Von
Dr. F . Bohnert, Hamburg.
D e r P o te n tia la b fa ll in einer Schnur, welche die Pole einer arbeitenden In flu e n z
maschine ve rb in d e t und die in passender Weise durch Fußklem m en ausgespannt ist, läßt sich le ich t durch Elektroskope, die man an verschiedenen Stellen der Schnur anlegt, demonstrieren.
D e r A b fa ll des Potentials in einem von galvanischem Strom durchflossenen L e ite rd ra h t ist n ic h t so leicht m it den M itte ln der E le k tro s ta tik zu zeigen, w e il die K lem m spannung an den Enden des Drahts g e rin g ist im Verg-leich zu der an den Polen der Influenzm aschine u n d w e il das E le ktro m e te r n ic h t em pfindlich ge n u g ist, B ru ch te ile dieser K lem m spannung zu zeigen.
Ic h habe m it Versuchen, die ich gemeinsam m it H e rrn D r. J. S c h r ö d e r in der Oberreal
schule v o r dem H olstentore in Hamburg- angestellt habe, bei folgender A n o rd n u n g gute Resultate erzielt.
A n die eine Schmalseite des Experim entiertisches w ird (s. F ig . 1) das W e in h o ld s c h e Rahmengestell (R) g-esetzt und sein F u ß b re tt k r ä ftig beschwert. (D ie längere K ante des
selben steht der Schmalseite des Tisches parallel.) D ie obere Querleiste des Rahmens trä g t 14
F ig . l .
14 Häkchen ( l a bis 14a), die in je 6 cm A bstand von einander in gle ich e r Höhe befestigt sind. A n der gegenüberliegenden Zim m erw and ( W) sind a u f einer Leiste in derselben Höhe ebenfalls 14 H äkchen ( l b bis 14b) in gleichem A bstand von einander befestigt. E in dünner Eisendraht (Blumendraht), der pro Meter Län g e unge fä h r 3 Ohm W iderstand besitzt, fü h rt vom H äkchen l b nach la , von d o rt nach 2a, 2b, 3b, 3a, 4a u. s. w. u n d e n d ig t in 14b.
D e r ganze L in ie n z u g schwebt demnach etwa 1,20 m ü b e r dem E xp e rim e n tie rtisch ; die
u. x v i. 4
26 Z e its c h r ift f ü r d e n p h y s ik a lis c h e n S e ch sze h n te r J a h rg a n g . F . Bo h n e r t, Po t e n t i a l a b p a l l.
D rahtlänge von einem H äkchen zum gegenüberliegenden b e trä g t 418 cm, der ganze D ra h t is t 1 4 x 418 cm = 58,52 m la n g u n d stellt einen W iderstand von ru n d 175 0 h m d a r; die einzelnen A bschnitte von 418 cm L ä n g e liegen p a ra lle l ; z u r längeren K ante des E x p e ri
mentiertisches ü b e r demselben. V on den Kabelenden der städtischen S tro m z u fü h iu n g (E\
u n d E2), an denen die K lem m spannung gegen 220 V o lt b eträgt, gehen D rähte zu den Enden l b Tind 14 b des Eisendrahts und fü h re n ihm einen Strom von etwas m ehr als 1 Am père zu, der den E isendraht n u r mäßig erw ärm t.
A u f dem E xp e rim e n tie rtisch , u n te r dem L in ie n zu g e des ausgespannten Eisendrahts steht v o r der m it A u e rlic h t betriebenen Projektionslam pe (P) ein nach Ladungsm engen geeichtes K o lb e s c h e s E le k t r o m e t e r (Ä ); v o r dem P ro je ktio nsko p f, 80 cm von demselben entfernt, a u f dem Tische ein k le in e r quadratischer Papierschirm (S) von 35 cm K a n te , a u f welchem das S kio p tiko n im mäßig v e rd u n ke lte n Zim m er ein deutliches B ild des E le k tro m eterblättchens und der 5 ersten T eile seiner Skala e n tw irft. A u f das E le ktro m e te r ist eine K o lle k to rp la tte aus Messing von etwa 8 cm Durchmesser geschraubt. Dieselbe ist von der zugehörigen ebensogroßen K ondensatorplatte durch ein B la tt feines, m it P a ra ffin getränktes S chreibpapier isoliert. Sowohl von der K o lle kto rp la tte , w ie von der Kondensatorplatte fü h rt ein feiner D ra h t zunächst zu je einer isolierten Fußklem m e (F) u n d von d o rt je in etwa 120 cm Lä n g e in loser Spannung zu einem leichten isolierenden H a n d g riff (H ) (H a rtg u m m ife d e r
h a lte r), der lose in einem S ta tiv (Bunsenbrennerröhre) steckt. Diese Z uführu n g sd rä h te endigen an diesen H a n d g riffe n in blanken H aken von K u p fe rd ra h t von etwa V2 mm D icke.
Das E lektrom etergehäuse is t durch eine K ette z u r G asleitung h in abgeleitet.
D ie M itte n der einzelnen Züge des Eisendrahtes mögen der K eihe nach m it 1, 2, 3, . . . 14 bezeichnet werden. D e r V e rla u f des Versuchs ist fo lg e n d e r: Man faßt die H and
g riffe u n d h ä ngt m it ih re r H ilfe die Zuführungsdrähte der beiden K ondensatorplatten an die Stellen 1 und 14, schaltet den Strom in die L e itu n g , h a k t m it H ilfe der H a n d g riffe die Z u
führu n g sd rä h te w ie d e r von der L e itu n g ab u n d setzt die H a n d griffe , ohne die Z u fü h ru n g s
drähte ableitend zu berühren, w ieder in ih re Stative. D ann hebt m an die Kondensatorplatte am isolierenden G la s g riff vom K o lle k to r ab u n d beobachtet den sich zeigenden Ausschlag des Elektrom eters. D ann w ird die Kondensatorplatte an ih re n P latz a u f dem K o lle k to r z u rü c k g e fü h rt, u n d K o lle k to r u n d Kondensator werden durch gleichzeitige B e rü h ru n g m it zw ei F in g e rn gegeneinander entladen. — D e r Versuch w ird w ie d e rh o lt, indem man die H aken der Reihe nach a u f die Stellen 2 und 14, 3 und 14 u. s. w. setzt und die zugehörigen Ausschläge a3, a3 u. s. w. des E lektrom eters beobachtet.
D ie Ausschläge, die man a u f solche Weise beobachtet, sind pro p o rtion a l den P o te n tia l
unterschieden, welche in der E ise n d rah tle itu n g in P u n kte n bestehen, deren E ntfe rn u n g e n von einander bezw. 1 3 x 4 1 8 cm, 1 2 x 4 1 8 cm, 11 x 418 cm u. s. w. betragen.
Man fin d e t z. B. folgende Resultate :
L ä n g e d e r L e it u n g z w is c h e n d e n K o n ta k t e n A u s s c h la g am E le k t r o m e t e r d e r Z u fü h r u n g s d rä h te
13 x 418 c m ... «i = 4,3 Skalenteile 12 x 418 - ... a2 = 4
11 X 418 - ... az = 3,5 10 x 418 - ... a4 = 3
9 X 418 - ...a5 = 2,5 8 X 418 - ... a6 = 2,2 7 x 418 - ...a7 = 1,7 6 x 418 - ...a8 = 1,2 5 x 418 - ...o9 = 0,7
Eine A usdehnung der Beobachtung a u f kü rze re Leitungsstrecken erw eist sich u n tu n lic h ; augenscheinlich w erden dann u n ko n tro llie rb a re Reibungseinflüsse in der A u fh ä n g u n g des E lektrom eterblättchens m e rk lic h , welche die Resultate verderben. Es m ag auch sein, daß die K o n taktw iderstände an den Zuführung'sstellen der E lektrom eterdrähte bei g e rin g w erdender Potentialdifferenz der K o n ta ktste lle n anfangen, eine Rolle zu spielen. Es w ird aber
u n d ch e m is c h e n U n te r r ic h t . H e ft I . J a n u a r 1903.
F . Bo h n e r t, Po t e n t i a l a b e a lI;. 27
du rch den Versuch m it einer fü r die Schule ausreichenden G enauigkeit erwiesen, dafs längs einer Strecke von (13—5) • 418 cm = ru n d 33,5 m ein P o te n tia la b fa ll in der L e itu n g stattfindet, der a u f je 418 cm im M itte l 0,45 Skalenteilen Ausschlag des E lektrom eters en tsp rich t und der p ro p o rtion a l den eingeschalteten L ä n g e n (bezw. W iderständen) zwischen den Z u fü h ru n g s stellen der E lektrom eterdrähte ist.
