, Platin,
sogar Kupfer verwendet werden), dessen Dicke sich nach den zu messenden
Stromstärken richten muß, an einem Ende mit einer Schleife versehen,
hiermit in das Häkchen _m_ eingehängt und, von vorn gesehen, einmal
links herum um _k_ gewunden und dann an der Klemme β befestigt. Der
Draht muß so gespannt werden, daß der Zeiger _l_ horizontal liegt.
Die Klemme α wird noch durch einen Kupferdraht mit _c_ verbunden,
wonach eine Skala, wie in Abb. 173 zu sehen ist, auf _b_ angebracht
wird. Der Zeiger wird durch das Scheibchen _n_ aus Messing- oder
Bleiblech so weit beschwert, daß der Draht straff gespannt ist. Die
Drahtdicke muß sich, wie schon erwähnt, nach der Stromstärke richten.
Für die Wechselströme, die die auf Seite 138 u. f. beschriebenen
magnetelektrischen Maschinen liefern, wird ein 12 bis 15 _cm_ langer
(Strecke β bis _c_ Abb. 173), 0,1 bis 0,2 _mm_ starker Nickelindraht
richtig sein. Ist der Draht aus einem besser leitenden Metall, so muß
er dünner und nötigenfalls auch länger sein.

Die Wirkungsweise des Instrumentes ist sehr einfach. Fließt durch den
Draht ein Strom, so entwickelt sich infolge seines großen Widerstandes
Joulesche Wärme (von der wir auf Seite 202 sprachen); der Draht wird
deshalb länger und läßt den Zeiger sinken.

[Sidenote: Das Elektrodynamometer.]

Das ~Elektrodynamometer~ können wir bei sorgfältiger Ausführung
weit empfindlicher und genauer arbeitend herstellen als das
Hitzdrahtinstrument. Es besteht aus einer festen und einer beweglichen
Drahtspule. Da beide Spulen gleichzeitig vom Strome durchflossen
werden, so wird die bewegliche immer nach der gleichen Seite hin
abgelenkt, auch wenn sich die Stromrichtung umkehrt.

[Illustration: Abb. 177. Das Elektrodynamometer.]

Abb. 177 zeigt ein Elektrodynamometer von oben gesehen. Wir stellen aus
Messingblech einen Rahmen _a_ her, etwa 10 _cm_ lang, 2,5 _cm_ hoch
und 1,5 _cm_ breit. Dieser Rahmen wird mit etwa 20 _m_ eines 0,7 bis
0,8 _mm_ starken, isolierten Kupferdrahtes bewickelt. Je schwächer der
zu messende Strom ist, desto dünner und länger muß der Draht sein. Ein
zweiter Rahmen _b_, der in den ersten hineinpaßt, wird mit etwa 15 _m_
Draht bewickelt. In die Mitten der Langseiten werden bei beiden Rahmen
2 _mm_ weite Löcher gebohrt; auf diese Löcher werden bei dem größeren
Rahmen (_a_) außen kurze Stückchen eines 3 _mm_ weiten Messingrohres
aufgelötet, damit das Loch nicht von der Bewickelung verdeckt wird; bei
dem kleineren Rahmen (_b_) wird durch die beiden ein 2 _mm_ starkes
Messingstäbchen als Achse gesteckt; letzteres soll ziemlich fest
sitzen, aber in den Bohrungen von _a_ sich leicht drehen können. Das
eine Ende der Bewickelung von _b_ wird an der Achse angelötet; das
andere Ende wird zu einem runden Blechscheibchen _c_ geführt, das mit
Schellackkitt (Seite 5) auf _b_ befestigt wird. Auf diesem Scheibchen
liegt das eine Ende der Bewickelung von _a_ auf. Jetzt wird der
größere Rahmen, wie aus der Abbildung zu sehen ist, auf ein senkrecht
stehendes Brett _d_ mit Schellackkitt aufgekittet. Die Klemme α wird
mit dem noch freien Drahtende von _a_, die Klemme β mit einem an dem
Rahmen von _a_ angelöteten Draht verbunden. Sollte der Rahmen _b_ sich
im indifferenten Gleichgewicht befinden, so muß er so beschwert werden,
daß seine Längsachse in der Ruhelage lotrecht steht.

Wird das Instrument von einem Strome, sei es ein Gleich- oder ein
Wechselstrom, durchflossen, so wird der Rahmen _b_ aus seiner
lotrechten Lage abgelenkt. Wir können an dem beweglichen Rahmen einen
Zeiger und auf _d_ eine Skala anbringen und das Instrument durch
Vergleich mit einem anderen eichen; dabei müssen natürlich das zu
eichende und das Vergleichsinstrument hintereinander geschaltet werden
(siehe auch Seite 98).

Das im Anhang beschriebene Universalinstrument ist ebenfalls
für Wechselströme verwendbar. Wir können uns, wenn uns der oben
beschriebene Apparat zu einfach und das Universalinstrument zu
umständlich ist, etwa in der Mitte zwischen beiden halten.

So können wir z. B. das oben beschriebene Instrument dadurch wesentlich
verfeinern, daß wir die Lager der beweglichen Spule sorgfältiger
herstellen, indem wir folgendermaßen verfahren: In die Mitten der
Längsseiten der äußeren Spule wird, wie auch schon oben beschrieben, je
ein Messingröhrchen eingesetzt. Nun darf aber die Achse der beweglichen
Spule nicht in diesen Röhrchen gelagert sein, sondern muß freien
Spielraum in ihnen haben und besonders gelagert werden. Zu diesem
Zweck wird das Brett _d_ so durchbohrt, daß das Loch eine Fortsetzung
zu den durch die Messingröhrchen gebildeten Öffnungen in der äußeren
Spule darstellt. Die Lagerung der Achse kann dann in der auf Seite 205
beim Hitzdrahtinstrument beschriebenen Weise hergestellt werden; die
Stromzuführung geschieht in dem Fall entweder durch zwei auf der Achse
sitzende Schleifringe oder nach der im Anhange beim Universalinstrument
beschriebenen Methode. Auch ist es besser, die innere Spule so zu
gestalten, daß ihre Längsachse die größere Ausdehnung hat.


  [5] Unter einem magnetischen Feld versteht man den von Kraftlinien
      durchdrungenen Raum in der Nähe eines Magneten.




[Illustration]




Fünfter Vortrag.

Von der Geissler- zur Röntgenröhre.


Um anschauliche Experimente über den Durchgang der Elektrizität durch
verdünnte, das heißt unter geringem Druck stehende Gase vorzuführen,
brauchen wir vor allem eine hinreichend starke Quelle für hochgespannte
Elektrizität. Für geringe Ansprüche genügen schon Funkeninduktoren
von 1 bis 2 _mm_ Funkenlänge. Je größer und leistungsfähiger unser
Apparat ist, desto glänzender und vielseitiger können wir unsere
Versuche gestalten. Für sehr viele hierher gehörende Experimente ist
die Influenzelektrisiermaschine dem Funkeninduktor vorzuziehen, da bei
ihr, wenn man keine Kondensatoren einschaltet, die Lichterscheinungen
ruhiger sind. Sie hat freilich den Nachteil, daß wir zu ihrer Bedienung
eine zweite Person brauchen, und ferner, daß sie bei feuchtem Wetter
nie sicher arbeitet.

Da sich für die Verwendung von Leidener Flaschen beim Gebrauch der
Influenzmaschine für die einzelnen Fälle keine genauen Angaben
machen lassen, so sei hier ein für allemal gesagt, daß man sämtliche
Experimente mit verschiedenen Kapazitäten anstellen soll; es ist auch
hier der im Anhang beschriebene variable Kondensator recht brauchbar;
es ist dann leicht zu erkennen, in welchem Falle man die bessere
Wirkung erzielt. Der Kondensator verstärkt meist die Wirkung, die
Lichterscheinungen werden aber unruhig und zuckend.

Rudi bediente sich seiner selbstgefertigten Influenzmaschine
(Seite 19 u. f.), die wir noch vom ersten Vortrage her kennen. Er
hatte ja eine unermüdliche Assistentin, seine Schwester Käthe, die
ihm bei allen Versuchen die Maschine drehte. Außerdem hatte er
sich eine Trockenvorrichtung hergestellt, so daß er auch von dem
Feuchtigkeitsgrade der Luft nur noch wenig abhängig war.

[Sidenote: Der Trockenapparat.]

Diese Trockenvorrichtung bestand aus einem Eisenblech, das etwa 30
_cm_ länger und breiter war als das Grundbrett der Maschine und an
dessen vier Ecken je eine lange Eisenstange eingenietet war, so daß das
Eisenblech auf den vier Füßen hoch genug stand, um die Influenzmaschine
unter sich aufzunehmen. Rechts und links von der Maschine stellte Rudi
dann zwei Argandbrenner[6] mit Asbestzylinder so auf, daß der obere
Zylinderrand sich etwa 6 _cm_ unter dem Eisenblech befand. Etwa zehn
Minuten vor Gebrauch der Maschine zündete er die Lampen an; solange er
die Maschine benützte, stellte er sie aber beiseite und ließ nur noch
das heiße Eisenblech über ihr (Abb. 178).

[Illustration: Abb 178. Trockenapparat für die Influenzmaschine.]

Da an dem Tag des Vortrages die Luft außerordentlich trocken war,
hielt es Rudi für überflüssig, den Trockenapparat zu verwenden. Er
probierte kurz vor dem Vortrag alle wichtigen Experimente noch einmal
durch, und sie gelangen mit seltener Leichtigkeit. Aber während des
Vortrages wurde die Wirkung der Maschine immer schlechter, und er mußte
schließlich entgegen seinem ursprünglichen Vorhaben den Funkeninduktor
verwenden.

Es war Rudi bald klar, daß diese Störung nur daher kommen konnte, daß
durch die Anwesenheit der vielen Personen die Luft im Zimmer ständig
feuchter wurde. Er ließ deshalb bei dem nächsten Vortrage seine Hörer
sich in einem anderen Zimmer versammeln und erst kurz vor Beginn
in den Vortragsraum eintreten. Ferner hatte er die Maschine, bis er
sie zum ersten Male gebrauchte, im angrenzenden Zimmer unter dem
Trockenapparate stehen. Erst zum Beginn der ersten Experimente brachte
Käthe die Maschine samt dem heißen Blechdach, aber ohne die Lampen,
herein.

[Illustration: Abb. 179. Schnitt durch die Vakuumpumpe.]

[Sidenote: Die Vakuumpumpe.]

Um zu zeigen, wie sich der Ausgleich der Elektrizitäten einer
Influenzelektrisiermaschine in einem abgeschlossenen Raum bei
zunehmender Verringerung des Luftdruckes verändert, bedürfen wir einer
Luftpumpe, einer sogenannten Vakuumpumpe, die man sich in einfacher
Form ziemlich leicht selbst herstellen kann.

Abb. 179 zeigt den Schnitt durch eine solche Pumpe, die an jedem Tische
befestigt werden kann, und für die wichtigsten Versuche ausreicht.
(In der Abbildung ist der Zylinder der Pumpe im Verhältnis zum Teller
größer gezeichnet, damit die einzelnen Teile deutlicher sichtbar sind.)

Den Teller _a_ sägen wir aus einem 1 bis 2 _cm_ dicken Brette von
Hartholz; er soll einen Durchmesser von 20 bis 25 _cm_ bekommen und
muß vollkommen eben und in der Mitte mit einer Bohrung versehen sein.
Um einem Verziehen des Holzes vorzubeugen, bestreichen wir ihn mit
geschmolzenem Paraffin, das wir ziemlich reichlich auftragen und dann
mit einem recht heißen Plätteisen nochmals überfahren, damit es gut in
alle Poren des Holzes eindringt.

Solange das Brett noch warm ist, wird auf die Oberseite eine 2 bis
3 _mm_ dicke Schicht unseres bekannten Kolophonium-, Wachs- oder
Leinölkittes, der ziemlich ~hart~ sein soll (Seite 66), aufgetragen.
Darauf wird eine runde, ebenfalls mit einem Loch versehene angewärmte
Glasplatte (_c_) (womöglich Spiegelglas) vorsichtig aufgepreßt (über
das Durchbohren von Glas siehe Seite 12 und 13).

Nach dem Erkalten muß die Glasplatte eben, bei Spiegelglas nur
leicht matt abgeschliffen werden. Wir befreien eine unbrauchbare
photographische Platte in der Größe von 9 × 12 _cm_ von ihrer
Gelatineschicht und kitten mit Kolophonium-Wachskitt ein etwa 5 × 8
_cm_ großes und 2 _cm_ dickes Holzklötzchen auf. Jetzt beschaffen
wir uns die drei feinsten Nummern Schmirgelpapier, überschwemmen die
ganze Glasplatte mit Wasser, streuen reichlich von dem wenigst feinen
Schmirgel darauf und schleifen mit der Glasplatte die Platte des
Tellers eben, wobei wir den an der Glasplatte befestigten Holzklotz
als Griff benutzen. Beide Glasplatten werden matt, aber zuerst nur
an einzelnen, an den erhabenen Punkten. Um sich von Zeit zu Zeit von
dem Fortgang der Arbeit zu überzeugen, spült man den Glasteller mit
Wasser ab und reibt ihn dann mit einem Tuche trocken. Die geebneten
Stellen sind dann, da sie matt sind, leicht von den noch unebenen zu
unterscheiden. Ist die ganze Platte gleichmäßig matt, was nach etwa
einer halben Stunde tüchtigen Schleifens erreicht sein dürfte, dann
schleifen wir während der Hälfte der bis jetzt aufgewendeten Zeit
mit dem feineren, ebensolange mit dem feinsten Schmirgelpulver und
schließlich ohne solches -- nur mit Wasser -- nach.

Jetzt besorgen wir uns ein rechtwinkelig gebogenes Gasleitungsrohr
_d_; beide Enden werden mit Gewinden versehen. Das Rohr muß sich
gerade durch das Loch von _a_ hindurchschieben lassen. An dem kürzeren
Schenkel wird der Ring _e_ angelötet, auf welchem _a_ aufliegt. Dann
wird ein das Rohr eng umschließender Gummiring _f_ aufgelegt und mit
der Schraubenmutter _g_ gegen _c_ gepreßt. Die Schraubenmutter wird
schließlich an _d_ angelötet.

Die Verbindungsstelle zwischen Rohr und Teller wird mit der Zeit leicht
undicht; man kann deshalb gleich von vornherein alle in Frage kommenden
Fugen mit Schellackkitt (Seite 5), auch Siegellack oder Emaillack
überziehen, hauptsächlich auf der Seite, von welcher der Luftdruck
wirkt, also auf der Außenseite.

Der zweite wichtige Bestandteil unseres Apparates ist der sogenannte
~Zweiwegehahn~. Er ist in der Abb. 179 im Querschnitte gezeichnet. Wir
stellen ihn aus einem einfachen Gashahn (Abb. 180) her, den wir am
besten neu kaufen. Ein solcher Hahn besteht aus einem kugelförmigen
Mittelstück und zwei mit Gewinden versehenen Rohransätzen. In dem
Mittelstück kann ein konischer Bolzen, der quer durchbohrt ist, gedreht
werden. Steht diese Bohrung senkrecht zur Achse der Rohransätze, so ist
der Hahn geschlossen, wird dieser um 90° gedreht, so ist er geöffnet.
An den meisten Gashähnen sind in den Bolzen kleine Stifte, die eine
Drehung von mehr als 90° verhindern; diese müssen entfernt werden, so
daß man den Bolzen vollständig umdrehen kann. Jetzt wird letzterer
so gestellt, daß der Hahn geöffnet ist; dann bohren wir durch das
Mittelstück und durch die Hälfte des Bolzens ein Loch, wie dies aus den
Abbildungen deutlich zu sehen ist (_h_ in Abb. 179).

[Illustration: Abb. 180. Der in einen Zweiwegehahn veränderte Gashahn.]

Der dritte Bestandteil ist die Pumpe. Wir kaufen uns ein 2 bis 3
_cm_ weites, etwa 30 _cm_ langes starkwandiges Messingrohr (_i_).
In dem einen Ende dieses Rohres wird der Ring _k_ eingelötet, der
mit einem Muttergewinde versehen ist. In letzteres wird der Hahn _h_
eingeschraubt und ebenfalls verlötet.

Wir kommen nun zur Herstellung des Kolbens. Eine 2 bis 3 _mm_ starke
Messing- oder Eisenscheibe _l_, die gerade in das Rohr hineinpaßt,
erhält in der Mitte eine Bohrung (ohne Gewinde), durch die man das
mit einem Gewinde versehene Ende der Eisenstange _m_ hindurchschieben
kann. An dieser Stange ist das Messingscheibchen _p_ angelötet, dessen
Halbmesser um etwa 2 _mm_ kleiner ist als der von _l_. Dann schneiden
wir uns von alten Glacéhandschuhen drei bis vier runde Scheibchen, die
in der Mitte mit einem Loch versehen sind, und deren Halbmesser etwa um
5 _mm_ größer ist als der von _l_ und legen sie einige Zeit in reines
Maschinenöl. Wenn sie vollständig durchtränkt sind, bringen wir sie auf
das Messingscheibchen _p_, wie aus der Abb. 179 zu erkennen ist (_o_);
darauf wird _l_ mit der auf _m_ aufgeschraubten Mutter _n_ fest gegen
_p_ angepreßt. Das Blechscheibchen _q_ dient zur Führung der Stange _m_.

Das Kolbenende der Stange _m_ soll so lang sein, daß es durch den
Ansatz des Hahnes bis auf den Stöpsel hindurchgeht; es soll auch
möglichst genau in jene Öffnung hineinpassen, damit der sogenannte
schädliche Raum _s_ möglichst klein wird. Aus dem gleichen Grunde
müssen wir auch noch die leeren Kanten bei _r_ mit Wachs oder Paraffin
ausfüllen.

Wir nehmen zu diesem Zweck den Stöpsel aus dem Hahne heraus und machen
letzteren etwas warm, dann schieben wir den Kolben so weit in den
Zylinder hinein, daß die Öffnung _s_ gerade noch frei bleibt. Jetzt
stellen wir die Pumpe so auf, daß der Hahn oben ist, gießen durch
letzteren möglichst heißes Paraffin in den Zylinder und drücken dann
den Kolben so weit als möglich hinein, wobei natürlich wieder etwas
Paraffin herausgetrieben wird. Nach dem Erkalten wird das Loch für den
Stöpsel und der äußere Rohransatz vom Paraffin gereinigt. Letzterer
wird nun, wie aus Abb. 179 zu erkennen ist, mit dem Rohre _d_ verbunden.

Wir können uns auch noch eine Glasglocke, den Rezipienten, selbst
herstellen. Wir beschaffen uns eine starkwandige, möglichst weite
Flasche aus weißem Glas, deren Boden wir möglichst glatt entfernen
müssen. Wir umkleben sie deshalb da, wo sie gesprengt werden soll,
mit zwei mehrmals herumgewundenen Papierstreifen, die einen nur 2
bis 3 _mm_ breiten Raum zwischen sich frei lassen. In dieser Rinne
legen wir eine gut gezwirnte, möglichst harte Schnur einmal um die
Flasche, befestigen an dem einen Schnurende ein 1 bis 2 _kg_ schweres
Gewicht und an dem anderen einen runden Holzstab. Die Flasche lassen
wir von einer zweiten Person halten und ziehen nun, die Schnur an dem
Holzgriff fassend, das Gewicht auf, lassen es sinken, ziehen es wieder
auf u. s. f., bis infolge der Reibung die Hitze so groß wird, daß die
Schnur durchbrennt und das Gewicht zu Boden fällt. Jetzt wird das
Bodenende der Flasche so rasch als möglich in kaltes Wasser getaucht.
Entlang der von der Schnur berührt gewesenen Stelle springt der Boden
ab. Ein anderes Verfahren besteht darin, daß man zuerst die Flasche
unter ständigem Drehen über einer Flamme auf etwa 250° erhitzt und
dann da, wo der Sprung entstehen soll, einen mit Salzwasser benetzten
Bindfaden herumschlingt.

Der dadurch entstandene Rand der Flasche ist jetzt noch eben zu
schleifen; diese Arbeit nehmen wir auf einer möglichst ebenen
Sandsteinplatte mit Wasser und Schmirgel vor.

[Illustration: Abb. 181. Der Rezipient als Entladungsröhre.]

Um elektrische Ausgleiche in dem Rezipienten vornehmen zu können,
führen wir durch einen durchbohrten Gummistöpsel eine Messingstange
ein, die die eine Elektrode bildet; als die andere Elektrode dient uns
das durch den Teller führende Metallrohr. Der untere eben geschliffene
Rand der Glasglocke wird zur besseren Abdichtung mit Talg eingerieben.
Die ganze Anordnung geht aus Abb. 181 hervor: _a_ ist die Glocke, _b_
der Teller, _c_ das Rohr, das zur Pumpe führt, _d_ der Gummistopfen, in
dem die Messingstange _e_ steckt. Ein aus Draht gebogener und mit einer
Kugel versehener Dreifuß _f_ bildet auf das Rohrende gesetzt die zweite
Elektrode.

Wer sich selbst Geißlersche Röhren herstellen will, der muß im
Glasblasen einige Übung besitzen. Einfache Röhren sind nicht schwer
herzustellen. Wir schmelzen in das eine Ende eines 0,5 bis 1 _cm_
weiten Glasrohres -- die Länge richtet sich nach der Leistungsfähigkeit
unserer Apparate -- einen Platindraht ein; nahe diesem Ende setzen
wir ein etwas dünneres Röhrchen nach der Seite an und schmelzen
dann auch in das andere Ende einen Platindraht ein. Wie diese Röhre
mit dem Rezipienten zu verbinden ist, geht aus Abb. 182 hervor.
In den Schlauch _a_ ist, damit er nicht von dem äußeren Luftdruck
zusammengequetscht werde, eine eng gewundene Drahtspirale zu stecken.

Während des Auspumpens der Röhre läßt man den elektrischen Strom
hindurchgehen; ist dann die Lichterscheinung so, wie man sie wünscht
-- man kann sie natürlich nur im verdunkelten Zimmer gut sehen --, so
pumpt man noch etwas weiter und schmilzt dann die Röhre ab.

[Illustration: Abb. 182. Verbindung der Geißlerröhre mit dem
Rezipienten zum Auspumpen.]

Um die Verdünnungen in Röhren noch weiter treiben zu können, müssen
wir die Geißlersche Röhre samt dem Schlauch _a_ (Abb. 182) und der
Glasröhre, die durch den Gummistöpsel geht, mit Quecksilber anfüllen.
Nachdem wir uns überzeugt haben, daß nirgendmehr Luftblasen haften,
stecken wir den Gummistöpsel auf den Rezipienten und pumpen denselben
aus, bis alles Quecksilber aus der Röhre zurückgesunken ist, aber nicht
weiter, als bis zu der in Abb. 182 mit _b_ bezeichneten Stelle, da in
dem Schlauch _a_ meistens Luftbläschen haften bleiben. In der Mitte
zwischen _b_ und der Ansatzstelle wird das Röhrchen dann abgeschmolzen.

Wie weit wir mit diesen Apparaten die Verdünnung in einer Röhre bringen
können, hängt natürlich von ihrer Ausführung und Handhabung ab. Die
für gewöhnliche Geißlersche Röhren nötige Verdünnung ist leicht zu
erreichen; viel schwieriger ist es schon, Röhren für Kathodenstrahlen
herzustellen. In Röntgenröhren schließlich ist die Verdünnung der Luft
so stark, daß wir den Versuch, uns solche selbst herzustellen, von
vornherein aufgeben müssen. --

[Illustration: Abb. 183. Einfache Röhre auf dem Rezipienten.]

[Illustration: Abb. 184. Geißlersche Röhren, ungefüllt.]

[Sidenote: Experimente mit der Luftpumpe.]

Wir setzen auf den Rezipienten, wie aus Abb. 183 hervorgeht, eine
einfache Röhre mit eingeschmolzenen Platinelektroden, deren Abstand
größer als die Schlagweite unseres Funkeninduktors oder unserer
Influenzmaschine sein muß, und verbinden sie mit der Stromquelle.
Wir wählen Platin, weil es zum Einschmelzen in Glas das geeignetste
Metall ist, da es fast denselben Ausdehnungskoeffizienten hat wie
Glas. Für einfachere Instrumente, wie das oben erwähnte, genügt auch
Aluminiumdraht, der den Vorteil hat, wesentlich billiger zu sein; wenn
wir dann die Einschmelzstelle, solange sie noch warm ist, mit gutem
roten Siegellack überziehen, so hält sie sicher dicht. Im verdunkelten
Raum sieht man dann an den Elektroden nur sehr schwaches Glimmlicht.
Fängt man dann an, die Pumpe in Tätigkeit zu setzen, so wird der
Lichtbüschel an der Kathode (negative Elektrode) heller, größer und
schärfer abgegrenzt, und an der Anode (positive Elektrode) zeigt
sich ein kleines helles Lichtpünktchen. Pumpt man weiter, so beginnt
schließlich der ganze Raum zwischen den Elektroden schwach zu leuchten:
ein violettes Lichtband zieht sich durch die Röhre, ohne aber ihre
Breite ganz zu erfüllen. Bei weiterer Verdünnung wird der violette
Streifen breiter, und man kann sehen, daß das Licht nicht einheitlich,
sondern geschichtet ist; die Röhre scheint erfüllt von einzelnen hellen
Scheibchen mit dunkeln Zwischenräumen. Dieses geschichtete Lichtband
beginnt unmittelbar an der Anode, geht aber nicht ganz bis zur Kathode
hin; hier bleibt ein dunkler Raum, der bei noch weiter gesteigerter
Verdünnung immer größer wird. Das positive Licht wird immer kürzer und
seine Schichtung immer undeutlicher.

[Illustration: Abb. 185. Geißlersche Röhren. Zu füllen mit
fluoreszierenden Flüssigkeiten.]

[Illustration: Abb. 186. Hittorfsche (Crookessche) Röhre.]

Hier hörte die Leistungsfähigkeit der Pumpe, die sich Rudi selbst
gefertigt hatte, auf. Er hatte sich deshalb zur Demonstration der
Kathodenstrahlen eine sogenannte Crookessche Röhre (Abb. 186) gekauft.
Auch Geißlersche Röhren in verschiedenen Stufen der Evakuation und in
sehr mannigfaltigen Formen kommen in den Handel (Abb. 184 und Abb. 185).

[Sidenote: Die Kathodenstrahlen.]

Wird die Verdünnung in der Röhre noch weiter getrieben, so verschwindet
das positive Licht schließlich ganz, aber eine andere merkwürdige
Erscheinung tritt dafür ein. Es gehen nämlich von der Kathode Strahlen
aus, die man nicht sehen, sondern nur daran erkennen kann, daß sie die
Glaswand der Röhre da, wo sie sie treffen, zum Fluoreszieren bringen.
Bei unserer Röhre, in welche Drähte eingeschmolzen sind, wird das Glas
um die Anode herum grün leuchten. Besteht die Kathode aus einem runden
Blechscheibchen, so wird die dem Scheibchen gegenüberliegende Stelle
zum Fluoreszieren gebracht. Ist zwischen die negative Elektrode und die
gegenüberliegende Glaswand ein Gegenstand aus Metall gebracht, z. B.
ein Kreuz _b_ wie in Abb. 187, so zeichnet dieser einen deutlichen
Schlagschatten _d_ auf das Glas. Alle diese Erscheinungen weisen darauf
hin, daß die Kathodenstrahlen sich senkrecht zu der Fläche des Punktes
fortpflanzen, von dem sie ausgehen. ~Dabei ist es ganz einerlei, an
welcher Stelle sich die Anode befindet.~

[Illustration: Abb. 187. Crookessche Röhre.]

Eine weitere eigentümliche Eigenschaft dieser Strahlen ist die, daß sie
alle nicht metallischen Körper, die sie treffen, zur Phosphoreszenz
bringen. Man hat Röhren hergestellt, in denen verschiedene Mineralien
den Kathodenstrahlen ausgesetzt werden können; die Stoffe leuchten dann
je nach ihrer Natur in verschiedenen Farben auf.

Ferner kann man bemerken, daß das Glas einer Crookesschen Röhre,
da, wo es von den Kathodenstrahlen getroffen wird, also an der grün
fluoreszierenden Stelle, sich mit der Zeit stark erhitzt. Diese
Erwärmung kann so weit gehen, daß das Glas weich wird und dem äußeren
Luftdruck nachgibt. Von diesen Strahlen getroffene Metallteile können
bis zur Weißglut, ja bis zum Schmelzen gebracht werden.

