close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Der heie Oxydkohrer.

код для вставкиСкачать
129
8. Der heipe Oxydkoharer;
vow H a x Hormemamw.
Wie ich in meiner Arbeit ,,Uber T h e an Kontakteniil)
gezeigt habe, verleiht eine Oxydschicht , welche sich zwischen
den sich beriihrenden Teilen eines metallischen Kontaktes befindet, diesem eine eigentiimliche Empfindlichkeit nicht nur
gegen Stromwellen, die durch den Kontakt gehen, sondern
auch gegen elektrische Schwingungen, die aus der Ferne auf
ihn einwirken. Auch durch die elektrischen Schwingungen gerat
der Kontakt selber in Schwingungen, und man kann diese
mechanischen Bewegungen der Kontaktteile am Kontakte selbst
oder vermittelst eines passend angeschalteten Telephons h6ren.
Und die Beobachtungen an der Galvanometernadel ergaben,
daB durch die elektrische Bestrahlung unter Umstanden der
Widerstand der Oxydschicht momentan sehr betrachtlich herabgesetzt wird , so daB gewissermagen KurzschluB auftritt, der
erst durch Klopfen am Kontakte wieder beseitigt wird.
Als brauchbarster Kontakt hatte sich mir damals ein gegliihter und dann wieder abgekuhlter Eisen-Eisenkontakt erwiesen, dessen Wirksamkeit eben auf dem Vorhandensein einer
Oxydschicht beruht, die nach meinen Beobachtungen zu elektrostatischen Anziehungen und thermischen Stromwirkungen Anlag gibt.
L)as rege Interesse, welches meiner Arbeit 2, sowohl wie
einer etwas spater erschienenen Arbeit B r a n l y s g iiber den
Radiokonduktor (Oxydkoharer) entgegengebracht worden ist,
veranlagte mich zu weiteren Untersuchungen uber den EinfluB
elektrischer Schwingungen auf den Oxydkoharer.
Nachdem ich lange Zeit immer wieder mit kalten Oxydschichten gearbeitet hatte, ohne jedoch wesentlich neue Resul-
_ _
1) M. H o r n e m a n n , Ann. d. Phys. 7. p. 862ff. 1902.
?) Vgl. die Referate in: Technische Woche 1. Nr. 1. p. 7. 1902;
Elektrotcchn. Zeitschr. Heft 22. 23. p. 476. 1902; Elektrotechn. Anzeiger
Nr. 46. p. 1389.1902; Prometheus Nr. 664. Heft40.13. p. 640.1909; Naturwissenschaftliche Wochenschrift (,,Natur") Nr. 41. p. 489. 1903.
3) Ed. B r a n l y , Compt. rend. 134. p. 347-349. 1904.
Annalen der Physik. IT.Folge. 14.
9
130
Jf. Hornemann.
tate zu erzielen - die Versuche bestatigten im allgemeinen
immer wieder die eigenartige Empfindlichkeit der Oxydschichten
gegen elektrische Wellen -, studierte ich seit einem Jahre
auch die Kontaktwirkung bei hoheren Temperaturen. Durchschnittlich wirkten nun heiBe Oxydschichten nicht vie1 besser
als kalte, wenn die Kontaktteile aus gleichartigem Material
bestanden. Eine giinstigere Wirkung konnte ich jedoch oft
beobachten, wenn ungleichartige Metalle benutzt wurden. Jedenfalls war das Schnurren des kleinen Induktionsapparates, welcher
im Nebenzimmer stand und keine metallische Verbindung mit
dem Empfangsapparate hatte, immer dann am deutlichsten und
ununterbrochen zu horen, wenn ich Blei mit einem oxydierten
und erhitzten unedlen Metalle in Beriihrung brachte. VerhaltnismO6ig am schwiichsten wirkte Zink, besser Eisen und Neusilber , am besten Kupfer und Kupferlegierungen. Mit dem
hei6en Blei-Kupferkontakte konnte ich das Schnurren des sehr
kleinen Induktoriums noch auf 12 m Entfernung und durch
mehrere Wande hindurch auBerordentlich laut und auch dann
noch deutlich horen, wenn dis Erdungen und der Sende- bez.
Auffangcdraht fehlten.
Als ich dann den EinfluB elektrischer Bestrahlung auf
diesen erhitzten Blei-Kupferkoharer mit Hilfe einer Galvanometernadel untersuchte, fand sich ein ganz eigenartiges Resultat,
das mir weiterer Beachtung wert zu sein scheint.
Die Versuchsanordnung ist aus der nachstehenden Fig. 1
zu ersehen: Zur Erzeugung der elektrischen Schwingungen
diente mir wieder mein kleines, 5 cm langes Induktorium a,
welches von einem Element b betrieben wird, und bei f sehr
winzige Funkchen von kaum l/lo mm Lange gibt. g ist ein
2 m langer Sendedraht, h eine Erdverbindung. Zum Empfangsapparate gehoren das Element i, das Galvanometer (bez. wenn
man horen will, das Magnettelephon) n und der Kontakt li,
welche in Serie geschaltet sind, sowie der Fangdraht p , welcher
dem Sendedraht parallel gestellt ist, und die Erdverbindung q.
Der Kontakt K besteht aus einem Kupferblech m (das meinige
ist 0,5 mm dick, 5 cm breit und 10 cm lang), welches auf einer
festen Unterlage ruht und durch die untergeschobene Flamme o
erhitzt werden kann, und dem Bleistreifen I (etwa 1 mm dick,
1 cm breit, 10 cm lang), welcher an dem Ende, das auf das
131
B e r hezj3e Oxydkoharer.
Kupfer gelegt wird, hakenformig umgebogen und abgerundet
ist, damit er das Kupfer moglichst nur punktformig beriihrt.
Als Galvanorneternadel diente mir eine 2,2 cm lange KompaBnadel, welche von 150 Windungen eines 0,3 mm dicken Kupferdrahtes umgeben ist. Das Element i besitzt nur geringe elektromotorische Kraft.
Der Versuch selbst wird folgendermaBen ausgefiihrt : Man
hebt zunachst das Blei vom Kupferblech ab und uberzeugt
sich, daB die Galvanometernadel richtig (parallel zu den Drahtwindungen) steht. Man achte auch darauf, daB das Blei, wie
h
-
Fig. 1.
in der Skizze, richtig (mit dem negativen Pol des Elementes)
verbunden ist. Wahrend das Blei noch abgehoben bleibt, erhitzt man das Kupferblech durch die untergeschobene Flamme
an einer Stelle so stark, da8 an seiner Oberflache ein dunner
'Oberzug von schwarzem Kupferoxyd (Kupferhammerschlsg) entsteht. Die Erhitzung darf jedoch keinesfalls so weit getrieben
werden, da8 die Oxydschicht Blaschen bildet und abblattert.
Man entfernt dann die Flamme wieder und legt, sobald das
Kupferblech kalt geworden ist, den Bleistreifen auf die oxydierte
Stelle des Kupfers auf. Die Oxydschicht im kalten Zustande
l&Bt, falls sie durch die vorangegangene Erhitzung den richtigen Grad yon Dicke und Dichtigkeit bekommen hat, keinen
nennenswerten Strom hindurch, und die Galvanometernadel
wird jetzt gar nicht oder nur sehr wenig (hochstens bis zu 39
abgelenkt (vgl. Stellung r der nachstehenden Fig. 2). Erhitzt
man das Kupferblech aber von neuem, dann geht mehr Strom
9*
132
M . Hornemann.
durch das Galvanometer. Die Erhitzung des Kupferbleches
geschieht jetzt zweckma5igerweise nicht direkt unter der Stelle,
auf welcher das Blei aufliegt, damit das letztere nicht schmilzt,
und wird so reguliert, daB die Galvanometernadel einen Ausschlag von etwa 20° bis hochstens 60° anzeigt. Wenn die
Nadel in dieser Stellung s (vgl. Fig.2) angelangt ist, dann ist
der gewunschte Grad von Empfindlichkeit des heiBen Koharers
gegen elektrische Bestrahlung erreicht.
Zuweilen
mu8 man, wenn der Kontakt nicht sogleich in den
empfindlichen Zustand versetzt wurde, den Bleistreifen
auf eine benachbarte, gunstiger wirkende Stelle des
Fig. 2.
Kupfers auflegen oder das
letztere nochmals abkuhlen und frisch erwarmen, und manchmal
fuhrt auch Klopfen am Kontakte rasch zum Ziel. 1st der empfindliche Zustand aber einmal erst vorhanden, dann bleibt er auch
dauernd erhalten, falls die Warmezufuhr zum Kupfer nicht
leidet.
LaBt man jetzt bei f‘ Funkchen uberschlagen, dann geht
die Nadel durchschnittlich um S o (5-20”) zuriick bis zur
Stellung t (vgl. Fig.2) und bleibt wahrend der Dauer der Bestrahlung so stehen. Nach Aussetzen der elektrischen Schwingungen kommt der Nadelausschlag aber rasch wieder von selbst,
ohne Klopfen am Kontakte, auf den ursprunglichen Betrag
(Stellung s) zuruck.
Der Versuch gelingt beliebig oft. Man hat nur daranf
zu achten, daB nicht zu kraftige Funken einwirken (es waren
z. B. Funken der Influenzmaschine schadlich), daB ferner eine
metallische Verbindung zwischen Sender und Empfanger nicht
vorhanden ist, und daB endlich der Strom des Elementes i
nicht in anderer Richtung durch den Eontakt geht. Bei zu
intensiver elektrischer Erschutterung (durch groBere Funken
oder bei metallischer Verbindung der Apparate) reagiert der
heiBe OxydkohkLrer iiamlich wie eine Branlysche Rohre: Die
Nadel wird plotzlich ad maximum abgelenkt und kehrt nach
Sussetzen der Bestrahlung nicht von selbst, sondern erst durch
Ber h e g e Oxydkoharer.
133
Klopfen am Kontakt in die empfindliche Ausgangsstellung s
zuriick; und laf3t man den Elementstrom in entgegengesetzter
Richtung durch den Kontakt gehen, indem man das Blei mit
dem positiven Pol des Elementes verbindet, dann beobachtet
man, dnB zunachst schon vor der Bestrahlung ein schwacherer
Strom im Empfanger kreist und die Nadel nur um 5-loo
(bis zur Stellung u) ablenkt
und da6 bei Bestrahlung die
Nadel oft ein wenig starker,
etwa um 2 - - 5 O ,
bis zur
Stellung v , haufiger aber
gleich ad maximum abgelenkt
wird, und da6 immer im
letzteren Falle, oft aber auch
im ersteren Falle der emFig. 3.
pfindliche Zustand, nachdem
die Bestrahlung aufgehort hat, erst durch Klopfen am Kontakt
wieder hergestellt werden kann (vgl. Fig. 3).
Dieser erwarmte Oxydkoharer ist also, wenn die oben beschriebenen Bedingungen zutreffen, ein der Schaferschen
Platte analog wirkender Antikoharer, der sich selbst entfrittet.
Unter Umstanden wirkt er aber auch wie eine Branlysche
Rohre und mu8 dann durch Klopfen entfrittet werden.
Die Entfernung betrug bei meinen Versuchen, bei denen
sehr winzige Funkchen verwendet wurden, allerdings nur 5 m.
Auf gro6ere Funken wird er aber auch in grb6eren Entfernungen ansprechen. Ob die geringe, aber gesetzma6ig verlliufende Nadelablenkung zum Schlie6en eines Lokalstromes
und mithin zur Zeichenniederschrift benutzt werden kann,
muB mit vollkommeneren Apparaten als den meinigen erprobt
werden.
Gar nicht so sorgfaltig braucht man mit der Einstellung
des heiaen Oxydkoharers zu verfahren, wenn man, um zu hijren,
ein Telephon an die Stelle des Galvanometers setzt. Solange
das oxydierte Kupferblech noch kalt ist, hort man eben sehr
wenig. Beim Ermarmen desselben aber nimmt die Tonintensitat
rasch nnd auBerordentlich zu. Es ist gar nicht notig, bei f
Funken iibergehen zu lassen, da schon der Unterbrechungsfunke bei c wirksam ist. Auch kommt es hier nicht so sehr
134
M. Hornemann.
auf die Richtung des Elementstromes im Empfanger bez.
durch den Kontakt an.
Die Wirkungsweise des erwarmten Oxydkoharers ist nicht
ganz leicht zu ubersehen. Wenn der Strom des Elementes i
in der Richtung vom Kupfer durch die Oxydschicht zum Blei
geht - ich bezeichne diesen Fall als Hauptfall -, dann sehen
wir, dab unter dem EinfluB der Bestrahlung die Nadel verhaltnismaBig stark von Stellung s nach Stellung t zuriickgeht,
so daB es scheint, als wurde der Elementstrom schwacher,
wahrend bei entgegengesetzter Stromrichtung - kurz im Nebenfalle - eine verhaltnismaf3ig geringe Zunahme des Nadelausschlages, mithin eine anscheinende Verstarkung des Elementstromes beobachtet wird. DemgemaB kiinnte man den SchluI3
rechtfertigen, dal3 der Widerstand der Oxydschicht durch die
Bestrahlung geandert wird; unverstandlich wurde es nur bleiben,
weshalb im Hauptfalle eine Zunahme, im Nebenfdle eine Abnahme des Widerstandes des Kontaktes unter sonst gleichen
Verhaltnissen eintritt. Und darum ist die Annahme einer
einfachen Anderung des Widersfandes der Oxydschicht allein
nicht geeignet, die Wirkungsweise des heiI3en Oxydkoharers
zu erklaren. Einige Beobachtungen, auf die ich nicht naher
eingehen will, sprechen allerdings fiir ein Mitwirken von Widerstandsveranderungen , und der bei intensiver Bestrahlung in
beiden Fallen eintretende KurzschluB kann wohl uberhaupt
nur durch die Annahme einer sehr betrachtlichen Abnahme
des Widerstandes der Oxydschicht erklart werden.
Einen Fingerzeig, die wahre Ursache der paradoxen Nadelreaktion in den Fallen, in denen ein KurzschluB nicht auftritt,
festzustellen, gibt die Beobachtung einer Differenz in den
Nadelablenkungen schon vor der Bestrahlung (vgl. Stellung s
mit verhiiltnismilBig starker Ablenkung und Stellung u mit
verhaltnismldig geringer Ablenkung). Da in beiden Fallen
die elektromotorische Kraft des Elementes und der Widerstand der Oxydschicht (und der ubrigen Leitung) unverandert
geblieben sind, so mu6 beim Erwarmen des Kontaktes noch
eine dritte Gr6Be in Wirksamkeit getreten sein, und das ist
eben die elektromotorische Kraft eines Thermostromes.
D e r heipe Oxydkoharer.
135
Als ich den durch Erhitzen meines Kupfers entstehenden
Thermostrom gesondert untersuchte, fand sich, daB, wenn eine
Oxydschicht bereits vor dem Erwarmen vorhanden war, ein
verhiiltnisma6ig schwacher Strom in der Richtung vom Kupfer
durch die Oxydschicht zum Blei ging (Nadelablenkung um
2-5 O), wahrend ein verhaltnismaBig starker Strom, der die
Nadel um 5-15O ablenkte, gerade entgegengesetzt vom Blei
durch die Beriihrungsstelle zum Kupfer ging, wenn die OxydI. Hauptfall.
Ia. Tor (u. nach) Bestrahlung
11. Nebenfall.
I1 a. vor Bestrahlung
Ib. wZhrend Bestrahlung
IIb. ashrend (und nach)
Bestrahlung
Fig. 4.
schicht fehlte. DemgemaB wirkt in unseren Versuchen, in
denen j a eine Oxydschicht vorhanden ist, der Thermostrom
im Hauptfalle verstarkend auf den gleichgerichteten Elementstrom ein, im Nebenfall dagegen schwachend auf den entgegengesetzt flieBenden Elementstrom.
Eine Verringerung der elektromotorischen Kraft des
Thermostromes mu6 nun ferner im Hauptfalle naturgemaB
136
M. Hornemam.
einen Ruckgang des Nadelausschlages, im Nebenfalle eine Zunahme desselben zur Folge haben. Und da wir diesen Effekt
tatsachlich beobachten, wenn der heiBe Koharer elektrisch bestrahlt wird (vgl. Fig. 4 Stellungen t und .), so sind wir zu der
Annahme berechtigt, daB die elektrische Bestrahlung direkt die
elektromotorische Kraft des Thermostromes beeinfluBt, sie in
beiden Fallen vermindert.
Mit meinen bescheidenen Hilfsmitteln gelang es mir jedoch leider nicht, diese direkte Einwirkung der Bestrahlung
auf die elektromotorische Kraft eines gesonderten Thermostromes (also nach Ausschalten des Elementes) so sicher und
einwandsfrei zu beobachten , daB die gewonnenen Resultate
meine soeben ausgesprochene Ansicht direkt bestatigen konnten.
Wie eigens zu diesem Zwecke angestellte Untersuchungen
ergeben haben, ist jedenfalls die elektromotorische Kraft des
Thermostromes) der in unseren Versuchen gewiB eine groBe
Rolle spielt, eine auBerst labile GraBe, welche gegen kleinste
Veranderungen an den Kontaktteilen - sei es durch chemische
Prozesse, sei es durch Temperatur- und Druckdifferenzen sehr empfindlich ist. Ich erwahnte bereits, daB schon die
Beschaffenheit der in Beruhrung tretenden Ivf etalloberflachen
die elektromotorische Kraft des Thermostromes andert: Wenn
die Oxydschicht fehlt oder zerstort wird, ist die Stromrichtung
eine andere als beim Vorhandensein der Oxydschicht. Auch
deren Dicke und Dichtigkeit ist von EinfluB auf die elektromotorische Kraft. Druck verandert ehenfalls den am Galvanometer beobachteten Nadelausschlag. Hierbei kommt weniger
die Anderung des Widerstandes der Oxydschicht infolge Annaherung der Kontaktteile und VergroBerung der Kontaktflachen
- ware diese Widerstandsanderung die alleinige Ursache der
Anderung des Nadelausschlages , dann muBte derselbe sehr
betrachtlich zunehmen, was aber nicht der Fall ist - als
vielmehr die Anderung der elektromotorischen Kraft selbst in
Betracht : Diese wird meist schwacher und andert eventuell
sogar die Richtung. Temperaturzunahme innerhalb gewisser
Grenzen andert ebenfalls die elektromotorische Kraft des
Thermostromes. Chemische Prozesse sowie Druck- und Temperaturanderungen kommen sicherlich auch in Frage, wenn
wir eine Anderung der elektromotorischen Kraft des Thermo-
Der heipe 0x.ydkoharer.
137
-
elementes bei der Einwirkung elektrischer Schwingungen zu
stande kommen sehen. Denn bei der Bestrahlung traten ja
Funkenspriihen und chemische Prozesse nebst Temperaturainderungen an den Kontaktteilen auf und die Kontaktteile
geraten in mechanische Bewegungen l), welche mithin auch
Druckanderungen am Kontakte zur Folge haben.
Wenn wir ferner nochmals zugeben miissen, daB daneben
noch Anderungen der Leitfahigkeit der Oxydschicht fur den
Elementstrom eintreten, sobald der Kontakt elektrisch bestrahlt wird, dann bekommen wir ein ziemlich kompliziertes
Bild der Wirkungsweise des heiBen Oxydkoharers.
Einfacher liegen die Verhaltnisse in denjenigen Fallen,
in denen der heiBe Oxydkoharer wie eine Branlysche Riihre
reagiert. Ein KurzschluB, mithin eine sehr erhebliche Verkleinerung des Ubergangswiderstandes der Oxydschicht fur
den Elementstrom tritt immer ein, wenn eine besonders
kraftige elektrische Erschiitterung einwirkt. Das bei intensiver
Bestrahlung zwischen den Kontaktteilen stirker einsetzende
Funkenspriihen, die erheblich gesteigerte Metalldampfbildung,
die durch starkere elektrostatische Anziehung vermehrte Annaherung der Kontaktteile und die damit verbundene innigere
Beriihrung derselben lassen dann eben zwischen den Kontaktteilen eine metallische Briicke entstehen, welche nicht von selbst
zerfallt, sondern erst durch grobe mechanische Bewegungen
(Klopfen) zum Einsturz gebracht wird. Die eventuell gleichzeitig eintretenden Veranderungen der elektromotorischen Kraft
des Thermostromes treten hier ganz zuriick gegeniiber den
Widerstandsanderungen. Fallen jedoch die durch Induktion
an den Kontaktteilen erzeugten Fiinkchen und die mit diesem
Vorgange des Funkenspriihens verbundenen mechanischen Bewegungen der Kontaktteile so klein aus, daB sie eine gewisse
Grenze nicht iibersteigen, dann kommt die metallische Briicke
nicht zustande, dagegen andert sich nachweislich die elektromotorische Kraft des Thermostromes ; und dann ist eine kunstliche Entfrittung nicht notwendig. Wiederum ist es auch hier
die Oxydschicht, welche in erster Linie die Bildung der Metallbriicke verhindert.
__
~~- -
1) Vgl.
M. H o r n e m a n n , 1.
c.
138
M. Hornemann.
B e r heiJ3e Oxydkoharer.
DaB gerade Blei in Beruhrung mit heiBem Kupfer so
giinstig wirkt , kommt vielleicht daher, daB zwischen diesen
zwei Metallen ein MiBverhaltnis hinsichtlich des Leitvermogens
fur Warme besteht. Infolge des geringen Warmeleitungsvermogens des Bleies zeigt sich eine eigentumliche Erscheinung
bei dem Trevelyanschen Wackler, der bekanntlich in schnelle
schwingende Bewegung gerat und einen Ton erzeugt. Obwohl
es mir nur unter Anwendung besonderer VorsichtsmaBregeln
gelang, beim Erhitzen des Kupferbleches einen Ton zu erzeugen und obwohl der Ton oft schon nach kurzer Zeit wieder
verschwunden wa.r, glaube ich doch, daB auch dann noch eine
schwingende Bewegung des Bleies vorhanden ist, welche vielleicht, wie der Klopfer an der Branlyschen Rohre, nur viel
zarter als dieser und immerwahrend die Entfrittung des Koh k e r s mit besorgt und denselben mithin dauernd fur Bestrnhlungen empfanglich macht.
H a l l e a. S., den 24. Februar 1904.
(Eingegangen 6. MBrz 1904.)
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
1
Размер файла
485 Кб
Теги
heie, der, oxydkohrer
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа