Titel: Neuere Untersuchungen über die Wirkungsweise des Fritters.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1904, Band 319 (S. 617–619)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj319/ar319172

Neuere Untersuchungen über die Wirkungsweise des Fritters.

Die Wirkungsweise der Frater. Ueber die Wirkungsweise der aus Feilspänen gebildeten Fritter sind die Ansichten noch ungeklärt, denn während eine Seite die Bildung leitender Brücken und das Ueberspringen von Fünkchen zwischen den einzelnen Feilspänen behauptet, wird dies von anderer Seite insbesondere von Tissot, welcher den Fritter sehr eingehend untersuchte, entschieden bestritten, indem es ihm weder gelungen ist, diese Brückenbildung und das Ueberspringen der Fünkchen unter dem Mikroskope wahrzunehmen, noch ein Bild der Funkenbildung auf einer photographischen Platte trotz mehrstündiger Einwirkung zu erhalten.

G. T. Hanchett hat nun in neuerer Zeit die Fritterwirkung wiederholt unter dem Mikroskope beobachtet und hierbei Ergebnisse erzielt, welche neues Licht auf diesen bisher noch ziemlich dunklen Gegenstand zu werfen scheinen. Der von Hanchett hierbei eingehaltene Vorgang ist folgender: Auf dem Objektträger eines Mikroskopes wurden zwei Drähte mittels Schellack so befestigt, dass sie ungefähr 0,8 mm voneinander abstanden. Einer dieser Drähte stand mit der Erde in Verbindung. Der andere Draht verblieb entweder frei auf dem Objektträger oder wurde mit einem Luftleiter verbunden. Wurden nun von einer zweiten Stelle in einiger Entfernung elektrische Wellen erzeugt und die Drähte so vor das Mikroskop gebracht, dass dessen Brennpunkt auf den Zwischenraum zwischen diesen beiden Drähten fiel, so konnte ein Strom von Funken wahrgenommen werden, der von einem Draht auf den anderen überging und unter dem Mikroskop sehr mächtig erschien. Wurden feine Nickelfeilspäne zwischen beide Drähte gebracht, so zeigte sich unter der Einwirkung elektrischer Wellen eine ganz deutliche Bewegung dieserSpäne, welche sich ordneten, wobei fortwährend Funken sprühten. Nach kurzer Zeit der Welleneinwirkung hörte die Bewegung der Teilchen und der Funkenübergang auf. Hanchett gelangt auf Grund dieser Versuche zu der Anschauung, dass die Wirkungsweise der Fritter nur auf der Einstellung der Feilspäne unter der Einwirkung elektrostatischer Kräfte beruhe, wobei der Uebergangswiderstand der einzelnen Teilchen dadurch herabgedrückt wird, dass sich die einzelnen Teilchen zusammenschieben und dadurch in engere Berührung treten.

Dementgegen wendet John Härdén, Ingenieur der General Electric Co. ganz richtig ein, dass die Anschauung, eine durch elektrostatische Kraft verursachte Bewegung führe eine Widerstandsverminderung herbei, wenig Wahrscheinlichkeit für sich habe, da mechanische Erschütterungen, welche eigentlich die Späne näher bringen sollten, gerade die umgekehrte Wirkung hervorrufen. Ausserdem tritt ja auch die Fritterwirkung ebenso gut zwischen schweren soliden Körpern auf, bei welchen eine durch elektrostatische Anziehung verursachte Bewegung nicht in Frage kommen kann. Nach Härdéns Ansicht erleichtert die Bewegung der Metallteilchen das Uebergehen der Fünkchen, allein das Fritten selbst beruht auf einem Zusammensintern der scharfen Ecken, somit auf einer Brückenbildung durch losgelöste Teilchen. Nach den eigenen Beobachtungen trat der Funken und Brückenbildung stets auf, wenn eine frittende Wirkung festzustellen war. Die Fünkchen sind dabei aber oft so klein, dass sie nur mit vollkommen ausgeruhtem Auge, in verdunkeltem Raume, bei ziemlicher Vergrösserung wahrzunehmen sind. Andernfalls konnte wohl eine Bewegung der Späne ohne Funkenbildung, und ohne dass eine Fritterwirkung auftrat, wahrgenommen werden. In |618| diesem Falle war eben die Spannungserhöhung nicht gross genug. Härdéns ist auf Grund dieser Erfahrung der Ansicht, dass die Fritterwirkung zwischen festen und flüssigen Körpern auf durch Funken hervorgerufener Brückenbildung beruhe. Bei elektrochemischen Wellenanzeigern ist die Ursache des Vorganges jedoch anderer Natur.

A. H. Taylor hat die sogenannten einkontaktigen Fritter einer eingehenden Untersuchung unterzogen, und zwar nur in bezug auf solche Fritter, welche unter der Einwirkung elektrischer Schwingungen eine Widerstandsverminderung aufwiesen. Er unterscheidet hierbei zwei Arten von Frittern, und zwar solche, bei welchen der Anfangswiderstand ein unendlicher ist und wieder solche, bei welchen der Anfangswiderstand hoch aber endlich ist. Die Fritter der ersten Art lassen sich ungemein schwer einstellen, da der Abstand der beiden Kontakte ein ganz bestimmter sein muss, sich jedoch unter Einwirkung der Erschütterung beim Entfritten leicht ändert. Bei diesen Frittern ist die Entfrittung stets eine vollkommene, aber sie sind viel weniger empfindlich als die zweite Art der Fritter mit unvollkommenem Kontakte, welche jedoch wieder den Nachteil haben, dass sie nach dem Entfritten nie wieder in ihren Normalzustand zurückkehren.

Textabbildung Bd. 319, S. 618

Für die Versuche wurde als einkontaktiger Fritter ein Relais mit Nickelkontakten verwendet, dessen Schaltung aus Fig. 1 zu ersehen ist. Der Lokalstromkreis ist geöffnet, wenn der Anker des Relais R angezogen wird. Das Relais R, der empfindliche Fernhörer F und das Trockenelement B sind durch den Anker G und den Kontakt D zu einem Stromkreise verbunden. Ausserdem steht das eine Ende der in Serie geschalteten Relaiswindungen mit dem Luftdrahte L, das andere Ende mit der Erde E in Verbindung. Der Kondensator C ist zu dem Relais im Nebenschluss geschaltet und hat den Zweck, die Signale durch die Gegenwirkung zu der im Relais auftretenden Selbstinduktion schärfer zu gestalten. Ohne diese Kapazität würde diese Selbstinduktion den Fritter, bei feiner Einstellung des Kontaktes in Tätigkeit setzen. Als Relais gelangte ein Dosenrelais von 179 Ohm Widerstand zur Verwendung. Der Fernhörer hatte einen solchen von 100 Ohm, und der Widerstand des Kontaktes bei D schwankte zwischen 350 Ohm und 30 Ohm. Das Relais wirkt bei gewöhnlicher Einstellung wie ein Unterbrecher, und wurden, um als Wellenempfänger benutzt werden zu können, Anker und Kontakt so enge eingestellt und die Ankerfeder so weit angespannt, bis das im Fernhörer auftretende, surrende Geräusch eben aufhörte. Traf nun den Kontakt eine elektrische Welle, so hörte man in dem Fernhörer ein rasselndes Geräusch, welches so lange andauerte, als die Welle wirkte. Dieses Geräusch war je nach der Intensität der Wellen bezw. der Entfernung des Senders vom Empfänger mehr oder minder kräftig. Der Apparat erwies sich so empfindlich, dass er bereits durch den Unterbrechungsfunken eines etwa 30 m entfernten Relais, oder den eines 10 m entfernten Weckers, welcher nur mit einer Batteriespannung von 1,5 Volt betrieben wurde, zum Ansprechen gelangte. Durch den Funken eines elektrischen Strassenbahnwagenswurde er bereits auf eine Entfernung von 400 m in Tätigkeit gesetzt. Bei der Verwendung von Platinkontakten war das Relais als Fritter nicht zu gebrauchen. Ein anderer einkontaktiger Fritter wurde unter Benutzung eines Sphärometer (Instrument zum Messen der Stärke sehr dünner Blättchen) hergestellt. Der wesentliche Teil dieses Instrumentes besteht aus einer mit einem Dreifusse verbundenen, genau geschnittenen Mikrometerschraube. Zum Messen der Stärke des zu untersuchenden Gegenstandes wird der Dreifuss auf eine ebene Platte gesetzt und die Schraube bis zu dessen Berührung gesenkt. Wird nun das in bezug auf die Dicke zu messende Plättchen unter die Spitze der Schraube geschoben, so muss die Schraube um eine leicht zu messende Höhe gehoben werden, damit sich das Sphärometer nicht bei einem leichten Anstoss um die Spitze der Schraube dreht. Die gefundene Hubhöhe gibt dann die Dicke des Plättchens an. Zum Zwecke der Herstellung des Fritters wurde auf die Spitze der Mikrometerschraube ein kleines Stückchen Nickel als Kontakt gesetzt und auf die Metallunterlage, jedoch von dieser isoliert, ein Nickelplättchen eingelassen. Durch die Mikrometerschraube konnte der Abstand zwischen den beiden Nickelstücken bis auf 0,001 mm genau eingestellt werden und soll dieser Fritter bei hinreichend genauer Einstellung ganz gute Ergebnisse geliefert haben. Ein dritter von Taylor hergestellter Fritter, welcher eine verbesserte Form des soeben beschriebenen Fritters darstellt, ist in Fig. 2 zur Ansicht gebracht. In derselben bedeutet Mh eine Messinghülse, in welcher die Mikrometerschraube M und die eigentliche Kontaktschraube K, und zwar letztere isoliert, geführt wurde. U stellt die Unterlage dar, auf welcher der obere Teil Mh einesteils mit der Mikrometerschraube M, anderenteils mit dem Zapfen S aus gehärtetem Stahl ruhte. T ist eine Teilscheibe mit 100 Teilstrichen. Ein Teilstrich an dieser Scheibe gibt eine Aenderung von 0,0037 mm im Abstande der Kontakte. Die rohe Einstellung erfolgte hierbei durch Verstellen der Kontaktschraube K, die feinere Einstellung hingegen durch die Mikrometerschraube M. Die empfindlichste Einstellung dieses Fritters wurde durch dessen Einschaltung in einen Lokalstromkreis erreicht, deren Strom durch Veränderung der Batteriespannung und des Widerstandes so einreguliert wurde, dass sich die Stromstärke zwischen 0,0007 und 0,1 Ampère bewegte. Sodann wurde der Fritter durch Drehen an der Mikrometerschraube so eingestellt dass der Strom an den Kontakten annähernd 30 v. H. des vorher angegebenen Wertes betrug.

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Die mit diesem Fritter ausgeführten Versuche ergaben folgendes: Der elektrische Widerstand an den Kontakten des Fritters hängt von dem Abstande der Nickelkontakte ab. Die Empfindlichkeit ist von der Batteriespannung des Lokalstromkreises abhängig und darf diese Spannung nie mehr als 2 Volt betragen. Dieser Fritter wird von den kleinsten äusseren elektrischen Störungen und von den leisesten mechanischen Erschütterungen beeinflusst. Selbst wenn der Fritter auf einen massiven |619| Eisenblock gesetzt und ganz von Kupfer umgeben ist, lasst sich die Einwirkung des elektrischen Funkens eines gewöhnlichen Weckers nachweisen. Nach Taylor sind in diesem Falle die elektrischen Einwirkungen auf elektrische Impulse zurückzuführen, die sich in den Zuführungsdrähten des Fritters ansammeln. Die Empfindlichkeit gegen mechanische Erschütterungen ist daraus zu ersehen, dass das Knarren eines Stuhles, sowie lautes Sprechen den Fritter in Tätigkeit versetzten. Um den Fritter gegen diese Erschütterungen weniger empfindlich zu machen, wurde er auf eine feste Unterlage mit einem Polster aus Baumwolle gesetzt, und ausserdem noch durch ein um denselben gelegtes Gummiband G geschützt. Dessgleichen wurden die aus dünnen, weichen Drähten bestehenden Zuführungsdrähte unbeweglich an der Unterlage befestigt, um so eine Fortpflanzung der Erschütterung durch die Drähte hintanzuhalten.

Textabbildung Bd. 319, S. 619
Textabbildung Bd. 319, S. 619

Werden die Berührungsflächen zwischen den beiden Kontakten noch so klein hergestellt, so sind in Wirklichkeit doch eine grosse Reihe äusserst kleiner Elementpaare anzunehmen, die parallel zueinander stehen aber verschiedene Entfernung voneinander haben, Demnach kann der Fritter unter dem Einflüsse elektrischer Schwingungen nicht sofort die volle Empfindlichkeit erreichen und nimmt sie erst nach und nach an. Um dies zu erweisen wurde die Anordnung (Fig. 3) benutzt.

B ist eine mit einem Potentiometer D verbundene Sammlerzelle. Durch das Potentiometer konnte die Spannung zwischen 0,05 bis 1,8 Volt nach Bedarf abgeändert werden, A ist ein Millivoltmeter, F der Fritter, R ein Widerstand. Der Kondensator K mit einer Kapazität von 0,5 Mikrofarad konnte mittels der Taste T entweder mit dem Fritter odermit dem Galvanometer G verbunden werden. Zwischen dem Kondensator und dem Fritter wurde ein Widerstand W von 36000 Ohm geschaltet, um plötzliche Schwankungen des Potentiales zu verhüten. Mittels dieser Einrichtung stellte Taylor fest, dass der Fritter drei verschiedene Stufen der Empfindlichkeit besitzt, Anfänglich findet nur ein schwacher Stromübergang über den Kontakt statt. Allmählich steigt das Potentiale hoch genug um eine Leitung durch metallische Jonen hervorzurufen. Durch längere Zeit bleibt hierauf das Potential ziemlich gleichmässig, um dann schrittweise in das dritte Stadium überzutreten, in welchem die Kontakte durch den Strom des Lokalkreises zusammengeschweisst werden, von welchem Zeitpunkte an der Fritter gegen Welleneinflüsse unempfindlich bleibt. Die in Fig. 4 und 5 dargestellten Empfindlichkeitskurven, wie solche auf Grund der Versuchsergebnisse zusammengestellt wurden, zeigen das Verhalten dieses Fritters, und bezieht sich Kurve I auf reine, II auf unreine Kontakte in Oel, III auf reine und IV auf teilweise oxydierte Kontakte in Luft, V auf reine Kontakte in Oel nach zweitägigem, VI auf reine Kontakte in Oel nach dreitägigem Stehen an der Luft, VII auf reine Kontakte in Luft unter dem Einfluss grösserer Stromstärken und Kurve VIII auf reine Kontakte in Luft unter dem Einflüsse grösserer Stromstärken, nachdem vorher ein Strom von 0,5 Amp. durch die Kontakte gesandt wurde.

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Aus diesen Kurven geht hervor, dass Fritter mit reinen Kontakten viel empfindlicher sind, als solche mit teilweise oxydierten Kontakten und dass ein Schutz der Kontakte gegen die Einwirkung der Luft dessen Empfindlichkeit erhöht. Dieser Schutz ist jedoch nur solange wirksam, als die Schutzhülle, in diesem Falle das Oel, wie das aus den Kurven V und VI zu ersehen, nicht von der Luft durch längere Zeit beeinflusst wird. Es wird also bei Kontakten unter Oel das Oel häufig zu erneuern und ausserdem für Reinhaltung der Kontakte Sorge zu tragen sein.

Die Stromstärken des Lokalkreises üben einen ganz bedeutenden Einfluss aus, und ist daher die Anwendung kräftigerer Ströme tunlichst zu vermeiden. Die Ursache der Erscheinung, dass die Fritter bei starken Strömen weniger empfindlich werden, ist wohl darin zu suchen, dass die aufgewendeten Ströme hinreichend Wärme entwickeln, um die Kontakte auszudehnen und hierdurch näher aneinander zu bringen.

(Schluss folgt.)

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