Titel: Stratingh u. Becker, über elektro-magnetische Triebkraft.
Autor: Stratingh, S.
Fundstelle: 1836, Band 61, Nr. L. (S. 247–254)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj061/ar061050

L. Ueber die elektro-magnetische Triebkraft und deren Anwendung auf einen elektro-magnetischen Wagen. Von den HH. S. Stratingh Ez. und C. Becker.

Aus der Allgemeenen Konst- en Letterbode 1835, No. 54 und 55.

Mit Abbildungen auf Tab. IV.

Die von Hrn. Jacobi bewerkstelligte Anwendung des Elektro-Magnetismus zur Erzeugung einer Triebkraft53) veranlaßte uns zu versuchen, ob wir nicht auch nach einer früher von uns in Betreff des Elektro-Magnetismus gemachten Erfindung zu demselben Zweke gelangen könnten, und ob es nicht möglich wäre, eine passende Anwendung dieser neuen Triebkraft zu zeigen.

Jacobi verfertigte seinen Apparat, indem er zwei eiserne, mit Kupferdraht umwundene Stäbe von der Dike eines Daumens, von denen jeder aus 8 Stüken bestand, nahm, und den einen auf einer um ihre Achse umlaufenden, den anderen hingegen auf einer unbeweglichen Scheibe befestigte, und zwar so, daß bei der durch einen galvanischen Apparat erzeugten Bewegung die Enden der beweglichen Stäbe so nahe als möglich an den unbeweglichen vorüber gingen, und dabei durch das Abstoßen der Pole eine Bewegung erzeugten. Die Masse der hiedurch erzeugten Kraft ward zu 25 niederl. Pfunden angegeben, und die mit dem Apparate erzielte Triebkraft ward auf 5–6 Pfd. angeschlagen. Zu den Vorzügen dieser Kraft vor der Dampfkraft rechnete man hauptsächlich den, daß hier die Vermehrung der Kraft nicht so wie bei anderen Kräften mit den Erzeugungskosten in geradem Verhältnisse steht; und daß die Kraft auf dreierlei Weise, namentlich durch Anwendung dikerer Stäbe, erhöht werden kann.

Wir wollen nun versuchen zu zeigen, ob sich diese elektro-magnetische Triebkraft nicht auf eine andere einfachere Weise herstellen, und zu einem im täglichen Leben vorkommenden Zweke anwenden läßt. Man sieht den von uns verfertigten, nur als Modell zu betrachtenden Apparat in der beigefügten Zeichnung um zwei Drittheile verkleinert abgebildet, und zwar in Fig. 83 von Vorne, in Fig. 84 von Hinten, und in Fig. 85 von der Seite. Der bewegliche magnetische Apparat ist auf dem vierekigen Brette a angebracht, während sich der Elektromotor n oder jener Apparat, der den elektrischen Strom entwikelt, auf einem abgerundeten, an diesem Brette |248| hervorragenden Theile b befindet. Der ganze Apparat muß in doppelter Hinsicht betrachtet werden: nämlich 1) in so fern er Kraft genug zur Darstellung der elektro-magnetischen Bewegung besizt; und 2) in so fern diese Triebkraft auf passende Weise zur Herstellung eines magnetischen Wagens benuzt ist.

In ersterer Hinsicht finden wir hier den hufeisenförmig gebogenen Stab d, der aus weichem Eisen besteht, und unbeweglich in das Bodenbrett a eingelassen ist. Dieses Hufeisen bildet einen etwas in die Breite gezogenen Halbkreis, damit die beiden Pole so weit aus einander fallen, daß für den mittleren, beweglichen, sogleich weiter zu beschreibenden Stab g, g' hinlänglich Raum bleibt. Es ist an seinen unteren Enden e, e' von Innen beiderseits etwas platt gefeilt, damit sich der bewegbare Stab g, g' im Vorbeigehen so viel als möglich der platten, breiteren Oberfläche der Hufeisenenden e, e' annähern kann. Das Hufeisen ist ferner in zwei Lagen mit Kupferdraht von beiläufig einem Striche (streep) Dike und beiläufig 4 niederl. Ellen Länge umwunden. Der Draht ist nicht mit Seide übersponnen, wie es sonst gewöhnlich zu geschehen pflegt, sondern bloß gehörig überfirnißt; ein Firnißüberzug ist auch zwischen den beiden Lagen oder Schichten angebracht. Da dieses Ueberfirnissen eben so genügend befunden ward, wie das mühsamere, umständlichere und mehr Raum einnehmende Ueberspinnen mit Seide, so verdient es den Vorzug vor lezterem, und zwar um so wehr, als es zugleich auch einfacher, dauerhafter und minder kostspielig ist. Die Umwindung ist so bewerkstelligt, daß die Enden einer jeden Drahtschichte mit den Hauptleitungsdrähten verbunden sind, und daß die Windungen in zwei Theile getheilt und dann wieder vereinigt sind, damit der Lauf des elektrischen Stromes dadurch verkürzt und mithin beschleunigt wird. Die äußeren Enden der breiten Hauptleitungsdrähte laufen vorne in zwei Schälchen aus Ebenholz f, f', die mit Queksilber gefüllt sind, damit das Hufeisen auf diese Weise magnetisch wird und entgegengesezte Polkräfte bekommt.

Der zweite Theil des Apparates besteht aus dem beweglichen, aus weichem Eisen verfertigten Stabe g, g', der mit einem Senkmaaße versehen ist, damit er sich innerhalb des beschriebenen Hufeisens d horizontal in der Runde herum bewegen kann. Er ist stielrund, an beiden Enden jedoch abgeplattet, damit er mit diesen Enden zwischen den inneren flachen Polenden des Hufeisens e, e' vorbeigehen kann, ohne sie zu berühren. Seine in der Mitte angebrachte Achse ruht mit ihrem gestählten Ende in einer stählernen oder achatenen Pfanne, die sich in der Mitte des runden, auf dem Bodenbrette befestigten Queksilberschälchens k, k' befindet. Das obere Ende |249| der Achse läuft gleichfalls in einer mit Stahl oder Achat gefütterten Pfanne h, die von zwei aus starkem Kupferdrahte verfertigten, rechtwinkelig gebogenen und zur Seite des linken Hufeisenendes e in das Bodenbrett eingelassenen Trägern i, i' festgehalten wird. Auf welche Weise die Achse zum Behufe der Uebertragung der Bewegung einiger Maßen abgeändert wurde, soll später gezeigt werden.

Die Umwindung dieses Stabes geschieht so wie an dem Hufeisen mit Kupferdraht von beiläufig 2 niederl. Ellen Länge; der elektrische Strom wird auch hier wieder von zwei breiteren platten Kupferdrähten, deren Enden in das in der Mitte des Bodenbrettes angebrachte Queksilberschälchen k, k' auslaufen, aufgenommen. Auch dieser Stab muß zur Erzielung einer hinreichenden magnetischen Kraft eines elektrischen Stromes theilhaftig werden; da er aber eine dem Hufeisen gleichartige magnetische Kraft bekommen würde: d.h. da z.B. sowohl an dem Ende e' des Hufeisens, als an dem Ende g' des Stabes Nordpol und an den entgegengesezten Enden Südpol werden würde, so würde hieraus nothwendig folgen, daß der Nordpol des Stabes g' von dem Nordpole des Hufeisens e' und eben so der Südpol des Stabes g von dem Südpole des Hufeisens e abgestoßen würde, und daß gar keine Bewegung entstünde, wenn sich gleich anfangs entgegengesezte Pole gegenüber stünden. Die Bewegung würde demnach unbedeutend oder ganz nichtig werden; und das Ganze würde sich nicht anders verhalten, als wenn man ein elektromagnetisches Hufeisen mit einem umgekehrt elektro-magnetischen Stabe in Verbindung brächte, wobei die Anziehung entgegengesezter Pole nur um so stärker wäre. Dagegen war vorauszusehen, daß sich allerdings eine Bewegung erlangen ließe, wenn man sowohl durch den Stab g, g' as durch das Hufeisen e, e einen eigenen elektrischen Strom gehen ließe, und wenn man dann den Strom des beweglichen Stabes g, g' auf diese oder jene Weise schnell umwandelte. Daß dieß allerdings zu bewerkstelligen war, wurde wohl ausgemittelt; allein wie die Umwandlung der Pole genau zur rechten Zeit und schnell geschehen könnte, war nicht so leicht anzugeben. Nach unserer Ansicht läßt sich dieser Zwek jedoch auf folgende einfache und hinreichend sichere Weise erreichen.

Das flache aus Ebenholz bestehende Queksilberschälchen k, k', welches zur Aufnahme der Enden der Umwindungen des beweglichen Stabes g, g' dient, ist nämlich durch eine nicht leitende Scheidewand aus Elfenbein l in zwei Abtheilungen geschieden, so daß, wenn der eine Pol des Stabes nach dem einen der Pole des Hufeisens gerichtet ist, das eine Ende der Stabumwindung in die eine und das andere Ende in die andere Abtheilung des Schälchens führt. Da nun |250| aber diese beiden Enden eine freie Bewegung haben müssen, und in dieser keineswegs durch die Scheidewand l beschränkt werden dürfen, so wurde dieses Hinderniß auf einfache Weise durch eine zufällige Eigenthümlichkeit des Queksilbers: nämlich in den Gefäßen, in denen es sich befindet, eine erhabene gewölbte Oberfläche anzunehmen, beseitigt. Hiedurch bleiben nämlich die Poldrahtenden des Stabes g, g' während der Bewegung stets hinreichend mit ihren beständig dieselbe Elektricität annehmenden Queksilberabtheilungen k, k' in Berührung. Die kurze Unterbrechung, welche bei dem Uebergange über die Scheidewand Statt findet, ist wegen der raschen Umdrehung des Stabes als null und nichtig zu betrachten, obschon sie, wie kurz sie auch seyn mag, dennoch als nothwendig erachtet werden muß. Der Mechanismus der Polverwechslung liegt demnach in dem Apparate selbst, und wird durch dessen eigene Kraft und ohne die geringste Aufopferung einer zweiten Kraft bewerkstelligt. Das Durchlaufen der Drähte durch die kleinen Queksilberhäufchen kann nicht in Anschlag kommen, indem hiedurch kein Verlust an Kraft, der auch nur von einigem Belange wäre, bedingt ist.

Man könnte den Einwurf machen, daß, wenn dieser Apparat zum Betriebe eines Wagens oder zu anderen Zweken, bei denen Erschütterung Statt findet, benuzt würde, diese Queksilberleitung kaum vollkommen unterhalten werden dürfte. Für diesen Fall haben wir jedoch bereits gefunden, daß diese umspringende Leitung auch mit anderen Mitteln, die alle Bedenken beseitigen dürften, erzielt werden könnte.

Damit das Queksilberschälchen k, k' stets mit dem Elektromotor c in Verbindung bleibe, ist dasselbe zu beiden Seiten für jede seiner beiden Abtheilungen mir einem kupfernen Leitungsdrahte m, m' versehen, wodurch es sowohl aus dem rechten als aus dem linken Schälchen f, f' den elektrischen Strom mitgetheilt bekommt. Der Elektromotor c, dessen wir uns zu diesem Zweke bedienten, besteht lediglich aus einem sogenannten Hare'schen Calorimotor oder auch aus einem einfachen, umgerollten, und mit Hölzchen 2 niederl. Striche von einander entfernten Plattenpaare aus Kupfer und Zink von 25 bis 30 niederl. Zoll Länge und 15 Zoll Höhe. Weitere Untersuchungen werden noch lehren, welche Art von Elektromotor sich am besten hieher eignet, und am anhaltendsten wirkt; ebendieß gilt auch von der zur Erregung der Elektricität benöthigten Säure oder sauren Flüssigkeit. Wir halten hiezu ein Gemenge von gleichen Theilen Schwefel- und Salpetersäure, mit 40 Theilen Wasser verdünnt, vorräthig, und finden dieß zur Erzielung der gewöhnlichen Bewegung genügend; nebenbei halten wir eine stärkere, mit 20 bis 10 Theilen Wasser verdünnte Säure bereit, um von ihr Gebrauch zu machen, |251| wenn die Bewegung zu träg oder größere Kraftanwendung nöthig wird. Man kann übrigens, um die Thätigkeit anhaltender und geregelter zu machen, auch während der Bewegung selbst langsam Säure zufließen lassen. Dieser Elektromotor befindet sich in einem passenden gläsernen oder porcellanenen Gefäße n, welches auf dem vorstehenden Fußgestelle b angebracht wird, und durch die Drähte o, o' bis an die hinter ihm befindlichen zwei Haupt-Queksilberschälchen f, f', welche ihrerseits sowohl mit dem Hufeisen, als mit dem Stabe in Verbindung stehen, reichen. Wenn Alles solcher Maßen eingerichtet worden ist, hat man nichts Anderes zu thun, als die Säure in das Gefäß des Elektromotors n zu gießen, wo dann schnell hinreichende Elektricität entwikelt werden wird, was aus den beinahe augenbliklich eintretenden Umdrehungen des Stabes g, g' erhellt. Die Wirksamkeit wird sich hiebei nach der Stärke der Säure und nach der Ausdehnung der mit der Säure in Berührung kommenden Metalloberfläche richten, so daß die entwikelte Strömung um so weniger schnell, aber um so anhaltender seyn wird, je schwächer die angewendete Säure ist.

Wir wollen nun den Gang der Strömung näher betrachten, und hiebei annehmen, daß der rechte Draht o' des Calorimotors die rechte Seite des Hufeisens e' zum Nordpole, die linke e hingegen zum Südpole macht. In Folge der getroffenen Einrichtung kann in demselben Augenblike das rechte Ende des Stabes g', wenn dieser quer zwischen den Hufeisenenden e, e' steht, zum Nord- und das linke zum Südpole magnetisirt werden, wo dann zu beiden Seiten die Pole des Hufeisens und des Stabes in eine zwar gleichnamige, jedoch feindliche Richtung kommen. Da es nun scheint, daß sich die Abstoßungskraft nach einer festen, rechten oder linken Seite regelt, so folgt hieraus, daß die Pole des beweglichen Stabes g, g' nicht bloß abgestoßen, sondern auch je nach der Art der elektrischen Strömung gegen die eine der beiden Seiten hingezogen werden, und zwar mit einer Kraft, die mehr als hinreicht, um deren Umlaufen bis zu dem anderen Pole zu bewirken. Sind die Pole daher bis zu dieser Hälfte der Umdrehung gelangt, so wird das Ende des ersten rechten Poles g' nunmehr aus der einen Abtheilung k des Queksilberschälchens in die andere Abtheilung k' übergehen, wodurch jenes Ende, welches so eben der rechte Nordpol des Stabes g' war, nunmehr zum Südpole wird, während umgekehrt der linke Südpol g in den Nordpol verwandelt wird. Hiedurch treffen nun wieder gleichnamige Pole des Stabes g, g' und des unbeweglichen Hufeisens e, e' zusammen, wodurch eine abermalige Abstoßung erfolgt und eine einmalige Umdrehung zurükgelegt wird. Der gute Fortgang dieses elektromagnetischen |252| Spieles, welches sich selbst regulirt, beruht auf der Möglichkeit einer so schnellen Polumwechslung, wie sie hier erforderlich ist, und die lediglich durch die elektro-magnetische und nicht durch die magnetische Strömung hervorgebracht wird; diese Möglichkeit ist durch den fraglichen Apparat erwiesen. Ein sehr großer Vortheil ergibt sich hiebei daraus, daß wegen dieser Polumwechslung die magnetische Kraft, welche in dem unbeweglichen Hufeisen durch einen anhaltend gleichbleibenden elektrischen Strom angeregt werden könnte, keine nachtheilige Wirkung auf das Ganze auszuüben im Stande ist, indem durch fortwährende Polumwechslung die in dem Hufeisen aufgeregte magnetische Kraft in jedem Augenblik wieder vernichtet wird. Gäbe es ein Mittel, womit man bei diesem Apparate, einiger Maßen so wie bei der Zamboni'schen Säule, den elektrischen Strom beständig andauernd machen könnte, so wäre hiedurch eine Art von Perpetuum mobile dargestellt.

Was nun die Anwendung der elektro-magnetischen Triebkraft betrifft, so kamen wir auf die Idee den Apparat auf Räder zu sezen, und ihn dann zum Fortschaffen verschiedener darauf gebrachter oder angehängter Gegenstände zu benuzen. Uebrigens versteht sich von selbst, daß sich auf ähnliche Weise auch verschiedene andere Bewegungen oder mechanische Vorrichtungen bewirken lassen.

Es ist, wie bereits erwähnt worden, an dem Apparat die Einrichtung getroffen, daß sich die Achse des bewegbaren Stabes h nach Oben in eine dünne Spindel endigt, welche in einer entsprechenden Pfanne läuft, die von den seitlichen Trägern i, i' und von Oben her von einem gegen den obersten Theil des Hufeisens d gestemmten Stäbchen p festgehalten wird. Der untere Theil der Achse q läuft mit einer gleichen Spindel in einer stählernen Pfanne, die von einem kupfernen, mit Schrauben an dem unteren Theile des Bodenbrettes a befestigten Arme r getragen und unterstüzt wird. Dieser untere Theil der Achse läuft, um dahin zu gelangen, durch den mittleren canalförmigen Theil des Queksilberschälchens k, k', ohne dabei in seiner Bewegung ein Hinderniß zu erfahren.

Der ganze Apparat, so wie man ihn in der Zeichnung ersieht, ruht auf drei kleinen Rädern, von denen zwei s, s' hinten und eines s'' vorne angebracht ist. Eines der hinteren Räder, hier das zur rechten Seite s' allein, ist dazu bestimmt unmittelbar von der Achse q des beweglichen Stabes her die Triebkraft mitgetheilt zu bekommen. Das linke Rad ist frei und wird in Folge der Bewegung des rechten mit größerer oder geringerer Geschwindigkeit mitgeführt; ebendieß gilt auch von dem vorderen Rade s'', welches jedoch mit einer Steuerung v, womit man den Wagen lenken kann, versehen ist. Die |253| Achse t der hinteren Räder läuft durch kupferne Träger u, u, welche für die hinteren Räder an der unteren Fläche des Bodenbrettes a, für das vordere Rad hingegen an der unteren Fläche des Vorsprunges b festgemacht sind. An dem rechten hinteren Rade befindet sich ein Kronrad w, dessen Zähne nach Innen gerichtet sind, und durch dessen Umdrehung auch das Rad umgetrieben wird. Das Kronrad selbst wird umgetrieben, indem der unterste Theil der Spindel des beweglichen Stabes q ein achtzähniges Getrieb bildet, welches in das 24zähnige Kronrad eingreift, so daß durch 4 Umdrehungen der Spindel ein Umgang des Kronrades und mithin auch ein Umgang des rechten hinteren Wagenrades hervorgebracht wird.

Wenn man den hiemit beschriebenen Wagen mit dem Elektromotor und der Säure versehen und damit gegen 3 niederl. Pfund wägend auf einen großen runden Tisch sezt, so wird er 15 bis 20 Minuten lang mit ziemlich gleichmäßiger Geschwindigkeit darauf herumlaufen; ja man kann ihn sogar mit der Hälfte seines Gewichtes befrachten, ohne daß dadurch dessen Lauf merklich an Geschwindigkeit verliert. Dabei kommt noch zu bemerken, daß zur Unterhaltung einer beständig im Kreise herumführenden und umwendenden Bewegung mehr Kraft erforderlich ist, als wenn die Fahrt in gerader Linie von Statten zu gehen hätte. Die eigenthümliche Kraft eines derlei Apparates sollte mit einer in größerem Maaßstabe gebauten Vorrichtung erprobt werden; uns genügt bewiesen zu haben, daß sich auf die angegebene Weise eine anhaltende, selbst eine Beschwerung zulassende Bewegung vollkommen gut erzielen läßt.

Es erhellt von selbst, daß sowohl hier, als an den Dampfwagen, der zum Unterbringen von Personen und Gütern dienende Raum auf dem Gestelle selbst unmittelbar vor oder hinter dem Apparate angebracht werden kann, oder daß sich ein derlei Apparat auch als Zugkarren, dem ein oder mehrere Wagen angehängt werden, benuzen läßt. Da an unserem kleinen Instrumente anfänglich eine Umdrehung des beweglichen Magnetstabes Statt fand, ohne daß zugleich die Räder eine freie Bewegung bekamen, und da hiebei die Zähne des Kronrades leicht eine Beschädigung hätten erleiden können, so wurde dieses Rad solcher Maßen an der Achse des rechten hinteren Rades angebracht, daß mittelst der Feder x einige Bewegung dieses Rades um die Achse möglich war, ohne daß zugleich auch die Achse in Bewegung kommen mußte; übrigens pakte das Kronrad die Achse immer noch fest genug, um die Umdrehung der Achse und des Rades zu bewirken.

Da dieser Apparat einer größeren und ausgedehnteren Anwendung fähig zu seyn scheint, so nehmen wir leinen Anstand ihn zur |254| allgemeinen Kenntniß zu bringen; und zwar um so mehr, als alle ihm zu Grunde liegende Triebkraft vor vielen anderen und selbst vor der vielfach in Anwendung gebrachten Dampfkraft den Vorzug verdienen dürfte. Die Kraft kann nämlich vergrößert werden, ohne daß zugleich eine Vergrößerung des Elektromotors oder des Entwiklers der Grundkraft nöthig wäre; denn derselbe Elektromotor, der hier z.B. dem Hufeisen eine Kraft von 10 Pfd. mitzutheilen im Stande ist, kann einem größeren, aber auf gleiche Weise eingerichteten Hufeisenmagnete eine Tragkraft von 25 bis 30 Pfd. geben. Ja Hr. Becket hat bereits mit Polenden von 3 Palmen Weite und mit einem Elektromotor von 2 Palmen Höhe und 6 bis 8 Palmen Länge Hufeisenmagnete verfertigt, welche ein Gewicht von 200 Pfd. zu tragen vermögen, und deren Kraft sich durch Ausbreiten der Hufeisen noch vergrößeren läßt. Ueberdieß kann man die Kraft auch noch dadurch, daß man über einander zwei sich kreuzende Hufeisen und Stäbe anbringt, verdoppeln und selbst noch mehr erhöhen. Jedenfalls dürfte es der Mühe werth seyn, die Regeln der Kraftentwiklung und deren Vermehrung an dem fraglichen Apparate weiter zu untersuchen.

Daß der neue Kraftapparat bei gegebener Möglichkeit einer größeren Verstärkung und einer ausgedehnteren Benuzung im Allgemeinen vor allen anderen, und selbst vor der klassisch gewordenen Dampfkraft den Vorzug verdienen dürfte, unterliegt wohl keinem Zweifel. Er eignet sich zum Transporte schon deßhalb besser, weil er nicht so schwer ist, als die Dampfmaschinen; seine Steuerung läßt sich auf sehr einfache Weise durch Regulirung des Elektromotors beliebig reguliren; der ganze Apparat ist einfacher, weniger Raum einnehmend und unmittelbar auf die zu bewegenden Theile selbst anwendbar; die zur Kraftentwiklung nöthige Säure nimmt keinen so großen Raum ein, als das an den Dampfmaschinen nöthige Brennmaterial; und endlich fallen hier auch alle Gefahren weg, selbst wenn die Kraft zufällig über die Maßen erhöht werden sollte: denn Alles wird durch eine beständig wirkende, nach Belieben zu beschränkende Kraft ohne gefährliche Spannung oder Hize zu Stand gebracht. Möchten diese Bemerkungen zu einer weiteren Verfolgung dieses Gegenstandes Anlaß geben!

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Polytechn. Journal Bd. LX. S. 282.

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