Crookes entdeckte auch, daß die Kathodenstrahlen mechanische Wirkungen
ausüben können. Um das nachzuweisen, hat man in der Röhre ein leichtes
Flügelrädchen so angebracht, daß die obere Hälfte desselben sich gerade
zwischen den Elektroden befand. Wurde ein Strom durchgeleitet, so
drehte sich das Rädchen so, als ob von der Kathode ein Wind ausginge,
der, die oberen Flügelchen treffend, es zur Rotation brachte.

Bringen wir einen Magneten in die Nähe der Röhre, so sehen wir,
daß er die Kathodenstrahlen ablenkt. Wir können mit ihm den grünen
Fluoreszenzfleck von seiner ursprünglichen Stelle wegziehen; er
folgt genau den Bewegungen des Magneten. Rudi machte diesen Versuch
und verwendete dazu einen starken Elektromagneten, den er mit dem
Akkumulatorenstrom erregte.

Alle diese merkwürdigen Erscheinungen spielen sich ausschließlich in
der Röhre ab. Keine Spur von diesen geheimnisvollen Strahlen scheint
die Glaswand durchdringen zu können. Über die eigentliche Natur dieser
Strahlen, überhaupt über diese Entladungsvorgänge weiß man noch so gut
wie gar nichts.

Nur das eine steht ziemlich sicher fest, daß die Kathodenstrahlen
aus sehr kleinen Stoffteilen bestehen, die sich mit einer enormen
Geschwindigkeit durch den fast leeren Raum der Röhre bewegen. Mit
dieser Annahme lassen sich leicht für die oben erwähnten Eigenschaften
der Kathodenstrahlen Erklärungen geben, deren nähere Behandlung aber
hier zu weit führen würde.

Es sind verschiedene Versuche gemacht worden, die Kathodenstrahlen aus
der Röhre herauszuführen in die normale Atmosphäre, aber man ist bis
jetzt nicht weiter damit gekommen, als daß man eben nachweisen konnte,
daß die Strahlen auch außerhalb der Röhre bestehen können.

[Sidenote: Die Röntgenstrahlen.]

Lange boten die Kathodenstrahlen nur theoretisches Interesse, bis
Professor Röntgen im Jahre 1895 in Würzburg die Entdeckung machte, daß
von der von den Strahlen getroffenen Stelle der Crookesschen Röhre
andere Strahlen ausgehen, die sich wesentlich von den Kathodenstrahlen
unterscheiden. Röntgen selbst nannte sie _X_-Strahlen, während sie
sonst nach ihrem Entdecker ~Röntgenstrahlen~ genannt werden.

Diese geheimnisvollen Strahlen sind selbst unsichtbar und geben sich
nur durch verschiedene Wirkungen zu erkennen: Photographische Platten,
von ihnen getroffen, werden geschwärzt. Dabei hat sich auch gezeigt,
daß eine Papierverpackung oder eine Holzkassette der empfindlichen
Bromsilbergelatine keinen Schutz gegen diese Strahlen bietet; sie
gehen durch Holz und Papier fast ungeschwächt hindurch; nur dickere
Metallschichten können sie nicht durchdringen. Im allgemeinen kann man
annehmen, daß je dichter ein Körper ist, er sich desto undurchlässiger
für Röntgenstrahlen zeigt. Diese Eigentümlichkeit ist besonders
wichtig, und wir kommen später noch einmal darauf zurück.

Eine zweite für die Praxis sehr wertvolle Eigenschaft der
Röntgenstrahlen ist ihre Fähigkeit, Fluoreszenz zu erregen. So leuchtet
z. B. ~Baryumplatincyanür~, wenn es von den Röntgenstrahlen getroffen
wird, hell auf.

Wir haben schon oben gesehen, daß die _X_-Strahlen da entstehen, wo
die Kathodenstrahlen auf die Rohrwand auftreffen. Man hat nun durch
Versuche gefunden, daß die Röntgenstrahlen überhaupt überall da
entstehen, wo Kathodenstrahlen auf einen Gegenstand auftreffen.

Da es, wie wir späterhin noch sehen werden, für photographische
Aufnahmen mit Röntgenstrahlen nicht vorteilhaft ist, wenn die die
Strahlen aussendende Fläche groß ist, so hat man die Röhren so
konstruiert, daß die Kathodenstrahlen im Innern der Röhre auf ein
Platinblech auftreffen. Von diesem Platinbleche gehen sie dann wie von
~einem~ Punkt kegelförmig aus.

[Illustration: Abb. 188. Röntgenröhren.]

Abb. 188 zeigt eine der gangbarsten Formen der Röntgenröhren. In der
Mitte des kugeligen Teiles der Röhre befindet sich das Platinblech,
das, von den Kathodenstrahlen getroffen, die Röntgenstrahlen aussendet
und als ~Antikathode~ bezeichnet wird. Diesem gegenüber (rechts) steht
die Kathode, und in dem dritten Ansatz ist die Anode, die durch einen
Draht mit der Antikathode verbunden ist.

Nach diesen theoretischen Ausführungen ging Rudi dazu über, eine
größere Anzahl von Experimenten mit der Röntgenröhre vorzuführen.
Er bediente sich dabei des Funkeninduktors, da dieser besonders
für diese Versuche geeigneter ist. Für solche, die keinen größeren
Induktor, aber eine gute Influenzmaschine besitzen, sei gesagt,
daß für photographische Aufnahmen die Maschine ~mit~ Leidener
Flaschen verwendet werden kann. Will man dagegen ein Schattenbild
auf dem Fluoreszenzschirm erzeugen, so kann man die Kondensatoren
nicht gebrauchen, da das Bild dann derartig flimmert, daß die
Augen schmerzen. Die besten Bilder erzielt man, wenn man vor jeder
Elektrode der Röhre eine Funkenstrecke einschaltet, deren günstigste
Größe man durch Probieren herausfinden muß. Abb. 189 zeigt eine
durch Funkenstrecken mit der Influenzelektrisiermaschine verbundene
Röntgenröhre. Die viereckigen Rähmchen, zwischen denen sich die Kugeln
befinden, müssen natürlich aus einem isolierenden Material, etwa aus
Hartgummi bestehen.

Rudi hatte versucht, sich den Fluoreszenzschirm selbst herzustellen,
indem er Kreide, Kochsalz und wolframsaures Natron zu gleichen
Teilen innig mengte und die Mischung dann in einem Tontiegel drei
Stunden lang mit einem Knallgasgebläse durchglühte. Die beim Erkalten
zusammengesinterte Masse pulverte er, mengte sie mit einem Bindemittel
(Gelatine) und strich sie auf einen Karton.

Obwohl Rudi genau nach Vorschrift verfahren war, war seine Mühe hier
von keinem guten Erfolg gekrönt, so daß er sich gezwungen sah, doch
noch einen fertigen Fluoreszenzschirm zu kaufen.

[Illustration: Abb. 189. Influenzmaschine und Röntgenröhre nach
Bonetti.]

Bevor Rudi die Durchleuchtung auf dem Fluoreszenzschirm zeigte,
machte er ein ~photographisches~ Durchleuchtungsbild der Hand seiner
Schwester. Er hatte zu diesem Zweck eine photographische Platte von der
Größe 13 × 18 _cm_ in ein lichtdichtes schwarzes Papier so eingehüllt,
daß die Schichtseite der Platte nur von ~einer~ Papierlage bedeckt
war. Die Röhre befestigte er an einem Gestell derart, daß der von der
Antikathode ausgehende Strahlenkegel senkrecht nach unten wirkte. Dann
legte er die eingewickelte Platte mit der Schichtseite nach oben unter
die Röhre in einem Abstand von etwa 30 _cm_ auf den Tisch. Auf die
Platte legte dann Käthe ihre ausgestreckte Hand, und Rudi schaltete den
Strom ein. Nach kurzer Zeit -- je nach der Größe der Röhre beträgt die
Dauer etwa drei bis sechs Minuten -- stellte er die Bestrahlung ab.

[Illustration: Abb. 190. Hand, von Röntgenstrahlen durchleuchtet.]

Während nun Rudi noch einige erklärende Worte sprach, zündete Käthe
eine Lampe mit rotem Zylinder an und löschte alle übrigen Lichter
aus -- näheres über die Raumverdunkelung siehe unten. Alle nötigen
Utensilien zum Entwickeln waren schon gerichtet. In wenigen Minuten, in
denen Rudi auch noch das Wesentlichste über die photographische Platte
und ihre Eigenschaften sagte, hatte die eifrige Assistentin das Bild
fertiggestellt, und während er das äußerlich anhaftende Fixiernatron
mit Wasser abspülte, machte seine Schwester wieder Licht und reichte
dann die Platte herum. Man sah ganz deutlich die einzelnen Knochen der
Hand, da an den unter diesen gelegenen Stellen die Bromsilbergelatine
nicht geschwärzt, also fast ganz durchsichtig war. Auch die Konturen
der Fleischteile waren deutlich zu erkennen, und besonders schön konnte
man den Fingerring sehen.

Die Kopie, das heißt das Positiv einer solchen Aufnahme gibt das Bild
auf Seite 224 wieder.

Man kann die photographische Platte auch so verpacken, daß man sie in
der Verpackung, also bei hellem Licht, entwickelt und fixiert. Man
verfährt dabei folgendermaßen: Aus starkem, englischem, dunkelrotem
Fließkarton stellt man sich drei flache vierseitige Tüten her, die je
auf einer Seite offen und so groß sind, daß in die erste eine Platte 13
× 18 _cm_ eingeschoben werden kann, die zweite Tüte muß sich wiederum
über die erste und die dritte schließlich über die zweite stülpen
lassen. Hat man beim Einlegen der Platte die Öffnung der Tüte links,
so muß die der zweiten rechts und die der dritten wieder links sein.
Die Platte wird natürlich in der Dunkelkammer in die Papierhüllen
gebracht und dann in eine lichtdichte Schachtel gelegt, der man sie
erst kurz vor Gebrauch entnimmt. Nach der Exposition wird sie samt
ihren Papierhüllen erst 1 bis 2 Minuten in Wasser gelegt, wobei man
durch Streichen und leichtes Drücken die Luft aus den Hüllen zu
entfernen sucht. Dann wird die äußerste der drei Hüllen unter Wasser
entfernt und die jetzt nur noch von zwei Hüllen umschlossene Platte
in einen ziemlich starken Entwickler mit ein wenig Bromkalium gelegt.
Nach etwa 5 bis 10 Minuten (je nach Expositionsdauer, Platten- und
Entwicklersorte) ist die Entwicklung beendet; dann kommt die Platte,
immer noch eingehüllt, 5 Minuten in Wasser und darauf 15 bis 20 Minuten
in ~frisches~, starkes Fixierbad. Nunmehr kann sie ihren Hüllen
entnommen und bei Tageslicht betrachtet werden.

Zum Schlusse wollte Rudi noch jedem einzelnen seiner Hörer ein
Durchleuchtungsbild auf dem Fluoreszenzschirm zeigen. Er stellte
deshalb die Röhre so am vorderen Rande des Experimentiertisches auf,
daß die Strahlen schief nach oben und vorne fielen. Darauf zeigte
er, bevor er den Raum verdunkeln ließ, wie der zu durchleuchtende
Gegenstand und der Fluoreszenzschirm zu halten sind, und erklärte
dabei die Wirkungsweise des letzteren etwa folgendermaßen: Wie
wir vorhin schon gehört haben, ist Baryumplatincyanür ein Stoff,
der in hohem Grade die Eigenschaft besitzt, von Röntgenstrahlen
zur Fluoreszenz gebracht zu werden, das heißt er leuchtet an den
bestrahlten Stellen, je nach der Stärke der Bestrahlung mehr oder
weniger hell auf. Dieser Stoff wird auf einem schwarzen Karton
gleichmäßig verteilt. Bringt man zwischen die Röntgenröhre und den
Schirm, dessen fluoreszierende Seite natürlich von der Röhre ab-, dem
Auge zugewandt sein muß, einen Gegenstand, z. B. einen Geldbeutel, oder
ein Reißzeug, eine Hand, einen Arm, einen Regenschirm, so wird man
jeweils von den dichtesten Teilen, im Beutel also von den Geldstücken,
in der Hand von den Knochen usw., die schwarzen Silhouetten sich
deutlich von der helleren Umgebung abheben sehen.

Endlich wies Rudi noch auf den für einfache Verhältnisse ziemlich hohen
Preis der Röntgenröhren und der Fluoreszenzschirme hin und bat seine
Hörer, in dem dunklen Zimmer nicht zu drängen.

Daß diese Bitte nicht unbegründet war, bewies ein kleiner Unfall, der
trotz der Mahnung eintrat.

Die meisten Anwesenden hatten schon das Geld in ihrem Beutel, ohne ihn
zu öffnen, gezählt, oder ihr Handskelett oft nicht ohne ein heimliches
Grausen bewundert, als eben eine Freundin Käthes, die von den Apparaten
zurücktrat, dabei an eine hinter ihr stehende Person stieß, ausglitt
und mit der unwillkürlich nach einem Halt ausgestreckten Hand gerade
die eine Elektrode des Funkeninduktors ergriff. Mehr erschrocken als
vor Schmerz fuhr sie, nach Mädchenart laut aufschreiend, zurück und
fiel zu Boden; dabei riß sie die Röntgenröhre samt ihrem Träger mit.
Weiteres Unheil wurde durch die geistesgegenwärtige und gewandte
Handlungsweise Käthes verhindert, die trotz der völligen Finsternis
sofort an dem unten beschriebenen Beleuchtungsmechanismus war und Licht
machte. Jetzt war die Ordnung gleich wiederhergestellt. Niemand hatte
Schaden gelitten, auch die Röhre nicht, da sie an den Drähten hängen
geblieben und deshalb nicht zu Boden gestürzt war.

Um nun bei den Personen, die noch nicht an der Reihe waren, einen
ähnlichen Fall zu verhindern, stellte Rudi einen kleinen Tisch so vor
den Experimentiertisch, daß jeweils nur ~eine~ Person an die Apparate
herantreten konnte. --

Ich will nun noch anführen, was für einen Beleuchtungsmechanismus Rudi
für diesen Vortrag konstruiert hatte. Der Raum mußte nämlich, um die
zarten Lichter in den Geißlerschen Röhren möglichst sichtbar zu machen,
öfters verdunkelt werden. Da Rudi kein elektrisches Licht zur Verfügung
hatte, mußte er das Gaslicht so einrichten, daß er es ohne Umstände
öffnen und schließen konnte.

In der Mitte des Zimmers hing ein Kronleuchter mit einem mittleren und
vier äußeren Brennern. Den mittleren benutzte er nicht. Es handelte
sich also darum, ohne zwischen die unter den Lampen sitzenden Leute
treten zu müssen, das Licht anzünden und löschen zu können. Zur
Entzündung des Gases verwendete Rudi die bekannten „~Selbstzünder~“.
Sie haben für Auerbrenner die Form von Staubhütchen und bergen in sich
Platinschwamm, an dem sich das Gas entzündet. ~Um einem Versagen dieser
Selbstzünder vorzubeugen, hatte er sie vorher über einem Bunsenbrenner
vorgeglüht.~

Um die vier Gashähne von der Wand aus hinter seinem Tisch öffnen und
schließen zu können, befestigte er an jedem einen Hebel aus dickem
Draht mit einem kleinen Bleigewicht derart, daß das Gewicht den Hahn
zuzog. Ferner befestigte er an jedem Hebel einen Bindfaden, den er
durch einen nahe der Decke an der Gasleitung befestigten Porzellanring
zog. Die vier Fadenenden verband er mit einer Schnur, die er an der
Decke entlangführte, bis an die Wand, wo er sie wieder durch einen
Porzellanring steckte und dann gerade herunterhängen ließ. Hing die
Schnur lose, so war kein Licht; wurde sie angezogen, so öffneten sich
die Hähne, und es wurde hell. Die Schnur konnte mit einer Öse in einen
Nagel an der Wand eingehängt werden.

Um bei den Versuchen mit Röntgenstrahlen nicht immer die Nacht
abwarten, oder ein Zimmer verdunkeln zu müssen, kann man sich um den
fluoreszierenden Karton herum einen Schirm legen, der die leuchtende
Fläche und die Augen vor Tageslicht schützt. Abb. 191 zeigt diesen
Apparat im Schnitt. _a_ ist der Fluoreszenzschirm, der in die Nute
_b_ des Rahmens _c_ eingeschoben werden kann. An diesem Rahmen ist
ein Tuchsack _d_ aus schwarzem, möglichst dichtem Tuch angeleimt. Der
Sack wird nach oben etwas enger und ist an dem Rahmen _e_ befestigt.
An letzterem sind zwei bogenförmig ausgeschnittene Kartonstücke
angebracht; _f₁_ (ausgezogen) soll sich der Wölbung der Stirne über
den Augen anschließen; _f₂_ (punktiert) hat einen Ausschnitt für
die Nase. Um den Lichtabschluß möglichst vollkommen zu machen, sind
diese Kartonstücke mit langhaarigem Samt überzogen. _g_ ist ein
Handgriff, und _h_ sind zwei Strebehölzer, die die beiden Holzrahmen
auseinanderhalten; sie sind abnehmbar, so daß man den ganzen Apparat
auch zusammenlegen kann.

[Illustration: Abb. 191. Schnitt durch den Lichtschutzschirm.]

Zum Gebrauche wird der Baryumplatincyanürschirm (_a_) mit der
fluoreszierenden Seite nach innen in den Rahmen eingeschoben. Dann läßt
man die Röntgenstrahlen von vorne oder von unten auf die Rückseite des
Schirmes, vor die man z. B. seine Hand hält, auffallen und nicht durch
die obere Öffnung in den Apparat hinein.

Zum Schlusse sprach Rudi noch einige Worte über die Verwendung der
Röntgenstrahlen in der Medizin. Er sagte: Die erste Verwendung der
Röntgenstrahlen in der Medizin lag sehr nahe; mit ihnen war den
Chirurgen ein Mittel an die Hand gegeben, vor operativen Eingriffen
sich von der Lage eines Fremdkörpers oder der Natur einer Fraktur
zu überzeugen. Ferner können Veränderungen im Knochengewebe, wie
solche z. B. bei Tuberkulose vorkommen, auf Radiogrammen, das sind
Photographien mit Röntgenstrahlen, sehr leicht erkannt werden. Ein ganz
neuer Zweig tat sich auf, als man entdeckte, daß die Röntgenstrahlen
auch auf das Gewebe des organischen Körpers verändernd einwirken. Wird
die Haut des menschlichen Körpers lange intensiv bestrahlt, so tritt
Entzündung der betreffenden Stelle ein und es entstehen schwer heilende
Wunden. Auch beim Arbeiten mit kleinen und schwachen Röntgenröhren ist
einige Vorsicht geboten; man soll sich nie unnötig lang den Strahlen
aussetzen und vor allem die Augen mit großen Schutzbrillen aus Bleiglas
schonen. Beim Experimentieren blende man mit dünnem Bleiblech oder
dicken Stanniolblättern die Röhre so ab, daß die Röntgenstrahlen nur an
ihren Bestimmungsort gelangen.

[Sidenote: Kritik.]

Auch nach diesem Vortrage fehlte die Kritik von Rudis Onkel nicht.
„Ich hätte“, meinte der Onkel, „noch etwa folgendes angeführt: Wie
bekannt, ist es in letzter Zeit gelungen, aus gewissen Mineralien
Stoffe zu isolieren, die die merkwürdige Eigenschaft haben, Strahlen
auszusenden, die in ihren Wirkungen denjenigen Strahlen gleich sind,
die in der Vakuumröhre beim Durchgang der Elektrizität entstehen. Man
hat drei verschiedene Arten der Strahlen unterschieden, die immer alle
drei von den aktiven Stoffen -- der bekannteste ist das Radium --
ausgesandt werden. Die Unterschiede sind bedingt durch die Quantität,
das Durchdringungsvermögen und durch die Beeinflussung des Magneten.
Man bezeichnet die verschiedenen Arten mit α-, β- und γ-Strahlen.
Die α-Strahlen sind die quantitativ vorherrschenden; sie haben ein
geringes Durchdringungsvermögen und werden vom Magneten nur wenig
beeinflußt. Die β-Strahlen werden stark vom Magneten abgelenkt und
dringen tiefer in die Materie ein als die α-Strahlen. Die γ-Strahlen
endlich haben die geringste magnetische Ablenkbarkeit und das größte
Durchdringungsvermögen. Ganz analoge Unterschiede bestehen zwischen den
unter verschiedenen Umständen entstandenen Strahlen der evakuierten
Entladungsröhren. Man kann u. a. auch mit radiumhaltigen Stoffen
Durchleuchtungsphotographien machen. Erwähnt sei endlich noch, daß in
der Umgebung radiumhaltiger Stoffe die Luft leitend wird, so daß z. B.
die statischen Ladungen isoliert aufgestellter Körper durch die Luft
zur Erde abgeleitet werden.“


  [6] ~Argandbrenner~ sind Gasrundbrenner mit Zylinder.




[Illustration]




Sechster Vortrag.

Elektrische Schwingungen.


  „Werte Zuhörer!

In meinem letzten Vortrage haben Sie von den rätselhaften Vorgängen
gehört, die sich beim Durchgang der Elektrizität durch verdünnte Gase
abspielen. Heute will ich Ihnen einige Erscheinungen vorführen, die
auf den Laien gewöhnlich einen noch wunderbareren Eindruck machen, für
die der Physiker aber verhältnismäßig leicht ungezwungene Erklärungen
gefunden hat. Es handelt sich heute um ~elektrische Schwingungen~.

Lassen Sie mich jedoch zuerst einige Worte über das verlieren, was man
in der Physik unter Erklärung versteht!

Hebe ich einen Stein in die Höhe und lasse ihn dann los, so fällt er zu
Boden. Den meisten Menschen ist dies etwas völlig Selbstverständliches,
und sie fragen gar nicht danach, ~warum~ der Stein fällt. Selbst
Galilei, der die Fallgesetze entdeckt hat, der sich jahrelang mit
fallenden Steinen experimentell beschäftigt hat, dachte nicht daran zu
fragen, ~warum~ die Steine fallen.

Erst der große Newton kam, als er -- so erzählt man -- einen Apfel vom
Baume fallen sah, auf die bedeutungsvolle Frage: ~Warum?~, eine Frage,
die in der Philosophie schon vor Jahrtausenden von den Gelehrten der
alten Kulturvölker aufgeworfen, die aber für naturwissenschaftliche
Ereignisse im engeren Sinne vor noch nicht 250 Jahren zum ersten Male
gestellt wurde.

Wenn Newton auch keine Antwort auf dieses ‚~Warum?~‘ fand, so ward
ihm doch klar, daß diese geheimnisvolle Tatsache des fallenden
Steines ~selbst~ die Antwort sei auf die Frage nach der Ursache
von tausend anderen Naturereignissen. Ja, nach dem jetzigen Stande
der Wissenschaften will es sogar den Anschein haben, daß wir
überhaupt alle Naturerscheinungen mit diesem Gesetz der ~Schwere~,
dem ~Gravitationsgesetz~, dem in erster Linie der fallende Stein
unterliegt, erklären können. Ich sage ~alle~ Naturerscheinungen, nicht
nur etwa die mechanischen, nein, auch die akustischen, die optischen,
die elektrischen, die chemischen, die Erscheinungen des organischen und
sogar des ~geistigen~ Lebens[7].

Man sagt kurz, alle Naturereignisse können mit dem Gesetz der Schwere
~erklärt~ werden. Wenn ich also z. B. frage: Warum dreht sich die Erde
um die Sonne, und ich behaupte, weil ihre Masse dem Gravitationsgesetz
unterliegt, kurz, weil sie schwer ist -- genauere Ausführungen hierüber
würden zu weit führen --, so habe ich nur ~scheinbar~ eine Erklärung
der Bewegung abgegeben, weil das Mittel, mit dem ich erklärt habe,
selbst noch ein Rätsel ist. Und so, wie es bei diesem Beispiel ist, ist
es mit allen Dingen unseres Erkennens; wir mögen forschen und suchen,
so lange wir wollen, wir mögen noch so viel entdecken, zuletzt bleibt
immer ein großes Fragezeichen stehen.

Aber wenn man nichts erklären kann, was bedeutet denn dann das Wort
~erklären~? Es bedeutet so viel wie ~vergleichen~. Ich vergleiche
die Gesetze, nach denen der Stein fällt, mit denen, nach welchen die
Himmelskörper sich bewegen, und finde, daß sie ähnlich oder gleich
sind, oder daß sie in bestimmten Beziehungen zueinander stehen.

Wenn ich jetzt die Erscheinungen der elektrischen Schwingungen zu
~erklären~ versuche, so vergleiche ich die Vorgänge mit Erscheinungen,
die uns aus dem alltäglichen Leben geläufig sind. So habe ich früher
schon z. B. den elektrischen Strom im Drahte mit dem Wasserstrom in
einer Leitung verglichen[7].

Doch nun zur Sache!

Sie wissen, daß man einen elektrischen Strom transformieren kann, das
heißt, daß man einen starken Strom mit geringer Spannung in einen
schwachen Strom mit hoher Spannung umwandeln kann. Die Konstruktion und
Wirkungsweise der Transformatoren, der Induktionsapparate haben Sie in
meinem vorletzten Vortrage kennen gelernt.

Es wird Ihnen noch erinnerlich sein, daß wir von den Funkeninduktoren
eine umso größere Wirkung erhoffen durften, je plötzlicher wir
den induzierenden Strom unterbrachen. Ich habe seinerzeit als
den wirksamsten Unterbrecher den von Wehnelt, der bis zu 2000
Unterbrechungen in der Sekunde macht, erwähnt. Tatsächlich haben
wir aber in einem Ihnen wohl vom ersten Vortrag her noch bekannten
Apparat, in der Leidener Flasche ein Mittel, das uns erlaubt, durch
den Induktionsapparat einen Strom zu senden, der in der Sekunde seine
Richtung einige Millionenmal wechselt.

Um diese Erscheinung zu erklären, muß ich auf die Natur der
elektrischen Funkenentladungen im allgemeinen näher eingehen.“

So weit vorläufig sei Rudis Vortrag wörtlich angeführt. Im folgenden
wollen wir den Inhalt seiner Erklärungen und Experimente rein sachlich
wiedergeben.

[Sidenote: Elektrische Oszillation.]

Wenn wir eine Leidener Flasche durch einen Funken entladen, so gleichen
sich nicht etwa die entgegengesetzten Elektrizitäten der beiden Beläge
einfach aus, sondern die Entladung geht recht umständlich vor sich.
Während der Strom im ersten Augenblicke vom inneren zum äußeren Belege
fließt, geht er im zweiten Augenblick in umgekehrter Richtung, im
dritten wieder in der ursprünglichen und so fort, etwa 10- bis 20mal
während der Dauer eines ungefähr ¹⁄₈₀₀₀₀ Sekunde andauernden Funkens,
eine Entdeckung, die man dem Physiker Feddersen zu Leipzig verdankt.

[Illustration: Abb. 192. _U_-Röhre zur Versinnlichung elektrischer
Oszillation.]

Dieses Hin- und Hergehen der Ladungen kann man durch ein einfaches
Experiment leicht versinnlichen. Man füllt die beiden Schenkel einer 1
bis 2 _cm_ weiten, _U_-förmig gebogenen Glasröhre bis zur Hälfte mit
irgend einer farbigen Flüssigkeit (Abb. 192). Darauf stellt man die
Röhre schief, so daß sich der eine Schenkel ganz füllt, während der
andere leer wird, verschließt den gefüllten Schenkel mit dem Daumen und
richtet dann die _U_-Röhre wieder auf. Nun soll der von der Flüssigkeit
ausgefüllte Schenkel -- es sei der rechte -- die positive Ladung des
einen Belages einer Leidener Flasche darstellen, der leere die negative
Ladung des anderen Belages. Läßt man dann den Daumen los, so fließt die
Flüssigkeit nicht etwa langsam zurück, bis sie auf beiden Seiten gleich
hoch steht, wie bei dem Beispiel auf Seite 49, sondern sie schießt in
dem linken Schenkel ~beinahe~ ebenso hoch in die Höhe, als sie zuerst
im rechten war. Dann geht sie wieder zurück und so fort, bis sie erst
nach einiger Zeit zur Ruhe kommt. In ähnlicher Weise, nur in viel
kürzerer Zeit, schwanken die Ladungen der beiden Beläge einer Leidener
Flasche hin und her.

[Sidenote: Der Drehspiegel.]

Rudi führte auch vor, wie man diese Tatsache nachgewiesen hat.
Er hatte sich einen sogenannten Drehspiegel hergestellt; das ist
eine Kombination von drei oder vier Spiegeln, die zu einem Prisma
zusammengestellt und so montiert sind, daß sie sehr rasch um ihre
Längsachse gedreht werden können.

[Illustration: Abb. 193. Der Drehspiegel.]

Rudi stellte sich diesen Drehspiegel folgendermaßen her: Er ließ
sich von einem Glaser drei belegte Spiegelscheiben schneiden,
jede 15 _cm_ lang und 9 _cm_ breit. Diese Scheiben klebte er mit
Kolophonium-Wachskitt (Seite 79) auf ein aus Brettchen gefertigtes
dreiseitiges Prisma so auf, daß die ~langen~ Seiten der Spiegel die
Längskanten des Prismas bildeten. Das Aufkitten mußte sorgfältig
geschehen und es durfte mit dem Kolophonium dabei nicht zu sparsam
umgegangen werden, da die Scheiben, um nicht von der Zentrifugalkraft
abgeschleudert zu werden, sehr fest sitzen müssen. Oben und unten
wickelte Rudi über sie je einige Lagen Schnur und überstrich diese mit
Tischlerleim. Die übrige Anordnung und die Vorrichtung zum Drehen geht
wohl hinreichend deutlich aus der Abb. 193 hervor. Es sei nur noch
erwähnt, daß die Achse des Spiegelprismas nicht zu schwach (mindestens
8 _mm_ stark) gemacht werden durfte und ~ganz genau zentral~ sein
mußte. Zum Antriebe verwendete Rudi das Übersetzungsrad der in Abb.
134 (Seite 160) dargestellten Maschine. Die stets gut zu ölenden Lager
wurden in der üblichen Weise (Seite 22) hergestellt.

Den Versuch führte Rudi folgendermaßen aus: Er stellte so, wie das aus
der Abbildung zu erkennen ist, eine Leidener Flasche (Seite 46 u. f.)
dem Spiegel gegenüber auf. Um den äußeren Belag der Flasche legte er
einen Blechstreifen, an dem ein 2 _mm_ starker Kupferdraht angelötet
war; letzterer endete in eine kleine Messingkugel, die der durch eine
Messingstange mit dem inneren Belag verbundenen gegenüber stand. Die
Flasche wurde im mäßig verdunkelten Raum mit einem Funkeninduktor
geladen, so daß ein kontinuierlicher Funkenstrom zwischen den Kugeln
übersprang. Während nun Käthe den Funkeninduktor bediente, drehte
Rudi den Spiegel und wies seine Hörer darauf hin, das Spiegelbild des
Funkens zu betrachten. Dieses sah nicht, wie die meisten erwarteten,
ebenso aus, wie der Funke selbst, sondern bei der Entladung sah man
in dem Spiegel einen Lichtstreifen, der aber nicht zusammenhängend,
sondern unterbrochen war; der Funke erschien im Spiegel als eine Reihe
heller Punkte. Bevor Rudi diese Erscheinung näher erklärte, stellte
er an Stelle der Leidener Flasche eine brennende Kerze auf, deren
Spiegelbild beim Rotieren des Apparates zu einem kontinuierlichen
Lichtband ausgezogen wurde.

„Was beweist dieser Versuch?“ begann unser junger Dozent die
Erläuterung. „Sie wissen, daß ein Lichtstrahl von einem Spiegel
unter demselben Winkel zurückgeworfen wird, in dem er auffällt; in
der gleichen Weise, wie ein Ball, der schief gegen die Wand geworfen
wird, eben so schief, aber nach der anderen Seite, zurückprallt. Wenn
die Lichtstrahlen der Kerzenflamme den ~ruhenden~ Spiegel treffen, so
wird man ein unverändertes Bild sehen; dreht sich aber der Spiegel,
so fallen die Lichtstrahlen in jedem Augenblick in einem anderen
Winkel auf die reflektierende Fläche, werden deshalb auch in anderer
Richtung zurückgeworfen. Die Folge davon ist, daß wir einen breiten
zusammenhängenden Lichtstreifen sehen. Ist nun aber das Lichtband nicht
zusammenhängend, sondern unterbrochen, so ist das ein Beweis dafür,
daß die Lichtquelle nicht fortdauernd Licht aussendet. Dies Schwanken
des Lichtes des elektrischen Funkens können wir mit unseren Augen
deshalb nicht unmittelbar erkennen, weil jeder Lichteindruck länger
empfunden wird, als er in Wirklichkeit andauert. Deshalb sehen wir
auch die hellen Punkte des Lichtbandes gleichzeitig auftreten, während
der folgende tatsächlich erst dann erscheint, wenn der vorausgegangene
verschwunden ist[8].

Diese Art einer elektrischen Entladung nennt man eine ~oszillierende~
Entladung und den dabei die Leiter durchfließenden Strom einen
Wechselstrom ~hoher Frequenz~.

Der Physiker Hertz hat nachgewiesen, daß von einem geladenen
Leitersystem, das sich durch einen oszillierenden Funken ausgleicht,
~Wellen~ ausgingen, die selbst zwar unsichtbar waren, aber sich
nach denselben Gesetzen fortpflanzen wie die Lichtstrahlen, deren
Wellennatur zuerst von ~Newton~ geahnt, später von Maxwell erkannt und
in bestimmte Gesetze formuliert wurde.

Die Versuche, die beweisen, daß sich von einem oszillierenden Funken
aus elektrische Wellen in den Raum ausbreiten, will ich nun hier
vorführen. Ich muß jedoch vorher noch auf ein von Hertz angestelltes
Experiment hinweisen, das ich leider nicht vorführen kann, da es mir
trotz vieler Versuche infolge unzureichender Hilfsmittel nie gelang.

Hertz konstruierte einen Apparat, den Sie im Schema auf der Tafel hier
aufgezeichnet sehen. (Käthe hängte eine Tafel auf, deren Zeichnung
Abb. 194 wiedergibt, und zeigte die von Rudi genannten Teile.) Mit _J_
ist der Funkeninduktor bezeichnet, dessen sekundäre Pole durch eine
Funkenstrecke _F_ miteinander verbunden sind. Von dieser Funkenstrecke
sind nach beiden Seiten hin die Drähte _L_ gespannt, die in Kugeln
enden. Wurde der Funkeninduktor in Tätigkeit gesetzt, so ging bei _F._
ein Funkenstrom über und von den mit _F._ verbundenen Drähten gingen
elektrische Wellen aus, die im stande waren, in dem fast zu einem Kreis
geschlossenen Leiter _A_ Ströme hervorzurufen. Diese äußerten sich
durch Entstehen von kleinen Fünkchen bei _F′_.

[Illustration: Abb. 194. Schema des Hertzschen Wellenversuches.]

[Illustration: Abb. 195. Der Fritter (Schema).]

[Sidenote: Der Fritter.]

Aber gerade in der Kleinheit dieser Fünkchen liegt die Schwierigkeit
der Versuche. Ich bediene mich deshalb im folgenden eines Apparates,
der von Branly erfunden wurde, des sogenannten ~Fritters~ oder
~Kohärers~. Sie sehen auf der zweiten Tafel das Schema eines Kohärers
aufgezeichnet. (Hier hielt Käthe eine Tafel vor, auf der die in Abb.
195 wiedergegebene Zeichnung zu sehen war.) In einer Glasröhre befinden
sich zwei Metallkolben, zwischen denen sich feine Metallfeilspäne
befinden. Da der Kontakt der losen Feilspäne sehr schlecht ist, so
bietet eine derartige Röhre dem Strom eines galvanischen Elementes
einen fast unüberwindlichen Widerstand. Wenn wir also diese Röhre, den
Fritter, mit einem Galvanoskop _G_ in den Stromkreis eines Elements
_E_ schalten, so zeigt das Galvanoskop auf Stromlosigkeit. Wird aber
der Fritter von elektrischen Wellen getroffen, so sinkt der Widerstand
der Feilspäne sofort bis auf ein ganz geringes Maß, und die Nadel des
Galvanoskopes schlägt kräftig aus. Diesen Versuch kann ich Ihnen hier
vorführen.“

[Illustration: Abb. 196. Der Fritter.]

[Illustration: Abb. 197. Zum Fritter.]

Rudi führte den Versuch hierauf mit einem selbstgefertigten Fritter
aus, dessen Konstruktion hier beschrieben sei.

An das Ende eines etwa 7 _cm_ langen und 2 _mm_ starken Kupferdrahtes
(_a_ in Abb. 196 und 197) wird ein etwa 3 _mm_ großes dünnes
Silberplättchen _b_ gelötet, das man aus einem Silberdraht durch
Hämmern herstellt. Aus dem Rest des Silberdrahtes, den man sich von
einem Juwelier beschafft -- es braucht kein reines Silber, sondern kann
eine geringere Legierung sein --, biegt man den Ring _c_, der etwa
4 bis 5 _mm_ weit sein soll. Man kann übrigens hierzu statt Silber
auch ~Nickel~, im Notfall auch ~Zinn~ verwenden. Andere Metalle, wie
Kupfer oder Eisen, sind nur bei den gröbsten Versuchen verwendbar.
Jetzt wird ein etwa 5 bis 6 _mm_ dicker Kork (_k_) in der Mitte
durchbohrt, und der Draht _a_ wird so hindurchgesteckt, wie dies
aus den Abbildungen hervorgeht. Seitlich erhält der Kork eine Rinne
zur Aufnahme des Drahtes _c_. Diese Teile werden so in eine passend
weite Glasröhre (_Gl_) eingesteckt, daß _b_ konzentrisch in _c_
liegt; beide Teile sollen in derselben Höhe auf dem oberen Korkrand
aufliegen. Kork und Glas werden noch mit heißem Siegellack abgedichtet.
Wie dieser Apparat auf einem Grundbrett angebracht wird, geht aus
der Figur hinreichend deutlich hervor. Die Klemmschrauben seien
mit zwei übereinanderliegenden, zueinander rechtwinkelig stehenden
Bohrungen versehen. Die Feilspäne stellen wir uns durch Befeilen
eines Fünfpfennigstückes -- Nickel -- so her, daß gröbere und feinere
Feilspäne entstehen. Je mehr Späne in das Röhrchen eingefüllt werden,
um so empfindlicher ist der Apparat. Für die meisten Versuche genügt
eine etwa 2 _mm_ hohe Lage von Feilspänen.

Zur Vorführung des ersten Experimentes schaltete Rudi den Fritter
mit dem Vertikalgalvanoskop (Seite 91 u. f.) in den Stromkreis eines
Elementes und ließ dann etwa 50 _cm_ von dem Fritter entfernt aus einem
Elektrophordeckel (Seite 5) ein Fünkchen in seinen Finger überspringen.
In demselben Augenblick zeigte das Galvanoskop einen starken Strom an.

Die Erklärung für diese Erscheinung lautet folgendermaßen: Wird der
Fritter von elektrischen Wellen getroffen, wie sie immer von einem
elektrischen Funken ausgehen, so treten zwischen den einzelnen einander
nur lose berührenden Feilspänen kleine Fünkchen auf -- aus demselben
Grunde, weshalb bei dem Hertzschen Versuch bei _F′_ in Abb. 194
Fünkchen auftreten --, die die kleinen Metallkörnchen gewissermaßen
zusammenschweißen, welcher Umstand dann das Herabsinken des Widerstands
zur Folge hat. Diese Erklärung ist einfach und bei oberflächlicher
Betrachtung sehr einleuchtend, wird aber aus verschiedenen Gründen, auf
die ich hier nicht näher eingehen kann, stark angegriffen.

Wird der leitende Fritter, nachdem er von elektrischen Wellen getroffen
wurde, erschüttert, so werden dadurch die verschweißten Feilspäne
wieder voneinander getrennt. Das Galvanoskop wird deshalb zurückgehen
und wieder Stromlosigkeit anzeigen, sobald man den Fritter z. B. mit
einem Holzstäbchen anschlägt.

„Mit diesem Fritter“, erklärte Rudi weiter, „haben wir nun ein
empfindliches Reagens auf elektrische Wellen. Mit der Erfindung dieses
Apparates war auch der erste Schritt getan zur praktischen Verwendung
dieser geheimnisvollen Kraft, zur sogenannten ~drahtlosen Telegraphie~
oder ~Funkentelegraphie~. Letztere Bezeichnung ist die bessere, da man
kaum zu anderen Apparaten so viel ~Draht~ braucht, als gerade zu denen
der ~drahtlosen~ Telegraphie.

Bevor ich jedoch die Funkentelegraphie bespreche, möchte ich einige
Versuche vorführen, die geeignet sind, Sie über das Wesen der
elektrischen Wellen aufzuklären.

Wir können die elektrischen Wellen in vielen ihrer Erscheinungsformen
ungezwungen mit entsprechenden Erscheinungen der Luftwellen
vergleichen. Man nimmt deshalb auch an, daß es ein Medium gebe, das
sich zur Elektrizität ebenso verhält, wie die Luft zum Schall. Der
Schall ist eine Wellenbewegung der Luft; wo keine Luft ist, kann auch
kein Schall sein. Den Schall erzeuge ich dadurch, daß ich die Luft
in rhythmische Schwingungen versetze, etwa durch Anschlagen einer
Stimmgabel, einer Saite u. s. w. Das Medium nun, in dem sich die
Elektrizität und das Licht fortpflanzt, ist für keinen unserer Sinne
wahrnehmbar; man hat ihm den Namen Äther gegeben. Der Äther muß eine
ungemein leichte, alle Stoffe durchdringende und den ganzen Weltenraum
erfüllende Substanz sein. Wie ähnlich die elektrischen Schwingungen
einerseits analogen Erscheinungen beim Licht, anderseits beim Schall
sind, will ich Ihnen durch einige Experimente beweisen.“

Bevor wir nun Rudis weitere Erklärungen wiedergeben, wollen wir zuerst
wieder die Herstellung der Apparate beschreiben, die Rudi zu seinen
Demonstrationen gebrauchte.

[Sidenote: Die Resonanz.]

Das erste hierhergehörige Experiment Rudis zeigte die elektrische
~Resonanz~. Zum Vergleich mit den analogen Erscheinungen des
Schalles führte er zuerst die akustische Resonanz vor. Er hatte zwei
Stimmgabeln, die auf kleinen Resonanzkästchen befestigt waren und von
denen die eine durch einen verstellbaren Gleitschuh auf verschiedene
Töne abgestimmt werden konnte. Er stellte die beiden Stimmgabeln, die
in der Tonhöhe um eine Terz differierten, so auf, daß sich die offenen
Seiten der beiden Resonanzkästchen in einem Abstand von etwa 20 _cm_
gegenüberstanden. Rudi schlug zuerst beide Gabeln kurz nacheinander
mit einem Holzhämmerchen an, so daß man die Tondifferenz hören konnte;
dann schlug er eine allein an[9], ließ sie ein paar Sekunden tönen und
brachte sie dann durch Umfassen mit der Hand zum Schweigen. Letzteres
wiederholte er noch zweimal und forderte seine Zuhörer auf, genau
aufzumerken. Dann stimmte er die eine Gabel durch Verstellen des
Gleitschuhes genau auf die andere ab und schlug beide nacheinander kurz
an, so daß man die Tongleichheit erkennen konnte. Darauf versetzte
er wieder eine allein in Schwingung und umfaßte sie nach ein paar
Sekunden, wie zuerst mit der Hand; trotzdem hörte man den Ton noch ganz
deutlich weiter klingen. Bevor jedoch der Ton von selbst verklungen
war, berührte er auch die zweite Gabel, und sofort war nichts mehr zu
hören. Auch diesen Versuch wiederholte Rudi noch ein paarmal.

Diese Experimente führte Rudi aus ohne ein Wort dazu zu sprechen,
von kurzen Aufforderungen zum Aufmerken abgesehen. Ebenso schweigend
verhielt er sich bei dem folgenden Versuch, der die entsprechende
elektrische Erscheinung vorführte.

Für diesen Versuch sind zwei ~möglichst gleiche~ Leidener Flaschen
nötig. Rudi hatte dazu zwei zylindrische Gläser verwendet (siehe Seite
46 u. f.), die 30 _cm_ hoch waren und nahe 15 _cm_ im Durchmesser
hatten. (Je kleiner die Flaschen sind, umso schwerer gelingt der
Versuch!) Jede der Flaschen erhielt einen um ihren äußeren Belag
gelegten Blechstreifen (_B_ in Abb. 198 und 199), an dem bei der einen
Flasche (Abb. 198) ein gerader, etwa 2 _mm_ starker und 30 _cm_ langer
Draht (_D₂_) angelötet war; bei der anderen Flasche war ein ebensolcher
Draht (_D_) in der aus Abb. 199 ersichtlichen Form gebogen, an seinem
Ende mit einer Kugel versehen und durch den Träger _T_ gestützt,
der aus Glas, Hartgummi oder Vulkanfiber hergestellt war, auf dem
Flaschenrand aufsaß und mit Schellackkitt (s. S. 5 u. 79) angekittet
war. Dem Knopf der ersten Leidener Flasche gegenüber war, wie Abb.
198 zeigt, ebenfalls ein Metallknopf befestigt, an dem der Draht _D₁_
angelötet war, _D₁_ stand zu _D₂_ parallel. _D₁_ wurde von dem Rähmchen
_R_ gehalten, das aus Hartgummi oder Vulkanfiber hergestellt war. Aus
2 bis 3 _mm_ dicken Fiber- oder Ebonitplatten sägte er sich dazu zwei
gleiche Rähmchen, versah sie an den in Abb. 198 mit _x_ bezeichneten
Stellen mit Kerben, in denen die Stange _S_ und der Draht _D₁_ knapp
Platz fanden. _S_ und _D₁_ wurden dann in der aus der Abbildung
ersichtlichen Weise zwischen den beiden Rähmchen, indem diese mit
Schrauben zusammengezogen wurden, eingeklemmt. Ferner wurden _D₁_ und
_D₂_ durch einen verschiebbaren Draht _V_ miteinander verbunden.

[Illustration:

  Abb. 198.      Abb. 199.

Leidener Flaschen für Resonanzversuche.]

Man kann auch _D₁_ direkt an den Knopf der Stange _S_ anlöten. Dann muß
man aber noch eine besondere Funkenstrecke dadurch herstellen, daß man
einen Streifen Stanniol so über den Rand der Flasche legt, daß er den
inneren Belag berührt, von dem äußeren aber einige Millimeter entfernt
bleibt. Die Resonanzentladung geht dann zwischen dem Streifen und dem
äußeren Flaschenbelag über.

Diese beiden Flaschen stellte Rudi in einem Abstande von etwa 50 _cm_
so auf, ~daß die Ebenen der beiden Schließungskreise einander parallel
waren~. Der Bügel _V_ war fast bis an das Ende der Drähte _D₁_ und _D₂_
geschoben. Die Flasche, die Abb. 199 darstellt -- sie heiße fernerhin
_A_, die andere _B_ --, ließ er durch Käthe mit seiner Influenzmaschine
laden, so daß in kurzen Intervallen bei _F′_ Funken überschlugen. Dann
verschob er mit einem Glasstab den Bügel _V_ der Flasche _B_ langsam
nach innen; kaum hatte _V_ einen bestimmten Punkt erreicht, als auch
bei _F_ an der Flasche _B_ Funken übersprungen, obgleich diese mit
keiner Elektrizitätsquelle verbunden war. Wurde das Laden der Flasche
_A_ unterbrochen, so hörten auch die Funken bei _B_ auf. Traten bei _A_
die Funken wieder auf, so traten sie auch bei _B_ auf, aber nur, wenn
der Bügel _V_ sich an einer ganz bestimmten Stelle befand; wurde er
verschoben, so blieben die Funken aus.

Nachdem Rudi diese Erscheinung einige Male möglichst demonstrativ
vorgeführt hatte, begann er die Erklärung:

„Bei dem Versuch mit den Stimmgabeln haben Sie gesehen oder vielmehr
gehört, daß, wenn beide Gabeln auf den gleichen Ton abgestimmt waren,
auch beide erklangen, selbst wenn nur die eine angeschlagen wurde. Die
Gleichheit der Tonhöhe, das heißt der Schwingungszahl in der Sekunde
bei beiden Gabeln war dabei notwendig, denn wenn sie auf verschiedene
Töne abgestimmt waren, gelang der Versuch nicht.

Ganz ähnlich verhielten sich die Dinge bei den Leidener Flaschen. Was
bei der Stimmgabel der Ton ist, ist hier der Funke; dem verstellbaren
Gleitschuh dort entspricht hier der Drahtbügel, den ich hin und her
schieben kann.

Wenn ich die eine der gleichgestimmten Gabeln anschlage, so geraten
ihre elastischen Zinken in Schwingungen; diese Schwingungen erschüttern
die Luft, und es entstehen Luftwellen, die sich mit einer gewissen
Geschwindigkeit von der Stimmgabel wegbewegen. Wenn man sich von
diesem Vorgang ein Bild machen will, so denke man an die Wellenkreise,
die ein in ein ruhiges Wasser geworfener Stein verbreitet. Diese
Luftwellen schlagen nun in einem ganz bestimmten Takt, der eben dem
betreffenden Ton eigen ist, an die andere Stimmgabel; da diese aber
fähig ist, in dem gleichen Takt zu schwingen -- sie ist ja auf die
gleiche Tonhöhe abgestimmt --, so muß sie den rhythmisch anschlagenden
Luftwellen nachgeben, das heißt sie gerät selbst in Schwingungen.

Ganz ähnlich verhält es sich bei den Leidener Flaschen. Entladet
sich eine solche Flasche durch einen Funken, so geraten dabei die
leitenden Teile in einen Zustand, den man nicht näher definieren kann,
der aber dem Äther in ganz ähnlicher Weise wie die Stimmgabel der
Luft rhythmische Stöße erteilt, so daß er von einer Wellenbewegung
durchzittert wird. Treffen diese Wellen, die in einem ganz bestimmten
Takt aufeinander folgen, an das Leitungssystem der anderen Flasche,
so gerät dieses ebenfalls in jenen Zustand -- was sich durch das
Auftreten von Funken äußert --, wenn es auf die gleiche Schwingungszahl
abgestimmt ist (siehe auch die Kritik am Ende des Vortrages). Die
Schwingungszahl eines derartigen Systemes hängt ab von Form und Größe
der Flaschen und des Drahtkreises, durch den die Entladung vor sich
geht.

[Illustration: Abb. 200. Resonanzpendel.]

Diesen Vorgang bezeichnet man in der Akustik wie in der
Elektrizitätslehre als ~Resonanz~; ebenso finden wir in der Optik
ähnliche Erscheinungen, und auch in der Mechanik gibt es eine Resonanz,
wie ich Ihnen mit diesem Apparat zeigen will.“

Hier stellte Käthe in den Vordergrund des Experimentiertisches einen
Apparat, dessen Konstruktion aus Abb. 200 und der nun folgenden
Beschreibung Rudis für den Leser hinreichend klar hervorgehen wird.

„Hier wird eine Messingstange von den beiden Holzträgern so
gehalten, daß sie sich leicht um ihre Längsachse drehen kann.
Über diese Messingstange sind zwei Rohrstückchen geschoben, die
ebenfalls beweglich sind. An jedem der Röhrchen ist ein dicker Draht
angelötet, an dem sich eine runde Scheibe aus Bleiblech herauf- und
herunterschieben läßt. Ich habe hier also zwei Pendel, deren Länge ich
beliebig verändern kann.

Nun ist es ein bekanntes Gesetz aus der Mechanik, daß ein Pendel
umso rascher schwingt, je kürzer es ist und umgekehrt, wie bei der
Stimmgabel. Ich will jetzt das eine Pendel ziemlich lang, das andere
möglichst kurz machen -- Käthe schob die eine der Bleiplatten ganz nach
oben, die andere ganz herunter, ~hielt die Messingstange in der Mitte
fest~ und versetzte beide Pendel in Schwingung --. Sie sehen, das lange
Pendel braucht viel mehr Zeit, um einmal hin und her zu gehen, als
das kurze. Jetzt sind beide Pendel in Ruhe; ich stoße das kürzere an;
es schwingt allein, obgleich die gemeinsame Achse infolge der Reibung
dieses Röhrchens sich ebenfalls bewegt und man meinen sollte, daß diese
Bewegung auch dem langen Pendel mitgeteilt würde. Jetzt will ich einmal
das kurze zur Ruhe bringen und das lange in Schwingungen versetzen:
auch das ist nicht im stande, seinem Nachbar seine Bewegung mitzuteilen.

Nun will ich sie aber einmal beide ~gleich~ lang machen und das eine
anstoßen: Sie sehen, schon nach drei, vier Schwingungen beginnt der
Nachbar mitzuschwingen -- und jetzt pendeln sogar beide gleich stark.

Näher kann ich hier auf diese mechanischen Erscheinungen nicht
eingehen. Das letzte Beispiel möge nur zur Versinnlichung der
elektrischen Resonanz dienen.“

[Sidenote: Interferenz.]

Die zweite hierher gehörige elektrische Erscheinung, die ebenfalls ihr
Gegenstück bei der Akustik hat, ist die ~Interferenz~.

Die Experimente, die die akustische Interferenz nachweisen, sind
nicht gut für viele Zuhörer vorzuführen. Rudi beschränkte sich deshalb
darauf, die Tatsachen an zwei schematischen Zeichnungen zu erklären.

[Illustration: Abb. 201. Interferenz zweier Wellenzüge.]

Denken wir uns einen Schallwellenzug schematisch durch eine wirkliche
Wellenlinie aufgezeichnet (_A_ in Abb. 201); gleichzeitig sei ein
zweiter Wellenzug dargestellt (_B_), der um eine halbe Wellenlänge
gegen den ersten verschoben ist. Wir sehen, daß die Resultierende
aus beiden Linien gleich Null ist, das heißt die beiden Töne müssen
einander auch in der Wirklichkeit, wenn sie so zusammenfallen,
aufheben, sie müssen verstummen.

Diese Tatsache wird mit dem ~Interferenzrohr~ nachgewiesen, dessen
Einrichtung aus Abb. 202 hervorgeht. Wir sehen hier ein Rohrsystem, das
bei _c_ seinen Eingang hat, sich bei α in den oberen festen Gang _A_
und den unteren veränderbaren _B_ teilt, sich bei β wieder vereinigt
und bei _d_ ausläuft.

[Illustration: Abb. 202. Interferenzrohr.]

Erzeuge ich bei _c_ einen Ton, so entstehen Luftwellen, die sich durch
_A_ und _B_ fortpflanzen und bei _d_ ausströmen; man wird also bei _d_
den Ton hören -- oder nicht hören, je nachdem sich die Länge des Weges
_A_ zu der des Weges _B_ verhält. Höre ich bei _d_, während der Ton bei
_c_ andauert, und verändere gleichzeitig die Länge des Weges _B_ durch
Zusammenschieben oder Auseinanderziehen der Röhren bei _x_, so werde
ich wahrnehmen, daß der Ton bald verstummt, bald wieder ertönt. Das
rührt daher, daß bei einem gewissen Verhältnis der Weglänge _A_ zu der
Weglänge _B_ die sich bei β vereinigenden Schallwellen so treffen, wie
es in Abb. 201 gezeichnet ist: Ein Wellenberg und ein Wellental treffen
gerade zusammen und heben einander auf, die Tonstärke ist gleich Null.
Dies kann bei verschiedenen Längen von _B_ der Fall sein; dann ist
die Strecke, um die ich _B_ verlängern oder verkürzen muß, um den Ton
gerade zweimal zum Verstummen zu bringen, ein unmittelbares Maß für die
Gänge der betreffenden Schallwelle.

Eine ganz ähnliche Erscheinung können wir bei den elektrischen Wellen
nachweisen. Die Apparate, die zu diesen Versuchen nötig sind, können
wir uns leicht selbst herstellen.

[Illustration: Abb. 203. Blechkasten für den Funkeninduktor.]

Zuerst müssen wir uns einen Blechkasten fertigen, in dem der
Funkeninduktor samt der ihn treibenden Akkumulatorenbatterie
untergebracht werden kann. Der Blechkasten muß einen Deckel haben,
dessen Ränder weit übergreifen und fest anliegen. Ferner muß an ihm
vor der Stelle, von der die elektrischen Wellen ausgehen, ein offenes
Ansatzrohr _A_ (Abb. 203) befestigt sein, das einen quadratischen
Querschnitt mit etwa 4 _cm_ Seitenlänge und eine Länge von etwa 5
_cm_ hat. Vorteilhaft ist es, wenn man die Apparate in dem Deckel
zusammenstellt und dann den Kasten umgekehrt darüberstülpt. An dem
Blechkasten muß auch außerdem noch eine Öffnung sein, durch die man zu
der Kontaktvorrichtung für den primären Strom gelangen kann, um die
Tätigkeit des Funkeninduktors hervorrufen oder abstellen zu können.
Diese Öffnung muß aber durch eine Schiebeklappe gut verschließbar sein.

Der zweite Apparat, der ebenfalls noch in dem Kasten Platz finden muß,
ist der Sender oder Radiator, von dem die elektrischen Wellen erzeugt
werden. Dieser Radiator wird ähnlich hergestellt wie der auf Seite 252
beschriebene und in Abb. 207 dargestellte[10], nur unter Verwendung
von etwas kleineren Kugeln (etwa 3 _cm_ Durchmesser). Wie der Radiator
so über dem Funkeninduktor anzubringen ist, daß er möglichst wenig
Platz in Anspruch nimmt, überlasse ich der Phantasie des Lesers. Nur
darauf sei noch hingewiesen, daß die Wände des Kastens überall von den
Klemmen des Funkeninduktors genügenden Abstand haben müssen, da die
Entladung sonst statt durch den Radiator durch das Blech vor sich geht.

Wir kommen jetzt zur Herstellung des Interferenzrohres. Wer im
Bearbeiten von Blech bewandert ist, verfertigt sich diesen Apparat ganz
aus dünnem Weißblech; wer sich das jedoch nicht zutraut, macht ihn aus
Pappe, die innen und außen vollkommen mit starkem Stanniol überzogen
wird. Das Rohr, dessen Schnitt Abb. 204 zeigt, hat einen quadratischen
Querschnitt mit 4 bis 5 _cm_ Seitenlänge. Der Teil _B_ ist, wie schon
aus der Abbildung erhellt, so eingerichtet, daß er, ähnlich wie eine
Posaune, ausgezogen oder eingeschoben werden kann. Dabei müssen die
äußeren Rohrwände sich möglichst genau den inneren anlegen. Zur
Verminderung der Reibung öle man die in Betracht kommenden Teile ein.
Bei α und β setze man gemäß Abb. 204 je zwei Spiegel ein, die aus
Stanniol mit Unterlage von Pappe angefertigt werden. Sie dienen zur
Reflexion der Wellen.

[Illustration: Abb. 204. Interferenzrohr.]

Nun wollen wir sehen, wie Rudi die Experimente mit diesen Apparaten
ausführte.

Auf einer hinreichend hohen Unterlage stellte Rudi den Blechkasten
mit den eingeschlossenen Apparaten derart auf, daß das Ansatzrohr
nach rechts zeigte; über letzteres schob er den Ansatz _c_ des
Interferenzrohres, dessen feste Hälfte _A_ auf dem Boden des Tisches
aufstand. Ungefähr 30 _cm_ von der Öffnung _d_ entfernt, aber genau in
gleicher Höhe vor derselben, stellte er den oben beschriebenen Fritter
auf, in den für diesen Versuch möglichst wenig Feilspäne einzufüllen
sind und den er so mit einer elektrischen Glocke zusammengestellt
hatte, wie aus Abb. 205 hervorgeht. An den Klöppel der Klingel hatte er
einen starken Draht _a_ angelötet, der so gebogen war, daß er, wenn die
Glocke in Tätigkeit gesetzt wurde, an den Fuß des Fritters schlagend
diesen erschütterte. Das Glockenbrett war durch eine Schraube fest mit
dem Fritterbrett verbunden. Wie er zur Vorführung der Experimente die
Apparate mit einem Element in leitende Verbindung brachte, erhellt aus
Abb. 205.

[Illustration: Abb. 205. Fritter mit Glocke und Schüttelvorrichtung.]

Sobald nun Rudi den Funkeninduktor in Bewegung setzte, begann die
Glocke zu ertönen, da der Fritter von elektrischen Wellen getroffen
wurde und deshalb dem vom Elemente kommenden Strome keinen Widerstand
mehr entgegensetzte. Die Glocke ertönte aber nur so lange, als
der Funkeninduktor in Tätigkeit war; denn die Leitungsfähigkeit
des Fritters wurde durch das Anschlagen des Drahtes _a_ mit jedem
Hammerschlage der Glocke aufgehoben, um, so lange als er von
elektrischen Wellen getroffen wurde, sofort wieder hergestellt zu
werden. Blieben die Wellen aus, so blieb auch die Leitungsfähigkeit des
Fritters aus, und die Glocke mußte verstummen.

Diesen Vorgang erläuterte Rudi ziemlich eingehend, da er für die
praktische Anwendung der drahtlosen Telegraphie sehr wichtig ist.

Jetzt erst führte Rudi den eigentlichen Interferenzversuch aus. Er
setzte den Funkeninduktor in Tätigkeit, so daß die Glocke ertönte; dann
zog er den Teil _B_ des Interferenzrohres langsam aus; der Glockenton
wurde schwächer und hörte plötzlich ganz auf, weil jetzt der Weg _B_
um eine halbe Wellenlänge länger war als der Weg _A_ und deshalb die
Wellen bei β in der schon oben angegebenen Weise einander trafen und
aufhoben.

Die Stelle des einen Schenkels des Interferenzrohres, die der Rand
des Auszugrohres bezeichnete, als die Glocke aufhörte zu klingeln,
markierte Rudi durch Ankleben eines gummierten Papierstreifchens.
Darauf zog er das Rohr langsam weiter aus; die Glocke begann wieder
zu tönen und verstummte wieder. Sobald als die Glocke wieder ruhig
geworden war, zog Rudi das Rohr nicht mehr weiter aus, sondern beließ
es an der Stelle und maß darauf die Strecke von der Papiermarke bis zum
Rand des Rohres _B_. Es zeigte sich, daß die gemessene Strecke etwa 3
_cm_ lang war; daraus ergibt sich also eine Wellenlänge von 6 _cm_.

[Sidenote: 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 15 _cm_ langes und 4 _cm_ weites, 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 1 _m_ von 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 Wellen also 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. 206 zeigt im Aufriß die Aufstellung der Apparate
und den Gang des Wellenstrahles.

[Illustration: 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.

[Sidenote: Der Sender.]

Der Sender wurde schon erwähnt, aber noch nicht genau beschrieben. Er
ist in Abb. 207 gezeichnet. Zwei Metallkugeln _A_ und _A′_ von 5 bis 6
_cm_ Durchmesser (über die Herstellung der Metallkugeln siehe Seite 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 (siehe Seite 5) tut
die gleichen Dienste. Bei jeder Kugel wird dann an zwei einander
gegenüberliegenden Stellen eine 0,5 bis 1 _cm_ große Stelle von dem
Überzug befreit.

[Illustration: Abb. 207. Der Sender.]

Die Befestigung der Metallkugeln in einem Holzgestell ist hinreichend
deutlich aus der Abbildung zu erkennen: Auf dem Grundbrett _G_ sind
zwei mit runden Ausschnitten versehene Trägerbrettchen _T_ befestigt
und durch die Querleiste _Q_ fest miteinander verbunden. Auf den
Trägern sitzen, durch Vulkanfiberklötzchen vom Holze isoliert, die
beiden Klemmen _K₁_, welche mit _A_, und _K₂_, welche mit _A′_
metallisch verbunden ist. Bevor wir jedoch diese Verbindung herstellen
und die Entfernung von _T_ und _T′_ bestimmen, werden die beiden
Kugeln durch den Ring _H_ fest 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 5 _mm_ -- 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 Stelle _L_ ist zum Einfüllen von Petroleum
die Öffnung _L_ gelassen, die mit dem Pfropfen _P_ verschlossen werden
kann. _U_ ist eine Umhüllung (nicht notwendig) um _A_ und _A′_, ebenso
hergestellt wie der Ring _H_, die die Kugeln aber nicht berührt und mit
einem Loch _L′_ versehen ist, das nach dem Einfüllen des Öles in den
Ring _H_ nach 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 Kügelchen _B_ und _B′_, die an
den in _S_ verschiebbaren Stangen _R_ und _R′_ angelötet sind. Die
Säulen _S_ sind aus Glas herzustellen und mit Holzköpfen zu versehen,
über welche (siehe die links stehende Sonderzeichnung in Abb. 207)
je ein Blechstreifchen _M_ gebogen wird, auf dem eine Klemme _K_
angelötet ist. Die Säulenköpfe mit dem Blechstreifen _M_ sind derartig
durchbohrt, daß die Stangen _R_ in der Bohrung unter Reibung an _M_ hin
und her geschoben werden können.

[Illustration: Abb. 208. Bifilare Wickelung.]

[Sidenote: Der Empfänger.]

Um den Empfänger möglichst empfindlich zu machen, müssen wir in die
schon oben beschriebene Zusammenstellung von Glocke und Fritter ein
Relais (siehe Seite 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, ihn ~bifilar~ auf 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
aus Abb. 208 hervorgeht, auf eine Spule auf. Solche Spulen besitzen
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
Schema Abb. 209; in dieser Abbildung ist auch die Schaltungsweise der
Sendeapparate angegeben.

[Illustration: Abb. 209. Anordnung der Apparate zur drahtlosen
Telegraphie.]

Mit _Akk._ ist die Akkumulatorenbatterie bezeichnet, die den
Funkeninduktor _J_ speist. Die Leitung ist durch den Taster _T_
unterbrochen, mit dessen Hilfe wir den Strom nach Belieben kurz oder
lang einschalten können. Die Sekundärpole des Induktors verbinden wir
unter Einschaltung eines Kondensators _K_ mit den Kugeln _B_ und
_B′_ des Senders _S_. Unter Umständen funktionieren die Apparate aber
~ohne~ Kondensator besser, was sich, wie auch die günstigste Größe des
Kondensators, leicht durch einige Versuche ausfindig machen läßt. An
die beiden Klemmen _K₁_ und _K₂_ des Senders (Abb. 207) schließen wir
die beiden frei endenden, 50 bis 100 _cm_ langen und völlig gerade
gestreckten Drähte _s_ an, die beide genau in einer Linie verlaufen
sollen.

Genau in der gleichen Weise werden die beiden Drähte _h_ (siehe auch
Abb. 196) an die Klemmen α und β des Fritters _F_ angeschlossen. α
von _F_ wird dann mit dem einen Pol eines Salmiakelementes, dessen
anderer Pol mit der Klemme α des Relais _R_ und dessen Klemme β mit
β von _F_ verbunden. 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 β_M_ nach β_Gl_ und von α_M_
nach α_Gl_ weg, dafür wird α_M_ mit β_Gl_ verbunden.

Da zum Zeichengeben auf größere Entfernungen der Fritter möglichst
empfindlich sein soll, so füllen wir, im Gegensatz zu den oben
erwähnten Versuchen (vergleiche Seite 248) eine ziemlich hohe Schicht,
etwa 5 bis 10 _mm_, 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 in Abb. 209 dargestellt ist. Dann machte
sich die eifrige Assistentin daran, die Türen der drei hinter dem
Vortragsraum gelegenen Zimmer zu öffnen und die ~Send~apparate auf
einen im hintersten Zimmer bereitgestellten Tisch zu transportieren.
Unterdessen stellte Rudi die Empfangsapparate so auf, daß die
Fangdrähte (_hh_ Abb. 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 18 _m_ betrage.

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 (siehe Seite 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 sogenannten ~Teslaströmen~
überzugehen.

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

[Sidenote: 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 zeigt Abb. 210. _J_ ist der Funkeninduktor
mit den Klemmen _K_ und _K′_. Von _K_ geht ein Draht zu dem äußeren
Belag einer Leidener Flasche _L_, von hier zur Klemme _K₁_ des
Transformators _T_; _K₁_ ist mit dem einen Ende der Primärspule
_S_ von _T_ verbunden, das andere Ende der Spule führt über die
verstellbare Funkenstrecke _F_ zur Klemme _K₂_, und von hier geht
ein Verbindungsdraht über den inneren Belag der Leidener Flasche zu
_K′_. Wenn also der Funkeninduktor in Tätigkeit ist, so wird _L_
geladen und entladet sich durch _F_. In der Spule _S_ fließt also der
Entladungsstrom der Leidener Flasche und induziert in der sekundären
Spule _S′_, die im Verhältnis zu _S_ aus vielen Windungen eines dünnen
Drahtes besteht, einen sehr hochgespannten Strom, der an den Kugeln
_E₁_ und _E₂_ zur Entladung kommt.

[Illustration: 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 20 _cm_ Funkenlänge, oder einer etwa
entsprechenden Influenzmaschine. Beim Gebrauch von kleineren Induktoren
nehme man von den angegebenen Maßen ⅔ bis ½. Näheres über Drahtlängen
ist bereits auf Seite 134 u. f. gesagt.

[Illustration: Abb. 211. Teslatransformator (Schnitt).]

[Illustration: Abb. 212. Teslatransformator (Seitenansicht).]

Abb. 211 zeigt den Apparat im Schnitt, Abb. 212 von 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 wir einen 2,5 bis 3 _mm_
starken, gut durchgeglühten, blanken Kupferdraht so auf, daß jede
Windung von der folgenden einen Abstand von 1 _cm_ hat (_Sp_ in Abb.
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 5 _mm_ mehr 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 jedoch
besonders darauf zu achten, daß die Außenseite des Drahtes, besonders
da, wo sie das Kontakträdchen _Rd_ berühren soll, nicht mit Schellack
überzogen wird. An einem Rande des Zylinders wird nun noch ein 1 bis
1,5 _cm_ breiter Ring _H_ aus Hartgummi mit Schellackkitt angekittet,
der dazu dient, den Zylinder, während der Apparat in Tätigkeit ist, zu
drehen.

Die Träger _T₁_ und _T₂_ des 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 Träger _T₁_ und _T₂_ unterhalb 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 in Abb. 211 zu sehen und
mit _Gl_ bezeichnet. Nahe dem rechten Ende dieses Stabes wird ein
kurzes Messingrohrstückchen _r_ aufgekittet, an dem die Schleiffeder
_F_ (aus gehämmertem Kupferblech) und der Kupferdraht β angelötet wird.
_F_ soll an dem schon oben erwähnten Messingring _S_ schleifen.

Außerdem kitten wir ein Messingrohr _R_, das etwa ⅓ so lang ist als
der Glasstab, nahe dessen linkem Ende fest. An _R_ wird der Draht α
angelötet. Auf _R_ soll sich das Rädchen _Rd_ leicht drehen und hin und
her schieben lassen. _Rd_ wird aus Messing hergestellt und erhält auf
seiner Peripherie eine halbkreisförmige Rinne, in welche gerade der
Draht der primären Spirale hineinpaßt, wie aus Abb. 211 hervorgeht. 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 das günstigste 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 8 _cm_ länger als der
Lampenzylinder und 2 bis 3 _cm_ weit. Das Rohr wird, indem jedes Ende
1 _cm_ weit frei bleibt, mit einem ohne Umspinnung 0,5 bis 0,7 _mm_
starken, mit ~guter~ Seide 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 4 _mm_ dicken Schicht
von Schellackkitt und drehen auf der Drehbank -- falls wir keine
besitzen, lassen wir das von einem Mechaniker machen -- diesen Überzug
bis auf etwa 2 _mm_ Dicke ab. In diesen Schellacküberzug schneiden
wir dann ein Schraubengewinde ein. In den Gewindegängen wird dann
ein 0,5 bis 0,7 _mm_ starker ~nackter~ Kupferdraht 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 anderen wieder 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 dem ~völligen Trocknen~ dieses
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 Zylinders _Zy_ liegt. Diese Anordnung geht hinreichend
deutlich aus den beiden Abb. 211 und 212 hervor.

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, wie Abb. 212 zeigt, keine scharfen Kanten oder
Ecken haben. Die beiden Klemmen α und β werden in einem Abstande, der
etwa der Länge des Zylinders _Zy_ entspricht, nahe der einen Längsseite
des Grundbrettes _G_ in 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, wie Abb. 212 zeigt. (Wegen Befestigung
der Glasfüße vergleiche Seite 5.) Die Drahtenden der sekundären Spule
werden nicht, wie in der Abb. 212 der 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.

[Sidenote: Das Funkenmikrometer.]

Abb. 213 zeigt diesen Apparat im Querschnitt und von der Seite gesehen.
_G_ ist das Grundbrett, auf das längs der langen Seiten zwei Leistchen
_L_ geleimt sind, zwischen denen sich der Schlitten _Sch_ mit ein wenig
Reibung hin und her schieben läßt. In dem Schlittenbrettchen _Sch_ ist
das Messingröhrchen _R_ und in diesem die Glassäule _Gl_ eingekittet.
Ebenso ist an dem einen Ende des Grundbrettes eine Glassäule befestigt.
Auf jeder Glassäule ist ein kurzes, zylindrisches und an beiden Enden
abgerundetes ~Zinkstück~ _Z_, 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 Haken _H_ angelötet oder eingeschraubt. Der einfache in Zentimeter
und Millimeter geteilte Maßstab _M_ ist so auf _L_ angeschraubt, daß er
übergreifend den Schlitten _Sch_ am Herausfallen verhindert. Letzterer
trägt eine Marke, die, wenn sich die beiden Zinkköpfe gerade berühren,
auf den Nullpunkt des Maßstabes zeigt.

[Illustration: (Querschnitt.) Abb. 213. Funkenmikrometer. (Von der
Seite gesehen.)]

[Sidenote: Einfacher Teslatransformator.]

Man kann sich auch einen etwas einfacher konstruierten Teslaapparat
fertigen. Abb. 214 zeigt einen solchen in perspektivischer Ansicht.
Die primäre Drahtspule steht mit senkrechter Längsachse frei; in ihr
steht die sekundäre Drahtspule, 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 8 _cm_,
für die sekundäre etwa 4 _cm_. 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.

[Illustration: 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 in ~einer~ Ebene liegenden Spirale (Schnecke) aufgewunden
ist. Die sekundäre Spule ist ebenfalls scheibenförmig und wird genau
so hergestellt, wie die einzelnen Scheiben des auf Seite 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 0,3 _mm_ starken 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
darstellenden Bilde Seite 157.

[Sidenote: 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
20 _cm_ besitzt, wird der Strom auf Kosten seiner Intensität auf einige
tausend Volt transformiert. Würde ich ~beide~ Pole dieses Apparates
~gleichzeitig~ anfassen, 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
die Kritik 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 schwebend im 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. Unser
Bild Seite 157 zeigt 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.

[Illustration: 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 dicken Kupferdraht, 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
(vergleiche vierter Vortrag Seite 189).

[Illustration: 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 70 _cm_
voneinander 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 Die Abb. 216 versucht annähernd,
derartige Erscheinungen wiederzugeben.

[Illustration: Abb. 217. Lichterscheinungen zwischen zwei mit dem
Teslatransformator verbundenen Drahtkreisen.]

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

[Illustration: Abb. 218. Zum ersten Teslaschen Glühlampenversuch.]

Für den folgenden Versuch hatte Rudi um die Gewindefassung
(Edisonfassung) einer gewöhnlichen, etwa 16kerzigen Glühlampe einen 1,5
_mm_ starken, blanken Kupferdraht gewunden und dessen Ende in einer
der Transformatorklemmen befestigt, wie Abb. 218 zeigt. 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 man der
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 1,5 _mm_
starkem 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.

[Illustration: Abb. 219. Zum zweiten Teslaschen Lampenversuch.]

Für Transformatoren mit spiraligen statt schneckenförmigen Spulen muß
für diesen Versuch natürlich die Glühlampe auch an einen spiralig
gewundenen Draht angeschlossen werden, wie Abb. 219 zeigt. Dabei ist
aber darauf zu achten, daß die Steighöhe der Spirale (das heißt der
Abstand zwischen den einzelnen Windungen) ~gleich~ der der primären
Wickelung des Transformators ist. Die Längsachsen der Spiralen müssen
einander parallel sein, wenn Induktionswirkungen auftreten sollen.

Das war Rudis letzter Versuch. Mit einem Dank für das zahlreiche
Erscheinen seiner Zuhörer schloß er den Vortrag ab.

Während nun Rudis Mutter die verschiedenen Tanten noch mit einem
Tee erfrischte, mußte der jugendliche Dozent noch manche Frage
beantworten; aber gar häufig blieb ihm nichts anderes übrig als zu
sagen: „Das wissen ~wir~ nicht.“ Dann kam auch sein uns schon bekannter
kritischer Onkel zu ihm und machte ihn auf manches Wissenswerte
aufmerksam. Wir halten es darum für angebracht, des Onkels Kritik der
Hauptsache nach noch anzuführen:

[Sidenote: Kritik.]

„In der Einleitung des Vortrages hast du gesagt, einen Naturvorgang
erklären heiße ihn mit einem anderen vergleichen. Das ist ja im
allgemeinen ganz richtig. Du führtest aber da ein Beispiel an, in
welchem der Vergleich eben gerade ~nicht~ einer Erklärung entspricht:
Ich vergleiche den elektrischen Strom mit dem Wasserstrom in einer
Leitung nur, um mir ein Bild zu machen. So sagt man z. B., der
elektrische Strom ~fließt~ vom positiven zum negativen Pol. Mit
diesem Ausdruck hantieren wir in dem ganzen Gebiet der praktischen
Elektrotechnik; aber eine Erklärung ist dieses Bild nicht.

Für wirkliche Erklärungen können die Vergleiche gelten, die wir
zwischen den Erscheinungen im Äther und den Wellenbewegungen der von
unseren Sinnen erkennbaren Materien wie Luft, Wasser, ausgespannte
Seile u. s. w. anstellen. Wenn mich also jemand fragte: ‚Was ist
Licht?‘ so würde ich sagen: Licht ist eine ~Wellenbewegung~, durch
bestimmte Ursachen hervorgerufen in einem Medium, das wir mit unseren
Sinnen nicht unmittelbar erkennen können. Bei dieser Erklärung liegt in
dem Worte ~Wellenbewegung~ der Vergleich. --

Eine Definition des Äthers geben zu wollen, ist heute noch sehr gewagt;
theoretisch müssen wir den Äther als festen Körper auffassen; aber
abgesehen von dem rein äußerlichen Widerspruch dieser Annahme wird sie
von einer ganz anderen Seite mit großem Erfolg angegriffen. Ebenso
haben auch die neuesten Forschungen auf dem Gebiet der Ätherphysik
die von dir zitierte Anschauung, daß alle Naturerscheinungen auf
die ~mechanischen~ Grundtatsachen zurückzuführen seien, vollkommen
überwunden; nicht mehr mechanisch, sondern ~elektromagnetisch~ erklärt
man heute alle Physik, auch die Mechanik.

Der Drehspiegelversuch ist ja scheinbar sehr schön gelungen, aber
nur scheinbar; dieser Versuch läßt sich mit so einfachen Mitteln gar
nicht ausführen, da die Schwingungen viel zu schnell sind, als daß
sie von einem so verhältnismäßig langsam rotierenden Spiegel zerlegt
werden könnten. Was man bei deinem Experiment sah, waren nicht die
Perioden der Oszillation, sondern wahrscheinlich die des Unterbrechers
am Funkeninduktor. Immerhin war das Experiment anschaulich und hat das
Wesen derartiger Untersuchungen gut wiedergegeben.

Ferner halte ich die Reihenfolge der einzelnen Experimente bei zwei
Gruppen von Versuchen für ungeschickt gewählt. Erstens hätte ich bei
dem Drehspiegelversuch das kontinuierliche Lichtband der Kerzenflamme
~vor~ den unterbrochenen Funkenbildern gezeigt. Ebenso wäre es bei der
Resonanz besser gewesen, zuerst den Pendelversuch, dann die akustische
und zuletzt die elektrische Resonanz zu zeigen, da es zum Verständnis
immer besser ist, das Einfachere, das am leichtesten Begreifliche
zuerst zu bringen.

So hätte ich auch vor den Ausführungen über Ätherwellen ein
sinnenfälliges Beispiel gebracht. Du hättest z. B. ein Seil mit einem
Ende irgendwo befestigen können; das andere Ende hättest du dann in
die Hand genommen und das mäßig gespannte Seil geschlingert, so daß
es die Bewegung regelrechter Wellen deutlich zeigte. Außerdem hätte
ich den sehr wesentlichen Unterschied zwischen Schall- und Ätherwellen
hervorgehoben. Die Schallwellen sind sogenannte Longitudinalwellen,
das heißt Wellen, die dadurch entstehen, daß sich die einzelnen -- in
diesem Falle Luft- -- Teilchen ~in~ der Fortpflanzungsrichtung hin und
her bewegen. Die Ätherwellen dagegen sind Transversalwellen, bei denen
sich die einzelnen Teilchen ~senkrecht~ zur Fortpflanzungsrichtung
bewegen.

Eine richtige Longitudinalwelle kann man oft bei in Reih’ und Glied
aufgestellten Soldaten sehen. Wenn die einzelnen Leute mit zu großen
Abständen stehen, so daß man also überall noch hindurchsehen kann, und
der rechte Flügelmann macht, einem Befehl gehorchend, einen großen
Schritt nach links und dann, erkennend, daß der Schritt zu groß war,
einen kleinen wieder nach rechts, so kann man folgendes Bild sehen:
Bei dem ersten Schritt hat der Flügelmann seinen Nachbar angestoßen;
dieser stößt, ebenfalls nach links tretend, den dritten Mann, der
wieder den vierten u. s. f. Im ersten Augenblick kann man also
zwischen den ersten drei oder vier Mann ~nicht~ mehr hindurchsehen,
was zur Folge hat, daß diese Stelle des Gliedes gewissermaßen dunkler
erscheint. Nun geht aber der erste Mann, der zweite u. s. f. wieder
etwas zurück, dadurch werden die Abstände wieder etwas größer, die
Stelle im Glied, die eben uns dunkel erschien, sieht jetzt wieder
heller aus, dafür sieht die nächste Gruppe von drei oder vier Mann
wieder dunkel aus und wird dann wieder hell, und so geht das fort.
Es hat das Aussehen, als ob ein dunkler Fleck sich ziemlich rasch
vom rechten zum linken Flügelmann fortbewegte. Steht nun der linke
Flügelmann recht fest und weicht dem Anstoß nicht, so wandert der
dunkle Fleck wieder zurück. Man hat dabei nicht nur das ~Bild~ einer
Longitudinalwelle, sondern tatsächlich eine solche Welle selbst.

Die Vorstellung einer Ätherwelle ist schon viel schwieriger. Das vorhin
erwähnte Seil gibt nur ein unzulängliches Bild einer Ätherwelle, obwohl
beide, sowohl die Seil- wie die Ätherwelle Transversalwellen sind.
Jedoch zur Demonstration reicht das völlig aus.

Man hat ja Apparate konstruiert, welche Bilder der verschiedenen
Wellengattungen geben. Du hättest dir ganz einfach einen
Longitudinalwellenapparat konstruieren können. Den macht man so: Man
stellt sich aus Holzleisten einen 20 cm hohen rechteckigen Rahmen her,
der senkrecht stehend auf einem Grundbrett befestigt wird. Die eine der
senkrechten Seiten sei aus dickem Holz und gut im Grundbrett befestigt,
die andere eine dünne, elastische Leiste. Die Länge ergibt sich von
selbst. An der oberen Querleiste des Rahmens werden an 10 bis 15 _cm_
langen Fäden 20 bis 50 gleich große und gleich schwere schwarze Holz-
oder Steinkugeln so aufgehängt, daß zwischen je zwei eine 3 bis 5 _mm_
große Strecke frei bleibt. Die erste und die letzte Kugel soll gerade
an der betreffenden senkrechten Seite des Rahmens anliegen. Hinter den
schwarzen Kugeln stellt man einen weißen Karton auf.

Um nun eine Longitudinalwelle hervorzurufen, schlägt man mit einem
kleinen Hammer leicht außen an die Stelle der dünnen Seitenleiste,
an der innen die erste Kugel anliegt. Die Erscheinung ist dann genau
dieselbe, wie ich sie vorhin bei den Soldaten beschrieben habe. --

Jetzt noch eines. Bei den Teslaversuchen haben die Entladungsfunken
nicht nur durch ihren Lärm, sondern auch durch ihr sehr blendendes
Licht gestört. Du hättest das Funkenmikrometer in ein Kästchen aus
Hartgummi- oder Vulkanfiberplatten einschließen sollen. Man könnte auch
über die Zinkstücke runde Korkscheibchen schieben und darüber eine
hinreichend weite Glasröhre stecken.“

[Illustration: Abb. 220. Rudi an seinem Experimentiertisch.

Die Apparate sind von links nach rechts gesehen: Akkumulatorenbatterie,
Teslatransformator, Vertikalgalvanoskop, Rheostat, Funkenmikrometer,
Lichtschutz für den Fluoreszenzschirm, Röntgenröhre, Righischer
Radiator, Funkeninduktor, Influenzmaschine, Leidener Flasche.]

Das war der letzte Vortrag, den Rudi aus dem Gebiet der Elektrophysik
hielt. Er hatte sich noch eine ganze Anzahl von Apparaten hergestellt,
die für jeden jungen Elektrotechniker Interesse haben, und die darum
noch einzeln beschrieben werden sollen.


   [7] Vergleiche die Kritik am Ende des Vortrages.

   [8] Siehe die Kritik am Ende des Vortrags.

   [9] Besser ist es, die Gabeln mit einem Cello- oder Baßgeigenbogen,
       der reichlich mit Kolophonium zu versehen ist, anzustreichen; man
       zieht den Bogen dabei über die Endflächen der Gabelzinken.

  [10] Er kann viel einfacher sein; der Petroleumbehälter ist nicht
       unbedingt nötig.




[Illustration]




Anhang.

Wie man sich eine Telephonanlage herstellen kann.


Da Stahlmagnete, wie sie für Telephone gebraucht werden, nicht im
Handel zu bekommen sind, auch ziemlich teuer wären und wir sie kaum mit
genügender Sorgfalt selbst herstellen könnten, so verwenden wir statt
dessen Elektromagnete. Wir können dann auch den immerhin umständlich
herzustellenden Transformator ganz weglassen, das heißt, ihn durch eine
ganz besondere Anordnung ersetzen.

Für eine Fernsprechanlage sind natürlich zwei vollkommen gleiche
Stationen nötig. Im folgenden werden alle Angaben nur für eine Station
gemacht, man hat sich also alles angegebene Material doppelt zu
beschaffen.

[Sidenote: Das Mikrophon.]

Aus Zigarrenkistenholz sägen wir uns zwei Ringe; ihr innerer
Durchmesser sei 7, ihr äußerer 9 _cm_. Zwischen sie wird mit gutem
Tischlerleim ein in Wasser aufgeweichtes Pergamentpapier geklebt;
dabei sollen die Fasern des Holzes der beiden Ringe einander senkrecht
kreuzen. Außerdem müssen die Ringe mit einer nicht zu geringen Anzahl
von Drahtstiftchen zusammengenagelt werden.

Die Kohlenkontakte stellen wir uns aus Reststücken von
Bogenlampenkohlen oder aus Elementkohlen her. Letztere dürfen aber
noch nicht viel in der Elementfüllung gestanden haben. Wir brauchen
zwei rechteckige Stücke; Form und Größe geben wir ihnen durch
Sägen und durch Schleifen auf einem rauhen Stein. Jedes Stück ist
40 : 15 : 10 _mm_ groß. Außerdem brauchen wir vier kleine Walzen mit
kegelförmig zugespitzten Enden; diese sind 20 _mm_ lang, 7 _mm_ dick.
In die rechteckigen Stücke werden mit einem Versenker (Krauskopf)
vier trichterförmige Vertiefungen gebohrt. Abb. 221 zeigt in _a_ und
_b_ diese Kohlenteile. Darauf werden, wie aus Abb. 222 hervorgeht,
die beiden Kohlenstücke, die mit ihren Vertiefungen die vier Rollen
zwischen sich aufgenommen haben, so auf die Pergamentmembrane _m_
aufgeleimt, daß die kleinen Walzen nicht herausfallen können, aber doch
völlig freien Spielraum haben, sich nirgends klemmen, und nur ganz lose
aufliegen.

[Illustration: Abb. 221. Kohlen zum Mikrophon.]

[Illustration: Abb. 222. Mikrophon.]

Aus starkem Messingdraht biegen wir zwei hufeisenförmige Klammern,
löten an jeder einen Kupferdraht (_c_, _d_) fest, den wir zur Spirale
drehen. Die Klammern werden so über die Kohlen geschoben (Abb. 222),
daß diese mit Federkraft fest umschließen. Endlich wird der Holzring
_R_ noch mit drei je 2 _cm_ hohen Holzstollen _A_, _B_, _C_ versehen.

[Sidenote: Das Telephon.]

Weniger einfach gestaltet sich die Herstellung des Hörapparates, des
~Telephones~. Den Kern für den Elektromagnet biegt man sich (in kaltem
Zustande) aus gewöhnlichem Bandeisen in Hufeisenform. Aus Abb. 223
gehen alle Maße deutlich hervor. Die Enden des Hufeisens feilt man auf
eine Ausdehnung von 18 _mm_ zu Zylindern von 7 _mm_ Durchmesser (Abb.
224).

[Illustration: Abb. 223. Hufeisenmagnet für das Telephon.]

Die Rähmchen für die Drahtspulen fertigen wir aus dünnem (Messing-,
Kupfer- oder) ~Zinkblech~. Sie sollen genau über die Schenkel des
Magnetkernes passen und 4 _cm_ hoch sein. Ihre Form geht hinreichend
deutlich aus Abb. 225 hervor. Die Spulen werden mit einer dicken
Schellacklösung (Seite 5) überstrichen und nach dem Trocknen bewickelt.

[Illustration: Abb. 224. Zylinderende des Magneten.]

[Illustration: Abb. 225. Spule.]

Für jede Spule brauchen wir 6 bis 7 _m_ mit Baumwolle isolierten, 0,7
_mm_ starken Kupferdraht. Die Bewicklung ist sorgfältig auszuführen;
jede Lage ist von der nächsten durch ein in Schellacklösung getränktes
Papier zu trennen. Wir stellen vier oder fünf Lagen zu je 35 bis
40 Windungen her. Die fertigen Spulen werden über die Schenkel des
Magnetkernes geschoben und die zwei entsprechenden Drahtenden (siehe
Seite 105 u. 133) miteinander ~verlötet~.

Wir kommen jetzt zur Herstellung der sekundären Spulen, die auf
das 18 _mm_ lange zylindrische Ende der Magnetschenkel geschoben
werden sollen. (Über Anfertigung von Drahtspulen vergleiche Seite
91, 165, 174 u. f.) Zur Anfertigung einer solchen Spule verfahren
wir folgendermaßen. Wir umwinden eines der runden Schenkelenden mit
einer regelmäßigen Lage von Nähfaden. Darüber wickeln wir in 3 bis
4 Lagen dünnes Paraffinpapier in einem 16 _mm_ breiten Streifen.
Darauf wird diese Paraffinhülle über einer Flamme etwas erwärmt, so
daß sich das Paraffin zwischen den einzelnen Lagen vereinigt. Ist das
durch die Erwärmung weich gewordene Papier wieder erstarrt, so ziehen
wir den Faden zwischen Papier und Kern heraus und nehmen das kleine
Papierröllchen ab. Es bildet die Grundlage für die Drahtspule. Bevor
wir jedoch mit dem Bewickeln beginnen, umwickeln wir, wie vorhin das
Polende, ein 7 _mm_ dickes, rundes Holzstäbchen mit Faden und schieben
die kleine Papierhülle darauf, so daß sie fest sitzt.

Zur Bewicklung nehmen wir 0,15 bis 0,2 _mm_ starken, mit ~Seide~
isolierten Kupferdraht. Wir können eine Lage zu 60 Windungen rechnen,
20 bis 30 Lagen sind erforderlich; für eine Windung brauchen wir im
Durchschnitt 3,8 _cm_ Draht, somit brauchen wir für jede Spule (25
Lagen angenommen) 25 · 60 · 38 _mm_ gleich 57 _m_ von 0,2 _mm_ starkem
Draht. Sollen die beiden Stationen sehr weit auseinanderliegen (über
1 bis 2 _km_), so empfiehlt es sich, 0,15 bis 0,1 _mm_ starken Draht
zu gebrauchen und entsprechend mehr Windungen (bis 50 Lagen zu je 60
Windungen) zu nehmen.

Das Bewickeln führen wir am besten mit der Hand aus (Spulapparat Seite
165 ist hierfür nicht zu empfehlen). Wir nehmen das Holzstäbchen mit
dem Papierröllchen in die linke Hand, nachdem wir den Drahtanfang nahe
dem Röllchen am Holzstäbchen befestigt haben. Dann drehen wir das
Stäbchen zwischen Daumen und Zeigefinger der Linken und lassen den
Draht durch die Rechte gleiten, mit dessen Daumen und Zeigefinger wir
ihn lenken. Es muß Lage sorgfältig neben Lage gelegt werden. Sind wir
nahe dem Ende des Papierröllchens angelangt, so ist die erste Lage
beendet; sie wird mit heißem Paraffin bestrichen und mit einem dünnen
Paraffinpapierplättchen umgeben. Schellack eignet sich hier deshalb
nicht als Isoliermaterial, weil er zu langsam trocknet und die Finger
in unangenehmer Weise klebrig macht. Darauf wird die zweite Lage gelegt
u. s. w., bis die gewünschte Anzahl vorhanden ist.

Spulenrähmchen mit Randscheiben zu verwenden, ist nicht vorteilhaft, da
sie viel schwieriger zu bewickeln sind. Bei dem angegebenen Verfahren
ist nur darauf zu achten, daß jede Lage genau so viel Windungen
hat wie die vorhergehende; um das zu erreichen, brauchen die Lagen
nicht gezählt zu werden, denn man sieht durch das durchscheinende
Paraffinpapier, das beiderseits etwa 1 _mm_ überstehen soll, hindurch
und erkennt leicht, wenn die eine Lage gerade so weit gewickelt ist als
die vorhergehende.

Die fertigen Spulen werden schließlich noch 2 bis 3mal mit einer dicken
Schellacklösung überstrichen. -- Man achte darauf, daß die freien
Drahtenden nicht abbrechen. Ist der letzte Schellacküberzug getrocknet,
so werden die Spulen auf die Zylinderfortsätze der Elektromagnete
geschoben, und die entsprechenden Drahtenden in derselben Weise wie die
der primären Spulen miteinander verlötet.

Abb. 226 zeigt die Anordnung der weiteren Teile des Telephons. Die
primären Spulen (_B_, _a_ und _b_), -- die in der Abbildung übrigens
versehentlich anstatt oval mit kreisrundem Schnitt gezeichnet sind, wie
auch die Löcher in _a_ und _b_ oval sein müssen -- klemmen wir zwischen
zwei Brettchen _c_ und _c₁_, die wir mittels der Holzschrauben _x_,
_y_ und _z_ zusammenziehen. Auf diese Brettchen leimen wir eine aus
Zigarrenkistenholz gesägte runde Scheibe (_C_, _I_), die zwei ovale
Öffnungen (_a_ und _b_) hat, um die beiden Primärspulen des Magneten
durchzulassen. Bei _A_ sehen wir die primären Spulen _a_ und _b_, das
vordere Brettchen _c_, die Köpfe der drei Schrauben _x_, _y_ und _z_
(in der Ansicht) und die Scheibe _I_ (im Schnitt) an dem Elektromagnet
befestigt.

[Illustration: Abb. 226. Die einzelnen Teile zum Telephon.]

Am Rande der Scheibe _I_ errichten wir vier oder sechs nicht zu
schwache Holzsäulen _S_, die in gleichmäßigen Abständen von unten her
festzuschrauben sind. Diese Säulen müssen einen Rahmen _R_ tragen, der
genau so hergestellt wird, wie der Rahmen _R_ des Mikrophons (Abb.
222). Sein äußerer Durchmesser sei gleich dem der Scheibe _I_, sein
innerer mindestens 7 _cm_. Genau in die Mitte der Pergamentmembrane
_m_, auf die von den Magnetpolen abgewendete Seite, ist ein dünnes
~kreisrundes~ Blechscheibchen _e_ aufzukleben, dessen Durchmesser 4 bis
4,5 _cm_, also etwas mehr betragen soll, als der Abstand der äußeren
Ränder der Polenden des Elektromagneten. Die Blechscheibe schneide man
aus möglichst dünnem ~Weißblech~ mit einer gewöhnlichen Schere aus und
achte dabei darauf, daß die Scheibe völlig eben und frei von Beulen
bleibe. Das Aufleimen geschieht mit gewöhnlichem Tischlerleim oder
Schellack.

Darauf wird ein hinreichend langer Streifen Pergamentpapier, der so
breit ist, als die Säulen _S_ hoch sind, etwas angefeuchtet, mit einem
Ende an einer der Säulen angeklebt, dann mehrmals außen um die übrigen
Säulen herumgewunden, und schließlich wird sein Ende wieder angeklebt.
Es entsteht dadurch zwischen den Säulen ein völlig geschlossener Raum,
in welchem die Magnetpole mit den sekundären Spulen eingeschlossen sind.

An den Brettchen _c_ und _c₁_ bringen wir noch vier kleine
Klemmschrauben α, β, γ und δ an. In der Abb. 226 sind die Klemmen β
und δ so gezeichnet, als säßen sie auch an _c_, während sie an dem
verdeckten _c₁_ zu befestigen sind. Die Drahtenden der primären Spule
werden an α und β, die der sekundären an γ und δ angelötet. Wo es sich
irgend ermöglichen läßt, sollen Drahtverbindungen immer angelötet
werden.

[Illustration: Abb. 227. Schnitt durch den Schallbecher.]

Wir müssen jetzt noch über der Membrane einen Schallbecher anbringen.
Wer eine Drehbank besitzt, dreht sich den Schallbecher aus einem Stück
Holz. Wir können ihn aber auch ohne Drehbank sehr einfach auf folgende
Weise herstellen. Wir sägen aus ~dünnem~ Zigarrenkistenholz oder aus
starkem Pappendeckel sieben runde Scheiben (1 bis 7 in Abb. 227) von
der Größe der in Abb. 226_c_ dargestellten und versehen jede mit
einer einzigen zentralen Öffnung; die in Nr. 1 soll 1,5 bis 2 _cm_
Durchmesser haben, die von Nr. 2 etwas mehr u. s. w. bis bei Nr. 7 der
Durchmesser 6 bis 7 _cm_ groß ist. Diese sieben Brettchen -- wenn wir
dickere Brettchen verwenden, genügen auch fünf -- werden, wie aus Abb.
9 zu erkennen ist, aufeinandergeleimt; dann feilen wir die Kanten der
treppenartigen Innenseite (in Abb. 227 ~rechts~) etwas rund (in Abb.
227 ~links~) und leimen den Schalltrichter auf den Ring _R_ auf.

Die Entfernung der Membrane von den Magnetpolen soll 0,5 bis 1 _mm_
betragen; jedenfalls darf sie nicht zu nahe stehen, so daß sie durch
die Anziehung des Elektromagneten auf das Blechplättchen mit den
Magnetpolen in Berührung kommt. Man kann den Abstand leicht regulieren,
indem man die Schrauben _x_, _y_, _z_ (in Abb. 226) etwas lockert, die
Membrane mit dem ganzen Gehäuse in die richtige Lage bringt und danach
die drei Schrauben wieder fest anzieht.

Die für jede Station nötige Anrufklingel können wir uns ebenfalls
selbst herstellen, nach der auf Seite 113 gegebenen Beschreibung.
Ferner brauchen wir für jede Station 3 bis 4 gute Salmiakelemente
(siehe Seite 58 u. f.).

[Sidenote: Die Schaltvorrichtung.]

Das Mikrophon und den Umschalter, vielleicht auch die Glocke,
montieren wir auf einem mit Rückleisten versehenen starken Brette von
passender Größe. Oben in der Mitte wird das Mikrophon _M_ befestigt,
die Kohlenkontakte nach dem Brette zugekehrt (Abb. 228). Bei _P_ ist
der Drehpunkt eines Hebels _a_, der von einer hinreichend starken
Spiralfeder _F_ nach oben gezogen wird. Der Hebel wird aus einer dünnen
Eisenstange oder einem hinreichend starken, nötigenfalls doppelten
Blechstreifen hergestellt. An seinem Ende ist er so gebogen, daß
das Telephon _T_ eingehängt werden kann, von dessen Gewicht er nach
unten gezogen wird. Dieser Hebel wird mit einem mit Schellacklösung
getränkten Leinenstreifen umwickelt. Darauf wird an drei Stellen (1,
2, 3) je ein Streifen aus Messing- oder Kupferblech um den bewickelten
Hebel herumgewunden. Die drei Streifen müssen völlig voneinander
isoliert unverrückbar festsitzen, was man durch Anwendung von etwas
Schellackkitt (Seite 5) am sichersten erreicht.

[Illustration: Abb. 228. Schaltungsschema der Telephonanlage.]

Jetzt schrauben wir unter dem mittleren (2) Blechring zwei
Messingblechstreifen parallel nebeneinander so auf dem Grundbrett
fest, daß sie federnd von hinten gegen den Ring 2 des niedergezogenen
Hebels drücken und dadurch zwischen ihnen eine metallische Verbindung
hergestellt wird. Zwei andere Paare von Messingblechstreifen stehen in
ähnlicher Beziehung zu den Blechstücken 1 und 3, mit dem Unterschied,
daß sie sich nicht unter, sondern über ihm befinden, der Kontakt also
nur dann hergestellt wird, wenn durch das Aushängen des Telephons der
Hebel von der Feder in die Höhe gezogen wird, in welcher Lage dann die
beiden Messingstreifen bei 2 wieder voneinander isoliert sind.

Ein zweiter Arm _b_ ist als zweiarmiger Hebel um die Achse _P¹_ drehbar
und wird durch eine Feder _F¹_ links nach unten, also rechts nach oben
gezogen. Er ist gerade wie der Hebelarm _a_ mit einem in Schellack
getränkten Leinenstreifen zu umwickeln und trägt zwei Blechstücke (4
und 5), die genau wie bei _a_ zu befestigen sind. ~Über~ 4 und ~unter~
5 sind ebenfalls zwei Blechstreifen angebracht.

Es ist nun noch zu besprechen, wie die einzelnen Teile miteinander
zu verbinden sind. In der Abb. 228 sind die einzelnen Drähte weit
auseinandergerückt gezeichnet, um das Schema übersichtlicher zu
gestalten. In Wirklichkeit bohren wir bei den Stücken, an welche die
Verbindungsdrähte angeschlossen werden sollen, Löcher durch das Brett
und führen den Draht auf der Rückseite den kürzesten Weg zur nächsten
Verbindungsstelle. Die Verbindungen sind mit isolierten, etwa 1 _mm_
starken Kupferdrähten herzustellen.

Der erste Stromkreis ist in der Abbildung durch einen ausgezogenen
Strich dargestellt: er beginnt bei dem Zinkpol der Batterie _B_ und
führt zur Klemmschraube _e_; von da führt eine weiche, etwa 1 _m_ lange
Leitungsschnur zu der Klemme α der primären Telephonwickelung, von
dessen Klemme β wiederum eine Leitungsschnur zu der Klemme _f_; sie
ist mit dem Drahtende _c_ des Mikrophons verbunden, dessen Drahtende
_d_ mit dem einen Metallstreifen bei 3 in leitender Verbindung steht.
Der andere Blechstreifen bei 3 ist mit dem positiven Pole der Batterie
verbunden.

Der Strom des zweiten Kreises nimmt folgenden Weg: er kommt durch die
Fernleitung _x_ zu Klemme _k_, geht von da durch eine Leitungsschnur zu
δ, durch die sekundären Spulen zu γ, von γ durch eine Leitungsschnur
zur Klemme _i_, von da zu dem einen Blechstreifen bei 1 und von dem
anderen Blechstreifen zur Fernleitung _y_. Dieser Weg ist in der Figur
einfach gestrichelt.

Der dritte Stromkreis (punktiert) geht von der Fernleitung _x_ durch
die Glocke _G_, den Kontakt 4, dann durch den Kontakt 2 zur Fernleitung
_y_.

Der vierte Stromkreis (strich-punktiert) nimmt vom negativen Pole der
Batterie seinen Weg durch den Kontakt 5 zur Fernleitung _x_ und kommt
durch _y_ zum positiven Pole der Batterie zurück.

Hiermit ist die Ausrüstung einer Station beendet; wenn zwei solcher
Stationen vorhanden sind, so braucht man sie nur noch durch eine
doppelte Fernleitung miteinander zu verbinden, also die beiden _x_
miteinander und ebenso die beiden _y_.

Ist die Fernleitung sehr lang, so wird es unter Umständen nötig, für
die ~Klingel~ ein Relais einzuschalten. Über die Herstellung eines
Relais und dessen Schaltung siehe Seite 121.

Will man nun von Station I mit Station II sprechen, so drückt man
kurze Zeit den Hebel _b_ herab, um zunächst anzurufen. Dadurch wird
folgender Stromkreis geschlossen: von dem positiven Pole der Batterie
_B_ nach _y_, von da durch die Fernleitung nach dem _y_ der Station
II, daselbst zum Kontakte 2, dann zum Kontakte 4, zur Glocke _G_, nach
_x_, durch die Fernleitung zurück zum _x_ der Station I, zum Kontakte
5 (der hier durch das Herabdrücken des Hebels _b_ geschlossen ist)
und zurück zur Batterie. Demnach wird an der Station II die Klingel
ertönen. Nun werden an beiden Stationen die Telephone abgehängt und die
Hebel _a_ gehen in die Höhe; dadurch ist an jeder Station folgender
Stromkreis geschlossen: von dem positiven Pole der Batterie _B_ durch
den Kontakt 3 nach _d_ am Mikrophone, durch dessen Kohlenkontakt 1 nach
_c_, von hier über _f_ nach β am Telephon, durch dessen primäre Spule
nach _d_ und _e_, endlich zurück zur Batterie. Durch den so fließenden
Strom wird der Elektromagnet des Telephons erregt. Wird nun gegen das
Mikrophon gesprochen, so wird die Membrane durch die aufschlagenden
Luftwellen erschüttert und mit ihr die Kohlenstücke. Durch die Bewegung
der letzteren schwankt aber der Widerstand des Kohlenkontaktes, damit
auch die Stärke des den Magnet umfließenden Stromes. Neben den hier
dargelegten Lokalstromkreisen ist aber auch noch ein Fernstromkreis
geschlossen, der beide Stationen verbindet; dieser verläuft von _x_
an der Station I nach _k_, dann nach δ am Telephon, durch dessen
sekundäre Spule nach γ, über _i_ durch den Kontakt 1 nach _y_ durch
die Fernleitung zum _y_ der Station II, daselbst durch den Kontakt 1
über _i_ nach γ, durch die sekundäre Spule des Telephons nach δ, über
_k_ nach _x_ und durch die Fernleitung zurück zum _x_ der Station I.
In Abb. 229 ist die Hauptsache dieser Darlegungen in einem Schema
übersichtlich zusammengefaßt: rechts ein Lokalstrom, der die Batterie
_B_, das Mikrophon _M_ und die primäre Spule des Telephons _T_ in sich
schließt, links ein ebensolcher mit _B₁_, _M₁_ und _T₁_; zwischen
beiden Stationen ist die Fernleitung, die rechts und links durch die
sekundären Spulen von _T_ und _T₁_ geschlossen ist.

[Illustration: Abb. 229. Wirkungsschema der Telephonanlage.]

Es wurde schon erwähnt, daß durch Sprechen gegen die Membran des
Mikrophons der Station I die Magnetkraft in dem dortigen Telephon
zum Schwanken komme; dieses Schwanken ruft in den sekundären Spulen
Induktionsströme hervor (vergleiche Seite 137), die durch die
Fernleitung fließen und an der Station II in den sekundären Spulen des
dortigen Telephons die Magnetpole umkreisen, deren Magnetkraft dadurch
ebenfalls ins Schwanken gebracht wird. Dieses Schwanken erfolgt genau
in dem Rhythmus der das Mikrophon treffenden Schallwellen, weshalb die
mit dem Blechscheibchen beklebte Pergamentmembran die gleichen Töne
wiedergibt, die gegen das Mikrophon gesprochen werden (vergleiche auch
Seite 200 bis 204).


Wie man sich Rheostate herstellen kann.

~Rheostate~ oder ~Regulierwiderstände~ sind beim Arbeiten mit stärkeren
Strömen fast unentbehrlich. Es sei darum im folgenden die Herstellung
von Rheostaten beschrieben.

Gewöhnlich verwendet man für Regulierwiderstände schlechtleitende
Metalllegierungen wie Nickelin oder Konstantan. Diese sind jedoch
ziemlich teuer, und es wird deshalb manchem jungen Physiker erwünscht
sein, zu erfahren, wie man sich Widerstände aus billigerem Material
herstellen kann.

[Illustration: Abb. 230. Graphitstäbe des Rheostaten mit ihren
Drahtansätzen.]

Wir verwenden den ziemlich schlecht leitenden Graphit, den wir in Form
von Stäben der geringsten Sorte von Bleistiften entnehmen. Auf die Güte
des Graphits und des Holzes zu Zeichenzwecken kommt es nicht an, es ist
nur darauf zu sehen, daß die Graphitsäulen nicht schon von vornherein
in der Holzfassung gebrochen sind. Das Holz entfernt man, indem man es
abbrennt.

Wir brauchen für unseren Rheostat sechs Graphitstäbe; jeder einzelne
Stab wird an beiden Enden mit dünnem, blankem Kupferdraht fest
umwickelt, und die einzelnen Windungen dieser Umwicklung werden
verlötet. Diese Drahtansätze sollen an den oberen Enden 5 _cm_, an
den unteren 10 _cm_ lang sein. Die kurzen Drähte von je zwei Stäben
drehen wir mit einem weiteren Drahte, der um 15 _cm_ länger als ein
Graphitstab ist, zusammen und erhalten so drei Stabpaare, deren jedes
unten drei Drahtenden (_a_, _b_, _c_ in Abb. 230) aufweist. Diese
drei Stabpaare werden auf einem quadratischen Brett von etwa 25 _cm_
Seitenlänge in Gips oder Zement eingebettet. Man streicht auf das
Brett eine 1 bis 1,5 _cm_ hohe Gipsschicht; der Gips soll nicht zu
dünnflüssig, aber doch gut plastisch sein. Nachdem man die auf den Brei
gelegten Graphitstäbe mit einem ebenen Brette gleichmäßig eingedrückt
hat, schlägt man an acht bis zehn Stellen je einen Nagel mit breitem
Kopf so weit in das Brett ein, daß er noch etwa 5 _mm_ weit über die
Gipsschicht herausragt, welche daraus reichlich mit Wasser übergossen
und dann mit einer zweiten Gipsschicht von etwa 1 _cm_ Dicke überdeckt
wird. Oberfläche und Ränder des Gipsblockes werden nun noch glatt
gestrichen und das Ganze läßt man dann in horizontaler Lage trocknen.

[Illustration: Abb. 231 Der fertige Graphitrheostat.]

Darnach wird, wie aus Abb. 231 hervorgeht, das Brett mit dem Gipsblock
auf ein zweites größeres Brett aufgeschraubt, auf welchem auch der
Schalthebel und die Klemmen angebracht werden.

Man schlägt um den Punkt _A_ einen Kreisbogen mit dem Radius _b_
und markiert sich darauf sieben Punkte, mit gegenseitigen Abständen
von etwa 2 _cm_. In jedem dieser Punkte wird ein Ziernagel mit
flachgewölbtem Messingkopf eingeschlagen, jedoch vorerst so, daß die
Köpfe das Brett nicht berühren. Um die sieben Ziernägel werden die
neun Drahtenden in folgender Weise herumgewickelt: Draht 1 um Nagel
1, Draht 2 um Nagel 2, Draht 3 und 4 um Nagel 3, Draht 5 um Nagel 4,
Draht 6 und 7 um Nagel 5, Draht 8 um Nagel 6, Draht 9 um Nagel 7, um
welch letzteren man außerdem einen nachher zur Klemme _F_ zu führenden,
dicken Kupferdraht schlingt. Darauf werden die Ziernägel vollständig
eingeschlagen und die Drähte außerdem noch mit den Nagelköpfen verlötet.

Der Kontakthebel _C_ wird aus einem Streifen starken Kupfer- oder
Messingblechs hergestellt, das bei _A_ eine Bohrung erhält und dessen
eines Ende mit einem Holzgriff _a_ versehen wird. Die Befestigung des
Kontakthebels geschieht in folgender Weise (Abb. 232).

[Illustration: Abb. 232. Befestigung des Kontakthebels.]

Eine kreisrunde Scheibe _b_ aus dickem Kupfer- oder Messingblech wird
in der Mitte mit einem Loche versehen und dann mittels zweier Schrauben
mit versenkten Köpfen auf dem Holze _a_ befestigt; darauf legen wir den
Kontakthebel _c_ so auf die Scheibe _b_, daß seine Durchbohrung auf
deren Mitte liegt, bedecken diese Bohrung mit einer kleinen Spiralfeder
_d_ und stecken durch diese, durch den Hebel und durch die Scheibe die
Schraube _e_, die in _a_ eingeschraubt wird. An der Scheibe _b_ wird
ein Kupferdraht _f_ angelötet, der zu der Klemme _E_ (Abb. 231) führt.

Steht der Kontakthebel so wie in Abb. 231, so ist kein Widerstand
eingeschaltet. Wird er aber nach links gedreht, so muß der Strom seinen
Weg zuerst durch ~einen~, dann durch zwei und schließlich durch alle
sechs Graphitstäbe nehmen.

Die Graphitstäbe könnte man auch freistehend oder liegend befestigen;
da sie jedoch sehr zerbrechlich sind, so ist das angegebene Verfahren
vorzuziehen. Auch ist dann, wenn die Stäbe durch starke Ströme glühend
werden, eine Gefahr ausgeschlossen.

Haben die Graphitstäbe einen Querschnitt von 3 _qmm_, so ertragen sie
eine Stromstärke von 20 bis 25 Ampere. Soll ein solcher Rheostat auch
größeren Stromstärken standhalten, so müssen dickere Graphitstäbe
gebraucht oder jeweils zwei nebeneinander geschaltet werden.

Will man die Stromstärken feiner regulieren können, als es das
jeweilige Ein- oder Ausschalten eines ganzen Graphitstabes erlaubt,
so macht man das Grundbrett des oben beschriebenen Rheostaten etwas
größer und bringt noch einen zweiten Drehhebel an, der auch über eine
bogenförmige Reihe von Nagelköpfen schleift. Diese Nagelköpfe sind,
wie aus Abb. 233 hervorgeht, alle mit einem einzigen, ebenfalls in
den Gipsblock einzubettenden Graphitstab verbunden. Die Drähte, mit
deren Zahl die Feinheit der Regulierbarkeit wächst, sind in gleichen
Abständen voneinander um den Graphitstab herumzuwinden.

[Illustration: Abb. 233. Widerstand für feine Regulierung.]

Um schlechte Kontaktstellen zu vermeiden -- an solchen könnten bei
starken Strömen schädliche Lichtbogen auftreten -- stelle man die
Verbindung der Drähte mit dem Graphitstab folgendermaßen her. Man
windet einen mit Glaspapier gereinigten etwa 0,6 _mm_ starken,
~weichen~ Kupferdraht an der betreffenden Stelle in fünf regelmäßigen
Windungen ~fest~ um den Graphitstab herum und dreht dann den Anfang und
das Ende dieses Drahtstückchens fest zusammen. Auf diese Umwickelung
wird dann ein starker (1 bis 1,5 _mm_) Kupferdraht aufgelötet, der zu
den Kontaktköpfen führt.

Dieser Sonderrheostat wird zwischen dem siebten Kontaktkopf und der
Klemme _F_ eingeschaltet.

Da der eben beschriebene Apparat wohl allen Anforderungen des jungen
Lesers genügt, so will ich mit der Beschreibung anderer Konstruktionen
keine Zeit verlieren; sie seien nur der Vollkommenheit wegen kurz
erwähnt:

Der Rheostat mit Nickelin oder Konstantandrähten ist im Prinzip genau
so konstruiert wie der Graphitrheostat. Die Drähte werden aber nicht
in Gips eingelegt, sondern zu Spiralen gedreht, die in Holzrahmen
ausgespannt werden. Abb. 234 zeigt eine derartige Einrichtung.

[Illustration: Abb. 234. Nickelinrheostat.]

[Illustration: Abb. 235. Glühlampenrheostat.]

Abb. 235 zeigt einen Glühlampenrheostat. Je mehr Glühlampen
~nebeneinander~ in einen Stromkreis eingeschaltet werden, desto
geringer wird der Widerstand. Mit der Zahl der ~hintereinander~
eingeschalteten Lampen wächst der Widerstand. Bei dem in Abb. 235
gezeichneten Apparat können 1 bis 20 Lampen nebeneinander in einen
Stromkreis eingeschaltet werden.

Es ist vorteilhaft, wenn die Widerstände, mit denen man arbeitet,
~geeicht~ sind. Über das Messen von Widerständen siehe Seite 109.


Der Taschenakkumulator.

Die Selbstherstellung eines Akkumulators wurde schon auf Seite 72 bis
80 ausführlich beschrieben. Abgesehen davon, daß ein Akkumulator, den
man in der Tasche tragen können soll, viel kleiner, leichter und enger
gebaut sein muß, ist ein vollkommen dichter Abschluß des Gefäßes von
größter Wichtigkeit.

Die Außenmaße für den Behälter sollen betragen: 10 _cm_ in der Breite,
13 _cm_ in der Höhe und 1,7 _cm_ in der Dicke. Der Akkumulator soll
aus drei Zellen bestehen, also 6 Volt liefern; jede Zelle enthalte
3 Platten, die parallel der Breitseite oder 5 Platten, die parallel
der Schmalseite eingebaut werden. Die Platten werden aus 1 _mm_
dickem Bleiblech genau so hergestellt, wie schon auf Seite 73 u. 74
beschrieben wurde. Zwischen den beiden äußersten (negativen) Platten
einer Zelle und der Gefäßwand braucht kein Zwischenraum zu bleiben.

Es handelt sich also nur noch um das Material, aus dem wir das Gefäß,
und um die Masse, aus der wir den Verschluß herstellen.

Für das Gefäß ist Zelluloid bei weitem das geeignetste, freilich auch
das teuerste Material. Wir beschaffen uns Platten in passender Größe
von etwa 1 _mm_ Dicke. Dabei ist nicht zu vergessen, daß das flache
Gefäß drei Abteilungen, also zwei querteilende Zwischenwände haben muß.

Die Zelluloidplatten bestellen wir uns am besten schon in passender
Größe, andernfalls schneiden wir sie mit einer guten Schere zurecht,
was sich aber nur dann gut bewerkstelligen läßt, wenn das Zelluloid
nicht spröde ist. In diesem Falle wird es mit der Messerspitze
angeschnitten, so zwischen zwei scharfkantige Brettchen gelegt, daß der
Schnitt mit den Kanten der Brettchen zusammenfällt, und dann gebrochen.

Zum Zusammenkitten der einzelnen Teile verwenden wir eine Lösung von
Zelluloid in ~Essigäther~. Haben wir nicht genügend Abfallstückchen,
die wir zum Auflösen verwenden können, so befreien wir einen alten oder
schlechten Rollfilm von den Gelatineschichten -- die nichtrollenden
Films sind auf ~beiden~ Seiten mit einer Gelatineschicht versehen
-- durch Abwaschen mit heißem Wasser, schneiden ihn dann in kleine
Stückchen und legen diese in Essigäther. Die Lösung soll ~dickflüssig~
sein. Die zu verbindenden Teile werden beide mittelst eines Pinsels mit
dieser Lösung bestrichen und dann rasch zusammengesetzt. Nach völligem
Trocknen wird noch etwas von der Zelluloidlösung in die Kanten, die von
den Wandungen gebildet werden, eingegossen. Daraufhin lasse man das
Gefäß einen Tag trocknen.

Einfacher und billiger, aber weniger dauerhaft ist ein Behälter aus
Pappe. Diesen kleben wir aus den Teilen zusammen, die wir aus hartem,
nicht zu dünnem Pappendeckel schneiden. Zum Kleben verwendet man
möglichst wenig Syndedikon (Fischleim). Nach dem Trocknen des Leimes
wird der Behälter in Kolophonium-Wachskitt (Seite 66 u. 80) mit viel
Leinöl etwa 30 Minuten lang gekocht. Darauf nimmt man ihn heraus und
läßt alles überschüssige Kolophonium abfließen. Die Außenseite wird
mit dünnem weißem Fließpapier belegt, welches ohne weiteres sofort
festklebt, wenn man es mit dem Handballen ein wenig ausstreicht.
Nach ~völligem~ Erkalten des Behälters werden seine drei Fächer mit
~reinem~ Kolophonium (das heißt solchem ~ohne~ Leinöl), das man bis
zur Dünnflüssigkeit erhitzt hat, bis etwa 1 _cm_ vom oberen Rande
angefüllt; man achte darauf, daß nichts auf die äußere Papierbekleidung
fließt. Diese Füllung darf nur einige Sekunden in dem Behälter bleiben,
dann ist sie rasch auszugießen. Dadurch werden die Innenwände mit einem
Überzug versehen, der nach dem Erkalten nicht mehr klebrig ist. Dem
zuletzt erwähnten Kolophoniumguß kann man etwas (⅒) Asphalt zusetzen.
Schließlich wird der äußere Papierbelag noch mit Eisenlack angestrichen.

Die präparierten Bleiplatten werden, wie schon auf Seite 76 erwähnt
wurde, eingesetzt; sie sollen auch auf Glasröhrchen, nicht unmittelbar
auf dem Boden des Gefäßes stehen. Der obere Plattenrand soll 2,5 _cm_
unterhalb des oberen Gefäßrandes zu liegen kommen. Die Fortsätze der
Platten sollen schmal sein und müssen kurz vor der Herstellung des
Verschlusses mit Schmirgelpapier sorgfältig gereinigt werden.

Die Platten werden eingesetzt und die Zellen bis 2 _cm_ vom oberen
Rande mit Wasser gefüllt. Statt der Glasröhrchen, die bei dem oben
beschriebenen Akkumulator zum Entweichen der Gase dienen, werden in
derselben Weise kleine, etwa 4 _cm_ lange Gummischlauchstückchen
eingesetzt, in jede Zelle zwei. Der Abschluß wird durch fünf
verschiedene, je 4 _mm_ dicke Güsse hergestellt.

Der erste Guß wird sorgfältig auf das Wasser aufgegossen und besteht
aus Kolophonium, dem man bis zu ⅓ Asphalt zusetzen kann. Nach dem
Erkalten werden die noch herausragenden Bleistreifen und die Wände des
Behälters mit Filtrierpapier ~sorgfältig getrocknet~.

Der zweite Guß besteht aus Kolophonium-Wachskitt (Leinöl ziemlich
reichlich), der möglichst heiß eingegossen werden muß. Ein guter
Kontakt dieses Gusses mit den Wänden und mit dem Blei ist besonders
wichtig. Man führt ihn am sichersten herbei, wenn man an den
Berührungsstellen von Wand und Blei mit dem Kitt letzteren mit einem
dicken, weißglühenden Nagel noch einmal in Fluß bringt.

Der dritte Guß kann genau wie der zweite hergestellt werden. Weit
sicherer ist jedoch folgendes Verfahren: Wir beschaffen uns eine kleine
Blechbüchse mit Deckel, deren Boden- und Seitennaht nicht gelötet,
sondern durch Falz hergestellt ist. In den Deckel wird ein kleines
Loch geschlagen. Die Büchse umwickeln wir mit einem starken Draht, den
wir zu einem langen Stiel biegen. In diese Büchse geben wir kleine
Stückchen von einem alten Gummischlauch und halten sie über einen
Bunsenbrenner. Der Gummi schmilzt, und ein sehr übelriechender, grauer
Dampf strömt aus dem Loch des Deckels hervor. Der Dampf ist brennbar;
wir zünden ihn an, und vermindern dadurch den peinlichen Geruch dieses
Verfahrens ganz wesentlich. Ist der Gummi völlig geschmolzen, dann
geben wir eine mittelgroße Tube voll Gummilösung -- wie man solche
zum Pneumatikflicken gebraucht -- zu und vermischen diese tüchtig
mit dem geschmolzenen Gummi; darauf wird die Masse noch einmal unter
ständigem Umrühren kurz erhitzt; dann wird die Flamme gelöscht -- in
einem Raum, in dem mit Benzin umgegangen wird, darf niemals eine offene
Flamme brennen -- und so viel Benzin zugerührt, bis die Mischung ihre
Zähigkeit etwas verliert. Jetzt wird sie aufgegossen; dabei helfen
wir mit einem Holzstäbchen nach, damit sie sich überall gleichmäßig
verteilt. Man achte darauf, daß dieser erst nach vielen Monaten völlig
trocknende Gummibrei nur an die Stellen gelangt, für die er bestimmt
ist, da man ihn dort, wo er einmal klebt, nur sehr schwer entfernen
kann.

Der vierte Guß darf erst nach zwei bis drei Tagen auf den dritten
aufgegossen werden; er besteht aus Kolophonium, dem man nur wenig
Leinöl zugefügt hat.

Darauf kommt der fünfte Guß, der aus der käuflichen sogenannten
Akkumulatorenvergußmasse oder aus Paraffin hergestellt wird.

Die Bleistreifen werden in der richtigen Reihenfolge untereinander
verlötet (siehe Seite 77) und am negativen Pol der ersten und am
positiven der dritten werden Klemmschrauben angebracht.

Das Wasser läßt man jetzt durch die Schläuche abfließen. Mit Hilfe
eines Glastrichters, dessen Rohr zu einer hinreichend feinen Spitze
ausgezogen ist, um in die engen Gummischläuche eingesteckt werden zu
können, wird die Schwefelsäure eingegossen; sie soll den oberen Rand
der Platten gerade noch bedecken, so daß zwischen ihr und dem Verguß
ein 3 bis 4 _mm_ breiter Raum frei bleibt. In die oberen Enden der
Gummischläuche werden zum Verschluß runde Holzstäbchen (Streichhölzer)
eingesteckt.


Herstellung eines Universal-Volt-Ampere-Meters.

Das im folgenden beschriebene Instrument ist ein sogenannter
Dynamometer (Seite 207). Es ist deshalb sowohl für Wechsel- wie für
Gleichstrom zu verwenden; zufolge seiner Konstruktion kann es,
was Spannungen und Stromstärken betrifft, in sehr weiten Grenzen
gebraucht werden. Ferner kann es bei sauberer Arbeit zu einem richtigen
Präzisionsinstrument gemacht werden.

[Illustration: Abb. 236. Brett zum Wickeln der Spule.]

Die Arbeit beginnt damit, daß man einem 1,5 _cm_ dicken, 10 _cm_
breiten und beliebig langen Brettchen durch Abrunden der Kanten die
Abb. 236 zu erkennende Form gibt. Dieses Brettchen umwickelt man nahe
dem einen Ende mit einem nicht zu starken Bindfaden auf eine Strecke
von etwa 7 _cm_, so daß Windung genau an Windung liegt. Darüber spannt
man einen Streifen Pergamentpapier, dessen Enden man zusammenklebt,
wobei man aber darauf achten muß, daß er nicht an dem Bindfadenbelag
kleben bleibt. Darüber wird ein in einer dicken Schellacklösung
getränktes Seidenpapier gelegt; ist das etwas angetrocknet, so wickelt
man einen isolierten 0,4 bis 0,5 _mm_ starken Kupferdraht darauf[11],
wiederum Windung genau an Windung, bis man einen 2 _cm_ breiten
Belag erhalten hat. Darauf läßt man, indem man den Draht auf einer
Schmalseite des Holzes quer herüberführt, einen 1,5 _cm_ breiten
Zwischenraum und legt einen zweiten, ebenfalls 2 _cm_ breiten Belag an
(Abb. 236, _a_ und _b_). Die beiden Beläge werden mit Schellacklösung
bestrichen und mit Papier überzogen. Darauf wickelt man die zweite
Lage; hat man von links nach rechts zu wickeln begonnen, so wickelt man
nun von rechts nach links. Den Übergang von _b_ nach _a_ macht man auf
der dem ersten Übergang entgegengesetzten Seite; dann wird wieder mit
Schellack bestrichen, mit Papier belegt u. s. w., bis wir fünf oder
sieben Lagen gewickelt haben. Der Übergang von _a_ zu _b_ wird oben,
von _b_ zu _a_ immer unten gemacht. Die Drahtenden sollen je 10 _cm_
frei von der Spule abstehen.

Genau in derselben Weise werden fünf Lagen eines 1,0 _mm_, drei
Lagen eines 1,5 _mm_ und eine Lage eines 2 _mm_ starken, isolierten
Kupferdrahtes über die ersten Windungen gelegt.

Auf diese Weise sind zwei verbundene Drahtspulen entstanden; aus
jeder ragen vier 10 _cm_ lange Drahtenden hervor. Die Windungen
müssen natürlich alle auf derselben Seite begonnen und in demselben
Drehungssinne ausgeführt sein.

Nun müssen die Spulen vom Holz abgenommen werden; da sie wahrscheinlich
sehr fest aufsitzen, muß man erst den Belag von Bindfaden unter der
Spule wegziehen. Um den Spulen mehr Halt zu geben, kann man jede quer
zur Längsrichtung der Drähte mit schmalem Isolierband umwickeln. Ein
dicker Schellacküberzug gibt auch hinreichend Halt.

Abb. 237 zeigt, wie das Spulenpaar _a_, _b_ auf einem Grundbrett _c_
befestigt wird: es erhalten die beiden Brettchen _e₁_ und _e₂_ je einen
Ausschnitt, in den das untere Ende der Spulen genau hineinpaßt. Die
beiden Brettchen werden auf _c_ befestigt und auf ihrer Oberseite durch
die Brettchen _i₁_ und _i₂_ verbunden.

[Illustration: Abb. 237. Befestigung der Spulen auf dem Grundbrett.]

Damit ist der erste Hauptteil des Apparates fertig. Der zweite, die
bewegliche innere Spule und ihre Lager, müssen mit besonderer Sorgfalt
hergestellt werden, da von der Genauigkeit der Ausführung dieser Teile
hauptsächlich die Zuverlässigkeit und Empfindlichkeit des Instrumentes
abhängt.

Wir kaufen uns ein 10 _cm_ langes, 3 _mm_ starkes Stück Rundstahl
(Nickelstahl), das wir, falls es hart sein sollte, tüchtig durchglühen.
Dabei ist aber darauf zu achten, daß sich das Stück nicht verbiegt.
Ferner drehen wir uns aus einem sauberen, faser- und astlosen Stück
Hartholz oder besser aus Hartgummi das in Abb. 238 im Schnitt mit
Maßangaben und in Abb. 239 in der Außenansicht wiedergegebene
Fassungsstück; dieses besteht aus drei Teilen, die in Abb. 239 mit _a_,
_b_, _c_ bezeichnet sind; es ist seiner ganzen Länge nach durchbohrt;
man achte darauf, daß die Längsbohrung genau zentrisch sei. In den
beiden mit _b_ bezeichneten Teilen sind je drei 2 bis 3 _mm_ weite
Löcher zu bohren, die in die Längsbohrung einmünden und um 120°
gegeneinander verschoben sein sollen; sie sind in Abb. 238 durch zwei
Paare punktierter Linien in _b_ angedeutet; in Abb. 239 sind natürlich
nur je zwei dieser Löcher zu sehen. Der Teil _c_ wird längs einem
seiner Durchmesser mit einer 2 _mm_ weiten Bohrung versehen. Ferner
schneiden wir von einem starkwandigen Messingrohr, das sich gerade noch
über _b_ schieben läßt, zwei 4 _mm_ breite Ringe ab und versehen sie
mit je drei Bohrungen, die denen in _b_ entsprechen, jedoch etwas enger
als diese sein sollen; sie werden außerdem mit Gewinden versehen, durch
welche sich Schrauben bis in die Längsbohrungen eindrehen lassen.

[Illustration: Abb. 238. Fassungsstück (Schnitt).]

[Illustration: Abb. 239. Fassungsstück (Außenansicht).]

Nun wird ein 10 _cm_ langer, 2 _mm_ starker Messing- oder Kupferdraht
(kein Eisen!) durch das Loch in _c_ geschoben, so daß nach beiden
Seiten gleiche Teile hervorragen; der Draht muß fest sitzen, was
man nötigenfalls dadurch erreichen kann, daß man ihn in der Mitte
ein klein wenig verbiegt. Über die beiden dadurch entstandenen
Drahtschenkel wickelt man einen gut isolierten 0,4 bis 0,5 _mm_
starken Kupferdraht in regelmäßigen Windungen auf. Die Bewickelung
beginnt man bei einem Drahtschenkel da, wo er aus dem Mittelstück _c_
heraustritt; an dem Ende des Drahtes angelangt, wickelt man wieder
bis zur Anfangsstelle zurück, wo man den Draht mit einem Bindfaden
anbindet, um ein Aufschnurren der Spirale zu verhindern. Darauf wird
er um _b_ herum zum anderen Drahtschenkel geführt, der gerade so wie
der erste bewickelt wird; dann wird wieder zum ersten, dann noch einmal
zum zweiten übergegangen. Es sind somit auf jeden Schenkel vier Lagen
aufzuwickeln. Das eine Drahtende ist auf dem einen, das andere auf dem
anderen Messingring anzulöten. Die beiden länglichen Drahtspulen sind
schließlich noch tüchtig mit Schellacklösung zu bestreichen.

Jetzt schneiden wir das schon oben erwähnte Stahlstäbchen in der
Mitte auseinander und feilen jedem an einem Ende eine etwa 2 _cm_
lange Schneide an. Die Schneide ist zuerst mit einer gröberen, dann
mit einer feinen Schlichtfeile sehr sorgfältig herzustellen. Die
beiden die Schneide bildenden Flächen sollen einen Winkel von etwa
50° einschließen. Nun werden die beiden Stäbchen (_h₁_ und _h₂_),
wie aus Abb. 240 zu ersehen ist, beiderseits in die Bohrung in _a_
gesteckt; sie dürfen aber nicht miteinander in leitende Berührung
kommen, weshalb man sie am besten durch zwei Kartonscheibchen von
dem durch _c_ laufenden Drahte trennt. Die Bohrung in _a_ ist etwas
weiter (3,5 _mm_) als die Lagerstäbchen dick sind (3 _mm_), weshalb
diese nun etwas Spielraum haben; die beiden Mündungen der Längsbohrung
werden deshalb durch eingeklebte Papierstreifen so weit verengt, daß
die Stäbchen _h_ nur noch knapp hineingehen. Das innere Ende von _h_
hat dann wieder mehr Spielraum, wird aber durch die Schräubchen in _b_
fixiert; mittelst dieser werden die beiden Stäbchen so gestellt, daß
ihre Schneiden ~genau in einer Geraden~ liegen.

[Illustration: Abb. 240. Fertiger Anker (Ansicht).]

Abb. 240 zeigt den fertigen Anker in der Ansicht; die Lager _f₁_ und
_f₂_ sind im Schnitt gezeichnet. Sie bestehen je aus einem rechteckigen
Eisenplättchen (_g₁_ und _g₂_), das in der Mitte durchbohrt ist.
Dies Eisenplättchen wird auf einem ebenen Sandstein mit feinem
Schmirgelpulver und Wasser völlig eben geschliffen und schließlich
mit dem Polierstahl (oder einem Glasstab) poliert. Darauf spannen wir
einen etwa 0,4 _mm_ dicken Federstahldraht in einen Laubsägebogen ein,
der ihn straff spannt. Das rechteckige Eisenplättchen befestigen wir
mit ein paar seitlich eingeschlagenen Nägeln auf einem starken Brett,
legen den gespannten Stahldraht parallel einer Seite quer über die
Mitte des Plättchens und geben auf den Draht, der sich aber dabei nicht
verschieben darf, ein paar kräftige Hammerschläge. Dadurch entsteht
in _g_ eine kleine Rinne, in welche später die Schneide von _h_
eingesetzt wird. Die beiden Lagerplättchen und die Achsenstäbe werden
nun auf helle Rotglut erhitzt, in Öl abgeschreckt und schließlich
dunkelbraun angelassen. An jedes der Plättchen _g_ wird ein einige
Zentimeter langer Kupferdraht angelötet. Diese Lager werden nun auf den
Holzklötzchen _f₁_ und _f₂_ befestigt, wie dies aus Abb. 237 erhellt.
Die oberen Flächen von _g₁_ und _g₂_ müssen ~genau in einer Ebene~, die
beiden mit dem Stahldraht hergestellten Rinnen ~genau in einer Geraden~
liegen. Um dies sicher zu erreichen, verfährt man folgendermaßen.
Man bringt auf die Endflächen von _f₁_ und _f₂_ etwas Glaserkitt und
legt _g₁_ und _g₂_ darauf. Mit einem ausgespannten Faden prüft man
zuerst, ob die Rinnen genau in einer Linie liegen; nötigenfalls werden
die Plättchen verschoben, bis sie richtig liegen. Darauf werden sie
beide gleichzeitig mit einer hinreichend großen, ~ebenen~ Glasplatte
(Spiegelglas) oder sonst einem Gegenstand, der sicher eben ist, fest
aufgedrückt; dann prüft man nochmals mit dem Faden, ob die Rinnen noch
richtig liegen, drückt die Glasplatte nochmals auf u. s. f., bis man
sicher ist, daß die beiden Lagerplättchen genau richtig liegen.

Da wo die Schneiden der Achse über die Löcher in _g_ zu liegen kommen,
werden sie mit Schmirgelpapier gereinigt und mit 2 bis 3 Windungen
eines 1 _mm_ starken nackten Kupferdrahtes umwickelt; die Enden
des Drahtes werden auf der Unterseite fest zusammengedreht, kurz
abgeschnitten und verlötet (_e_).

Die Mühe, das Lager in der eben beschriebenen Weise herzustellen,
lohnt sich nur dann, wenn unbedingt genau und sorgfältig gearbeitet
wird. Wer nicht genügend Handfertigkeit in diesen Arbeiten besitzt,
der erhält mit den im folgenden angegebenen einfacheren Ausführungen
wahrscheinlich ein genauer arbeitendes Instrument.

[Illustration: Abb. 241. Einfachere Lagerung.]

Die Stäbchen _h_ erhalten keine Schneide, dagegen dreht man ihnen
nahe der Stelle, wo sie aus _a_ herausragen, eine Einschnürung an,
wie dies aus Abb. 241 zu erkennen ist. Mit der Einschnürung ruht
das Lagerstäbchen auf einem Streifen von Messingblech _d_, der an
_f_ befestigt ist. Ferner wird an _h_, das in diesem Fall auch aus
gewöhnlichem Rundeisen hergestellt werden kann, aus Kupferblech ein
Scheibchen _e_ angelötet und unter diesem in _f_ eine entsprechende
Vertiefung angebracht.

Noch mehr vereinfachen kann man das Lager, wenn man statt des
runden Stäbchens _h_ einen Messingblechstreifen verwendet, der
mit seiner Kante auf der des Lagerbleches _d_ aufliegt. Es fällt
damit der mittlere, in Abb. 238 und 239 abgebildete Teil ganz weg.
Es wird einfach der etwa 1 _mm_ starke Messingblechstreifen an
den Lagerstellen messerartig geschärft, und durch zwei eingesägte
Schlitze in der Mitte wird der Kupferdraht, der Kern der Spulen,
hindurchgesteckt und festgelötet. Die Zuleitungsdrähte zu den Spulen
werden nach rechts und links auf dem Blechstreifen nach außen geführt
und mit etwas Schellack- oder Kolophonium-Wachskitt auf dem Bleche
befestigt. Die Enden des Drahtes werden nach unten gebogen und von der
Umspinnung frei gemacht; sie sollen so lang sein, daß sie noch in die
in _f_ eingebohrte Vertiefung hinabreichen.

Abb. 242 zeigt diese Anordnung, die an Empfindlichkeit den beiden
anderen kaum nachsteht und zudem viel einfacher herzustellen ist; sie
hat aber den Nachteil, daß sie keine gleichmäßigen Ausschläge liefert,
da sich die Schneiden des Lagers ständig verändern. Wir werden also
auf diese Weise kein Präzisionsinstrument herstellen können. Immerhin
werden wir mit den letztgenannten Anordnungen, wenn sie auch nur
einigermaßen sauber ausgeführt sind, weit genauere Resultate erzielen
als mit der ersten, wenn diese nicht sehr zuverlässig gearbeitet ist.

[Illustration: Abb. 242. Lagerung mit einem Blechstreifen.]

Wie diese Teile nun montiert werden, geht wohl zur Genüge aus Abb. 237
hervor; es sei nur noch bemerkt, daß die beiden festen Spulen _a_ und
_b_, die ursprünglich einen Abstand von 1,5 _cm_ haben, jetzt so nahe
zusammengerückt werden, daß die Achse des Ankers gerade noch freien
Spielraum hat. Sie werden dann in der schon erwähnten Weise mit etwas
Schellackkitt auf dem Brettchen _e_ befestigt.

[Illustration: Abb. 243. Die Platte des Stöpselkontaktes.]

[Illustration: Abb. 244. Schema des Stöpselkontaktes.]

Es sind nun noch die zehn Drahtenden (_a¹|₂_, _b¹|₂_, _c¹|₂_,
_d¹|₂_, _l_ und _m_) mit einer aus _c_ (Abb. 237) anzubringenden
Schaltvorrichtung zu versorgen. Diese Schaltvorrichtung wird durch ein
System von sogenannten Stöpselkontakten hergestellt. Wir beschaffen uns
zu diesem Zweck ein 8 _cm_ langes, 3 _cm_ breites und 2 _mm_ starkes
Kupfer- oder Messingblech, in das wir die aus Abb. 243 hervorgehende
Einteilung einritzen; an den mit ⦶ bezeichneten Stellen werden 2 _mm_
weite Löcher gebohrt, durch welche die Schräubchen gehen sollen,
mit denen die einzelnen Teile auf ihrer Unterlage befestigt werden.
An den mit ⬤ bezeichneten Stellen werden 3 bis 4 _mm_ weite Löcher
eingebohrt. Darauf wird dieses Blech auf seine Unterlage gelegt, und
man bezeichnet genau die Stellen für die Schraubenlöcher. Dann werden
die einzelnen Teile auseinandergesägt und mit so langen Schrauben auf
ein Brettchen aufgeschraubt, daß sie durch das Brettchen hindurchgehen.
Die zehn Drahtenden werden nun so, wie dies aus dem Schema (Abb. 244)
hervorgeht, mit den einzelnen Teilen des Stöpselhalters verbunden,
indem sie an die unteren Enden der Schrauben angelötet werden. Außerdem
werden noch die beiden Klemmschrauben I und II mit den Stücken β und
δ verlötet. Ferner drehen wir uns noch aus einem 4 bis 5 _mm_ starken
Kupferdraht zehn ein wenig konische Stöpsel, die gut in die Löcher
passen; zur besseren Handhabung kann man sie oben zu einer Schlinge
biegen.

Es wäre endlich noch der Zeiger und die Skala herzustellen. Der Zeiger,
der an der Stirnseite des Stäbchens _h_ mittels eines Schräubchens
angebracht wird, muß aus dünnem Messingblech hergestellt werden und
zweiteilig sein. An der unteren Hälfte wird aus dem gleichen Blech ein
rundes, auf dem Zeiger verschiebbares Scheibchen angebracht; außerdem
verfertigen wir noch zwei andere aus dickerem Blech, so daß wir drei
verschieden schwere Scheibchen haben, die wir sowohl einzeln als auch
alle drei zugleich auf die untere Zeigerhälfte schieben können.

Hinter dem Zeiger befestigen wir an dem Klötzchen _f_ ein kreisrundes
Brettchen, dessen Durchmesser etwas mehr als die ganze Zeigerlänge
beträgt und auf dessen Vorderseite ein weißer Karton aufgeklebt
ist. In die in die Plättchen _g₁_ und _g₂_ gebohrten Löcher wird so
viel Quecksilber gegossen, das es sich etwas über die Fläche von
g herauswölbt. Im Falle daß die in Abb. 241 oder 242 angedeutete
Konstruktion verwendet wurde, werden die Vertiefungen in _f₁_ und
_f₂_, in die auch die Drähte _l_ und _m_ hineinragen, mit Quecksilber
ausgefüllt.

Nun bringen wir noch auf der Unterseite des mit Stollen zu versehenden
Grundbrettes drei verschiedene Nebenschlußwiderstände an. Über deren
genauere Bestimmung vergleiche Seite 108/109 und 97.

Zuletzt ist das Instrument zu eichen. Wir können mit Hilfe unseres
Stöpselschalters die vier verschiedenen Wickelungen hinter- oder
nebeneinander schalten, können auch einzelne ausschalten, ganz wie
wir wollen. Soll das Instrument z. B. als Amperemeter für starke
Ströme benutzt werden, so schieben wir auf den Zeiger alle drei
Ballastplättchen, das schwerste zu unterst, und schalten alle
Drahtwindungen nebeneinander, was durch folgende Verbindung geschieht.
Es werden durch Stöpsel verbunden (siehe Schema Abb. 243 und 244): β
mit α mit 1, dann γ mit 3, dann γ mit 5, dann γ mit 7, dann δ mit 2,
dann δ mit 4, dann δ mit 6 und endlich δ mit 8. Wollen wir dagegen
sehr schwache Ströme messen, so müssen wir alle Drahtwickelungen
hintereinanderschalten; dies geschieht durch die Verbindung von β mit α
mit 1, 2 mit 3, 4 mit 5, 6 mit 7, 8 mit δ.

Auf dem Skalenbrett haben wir sechs konzentrische Kreise aufgezeichnet
und mit den Ziffern 1 bis 6 versehen. Für jede Skala gilt nur eine ganz
bestimmte Schaltung und für Stromstärken in bestimmten Grenzen. So die
Skala 1 als Voltskala für große Spannungen, Skala 2 als Ampereskala
für große Stromstärken, Skala 3 als Voltskala für mittlere Spannungen,
Skala 4 als Ampereskala für mittlere Stromstärken; Skala 5 als
Voltskala für geringe Spannungen, Skala 6 als Ampereskala für geringe
Stromstärken.

Wie schon erwähnt, gehört zu jeder Skala eine besondere Schaltung;
es wird darum von Vorteil sein, auf dem Grundbrett des Apparates ein
Schaltungsschema anzubringen, auf dem mit verschiedenen Farben die
verschiedenen Schaltungen angedeutet sind; dabei darf die Angabe der
verwendeten Ballastplättchen und ihrer Lage am Zeiger nicht vergessen
werden. Wie solche Instrumente durch Vergleich mit anderen geeicht
werden, ist schon auf Seite 97 und 108 eingehend besprochen worden.

Soll das Instrument auch für Wechselströme Verwendung finden, so muß
dafür eine besondere Skala geeicht werden, an der auch die Periode des
Wechselstromes angeschrieben ist. (Vergleiche Seite 188.)

Schließlich können wir uns noch einen Schutzkasten mit einer Glaswand
auf der Vorderseite herstellen, der so über das Ganze paßt, daß nur die
Schaltvorrichtung freiliegt.


Herstellung eines Elektroskopes.

Wollen wir uns ein empfindlicheres Elektroskop herstellen, als das
auf Seite 9 beschriebene, so können wir folgendermaßen zu Werke
gehen: Wir lassen uns einen Streifen aus 2 _mm_ starkem Eisen- oder
besser Messingblech schneiden, der 5 _cm_ breit und 45 bis 50 _cm_
lang ist. Den Streifen biegen wir über irgend einen zylindrischen
Gegenstand von etwa 15 _cm_ Durchmesser zu einem Reif zusammen, so
daß die Ränder des Blechstreifens etwa 2 _cm_ übereinandergreifen, in
welcher Lage sie verlötet werden. Wir lassen uns beim Glaser zwei etwa
3 _mm_ starke Glasscheiben schneiden, deren Durchmesser etwas größer
ist als der des Blechreifens. An der Lötstelle wird der Blechreifen
auf einen Fuß gesetzt, wie aus der Abb. 245 zu ersehen ist. Von oben
wird ein Messingstab in das Gehäuse eingeführt, der unten zugeschärft
ist. Die Goldblättchen (siehe auch Seite 9 und 10) werden diesmal
nicht aufgeleimt, sondern in einen feinen Sägespalt eingeklemmt. Die
Stange, die die Goldblättchen trägt, wird durch ein Hartgummirohr vom
Gehäuse isoliert mit gutem roten Siegellack eingekittet. Der Drehpunkt
der Goldblättchen soll etwas über der Mitte liegen. Eine Skala mit
Gradeinteilung wird so angebracht, wie aus der Abbildung ersichtlich
ist. Endlich werden die beiden Glasplatten mit Siegellack beiderseits
auf das Gehäuse aufgekittet. Ein kleines Häkchen am Fuß oder am Gehäuse
dient zum Einhängen eines Drahtes oder einer Kette, die das Gehäuse mit
der Erde in leitende Verbindung bringen soll.

[Illustration: Abb. 245. Elektroskop.]


Wie man mit selbst hergestellten Apparaten auf grössere Entfernungen
drahtlos telegraphieren kann.

Im letzten Vortrage Seite 254 u. f. haben wir gesehen, wie man mit den
dort beschriebenen Apparaten auf 20 bis 30 _m_ noch sehr gut Telegramme
übermitteln kann. Wir wollen nun noch darlegen, wie man es anzufangen
hat, wenn man auf eine Entfernung von etwa 500 _m_ sich mittels der
Funkentelegraphie verständigen will.

Für jede einzelne Station brauchen wir einen Funkeninduktor (oder eine
Influenzmaschine) mit Sender, Taster usw. und einen Fritter mit Relais,
Glocke, Morseapparat usw., also die in Abb. 209 (Seite 254) schematisch
wiedergegebene Zusammenstellung von Apparaten. Die beiden Fangdrähte
sowohl des Senders wie die des Fritters bleiben weg. Dafür müssen wir
einen möglichst langen, senkrecht hängenden Draht an den einen Pol des
Senders bezw. Fritters anschließen, und den anderen Pol mit der Erde in
leitende Verbindung bringen.

Wir verfahren dabei etwa folgendermaßen: Aus einem Fenster im obersten
Stock unseres Hauses oder aus einer Dachluke lassen wir einen Draht von
hinreichender Länge bis zur Erde niederfallen. Den Draht befestigen wir
an einem an einer Stange angebrachten Isolierknopf. Die Stange stecken
wir so weit zum Fenster heraus, daß der Draht, der mit der Erde nicht
in leitende Berührung kommen darf, völlig frei hängt. Er soll sich
womöglich gerade vor dem Fenster des Zimmers befinden, in dem wir die
Apparate aufstellen wollen. Letzteres geschieht natürlich am besten in
einem Zimmer des untersten Stockwerkes, oder in einem nicht zu tief
liegenden Keller (Souterrain).

Die Apparate selbst können wir in beliebiger Anordnung aufstellen. Je
einen Pol des Senders und des Fritters verbinden wir mit der Gas- oder
besser mit der Wasserleitung; es muß eben eine gute Erdverbindung
hergestellt sein. Den anderen Pol des Fritters verbinden wir mit dem
unteren Ende des Fangdrahtes, damit ankommende elektrische Wellen auch
gleich in Glocken- oder Schriftzeichen umgesetzt werden können. Wollen
wir selbst elektrische Wellen in die Ferne schicken, so müssen wir
deshalb die Verbindung zwischen Fangdraht und Fritter lösen und den
Fangdraht mit dem noch freien Pol des Senders verbinden. Im übrigen
verändern sich die auf Seite 254 beschriebenen Verhältnisse nicht. Die
Fangdrähte der beiden Stationen seien in Bezug auf Material, Dicke und
~Länge~ möglichst gleich.

Dieses System der Funkentelegraphie ist von Marconi zuerst angewendet
worden. Je nach den Umständen -- besonders bei Verwendung etwas
primitiver Apparate -- dürfte man jedoch mit dem von Professor Braun
angegebenen Verfahren bessere Erfolge erzielen. Das im folgenden
angegebene Verfahren entspricht nicht genau der Braunschen Schaltung,
sondern beruht nur auf dessen Grundprinzipien. Wir führen es hier an,
weil wir durch eigene Versuche gefunden haben, daß es bei Verwendung
einfacher Apparate -- besonders kleinerer Funkeninduktoren -- den
Anforderungen eines jungen Physikers am meisten entspricht.

[Illustration: Abb. 246. Schaltungsschema der Apparate für drahtlose
Telegraphie.]

Abb. 246 stellt schematisch die Schaltungsweise der Apparate dar,
indem Geber- und Empfängerapparate getrennt gezeichnet sind. An jeder
Station müssen natürlich beide Einrichtungen vorhanden sein; jedoch
ist nur ~ein~ Fangdraht nötig. Durch einen einfachen Umschalter, den
zu konstruieren wir der Phantasie des Lesers überlassen, kann der
Fangdraht λ bei _x_ entweder an _s₂_ oder an _s₂′_ angeschlossen werden.

Der Sender besteht aus dem Induktor _J_, dessen Primärstrom von dem
Akkumulator _Akk._ geliefert wird und durch den Taster _T_ unterbrochen
werden kann. An den Induktor wird in der bereits beschriebenen
Weise (Seite 258) ein Teslatransformator (Seite 259 u. f.) _TTr_
angeschlossen: _K₁_ ist der Kondensator, _s₁_ die primäre Wickelung
des Transformators, _s₂_ dessen sekundäre Wickelung und _F_ die
Funkenstrecke (Abb. 210). Statt dieser Schaltung kann man auch bei
Verwendung von zwei Leidener Flaschen die in Abb. 247 angegebene
verwenden. Der eine Pol der sekundären Spule des Transformators wird
mit dem Luftdraht λ, der andere Pol mit der Erde verbunden.

[Illustration: Abb. 247. Schaltung mit zwei Kondensatoren.]

Für den Empfänger müssen wir uns zunächst zwei abstimmbare Spulen
herstellen, _s₂′_ und _S_. Zu diesem Zweck beschaffen wir uns zwei
weite, zylindrische Einmachgläser; auf jedes Glas sollen 20 bis 30
_m_ eines 1 bis 2 _mm_ dicken nackten Kupferdrahtes so aufgewunden
werden, daß die einzelnen Windungen einander nicht berühren. Die
Gläser müssen also ziemlich groß sein; statt ihrer kann man auch mit
Schellack überzogene Pappezylinder verwenden. Die Drahtspirale darf
nur lose auf dem Zylinder aufsitzen und wird nur an den beiden Enden
mittels Schellackkitt befestigt. Das eine Ende der Spule endet leer,
das andere in einer Klemmschraube. Bevor jedoch das leer auslaufende
Drahtende angekittet wird, wickeln wir um den Draht der Spirale einen
dünnen, nackten Kupferdraht in ein paar Windungen auf, und drehen die
Enden zusammen; es entsteht dadurch eine Hülse oder Öse, die sich
leicht auf der lose sitzenden Spirale verschieben läßt. Erst wenn
diese Hülse aufgeschoben ist, wird das leere Drahtende der Spirale
angekittet. Die zusammengedrehten Drahtenden der Hülse werden zu einem
Ringchen gebogen.

Wir brauchen also für jede Station zwei solcher Spulen, die wir
nebeneinander aufstellen. Die beiden mit Klemmen versehenen Drahtenden
werden bei _x_ an den Luftdraht λ angeschlossen. In das Ringchen des
Schiebers der einen Spule _s₂′_ wird ein Draht eingehängt, der mit
der Wasserleitung verbunden wird. Den Schieber der zweiten Spule _S_
verbinden wir mit der einen Elektrode des Fritters _Fr_, dessen andere
Elektrode unter Zwischenschaltung eines Relais _R_ und eines Elementes
_E_ mit dem zur Erde ableitenden Drahte verbunden wird. Parallel zu
diesem Stromkreis ist ein Kondensator _K₂_ (~kleine~ Leidener Flasche)
eingeschaltet, wie aus der Figur deutlich zu erkennen ist. Wie der
Klopfer _Kl_, der Morseapparat _Mr_, das Relais _R_ und die Batterie
_B_ zu schalten sind, ist aus den Ausführungen Seite 256 zu erkennen,
außerdem zeigt es Abb. 246 deutlich an.

Die günstigste Stellung der in der Abbildung mit Pfeilspitzen
bezeichneten Schieber an den Spulen _s₂′_ und _S_ ist durch Probieren
ausfindig zu machen. Für _S_ kann man im allgemeinen sagen, daß die
Länge des aufgewundenen Drahtes von _x_ bis zur Berührungsstelle des
Schiebers gleich der Länge des Luftdrahtes sein soll.

Wir können die Abstimmbarkeit unseres Systemes noch erhöhen, indem
wir auch die Kondensatoren so einrichten, daß wir die Kapazität
variieren können. Wir wissen, daß die Kapazität eines Kondensators von
der Größe der wirksamen Fläche abhängt; wir müssen daher versuchen,
diese Größe leicht ändern zu können: Wir befestigen auf einem Brett
(_a_) eine größere Anzahl dünner Blechscheiben (_b_), die etwa 1 _cm_
Abstand haben sollen. (In der Abb. 248 sind der Deutlichkeit halber
die Abstände größer gezeichnet.) An einer Messingstange _c_ sind
halbkreisförmige Blechscheiben mit dem gleichen Abstand angelötet.
Die Achse _c_ wird gut isoliert so gelagert (in der Abbildung sind
die Lager nicht gezeichnet), daß die Scheiben _d_ genau zwischen die
Scheiben _b_ hineingedreht werden können. Endlich werden alle Scheiben
_b_ untereinander leitend verbunden, sie bilden den einen, _d_ den
anderen Belag des Kondensators. Es ist klar, daß wenn die Achse _c_ so
gedreht ist, daß die _d_ ganz zwischen den _b_ sind, die Kapazität am
größten ist und daß sie immer kleiner wird, je weiter ich die Scheiben
_d_ nach oben drehe. Solche Kondensatoren werden einfach den anderen
parallel zugeschaltet.

[Illustration: Abb. 248. Verstellbarer Kondensator.]
fv

Anfertigung einer Kraftmaschine mit Gewicht.

Zum Antrieb von Influenzelektrisiermaschinen, magnetelektrischen
Maschinen, Dynamos usw. eignet sich sehr gut die im folgenden
beschriebene Maschine.

Der ganze Apparat ist sehr einfach, nur dürfte seine Anbringung in
einer Wohnung auf einige Schwierigkeiten stoßen. Wir müssen nämlich
in der Decke eines nicht zu niedrigen Raumes einen Haken befestigen,
der eine Tragkraft von einigen Zentnern haben muß; ferner müssen die
Lagerträger einer Welle auf dem Boden angeschraubt werden. Wo dies
nicht möglich ist, muß der ganze Apparat in ein hinreichend hohes
Gestell aus starken Latten eingebaut werden.

[Illustration: Abb. 249. Kraftmaschine mit Gewicht.]

Abb. 249 zeigt die Kraftmaschine. Wir kaufen uns einen starken drei-
bis fünfrolligen Flaschenzug _F_, den wir uns übrigens auch selbst
herstellen können und den wir an der Decke befestigen. Auf dem
Boden, aber nicht unmittelbar unter dem Haken, sondern etwas seitlich
davon werden die beiden Lagerträger _L_ befestigt, in denen die
Lager -- Herstellung siehe Seite 22 -- ruhen. In letzteren läuft die
Welle _W_, die man aus einem Gas- oder Wasserleitungsrohr herstellen
kann. Am linken Ende der Welle ist ein Sperrrad _S_, am rechten
eine Übersetzungsrolle _R_ anzubringen. An den unteren Haken des
Flaschenzuges wird das Triebgewicht _K_ angehängt. Außerdem ist in
der Figur noch ein Sperrrad zu sehen, mit dem die Welle festgestellt
werden kann; auch kann man noch eine Kurbel zum Aufwinden und bei einer
größeren Anlage auch noch eine Bremsvorrichtung anbringen.

Kann man von dem Fenster eines höher gelegenen Stockwerkes einen 2
bis 3 _mm_ starken Draht nach unten frei ausspannen, so läßt man das
Gewicht an diesem Draht außen an der Hauswand entlang laufen. Es
erübrigt dann unter Umständen die Anwendung eines Flaschenzuges. Vor
allem muß aber mit einem eventuellen Reißen des Seiles gerechnet und
daher die nötigen Vorsichtsmaßregeln, zu denen auch der Laufdraht
gehört, getroffen werden.

Über die Handhabung dieses Apparates wird sich der junge Leser wohl
ohne weiteres im klaren sein.

[Illustration: Abb. 250. Rudis selbstgefertigte Apparate.]


  +================================================================+
  |                          #Drahtmaße.#                          |
  |                                                                |
  |                 ~Tabelle~ I. #Nickelindrähte.#                 |
  +=================+====================+=========================+
  |   Durchmesser   |     Widerstand     |   Maximale Belastung    |
  |                 |  für jedes Meter   |                         |
  |       mm        |         Ohm        |         Ampere          |
  +=================+====================+=========================+
  |       0,5       |        2,0         |            2            |
  |       0,6       |        1,41        |            3            |
  |       0,8       |        0,79        |            6            |
  |       1,0       |        0,51        |           10            |
  |       1,5       |        0,23        |           23            |
  |       2,0       |        0,13        |           38            |
  |       2,5       |        0,08        |           45            |
  |       3,0       |        0,06        |           50            |
  +=================+====================+=========================+
  |                 ~Tabelle~ II. #Kupferdrähte.#                  |
  +===========+===========+==============+=========+===============+
  |Durchmesser|Querschnitt|Widerstand für|Länge für|Länge für jedes|
  |           |           |  jedes Meter |jedes Ohm|   Kilogramm   |
  |     mm    |    qmm    |     Ohm      |    m    |       m       |
  +===========+===========+==============+=========+===============+
  |    0,1    |   0,0079  |    2,21      |    0,45 |     14300     |
  |    0,2    |   0,0314  |    0,55      |    1,8  |      3576     |
  |    0,3    |   0,0707  |    0,24      |    4,0  |      1590     |
  |    0,4    |   0,126   |    0,13      |    7,2  |       894     |
  |    0,5    |   0,196   |    0,08      |   11,28 |       570     |
  |    0,6    |   0,283   |    0,06      |   16,25 |       397     |
  |    0,7    |   0,385   |    0,04      |   22,12 |       292     |
  |    0,8    |   0,50    |    0,03      |   28,90 |       223     |
  |    0,9    |   0,64    |    0,027     |   36,57 |       176     |
  |    1,0    |   0,79    |    0,022     |   45,14 |       143     |
  |    1,1    |   0,95    |    0,018     |   54,62 |       118     |
  |    1,2    |   1,13    |    0,015     |   65,00 |       100     |
  |    1,3    |   1,32    |    0,013     |   76,29 |        85     |
  |    1,4    |   1,54    |    0,011     |   88,48 |        73     |
  |    1,5    |   1,76    |    0,009     |  101,6  |        63     |
  |    1,6    |   2,01    |    0,008     |  115,6  |        53     |
  |    1,7    |   2,27    |    0,007     |  130,5  |        50     |
  |    1,8    |   2,54    |    0,006     |  146,2  |        44     |
  |    1,9    |   2,83    |    0,006     |  163,0  |        39     |
  |    2,0    |   3,14    |    0,0055    |  180,5  |        36     |
  |    2,2    |   3,80    |    0,0045    |  218,5  |        29     |
  |    2,3    |   4,15    |    0,0041    |  238,8  |        27     |
  |    2,5    |   4,90    |    0,0035    |  282,1  |        23     |
  |    2,6    |   5,30    |    0,0032    |  305,2  |        21     |
  |    2,8    |   6,15    |    0,0028    |  353,9  |        18     |
  |    3,0    |   7,07    |    0,0024    |  406,3  |        16     |


  [11] Vergleiche Berechnung von Drahtlängen Seite 134.




[Illustration]




Alphabetisches Sachregister.


Die Ziffern bezeichnen die Seitenzahlen.

  Abstoßung und Anziehung, elektrische 37, 38, 40, 41.
    -- magnetische 102-105.

  Achsenansätze 22-25.

  Achsenbefestigung an Glasscheiben 10-12.

  Achsenträger 13, 25-27.

  Akkumulatoren 72-81, 291-294.

  Akkumulatorenbehälter aus Glas 78-80.
    -- aus Zelluloid 291, 292.

  Akkumulatorenbehandlung 80, 81.

  Amalgamieren 15.

  Ampere 84-88.

  Amperemeter 96-99.
    -- Schaltung 108-109.

  Amperesche Schwimmerregel 105.

  Anker, Hufeisenanker 139.
    -- Kurzschlußanker 199.
    -- Ringanker 126-129.
    -- _T_-Anker 126, 139.

  Anode und Kathode 217.

  Anziehung und Abstoßung,
    -- elektrische 37, 38, 40, 41.
    -- magnetische 102-105.

  Astatisches Nadelpaar 93-94.

  Ätzen von Glas mit Flußsäure 12.

  Aufkleben von Stanniolbelägen 8, 9, 33, 34.

  Ausgleich, elektrischer 49, 50.

  Ausgleicher 33.


  Bahnen, elektrische 152.

  Baryumplatincyanür 221.

  Batterie, galvanische 88, 89.

  Behandlung der Akkumulatoren 80, 81.

  Belag für Influenzmaschinen 33, 34.

  Belag für Leidener Flaschen 8, 9.

  Beleuchtungsmechanismus mit Zimmerverdunkelung 227.

  Bifilare Wickelung 253-254.

  Bleilöten 77.

  Bleiplatten für Akkumulatoren 73, 74.

  Blitz 51, 52.

  Bogenlampe 153.

  Brechung und Reflexion der elektrischen Wellen 249-251.

  Bunsenelement 67.
    -- verbessertes 67-69.


  Chromsäureelement 70, 71.

  Crookessche Röhre 219-221.


  Dämpfung 161.

  Daniellelement 67.

  Dielektrizitätskonstante 45.

  Drahtlose Telegraphie 239, 251-257, 307-311.

  Drahtmaße 134-137.
    -- Tabellen 182, 183, 314.

  Drahtspulen 91, 276, 295.

  Drehspiegel 233, 234.

  Drehstrom 191, 196.

  Dreieckschaltung 195.

  Dreiphasenstrom 193-196.
    -- Demonstrationsapparat 196.

  Dynamomaschine 148-152.

  Dynamometer 207, 208.


  Eichen 98.

  Elektrische Bahn 152.

  Elektrische Klingel 113-115.

  Elektrische Lokomotive 152.

  Elektrische Oszillationen 232-236.

  Elektrisches Flugrad 17, 18, 44.

  Elektrisches Pendel 3, 39, 40.

  Elektrische Verteilung 41-43.

  Elektrischer Zigarrenanzünder 155, 156.

  Elektrisiermaschinen,
    -- Induktionselektrisiermaschine 166-168.
    -- Influenzelektrisiermaschine 19-35, 48, 49.
    -- Reibungselektrisiermaschine 10-18, 48.

  Elektrizitäten, positive und negative 38, 39.

  Elektroden 217, 218.

  Elektrodenstangen 32.

  Elektrodynamometer 207, 208.

  Elektroinduktion 138.

  Elektrolytischer Unterbrecher 185, 186, 232.

  Elektromagnet 103-105, 114, 276.

  Elektromotore 121-137.
    -- mit zweipoligem Hufeisenanker 122.
    -- mit vierpoligem Hufeisenanker 124.
    -- mit sechspoligem Sternanker 125-126.

  Elektromotorische Kraft 57, 58, 84-89.

  Elektrophor 4, 5, 43.

  Elektroskop 9, 10, 43, 306, 307.

  Elemente 58-84.
    -- Bunsenelement 67.
    -- Chromsäureelement 70, 71.
    -- Daniellelement 67.
    -- Kupferoxydelement 82.
    -- Kupronelement 82.
    -- Trockenelement 65-67.

  Elementschaltung 88-89.

  Empfänger 253-254.

  Entdeckung des galvanischen Stromes 55-56.

  Entladung, oszillierende 232-236.

  Erwärmung durch den elektrischen Strom 18-19, 51, 188.
    -- durch Kathodenstrahlen 219-221.


  Federunterbrecher 166-168, 181, 183-186.

  Flugrad, elektrisches 17, 18, 44.

  Fluoreszenz 219, 221, 223, 225.

  Fluoreszenzschirm 223, 225, 228, 229.

  Franklinsche Tafel 8, 45.

  Fritter 236-239, 248, 249.

  Froschschenkel 55, 56.

  Funkeninduktoren 168-181.
    -- Tabellen 182, 183.
    -- Isoliermaße 183.

  Funkenmikrometer 263.

  Funkentelegraphie 239, 251-257, 307-311.


  Galvanisches Element 56, 58-84.

  Galvanischer Strom 56.

  Galvanoskope 90-96.
    -- einfaches Galvanoskop 90.
    -- Vertikalgalvanoskop 91, 92.
    -- Multiplikator 92-95.

  Geißler-Röhre 215-219.

  Gesetze des galvanischen Stromes 84-89.

  Gipszylinder 60-63.

  Glas für elektrische Zwecke 2, 3, 8, 9.

  Glasätzen 12.

  Glasbehälter für Akkumulatoren 78-80.

  Glasglocke 214.

  Glaskitten 79, 80.

  Glasscheiben für Reibungselektrisiermaschinen 10.
    -- Influenzmaschinen 19, 20.

  Glasscheibenbefestigung 11, 12, 29, 30.

  Glassprengen 214-215.

  Glimmlicht 217, 218.

  Glühlampenwiderstand 290.

  Graphitrheostat 286-289.

  Gummikitt 293, 294.


  Härten von Stahlstäben 140, 141.

  Hammer, Neefscher 113, 114, 167.

  Hartgummi für elektrische Zwecke 2, 3.

  Hauptstrommaschine 149, 150.

  Hertzsche Wellen 235, 236.

  Hittorfsche Röhre 218, 219.

  Hitzdrahtinstrument 204-206.

  Holundermark 2, 3.

  Hufeisenanker 122-124, 139.

  Hufeisenmagnet 140-145.


  Impedanz 189, 190, 266.

  Induktion, elektrische 138.
    -- magnetische 137, 138.

  Induktionsanker 199.

  Induktionsapparate 163-183.

  Induktionsströme 137, 138, 158.

  Induktoren 168-180.
    -- Tabellen 182, 183.

  Influenzelektrisiermaschine 19-35, 48, 49.
    -- als Motor 54.
    -- mit Trockenapparat 210.
    -- und Röntgenröhre 222, 223.

  Interferenz 244-247.

  Interferenzröhre 245-247.

  Isolatoren 37, 38.

  Isolierfähigkeitsprüfung 6.

  Isoliermethoden für Funkeninduktoren 171-173, 176-179.

  Isoliermasse 178-179.


  Kapazität 45, 310-311.

  Kathode -- Anode 217.

  Kathodenstrahlen 219-221.

  Kitt, Gummikitt 293, 294.
    -- Kolophonium-Leinölkitt 66, 80.
    -- Schellackkitt 5, 6.
    -- wasserdichter 80.

  Klingel, elektrische 113-115.

  Kohärer 236, 237, 248, 249.

  Kohleelektroden 64, 65, 68.

  Kokonfäden 95.

  Kollektoren 122, 123, 128-130, 143, 144.

  Kolophonium-Leinölkitt 66, 80.

  Kommutator 101, 102, 123, 124, 143, 180, 181.

  Kondensatoren 8, 44, 45, 310, 311.

  Konduktor 6, 7.

  Kontaktknopf 114, 115.
    -- Stöpselkontakt 303-305.

  Kraft, elektromotor. 57, 58, 84-89.

  Kraftlinien 102-105, 145, 146.

  Kraftmaschine 311-313.

  Kugeln 7, 8.

  Kupferoxydelement 82.

  Kupronelement 82.

  Kurzschluß 153, 154.

  Kurzschlußanker 199.


  Lager für Achsen 13, 14, 22, 23.

  Lagerträger 14, 25-27.

  Lampenwiderstand 290.

  Leclanché-Element 58-63.

  Leidener Flasche 8, 9, 44-46.
    -- für Resonanzversuche 241.

  Leinöl-Kolophoniumkitt 66, 80.

  Leiter und Nichtleiter 37, 38.

  Lokomotive, elektrische 152.

  Longitudinalwellen 270-273.

  Löten von Blei 77.

  Luftpumpe 211-219.

  Luftthermometer 18, 19, 51.
    -- für Peltiereffekt 82.


  Magnet und galvanischer Strom 103-105.

  Magnetelektrische Maschine 138-148.

  Magnetinduktion 137, 138, 146.

  Magnetisches Drehfeld 192-194.

  Magnetische Kraftlinien 102, 103.

  Magnetisieren von Stahlstäben 140-143.

  Magnetpolbestimmung 124-125.

  Maßflasche nach Lane 18, 46-48.

  Maxwellsche Regel 145, 146.

  Mehrphasenströme 190-196.

  Meßbrücke 99, 100.

  Messing, seine Verwendung 3, 4.

  Messingkugeln 7.

  Meßinstrumente 96-99, 105-111.
    -- Schaltung 108-109.
    -- Wirkungsweise 105, 106.

  Metallkugeln 7, 8.

  Mikrophon 202-204, 274, 275.

  Morsetelegraph 115-121.

  Morseschreiber 115-116.

  Morseschrift 120.

  Morsetaster 118.

  Motor, elektrischer 121-137.
    -- mit Influenzmaschine 54.

  Multiplikator 92-96.


  Nadelpaar, astatisches 93-94.

  Nebenschlußmaschine 150.

  Neefscher Hammer 113, 114, 167.

  Nichtleiter 37, 38.


  Oberflächenverteilung 43, 44.

  Öffnungsfunken 159.

  Ohm 84-89, 109-111.

  Ohmsches Gesetz 87-89.

  Oszillation, elektrische 232-236.


  Peltiereffekt 82.

  Pendel, elektrisches 3, 39, 40.

  Pendel zum Resonanzversuch 243, 244.

  Phasendifferenz 193, 194.

  Photographieren mit Röntgenstrahlen 223-225.

  Polbestimmung für Elektromagnete 124-125.

  Polschuhe 130, 131.

  Präzisionsinstrument 294-306.


  Quecksilberunterbrecher 183-185.


  Radiator 252.

  Rahmen für Drahtspulen 91, 276, 295.

  Reflexion und Brechung 249-251.

  Reibungselektrisiermaschine 10-17, 48.

  Reibungselektrizität 36.

  Reibzeug 14, 15.

  Relais 121.

  Resonanz 239-244.

  Resonanzpendel 243, 244.

  Rezipient 215.

  Rheostate 286-291.

  Ringanker 126-129.

  Ringmagnet 127.

  Röntgenphotographien 223-225.

  Röntgenröhren 222.

  Röntgenstrahlen 221-229.
    -- Verwendung in der Medizin 228, 229.


  Schallbecher 280.

  Scheibenbelag 33, 34.

  Schellackkitt 5, 6.

  Schellacküberzug 20, 21.

  Schleifen von Glas 212.

  Schließungsfunke 159.

  Schmiedeesse 139, 140.

  Schutzhüllen für Instrumente 95, 96.

  Schwimmerregel, Amperesche 105.

  Seide 3, 95.

  Selbstinduktion 158-159.

  Sender 251-253.

  Sicherungen 154, 155.

  Spannungsgefälle 106-108, 110.

  Spitzenkamm 16, 17, 30-32.

  Spitzenkammträger 28, 29, 31, 32.

  Spitzenwirkung 43, 44.

  Spulenrahmen 91, 276, 295.

  Spulmaschine 165, 174.

  Stahlmagnete 140-144.

  Stanzmaschine 73.

  Sternschaltung 195.

  Stöpselkontakt 303-305.

  Strom, elektrischer 49, 50, 51.

  Stromwender 101, 102, 123, 124, 143, 180, 181.


  Tabelle für Induktoren 182, 183.
    -- für Drahtmaße 314.

  _T_-Anker 139.

  Taschenakkumulator 291-294.

  Telegraph, Morsetelegraph 115-121.
    -- Funkentelegraph 239, 251-257.

  Telephon 200-202, 203-204, 274-285.

  Telephonanlage 202-204.

  Thermoelement 82.

  Teslatransformatoren 257-263.

  Teslaversuche 265-270.

  Transformatoren 196-200.
    -- nach Tesla 257-263.

  Transversalwellen 270-273.

  Triebräder für Influenzmaschinen 28, 29.

  Trockenapparat für Influenzmaschinen 210.

  Trockenelement 65, 66.


  Universal-Volt-Amperemeter 294-306.

  Unterbrecher 166, 167, 183-186.
    -- elektrolytischer 185, 186, 232.
    -- Quecksilberunterbrecher 183 bis 185.


  Vakuumpumpe 211-217.

  Vergußmasse für Akkumulatoren 77, 293, 294.

  Vertikalgalvanoskop 91, 92.

  Volt 84-89.

  Volt-Amperemeter 294-306.

  Voltasches Element 56.

  Voltmeter 96-99.

  Voltmeterschaltung 108, 109.


  Watt 84-89.

  Wechselströme 186-189.
    -- hoher Frequenz 235.

  Wehneltunterbrecher 185, 232.

  Wellen, elektrische 236, 270-272.

  Wellenlänge 249.

  Wellentheorie 235.

  Wheatstonesche Brücke 109, 110, 189.

  Widerstände 286-291.

  Widerstandsbestimmung 109-111.
    -- für Gleichstrom 109.
    -- für Wechselstrom 111.

  Wimshurstmaschine 19-35, 48, 49.

  Wind, elektrischer 17, 18, 44.

  Wirbelströme 159, 161.


  _X_-Strahlen 221-229.


  Zelluloidbehälter 291, 292.

  Zigarrenanzünder, elektrischer 155, 156.

  Zinkzylinder 65.

  Zweiphasenstrom 191, 192.

  Zweiwegehahn 213.




Verzeichnis der Abbildungen.


  Fig.                                                             Seite

    1 Gestell zum elektrischen Pendel                                  3

    2 Form zum Elektrophor                                             4

    3 Konduktor                                                        7

    4 Messingkugeln                                                    7

    5 Elektroskop                                                      9

    6 Angelötete Scheibe                                              11

    7 Die Stützen des Rohrs                                           11

    8 Winkelscheit                                                    12

    9 Reibungselektrisiermaschine                                     13

   10 Lagerträger                                                     14

   11 Gestell des Reibzeugs                                           14

   12, 13 Reibfläche                                                  15

   14 Luftthermometer                                                 18

   15 Rudi bei der Anfertigung einer Influenzelektrisiermaschine      20

   16 Anfertigung der Achsenrohre                                     22

   17 Achsenrohr                                                      23

   18 Aufgelötete Messingscheibe                                      23

   19 Aufkitten auf die Glasscheibe                                   24

   20 Anlegen des Winkelmaßes                                         24

   21 Vorrichtung zur Erzielung der senkrechten Achsenstellung        24

   22 Maschinengestell                                                25

   23 Achsenträger                                                    26

   24 Außenseite eines Achsenträgers                                  26

   25 Achse im Träger                                                 27

   26 Schematischer Aufriß der Maschine                               27

   27 Antrieb der Scheiben                                            29

   28 Achsenlager der Scheiben                                        30

   29 Stellung der Spitzenkämme                                       30

   30 Durchschnitt des Spitzenkammträgers                             31

   31 Spitzenkammträger                                               31

   32 Stanniolbeläge an den Außenseiten der Scheiben                  33

   33 Auflegen der Treibschnüre                                       34

   34 Vorgang der Anziehung und Abstoßung                             40

   35 Darstellung der Verteilung der Elektrizitäten                   41

   36 Messen der Kapazität                                            47

   37 Darstellung des Ausgleiches der Elektrizitäten                  49

   38 Darstellung des galvanischen Stromes                            56

   39 Leclanché-Elemente                                              59

   40 Holzstab für Anfertigung von Gipszylindern                      60

   41 Gummiring                                                       61

   42 Der Holzstab nach Befestigung der Gummiringe                    61

   43 Aufrollen des Papierstreifens                                   62

   44 Die fertige Form zur Herstellung von Gipszylindern              62

   45 Kohlenelektrode                                                 64

   46 Trockenelement                                                  64

   47 Zinkzylinder                                                    65

   48 Das verbesserte Bunsenelement                                   67

   49 Kohlenplatte mit eingebrannter Polschraube                      68

   50 Kohlenplatte mit Klemmschrauben                                 68

   51 Breitgeschlagener Kupfer- oder Messingdraht                     69

   52 Holzgestell für Chromsäurebatterie                              70

   53 Chromsäure-Flaschenelement                                      71

   54 Einteilung des Werkbleistreifens in Platten                     72

   55 Eine Doppelplatte                                               73

   56 Maschine zum Ausstanzen der Löcher                              73

   57 Eine zusammengebogene Doppelplatte                              74

   58 Das Vernieten der Platten                                       76

   59 Fertige Akkumulatorzelle                                        78

   60 Der Boden des Holzgestelles                                     78

   61 Das Holzgestell                                                 79

   62 Ausgießen der Kanten des Gefäßes                                80

   63 Luftthermometer zum Nachweis des Peltiereffektes                82

   64 Darstellung fünf verschiedener Schaltungsarten                  89

   65 Galvanoskop                                                     90

   66 Vertikalgalvanoskop                                             91

   67 Netz für das Vertikalgalvanoskop                                91

   68 Rahmen                                                          91

   69 Stabmagnet                                                      92

   70 Multiplikator im Vertikalschnitt                                93

   71 Astatisches Nadelpaar                                           94

   72 Messingröhrchen für den Multiplikator                           95

   73 Schema eines Voltmeters                                         96

   74 Hebel                                                           97

   75 Andere Konstruktion eines Galvanometers                         98

   76 Rahmen des Galvanometers                                        98

   77 Das Plättchen mit Zeiger                                        99

   78 Anbringen der Arme zur Aufnahme der Spitzen des Eisenstäbchens  99

   79 Die Wheatstonesche Brücke                                      100

   80 Querschnitt der Wheatstoneschen Brücke                         100

   81 Der Kommutator                                                 101

   82 Seitenansicht des Kommutators                                  101

   83 Verlauf der Kraftlinien in einer vom elektrischen Strome
      durchflossenen Drahtspirale                                    103

   84 Schematische Darstellung eines Stromkreislaufes                107

   85 Schema des Spannungsgefälles                                   108

   86 Schaltungsschema für Volt- und Amperemeter                     108

   87 Wheatstonesche Brücke                                          109

   88 Spannungsgefälle in zwei verschiedenen Widerständen            110

   89 Wheatstonesche Brücke                                          110

   90 Rudi hält seinen dritten Vortrag                               112

   91 Die elektrische Klingel                                        113

   92 Elektromagnetkern mit Spulen (Schnitt)                         114

   93 Schnitt durch den Kontaktknopf                                 114

   94 Feder für den Kontaktknopf                                     115

   95 Schaltungsschema einer Klingelanlage                           115

   96 Der Morseschreiber (Seitenansicht)                             115

   97 Der Morseschreiber (Aufsicht)                                  116

   98 Rollen zur Bewegung des Papierstreifens (Schnitt)              116

   99 Rollen zur Bewegung des Papierstreifens (Seitenansicht)        117

  100 Morsetaster                                                    118

  101 Schaltungsschema der Morseapparate                             119

  102 Relais im Grundriß                                             121

  103 Elektromotor im Grundriß                                       122

  104 Wirkungsschema des Elektromotors                               123

  105 Vierpoliger Hufeisenanker                                      124

  106 Verlauf des Stromes beim vierpoligen Anker                     124

  107 Sechspoliger Elektromotor                                      125

  108 Entstehung der Pole im Grammeschen Ring                        127

  109 Form für den Grammeschen Ring                                  127

  110 Der mit 12 Spulen bewickelte Grammesche Ring                   128

  111 Holzkern für den Grammeschen Ring (Schnitt)                    128

  112 Schnitt durch Holzkern und Ring                                128

  113 Ringanker mit Kollektor                                        129

  114 Fertiger Motor (links Ansicht, rechts Schnitt)                 129

  115 Motor von oben gesehen (rechts Schnitt)                        131

  116 Gestalt eines Polschuhes                                       131

  117 Bewickelungsschema                                             133

  118 Ankerformen für magnetelektrische Maschinen                    139

  119 Die improvisierte Schmiedeesse (Schnitt)                       139

  120 Der aus einzelnen Stäben zusammengesetzte Magnetstock          143

  121 Gleich- und Wechselstromabnehmer auf einer Achse               143

  122 Verschiedene Formen für Feldmagnete                            144

  123 Schnitt durch die magnetelektrische Maschine mit Hufeisenanker 145

  124 Drahtringe, die sich in einem magnetischen Feld bewegen        146

  125 Schema einer Hauptstrommaschine                                149

  126 Schema einer Nebenschlußmaschine                               150

  127 Schema einer Maschine mit Fremderregung                        150

  128 Einschaltung eines Hilfsstromes in den Stromkreis der
      Dynamo                                                         151

  129 Einfache Bogenlampe                                            153

  130 Drahtschnecke für den Zigarrenanzünder                         155

  131 Der Zigarrenanzünder                                           156

  132 Rudi mit den Vorversuchen für seinen Vortrag: „Wechselströme
      höherer Frequenz“ beschäftigt                                  157

  133 Apparat zur Demonstration der Wirbelströme (von oben
      gesehen)                                                       160

  134 Derselbe von der Seite gesehen                                 160

  135 Schema einer elektrischen Klingel                              162

  136 Spulmaschine                                                   165

  137 Schnitt durch einen einfachen Induktionsapparat                166

  138 Einfacher Induktionsapparat von oben gesehen                   167

  139 Induktor mit verschiebbarer sekundärer Rolle                   168

  140 Schaltungsschema des Kondensators                              169

  141 Lage der Stanniolblätter mit ihren Ansätzen                    170

  142 Der fertige Kondensator                                        170

  143 Schnitt durch die Rolle eines Funkeninduktors                  172

  144 Befestigung der Induktorrolle                                  173

  145 Spulmaschine für den Funkeninduktor                            174

  146, 147 Verbindung der einzelnen Spulen                           176

  148 Verbindung zweier Spulen                                       177

  149 Kartonkamm zum Einrichten der Spulen                           177

  150 Schematischer Schnitt durch einen großen Funkeninduktor        179

  151 Kommutator (Horizontalschnitt)                                 180

  152 Kommutator (Vertikalschnitt)                                   180

  153 Befestigung der Achse des Kommutators                          181

  154 Einfacher Unterbrecher                                         183

  155 Quecksilberunterbrecher                                        184

  156 Träger des Hebels zum Quecksilberunterbrecher                  184

  157 Kurve eines einfachen Wechselstromes                           187

  158 Kurve eines Induktorstromes                                    187

  159 Wheatstonesche Brücke                                          189

  160 Schema zum Versuch mit dem zweiphasigen Wechselstrome          191

  161 Eisenring mit Magnetnadel                                      191

  162 Magnetisches Drehfeld                                          192

  163 Kurve der aus zwei Wechselströmen mit verschiedener Phase
      entstehenden Resultante                                        194

  164 Dreiphasiger Wechselstrom                                      194

  165 Die drei Spulenpaare in Sternform geschaltet                   195

  166 Die drei Spulenpaare im Dreieck geschaltet                     195

  167 Apparat zur Veranschaulichung eines Drehstromes                196

  168 Kurzschlußanker                                                199

  169 Schaltungsschema eines Transformators                          199

  170 Schema des ersten Telephons                                    200

  171 Schema des Mikrophones                                         202

  172 Schema einer Telephonanlage                                    203

  173 Das Hitzdrahtinstrument                                        205

  174 Lager für den Zeiger des Hitzdrahtinstrumentes
      (Vertikalschnitt)                                              205

  175 Dasselbe (Horizontalschnitt)                                   205

  176 Zeiger für das Hitzdrahtinstrument                             206

  177 Das Elektrodynamometer                                         207

  178 Trockenapparat für die Influenzmaschine                        210

  179 Schnitt durch die Vakuumpumpe                                  211

  180 Der in einen Zweiwegehahn veränderte Gashahn                   213

  181 Der Rezipient als Entladungsröhre                              215

  182 Verbindung der Geißler-Röhre mit dem Rezipienten zum
  Auspumpen                                                          216

  183 Einfache Röhre auf dem Rezipienten                             217

  184 Geißlersche Röhren, ungefüllt                                  217

  185 Geißlersche Röhren. Zu füllen mit fluoreszierenden
      Flüssigkeiten                                                  218

  186 Hittorfsche (Crookessche) Röhre                                218

  187 Crookessche Röhre                                              219

  188 Röntgenröhren                                                  222

  189 Influenzmaschine und Röntgenröhre                              223

  190 Hand, von Röntgenstrahlen durchleuchtet                        224

  191 Schnitt durch den Lichtschutzschirm                            228

  192 _U_-Röhre zur Versinnlichung elektrischer Oszillation          232

  193 Der Drehspiegel                                                233

  194 Schema des Hertzschen Wellenversuches                          236

  195 Der Fritter (Schema)                                           236

  196 Der Fritter                                                    237

  197 Zum Fritter                                                    237

  198, 199 Leidener Flaschen für Resonanzversuche                    241

  200 Resonanzpendel                                                 243

  201 Interferenz zweier Wellenzüge                                  245

  202 Interferenzrohr                                                245

  203 Blechkasten für den Funkeninduktor                             246

  204 Interferenzrohr                                                247

  205 Fritter mit Glocke und Schüttelvorrichtung                     248

  206 Schema zum Reflexionsversuch                                   250

  207 Der Sender                                                     252

  208 Bifilare Wickelung                                             253

  209 Anordnung der Apparate zur drahtlosen Telegraphie              254

  210 Schaltungsschema des Teslatransformators                       258

  211 Teslatransformator (Schnitt)                                   259

  212 Teslatransformator (Seitenansicht)                             259

  213 Funkenmikrometer, Querschnitt und von der Seite gesehen        263

  214 Teslascher Transformator                                       264

  215 Zu Versuchen über Induktionserscheinungen                      266

  216 Versuche am Teslaschen Transformator                           267

  217 Lichterscheinungen zwischen zwei mit dem Teslatransformator
      verbundenen Drahtkreisen                                       268

  218 Zum ersten Teslaschen Glühlampenversuch                        268

  219 Zum zweiten Teslaschen Lampenversuch                           269

  220 Rudi an seinem Experimentiertisch                              273

  221 Kohlen zum Mikrophon                                           275

  222 Mikrophon                                                      275

  223 Hufeisenmagnet für das Telephon                                276

  224 Zylinderende des Magneten                                      276

  225 Spule                                                          276

  226 Die einzelnen Teile zum Telephon                               279

  227 Schnitt durch den Schallbecher                                 280

  228 Schaltungsschema der Telephonanlage                            282

  229 Wirkungsschema der Telephonanlage                              285

  230 Graphitstäbe des Rheostaten mit ihren Drahtansätzen            286

  231 Der fertige Graphitrheostat                                    287

  232 Befestigung des Kontakthebels                                  288

  233 Widerstand für feine Regulierung                               289

  234 Nickelinrheostat                                               290

  235 Glühlampenrheostat                                             290

  236 Brett zum Wickeln der Spule                                    295

  237 Befestigung der Spulen auf dem Grundbrett                      297

  238 Fassungsstück (Schnitt)                                        298

  239 Fassungsstück (Außenansicht)                                   298

  240 Fertiger Anker (Ansicht)                                       300

  241 Einfachere Lagerung                                            301

  242 Lagerung mit einem Blechstreifen                               302

  243 Die Platte des Stöpselkontaktes                                303

  244 Schema zum Stöpselkontakt                                      303

  245 Elektroskop                                                    306

  246 Schaltungsschema der Apparate für drahtlose Telegraphie        308

  247 Schaltung mit zwei Kondensatoren                               309

  248 Verstellbarer Kondensator                                      311

  249 Kraftmaschine mit Gewicht                                      312

  250 Rudis selbstgefertigte Apparate                                313

[Illustration]




Union Deutsche Verlagsgesellschaft in Stuttgart, Berlin, Leipzig.

Von dem Verfasser vorliegenden Buches erschien ferner in unserem
Verlage:


Werkbuch fürs Haus.

Eine Anleitung zur Handfertigkeit für Bastler.

6.-9. Auflage.

Mit 409 Abbildungen. Praktisch geb. 5 Mark.

Das Buch erweist sich als ein Ratgeber für alle Fälle des häuslichen
Lebens, wo es auf praktische Handfertigkeit ankommt, und wer darauf
das Sachverzeichnis durchsieht, wird kaum in Verlegenheit geraten. Für
Knaben ist es ein sehr empfehlenswertes Geschenk, das obendrein auch
den Eltern von Nutzen sein wird.

  Hamburger Nachrichten.

[Illustration: Löten mit dem Lötrohr.]

Aus unseren

#Illustrierten Taschenbüchern für die Jugend#

seien nachstehende, dem Gebiete der Elektrotechnik angehörende Bände
besonders empfohlen:


Band 4

Der junge Elektrotechniker.

Mit 144 Abbildungen 43.-47. Tausend.

Elegant gebunden 1 Mark.

Das Buch erklärt die Wunder der Elektrizität und des Magnetismus und
leitet zu elektrotechnischen Beschäftigungen, zur Selbstanfertigung
elektrischer Apparate usw. an.

~Inhalt~: Einleitung. Kleines elektrisches Kabinett.
Berührungselektrizität. Induktionsapparate und Elektromotoren. Die
Dynamomaschine. Die Elektrizität im Hause.


Band 29

Galvanische Elemente und Akkumulatoren.

Mit 57 Abbildungen. 10. Tausend.

Elegant gebunden 1 Mark.

Eine Anleitung zur Selbstanfertigung und Verwendung von Elementen und
Akkumulatoren und sonst wirklich brauchbaren Stromerzeugern.

~Inhalt~: Elektromotorische Kraft und Polarisation. Vom Ohmschen
Gesetz. Elemente mit einer Flüssigkeit. Grove- und Bunsen-Element.
Das Daniell-Element u. seine Verbesserungen. Elemente mit festem
Depolarisator. Die Akkumulatoren. Die Selbstanfertigung der
Akkumulatoren. Die Selbstherstellung von Primärelementen. Das Laden von
Akkumulatoren.


Illustriertes Verzeichnis der ganzen Sammlung der „Illustrierten
Taschenbücher“ von der Verlagshandlung kostenlos.

Zu haben in allen Buchhandlungen.




Union Deutsche Verlagsgesellschaft in Stuttgart, Berlin, Leipzig.


[Illustration: Experiment über farbige Zersetzung.]

Physikalisches Experimentierbuch für Knaben.

Eine Anleitung zur Ausführung physikalischer Experimente und zur
Selbstanfertigung der hierzu nötigen Apparate. Von #Richard
Beißwanger#. 2.-6. Auflage. Mit 216 Abbildungen. Elegant gebunden 4
Mark.

Wie könnte es wohl etwas Schöneres für Kinder geben, als eine
Beschäftigung, die belehrend wirkt, und die gleichsam den Unterricht
in der Schule ergänzt und vertieft! Der Inhalt dieses schönen Buches
gibt dem Knaben Gelegenheit, selbst Versuche anzustellen, und zwar
mit einfachen oder mit selbstangefertigten Apparaten. Die Anweisung
dazu ist immer sehr instruktiv, so daß es nicht schwer ist, danach
den gewünschten Apparat herzustellen. Auf diese Weise wird der
Arbeitsunterricht, der heute von den Pädagogen sehr betont wird, für
den physikalischen Unterricht mit Leichtigkeit eingeführt. Wir können
allen Eltern, die noch nicht wissen, was sie ihren heranwachsenden
Knaben schenken sollen, dies herrliche Buch empfehlen.

  Neue Pädagog. Zeitung, Magdeburg.


Amüsante Wissenschaft.

Belehrende und unterhaltende Experimente für jung und alt. Von #Hans
Dominik#. 6.-8. Auflage. Mit 213 Abbildungen. Elegant gebunden 4
Mark 50 Pf.

... Es läßt sich kaum ein passenderes Geschenk für einen Schüler
denken, als diese „Amüsante Wissenschaft“, die, wie der Titel besagt,
Wissenschaft und Geschicklichkeit dem Spiel dienstbar macht.

  Straßburger Post.


Zu haben in allen Buchhandlungen.




Union Deutsche Verlagsgesellschaft in Stuttgart, Berlin, Leipzig.


Selbst ist der Mann.

Ein neues Beschäftigungsbuch bei Sonnenschein und Regenwetter. Von
#Maximilian Kern#. 9.-11. Auflage. Mit 441 Abbildungen und 4
mehrfarbigen Beilagen. Elegant gebunden 5 Mark.

Das Buch gibt Anweisung zur Fertigung von allerlei hübschen Geschenken
für Eltern und Geschwister, lehrt Burgen, Puppenmöbel, Schießscheiben,
Drachen, Schiffe, Wasserräder, Taubenschläge, Nistkästen machen und
leitet auch zu einfachen Gartenarbeiten usw. an.

  Staatsanzeiger, Stuttgart.


Das Neue Universum.

Die interessantesten Erfindungen und Entdeckungen auf allen Gebieten,
sowie Reiseschilderungen, Erzählungen, Jagden und Abenteuer. Ein
Jahrbuch für Haus und Familie, besonders für die reifere Jugend. Mit
einem Anhang zur Selbstbeschäftigung: „Häusliche Werkstatt“. 474 Seiten
Text mit etwa 500 Abbildungen und Beilagen. Elegant gebunden 6 Mark 75
Pf.

Erfindungen und Entdeckungen stehen im Vordergrunde bei diesem
prächtigen Jugendbuche, das seinem Namen in seltener Weise Ehre macht.
Eine kurze Andeutung des Reichtums an Wort und Bild ist nicht möglich.
Bauwerke, Maschinenwesen, Marine, Astronomie und Völkerkunde -- überall
weiß das Universum rasch und klar das Neueste zu berichten und läßt uns
nicht eher los, als bis wir den stattlichen Schmuckband bis zum Ende
kennen. Die Jugend aber vermag es dauernd zu bannen und zu beschäftigen
durch die „Häusliche Werkstatt“, der Selbstbeschäftigung, eine edle
Anregung, eigner Denkkraft eine schätzenswerte Förderung ...

  Tägliche Rundschau,
  Berlin.

[Illustration: Der Elektromagnet als Sammler auch der kleinsten
Eisenteile.]


Zu haben in allen Buchhandlungen.

Illustrierter Katalog vortrefflicher Jugendschriften und Geschenkbücher
von der Verlagshandlung kostenfrei.




FERDINAND GROSS

50 Olgastraße 50

[Illustration]

Königlicher Hoflieferant

STUTTGART.

[Illustration]

Grösstes Spezialgeschäft

Physikalisch-Elektrischer Apparate

zu Schüler-Versuchen.


Influenzmaschinen mit Experimentierkasten

  Elektrisier- und Ruhmkorffapparate
  Geißlerröhren -- Glühlämpchen

Röntgen- und Tesla-Versuche -- Telegraphie ohne Draht

Kleinbeleuchtungen

Elemente -- Akkumulatoren

Taschenlampen und Batterien

Dynamomaschinen, Elektromotoren

Volt- und Ampèremeter

---- Schalttafeln ----

Sämtliche Bedarfsartikel zur Selbstanfertigung von Versuchs-Apparaten.

Chemische Experimentierkasten

Läutewerke und Telephon-Apparate

  #Prachtkatalog C#: #Elektrische Apparate# mit Anleitungen.
  50 Pfennig.

  #Katalog D#: #Rohguß zu Dynamo- und Dampfmaschinen, Gas- und
  Benzinmotoren, Dampfkessel und Armaturen.# 20 Pfennig.


= Bei Aufträgen von M. 5.-- resp. M. 3.-- Rückvergütung der Kataloge. =