Titel: Faraday, über elektrische Vertheilung.
Autor: Faraday, Michael
Fundstelle: 1854, Band 132, Nr. XCVIII. (S. 348–360)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj132/ar132098

XCVIII. Ueber elektrische Vertheilung; Fälle von gleichzeitigen Strömungs- und Spannungs-Wirkungen; von Michael Faraday.

Aus den Proceedings of the Roy. Institution of Great Britain, Januar 1854, durch Poggendorff's Annalen, 1854, Nr. 5.

Im Laufe der außerordentlichen Ausdehnung, welche die Anlagen der Elektro-Telegraphen-Gesellschaft erlangt, haben sich gewisse Erscheinungen gezeigt, die mir einige Grundprincipien der Elektricität in merkwürdiger Weise zu erläutern und die Wahrheit der Ansicht, welche ich vor sechzehn Jahren über die gegenseitige Abhängigkeit der Vertheilung (Induction), Leitung und Isolation ausgesprochen habe, strenge zu bestätigen scheinen. Ich verdanke diese Thatsachen, so wie die Gelegenheit sie zu sehen und zu zeigen, der erwähnten Gesellschaft, den Gutta-percha-Anstalten und dem Hrn. Latimer Clarke.

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In den Werkstätten der Gesellschaft wird Kupferdraht ganz regelmäßig und concentrisch mit Gutta-percha überzogen. Der überzogene Draht bildet gewöhnlich Stücke von einer halben (engl.) Meile; diese werden durch Zusammendrehen und nachheriges Löthen mit einander verbunden und die Löthstellen dann ebenso vollkommen wie das Uebrige mit Gutta-percha überzogen. Zuletzt wird die Vollkommenheit der ganzen Operation von dem Vorsteher der Anstalt, Hrn. Statham, auf folgende merkwürdige Weise geprüft. An den Seiten von Booten, die auf einem Canale schwimmen, werden die Gewinde des eine halbe Meile langen Drahts (half mile coils) so aufgehängt, daß sie in Wasser untergetaucht sind und nur ihre beiden Enden herausragen: etwa 200 Gewinde werden auf einmal untergetaucht, und mit ihren Enden so verknüpft, daß sie einen einzigen untergetauchten Draht von 100 (engl.) Meilen Länge bilden, dessen Enden in das Experimentir-Zimmer geführt werden können. Eine isolirte Volta'sche Batterie von vielen Zink-Kupfer-Paaren, geladen mit verdünnter Schwefelsäure, ist am einen Ende mit der Erde, und am anderen durch ein Galvanometer mit dem untergetauchten Draht verbunden. Klar ist, daß nach dem ersten Effect und bei unterhaltenem Contact, der Batteriestrom die Leitung (the whole accumulated conduction) oder fehlerhafte Isolation der 100 Meilen Gutta-percha auf dem Draht benutzen kann (can take advantage) und daß jeder Elektricitätsantheil, der durch das Wasser geht, von dem Galvanometer angezeigt wird. Um die Zuverlässigkeit der Probe zu steigern, ist die Batterie zu einer Intensitäts-Batterie angeordnet, und das angewandte Galvanometer von beträchtlicher Empfindlichkeit. Allein die Isolation ist so stark, daß die Ablenkung nicht mehr als 5° beträgt. Ein anderer Beweis der vollkommenen Isolirung des Drahts ergibt sich, wenn die beiden Enden desselben mit den beiden Enden der Batterie verbunden werden; ein viel roheres Instrument zeigt dann einen kräftigen elektrischen Strom. Wenn aber eine der Verknüpfungen in der 100 Meilen langen Drahtleitung getrennt wird, hört der Strom auf und der Isolationsmangel ist so klein wie zuvor. Hieraus mag man die Vollkommenheit und den Zustand des Drahtes beurtheilen.

Die 100 Meilen Draht, an welchen ich die Erscheinungen sah, waren demnach gut isolirt. Der Kupferdraht war 1/16 Zoll dick, mit seinem Ueberzug 4/16, zum Theil indeß nur 7/32. Die Gutta-percha auf dem Metall kann demnach als 0,1 Zoll dick angesehen werden. 100 Meilen eines gleichen überzogenen Drahts in Gewinden wurden auf den Flur eines trockenen Speichers gelegt und, zur Vergleichung mit dem untergetauchten Draht, zu einer einzigen Reihe verknüpft.

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Nun denke man sich eine isolirte Batterie von 360 Plattenpaaren (4 × 3 Zoll) an einem Ende mit der Erde verbunden, den im Wasser hängenden Draht (the water wire) mit seinen isolirten Enden ins Zimmer geführt, und zum Behufe der erforderlichen Verbindungen einen guten Ableiter zur Erde (a good earth discharge wire) hergestellt. Als jetzt das freie Ende der Batterie mit dem Wasserdraht berührt und wieder entfernt wurde, und hierauf eine Person, welche den Ableiter anfaßte, auch den Draht berührte, bekam dieselbe einen kräftigen Schlag. Der Schlag gliech eher dem einer Volta'schen Batterie als dem einer Leydener. Er erforderte Zeit und konnte durch rasches Auftupfen in viele kleine Schläge zerlegt werden. Ich bekam mehr als 40 merkliche Schlage von einer einzigen Ladung des Drahts. Wenn zwischen der Ladung und Entladung einige Zeit verstrich, war der Schlag schwächer; allein er war noch 2, 3, 4 und mehr Minuten fühlbar.

Als der Draht, nachdem er die Batterie berührt hatte, an eine Statham'sche Lunte (Statham's fuzee)42) gelegt wurde, entzündete er dieselbe lebhaft (selbst sechs solcher Lunten hintereinander); noch 3 bis 4 Secunden nach der Trennung von der Batterie vermochte er die Lunten zu entzünden. Als er, nachdem er die Batterie berührt und wieder verlassen hatte, mit einem Galvanometer verbunden ward, wirkte er kräftig auf dasselbe; auch 4 bis 5, ja selbst 20 bis 30 Minuten nach der Trennung von der Batterie übte er noch eine merkliche Wirkung auf das Instrument aus. Wenn das Ende des Wasser-Drahts mit dem einen Ende des isolirten Galvanometers, und dann das andere Ende des letzteren mit dem Pol der Batterie verknüpft ward, war es höchst belehrend zu sehen, wie stark die Elektricität in den Draht hineinschoß (to see the great rush of electricity); allein nachdem dieß vorüber war, betrug die Ablenkung, trotz des unterhaltenen Contacts, nicht mehr als 5°, so vollkommen war die Isolation. Trennte man nun die Batterie vom Galvanometer und berührte das letztere mit dem Erd-Draht, so war das Herausschießen |351| der Elektricität aus dem Draht ebenso auffallend, indem die Galvanometernadel eine Zeitlang in umgekehrter Richtung wie beim Einströmen oder Laden abgelenkt wurde.

Diese Erscheinungen zeigten sich mit jedem der Pole der Batterie oder jedem Ende des Drahts gleich gut; auch machte es keinen Unterschied, ob die Elektricität an einem und demselben Ende oder an den entgegengesetzten Enden des 100 Meilen langen Drahts hinein- oder herausgelassen wurde. Doch war aus Gründen, die weiterhin sehr einleuchten werden, eine Intensitätsbatterie erforderlich. Die angewandte vermochte nur eine sehr geringe Wassermenge in gegebener Zeit zu zersetzen. Eine Grove'sche Batterie von 8 bis 10 Plattenpaaren, welche in dieser Beziehung viel wirksamer gewesen wäre, würde kaum eine merkliche Wirkung auf den Draht ausgeübt haben.

Wurde mit dem 100 Meilen langen Draht ebenso in der Luft experimentirt, so zeigten sich nicht die geringsten Spuren von diesen Erscheinungen. Dem Principe nach steht wohl zu glauben, daß ein Minimum (infinitesimal result) erlangbar sey, allein verglichen mit dem Resultat in Wasser war die Wirkung Null. Dennoch war der Draht ebenso gut, ja besser isolirt, und rücksichtlich eines constanten Stroms war er auch ein ebenso guter Leiter. Dieß wurde auf die Art ermittelt, daß man das Ende des Wasser-Drahts mit einem Galvanometer, und das Ende des Luft-Drahts mit einem zweiten Galvanometer verband, darauf die beiden anderen Enden der Drähte unter sich und mit dem Erd-Draht verknüpfte, und nun die beiden freien Enden der Galvanometer unter sich und mit dem freien Pol der Batterie in Verbindung setzte. Hierdurch war der Strom zwischen dem Wasser- und dem Luft-Draht getheilt, allein die Galvanometer wichen genau um gleichviel ab. Um das Resultat noch sicherer zu machen, wurden die Galvanometer gegen einander vertauscht; allein die Ablenkungen waren noch gleich. Die beiden Drähte leiteten also mit gleicher Leichtigkeit.

Die Ursache der ersten Resultate ist bei einigem Nachdenken klar genug. Vermöge der Vollkommenheit seines Ueberzugs stellt der Kupferdraht eine Leydener Flasche in großem Maaßstabe dar, und er wird statisch mit der Elektricität geladen, welche der mit ihm verknüpfte Pol der Batterie zu liefern vermag. Diese wirkt vertheilend (by induction) durchhin die Gutta-percha (ohne welche Vertheilung er selber nicht geladen werden könnte) und erregt den entgegengesetzten Zustand an der die Gutta-percha berührenden Wasserfläche, welche die äußere Belegung dieser sonderbaren Vorrichtung bildet. Die Gutta-percha, durchhin welche die Vertheilung geschieht, ist nur 0,1 Zoll dick, und die Größe der Belegung |352| ist ungeheuer. Die Oberfläche des Kupferdrahts beträgt nahe 8300 Quadratfuß (engl.) und die der äußeren Wasserbelegung das Vierfache davon oder 33000 Quadratfuß. Daher das Ungewöhnliche der Resultate. Die Intensität der statischen Ladung ist nur gleich der Intensität des Pols der Batterie, aus welchem sie herstammt; allein ihre Quantität ist wegen der erstaunlichen Ausdehnung der Leydener Vorrichtung ungeheuer. Deßhalb hat der Draht, nachdem er geladen und von der Batterie getrennt worden, alle Kraft eines bedeutenden Volta'schen Stroms und gibt Resultate, welche mit den besten Elektrisirmaschinen und Leydener Flaschen bisher nicht erreicht worden sind.

Daß der Draht in der Luft keine dieser Erscheinungen zeigt, rührt einfach davon her, daß hier die dem Wasser entsprechende äußere Belegung ganz fehlt oder zu entlegen ist, um eine merkliche Vertheilung zuzulassen; daher kann der innere Draht nicht geladen werden. Bei dem Luftdraht in dem Speicher bildeten der Fußboden, die Wände und die Decke des Orts die äußere Belegung, und diese befand sich in beträchtlicher Entfernung; auch konnten jedenfalls nur die äußeren Theile der Drahtgewinde afficirt werden. Ich höre, daß ein 100 Meilen langer Draht gerade ausgespannt in der Luft, so daß seine ganze Länge der Erde dargeboten ist, gleichfalls nicht die obigen Erscheinungen zu zeigen vermag; und hier muß der Abstand zwischen der vertheilenden und vertheilten Fläche, verbunden mit der geringen specifischen inductiven Capacität der Luft, im Vergleich mit der der Gutta-percha, die Ursache des negativen Resultats seyn. Die Erscheinungen zusammengefaßt bieten einen schönen Fall von Identität der statischen und dynamischen Elektricität dar. Die gesammte Kraft einer bedeutenden Batterie kann in dieser Weise in getrennten Portionen ausgebeutet und in Einheiten der statischen Kraft gemessen werden, und läßt sich dennoch hernach zu allem und jedem Zweck als Volta'sche Elektricität benutzen.

Ich schreite nun zu weiteren Folgerungen aus den vereinten statischen und dynamischen Wirkungen. Drähte, überzogen mit Gutta-percha, und dann eingeschlossen in Blei- oder Eisenröhren, oder versenkt in die Erde oder das Meer, zeigen Erscheinungen ganz den beschriebenen gleich. In allen diesen Fällen gestatten die Umstände dieselbe vertheilende Wirkung. Zwischen London und Manchester sind solche unterirdische Drähte vorhanden, die, wenn sie alle aneinander gereiht werden, eine Länge von 1500 Meilen (engl.) darbieten, und welche, da die Duplicationen nach London zurückkehren, von einem einzigen Experimentator mittelst Galvanometer in Intervallen von etwa 400 Meilen beobachtet werden können. Diese Drahtleitung oder die Hälfte oder ein Viertel derselben zeigte alle |353| die schon beschriebenen Erscheinungen, nur mit dem Unterschieb, daß, da die Isolation nicht so vollkommen war, die Ladung rascher verschwand. Man denke sich 750 Meilen des Drahts zu einer Länge vereint, ein Galvanometer a am Anfang des Drahts, ein zweites Galvanometer b in der Mitte und ein drittes c am Ende, alle drei Instrumente mit dem Experimentator in einem Zimmer, und das dritte c vollkommen verbunden mit der Erde. Als der Pol der Batterie durch das Galvanometer a mit dem Draht in Berührung gesetzt wurde, wich die Nadel desselben augenblicklich ab; nach einer merklichen Zeit geschah dasselbe mit der Nadel von b, und nach einer noch längeren mit der von c. Bei Einschaltung sämmtlicher 1500 Meilen gebrauchte der elektrische Strom zwei Secunden um das letztere Instrument zu erreichen. Wenn ferner, nach der (wegen mangelhafter Isolation [electric leakage] des Drahts natürlich nicht gleichen) Ablenkung aller Instrumente, die Batterie bei a abgetrennt wurde, sank das Galvanometer daselbst augenblicklich auf Null, während es bei b erst eine Weile später, und bei c nach einer noch längeren Zeit geschah; es floß ein Strom nach dem Ende des Drahts, während daselbst beim Anfange keiner eintrat. Bei kurzem Anlegen des Batteriepols an den Draht bei a wich die Nadel daselbst ab und kehrte auf Null zurück, ehe der elektrische Strom das Galvanometer b erreicht hatte, und auf dieses wirkte er wiederum ebenso, bevor er nach c gelangt war; es war eine Kraftwelle in den Draht gesandt, welche in demselben fortwanderte und sich in verschiedenen Theilen desselben successive merkbar machte. Durch abgemessenes Auftupfen mit dem Batteriepol wäre es sogar möglich, gleichzeitig zwei einander folgende Wellen in dem Draht zu haben, so daß während c von der ersten Welle, a oder b von der zweiten afficirt würde; bei Vervielfältigung der Galvanometer und gehöriger Achtsamkeit würde man ohne Zweifel vier oder fünf Wellen auf einmal erhalten können.

Wenn nach Vollziehung und Unterbrechung des Batterie-Contacts bei a dieß Galvanometer a sogleich mit der Erde verbunden wird, treten noch interessante Erscheinungen hinzu. Ein Theil der in dem Draht vorhandenen Elektricität kehrt zurück, geht durch a und lenkt die Nadel in umgekehrter Richtung ab, so daß an beiden Enden des Drahts Ströme in entgegengesetzten Richtungen ausfließen, während kein Strom von irgend einer Quelle in denselben eintritt. Berührt man mit a rasch die Batterie und darauf die Erde, so sieht man, daß erst ein Strom in den Draht eintritt und dann an demselben Ende zu ihm heraustritt, ohne daß ein merklicher Theil nach b oder c wandert.

Experimentirt man in ähnlicher Weise mit einem Luft-Draht von |354| gleicher Länge, so sind keine solche Erscheinungen wahrzunehmen: oder wenn man, geleitet vom Princip, entsprechende Vorrichtungen macht, treten sie nur in sehr schwachem Grade auf und verschwinden ganz im Vergleich zu den vorherigen groben Resultaten. Die Wirkung am Ende c des sehr langen Luft-Drahts bleibt im kleinsten Grade hinter der Wirkung auf das Galvanometer a zurück, und die Anhäufung einer Ladung in dem Draht ist nicht merklich.

Alle diese die Zeit u.s.w. betreffenden Resultate hängen offenbar von demselben Zustand ab, welcher den früheren Effect der statischen Ladung, nämlich die seitliche Vertheilung erzeugt, und sie sind nothwendige Folgerungen aus den Principien der Leitung, Isolation und Vertheilung (Induction) – drei Ausdrücke, die in ihrer Bedeutung unzertrennlich von einander sind. Bringt man eine Schellackplatte auf ein Goldblatt-Elektrometer und auf diese eine geladene Tragekugel (carrier) – (eine isolirte Metallkugel von zwei oder drei Zoll Durchmesser), – so divergirt das Elektrometer; entfernt man die Kugel, so verschwindet sogleich die Divergenz: dieß ist Isolation und Vertheilung (Induction). Ersetzt man die Schellackplatte durch eine Metallplatte, so bringt die Kugel das Elektrometer zur Divergenz wie zuvor; allein wenn sie, auch nach möglichst kurzem Contact, entfernt wird, bleibt die Divergenz: dieß ist Mittheilung (conduction). Wendet man statt der Metallplatte eine Wallrathtafel an und wiederholt den Versuch, so findet man, daß die anfängliche Divergenz theilweise bleibt, weil der Wallrath zugleich isolirt und leitet, beides nämlich unvollkommen. Allein der Schellack leitet auch, wie sich zeigt, wenn man ihm Zeit läßt; und das Metall widerstrebt (obstructs) ebenfalls der Leitung und isolirt daher, wie sich durch folgende einfache Vorrichtung zeigen läßt.

Textabbildung Bd. 132, S. 354

Man isolire in der Luft einen 74 Fuß langen und 1/12 Zoll dicken Kupferdraht, der an dem einen Ende m eine Metallkugel trägt und an dem anderen e mit der Erde in Verbindung steht, auch bei s, in der Nähe von m und e, so gebogen ist, daß er daselbst nur einen halben Zoll zwischen sich laßt. Wenn nun eine hinreichend geladene Leydener Flasche, deren Außenseite mit e verbunden ist, mit ihrer Innenseite die Kugel m berührt, so ertheilt sie dem Draht eine Ladung welche, ungeachtet er ein so vortrefflicher Leiter ist, nicht ganz durch diesen, sondern zum großen Theil als heller Funke durch die Luft geht. Denn bei einer solchen Länge des Drahts |355| steigert sich der Widerstand so, daß er eben so groß, wo nicht gar größer wird als der der Luft für Elektricität von so hoher Intensität.

Angenommen, es sey durch solche und ähnliche Versuche gezeigt, daß der Leitung in einem Draht der Act der Vertheilung (induction) vorangehe, so werden alle Erscheinungen bei dem untergetauchten oder unterirdischen Draht erklärlich, und dienen, wie ich glaube, durch ihre Erklärung zur Bestätigung der gegebenen Principien. Nachdem Hr. Wheatstone im Jahr 1834 die Geschwindigkeit einer Elektricitätswelle in Kupferdraht gemessen und sie zu 288000 Meilen (engl.) in einer Secunde gefunden hatte, sagte ich im Jahr 1838 auf Grund dieser Principien: „Daß sich die Geschwindigkeit der Entladung in einem und demselben Drahte bedeutend verändern möge, wenn man die Umstände erwäge, welche bei der Entladung durch Wallrath oder Schwefel Veränderungen bewirken. So z.B. muß sie variiren mit der Spannung oder Intensität der ersten Triebkraft, und diese Spannung sey Ladung und Vertheilung (Induction). Wenn so z.B. bei Prof. Wheatstone's Versuch die beiden Enden des Drahts unmittelbar mit zwei großen isolirten, der Luft ausgesetzten Metallflächen verbunden würden, so daß, nach Vollziehung des Contacts für die Entladung, der primäre Act der Vertheilung im ersten Augenblick theilweise aus dem inneren Theil des Drahts entfernt und für den Moment an dessen gemeinschaftliche Oberfläche mit der Luft und umgebenen Leitern verlegt wäre, – so würde ich wagen vorauszusagen, daß der mittlere Funke mehr als zuvor verzögert werden würde, und noch größer würde die Verzögerung, wenn jene beiden Platten die innere und äußere Belegung einer großen Leydener Flasche oder Batterie bildeten.“ Nun dieß ist genau der Fall bei dem untergetauchten oder unterirdischen Draht, ausgenommen daß er seine Oberfläche nicht den inducirten Belegungen zuführt, sondern, die letzteren der ersteren nahe gebracht sind; in beiden Fällen wird die auf die Ladung folgende Vertheilung (induction), statt momentan fast ganz innerhalb des Drahtes ausgeübt zu werden, in sehr großem Maaße äußerlich hervorgerufen, und so erfordert daher die Entladung oder Leitung, da sie von einer niederen Spannung verursacht wird, eine längere Zeit. Das ist der Grund, weßhalb bei den 1500 Meilen des unterirdischen Drahts die Welle zwei bis drei Secunden gebrauchte, um von einem Ende zum andern zu gehen, während bei derselben Länge des in der Luft ausgespannten Drahts die dazu erforderliche Zeit fast unmerklich war.

Mit diesen Aufschlüssen (lights) ist es interessant einen Blick zu werfen auf die von verschiedenen Experimentatoren gemessenen Geschwindigkeiten der Elektricität in Metalldrähten:

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Engl. Meilen.
pro Secunde.
Wheatstone (1834) in Kupferdrähten 288000
Walker (Amerika) in eisernen Telegraphendrähten 18780
O'Mitchell (Amerika) in „ „ 28524
Fizeau und Gounelle in Kupferdrähten 112680
do.do. „ Eisendrähten 62600
A. B. G. in Kupferdrähten d. London-Brüsseler Telegr. 2700
do. do. „ „ d. London-Edinb. Telegr. 7600

Hier zeigt sich beim Kupfer das erste Resultat als mehr denn das Hundertfache des sechsten. Fizeau und Gounelle's Versuche ergaben überdieß, daß die Geschwindigkeit nicht dem Leitungsvermögen proportional, auch unabhängig von der Dicke der Drähte sey. Alle diese Umstände und Unverträglichkeiten scheinen rasch zu verschwinden, so wie wir die Seiten-Vertheilung (lateral Induction) des den Strom leitenden Drahts in Erwägung ziehen. Bei Ermittelung der Geschwindigkeit einer kurzen elektrischen Welle durch einen Draht von gegebener Länge macht es einen großen Unterschied in den Resultaten, ob der Draht in einem kleinen Raum auf einen Rahmen gewickelt, oder durch einen großen Raum hin in der Luft ausgestreckt, oder an den Wänden befestigt, oder auf den Boden gelegt ist. Bei so langen Drahtleitungen als die beschriebenen, kann man das Leitungsvermögen derselben nicht beurtheilen, sobald auf die statische Seiten-Vertheilung oder auf die ins Spiel kommenden Umstände von Intensität und Quantität keine Rücksicht genommen ist. Dieß gilt besonders von kurzen und intermittirenden Strömen, denn dabei gehen statische und dynamische Elektricität fortwährend in einander über.

Es ist schon gesagt worden, daß für einen constanten Strom das Leitungsvermögen des Drahts in der Luft und im Wasser gleich ist. Dieß steht in vollem Einklang mit den Principien und mit dem bestimmten Charakter der elektrischen Kraft, sie mag im statischen oder strömenden oder Uebergangs-Zustand seyn. Sendet man einen Volta'schen Strom von gewisser Intensität in einen langen Wasser-Draht, dessen anderes Ende mit der Erde in Verbindung steht, so wird im ersten Augenblick ein Theil der Kraft dazu verwandt, rund um den Draht eine Seiten-Vertheilung zu erregen, die zuletzt an dem nahen Ende dem Batteriestrom an Intensität gleich ist und von da allmählich abnimmt bis zu dem in die Erde gesenkten Ende, wo sie Null wird. Während diese Vertheilung entsteht, bleibt diejenige in dem Draht zwischen den Theilchen unter der Größe, die sie sonst erreicht haben würde; allein sobald die erstere ihr Maximum erreicht hat, wird die in dem Draht proportional der Batterie-Intensität, und folglich gleich der in dem Luft-Draht, in welchem derselbe |357| Zustand (wegen Abwesenheit der Seiten-Vertheilung) fast augenblicklich eintritt. Dann natürlich entladen sie gleich gut und leiten also gleich gut.

Einen schlagenden Beweis von der Veränderung der Leitung eines Drahts durch Veränderung der statischen Seiten-Vertheilung desselben gibt der Versuch, den ich vor 16 Jahren vorschlug. Wenn, bei Anwendung einer constanten geladenen Leydener Flasche der Zwischenraum s (der Figur S. 354) so genommen wird, daß daselbst der Funke leicht überschlägt (aber nicht, wenn er etwas größer ist), und die beiden kurzen Verbindungsdrähte n und o sind isolirt in der Luft, so kann der Versuch, ohne je fehlzuschlagen, zwanzigmal wiederholt werden; allein, wenn darauf n und o mit der inneren und äußeren Belegung einer isolirten Leydener Flasche verbunden werden, schlägt der Funke niemals bei s über, sondern die Ladung geht ganz durch den langen Draht. Warum? Die Elektricitätsmenge ist dieselbe, der Draht ist derselbe, sein Widerstand ist derselbe und der der Luft ist ebenfalls derselbe; allein weil die Intensität durch die momentan gestattete Seiten-Vertheilung geschwächt worden, ist sie nicht stark genug, die Luft s zu durchbrechen; und sie nimmt zuletzt gänzlich den Draht ein, welcher in einer längeren Zeit als zuvor die gesammte Entladung bewirkt. Hr. Fizeau hat dasselbe Mittel auf die primären Volta'schen Ströme des schönen Ruhmkorff'schen Inductions-Apparats mit großem Vortheil angewandt. Er schwächt dadurch die Intensität dieser Ströme in dem Moment, wo sie sehr unvortheilhaft seyn würde, und liefert uns so einen auffallenden Beweis vom Vortheil, die statischen und dynamischen Erscheinungen als Resultate von einerlei Gesetzen zu betrachten.

Hr. Clarke hat Bain's Drucktelegraph mit drei Federn so eingerichtet, daß er auch von Thatsachen wie die beschriebenen schöne Erläuterungen gibt. Die Federn bestehen aus Eisendrähten, unter welchen ein mit Cyaneisenkalium getränkter Papierstreifen durch ein Uhrwerk regelmäßig fortgezogen wird. Sowie man den Strom durchläßt, bilden sich regelmäßige Linien von Berlinerblau, während die Zeit des Stroms aufgezeichnet wird. In dem beschriebenen Fall werden drei Linien neben einander in etwa 0,1 Zoll Abstand gebildet. Die Feder m gehört einer gesonderten Batterie an, die nur wenige Fuß Draht einschließt; sie sagt, wann die Schließungstaste mit dem Finger niedergedrückt worden; die Feder n befindet sich an dem Erd-Ende des langen Luft-Drahts, und die Feder o an dem Erd-Ende des langen unterirdischen Drahts. Durch eine Vorrichtung kann bewirkt werden, daß die Tafte die Elektricität der Hauptbatterie in beliebig einen dieser Drähte sendet, und zugleich auch |358| den Strom der kurzen Kette durch die Feder m. Wenn die Federn m und n in Wirkung sind, macht m einen regelmäßigen Strich von gleicher Dicke, welcher durch seine Länge die Zeit anzeigt, während welcher die Elektricität in die Drähte floß; n macht gleichfalls einen regelmäßigen Strich, parallel mit dem ersteren und von gleicher Länge mit ihm, nur äußerst wenig gegen ihn zurückstehend, somit anzeigend, daß der lange Luft-Draht den elektrischen Strom fast instantan zu seinem fernen Ende leitet. Wenn aber m und o wirksam sind, beginnt der Strich von o erst einige Zeit später als der von m, und fährt fort, nachdem letzterer aufgehört hat, d.h. nachdem die o-Batterie geöffnet worden. Ueberdieß ist dieser Strich erst schwach, wird stärker bis zu einem Maximum, bleibt auf diesem so lange die Batterie geschlossen ist, und nimmt nun allmählich ab bis zu Null. Der o-Strich zeigt also, daß die Kraftwelle Zeit erfordert in dem Wasser-Draht um das ferne Ende desselben zu erreichen. Durch seine anfängliche Schwäche zeigt er, daß auf die Ausübung der statischen Seiten-Vertheilung längs dem Drahte Kraft verbraucht wird; durch das Erreichen eines Maximums und die spätere Gleichheit zeigt er, wann diese Vertheilung proportional der Intensität des Batteriestroms geworden; durch den Anfang seines Abnehmens zeigt er, wann die Batterie geöffnet worden; endlich zeigt er durch die Fortdauer und die Allmählichkeit der Abnahme die Zeit des Ausflusses der in dem Drahte angehäuften statischen Elektricität und folglich das regelmäßige Sinken der Vertheilung, die ebenso regelmäßig gesteigert worden war.

Mit den Federn m und o kann die Verwandlung eines intermittirenden Stroms in einen continuirlichen schön nachgewiesen werden; der Erd-Draht wirkt durch die ihm verstattete statische Vertheilung in analoger Weise wie das Flugrad einer Dampfmaschine oder der Windkessel einer Pumpe. Wenn die Schließungstaste regelmäßig, aber rasch niedergedrückt und losgelassen wird, macht die Feder m eine Reihe kurzer Striche, getrennt durch Zwischenräume von gleicher Länge. Nachdem so vier oder mehrere Striche entstanden sind, beginnt die zum unterirdischen Draht gehörende Feder o ihren Strich zu machen, anfangs schwach, dann auf ein Maximum steigend, aber immer continuirlich. Wenn das Spiel der Tafte weniger rasch ist, erscheinen in dem o-Strich abwechselnd Verdickungen und Verdünnungen; und geschieht die Einführung des elektrischen Stroms in das eine Ende des Erd-Drahts in noch längeren Intervallen, so werden die Aufzeichnungen der Wirkung an dem anderen Ende gänzlich von einander getrennt. Alles zeigt aufs schönste, wie das Stromstück (individual current) oder die Stromwelle, einmal eingeführt in den Draht und niemals aufhörend vorwärts zu gehen, durch partielle Beschäftigung |359| mit statischer Vertheilung, an Intensität, Zeit und anderen Umständen werden kann.

Durch andere Einrichtungen an den Federn n und o kann das nahe Ende des unterirdischen Drahts unmittelbar nach der Trennung von der Batterie mit der Erde verbunden werden. Dann fließt die Elektricität zurück, und die Zeit und die Art des Rückflusses werden niedlich aufgezeichnet; doch ich muß abstehen von weiterem Detail, da es im Princip schon beschrieben ist.

Von diesen Versuchen sind mannichfache Variationen gemacht und lassen sich machen. So hat man die Enden der isolirten Batterie mit den Enden des langen unterirdischen Drahts verknüpft; dann geben die beiden Hälften des Drahts, bei Verbindung mit der Erde, entgegengesetzte Rückströme. In solchem Falle ist der Draht an dem einen Ende positiv und am andern negativ, indem er durch seine Länge und die Batterie permanent in demselben Zustand erhalten wird, welchen die Leydener Entladung dem kurzen Draht der Figur S. 354 für einen Moment gibt, oder, um einen extremen, aber gleichen Fall zu wählen, welchen ein Schellackfaden besitzt, dessen Enden positiv und negativ geladen sind. Coulomb erklärte die Verschiedenheit von Länge und Kürze aus dem Isolirungs- und Leitungsvermögen solcher Fäden, und eine ähnliche Verschiedenheit stellt sich bei langen und kurzen Medalldrähten ein.

Der Charakter der in diesem Bericht beschriebenen Erscheinungen veranlaßt mich auf den Gebrauch der Ausdrücke Intensität und Quantität bei der Elektricität zurückzukommen, Ausdrücke, welche anzuwenden ich so oft Gelegenheit gehabt. Diese Ausdrücke oder die Aequivalente derselben können von denen, welche zugleich die statischen und dynamischen Relationen der Elektricität studiren, nicht entbehrt werden. Jeder Strom schließt, wo Widerstand vorhanden ist, das statische Element und die statische Vertheilung (the static element and induction) ein, während jeder Fall von Isolation mehr oder weniger von dynamischem Element und dynamischer Leitung (dynamic element and conduction) besitzt; und, wie wir gesehen, gibt dieselbe Volta'sche Quelle, derselbe Strom in derselben Länge desselben Drahts ein verschiedenes Resultat, sowie man die Intensität, mit Veränderungen der Vertheilung ringsum den Draht, sich verändern läßt. Die Idee von der Intensität oder dem Vermögen Widerstand zu überwältigen, ist für die der Elektricität, der statischen wie der strömenden, so nothwendig wie die Idee des Drucks für den Dampf im Dampfkessel oder für die Luft, die durch Oeffnungen oder Röhren strömt; und wir bedürfen einer angemessenen Sprache, um diese |360| Zustände und diese Ideen auszudrücken. Ueberdieß habe ich nie gefunden, daß einer dieser Ausdrücke zu Mißverständnissen rücksichtlich der elektrischen Action führe oder zu einer falschen Ansicht vom Charakter der Elektricität oder ihrer Einheit Anlaß gebe. Ich vermag keine anderen Ausdrücke zu finden, die gleich nützliche Bedeutung mit diesen hätten, oder welche dieselben Ideen führten und nicht solchem Mißbrauch ausgesetzt wären als diese unterliegen könnten. Es würde daher Affectation von mir seyn, wenn ich nach anderen Worten suchen wollte, und außerdem hat mich der vorliegende Gegenstand mehr denn je von dem großen Werth und dem besonderen Vorzug derselben in der Elektricitäts-Sprache überzeugt.

|350|

Mit diesen Lunten verhält es sich folgendermaßen. Es war Kupferdraht mit geschwefelter Gutta-percha überzogen worden; nach einigen Monaten fand sich, daß zwischen dem Metall und dem Ueberzug eine Schicht Schwefelkupfer entstanden war. Ferner ergab sich, daß wenn an einer Stelle die Hälfte der Gutta-percha weggeschnitten und darauf der Kupferdraht auf etwa einen Viertelzoll fortgenommen wurde, so daß er nur noch zusammenhing mit der Sulfuretschicht, die an der stehengebliebenen Gutta-percha haftete, dieses Sulfuret durch eine Intensitätsbatterie in lebhaftes Glühen versetzt und dadurch Schießpulver mit äußerster Leichtigkeit entzündet werden konnte. Als Versuch wurde in einem Hörsaale Schießpulver am Ende eines einfachen Drahts von acht (engl.) Meilen Länge angezündet. Selbst durch einen 100 (engl.) Meilen langen überzogenen Draht, der in einem Canale untergetaucht war, hat man mittelst einer solchen Lunte Pulver entzündet.

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