close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Der Einflu der Ionisation auf die Leitungsfhigkeit des Kohrers.

код для вставкиСкачать
694
5 . D e r Eimfiufi der IofiGsatGom
auf d i e Leitungsfc%h4gke6t des EohUrers;
von R i c h a r d l ' h b l d t e .
Einleitung.
Die wesentliehe Wirkung des Koharers l) besteht darin,
daB Strahlen elektrischer Kraft auf loses Metallpulver treffen
und dasselbe dadurch flir den elektrischen Strom dauernd
leitend machen, sofern kein anderer Einflu5 diese Leitungsfahigkeit aufhebt. Ganz dasselbe Resultat wird durch einen
KurzschluB erreicht, den man urn das Pulver herumf~hrt,wie
schon Hr. S u n d o r p h a ) Metallpulver auf Glas leitend macht,
und die Herren H. M u r a o k a und T. T a m a r u g haben diese
Erscheinung einem weiteren Studium unterworfen und gezeigt,
daB sie durch die Selbstinduktion des Galvanometers bedingt
wird, sowie da8 die Reduktion 3 des Pulverwiderstandes durch
Induktion um so grijBer ist, j e grijBer der induzierende Strom
und je kleiner das Volumen des Pulvers ist.
Nun wird von den einzelnen Forschern eine positive und
negative Wirkung 6) unterschieden , aber ganz allgemein festgestellt , daB eine bestimmte Potentialdifferenz, die sogenannte
kritische?, iiberhaupt nijtig ist, um diese Erscheinung hervorzubringen ; unterhalb derselben tritt die Wirkung nicht auf.
1) G. Schlabach hat (Phys. Zeitschr. 2. p. 374ff. u. p. 383. 1901)
ein Verzeichnirr aller auf den Kohllrer bezugliche Arbeiten bie zum
Jahre 1901 aufgestellt.
2) Th. Sundorph, Pogg. Ann. 68. p. 594. 1846.
3) H. Murroka u. T a m a r u , Ann. d. Phys. 7. p. 554. 1902. Vgl.
auch Th. Tommasina, Compt. rend. 128. p. 666-667. 1899.
4) H. Maraoka u. T. T a m a r u , Mem. college of science Kyoto
1. 1903.
5) J. Ch. Bone, Proc. Roy. SOC. 66. p. 450; K. E. Guthe, Ann.
d. Phys. 4. p. 762. 1901.
6) K. E. Guthe u. J. T r o w b r i d g e , Phys. Rev. 11. p. 22. 1901;
K. E. Guthe, Ann. d. Phys. 4. p.767. 1901.
Einpup der Ionisation etc.
695
Zur Erklarung dieses eigentiimlichen Vorganges ist beobachtet l) , da6 zwischen den einzelnen Metallstiicken kleine
Funken auftreten , welche die einzelnen Stiicke aneinander
schweiBen, so da8 eine ununterbrochene Briicke entsteht, die
durch leichtes Erschiittern oder durch Wilrmeeinflusse wieder
vernichtet wird, wodurch die LeitungsfAhigkeit verschwindet.
Neben dieser, wie man sie wohl nennen mochte, mechanischen
Erklarung findet sich eine andere, die man im Gegensatz zu
ihr als elektrische bezeichnen kann. Nach ihr2) soll die Koharerwirkung dadurch entstehen, daB elektrische Wellen Ionisation und damit eine hohere Leitungsfahigkeit des Dielektrikums hervorrufen.
