Titel: Ueber Ruhmkorff's elektromagnetischen Apparat.
Autor: Becquerel, Alexandre Edmond
Fundstelle: 1856, Band 139, Nr. LXXXV. (S. 358–364)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj139/ar139085

LXXXV. Ueber Ruhmkorff's elektromagnetischen Apparat; Bericht von Hrn. Edm. Becquerel.

Aus dem Bulletin de la Société d'Encouragement, Novbr. 1855, S. 765.

Mit Abbildungen auf Tab. V.

Der Apparat des Hrn. Ruhmkorff (eines deutschen Mechanikers zu Paris) hat schon seit ungefähr vier Jahren die Aufmerksamkeit der Physiker und Ingenieure auf sich gezogen, welche mit seiner Hülfe eine große Anzahl von höchst interessanten Versuchen auszuführen vermochten. Sein Zweck ist, einen elektrischen Inductionsstrom unter solchen Umständen hervorzubringen, daß dessen Spannung hinreicht, um Funken von einem Conductor auf einen entfernteren zweiten durch die Luft überspringen zu lassen.

Man weiß, daß, wenn man einen weichen Eisenstab magnetisch macht, in den Drahtwindungen, welche denselben umgeben, ein Inductionsstrom (von sehr kurzer Zeitdauer) entsteht, dessen Richtung den Strömen entgegengesetzt ist, welche nach Ampère's Theorie den Magneten umkreisen; benimmt man dann dem Eisenstabe seinen Magnetismus, so entsteht in demselben Drahte ein Inductionsstrom (von ebenfalls sehr kurzer Zeitdauer), dessen Richtung dem vorhergehenden entgegengesetzt ist, der also dieselbe Richtung hat wie die Ströme welche nach der Theorie den magnetischen Eisenkern durchlaufen, und welchen wir den directen Strom nennen wollen. Magnetisirt und entmagnetisirt man durch irgend ein Mittel einen weichen Eisenkern sehr rasch hinter einander, so entstehen gleichzeitig in dem umgebenden Leitdrahte Inductionsströme in den beiden entgegengesetzten Richtungen. Statt daß diese nun sich gegenseitig aufheben oder neutralisiren, zeigte die Erfahrung, daß das Resultat dasselbe ist, als, wenn die directen Ströme allein vorhanden wären, nämlich diejenigen |359| welche beim Entmagnetisiren entstehen. Die directen Inductionsströme sind also vorherrschend, und sie maskiren durch ihre größere Spannung die Wirkung der entgegengesetzten Ströme, welche bei dem Magnetisiren entstehen.

Die HHrn. Masson und Brequet haben zuerst die Beobachtung gemacht, daß die Inductionsströme eine ziemlich große Spannung besitzen; es gelang ihnen auch einen Condensator zu laden, und im luftleeren Raume Lichterscheinungen hervorzubringen; aber ein Ueberspringen von Funken von einem Conductor zum andern durch die Luft vermochten sie nicht hervorzubringen. Hr. Ruhmkorff erreichte jedoch dieses Resultat und noch mehrere andere, welche für die Theorie und die Praxis gleich wichtig sind, durch seinen Inductionsapparat, dessen Einrichtung eben so sehr seine Vertrautheit mit dem Wesen der Elektricität, als die Ausführung seine Geschicklichkeit als Constructeur bezeugt.

Der Apparat besteht aus einer langen Spule von dünner Pappe mit gläsernen oder hölzernen Rändern. Diese ist zuerst mit einem dicken und kurzen, isolirten Messingdraht umwunden, durch welchen der elektrische Strom gehen muß, der die in der Mitte der Spule angebrachte weiche Eisenmasse zu magnetisiren hat. Ueber diese erste Umwindung ist ein mit Seide übersponnener sehr feiner Messingdraht gewickelt, dessen Länge acht bis zehn Kilometer beträgt; dieser Draht muß nämlich sehr lang seyn, damit er der durchgehenden Elektricität einen solchen Widerstand entgegensetzt, daß diese eine Spannung erlangen kann. Der zweite Draht ist außerdem durch einen Gummilackfirniß mit der größten Sorgfalt isolirt, und seine beiden Enden stecken in zwei isolirenden gläsernen Säulchen. In der Achse der Spule befindet sich ein Bündel von Eisendrähten, deren oxidirte Oberfläche eine Communication des einen Drahtes mit dem andern nicht gestattet, um zu verhüten daß Inductionsströme, indem sie um die Eisenmasse circuliren, die Geschwindigkeit verringern, womit die von der Batterie ausgehende Elektricität die innere Windung von dickem Drahte durchlaufen muß.

Aus dem Gesagten ist ersichtlich, daß das Princip des Apparates darin besteht, sehr rasch nach einander elektrische Ströme durch die innere oder dickere Drahtwindung gehen zu lassen, wodurch der im Innern der Spule angebrachte weiche Eisenbündel stets magnetisirt und wieder entmagnetisirt wird, und so in dem äußeren oder feinen Drahte Inductionsströme erzeugt, die bei ihrer Aufeinanderfolge Funken überschlagen lassen und Körper entzünden können.

Um diese rasche Aufeinanderfolge der Ströme in dem dickeren Drahte zu erzielen, wandte Hr. Ruhmkorff als Unterbrecher das Hammer- |360| und Amboßsystem von Neef und Delarive an, welches so angeordnet ist, daß es durch den elektrischen Strom, der von der Batterie ausgeht, in Thätigkeit gesetzt wird. Zu diesem Zwecke ist der in der Mitte der Spule angebrachte Eisendrahtbündel an seinem Ende mit einem Scheibchen von weichem Eisen versehen, welches etwas über die Spule vorsteht, und die Bestimmung hat, ein anderes Stückchen weichen Eisens jedesmal anzuziehen, wenn der Drahtbündel magnetisch ist; dieses kleine Eisenstückchen, welches an einen sehr beweglichen Hebel befestigt ist, trägt an seiner unteren Seite ein Platinplättchen, welches wie gewöhnlich auf einem kupfernen Säulchen aufruht, das oben ebenfalls durch eine Platinplatte bedeckt ist.

Da das weiche Eisenstückchen mit dem einen Ende des um die Spule gewundenen dicken Messingdrahtes in Verbindung ist, das Kupfersäulchen dagegen mit dem andern Ende, und da sowohl das Eisenstückchen als auch das Säulchen mit je einem Pole der Batterie zusammenhängt, so folgt daß der Strom jedesmal geschlossen ist, wenn die beiden Platinflächen einander berühren, oder das Eisenstückchen auf der Kupfersäule aufliegt; ist dieß aber der Fall, so werden die in die Spule eingelegten Eisendrähte zu Magneten, das Eisenstückchen wird angezogen, und so der Strom unterbrochen; mit dieser Unterbrechung fällt aber, da die Eisendrähte nicht mehr magnetisch sind, das Eisenstückchen wieder ab, berührt aufs Neue das Kupfersäulchen, schließt den Strom wieder, macht die Eisendrähte wieder zu Magneten, wird angezogen, und so fort. Man begreift, daß auf diese Weise eine Reihe von außerordentlich rasch auf einander folgenden Schließungen und Unterbrechungen des Stromes erfolgen muß, was sich auch durch Funken kundgibt, welche zwischen dem eisernen Hämmerchen und dem Kupfersäulchen oder dem Amboß sichtbar werden; da diese beiden Theile aber mit Platin bedeckt sind, so bildet sich zwischen den beiden Berührungsflächen kein Oxyd, und die Wirkung kann so während mehrerer Stunden fortdauern.

Arbeitet der Apparat auf diese Weise, so kann man, wenn man ein oder zwei Paare von Bunsen'schen Elementen als Elektricitätsquelle benutzt, einen Inductionsstrom erhalten, welcher zwischen den beiden Enden des feinen Drahtes Funken von mehreren Millimetern Länge gibt. Ist die Batterie kräftiger, so nehmen die statischen Wirkungen an Intensität zu. Zu bemerken ist noch, daß dasjenige Ende des Drahtes, welches die letzten Windungen der Spirale bildet, also das äußere Ende des feinen Drahtes, die große Spannung der Elektricität hervorbringt, wenn man ihm einen leitenden Körper nähert; das andere Drahtende, also das innere, bringt keinen derartigen Effect hervor.

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Hr. Ruhmkorff brachte an seinem Induktionsapparate einen Condensator an, dessen beide Flächen mit den Enden des Einführungsdrahtes in Verbindung gebracht werden. Dieser Condensator vermehrt, indem er, wie Hr. Fizeau nachwies, auf den Extrastrom im Drahte wirkt, die Länge der Funken, welche von den feinen Drahtenden überspringen. Diese Wirkung ist der vermehrten Spannung der Inductions-Elektricität zuzuschreiben, durch welche die Widerstände leichter überwunden werden. Der Condensator besteht aus einem gummirten Seidenbande von ungefähr drei Meter Länge, auf dessen beiden Seiten Staniolstreifen befestigt sind; das Ganze ist gefaltet, und in dem Gestell des Apparates untergebracht.

Eine große Anzahl von Physikern hat bereits mittelst dieses Inductionsapparates sehr interessante Untersuchungen gemacht. Mit Hülfe desselben konnte man das elektrische Licht im luftleeren Raum studiren, so wie die Lichterscheinungen und die verschiedene Temperatur-Erhöhung an beiden Polen. Durch seine Anwendung waren ich und Fremy im Stande, mittelst auf geringe Entfernung überspringender Funken die Verbindung des Sauerstoffs der Luft zu bewerkstelligen, und es ist zu hoffen, daß dieser Apparat, welcher mit Vortheil den Elektrophor und die Elektrisirmaschine für die eudiometrischen Analysen ersetzt (denn er versagt nie, welchen Feuchtigkeitsgrad auch die Luft haben mag), gestatten wird, dabei die Erzeugung der salpetrigen Dämpfe zur Stickstoff-Bestimmung anzuwenden.

Der fragliche Apparat bietet aber nicht bloß ein rein wissenschaftliches Interesse dar, sondern derselbe ist auch für die Technik von Wichtigkeit, und wurde bereits beim Sprengen von Minen mit Vortheil angewendet. Die bisher gebräuchlich gewesenen Verfahrungsweisen das Pulver in den Minenkammern zu entzünden, sind in manchen Fällen unpraktisch, und noch öfter unzureichend und gefährlich; das Erglühen eines in einem Volta'schen Strom eingeschalteten dünnen Metalldrahtes gestattete wohl auf eine größere Entfernung und zu einer bestimmten Zeit eine Explosion hervorzubringen; aber einige Unvollkommenheiten dieser Methode, bei welcher die Zahl der Elemente nach der Länge des Leitungsdrahtes bestimmt werden muß, waren so groß, daß man die galvanische Elektricität nicht als Wärmequelle benutzte. Bei dem Apparate des Hrn. Ruhmkorff ist man aller Umständlichkeiten und Unsicherheit überhoben; statt einer Batterie von mehreren Elementen ist bloß ein solches nothwendig, und auch dieses könnte durch eine nie versagende magneto-elektrische Maschine ersetzt werden. Will man operiren, so bringt man da, wo die Explosion stattfinden soll, einen Statham'schen Zünder (mit geschwefelter |362| Gutta-percha überzogenen Kupferdraht) an, bildet die Leitung durch zwei mit Gutta-percha überzogene Drähte (oder auch durch einen einzigen Draht und die Erde), und verbindet die beiden Drahtenden des Inductionsapparates mit den aus dem Zünder vorstehenden Drahtenden. Ruhmkorff und Verdu einerseits und Savare andererseits haben schon eine große Zahl von Versuchen mit einer Drahtlänge von 400 Metern bis 26 Kilometern gemacht, wobei der Erfolg immer ein vollständiger war. Hr. v. Moncel, der sich ebenfalls mit diesem Gegenstand befaßte,77) konnte durch eine sinnreiche Anordnung die gleichzeitige Entzündung mehrerer sehr großen Minenöfen (für die Arbeiten auf der Rhede von Cherbourg) hervorbringen. Außer der Sicherheit und Leichtigkeit, welche die Anwendung des Apparates zum Sprengen von Minen darbietet, hat man also noch den Vortheil, eine gleichzeitige Entzündung des Pulvers an verschiedenen Stellen hervorbringen zu können.

Hr. Ruhmkorff hat somit ein Instrument geliefert, welches nicht nur für den Physiker, sondern auch für den Ingenieur von der größten Wichtigkeit ist.

Beschreibung der Abbildungen.

Fig. 30 ist die Längenansicht des Apparates mit seinem Gestell;

Fig. 31 zeigt den Apparat von oben gesehen, während

Fig. 32 und 33 zwei Endansichten sind.

Die Spule B ist mit den scheibenförmigen Rändern R, R' versehen, die gewöhnlich aus dickem, matt geschliffenem Glase gemacht, und auf ihrem Umfange mit einer Kerbe oder Rinne ausgestattet sind, in welche sich ein dicker Messingdraht einlegt, dessen Enden a, a' und b, b' so mit dem Gestell verbunden sind, daß die Spule in ihrer Lage fest gehalten wird.

F und F' sind die Enden des Eisendrahtbündels, welcher mitten durch die Spule geht; auf denselben sind die Scheibchen f, f' von weichem Eisen durch zwei versenkte Schrauben befestigt, die in Fig. 32 und 33 zu sehen sind.

Auf die nackte Spule ist der Messingdraht aufgewickelt, der den Eisendrahtbündel F, F' magnetisiren muß. Seine Dicke beträgt ungefähr zwei Millimeter, und seine Enden d, d', welche durch die Ränder der Spule |363| hindurchgehen, sind rechts und links vom Apparate in zwei kupfernen Säulchen c, c' befestigt. Ein anderer feinerer Draht (Nr. 16), welcher mit Seide übersponnen ist, bedeckt den darunter liegenden dicken Draht durch seine Umwindungen, die eine Länge von 8 bis 10 Kilometern haben. Seine beiden Enden gehen durch einen Spulenrand R, R hindurch, und sind in den metallenen Köpfen von zwei gläsernen Säulchen V, V' festgeklemmt.

Auf der den gläsernen Säulchen gegenüberliegenden Seite der Spule befinden sich zwei Metallcylinderchen D, D', in welche man die Pole der Batterie einklemmt, wenn man den Apparat in Thätigkeit setzen will. Der elektrische Strom tritt dann bei diesen Cylinderchen ein, die mit dem dicken Messingdraht auf der Spule mittelst der Kupferstreifen g, h, i, k, l in Verbindung stehen. Letztere sind, wie Fig. 31 zeigt, auf das Gestell oder die Grundplatte des Apparates aufgeschraubt.

Neben den gläsernen Säulchen und auf den Kupferstreifen befinden sich die Metallcylinderchen m, n, welche, da sie mit der Armirung des in der Grundplatte untergebrachten Kondensators in Verbindung stehen, den Extrastrom zu sammeln gestatten.

Wir haben nun noch zwei Hauptorgane des Apparates zu erklären, nämlich den Stromunterbrecher und den Commutator.

Stromunterbrecher. – Er hat den Zweck, den durch den dicken messingenen Einführungsdraht gehenden Strom rasch nach einander zu unterbrechen, und besteht aus einem Hebel G, H, Fig. 32, auf welchen ein weiches Eisenstückchen, der Hammer H aufgesteckt ist; an diesen Hammer ist unten ein Kupferplättchen angelöthet, das selbst wieder mit einem Platinplättchen bedeckt ist. Unter dem Hammer steht ein kupfernes Säulchen I (der Amboß), das oben ebenfalls mit einem Platinplättchen bedeckt ist, auf welchem der Hammer aufruht, wenn der Apparat in Ruhe ist. Das Säulchen steht auf einem Kupferstreifen H, Fig. 31 und 32, welcher als Feder dient. Das Ende dieser Feder ist durch die Schraube t auf dem leitenden Kupferstreifen g, h befestigt, und ihre Spannung kann durch die Strellschraube P leicht regulirt werden.

Der Hebel G, H muß sehr beweglich seyn, weßhalb er bei G einen dem umgekehrten Buchstaben V ähnlichen Einschnitt erhielt, womit derselbe auf einer Schneide aufliegt, die von einer oben gabelförmig gespaltenen Säule c getragen wird.

Um die Berührung, welche zwischen der Säule c und dem Hebel G, H stattfinden muß, noch vollkommener zu machen, sind beide durch einen dünnen Messingdraht verbunden, dessen Enden durch die Schrauben v und v' in den Hebel und die Säule eingeklemmt sind.

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Commutator. – Auf der dem Unterbrecher gegenüber liegenden Seite ist der Commutator angebracht; er besteht aus einem Elfenbeincylinder q, welcher von zwei kupfernen Winkeln r und r' getragen ist, durch welche die auf den Cylinder fest aufgeschraubten Drehungszapfen gehen. Die zwei Winkel r, r' sind mit den Kupferstreifen I und g, h in Verbindung, die zur Fortleitung des Stromes dienen.

Auf den Elfenbeincylinder sind zwei schwach gewölbte Kupferlamellen M und N, jede mit zwei ungleich großen Schrauben aufgeschraubt. Sie haben versenkte Köpfe (Fig. 31), Und die größere Schraube reicht bis zum entsprechenden Drehungszapfen hinein.

L, L' sind gebogene Federn, die unten mit den Cylindern D, D' in Verbindung stehen, in welche die Poldrähte der Batterie eingeschraubt werden. Die Federn sind so gestellt, daß sie den Elfenbeincylinder nicht berühren, wenn die Lamellen M und N nach oben und unten gekehrt sind, während Berührung stattfindet, wenn die Lamellen rechts und links liegen.

Der durch den Winkel r gehende Drehungszapfen trägt auf seiner vorstehenden Verlängerung einen gerändelten Kopf X, durch welchen der Cylinder oder Commutator gedreht werden kann.

Gang des Apparates. – Liegt das Platinplättchen S des Hammers H (Fig. 32) auf dem Cylinder oder dem Amboß I auf, so ist der Strom, welchen man mit Hülfe des Commutators in den Apparat leitet, geschlossen, da der dicke Draht d in Verbindung mit dem einen Pole der Batterie ist, während die Feder H mit dem andern in Communication steht. In diesem Falle ist der Eisendrahtbündel F, F' magnetisirt, zieht also den Hammer H an, und hebt so den Hebel G, H. Da aber hierauf das Platinplättchen S nicht mehr in Berührung mit dem Amboß I ist, so ist der Strom unterbrochen, und der nicht mehr magnetische Drahtbündel F, F' läßt den Hammer und seinen Hebel zurückfallen. Dadurch wird der Strom sogleich wieder geschlossen, der Hammer hebt sich von Neuem, und so fort. Die Unterbrechungen folgen sich außerordentlich rasch, und um so schneller, je kleiner die Entfernung zwischen dem Eisenscheibchen f und dem Hammer H ist.

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Wir verweisen auf die Abhandlungen von Verdu, Savare und du Moncel im polytechn. Journal Bd. CXXVIII S. 421, Bd. CXXXIII S. 109 und 115, Bd. CXXXV S. 370.

A. d Red.

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