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Beitrge zur Elektrodynamik.

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ANNALEN
1875.
jyd
3.
DER PHYSIK UND CHEMIE.
B A N D CLIV.
I.
Beitrage xur Elektrodynamik;
aon F. S o l l n e r .
U e b e r das VerhaltniQ des A m p B re'schen Gesetzes zu
dem von €3e l m h o 1 t L aufgestellten Potentialgesetze der
. Elektrodynamik - nicht zu dem von F. N e u m a n n (dem
Vater) im Jahre 1847 aus A m p & r e's Gesetz abgeleiteten
Potentialgesetze - bernerkt C. N e u m a n n (der Sohn) in
einer vor zwei Jahren erschienenen Schrift ') Folgendes:
,,Bekanntlich ist in den letzten Jahren von U e l m h o 1t L der Versuch gemacht worden, das A m p B r e 'ache
Gesetz umzustossen, und an seine Stelle ein anderee
Gesetz treten zu lassen, welches von H e 1m b o 1t z selber
in seinem letzten Aufsatzea) als ,,Potentin2geseta' bezeichnet wird. Doch scheint diese H e l m h o l t z ' s c h e
Theorie, wie ich schon im vergangenen Jahre aufserte')
und wie ein wenig spater auch von R i e c k e bemerkt
worden ist '), in diametralem Widerspruch zu stehen
I ) C a r l N e u m a n n. Die elektrischen Kriifte. Darlegnng und Erweiterung der von A. A m p i t r e , F. N e n m a n n , W. W e b e r , G. K i r c h h o f f entwickelten mathematischen Theorien. 1. Theil: Die durch die
Arbeiten yon A. A m p i t r e nnd F. N e u m a n n angebahnte Richtung.
Leipzig 1873. (Einleitung S. X.)
2) Monatsberichte der Kgl. Akad. der Wissensch zu Berlin vom 6. Februar 1873.
3) Berichte der Kgl. Siichs. Ges. d. W. vom 3. Aug. 1872, S. 157.
4 ) Nachrichten der Kgl. Ges. d. W. zu Gottingen vom 14. August
1972, S. 8. - Strenge genommen findet zwischen diesen Bemerkungen R i e c k e ' a und den ctwas friiheren von C. N e u m a n n ein gewisser Unterschied statt. Denu siihrend C. N e u m a n n unmittelbar
auf schon bekannte Thntsacheu, suf die elektrodynamischen RotationsErscheinungen, aich stiitzte, appellirt R i e c k e an erst anzustallmde
Poggendorffs Annal. Bd. CLIV.
21
322
mit einer bekannten eqerirnentellen Thatsache. I3enn
bringt man das H e l m holtz'sche ,,Potentialgesetzu in
Anwendung auf einen sogenannten elektrodynamischen
Rotationsapparat, so wird das von dem Magnet (ode).
Soleuold) auf den beweglichen Stromleiter ausgetibte
Drehungsmoment berechnet iiach dem ,,Pote?;tialgesetx"
nothwendig Null seyn, so dais also jener Stromleiter,
falls er zu Anfang in Ruhe ist, bestandig in Ruhe
verharren miifste, was der Erfahrung widerspricht.
Dafs das erwiihnte Drehungsmoment nach deru ,,Potentialgesetze" berechnet, Null ist, hat H e l m h o l t z in
seinem letzten Aufsatz anerkannt I).
Nach seiner Ansicht ist indessen wesentlich Rticksicht zu nehmen auf
diejenigen Vorgiinge, welche bei einem solchen Apparate in der Gleitstelle stattfinden; denn an dieser Stelle
seyen die Qtromleiter entweder durch Quecksilber oder
(im Falle federnder Reibung) wenigstens durch eine diinne
Uebergangsschicht mit einander verbunden , nach dem
,,Potentialgesetzu miifsten aber die Stromfaden im Quecksilber oder in der Uebergangsschicht gewisse Winkeldrehungen machen; und hierdurch erklare sich, dafs der bewegliche Stromleiter, obwohl das auf ihn selber ausgeiibte
DrehungsmomentNull ist, dennoch in Rotation gerathe 2).u
Experirnente, deren wirkliche Ausfiihrung daber iiberflussig geworden
ist. Diesen Einwknden gegenhber sah sich H e l m h o l t z zu weiteren
Ausfuhrungen seiner Theorie durch Entwickelung seiner Mechanik
der Gleitstellen geniithigt. (6. Febr. 1873.)
1) Monatsberichte d. Kgl. Akad. d. Wissensch. zn Berlin vorn 6. Febr.
1873, S. 102.
2 ) Die betreffende Stelle des Helmholte'schen Aufsrtzes
0.c. S. 102)
lautet wortlich :
,,Wenn, wie in dem Beispiel des Hrn. R i e c k e , ein Radius eines
Kreises den Strom vom Mittelpunkte desselben, um den er drehbar
ist, zur leitenden Peripherie fuhrt, nnd dabei unter dem Einfluss
anderer concentrischer Rreisstrome steht, so wirkt, wie Hr. R i e c k e
richtig bemerkt, nach dem Potentirlgesetze unmittelbnr gar keine
E.ft auf den festen Theil des Radius, dessen relative Lage gegen
die Kreisstrome sich nicht verandert und en kommt allein das Krirfte-
323
Betrachtet man also den Gesammteffect der resultirenden Krafte, mit Reriicksichtigung der von H e l m h o l t z
angedeuteten Mecbanik der Gleitstellen , nach beiden Gesetzen als gleich, SO bleibt noch ein und zur Beurtheilung
der folgenden Experimente selw wesentlicher Unterschied
hestehen:
Nach A m p B re's Gesetz entspringt die stattfindende
Rotation aus Kraften, welche tbnmittelbar vom Magneten
auf die einzelaen Elemente des beweglichen Leiters ausgeiibt werden, nach H e 1ni h o 1t z' Gesetz dagegen entspringt jene Itotation a u s Kraften, welche vom Magneten
zunachst auf die Theilchen des Quecksilbers (resp. der
Uebergangsschicht) aiisgeiibt und sodann von diesen
Theilchen auf die Masse des beweglichen Leiters ubertragen werden.
Bei den von mir i m August vorigen Jahres angestellten
Versuchenl) handelte es sicb nun darum, experimentell zu
entscheiden , welche von beiden Arten der Einwirkung
stattfinde oder, was auf dasselbe hinauslauft, ob die von
H e l n i h o l t z angedeutete Mechanik der Gleitstellen, ohne
welche das von ihm - nicht das von F. N e u m a n n sen. aiifgestellte Potcntialgesetz mit den von C. N e u m a n n und
R i e c k e erwahnten Thatsachen der Heobachtung in Widerspruch treten wiirde, in der Natur begriindet sey.
Z u diesem Zwecke wurde der F araday'sohe elektrodynamische Rotationsversuch einfach dahin abgeandert,
d d s die Enden des beweglichen Bagels nicht, wie gewtihnlich, direct in das Quecksilber tauchten, sondern vermittelst liingerer Ketten, die lose in den hakenformig umgebogenen Enden des beweglichen Biigels lagen, mit dem
Quecksilber in leitcnder Verbindung standen, wie dies in
beifolgender Tafel IV, Fig. 1 dargestellt ist. In diesem
paar zur Erscheinung, welches auf die Uebergangsschicht an der
Gleitstelle wirkt. Dieses aber bedingt in der That den ganzen
Erfolg."
1 ) Berichte der Konigl. Sachs. Ges. d. W. 5. Bug, 1574. Diese Ann.
Bd. 153, S. 138ff.
21 *
324
F d l e befinden sich die wirksamen Gleitstellen, iiber aelche
bei der Rotation des Biigels die Kette hinweggleitet, zwischen dem lintersten Ringe und der QuecksilberoberflPche,
auf welcher derselbe schwimmt.
Waren nun bei der elektrodynamischen Rotation des
Biigels nach H e l m h o l t z ' Theorie ,,die Vorgange in der
Gleitstelle allein in diesem Falle das Treibende"') und
wirkte ,,unmittelbar gar keine Kraft auf den festen Theil"?)
des beweglichen Leiters, kame ferner ,,allein das Kraftepaar zur Erscheinung celches auf die Uebergangsschicht
an der Gleitstelle wirktu3) und wBre es richtig, ,,da[s rotirende Krafte auf die stromleitenden Fliissigkeitsfaden des
Quecksilbers oder der Elektrolyteic einwirkten, durch welche
man dem peripherischen Ende des Biigels den Strom zuleiten
mufsu4) und wiirden hierdurch ,die dem Leiter adharirenden Theile dieser Fliissigkeitsfaden im Sinne der woirklich
stattfindenden Rotation fortbewegt und iiehmen den festeir
Leiter nait"*), so schien es mir nothwendig, dafs, mit
Rticksicht auf die im Drehpunkte c des Biigels zu iiberwindende Reibung, der auf dem Quecksilber schwimmende
Ring, an welchem sich die Gleitstellen befinden, im Sinne
der Rotation vorausgehen musse, wie dies in der Figur
durch die Lage der punktirten Kette angedeutet ist.
Denn versucht man die oben vorausgesetzten Verhaltnisse
mechanisch zu realisiren, indem man z. B. die Oberflsche
des Quecksilbers durch ein in gleichem Sinne gerichtetes
Umriihren in Rotation versetzt, so wirkt auf den frstexi
Theil des beweglichen Biigels ,,unmitlelbar gar keine Kruft",
sondern es werden .die dem Leiter adharirenden Theile
non Fliissigkeits faden im Sinne der woirklich stattfindenden
Rotation fortbewegt und nehmen den festen Leiter mit."
DemgemaCs geht in diesem Fall der auf dem Quecksilber
schwimmende Ring im Sinne der Rotation des Quecksil-
,
1 ) Borchardt's Journal Bd. 25, S. 306.
2) Ebendaselbst S. 302.
3) Ebendaselbst S. 30%.
4 ) Diese Ann. Bd. 153, S. 549.
5) Ebendoselbat S. 549.
325
bers voraus und zieht mit Hiilfe der Kette den beweglichen
BIigel nach sich.
Gerade das Entgegengesetzte findet statt , wenn man
den Apparat elektrodyynarnisch in Rotation versetzt. Der
bewegliche Biigel geht ooraii und zieht mit Hiilfe der gespannten Kette den auf dem Quecksilber schwimmenden
und dort stets etwas adhgrirenden Ring im Sinne der Rotation nach sich.
Eine Modification des beschriebenen Experimentes erhalt man, wenn an Stelle der Kette ein diinnes, hakenformig umgebogenes Kupferdriihtchen in die Gabel des
beweglichen Bagels gelegt wird. (Vgl. Taf. IV, Fig. 2.) Der
Effect ist natiirlich hierbei ganz derselbe, wie beim vorhergehenden Versuche, nur springt die Verschiebung des
cingehakten Drahtstiickcheas innerhalb der Gabel des Bagels (von dem einen Winkel der Umbiegung in den andern)
beim Stromwechsel noch charakteristischer in die Augen,
und zwar stets im Sinne eines vom Biigel ausgehenden
Drehungsmomentes.
H e l m h ol t z glaubt diese Versuche durch folgende
Interpretation als im Einklang mit seiner Theorie darstellen
zu kbnnen').
Ankniipfend an die von R i e c k e vorgesohlagenen Versuche wird noch einnial kurz die zur Aufrechterhaltung des H e 1m h o 1t z 'schen - nicht des F. N e u
m a n n'schen - Potentialgesetzes erforderliche Mechanik
der Gleitstellen mit folgenden Worten angedeutet :
,,Hr. R i e c k e *) hatte richtig hervorgehoben, dafs in
diesem Falle das elektrodynamische Potential auf die
verschiedenen Theile des rotirenden Biigels keine Aenderung erleidet, und da dennoch Rotation desselben eintritt, geglaubt, daraus einen Einwand gegen das Potentialgesetz5) hernehmen zu kBnnen. Ich selbst hatte da-
-
1 ) Diese Ann? Bd. 153, 6. 549.
2) Gottinger Nachrichten 14. August 1872.
3) Selbstveratandlich nur gegen das von Helmholtz aufgestellte eleinentare Potentialgeeetz
nicht gegen das von F. Neumann (dem
Vater) au8 Amp Br e's Elementargeseta durch Integration abgeleitete
Potentialgesetz.
-
326
gegen daraiif aufrnerkeltlu gemaoht, dais rotirciide Krafie
auf die stromleitenden Fliissigkeitsfaden des Qiieeksilbers
oder der Elektrolyten eiuwirken, durch welche man dem
peripherischen Ende des Biigels den Strom zuleiten
mufs. Dadurch werden die dem Leiter adhgrirendeii
Theile im Sinne der wirklich stattfindenden Rotation
fortbewegt und nehmen den festen Leiter mit."
Im unmittelbaren Anschlul's an diese Worte wird dann
folgende Erklarung meiner Versuche gegeben :
,,Dies hindert natiirlich nicht, dafs wenn man irgend
welche Theile des Biigels beweglich macht, diese ihrerseits durch die elektrodynamischen Kriifte, denen sie
ausgesetzt sind, entsprechend gerichtet werden. Dies
hat zum Beispiel Hr. Z o e l l n e r betreffs der seitlichen
verticalen Theile des Bagels gethan, indem er sie aus
Ketten oder diinnen, frei herabhangenden Kiipferdrahten
bestehen liels. Da nun bekanntlich ein Magnet einen
seiner Langsaxe parallel neben ihm herlaufenden Stromleiter nach dem Amphre'schen, wie nach dem Potentialgesetze quer gegen seine Langsaxe, das heirst parallel
den dem Drahte zugewendeten Seiten seiner Kreisstrome,
zu stellen sucht, so geschieht dies auch in diesem Falle
so, wie es der genannte Autor beobachtet hat. Da es
die gleiche drehende Kraft ist, welche auf den beweglichen Draht und auf die stromleitenden Flassigkeitsfaden wirkt, in die sich sein unteres Ende verlangert,
so werden beide arich in gleichem Sinne gedreht, nur
dafs die Drehung des Drahtes ihre Granzen fiudet an
seiner Festigkeit und Schwere , die Drehung in der
Fliissigkeit aber ohne Granze vorwarts gehen kann.