DaB nun bei einem starken Eroffnungsfunken die losen
Teile des Pulvers durch kleine Funken zusammengeschwei6t
werden, ist wohl zweifellos, ob aber auch bei schwachen, bei
welchen trotzdem die Leitungsfahigkeit eintritt, und ob dies
die einzige Maglichkeit ist, die Leitungsfahigkeit herbeizufiihren,
ist eine noch offene Frage. Sol1 aber eine ttllgemein befriedigende Erklarung der 80 komplizierten Erscheinung des Kohiirers, die eher komplizierter als einfacher wird, gegeben
werden, so ist, meine ich, auch notig, eine Untersuchung
dariiber in Betracht zu ziehen, ob unterhalb der kritischen
Potentialdifferenz durch andere Mittel der Widerstand des
Koharers rerringert werden kann, ob z. B. durch erhohte Ionisation! ohne die Potentialdifferenz zu erhohen, eine Leitungsfahigkeit desselben hervorgerufen werden kann; daruber soll
in vorlicgender Arbeit gehandelt werden.
1.
Zu meinen Untersuchungen wurde 1. der Koharer aus
tler Fabrik E r n e c k e , der auf Hertzsche Wellen einjustiert
1) T h . Tommasina, Compt. rend. 129. p.40-42. 1899; Th. Suntlorph, Ann. d. Phys. 10. p. 198. 1903; A. Turpain, kclair. bleetr. 27.
p. 56-64. 1901; Gr. T. Hanchett, Electr. Rev. 42. p. 599. 1903; vgl.
auch Ph. E. Robinson, Ann. d. Phys. 11. p. 754. 1903, welche Abhandlung mir erst leider nach SchluB meiner Arbeit bekannt geworden ist.
2) E. Branly, Compt. rend. 130. p. 1068-1071. 1900; E. R.
Wolcott, Bull of the University of Wisconsin 3. p. 1-20. 1901;Beibl.
27. p. 197. 1903; E. F. Huth, Phys. Zeitschr. 4. p. 594-596. 1903.
696
B. Thiildte.
ist, 2. der Kohiirer von F e r d i n a n d B r a u n , 3. der van
S i e m e n s & H a l s k e , 4. der von L e p p i n & Masche, welcher
luftleer ist, benutzt.
Zur Hervorbringung der Ionisation waren mir 1. 'lag
Radiumbaryumbromid, 2. 5 mg Radiumbromid, rein, aber nicht
wasserfrei, 3. Badiotellurpollonium, als Uberzug auf eine Kupferplatte, 4. 1 g Gieselsches Emanium (Radioblei) freundlichst
zur Verfugung gestellt.
Wird nun ein Koharer mit einem Element, wie nebenstehende Fig. 1 zeigt , zu einem Stromkreis geschlossen,
es wurde bei A der KurzschluB gemacht, so wird bei genugender elektromotorischer
Kraft der Koharer leitend.
Von mir wurden jedoch nur
solche Stromstirken verwendet, da6 durch einen Kurzschlu6 keine Wirkung hervorgebracht wurde. Der von
mir angewendete Widerstand
bestand aus einem Rheostatenkasten, so da6 durch
Ausschaltung von 1,2,3 Ohm
bez. 200, 300 und 400 Ohm
bequem sechs verschiedene
Stromstarken, deren GrbBe
ich weiter unten angebe, herFig. l .
gestellt werden konnten.
Als Galvanometer wurde eins nach dem System von
D e p r e z - d'Ar son vale modifiziert von D o n a t h- E r n e c k e mit
einer beweglichen Drahtspule in einem ruhenden magnetischen
Felde benutzt. Dns elektromagnetische Feld wurde durch
eine Zweigleitung des Leitungsstromes, welcher der elektrischen
Fokus-Gluhlampe den Strom zufiihr te , hergestellt und konstant auf 1 Amp. gehalten. Dadurch wurde es maglich, da6
stundenlange Untersuchungen angestellt werden konnten bei
konstantem elektromagnetischen Felde, was mit Anwendung
von Akkumulatoren nicht der Fall gewesen ware. Die Skala.
auf welcher durch eine Linse das Bild eines Fadens entworfen
wurde, war in 1 m Entfernung vom Galvanometer aufgestellt,
Einfiup der Ionisation etc.
697
die Empfindlichkeit desselben betrug hierbei 10- * Amp. fur
1 dcm Ausschlag.
Wenn nun bei den von mir gebrauchten Stromstarken
die einzelnen Koharer der Reihe nach eingelegt wurden, so
blieb das Galvanometer, auf Null eingestellt, in Ruhe. Irgend
eine Leitungsfahigkeit der Kohlrer selbst war nicht zu bemerken. In vielen Beobachtungen wurden die einzelnen Priiparnte ohne irgend eine Berubrung bez. Erschutterung unter
den Koharer gelegt, aber niemals erfolgte der geringste Ausschlag des Galvanometers. Es ist klar, daI3 auf diese Weise
eine Wirkung der Ionisation nicht eingetreten ist; dazu war
vielmehr n6tig, die Wirkung der Ionisation in die Luft zu
verhindern.
2.
Als der empfindlichste der von mir benutzten Koharer
erwies sich der in der Fabrik von L e p p i n & Masche, wahrencl
g Radiumbaryumbromid war.
das wirksamste Praparat das von 'la
blit diesem habe ich die weiteren Untersuchungen angestellt. Es wurde zunachst der Koharer ausgeschaltet, in der
Fig. 1 durch die punktierte Linie angezeigt, und die einzelnen
Stromstarken, die ich auf p. 698,699 u. 700 gebe, festgestellt. Urn
jede Wirkung der Selbstinduktion der Spulen meines Widerstandes anf den Koharer auszuschliefien, wurde nunmehr vor
Einschaltung des Koharers der Strom unterbrochen, und dann
erst geschlossen; bei Anwendung jeder neuen Stromstarke wurde
das gleiche Verfnhren beobachtet, so da0 erst der Koharer
ausgeschaltet und der Strom unterbrochen war, nunmehr wurde
die neue Stromstarke durch Umstopselung des Rheostaten eingerichtet, dann der Koharer in den Stromkreis eingeschlossen
und endlich der Strom bei A (Fig 1) geschlossen. So konnte
von irgend einer Einwirkung der Selbstinduktion keine Rede
sein. Es blieb auch das Galvanometer vollstandig in Ruhe.
Der Koharer erwies sich bei allen meinen Stromstarken nls
nichtleitend. Um nunmehr die Leitungsfahigkeit desselhen zu
priifen, wurde ein KurzschluB der elektrischen Leitung des
Zimmers bei einer Spannung von 110 Volt mehrmals herbeigefiihrt , wodurch natiirlich der Koharer leitend wurde. Wir
bezeichnen mit a! den Ausschlag des Galvanometers ohne Einscbaltung des Koharers im Stromkreise, den ich als Haupt-
R. Thiildte.
698
strom bezeichnen will, mit denjenigen, der mit Einschaltung
des durch den HauptleitungskurzschluB leitend gewordenen
Koharers entstand, bei welchem jedoch jedesmal vor dem Einlegen der Strom unterbrochen war, und mit y den, der mit
Einschaltung des Koharers, ohne daB beim Einlegen desselben
der Strom unterbrochen wurde, entstand ; diese beiden letzten
Strbme will ich die Koharerstrome nennen. Bei meinen sechs
Stromstarken ergaben sich folgende Werte:
T a b e l l e 1.
++
__
~
0
10,4
13,9
1,308
1 3
1,35
A!
3,2
3,2
6,45
19,o
16,9
3,9
3,85
I
I
4,5
4,65
21,7
5,05
5,23
Diese Werte sind, wie meine ganzen gefundenen Beobachtungen, Mittelmerte BUS je sechs einzelnen Beobachtungen
mit Anwendung des Kommutators , wozu die Quecksilbernapfchen in der Figur bei A und H dienten. Dieselben geben,
wie bei allen anderen Tabellen, mit 10-8 multipliziert die
Stromstarke in Ampere an. Da es nun weiter notig war, den
Koharer mit samt dem Radiumpriiparat in ein Bleirohr einzuschlieBen, so mu6te zunachst die Isolierung desselben in der
Bleirohre sichergestellt werden. Zu diesem Zwecke wickelte
ich den Koharer fest in Isolierband und legte ihn so ohne
Radium in eine 5 mm dicke Bleirohre, welche sorgfaltig von
auBen erschlossen wurde. Mit dieser Bleirbhre, in welcher der
Koharer nichtleitend war, wurden die vorigen Qersuche wiederholt, also zunachst der Hauptstrom, sodann der Koharerstrom
bestimmt und letzterer , indem bei Anwendung einer neuen
Stromstarke der Koharer jedes einzelne Ma1 ausgeschaltet war,
als auch dadurch, da8 die neue Stromstiirke durch blo8es
Umstopseln des Rheostaten gefunden wurde. Aber bei allen
Versuchen zeigte sich auch jetzt absolut kein Resultat. Der
Koharer war, wie es nicht anders erwartet wurde, nichtleitend.
Nunmehr wurde er durch einen KurzschluB der Hauptleitung
leitend gemacht. Bezeichnen wir mit u1 den Hauptstrom, rnit
p, den Koharerstrom, wobei bei Herstellung der Stromstarke
Einfiup der Ionisation etc.
699
der Kohilrer nicht eingeschaltet blieb und mit y1 denjenigen,
wenn e r eingeschaltet blieb, so ergaben sich als Mittelwerte
von wieder j e sechs einzelnen Beobachtungen nach beiden
Seiten des Galvanometers folgende :
T a b e l l e 2.
Die Werte Is, und yl, die wegen der verschiedenen Stromstiirken nicht vollig rnit denen von fs und y iibereinstimmen,
zeigen, da6 auf diese Weise der Koharer in der Bleirahre gut
isoliert werden konnte, da die Bleirohre selbst ohne Kohiirer
einen Uoterschied von 11Skalenteilen des Galvanometers herbeifuhrte. So ist aus den bisherigen Versuchen ersichtlich, daS
der Kohiirer trotz d l e r Spulen, auch der des Galvanometers,
sowohl au6er der Bleirohre, als auch in derselben bei allen
meinen Stromstarken nicht leitend war; dabei ist, es gleichgiiltig, ob die Stromstarken hergestellt wurden, indem der KohiZrer eingeschlossen blieb, oder ob er jedes einzelne Ma1 ausgeschaltet wurde. Durch einen KurzschluS der Hauptleitung
von 110 Volt Spannung leitend gemacht, war sein Widerstand
in und auBer der Bleirohre, von kleinen Schwankungen abgesehen, derselbe.
Anders wird nunmehr der Verlauf mit Radium.
Ich band das Rtidiumpraparat , welches sich in einem
kleinen Glase befand, direkt unter das Metallpulver des Koharers mit einem Seidenfaden fest, so dab sonst keine weitere
Beriihrung etattfand, umwickelte beide rnit Isolierband und
legte so den Kohiirer mit samt dem Radium wieder in die
Bleirohre , welche von auBen fest verlotet wurde, jedoch so,
da6 jede Beriihrung des Bleies und der Silberdrahte, die nach
den Elektroden des Koharers fiihrten, durch das Isolierbitnd
verhindert wurde. Nachdem nunmehr die Rohre uber 24 Std.
ohne Erschiitterung gelegen hatte, wurde der Versuch so vorbereitet , da6 nirgends ein KurzschluS vorkam und alsdann
die Rohre sorgfialtig in den Stromkreis eingeschlossen. Das
700
a. Thi;Edte.
Galvanometer zeigte bei der Stromstiirke 6 einen, wenn auch
kleinen Ausschlag von 1mm und zwar nach beiden Seiten der
Skala. Nachdem dieser Versuch je achtmal wiederholt war,
sollte die Stromstarke 5 Anwendung finden. Hierbei wurde
bei geschlossenem Strom die Umstopselung der Rheostaten
vorgenommen und sofort zeigte das Galvanometer einen Ausschlag von 7 Skt. an, wahrend bei abermaliger Anwendung der
Stromstarke 6 dieselbe auf 0,9.
Amp. stieg. Es geht
hieraus hervor , da6 durch die Umstopselung des Rheostaten
der Koharer starker leitend geworden war, ein Fall, auf den
ich weiter unten zuriickkomme. Da ein EinfluB des Radiums
allein nicht mehr beobachtet werden konnte, wurde der Kohiker abgeklopft, worauf das Galvanometer sich auf den Nullpunkt einstellte. - Nach Verlauf von 48 Stunden wurden die
Versuche wiederholt und zwar so, daS bei Snwendung jeder
neuen Stromstiirke zuerst der Kohlrer sorgfaltig ohne die geringste Erschiitterung ausgeschaltet wurde. So ergaben sich,
wenn wir mit a2 den Hauptstrom und mit p, den KohLerstrom bezeichnen, folgende Werte :
T a b e l l e 3.
Dieselben ergaben, da6 unter dem EinfluS des Radiums
der Widerstand des Kohlrers vermindert erscheint. Wiihrend
ohne Radium das Galvanometer auf Null stand, zeigte es jetzt
bei allen Stromstarken einen Ausschlag an. Den genauen
Verlauf der Werte p2 zeigt die in Fig. 2 bezeichnete Kurve,
wobei die Stromstarken des Koharerstromes Ordinaten, die des
Hauptstromes Abszissen sind. Noch eine dritte Beobachtung
wurde nach Verlauf von einigen Tagen angestellt, bei welcher
die drei ersten Werte von /I20,05, 0,l und 0,2 gefunden
wurden. Da aber bei Anwendung der Stromstarke 3 eine
Klemmschraube aus Versehen auf die Bleirohre fiel, so stellte
sich das Galvanometer eofort auf Null ein, weshalb ich diese
Versuche hier iibergehe ; die Wirkung der Radiumstrahlung
wird aber auch durch sie bestatigt.
EinfEup der Ionisation etc.
701
3.
Und noch in ganz anderer Weise zeigte sich ein EinfluB
des Radiumpriipaxates auf den Kohilrer. Wiihrend bei meinen
Versuchen ohne Radium die elektrischen Schwingungen der
Spulen auf den Widerstand keinen EinfluB ausijbten, ist das
der Fall, sobald der Kohlrer den Radiumstrahlen ausgesetzt
wird. Ich stellte bei meinen weiteren Versuchen nunmehr
die verschiedenen Stromstilrken so her, da0 der Koharer, der
mit dem Radium in der Bleiriihre eingeschlossen war, im
Stromkreise fest eingeschaltet blieb und unterbrach nun den
Strom bei A (Fig. l), stiipselte um urid schlo6 alsdann den
Strom, oder in einer weiteren Versuchsreihe wurde das Umstopseln bei geschlossenem Strom vorgenommen. Die Resultate sind in folgender Tabelle enthalten, wenn wir mit ac3 den
Hauptstrom, mit p, bez. mit ys den Koharerstrom bezeichnen.
T a b e l l e 4.
89
78
I I i
1,08
1,14
1,58
2,35
2,8
1,7
~
0,65
3,3
1
095
'3:89
19
I
095
473
I
I
Fig. 2.
Den genauen Verlauf der Ausschlage /I2und y3 zeigt die
in Fig. 2 bezeichnete Kurve. Da8 hierbei bei der Stilrke 3
des Hauptstromes ein Maximum des Koharerstromes eintritt,,
Annalen der Phydk. IV. Folge. 17.
46
R. Thiildle.
702
welches bei grb6erer Stromstarke des Hauptstromes wieder
abnimmt, findet seine volle Erkliirung in den Kirchhoffschen
Gesetzen. Bei genauerer Betrachtung zeigt auch, wenngleich
in vie1 geringerer Weise, die Kurve 1 bei der Stromstarke 3
ein Maximum.
So kijnnen elektrische Schwingungen in Spulen, auch wenn
sie fur gewbhnlich so gering sind, da6 sie keine sichtbare
Wirkung ausiiben, doch unter dem EinfluS von Radiumstrahlungen durch den Koharer nachgewiesen werden.
Mir scheint dieser Fall noch in anderer Weise bemerkenswert. Denken wir uns in Fig. 1 den Widerstand aus einer
Spule bestehend und bezeichnen ihn mit W, die Stromstirke
mit J, mit L den Induktionskoeffizient und mit P die Potentialdifferenz an dem Kohher, so gilt fiir eine Zeit t, nachdem
der KurzschluS gebffnet ist, nach dem Ohmschen Glesetz die
Difleren tialgleichung
L -dd+Jt
J W - B= 0 ,
als deren Integral sich
ergibt, wobei C die Integratioriskonstante bezeichnet. Bestimrnt
man dieselbe nach den Anordnungen des jeweiligen Verauches,
so gibt die letzte Gleichung ein Mittel in die Hand, da J P W
bestimmt werden konnen , die Induktionskonstante der Spule
zu bestimmen.
4.
Aber auch, wenn der Koharer auf irgend eine Weise
leitend geworden ist, tritt eine Einwirkung der Radiumstrahlung
auf demselben hervor. Wir haben in Tab. I die Wirkung gesehen, welche der LeitungskurzschluB von 110 Volt Spannung
auf den Koharer ausubt. Vie1 gro5er wird aber die Wirkung
desselben Kurzschlusses, wenn das Radium mit dem Koharer
in der Bleirohre eingeschlossen war. Bezeichnen wir mit a4
den Hauptstrom, mit ,B4 bez. mit y4 den Koharerstrom, so
gibt die folgende Tabelle die gefundenen Werte.
EinfEup der Ionisation etc.
703
Tabelle 5.
Die Resultate p4 und y4 entsprechen einander in derund yl, wohingegen
selben Weise wie fruher paund ya und
die Kurve in nachfolgender Fig. 3 den gro6en Unterschied
des leitend gemachten Koharers ohne und mit Radiumwirkung
deutlich vor Augen fiihren.
Fig. 3.
Elektrische Schwingungen l), die durch eine Spule hervorgebracht werden, lassen sich durch den Koharer nachweisen,
wenn ihr Widerstand, ihr Selbstinduktionskoeffizient und ihre
Kapazitat bekannt ist; aber wenn eine solche Spule alsdann
in den Stromkreis eines Koharers eingeschlossen wird, welcher
der Radiumstrahlung ausgesetzt ist, so kann dadurch auch ein
MaB fur die Starke der Ionisation gewonnen werden.
So bin ich zu folgenden Ergebnissen gekommen:
I. Unter dem EinfluB eines Radiumpraparates sinkt der
Widerstand des Koharers auch unter der kritischen Potentialdifferenz zu einer meBbaren Gro6e.
1) Vgl.
E. Liidin, Ann. d. Phye. 7. p. 584. 1902.
46 *
704
€2. Thiildte.
EinfEup der Ionisation etc.
11. Elektrische Schwingungen konnen bei erhohter Ionisation in Spulen von wesentlich geringerer Starke als sonst
nachge wiesen werden.
111. Die Leitungsfahigkeit eines Koharers, die durch Kurzschlub herbeigefuhrt ist, wird unter Radiumbestrahlung bedeutend erhoht.
Als wichtigste Folgerung ergibt sich hieraus das
Resultat:
Die .Leitunysfahiykeit des Koharers ist eine Funktion zweier
Yariabeln, der elektrischen Schwinyungen und der Ionisation.
Unentschieden bleibt hierbei, ob die durch Radiumstrshlung
eingetretene Wirkung bei dem Koharer von Dauer ist oder
nur solange anhiilt, als die Bestrahlung stattfindet. Im letzten
Falle wiirde sie als unwesentliche oder sekundiire Wirkung des
Koharers bezeichnet werden konnen.
D e s s a u , im Mai 1905.
(Eingegangen 31. Msi 1905.)
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
1
Размер файла
458 Кб
Теги
kohrers, die, der, leitungsfhigkeit, auf, einflu, des, ionisation
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа