Titel: Wheatstone's Versuche mit dem für die Mittelmeer-Leitung bestimmten Telegraphen-Taue.
Autor: Wheatstone, Charles
Fundstelle: 1855, Band 138, Nr. XXVII. (S. 94–99)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj138/ar138027

XXVII. Versuche mit dem für die Mittelmeer-Leitung bestimmten Telegraphen-Taue; von Charles Wheatstone.

Nach dem Philosophical Magazine, Vol. X p. 56, durch die Zeitschrift des deutsch-österreichischen Telegraphen-Vereins, Juli 1855, S. 152.

Die folgenden Versuche wurden zwischen dem 24. Mai und dem 8. Juni des vergangenen Jahres an dem Telegraphen-Taue angestellt, welches von den HHrn. Kuper und Comp. zu East-Greenwich für die Mittelmeer-Telegraphenleitung von Spezzia an der italienischen Küste nach den Inseln Corsika und Sardinien angefertigt worden. Die Fabrikanten, sowie Hr. Thomson, der Ingenieur des Unternehmens, waren so freundlich, mir in jeder Weise die Anstellung der Versuche zu erleichtern. Die Kürze der Zeit, welche nach dem Eintritte dieser Gelegenheit bis zur Einschiffung des Taues für seine Bestimmung verfloß, gestattete mir bei einigen Punkten von Wichtigkeit nicht, sie mit gehöriger Genauigkeit festzustellen, vielmehr konnte ich in Betreff derselben nur vorläufige Versuche anstellen; aber die folgenden Versuche, welche ich mit den gerade vorhandenen Mitteln anstellen konnte, scheinen Interesse genug darzubieten, um veröffentlicht zu werden. Sie lehren vielleicht nichts theoretisch Neues, aber meines Wissens sind einige dieser Punkte noch nicht durch Versuche verificirt worden. Ich setze voraus, daß der Leser mit den Versuchen von Faraday bekannt ist, welche im polytechn. Journal Bd. CXXXII S. 348 beschrieben sind.

Das Tau war 110 engl. Meilen lang, und enthielt sechs Kupferdrähte, deren jeder einen Durchmesser von 1/16 Zoll besaß und durch einen Gutta-percha-Ueberzug von 1/10 Zoll Dicke isolirt war. Zwölf spiralförmig umgewundene dicke Eisendrahte umgaben das ganze innere Tau, und bildeten eine vollständige metallische Hülle von 1/3 Zoll Dicke. Ein Querschnitt des Taues zeigt die sechs Leitungsdrahte in einem Kreise von reichlich 1/2 Zoll Durchmesser gelegen, und etwa 1/5 Zoll von der Innenseite der eisernen Umhüllung entfernt.16)

Das Tau lag aufgerollt in einem trockenen Brunnen auf dem Fabrikhofe, und eines seiner Enden war in den Raum geführt, wo die Versuche |95| angestellt werden sollten. Die sechs Drähte waren an diesem Ende der Reihe nach mit 1, 2, 3, 4, 5, 6 und am anderen Ende mit 1', 2', 3', 4', 5' und 6' bezeichnet; durch Hülfsdrähte konnten ferner die Enden 1' mit 2, 2' mit 3, 3' mit 4, 4' mit 5 und 5' mit 6 verbunden werden, so daß der Strom in derselben Richtung nach einander alle sechs Drähte oder einige derselben durchlief, je nachdem man die Hülfsverbindungen anbrachte, was im Versuchsraume leicht zu bewerkstelligen war.

Als Stromerzeuger wurde eine isolirte galvanische Batterie von zwölf Kasten mit je zwölf Elementen benutzt, welche schon seit einigen Wochen angesetzt war.

Erste Versuchsreihe.

Die folgenden Versuche lehren, daß die Eisenhülle des Stranges von Leitungsdrähten dieselben Erscheinungen hervorruft, welche sich zeigen, wenn die mit Gutta-percha isolirten Drähte ins Wasser gesenkt sind, wie bei den Versuchen von Faraday.