Dariim geht das obere Ende des beweglichen Drahtes
bei der Rotation voraus, oder neigt sich wenigstens im
Sinne derselben vorwarts, wenn die Flussigkeit zu ziih
ist, um die Rotation zu gestatten.
Diese so eiufache und bei folgerichtiger Anwendung
des Princips sich nothwendig ergebende Erklariing der
Ziillner'schen Versuche hat m c h Br. C. N e u m a n n
327
(Sohn) ubersehen, indern er (Berichte der Kanigl. Sachs.
Gesellsch: d. W. 8. Aug. 1874, S. 145) die Erwartung
ausspricht, dars diesen Versuchen gegeniiber die Potentialtheorie nicht mehr zu lialten seyn wiirde."
A d die vorstehende Erklarung rneiner Versuche von
Hrn. He 1m h ol t z und deren analoge Interpretation von
Hrn. L i p p i c h (diese Ann. Bd. 153, S. 616ff.) erlaube
ich mir zunachst zu bemerken, daCs, wenn man sich der MUhe
unterzieht, die erwiihnten Versuche wirklich anzustellen,
ein sehr einfaches Experiment ausreichend ist, urn sich
von der Unzulassigkeit der obigen Erklarungen zu iiberzeugen.
Wiirden namlich die ,,Ketten und frei herabhangenden
Kupferdrflhte' in meinen Versuchen, ,,durch die elektrodynamischen Krafte, denen sie ausgesetzt sind, entsprechend
gerichtet", so miisste dies offenbar auch dann geschehen,
wenn man den Bugel ,an seiner Rotation z. B. durch einfaches Festhalten verhinderte.
Bei den friiher von rnir angewandten malsigen Stromstarken beobachtete ich aber uuter dieser Bedingung auch
nicht das Geringste von einer derartigen Lagenvertinder u n g der Ketten, - wohl ein deutlicher Beweis, dafs die
Schwere und Reibung der Kettenglieder im vorliegenden
Falle die Aeurserung einer derartigen Richtkraft nicht gestatteten. Nun zeigt aber auch eine einfache Ueberlegung,
dafs bei festgehaltenem Biigel jene auf die Ketten ausgeiibte elektrodynamische Richtkraft nach Am p & r e 's und
W e ber's Gesetz einen enfgeyengesetden Sinn annehmen
mufs, wenn dieselben, bei gleicher Stromrichtung, der
pravalirenden Einwirkung des unteren Magnetpoles ausgesetzt werden. Es kann dies leicht durch Verlangerung
der verticalen Theile des Biigels bei gleichzeitiger Senkung
des Quecksilbergefiilses bewerkstelligt werden. Trotzdem
mufa aber nach A m p &re's und W e b er's Gesetz die Rotation des beweglichen Biigels in demselben Sinne wie
fluher erfolgen, da das vom oberen Magnetpole auf den
horizontalen Theil des Biigels ,,unmittelbar" ausgeiibte
328
Drehungsmoment das Uebergewicht behalt. Die iiiit Anwendung einer kruftigen Batterie von 8 G r o v e 'schen Elementen ausgefiihrten Versuche bestltigten bis in's Einzelne
alle diese Consequenzen in unzweideutigster Weise.
Wurden die Ketten oder frei herabhangenden Kupferdriihte, nach Art des Barlow'schen Rades, d u d leicht
bewegliche Scheiben von dtinnem Kupferblech ersetzt, so
rotirten dieselben bei festgehaltenem Biigel nacR entgegengesetaten Richtungen, je nachdem die Einwirkung des oberen oder unteren Magnetpoles iiberwog, wahrend die Rotation des sich selbst iiberlassenen Bagels in beiden Fallen
nach derselben Richtung erfolgte.
Wie nun diese Erscheinungen mit den Behauptungen
von H e l m h o l t z in Einklang zu bringen seyen, nach denen
,,die Vorgange in der Gleitstelle allein in diesem Falle
das Treibende sind" und ,,mmittelbar gar keine Kraft auf
den festen Theil des Leiters wirkt', sondern dieser durch
die ihm ,,adharirenden Theile von Fliissigkeitskden im
Sinne der wirklich stattfindenden Rotation fortbewegt'
und ,,mitgenommen" wird, dariiber diirfte wohl nur eine
noch weitere Analyse der Mechanik der Gleitstellen Aufschlufs geben kiinnen.
Beiliiufig habe ich noch die in Fig. 6, Taf. I V dsrgestellte Modification des elektrodynamischen Rotationsversuches zur Ausfuhrung gebracht. Der rotirende Biigel
triigt an seinen beiden Enden zwei massive Messingkugeln
von ca. 15"" Durchmesser, welche durch ihre Berahrung
mit der um die Axe a b beweglichen Vorrichtung den
Stromkreis schliessen. Sobald dies geschieht, setzt sich
der Biigel in Bewegung und zwar durch einen Impuls,
der bei der in der Zeichnung angedeuteten Elotntionsrichtung nicht von den Gleitstelien oder dem beweglichen
Theile h des Stromleiters, sondern lediglich von einem auf
den Biigel ausgeiibten Drehungsmomente ausgehen kann.
Bei meinem Apparate war mit Anwendung von vier grossen
B u n s en'schen Elementen der Impnls hinreichend stark,
urn den Bagel in dauernde Rotation zu versetzen. Sobald
329
naoh einer Drehung von 180” eine der beiden Kugeln mit
h in Berfihrung trat, konnte man deutlich die sofort auftretende Triebkraft in der Vergrijfserung der Geschwindigkeit wahrnehmen. Ebenso charakteristisch ist der Impuls beim Beginn der Bewegung, nrtchdem die eine der
beiden Kugeln, ehe der Strom geschlossen war, mit der
beweglichen Vorrichtung in Beriihrung gebracht worden
war. Es ist klar, dafs die Anordnung dieses Versuches
rnannigfach modificirt werden kann; so 1aBt sich z. B.
die Zahl der Kugeln und ihrer Trlger und gleichzeitig
hierdurch die Hilufigkeit der Contacte wahrend einer Umdrehung beliebig vermehren.
Es sey mir nun noch gestattet, einige neue Modificationen des elektrodyuamischen Rotationsversuches mitzutheilen, welche theils durch geeignete Abanderung in der
Form und Lage der Gleitstellen, theils durch Beseitigung
derselben eine weitere Entscheidung in der vorliegenden
Frage herbeizufiihren geeignet sind.
Wenn ich hierbei zuoilchst den Versuch mache, mir auf
Grund der oben (S. 324) wie ich glaube ziemlich vollstandig zusammengestellten Worte von H e l m h o 1t z eine
bestimmte Vorstellung von den ,,Vorgangen in der GleitstelleK und den Wirkungen der ,,rotirenden KriifteU zu
hilden, so erlaube ich mir aiisdrticklich zu bemerken, dafs
dieser Versuch, gegenuber den einfacheren Vorstellungen
unserer bisherigen Mechanik, nur als ein sehr unvollkornmen gelungener zu betrachten ist. Es ware daher irnmerIiin mijglich, dafs H e l m h o l t z mit seinen Worten einen
rrnderen Sinn verbindet, als dies von mir bei den folgenden Betrachtnngen geschehen ist. Jedenfalls bitte ich es
durch diesen Umstand zu entschuldigen, wenn ich mich
sowohl im Obigen wie im Folgenden soviel wie moglich
der eigenen Worte von H e l m h o 1t z bedient habe.
1. R o t a ti o n s v e r 6 u c h e m i t m o d i f i c i r t e n G l e i t 6 t e 11 en.
Es stellen ‘4, A’ und <4” (Fig. 3, Taf. IV) die cylindrischen Enden beweglicher Drahtbiigel dar’), welche bis auf
1) Vergl. Fig. 4 n. Fig. 5.
;lire kreisf6ruiige Basis iiiit einer dickeu, ivolirenden Lack-
schicht tiberzogen sind, so dafs beim Eintauohen in Quecksilber oder KupfervitriollBsung, woniit die Rinne des Rotationsapparates gefiillt ist , der galvanische Strom iiur
durch die metallisch leitende Oberfliiche ails der Fltissigkeit in den Drahtbtigel, oder, bei veranderter Stromrichtung, umgekehrt aus den1 Drahtbtigel in die Fltissigkeit
gelangen kann. 1st nun die Lage des Magneten oder Solenoldes, uuter dessen Einflufs der Strom eintritt, gegeben,
und wirken ,,rotirende Krafte auf die stromleitenden
Flussigkeitsfaden des Quecksilbers oder Elektrolyten,
durch welche man dein peripherischen Ende des Biigels
den Strom zuleiten miifs", so ist auoh die Richtung jener
rotirenden Krafte bestimmt. Es seyen nun a b c , n'b'c'
nnd u''b"c" drei, ,,dem Leiter adharirende Theile von
Fliissigkeitsfaden", durch welche derselbe ,,im S h e der
wirklich stattfindenden Rotation fortbewegt und mitgenommen wird". 1st durch den grofsen Pfeil P der Sinn
der wirklich stattfindenden Rotation des festen Leiters
angedeutet, durch die Pfeile s, s', s" die Richtung des
senkrecht zur Endflache aus der Fllissigkeit eintretenden
Qtromes, so wurden in den beiden ersten Lagen ( - 4 und .4')
die dem Leiter adharirenden Theile von Fliissigkeitsfaden
( a b c und u ' b ' c') in dem durch die kleinen Pfeile angedeuteten Sinne rotiren mtissen, uin die im Sinne (P)der wirklich stattfindenden Rotation liegenden Componenten R und
R' zu erzeugen. Wie man sieht, ist in beiden Fallen der
Sinn der Rotation der dem Leiter adharirenden Theile von
Fliissigkeitsfaden entgegengesetzt. Denkt man sich daher die
horizontale Lage der einen oder anderen dieser beiden
Endflachen durch Drehung uxn 90" in die verticale Lage
(A") tibergefiihrt wobei dann gleichzeitig die Stromrichtungen (s und 8 ' ) aus der verticalen in die horizontale
Lage (s") iibergehen, so ist es fur einen continuirlichen
Uebergang der beiden entgegengesetzten Rotationsrichtungen der drei dem Leiter adharirenden Theile von Fliissigkeitsfaden erforderlicb, dafs ihre Rotationsgeschwindigkeit
mit allmiihliger Abnahme in der verticalen Lage (A")
,
33 1
srrscbindet, um dann bei weiterer Drehung der Endfliicbt
in die entgegengesetzte Rotationsrichtung iiberzugehen.
Steht daher die ebene Endflache der Gleitstellen senkrecht zur Richtung der wirklich stattfindenden Rotation
des beweglichen Leiters, so sind die ,,rotirenden Krafte",
welche bei der I-Ielmholt z'schen Mechanik der Gleitstellen,
auf die stromleitenden Fliissigkeitsfaden des
Quecksilbers oder des Elektrolyten einwirken", 11%11. Aber
eelbst wenn durch diese Krafte eine Rotation .der dem
Leiter adharirenden Fliissigkeitsfaden" stattfande , konnte
bei verticaler Lage der ebenen Gleitflgchen nur eine der
Axe des Magneten oder Solenoides parallele Componente
erzeugt werden. Unter beiden Annahmen konnte folglich
der bewegliche Leiter nach dern H e 1m h o 1t z 'schen Potentialgesetze, nach welchern ,,die Vorgange in der Gleitstelle allein in diesem Falle das Treibende sind", und
,,unmittelbar gar keine Kraft auf den festen Theil" einwirkt, gar nicht in Rotation gerathen.
Dafs aber dennoch eine Rotation eintritt beweist der
Versuch. Die einfachen Modificationen des Apparates
werden ohne Weiteres aus den Fig. 4 und 5, Taf. IV verstandlich seyn.
Durch die Schrauben r und r, lassen sich mit dem
beweglichen Kupferdrahtbtigel verschiedene Drahte in Verbindung setzen, deren Enden mit tellerformigen Ansatzen
aus diinnem Kupferblech von etwa 15111111
Durchmesser versehen sind. Dieselben waren bis auf eine centrale Flache
von
im Durchmesser, stark mit Siegellack tiberzogen,
so dare auch am Rande der Strom nicbt eintreten konnte.
hnstatt des Quecksilbers habe ioh der erforderlichen Beweglichkeit wegen eine concentrirte Kupfervitriollosung
genomfnen, deren Niveau die eintauchenden tellerformigen
Ansatze etwa 4mm hoch bedeckte.
Wurde nun der Elektromagnet durch ein krafiiges
B u n B e n 'sches Element, der bewegliche Biigel (des groLeren Widerstandee in der Fliissigkeit wegen) mit drei
POD diesen Elementen ekktrodyuamisch erregt, so mtirte
der Bugel stets im Sinuie des Arnp&ra'scheenGWzee,
i)
,
83 2
inan nioohte die Combinatioii
und Lagr der tellerfoririigen Gleitstellen abandern wie man wollte. Trotz des
verschiedenen W iderstandes , den die Fliissigkeit den
tellerfirmigen Endplatten, je nach ihrer Lage bei der Bewegung darbot , war die Rotationsgeschwindigkeit nicht
wesentlich verschieden.
R o t a ti o 11 s v e r Y u c h e o h n e GI ei t 8 t el 1 e 11.
2.
H e l m h o l t z bemerkt in der dritten Abbandlung ilber
die Theorie der Elektrodynamik ( B o r c h a r d t ' s Journal
fiir Math. Bd. LXXVJII, Heft 4, S. 303) beziiglich der
Anwendung seines Potentialgesetzes auf Gleitstellen Folgendes :
,,Bei der Schwiiche der elektrodynamischen Kriifte,
welche quf einen eiiizelnen Leitungsdraht wirken, milssen wir den Drabt srhr leicht beweglich maahen und
doch dafur sorgen, dafs an der Gleitstelle sehr gute
Leitung des Stromes stattfindet. Um beide Bedingungen gleichzeitig zii erfrillen , kennen wir bisher keine
andere Methode, als die, an der Gleitstelle fliissige
Leiter, entweder Quecksilber oder Elektrolyten, einzuschalten deren Granzschichten an den metallischen
Elektroden festhaften und deren innere Schichten sich
so bewegen, dafs sie einen continuirlichen Uebergang
von der Bewegung der einen zur anderen Elektrode
herstellen.'l
Es scheint bei dieser Betrachtung eine Gattung elektrodynamischer Rotationsphiinomene unbeachtet geblieben
ZII seyn, welche, so weit mir bekannt,
anerst voxi
H u m p h r y D a v y in der Rotation des elektrischen Flammenbogens unter dem Einflufs eines Magnetpobs entdeckt
und beschrieben worden istl). Spater hat d e l a R i v e
diese Phiinomene durch Anwendung des elektrischen
Lichtes in verdiinnten Gasen nllgemeiner zuganglich geinacht und gegenwsrtig bilden dieselben durch die aweckmafsige Einrichtung, welche G e i f s l e r in Bonn den erforderlichen Apparaten gegeben hat, einen integrirenden
,
,
1) Phihrophical mansactions for 1821, 11.
333
Bestandtheil von Vorlesungsversuchen uber Experimentalphysik. (Vergl. die Abbildungen in Lehrbuch der Phpsik
und Meteorologie von J. M i i l l e r , Bd. 11, S. 447. 7. Auflage 1868 oder Lehrbucli der Experimentalphysik von
A. W i i l l n e r , Th. 4, S. 943. 2. Aufl.)
In einer Abhandlung: ,,Ueber die Rotation des elektrischen Lichtes um die Pole eines Elektromagnets"') bemerkt A. d e l a R i v e Folgendes:
,,In einem Briefe an Hrn. R e g n a u l t (Compt. rend,
1849) hatte ich einen Versuch beschrieben, welcher die
Einwirkung des Magnetismus auf die leuchtende elektrische Entladung irn luftleeren Raum nachweisen sollte.'
,,Mein Apparat (Fig. 7, Taf. IV) besteht aus einem
Glasballon von der Form des elektrischen Eies. Derselbe hat an zwei entgegengesetzten Seiten zwei Tubuli,
von denen der eine einen Hahu trlgt, dureh welchen
man die Luft aus dem Ballon entfernen kann und der
andere d a m dient, in den Ballon einen Stab von weichem Eisen von etwa 2 Centimeter Durchmesser einzukitten.. Der Eisenstab ist auf seiner ganzen Oberflache
mit Ausnahme seiner beiden Endflachen, von einer
dicken isolirenden Schicht umgeben , welche aus zwei
concentrischen Glasrohren gebildet iat, zwischen die
man Wachs oder Schellack gegossen hat. Die aufsere
Glasroihre ist aukerdem von einer recht gleichfdrrnigen
Wachsschicht bedeckt. Nahe an der Tubulirung im
Innern des Ballons tragt der Eisenstab iiber der isolirenden Rachsschicht einen Ring von Kupfer, den man
mittelst eines aufserhalb zu einem Haken umgebogenen
Drahtes mit dem einen Pole einer aufseren Elektricitatsquelle verbinden kann. Man verbindet aufserdem das
aus dem Ballon herausragende Ende des Eisenstabes,
entweder mit dem Erdboden oder mit dem anderen Pol
1 ) Pogg. Ann. Bd. 104, S. 129-133.
Die griindlichsten und umfassendsten Studien iiber den Einfluh des Magnetismus auf die Anordnung des elektrischen Lichtes sind von Plii c k er angestellt. (Vgl.
P o g g . Ann. Bd. 103, 8. 88-106; Bd. 104, S. 113-128; Bd. 106,
S. 67-84.
D U Moncel, Rechercheo iur l'dtincelh dinduction.
834
der Elektricitltsquelle."
,Magnetisirt man jetzt den
Eisenstab, indem man ihn mit seinem aulberen Ende
auf den Pol eines starken Elektromagnetes setzt, ohne
sonst etwas an der Anorduung des Versuches zu andern, so sieht man augenblicklicl~, wie dies elektrische
Licht sich ganz anders verandert und eine schnelle rotatorische Bewegung urn den magnetisirten Eisenstab annimmt.'
,,Bei der ersten Anstellung meiiier Versuche im
Jahre 1849 hatte ich mich einer hydro-elektrischen Maschine von A r m s t r on g bedient, die Funken von nahezu
einem Furs Lange gab."
Das beste Mittel indeli, urn die gtinstigsten Resultate zu erzielen, ist die Anwendung eines R i i h m k o r ff'schen Inductionsapparates.
,,Sobald man den Stab magnetisirt, indem man ihn
mit seiner Basis auf den Pol eines Elektromagnetes
setzt, so nehmen die Lichtstreifen sogleich eine rotaforische Bewegung an, deren Richtung dauon abhangt, ob
der Pol des Elektromagnetes ein Nord- oder Sudpol isLU
Bei den vorstehend angefiihrten Rotationserscheinungen
tritt also an Stelle des heweglichen starren Leiters ein
System von discreten Gastheilchen, welche diirch den
elektrischen Strom gluhend und dadurch sichtbar gemacht
werden. Wirkte nun auf diese Theilchen oder anf diejenigen der hindurchstr6menden Elektricitat, wie nach
dem Potentialgesetze von H elm110 i t z auf den starren
Leiter, ,,unmittelbar gar. keine Kraft", so wurde schwer
zu begreifen seyn, aus welchen anderen Ursachen als aus
A m p 6 r e'schen oder W e be r 'schen Elementarkraften die
thatsiichlich beobachtete Rotation abgeleitet werden sollte.
Denn die von H e l m h o l t z ftir rotirende starre Leiter entwickelte Meohanik der Gleitstellen diirfte auf diesen Fall
wenigstens nicht ohne weitere Ausfiihrungen anwendbar
eeyn.
Daaselbe gilt von dem folgenden Versuche bei welchem ich eine von F. N e u m a n n (dem Vater) miindlich
,
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geiiuberte Idee zur Ausfiihrung gebracht habe, urn an
tropfbar-fliissigen Leitern eine elektrodynauiische Rotation uhne Gleitstellen zu erzeugeu. An Stelle des beweglichen Drahtbtigels ist eine Glasrohre a b (Fig. 8, Taf. IV;
nngewandt, welche iiber ihrem Drehpunkt bei c einen
kleinen Trichter trggt, in welchen aus dem dariiber brfindlichen Gefafse 9 Quecksilber flielst. Dasselbe stromt
hei e und e' in eineni continuirlicheu Strahle aus und
stellt so eine leitende Verbindung mit dem in der Glnsrohre befindlichen Quecksilber her. Der Drehpunkt bei c
besteht aus einer kleinen Platinspitze welche mit ihrem
anderen Ende in das Innere der Glasrohre reicht und auf
diese Weise die metallische Verbindung des Quecksilbers
rnit der Axe des Elektromagneten herstellt. Sobald dieser
Apparat beim I-lindurchfliefsen des Quecksilbers elektrollpamisch in Thlitigkeit versetzt wird, rotirt der Biigel
vollkommen entsprechend der durch A m p 6 re's Gesetz
vorgeschriebenen Art und Weise.
Schliefslich erlaube ich inir , dem Leser die wirkliche
Ausfiihrung der beschriebenen Versuche zii empfehlen, um
sie aus eigener Anschauung kennen zu lernen. Bei nur
einigermahen kraftigen Stromen sind alle Vorgange, anch
i n ihren Einzelheiten, deren Wiedergahe durch Wort und
Zeichnung stets nur unvollkon~men zu erreichen ist, so
charakteristisch, dafs Jedem , der sie gesehen hat, alle
Zweifel dariiber schwinden, ob die Drehung des beweglichen Bagels durch Krafte erzeugt werde, welche entsprechend dem A m p B r e 'schen und W e b e r 'schen Geseize unmittelbar auf seine einzelnen Elemente wirken,
oder ob, dem Helmholta'schen - azicht dem F. N e u m a nn'schen - Potentialgesetze gemafs, auf den bewe#lichen Biigel ,,unmittelbar gar keine Kraft" wirke.
Leipzig, im Januar 1875.
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