Zwischen den P u n kte n 7 a u n d 8 a (Fig. 2) ka n n die D ra h tle itu n g durch Lösen einer Klem m schraube K unterbrochen werden. D ann fü h re n von den P u n kte n 7 a und 8 a zwei herabhängende D rahtenden zu zwei Fußklem m en (A , und Ha), von denen K u p fe rd rä h te zu zwei p la ttenförm igen Kohleelektroden (C1 u n d C’2) von (8 x 4) qcm Fläche führen, die in einen k le in e n , m it Leitungsw asser g e fü llte n Trog- ( 1) tauchen. Löst man die Klem m schraube K, schaltet man also in die D ra h tle itu n g den F lüssig
keitsw iderstand ein, der durch die F lü ssig ke it zwischen den K ohleplatten dargestellt w ird , und beobachtet man je tz t den Elektrom eterausschlag a,', der entsteht, wenn die E lektro m e te rd rä h te an die Stellen 1 u n d 14 der L e itu n g gehängt werden, so findet man o / = 5—6 Skalenteilen, also bedeu
tend größer, als vo rh e r eq. Man erhält eine q u a li
ta tiv e B estätigung des Satzes, daß die P o te n tia l
differenz zwischen zwei Stellen der L e itu n g m it der Größe des eingeschalteten W iderstandes zw i
schen diesen Stellen wächst u n d g le ich ze itig eine anschauliche V o rste llu ng von dem g e rin g e n L e it
verm ögen der F lüssigkeiten. — Man kann auch,
du rch Zusatz von Säure, q u a lita tiv zeigen, w ie sich dieses L e itve rm ö ge n m it der Konzen
tra tio n der F lü s s ig k e it ändert.
Es b le ib t ü b rig , zu zeigen, w ie m it einer durch eine Querschnittsänderung bedingten V e rm in d e ru n g des W iderstandes zwischen zw ei P u n kte t^ der Le itu n g ' die P otentialdifferenz zwischen diesen P u n kte n abnim m t. D ie F lüssigkeitsw anne w ird w ieder ausgeschaltet durch Anziehen der Klem m schraube K. D ie E lektrom eterdrähte werden an die P u n kte 6 und 14 ge h ä n g t, die zugehörige P otentialdifferenz a6 w ird w ieder w ie vorher ä q u ivale n t m it 2,2 Skalenteilen Ausschlag bestimm t. D ie Lä n g e des zwischen P u n k t 6 u n d P u n k t 14 einge
schalteten Eisendrahts b e trä g t 8 x 418 cm. E in ebenso langes Drahtende von derselben Sorte Eisendraht ist in 10 W in d u n ge n um einen großen Kähmen von 1,50 m Seitenkante (es w u rd e der große P rojektionsschirm fü r die elektrische Lam pe dazu benutzt) herum gew unden u n d e n d igt fre i in Enden von 1,75 m Länge. D ie Enden tra g e n blanke K u p fe r
drahthäkchen. Diese Enden w erden, nachdem der S chirm , der überdies in seinem Fuß
s ta tiv drehbar ist, a u f passende E n tfe rn u n g herangeschoben ist, a u f die P u n k te 6 und 14 der u rsp rü n glich e n L e itu n g gehängt. D a d u rch w ird dem einfachen L e itu n g s z u g zwischen diesen P u n kte n ein zw eiter, von derselben L ä n g e und gle ich e r Beschaffenheit w ie der erste, p a ra lle l geschaltet, oder, was dasselbe is t, der Q uerschnitt der L e itu n g zwischen den P unken 6 und 14 w ird verd o p p e lt, oder der W iderstand dieser L e itu n g w ird d urch Quer
schnittsverdoppelung halb ie rt. D er E lektrom eterausschlag a6\ den man je tz t beim A nlegen der E lektrom eterdrähte an die P u n kte 6 und 14 beobachtet, b e trä g t 1,1 Skalenteile. M it der H a lb ie ru n g des eingeschalteten W iderstandes s in k t also die P otentialdifferenz an den Enden des betrachteten Leiterstücks a u f die H älfte.
D ie Versuche gelingen sicher u n d sind sehr anschaulich. D ie g e rin g e D icke des Eisendrahts m acht eine gewisse V orsicht in seiner B ehandlung n ö tig , dieselbe m acht aber keine S c h w ie rig k e it, wenn man die anzuhängenden H a n d g riffe le ich t gen u g w ählt. D e r K o n ta k t des Eisendrahts m it den E lektrom eterdrähten u n d den Enden des erw ähnten, p a ra lle l zu schaltenden W iderstandes w ird durch einfaches Anhängen der an ih re n Enden
befestigten Häkchen m it hinreichender Sicherheit b e w irk t.
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28 Kl e i n e Mi t t e i l u n g e n. Z e its c h r ift f ü r d e n p h y s ik a lis c h e n S e ch s z e h n te r J a h rg a n g .