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Die Abhngigkeit elektrischer Strme von der Form ihrer Schliessungen.

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417
111. Die AhhLingigkeit elrktrischer Striime oon drr
Form ihrer Schlitfsungen; con P e t e r Riefs.
( A u s den Monatsber. d. Akad. Juni
1862.)
D i e Entdecknng der Riickwirkung des Nebenstromes auf
den ihn erregenden Hauptstrom der leydener Batterie fiihrte
mich auf die Untersucliung, o b in d e r Hauptschliefsung
selbst ein Nebenstrom erregt und dadurch der Hauptstrom
geandert werde. Es wnrden 26 Fufs von den] Drahte, der
die Batterie schlofs, zu zwei ebenen Spiralen gewunden,
diese Spiralen einaiider nahe gegeniibergestel~t, und entweder so mit einander verbuuden, dafs der Entladungsstrom sie in gleicher, oder so, dafs er sie in entgegengesetzter Richtung durchlaufen mufste. Die Erwarmung
in einein andern Theile der Schliebung wurde nicht verschieden gefunden bei dieser verschiedenen Form des Schliefsungsbogens ( P o g g . Ann. Bd. 50, S. 19). Als jedoch
Ha 11 k e 1 bei seinen Ma~netisirungsversucheiidurch den elektrischen Stroin diesen Versuch mit 317 Fufs Draht wiederholte (Pogg. Ann. Bd. 69, S. 330), und statt des Thermometers die Stahlnadel als Priifungsmittel gebrauchte, gab
dieL empfindlichere Mittel einen bedeutenden Unterschied
der Magnetisirung, je nachdem die Spiralen in gleichein
oder entgegengesetztein Sinne mit einander verbunden waren. Es war hierinit die henderung des Entladungsstroines
durch veranderte Forin seiner Schliebuiig angezeigt, aber
der Sina dipser Aenderung unbestimnit gelassen. Als ich
auf meinen Versuch zuiiickging ( P o g g . Ann. Bd. 81 S. 428)
f a i d ich init zwei Spiralen, die zusaininen eine Drahtlange
von 107 Fufs besafsen, dafs die durch den Strom erregte
Erwarmuug vermindert w u r d e , wenn die Spiraleo in gleichein und verstarkt, wenn sie in entgegengesetztein Sinne
verbunden waren, und konnte daraus iiber die Abhangigkeit elektrischer Strome von der Form ihrer Schliefsung
einen empirischen Satz ableiten, der sich bis jetzt in allen
Poggendorff's Annal. lid. CXVII.
27
418
Fallen bewahrt hat. Dieser Satz beifst: Zwei eiiiaiider parallel naheliegende Theile dcs Scliliefsuugsbogei~s der Batterie w.irken auf einaiider. D c r Entladnngsstrom w i t d durch
diese Einwirkuiig geschwacht, weiiii e r beide Theile in
gleicher, uiid verstsrlit , ~ e i i i i er sie i n entgegeiigesetzter
Richt un g d tire h 1%uft , J c d e B i egriii g d es S ch I i e I'suii gsb o ge ns,
in welcher der erste Fall stattfindet, wurde als N-Fortn,
jede iu welcher der zwcite, als U -Form bezeirhoet.
Die Ursache dieser Aenderungen des Stroines erpab
sich aus friihern Erfahrungen. Ich hatte nachgewiesen, d d s
ein Stroin in scinem Gange verziigert wcrtleii kariii durch
eiiien Nebenstroin, den er in eiiieni iicberi deni Hauptdrahte liegendeii Drahte erregt. Dabei war die Richtuiig
des Kebenstl oiiies alleiii diirch die dcs IIanptstroins bestimiiit uiid konnte nicht ohiie diese geliidert werdcn. W e i m
aber ein Ncbenstroin in dein Drahte selbst erregt w i d ,
der den Hariptstroiii leitet, so wird durch eiiie 5 ersrhiedene
Biegoug dieses n r a h t e s die Kichtung des Nebenstromes
gcgeii die des H ~ u p t s t r o m e sge%odert. Es wurde daher
folgerichtig die Verziigei ung durch jene friihere Erfahriing
erklart, uiid die neue Erfahrung, einer Beschleuniguag des
Stroines, der vergnderten I'tichtuug clcs Nebeiistroines zixgeschrieben ( P o g g . Ann. Bd. 81 S. 433). 1)atlurch war
die Aenderung eiiies Strouies durcli die Forin seiiier Scliliefssung auf das Engste mit dein Nebciistroine verkniipft, und
alle Folgerungen aus dieser Ariuahine siiid bestatigt worden.
So war die Gc~iiigfiigigl!.eit der Aenderung des Hanptstromes (dieser stets gemessen durcli seiiie verstandlichste W i r kuiig, die Erwarinung) durcli den Uinstaud erhlarliclt, daCs
der Sebexistroin iiur his in die I3elcgringcii der Battrrie,
uiid daher niclit in sic11 zuriicklaufen honnte. Es war vorauszuseheu , dafs bei gcstattctem Krcislarifc die Aenderuiig
eiiies Stroines vie1 bedeuteiider seyn wurde. Durch Iuduction kann eiri Stroiri a n eiiier Stelle eiiies vollstandig
inetallischen Kreises erregt werdem, und dieser Strom erregt iin Kreise einen Nebenstroin, der in sic11 zurucklauft.
An allen iiidncirteu Stromen ist daher die Abhangigkeit
419
von der Form ihrer Schliefsung sehr grofs und dadurch
die Gelegenheit gegeben zur Priifung der Annahtne, d a k
der Grund der Stromanderung i n einetn in der Schliefsung
erregten Nebeiistrome zu finden sey. F a r a d a y hat nsmlich bei der Etitdeckung des Nebenstroines iin Schlicfsdrahte eiuer voltaschen Kette, der bei Unterbrechung
des Stronies auftritt und als Eatrastroin bezeichnet wird,
die merkwurdige Erfahrung gemacht , dafs dieser Strom
ausbleibt, wenn ein zuin Krelse geschlossencr Draht dein
SchlieCsdrahte der Kette parallel nahe liegt. Es wird, nach
seinetn Ausdrucke, der Eatrastroin d a m auf den naheliegerideii U r a h t i i b e r ~ r a g e n ( e q . resear. 1092). Riihrt also
die Aeuderung der Striime der leydeiier Batterie bei Form% n d er 11ii g ill r er Sch li ers u ii g en v o 11 e i ti eni Extra s t roin e her,
SO mufs diese Aeuderung beseitigt werden koniien durch
P\’ahelegurrg eines der S c h l i e f s u ~ gparallelen gesclilossenen
Drahtes. Diefs ist niir bei der Scbw~clruiig der Striiine
durch die N - Form ihrer Schliefsung vollstiindig gelungen,
und dafs es bei der Stirkuiig des Stromes durch die U-Form
iiur in sehr geriiigem i’vIaake gelang, davou habe id1 den
Gruiid angegeben uiid werde unten darauf zuruckkotnmen.
D a tnir die Strotniinderurrg durch die Schliefsungsform das
Mittel gab, die relative Richtuug der verschiedenen Nebenstriinie des Battcriestromes zu bestiinineii, so habe ich die
Erfahrungen iibcr jene Aeuderung in einer Abhandliing mitgetheilt, die den Titel fiilirt: Ueber die elektrjschen Strairie
hbherer Ordnung I ) . Die bei dieser Untersuchung aagewandteu Apparate waren bequem, aber, ihrcr Wirkulig nacb,
nicht eiiifach. Ich brauchte nsnilich z u r Heystellung dcr
N-Form der Schlicfsung eiiic ebene I)rahtspirale, wid zur
U - Forin zwei solche, a11 gleicbgelegenen Endeii verbundene
Spiralen, orler eine eigene Vorrichtung , die U - Tafel, auf
der eiii Draht im Zickzack befestigt war. Die W i r k u n g
dieser Apparate war krzftig und bestimmt, aber sie brachte
eiiiige Uiiklarlieit in die Beurtheifung des Mechanismus der
Stromanderung. Uin diese zu entferiieu, f a d ich es gera1) IVlonatsbericlite der ilkad. 1851. P o g g . Ann. Bd. 83 S. 309.
27*
420
then, auf jene Versuche mit eiiifacheren Apparaten zuriickzugehen. Es sind im Folgenden zur Formanderung der
Stromschlielsung, freilicli auf Kosten der Bequernlichkeit dcs
Versuches, nur ausgebreitete Drahte gebraucht worden, und
ich bemerke ausdrucklich, dab, wenn Drahtspiralen erwahnt
werden, diese dem Gegenstande der Uiitersuchung fremd
sind, nur zur Erregung des Stromes dieneii und, wenn es
mir iiicht uiinothig erschienen ware, auch durch gerade
Drahte hiitten ersetzt werden konnen. Es haben sich bei
der neueii Aiiordnung der Versuche die friiheren Resultate
durchaus bestatigt, dabei aber auch einige Erfahrungen ergeben, die bei der alten Aiiordnuiig verborgen blieben, und
es gestatten, die Ursache der Stromanderung durch Form?inderung der Schliefsung bestimmter uiid anschaulicher auzugeben, als es bisher geschehen ist.
Der innere Nebenstrom eines Drahtes.
In jedem geradeii Drahte, der einen Strom von kurzer
Dauer leitet, wird durch diesen Strom ein Nebenstrom erregt, der zur Unterscheidung der innere Nebenstrom des
Drahtes heifsell mag. Seine Starke wachst mit der Liinge
des Drahtes, und e r erhalt bei constanter Laiige seineii
grolsten Werth, wenn der Draht dem Strome gestattet, eiuen
Kreislauf zu vollenden. F a r a d a y entdeckte diesen Strom,
indem er ein voltasches Element durch eiiien ausgebreiteten Kupferdraht von 114 Fufs Lenge schlofs, uiid bei der
Oeffnung der Kette einen hellen Fuiiken bemerkte, wahrend bei eiiier Laiige des Drahtes von einelu Fufse der
Funke kaum sichtbar war ( e q . resear. 1068). D e r iiinere
Nebenstrom war bier deshalb so stark, weil e r in einem
laiigen Drahte erregt war und drirch die Flussigkeit des
Elemeiits und die schmale Luftschicht , die der gliinzende
Funke durchbrach, in sich zurucklaufen konnte. Tritt, wie
man nach Analogie zu schlie~senberechtigt ist, auch in dem
Schliehngsbogen der leydener Batlerie ein innerer Nebenstrom auf, so konnte es iiicht auffallen, dafs die Wirkung desselbeu sehr gering ist. D e r Strom kani), des die
421
Belegongen trennenden Glases wegen, nicht in sich zuriicklaufen, und seine Einwirkuug aiif die Erwarinuiig wird deshalb, auch bei grofser Lange der Schliefsung, klein bleibeu. Dieser Grund der Schwache des inneren Nebenstromes falIt aber fort, wenn an den Schliefsungsdralit ein
Zweigdraht angelegt wird, da alsdann der in jedem Zweige
erregte innere PIrebcnstrom durch deli anderen Zweig ablaufen kann. Untersucht ma11 daher die Erwarmung i n einein Zweige der Batterieschliefssuiig, so wird sie, bei einigcr Lange eincs Zweiges, modificirt, sowohl durch den inneren Nebenstrom des Zweiges, dessen Wzrine man pruft,
wie durch den Stroin des anderen Zweiges, der durch jenen
abliiuft. Die vielfachen Stiirungen des Theilungsgeseizes
des Entladungsstromes finden hierin ihre Erklarung, uiid ich
habe, uin jenes Gesetz experimentell aufzuzeigen, niich nur
kurzer Zweige bedieilt , und diese Beschrankung des Versuches in der angegebenen W e i s e begrundet (P o g g. Ann.
Bd. 63 S. 501). Es ist bei der Verzweigung des Schliefsdrahtes der leydener Batterie die Bedingung fur die Entstehung eines starken inneren Nebenstromes, die aus einem
Versuclie Fa r a d a y ’ s hervorgeht I ) , so voIlstaiidig vorhanden, daCs es eine uberraschende, des streiigsten Beweises
bediirftige Entdeckung ware, d a b kein innerer Nebenstrom
in den Zweigen vorhanden sey. Deshalb schien mir der
directe Beweis fur das Vorhandenseyn dieses Stroines in
den Zweigen uberflussig, und ich habe ihn erst viele Jahre
spzter gegeben, als er sich mir zufallig in schlagender Weise
darbot (Monatsber. 1859. 1).
Sehr auffallend lafst sich der innere Nebenstrom mit
dem Thermometer a n einer Nebenscliliefsung der leydener
Batterie, also a n einern secundaren Stroine, nachweisen. In
die Hauptschliefsung einer Batterie aus drei Flaschen, jede
1 ) F a r a d a y schlors eine V o l t a ’ s c h e Kette dureli einen ausgestreckten,
132 Furs langcn Dralit, an dessen Enden ein kurzer Draht als Zweig
angelegt war, in welchem sich eine kleioe Liicke befand. VVuide die
Kette g e o l h t , so ging in dieser Lucke ein F u n k e iiber, niit dem der
innere Nebenstrom des langen Zweiges abflol.
422
init 2,6 Quadratfiifs Relegung, wurde eine aus 13 Fufs eines
0,55 L i ti i c d icli en K rl p fer d ra 11t es g ewuii d cn e e b ea e S pi rale
eiiigesclialtet, dieser cine gleichc Ncbenspirale in 1; Linien
Entfernung gegeouber gestellt und die letztere durch kiirze
Kupferdriihte, cin elektrisches Thcruiometer (dessen Platindrabt 0,037 Linie dick, 35,’, Zoll lang w a r ) , und endlich
durch einen 2.06 Zoll lnngen , 0,0554 Linie dicken Platindralit geschlossen. R’achtlcin sechs ’~lierinometerbeohncht 11 11ge n gc III a ch t ware 11, w it rd c d er PI at i ti d ra h t e rse t z t d u r ch
203 Furs Telegrapliendraht, der ails Kupferdralit von 0,75 I,inie Dicke bcstelieiid , niit Guttapereha rltnprefst war. Dieser Uraht war tlieils a n den W~intleti des Zininiers , tlieils
au f a usgespa 1111 ten Sei d e ti sch nure ti h o cli iib e r d e in Bode II i 11
weiteii Windungen geffiihrt, so dafs die meisten Theile desselbeo aufser Wirkuiig auf eiiiander blieben. 1)er kurze
Platin- uiid der larigc Kiipfcrdrnlit hatten, wie die Rechnung zeigt, nahe dcnsclben Verzbgerungswertli. DeEaungeachtet wirkten sic in der Sciiliefsnng des secundiireii Stromes i n so vcrschiedcuer W e i s e , dafs der fliicbtigste Blick
auf das Tlicrinoineter entscheiden konote, o b der eine oder
der andere Dralit sich i n der Sclrlicfsurig befand. Diefs
zeigen die folpenden Beobachtungen, bei welchen, ziir Messung der Elektricitatsrnenge, die Kugeln der Maafsflasche
& Liiiie voii einaiider eiitferiit waren.
I.
1Slektrici[Ztsmrtige
4
Erwlirruuog b. Platirieins~ti.
ti. itnplereirtscti.
9,9
6
8
20,s
6,l
35,4
10,7
Einh. d. I d .
1?74
15,2
0,49
10
Indoin statt des I’latiudrahtes der Kupferdralit zur Einschal~ung in die Schliefsu~ig beiiutzt wurde, ist dcr Stroin
nahe iun Verlibltnisse 32 zu 9 geschwacht worden. Dafs
diese grofse Schwachung durch den inneren Nebenstro~n
bewirkt wurde, kifst sich Lulzlveifclhaft darthuii dadurch,
dafs sie durcli Nebeiilegung eiiies i n sich geschlossenen
Drahtrs zuni Tticile aufgehoben werden liann. Diefs ist in
den folgendeu Versuchen geschehen, i n welchen, bci Benutzung einer uin die H 4 f t e geringeren Drahtliiiige rxnd bei
423
der Lage derselbeii auf dein Bodeu des Ziimners, die Srhwachung kleiner war, abcr init Sorgfalt bestinimt wurde.
Zwei Stucke des Telegraphendrahtes voii der augegehenen . Bcschaffenheit, jcdes loo+ Fufs Iang, wurden init seidenen Baudern a n einatider gebuiideii, und an deli Wanden und auf dein Furshoden dcs Ziinniers herumgelegt, so
dafs ihre vier Enden an der Schliefsung des secundaren
Strotiies zu liepeii hamen. Dicse Schliefsung wurde zuerst
durcli 1 Zoll des 0,0554 Linie dicken Platindrnhtcs vollzogeir, dann durch den Kupferdraht von lOOt Furs I,ange,
uiicl die Erwarinung beobachtct; zulrtzt wurde die zweite
13cobachtung wiedcrholt, wahrend die Enden des zweiten
Stiiches Kupferdraht init eiiiaiider verbrindeii waren.
ElektricitHts-
mrnge
6
8
10
Einli d. Lad.
Vcrlr.cltnifs
I
1
~
I
1
Plntindraht
22.5
38,5
6.47
1,86
9
Kupferdrnht
1I
E r w I r m 11 n g
12,6
12,4
2'2,s
22,l
34,2
31,2
1,Od
6
denselhen bei geschlosseriem il'ebendraht
17,8
17,s
30,8
48,l
30,0
48,3
1.45
7
Durcb Vertauschung des Platindrahtes niit dem ihm
gleichwertlrigen Kupferdrahte wurde der Strom VOD 9 zu 5
geschwacht uud der geschwachte Strom durch Schliefsuiig
d es n e b c 11 d e in ICri p ferd ra h t e li eg eii den D r a 11 t es w i ed eruin
211 7 gestiirkt.
Dafs e r seinen ersten W e r t h 9 nicht erreiclrte, also die W i r k u n g des iiineren Nebenstromes durch
deli Nebendraht nicht g ~ n z l i c h aufgehoben wurde, kaiiii
nicht auffallen, da der Nebeiidralrt von dein Drahte, dessen WT%rineuntersucht wurde, an den giinstigstcn Stellen
1; Linie (die doppclte Dicke der Guttapercbahullc) und
sonst nocii weiter entfernt lag. Es liifst sich hier iiachweisen, was fur sic11 klar ist und ich fruher auf atidere W e i s e
gezeigt habc, dafs die deli erregendeii Stroiii starkende W i r kung des Nebendrahtes durcli cinen, in diesem Drahte erregten Nebetistroin ausgefuhrt wird. Als bei der Eioschal-
424
tung des langen Kupferdrabtes die Enden des Nebendrnhtes nicht xnit einander verbunden, sotidern iiiir einander bis
etwa 0,l Linie genahert ~ v a r e n , gab die F,lektricitlitsiiietIge
10 eine Erwarinuiig voii 46,2 mid 46,8, also nicht vie1 Weringer, als bei vollkointnerietri Schlusse des Nebeiidrahtes,
wo sie 45,2 betrug. Zugleich aber ersrhien in der Lucke
des Nebendrahtes ein glarizeiider Funlie, als Zeichen des
kraftigeii im Nebeiidrahte errpgten Stroines.
Die Verzogerung, die ein Stroin liarzcr Dauer i n einetn
grraden Drahte durch den innereu Nebenstrom erfahrt,
daueit fort, wenn durch Bicgung zwei entfrrnte Tlieile des
Drahtes eiiiander nahe gebracht wertlcn. Dick zeigt sehr
auffdliend Pin Versuch des folgeiiden Abschnittes. W u r d e
aber auch jene Verz6gerung durch die Bieguiig verringert
werden, weil bei der Erregung des innereii Nebenstrotnes
in einein Stucke des Drahtes ilim eiii anderes Stuck desselben Drahtes nahe liegt, so liontite did's eine nach der
Art der Biegung verschiedene Aeiiderung des Stromes nicht
zur Folge haben. Da iiatnlich nur die W-irkuag in Bctracht
koinineii kann, welche der Nebeiistroin auf den erregeiiden
Strom a u k e r t , der iriit ihrn in deinselbeii Urahtstucke zusammeritrifft, die Starlie und Kichtung des Nebenstroins
a b e r gegen den ihn erregendeii Stroin a n jeder Stelle dieselbe bleibt, der Draht mag durch die Bregung die N- oder
U - F o r m erhalten haben, so kann der innere Nebenstrom
allein niclit die Ursache der verschiedenen Aenderung eines
Stroines nacb der Form seiner SchlieCsung seyn.
Der aufsere Nebenstrom eines Dralites
W e n n der Leitdraht e k e s Stromes kurzer D a u e r so gebogen wird, dafs zwei Stucke desselbeii einander nnhe hornmen, so inducirt jedes Stuck in dem andereii Stiicke eineu
Nebenstrom, den wir deli uurseren Nebenstrom des Drahtes
nennen wollen. Dieser iiiducirte Stroin ist desto stsrker,
je langer die auf einaiider eiiiwirkenden Dralltstiicke sind,
je inehr sie einander parallel liegen und j e kleiner der sie
trenneiide Zwisclienrauin ist. Wghrend also der innere Ne-
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benstrom bei einem Drahte jeder Form auftritt, kommt der
aiifsere Nebeiistrom nur in einem Drahte zu Stande, der
so gelegt ist, dafs zwei entfernte Theile desselben auf eiiiander wirken.
D e r aufsere Nehenstrom verbreitet sich von jeder Stelle,
an der e r erregt wurde, durch den ganzen Leitungsdraht
und volleadet, wenn dieser geschlossen ist, einen Kreislauf.
Uer Strom ubt also in jedem Drahtstucke eine W i r k u n g
aris auf das diesem parallele Drahtstiick und zweitens auf
den Stroni, der mit ihm an derselben Stelle zusammentrift.
Die Fernwirkung ist nicht nur vie1 schwacher als die zweite
Wirkung, sondern sie bleibt auch bei einer Formiiriderung
des Schliefsuugsdrahtes dieselbe, so dafs wir sie nicht weiter zu beachten brauchen. Die Richtung des aufsereu Nebenstromes gegen den ihii erregenden Strom, mit dem e r
an derselben StelIe des Drahtes zusammentrift, ist von der
Biegung des Drahtes abhsngig. VVenii e r bei der N-Form
des Drahtes dem erregenden Strome gleichlaufend begegnet, so fliefst er ihm bei der U-Form entgegen. E s wird
also der aufsere Nebenstrom inerklich werden konnen in
den Aenderungen, welche eiii Strom irgend einer Ordnung
dadurch erfshrt, dafs sein Leituiigsdraht in verschiedene
Formeri gelegt wird. W i e diefs friiher am Hauptstrome
und den Striimen zweiter bis fiinfter Ordnung niit Hulfe
zusaminengesetzter Vorrichtungen gezeigt wurde, lafst es
sich mit geradeii Drahteii an jedem Strome hoherer Ordnung sehr auffallend nachweisen.
Es wurde, wie bereits oben geschehen ist, eiii secundar e r Strom durch zwei 13 Fufs lange Kupferspiralen erregt.
Die Schliefsung des Stromes wurde durch die beiden an
einander gebundenen Telegraphendrahte bewirht ( jeder
100; Fiifs lang), so dafs der Strom beide Drahte durchlaufeu mufste. Hierzu wurde eiii kurzer Verbindungsdraht
(Telegraphendraht 2’ 8” lang) benutzt, der von den 4 Enden des Doppeldrahts zwei, entwcder entgegengesefzt oder
gleich gelegeiie Euden mit einander verband und so die
N - oder die U - F o r m des Doppeldrahts herstellte. Ein
42 6
enipfindliches Thermometer gab bei verschiedener I ~ d u i i g
von 3 Flasclien die folgenden Erwiir niiiiige~i an.
111.
Elehtr icititsrrienge
G
8
10
12
Einh d. Lad
Erm.irm wig
Sdl!icr>ung N-k'urm
U-k'oini 16
.5,2
27
8,4
42
11,3
0,2 1
I ,29
Iiideni der Doppeltlraht zuerst iriit entgegengesetzt, danii
init glcicli gclegenen Endeli in die Schliefsung eingt~schaltet wurde, ist der Strom ini Verh:iltnisse 3 zu 16 veriindert, sein Wertli auf das Eiinffache gebracht worden. Dars
init der 13rw:irinnng ;iuch die mechanischc W i r k u n g des
Stronies eine au~srrortletitlicheVergriifserung erfuhr , wird
uiiten gezeigt werden.
Riihrte die Schw;ichung des Strolris bei der N - F o r m
von einem i n der Schliefsung erregten Nebei~strome her,
so inufste sic beseiligt werdcn durch Nahelcgung eiiies gut
leiteiiden geschlossenen Drahtes a n den Doppeldralit. E s
war a n dein Doppeldrahte ein init Guttapercha belileideter
100: Fufs laiiger 5 Lin. dicker Kupferdraht festgebunden,
der bier als Nebendraht bez~irlrnet werden soll, rind dcssen Enden bisher frei lagen. Uiese Enden wurden mit
eiiiandcr verbnnden und der Stroin gepruft bei N -Form
des Doppeltlrahtes. Ich fuge (leu Beobachtungen die obeii
bei urigesclilosseiiein Nehendrahtc krhaltenen W e r l h e bei.
Die Beobachtungen bei Eirischaltung des 203 F u b langen
auf Seidcnsrhniircn ausgebreiteten Tclcgrapheodrahtes lassen beurtlieilen, welrhe W i i kung der geschlossene Nebendraht auf den durch die N - F o r m geschwachten Stroiii
hatte.
IV.
Sctiliefssung durcli
Doppeldialit 20.3 Furs
20J Furs
Pi-Form
1 N mil Nebenclralrt
einfachen Drnlit 1
Elcktricitiitsmengc
8
10
1'2
Einti. d. Lad.
I
E Iwlirm u ng
10,3
15,6
21,G
0,47
6,2
14,8
223
0,67
427
Hier tritt die merkwurdige Erfahrung auf, dafs cfcr Strom
bei N-Form und gesrhlossenem Nebendralite niclrt nur st:irker ist als bei N - F o r m obne Nebendraht, soiidern noch
merklicli starker als bei Einsclialtuug des eirifaclien ausgebreiteten Drabtes, u u d alle spatern Vrrsnche gaben Dasselbe. D e r gcschlossene Nebendraht liebt nicht iiur die
Schwtichuiig des Stromes auf, welche diirch die N- Form
t e w i r k t wird, sondern seine VC’irkung geht, bei gunstiger
Lage, daruber hiaaus.
Als der geschlosseiie Nebendraht briiritzt wurde, wahrend der Doppeldralit i n IJ - Form lag, gnbcn dieselbeii
Ladungen, welclie o b m die Erwarmuiigcn 16 27 42 geliefert hatten, die W e r t h e 13 26 41. D e r Stroni war also
durch den geschlossenen Nebendraht in gelingem Maafse
geschwacht worden. Es ist darauf keiii Gewicht zu legen,
weil die Schw;ichri~~g
offenbar zuflillig war und daher riilrrte,
dafs der Nebendraht iricht a n allen Stellen eine gleiche
Lage und Entfernung vou jedein Strange des Doppeldrahts
hatte. D e r Nebendraht wirht durch den in ihin erregtell
Nebcnstroin , und wenn rr eine d u r c h g h g i g gleiclie Lage
gegen die beideii Schenkel des U bemahrt, so Itann in ilim
hein Strom errcgt werden, weil der Ilraht die Induction
von zwei cntgegengesetzt gericliteten Strotnen zugleich crfhhrt.
Wahrend also ein gesrlilossener Nebendraht auf einen
elehtrischen Strom, der in eineiu N -fcjrmigen Drnhte flierst,
so liriiftig einwirkt, dafs er diesen Strom stiiiker inactit,
als er in dem gerade ausgcstrechten Drahte scyn wurde,
blcibt der Nebeiidraht auf einen i m U-formigen Drahte
fliefseiideii Stroui ganzlich wirkungslos. Die zweite Thatsaclie, zwar iiicht in1 Geringsten auffalleud, is: zu merhen,
dainit der gebrkachliche Aiisdruck, ein Ncbenstroin werde
auf einen gesrhlossenen Neberidraht uhei tragen, ricliiig aufgefafst werde. Die Verstsrhung, die der beobarhtete Sti om
durcli ’die U - F o r m rrfiihrt, i s t Folge eiries in seiricm Leitdrabte erregten Nebenstromes, und dieser Strom bleibt ungeaodert, wenn auch ein gesclilossencr Draht ihin nahe
428
liegt. Die Aenderung des Nebenstroines kijnnte n u r durch
einen neuen, im Nebendrahte erregten, Nebenstrom gescheheii und findet daher nicht statt, wenn diese Erregung
ausbleibt.
Die Grofse der Stromanderung durch Aenderung der
Schliefsu~igsformhangt haaptsachlich a b VOR der Lange des
Theils der Schliefsung, der die Formanderung erf3hrt im
Verhaltnisse zu dcr ganzen Lange der Schliefsung. Geringeren Einfluh aufsern Material und Dicke der Schliefsung,
wie die folge+iden Versuche lehren. Die bisher gebrauchte
Spirale aus 13 Furs eines 0,55 Linie dicken Kupferdrahtes
bestehend , wurde aus der secundaren Scbliefsung entfernt
und durch eine gleichfalls 13 Fufs lange Spirale ersetzt,
die aus Platindraht von 0,076 Lin. Dicke bestand. Diese
Spirale wurde der Hauptspirale, durch welche der Batteriestrom ging, moglichst nahe gestellt, um den erregten Strom
stark zu erhalten. Die iibrigen Theile der secundaren Schlie€sung waren die fruher gebrauchten, es wurden darin die
folgenden Erwarmungen beobachtet.
ElektriritBts-
einfarhen
Draht
203 Furs
1
N-Form
R
12
Einli d Lad
Vet hBltnifs
1”
1
U
niit Nehendraht
Erwarmung
menge
10
1
Doppeldraht 203 Furs
mit Ne!endraht
- Form
993
14,3
20,7
0,43
100
590
790
10,6
0,22
61
12,4
19,l
28,6
0,58
135
20,o
31,2
44
0,93
216
20,s
30,5
43 5
0,93
216
429
Drahte starker ist, als bei ausgestreckter Schliefsung ohne
Nebendraht.
hls der Schliefsungsbogen des Stromes verlangert wurde,
sein der Aenderung unterworfener Theil a b e r der friiher
gebrauchte war, erfolgten geringere aber nicht weniger
deutliche Aenderungen des Stronies. Die Spirale, in welcher
der Strom erregt wurde uud die bisher aus 13 Fufs Draht
bestand, wurde durch eine Spirale ersetzt, die aus 53 Fufs
eines Linie dicken Kupferdrahtes gewunden war. Eine
gleiche Spirale kain in die Hauptschliefsung und wurde
von jener 2 Linien entfernt. Bei den verscbiedenen Formen des, in der Schliefsung des secundsren Stroines befindlichen, Kupferdrahtes von 203 Fufs Lange erhielt d e r
Strom die folgenden Werthe.
VI.
+
Schliefsung durch
einfachen
Draht
den Doppeldraht
N-Form N mit Nehendr. U -Form U mit Nebendr.
Stromver-
hHliniL
100
83
104
129
130
Das Verhaltnifs des schwachsten Stromes zum stsrlisten
war hier n u r 9 z u 14. Da aber der Strom, in der grofsen
Spirale erregt, vie1 starker als fruher w a r , so koiinte hier
der Versuch, die Aenderuiig des Stroines ohne Thermometer aufzuzeigen, init mafsigen Batterieladuiigen ausgefiihrt
werden. In der Schliefsung wurde ein Eisendraht, 0,05$ Lin.
dick I Zoll lang, angebracht und der Doppeldraht in N-Forni
gebrnucht. Die Elelitricitatsinenge 48, aus 5 Ratterieflaschen
entladen, lieferte einen Stroin, der den Eisendraht dunkel
und unverletzt liefs. Als aber der Doppeldraht durch Umlegen des Verbindiingsdrahtes seiner Enden die U - F o r m
erhielt, brachte der durch eine geringere Elektricitatstnenge
46 erregte Stroin den Eisendraht in hclles Gliihen und
zerstorte ihn ganzlich.
Miill mail sich mit dem Eindrucke auf das Auge begiitigen, so ist die Stromanderung noch einfacher nachzuweisen. E s wurde mit Hulfe der Spiralen von 13 Furs
Drahtlange ein Strom erregt durch die in 3 Flaschen ge-
430
saminelte Elektricitatsmenge 6. In der Schliefsung des secundareii Stroincs, welche deli 203 Fufs langen Doppeldraht euthielt, war eiiie Luckc von 0,l Liuie angebracht.
D e r Funke beiin Uebergaiige dcs Stroines durch diese Liicke
war Itchtschwach, weiiii clcr Doppeldraht in PS -Form lag,
hingegen gliuzcnd, weiiii er die U-Form erhalten hatte.
Es ist noch ein Vcrsuch anzufuhren, n m eiiie Folgerung nus den friiherii Versncheu direct aufzuzeigen. Bei
Einschaltung eines gegebeaen Drahtes in die Bahii eiiies
Stronies erlialt man zwar den Stroan am starksten, weiiii
der I h h t in die U - F o r m gclegt wird, aber seiii W e r t h
bleiht stcts I~leiuerals er durch eiiieii gcradeii Draht, selbst
\ on g i iifsei em Vcrzbgeruii;;swertl~e, erha!ten wird, weiin die
Lhrige des letzterii gcgcu die des gegcbenen Drahtes hinIaiiglich kleiu gctioi~in~en
wird. Es wurde eiii Stroin iiiit
deli heiden Kripferspiraleri VOII 13 Fufs Drahtlaoge erregt,
in seiiie Scliltelsui~g d e i doppeltc Kiipferdraht in beitlen
For incii, und zuletzt eiii Platindrabt 0,0566 Lin. dick, 6,7Y
Z O l l laug eingeschnltet
Elelitiici~~itsrnrrige i n
l~lnsclren
3
6
8
10
Eimheit d. Lad.
Die We1 he tles Stroines bei 13iiischaltuug des 203 Fufs
langen Kupferdrahtes in N - uiid U - F o r m verhielteii sich
wie 7 zu 37, also nahe wie i n Versiirh 111 bei derselbeii
Auordnuiig des Apparates, w o die& Verhiiltiiifs 3 zu I6
betrug. Aber der griifste W e r t h des Stroincs war noch
bedeuteiid kleiiier als c r eihalten wurde, weun statt des
Kupferdrahtes der l’latiiidraht in die Srhliefsuug gebracht
war, obgleicli Ietzterer init 570 Fufs Knpferdraht gleichwertliig war. Es riihrt diefs, wie sich zeigen wird, daher, dafs
die Lange des Platindrahtes, VOII weiiiger als 6 Zollen, ge-
431
gen die Liinge des Kupferdrahtes selir kleiii, wid dcshalb
sein iiinerer Nebenstrotn geriiiger war, als der im Kupferd ra h t e b e i d er U-Fo r in ziiruch g e b lieb e ii e Neb enst r 0111.
Ursaclie der Abb%ngiglteil des Stromes von der Form seiner
Sicliliefsung.
Alle friiher von inir veriiffeiitlichteri, wie die hier initgetheilteii Versuche iiber dic Starke eiiies Stroines bei verschicdener Form seiner SchlieT~uug,liahcii dassolbe Resultat gegebeii, das sich fur deii einpirischeii Bedarf selrr einfach aussprechen 1aI"st. Weiin zwei Tlicile des Lciters cilies Stroines 7'011 liurzer Dauer iialie an eiuander gelest
werden, so ist der Stroin schwiiclier, als bei gerade ausgestrecktein Leiler, iin Fall er in beideii Theilen init gleicher
Ricbtung, und stiirker, ~ v e n i ier dariii init entgegeiigesctzter
Kichtuiig flicfst. Ein dem Leiter iialieliegeiider in sich ges chl oss e ~e ]r 1)rat ti ii der t, na ch M a a fsga b e seiner Schli c Csrin g,
deii Stroin i i n Leiter, im Falle daTs h i Nebciidrnthe selbst
eine Elektricitatshewegung stattfindet. 1st eine soiche Bewegutig iiicht vorhariden, so bleibt der Nebeadraht wirkungslos.
Die Ursache dieser, ihrer Griifse nacli, sehr verwickelten Aeirdcruiigeii eines Stromes war durch Versuche gegeken, die bei ihrer Auffinduiig bereits rorlagen. F a r a d a y
hatte eritdrckt, dafs bei Uiitcrbrcchuug eiiies \-oltasclieii
Stromes im Strourlciter cin iieuer Strorii aiiftritt, der iuducirte Stroin oder Nebenstrom, und hatte eine Wirkuiig desselbeii uutersucht , den Glauz des Funkcns, init clcn~ e r
ubcrgeht. Es hatte sich ergebeu, daCs diese VC'irhuiig a m
siirksteu ist, wenn der Leitringsdraht schrnubciifijrinig aufg e w u 11den, sch w 3 ch er, wen 11 d e r D ra h t ge r ad e a usges t r ecli t
ist, uiid d a f ~sic ausbleibt, ~ e n ncr in der Blitte uingebogen, also in U-Form gelegt wird ( e z p . resear. 1096). Die
Erwariiiung durch einen Stroin der leydener Batterie zcigt
genau das e~i!gegciigesetzteVerlialteu : die schwachste Erwarmung im Sclrlie~ssnng~dral~te
wenn er in N-Form gclegt,
eiiie starliere weun er gerade ausgestreclit war, die stiirkste
432
wenn er die U-Form erhalten hat. Dieser Widerspruch
lost sich leicht. Wahrend in F a r a d a y s Versuchen nur
die Wirkung des erregtei Nebenstromes beobachtet wird,
tritt in den Versuchen an der leydeiier Batterie die W i r kung des erregteii zu dei des erregeuden Stroines hinzu.
Nun ist es durch Versuche erwiesen, dafs ein Nebenstrom
von bestiinmter Richtung den erregenden Stroin in seinein
Gange auf-Luhalten, die durch diesen bewirkte Erwarmung
zu verniiiidern vermag, und cs war nur die Aniiahine zu
inachen , dafs eiii Nebenstrom von der entgegengesetzten
Kichtung den erregenden Strorn beschleunigt, uin die Aenderung cines Strornes durch die Formanderuug seiner
Schliefsung mit den fruheren Erfahrungen in Eitikla~ig zu
bringen. Bei dieser Erklarung war von den beiden Theilen des Nebenstromes, der mit dein erregeliden Strome in
deniselben Drahte fliefst, nur der Tlieil in Betracht gezogen worden, der durch die Biegung dcs Drahtes eine verauderte Richtung erhalt, und es war dadurch die Art, wie
er die Beschleunigung irn U-Drahte bewirkt, uiiklar geblieben. Weiin auch der andere, bisher vernachlassigte Theil
des Nehenstroines bei der Ableitung der Erscheinung hiazugezogen vvird, so ergiebt sich die Beschleunigung des
Stromes durch die U-Fonn als eiiie nothwendige Folge der
Verzogerung, die er in einein gerade ausgestreckten Drahte
erfahrt, iiiid man gelangt zu folgender eiiifacheii Erklarung
der bier betrachteten Erscheiuuogen.
Es ist gezeigt worderi, dafs i n einem ausgestreckten
Leiter , durch den man eiuen elehtrischen Stroin hindurchgehen larst, eiii innerer Nebeiistroin erregt wird, der den
Gang des Stromes ierzogert, uiid zwar uin so niebr verzogert, je starker der Nebenstroin ist. Der erregeiide Stroin
besteht also im Leiter eine laiigere Zeit, als er bestehen
wurde, wenn der Bebeiistroiii feblte. Kijnnen wir den innereii Nebenstroin schwachen, so wird der erregeiide Strom
scbneller fliefsen, und langsainer, wenn wir ihn verstarlien
liontien. N u r der erste Fall ist ausfuhrbar, wenn der Stromleiter gerade ausgestreckt bleiben soll. Ein vollkominen
433
geschlossener Draht dem Leiter iiahe gelegt, schwacht den
inneren Nebenstrom, uud damit wird der Slrorn im Leiter
verstarkt. Dnrf hrngegen der Leiter unigebogen werdeu, so
lassen sich, oline Anwendung des Nebeudrahtes, beide Falle
ausliihreo. D a ii~inlich jeder Theil des Leiters iii einem
ihni nahetretenden Theile desselben Leiters eioen iiurseren
Neberistroin erregt. so kann durch die Riegung des Leiters
bewirkt werden, dafs dieser %&ere Nebeiistroin deni inneren Nebenstrom an jeder Stelle des Leiters entweder mit
gleicher oder init entgegeugesetzter liichtung begegnet. Trifft
der aufsere Nebenstrom den inneren mit gleicher Richtung,
SO fiigt e r sich ilirn hinzu; trifft e r ihn mit entgegengesetzter, so hebt er ihn theilweise auf, weil zwei Striime derselben Orduung init entgegengesetzter Richtung riicht in
detnselbeii Stiicke eines Leiters sich bewegen kiinnea. Die
Aufhebung des innern Nebetistromes ist eiue n u r theilweise, well der aufsere Sebeustroin, a m griikerer Entfernung erregt, stets schwacher ist, als der innere Nebenstrom.
Man sielit nun sogleich, dafs in einein N-fiirinigt-n Drahte
der 8ufsere Nebeiistrom den inneren mit gleicher Riclitung
triift, aber init entgegeugesetzter in einem U -lorinigen. Es
wird also ein Strom, der in einem N-formigen Urahte fliefst,
schwacher, der i n einem U-forinigen fliefst, stZirker seyn
mussen, als in dem gerade ausgestreckten Drahte, und
diese Aenderuiigen des Stromes folgen unruittelbar ails den
zwei Sltzen: ein Nebeiistroin, dcr mit dem ihn errcgenden
Stroine in demselben Drahte fliefst, verzogert den Gang
dieses Stromes; und: zwei Nehenstrome in dernselben Urahte
wirken auf den erregenden Strom mit ihrer Suinme oder
mit ihrer Uiffereiiz, je nachdein sie eine gleiche oder eiue
entgegengesetzte Richtung verfolgen.
Diese Ableitung der Ersclieiouiigen wird durch die Versuche kraftig unterstutzt. Nach der gegebenen V o r s t e l l u ~ ~ g
sind in einein N-fiirinigeii Leiter aufser dem erregenden
Strome zwei RTebenstriilne, von welchen der starkere, d e r
innere Nebenstroin, schon in dew Leiter vorbanden war,
als e r gerade ausgestreckt war. Legt man einen gescblosPoggeodorff’s Anna1 Bd. CXVII.
28
434
senen Draht dem N-fiirmigen Leitcr nahe, PO mussen beide
Nebenstriime geschwacht werdcu, und der erregende Strom,
der durch die N-Form geschw#cht war, wicder slsrker erscheinen. Diefs wurde i n meinen fruheren Versuchen gezeigt, in welcheii zur Schw#chung des Stromes die Spiralforin des Leiters gebraucht war; aber dcr giinstigsle Fall
bestand darin, dafs der gcschwachte Strom durch den gesctilosseneii Ncbendraht beiuahe auf die Starke gebracht
wurde, die er vor der Schw#chung besessen hatte. SO betrug der W e r t h des Stronies 100 bei geradem Schliersungsdrahle, 74 als dieser zu einer cylindrischen Spirale gewnnden war und wurde durch die Naherung einer zweiten
Spirale auf 98 gehoben ( P o g g . Ann. Rd. 83 S. 332). In
der rorliegenden Abhandlung geht, was niclit vorauszusehen war, die Wirkurig des Nebcndrahtes vie1 weiter. So
war z. B. im Versuche LV der W e r t h des Stromes bei ausgebreitetem Drahte 100, bei N-fortnigem 51, und durch
den geschlossenrn Ncbendrnht wurde der letzte Werth auf
113 gebracht. Es geschah diels durch die sehr gunstigc
Lage des Nebendralitcs dicht au den Schenkeln des NDrahtes. D e r Nebendraht hatte nicht n u r die W i r k u n g
des aul'seren Nebenstromes aufgehoben, der die Schwachung
des Stromes durch die N - F o r m bewirkte, sondern ferner
einen Theil des inneren Nebenstroines unwirksam gemacht,
dem die SchwZchung des Stromes im geraden Drahte zuzuschreiben ist.
In einem U-fiirinigen Drahte wird a n jeder Stelle ein
Theil des inneren Nebenstromes durch den aufseren aufgehoben, und dadurch die Verstlirkung des erregenden Stromes bewirkt. Ein geschlos~eiier Draht in gleicher Lage
und Eutfernung von beiden Schenkeln des U hat keine
W i r k u n g , weil in ihm iiachweislich keine Elekiricitiitshewegung statt hat. Liegt der Draht dem einen Schenkel
ngher als dem anderen, so fiihrt e r einen, wenn auch sehr
schwachen Strom, und seine W i r k u n g kann entweder den
einen oder den entgegengesetzten Erfolg haben. Nach dem
allgemeinen Satze niimlich, dais die Induction in einem Lei-
435
t e r geschwacht wird durch die Nahe eines geschlossenen
Drahtes, mut's in den Schenheln des U der innere rind au&ere Nebenstroin geschwacht werden, der innere aber weniger a l s der aufsere. Von dem Verhiiltnisse beider StriSuie
zu einander, wie von dem W e r t h e ihrer Schwachung hangt
es ab, o b die Differenz beider Striiine kleiiier oder griifser
ist, a l s sie vor Anleguiig des Nebeudrahtes war. Iin ersten Falle wurde der Nebendraht den erregenden Strom
im U-Drahte starken, iin zweiten schwachen. in der T h a t
sind i n ineineii Versuchen beide Aeiiderungen des Stromes
vorgekoinu~en, sie waren aber stets so unbedeuteod, d a k
ich kein Gewicht auf sic gelegt nnd es aicht der Muhe
werth gehalten habe, ihren Betrag aus einer grijkereii Zahl
von Beobachtungen geiiou zu ermitteln.
Eine fernere Bestatiguiig der gegebenen Erklarung liegt
in Folgendem. Gleichwerthig werden zwei Drahte genannt,
die einzeln zum Schliefsungsbogen einer Leydener Hatterie hinzugesetzt, die Erw$rmong ungeandert lassen, die der
Entladnngsstrom a n einer constanten Stelle des Bogens hervorbringt. Bei freier Verfugung fiber Metall und Dicke
der Drahte lassen sich ihre Langen beliebig verschieden
machen. Setzt man zwei solche Drahte zum Schliehingsbogen eines secundaren Stronies hinzu, so gieht, bei geniigendem Unterschiede der Langen beider Drahte, nicht n u r
der kurzere Draht einen starkeren Stroin als der lange,
sondern diefs ist noch der Fall, wenn der lange Draht iu
U - F o r m gelegt, der Strom darin also zu seiner grofsten
Starke gehracht worden ist. Es folgt diefs daraus, dafs der
innere Nebenstrom im langen Drahte durch d e n aufseren
Nebenstroin niemals ganz aufgehoben werden kanii, und
man dem inneren Nebenstrom im kurzen Drahte durch Beschrankuiig seiner 1,ange inilner einen kleineren W e r t l ~zu
geben vermag, als der zuruckbleibende Theil des Nebenstromes irn langen Drahte besitzt. Hiervon ist in Versuch
VII ein schlagendes Beispiel gegeben worden, indem d e r
weniger als 6 Zoll lange Platindraht einen merklich starkeren Strom g a b , als der 203 Fufs lange in U-Form gelegte
28
*
436
Kupferdraht, obgleich der Platindraht nach der Rechnung
mehr als den doppelten Verzogerungswerth des Kupferdrahtes besafs.
D e r ( h i n d d e r Aenderung eines Stromes durch Foringnderung seiner Schliefsung lafst sich niit wenig W o r t e i i
anschaiilich machen. In einein Drahte, er sey gestaltet wie
e r wolle, wird ein Strain kurzer Dauer in seinem Gange
aufgehalten dorch einen Nebenstroin, den jener in der
Masse des Drahtes erregt. Der Nebenstroin und dainit die
Verziigerung des erregenden Slroines ist a m starksten, wenn
der Drallt die N - F o r m hat, wo der Ncbenstroui aus zwei
Theilen bestelit, die z ~ i ~ a i n u ~ e n w i r k eecliwacher,
n,
wenn er
gerade ausgestreckt ist, weil dann n u r der eine Theil des
Ncbenstromes vorhnnden ist, uiid am schwachsten, wenn e r
in U-Form gelegt worden, w o die beideii Theile des Nebenstrornes einander entgegenwirlien.
So einfach hier die Kiickwirkung des Nebenstroines auf
den ihii erregenden Stroin auftrift, indein mit der Sterke
des in dein Stroinleiter selbst erregten Nebenstroines ouch
die Verzogerung dcs erregenden Stroines zunimint, so verwickelt wird sie, wenn ein zweiter Nebenstroin in eiriein
neben dem Leiter liegenden Drahte erregt wird. Ich habe
friiher in vielen Beispielell die inerkwurdige Tbatsache aufgezeigt, dafs der durch seine Leitung geschwachte Nebenstroin eine grofsere Verzogerung hervorbringt, als der ungeschwhchte, und bei zunehmei~derVerlangerung des Nebendrahtes die W i r k u n g auf den erregenden Strom eiii
Maximum erreicht, so dafs inan stets zwei verschiedene Langen des Nebendrahtes durch den Versuch finden kano, bei
welcben der erregende Stroin denselben W e r t b erhalt.
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