Erster Versuch. Das eine Ende der ganzen durch Aneinanderfügung der sechs Drähte gebildeten, 660 engl. Meilen langen Leitung wurde mit einem Pole der Batterie in Verbindung gebracht, während das andere isolirt blieb. Der Draht lud sich mit negativer Elektricität, wenn sein Ende den Zinkpol berührte, und mit positiver Elektricität, wenn dasselbe mit dem Kupferpole in Verbindung stand. Ein nahe bei der Batterie eingeschaltetes Galvanometer zeigte das Vorhandenseyn eines Stromes an, welcher anhielt so lange die Ladung vor sich ging, und aufhörte, sobald dieselbe ihr Maximum erreicht hatte. (Ein schwacher Strom, welcher in Folge mangelhafter Isolation anhielt so lange der Draht mit der Batterie in Verbindung stand, ist hier außer Betracht gelassen.) Wenn der Draht geladen war, und seine Entladung durch Verbindung seines Endes mit der Erde bewirkt wurde, so hatte der entstehende Entladungsstrom stets dieselbe Richtung, die Verbindung mit der Erde mochte an dem der Batterie nächstgelegenen Ende, oder an dem anderen hergestellt werden, d.h. der Strom ging in beiden Fällen von dem Drahte zur Erde in derselben Richtung.

Zweiter Versuch. Wird das eine Ende des Drahtes mit einem Pole der Batterie in Berührung gebracht, während der andere Pol nicht mit der Erde in Verbindung steht, so bleibt der Draht ungeladen. Die Nadel des zwischen der Batterie und dem Drahte eingeschalteten Galvanometers zeigte nur eine schwache, kaum wahrnehmbare Schwankung.

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Dritter Versuch. Jeder der beiden Batteriepole wurde mit 220 Meilen Leitung in Verbindung gesetzt, und zwischen der Batterie und diesen beiden Leitungsstrecken (deren andere Enden isolirt blieben) wurden ähnliche Galvanometer eingeschaltet; dann wurde, so lange die Batterie nur mit einer der beiden Leitungsstrecken in Verbindung stand, dieser keine Ladung mitgetheilt, sobald aber auch der andere Pol der Batterie mit der anderen Leitung in Berührung gebracht wurde, so erhielten sofort beide Leitungen Ladungen, wie die starken Ablenkungen beider Galvanometernabeln erkennen ließen. Wurde dann das freie Ende der einen Leitung mit der Erde verbunden, so wurde nur diese entladen, die andere blieb vollständig geladen.

Zweite Versuchsreihe.

Vierter Versuch. Der eine Pol der Batterie stand in Verbindung mit der Erde, der andere war mit dem einen Ende der ganzen durch passende Verbindung der sechs Drähte des Taues gebildeten Leitung von 660 engl. Meilen Länge in Berührung und von dem entgegengesetzten Ende der Leitung war ein Draht zur Erde geführt. In die Leitung waren an drei verschiedenen Stellen Galvanometer eingeschaltet; das erste hart an der Batterie, das andere in der Mitte der Leitung, also 330 Meilen von beiden Enden, und das dritte am entfernten Ende der Leitung, zwischen demselben und der Erde. Bei Herstellung der Verbindung zwischen der Batterie und der Leitung wurden die Nadeln dieser Galvanometer nach einander, in der Reihenfolge ihres Abstandes von der Batterie, abgelenkt; ebenso wie bei den von Faraday mitgetheilten Versuchen. Wenn anderseits erst die Verbindung des vorderen Endes der Leitung mit der Batterie bewirkt, und dann auch die Verbindung zwischen dem anderen Ende der Leitung und der Erde hergestellt wurde, so begann die Bewegung der Galvanometernadel an diesem Ende, und die anderen Galvanometer wurden in umgekehrter Reihenfolge wie zuvor afficirt, d.h. das von der Batterie am weitesten entfernte Galvanometer wurde zuerst in Bewegung gesetzt. In diesem letzteren Falle hatten vor der Schließung der Kette die Galvanometernadeln geringe constante Ablenkungen angenommen, welche einem schwachen, durch die gleichförmige Dispersion der statischen Elektricität längs des Drahtes erzeugten Strome beizumessen ist.

Fünfter Versuch. Beide Enden der 660 engl. Meilen langen Leitung waren mit den entgegengesetzten Polen der Batterie in Berührung. Wurde nun an einem der Enden der Leitung die Verbindung mit der Batterie unterbrochen und dann wieder hergestellt, so wurden die Nadeln |97| der Galvanometer an den Enden des Drahtes, also derjenigen, welche gleich weit von den respectiven Polen entfernt waren, augenblicklich und gleichzeitig abgelenkt, während das in der Mitte der Leitung eingeschaltete Galvanometer erst nach einiger Zeit afficirt wurde. War aber die Verbindung in der Mitte der Leitung unterbrochen statt an dem einen Ende, und wurde dann wieder hergestellt, so wurde das mittelste Galvanometer, also das von der Batterie am weitesten entfernte, zuerst abgelenkt, und später erst die Galvanometer an den Batteriepolen.

Die Vergleichung der beiden letztgedachten Versuche (des vierten und fünften nämlich) lehrt, daß die Erde nicht als bloßer Leiter zu betrachten ist, wie oft angenommen wird. Da bei dem ersteren dieser Versuche der Abstand der beiden Erdleitungen von einander nur einige Yards betrug, so hätten, wenn der zwischen ihnen liegende Erdboden als bloßer Leiter wirkte, die beiden Galvanometer an den Enden der Drahtleitung ebenfalls gleichzeitig abgelenkt werden müssen, wie im letztgedachten Versuche, und wie es der Fall gewesen seyn würde, wenn die beiden zur Erde führenden Leitungsdrähte durch ein kurzes Drahtstück verbunden worden wären.

Dritte Versuchsreihe.

Sechster Versuch. Der eine Pol der Batterie stand mit der Erde und der andere Pol mit dem einen Ende der 660 Meilen langen Leitung in Verbindung, deren anderes Ende isolirt blieb; zwischen Batterie und Leitung war ein empfindliches Galvanometer eingeschaltet. Obgleich die Kette nicht geschlossen war, zeigte die Nadel des Galvanometers eine constante Ablenkung von 33 1/2°; der schwache Strom, der hierdurch bekundet wird, ist nicht sowohl Mängeln in der Isolation beizumessen, als der gleichmäßigen und continuirlichen Dispersion der statischen Elektricität, mit welcher der Draht auf seiner ganzen Länge geladen ist, in ähnlicher Weise wie es bei jedem anderen mit statischer Elektricität geladenen und in einem isolirenden Medium befindlichen Körper stattfinden würde. Die Stärke des so erzeugten schwachen Stromes scheint annähernd, wo nicht genau, der Länge des mit der Batterie in Verbindung stehenden Leitungsdrahtes proportional zu seyn, wie aus den folgenden Messungen der für verschiedene Längen der hinter dem Galvanometer angeschlossenen Leitung sich ergebenden Nadelablenkungen hervorgeht.

Es wurde nämlich beobachtet bei Anwendung einer Drahtlänge von:

0 Meilen eine Ablenkung von
110 „ 6 1/2°
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220 Meilen

eine

Ablenkung

von

12°
330 „ 18°
440 „ 23 1/2°
550 „ 28°
660 „ 31°

Siebenter Versuch. Darauf wurde das eine Ende der 660 Meilen langen Leitung bleibend mit der Batterie verbunden, das Galvanometer aber nach einander an den verschiedenen Verbindungsstellen der einzelnen Strecken eingeschaltet. Dann verhielt sich die Stärke des vom Galvanometer angezeigten Stromes umgekehrt wie der Abstand des Galvanometers von der Batterie, und wurde Null am entfernten isolirten Ende der Leitung, wie die folgenden Beobachtungen darthun:

Entfernung des Galvanometers
von der Batterie; Meilen.

Ablenkung der Galvanometernadel.
0 33 1/2°
110 31°
220 25°
330 15°
440 12°
550
660 0°.

Die Ablenkungen der Nadel des Galvanometers, welches bei diesen Versuchen angewendet wurde, waren bis zur Gränze von 36° sehr nahe proportional der Stärke des Stromes. Hiervon überzeugte ich mich in folgender Weise. Ich nahm sechs Zellen der kleinen constanten Batterie, welche in meiner Abhandlung „Ueber neue Instrumente und Methoden zur Bestimmung der Constanten einer Volta'schen Kette“ (abgedruckt in den Philosophical Transactions for 1843) beschrieben ist, und schaltete in die Kette, welche von der 660 Meilen langen Leitung, der Erde und dem Galvanometer gebildet wird, nach einander 1, 2, 3, 4, 5 und 6 dieser Elemente ein. Läßt man den Widerstand in den Zellen selbst und in der Erde außer Acht, welche im Verhältniß zum Widerstande des langen Drahtes unerheblich sind, so mußte die Stärke des Stromes in diesen Fällen annähernd der Zahl der angewendeten Elemente proportional seyn; und da in der That die Ablenkungen der Galvanometernadel, wie die unten aufgeführten Messungen zeigen, nahezu in diesem Verhältnisse standen, so darf man annehmen, daß die Nadelablenkungen, so lange sie nicht über 36° betragen, der Stärke des Stromes ungefähr proportional sind. Es ergab nämlich:

|99|
1 Element eine Ablenkung von
2 Elemente „ „ „ 14°
3 „ „ „ „ 19
4 „ „ „ „ 28°
5 „ „ „ „ 32°
6 „ „ „ „ 36°

Aus den vorhergehenden beiden Versuchen (dem sechsten und dem siebenten) scheint hervorzugehen, daß wenn die Batterie mit dem einen und ein Galvanometer mit dem anderen, entfernten, Ende einer Leitung von irgend welcher Länge verbunden, und an das andere Ende des Galvanometerdrahtes eine Leitungsstrecke von constanter Länge angeschlossen ist, der Ausschlag der Galvanometernadel stets nahe derselbe bleibt, welches auch die Länge der Leitung zwischen der Batterie und dem Galvanometer sey. In der That ergab das Galvanometer einen Ausschlag von 6° als es dicht bei der Batterie stand, und hinter ihm 110 Meilen Leitung angefügt waren, und 5° als 550 Meilen Leitung zwischen der Batterie und dem Galvanometer und dieselben 110 Meilen hinter demselben sich befanden. Ebenso zeigte das Galvanometer, als hinter demselben 220 Meilen Leitung angefügt waren, die gleiche Ablenkung von 12° wenn es unmittelbar mit der Batterie verbunden war, und wenn zwischen beiden 440 Meilen Leitung sich befanden. Ferner war bei 330 Meilen angesetzter Leitung die Ablenkung des Galvanometers 18° wenn es unmittelbar mit der Batterie verbunden war, und 15° wenn es von derselben noch durch 330 Meilen Leitung getrennt war. Es ist nicht zu bezweifeln, daß ohne die Schwankungen der Batterie die Uebereinstimmung noch vollständiger gewesen wäre.

Hieraus scheint hervorzugehen, daß der mit seinem Ende mit der Batterie verbundene, sonst aber isolirte Draht auf seiner ganzen Ausdehnung bis zu demselben Grade von Spannung geladen wird, welches auch seine Länge sey; so daß, wenn ein anderer isolirter Draht mit seinem freien Ende verbunden wird, dieser dieselben Erscheinungen und in derselben Stärke zeigt, wie wenn er unmittelbar mit der Batterie verbunden worden. Dieser Schluß führt auf einige wichtige praktische Folgerungen, die ich gegenwärtig nicht weiter entwickeln mag, weil sich mir seither noch keine Gelegenheit geboten hat, dieselben der Prüfung durch Versuche zu unterwerfen.

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Eine Beschreibung und Abbildung dieses Taues findet man im polytechn. Journal Bd CXXXIV S. 154.

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