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Die elektroskopischen Eigenschaften der Thermokette.

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411
VI. Die elektroskoprkchen Eigenscha/ten tier Thermokette; oon R. K o h l r a u s c h .
B e i den Hydrobetten bemerken wir, dafs mit dem Strom
zugleich allemal eine besondere Anordnung freier Elektricitat auf der Oberflache der gaozen Kette sicb einstellt.
SOWOI~I
die altere, Ohm'sche Theorie als auch die ueuere,
von K i r c h h o f f ' ) und W. W e b e r * ) bringen diese
freie Elektricitat in einen ganz bestimmten Causalnexus
mit dem Strome, so dafs man nacb ihnen gezwungen wird
anzuuebmeo, dafs iiber jeden geschlossenen Leiter, der die
Ursache zu einem Strome in sich selbst triigt, oder mit
W e b e r ' s Worten, wo die gegebenen elektromotorischen
Krafte sich nicbt fiber die ganzc geschlossene Kette erstrecken und in allen Theileu den Widerstloden proportional wirken 1 1 , freie Elektricitst nach bestimmten Gesetzeii
ausgegossen erscheine. Die Thermokette gehsrt in diesc
Kategorie geschlossener Leiter, und da, so vie1 ich wenigstem weifs, bisher weder auf ihrer Oberflache, wenn sie
geschlosseu, noch ao ihren Polen, wenn sie gebffnet ist,
freie Elektricit;it beobachtet wurde, so habe icli es unternommen, uber diesen Punkt entscheidendc Versuclie anzustellen.
Die GrBfse der Wirkiing einer Hydrokette z. B. der
Daniell'schen , auf meine elektroskopische Hiilfsmittel war
mir bekannt. Indem nun die elektromotorischen Kriifte
dieser Hydrokette und einer einfacben Therinokette durcb
Hfilfe der Maguetnadel verglicheii wurden, konnte die Anzahl der Glieder eiuer Th'ermokette bestimmt werden, vou
welcher eine hinreicbende Einwirkuug auf die elektroskopischen Mefsiiistrumente erwartet werden durfte. Nacli
Anfertigung einer solchen Kette hat sich das Folgende ergebeii :
))
1 ) Diese Ann. Bd. 78 S. 506.
2 ) Elektrodjmamische Maatbertimrnungen , insberoodere Widersbndrmessungen von W. W e b e r
4.12
Die Themokette besitzt Spannungselektricitat an ihren
Polen, wenn sie geoffnet ist; ebenso seigt sich diese Elektricitat auf der ObertZiiche der geschlossenen Kette und zwar
nach denselben Gesetzen wie bei der Eydrokette.
Der Beweis der Ricbtigkeit dieser Behauptung wird sicli
atis der Untersuchring selbst ergeben.
1. B e s c h r e i h u o g d e r K e t t e .
Aus Eisendraht voii etwa 0,5 Millimeter Durchmesser
und aus schmalen SI reifen von Neusilberblech war eine
Thermokettc voii 769 Paaren gebildet worden, also von
doppelt so vielen Lsthstellen 1). Sie hatte die Gestalt eines Rechtecks und die Hdfte der Lbtbstelleu befand sicli
in derselben Ebene unterhalb eiries horizontalen Brettes,
die andere Hzlftc, zugleich mit den Pulen der Kette, oberhalb desselbeu. W a s hier so eben Brett genannt ist, bestand eigentlich aus einem hblzernen Rahmen , in welchen
eine Reihe neben einander gelegter (8 Zoll langer, 4 Zoll
breiter und
Linie dicker) Brettchca eingespannt war,
zwischen denen, in Siegellack eiugekittet, sich die Reibeu
der Eisendrlhte uud Neusilberstreifen befanden. Die ersteren waren an ihren Enden rechtwiuklich umgebogen
and mit den Neusilberstreifen diirch Zinu zusammengeliithet, aufser an der oberen Lathstelle des 42OStenPaares.
Hier war an den oben hcrvortretenden Neusilberstreifen
eiu Eisendrnht geliithet, und dieser mit dem folgenden Eiseodrahte diirch eine Kleininschraube verbunden, so dafs
es mbglich wurde, aufser der gnnzen Kette auch noch (in
oder & derselben 211 priifen. Die Linge
runder Zahl)
der Drghte und Streifen betriig 2,5Zoll, so dafs sie auf
jeder Seite etwa
Zoll frei hervorstanden. Mitten zwischen den Lsthstellen der unteren Seite befand sich die
KugeI eines Thermometers, dessen Stand auf der anderen
Seite des Brettes abgelescu wurde.
+
+-=
I ) Dafs
anf beiden b i t e n glrielr vie1 Lcithotellen sich befanden uod niclit
auf der einen Seite eine mehr, war dadnrcli bewirkt, daTs die Kette mit
Eisen anfing und auf derselben Seite rnit Eisen endigte.
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Da eine solche Kette schoii eineu sehr bedeutendeii
Widerstand bietet, bei den folgeudeii Untersuchiingen aber
ein Sehlielsungsbogen von iioch vie1 griil'serein Widerlitande
benutzt werden sollte, so schieu es mir unthunlich, die eiiie
Seite derselbcii in eiue erhitzte Fliissigkeit zu taucheti, weil
bei der hierdurch bewirkten Nebenschliefsung die Anordnung der freien Elektricitat aiif der Oberlllche der Kette
in eiuer Weise modificirt werden mubte, welche bei der
Unkcnutuit der Leitungswiderstaude in der Fliissigkeit uicht
geliirig zu iibersebcii war. Auherdem auch handelle es
sich trotz der grofscu Menge der Paare jedenfalls uur ULU
eine ganz geriiige und am Coudeusator nufzusuchcnde
Spannuug der freieii Elektricittit, uiid es schien deshalb
keinesweges geratheu , die Meuge von liydrogalvanischeii
Strbmen zuzulassen, welche beim Eintauchen der heterogenen Metallc in der Fhssigkeit nothweudig eutstehcn mufsten uud an den Endeu der Kette durch uugleiche Polarisationeu einen Zustand herbeifulireu kounten, diirch welchen eiue Laduug des Condensators bewirkt uud auf Rechnung des Thermostromes gesetzt wurde, mit deln sie doch
nichts zu thun hatte.
Um also die Kette in ihrem durcb das Siegellack streng
isolirten Zustaude zu erhalteu und doch eioe hinreichendc
Temperaturdifferenz der Liithetelleii herbeizufiihrei~, miifstc
ich luich heifser Luft bedieueu. Ich schlofs zu dein Ende
die uutere Seite der Kette, auf welcher aucb die Thermometerkugel sich befaod , inilglichst dicbt in einem blechernen Behalter von etwa anderthalb Zoll Hbhe ein. Dieser
Behalter tauchte eiiien halben Zoll tief in Wasser, welehes durch uiitergestellte Weiiigeistlampen zu bestirnmten
Temperatureu erwaruit werden Louute. Obschon die vou
den Flaminen und detn heifsen Wasser seitlich emporstr6lnende heifse Luft durch eiiieii breiten Rand vou Pappe
von der oberen Seite der Kette abgehalten wurde, erwarmten sich die oberen Lbthstelleii doch sehr bemerklich und
zwar mittelst Wamefortpflanzuug in dem mit schlechteu
Leitern umgebenen Drabten selbst, so dafs ich zu ihrer
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Abkiihluug diclit iiber ilineu eiu breites Blechgefafs init
Schuee anbrachte.
Mali sieht, d a b es bci eiiier solcheu Eiurichtuug unmiiglich ist, die Temperaturdifferenz der Lathstellen aucti
iiur eiuigermakmi geuau zu bcstimiiien. Als z. B. die Lainpen eiue lauge Zeit gebraniit hatteu uud das Wasser eiiic
zieinlich coustaiite Temperatur voii 65" K. aiigenommeu
hatte, blieb das iiiit deli uuteren Lathstellcii eiiigeschlossene Therinouieter iiuter laiigsameu Scliwaukuugeu von etwn
eiiieu halben Grad auf
K. stehen. W i e iiuu das Schiieedach iiber den obereu L6thstelleu abgenomiuen wurde, war.
deniioch eiiie Erwarinuug dieser iiber die Luftteinperatur
mit der Hand wahrzuuehmen. Schatzungsweise taxire icli
in diesem Falle die Temperaturdiffereuz der Lathstellen
auf I 0 bis 15 Grad. Uugdahr deli eben erzahlteu Zustand
der Kettc mag mau sicli bci den Versucheii 2 uud 3 der
folgendcn Numuier deukeu.
11.
Versucbe.
Die Pole der isolirteii Kette fiihrten zu zwei isolirten Quecksilberiiapfcheii.
Mit diesen Nrpfcheu koniiteu
die Messiogplatteu eiues Condciisators verbunden werden, sowohl wenn die Napfchen verbundeu bliebeu als
weiiu beliebige Drahtllngen eiues Rheochords zwischeo ihuen eiugeschaltet wareu uiid von dem Stroine durchlaufeii
wurdeu. Von deuselbeu Nayfcheii aus war der Strom der
Kette durch ein empfiudliches oder auch eiu wit wenigeii
Wiuduugeu verseheues Galvanometer zu leiteu, sobald nam.
lich dereu Eudeu in die NapCclieu getaucht wurden. Als
Elektrolneter dieute mir das vielfach erwlhute von mir
verbesserte Dellinauu'sche Iustruiueut , doch belnerke ich
dabei, dafs jedes empfiiidliches Sauleii - Elektroskop die
eiitstaudeneu Laduugeu des Elektromotors wurde augedeu.
tet habeu.
1. So latige die Kette nicht durch die ungleich augebrachfe Warine in Temperaturdifferenz der Lathstellen gesetzt wurde, lief's sich iiiit ihreu isolirteu Poleu der Con-
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det!salor nicht laden. Sobald aber uach Aaziiuduug der
Weiogeistflammeu das Wasser sich zu erwzrmcu begauu
und die zur Probe eiugeschalteteu Galvauometer eine Ableukuug der Nadel zeigteu, ladete sich, bei Aussclilufs dieser Galvauometer, der Coudeusator, uud zwar bei Zuuahme
der Temperatur des Wassers immer starker. Der Pol, vou
welchern aus der positive Stroin das Galvauoiiieler durchlief, theilte auch der Coudeusatorplatte positive Elektricitat mit. Es stellte sich dabei heraus, dafs der Strom an
der heifscn Lsthstelle vom Neusilber zum Eisen tibergiug.
2. Es wurde, wabreud die Telnperatur-Verhiltuisse
statioiilir gewordeu wareii, die gauze, tibrigeus uicht geschlosseue, Kette zur Laduug des Coudeiisators beiiutzt
uud das Elektrometer lieferte fiir diese Laduug die Zall
1,97. Darauf wurde mit 349 uud eudlich wit 420 Yaareu
der Kette die Laduog des Coiideosators bewerkstelligt. Die
vom Elektrometer gelieferteu Zalilen 479 uod 1,18 htitteu
sich wie 5 zu 6 verbrlten sollen. W e o u sie davon ziemlich bedeutend abweicheu, so hat das seiueu Gruiid wahrscheiulicli dariu, dafs uugleiche Temperaturverhllttiisse in
deii beideii Hiilfteii der Kette obwsltetcn, was bei der Art,
wie der Versucli augeorduet war, uicht zu verrvuudcru ist I ) .
Doch eutspriclit die Summe der Spautiuugen ia den Theileu
der Kette iuit (absoluter uod defshalb gewifs zufalliger)
Geuauigkeit der Spanuung der gauzeu Kette.
3. Es haudelt sich nun darum, ob auf der Oberflache
der gescblosseneu Kette dieselbe Anorduuog freier Elektricitat sich zeige, wie bei der geschlosseneu Hgdrokette.
Urn diefs zu untersucheu, bliebeii zwei Wege; eutweder
verschiedeae Stelleu eiues sehr Iiuigeu Schliefsuugsbogens
zu priifeu, oder die Priifuiig au denselben Puukteu dcr
1 ) Er schiea mir niclit n6tliig dieseo Punkt weitcr
zu ergriinden, da der
Versuch iiberliaupt our angwtellt wurde, urn midi vor mciglichen T i u schungen aiclier zu stellen. Do aber die Art der Elcktn'citit den Anfordcrungen bei j d e r Combinatiou der Pole Nit den Condensatorplatten
entspracb und die Quanlitit der Laduog das geforderte VerbPltoit ungefilar zeigte, so m u k e jeder Argwohn, dafs bier eioe frerndartige Elektricitiitsquelle wirksam sey, verscliwinden.
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Kette, z. B. an den sogenannten Polen vorzuuehinen, w2hrend zwischen diesen verschieden laiige Schliefsungsbogen
eingeschaltet wurden. Ich sclilug deli lelztereii W e g ein,
indem zu Schliefsuugsbogen verschiedene Drahtliingen eines
Rheochords benutzt wurdeu. Die daun beobacbteten Ladungen u des Elektrometers iiiufssteii, weun die Thermokette in dieser Bezieliung wie die Hydrokette sich verhalten sollte, mit den aus der Formel u = ~ B e r e c l i i i e t e u
Ladungen iibereinstiinuien , wobei lc die Ladoug des Elelrtrometers durch die geiiffiiete Kette (die elektroinotorischc
Kraft), I die reducirte Lsnge (den Widerstaud) des Schliefsuugsbogens uud I die gesaininte vom Strome durchlaufeue
Lange (den Gesammtwiderstand) varstellt.
Folgeude Beobachtuagen lieferten das Material zu J e r
Vergleichung.
u. Als das eingeschlossene Thcrmometer 33,3O zcigte,
theilte durch Vermitllung des Condensators die gebffuete
Kette dein Elektrometer Elektricitat mit, welche gemafs
der Einheit, nach welcher dieses Instrument graduirt ist,
die Spaunung 2,21 besafs. Ich,sage also kurz: die Spnnnung k an den Polen der gedffneten Kette war 2,21.
b. Es wurde nun bei vier auf eiuauder folgeiideii
Messungen die Kette durch verschiedene Schliefsuugsbogen
il geschlossen und zwar war I der Reihe nacli gleicli 4150,
2240, 1061 und 531 Zoll ineines Neusilberdrahtes. Die
zu diesen Scbliefsungsbogen gehbrigen Spanniingen u an den
Polen wurden vorn Elekrorncter zu 1,02; 1,72; 1,33 i d
0,95 augegeben.
c. Die Wiederholung des Versuches a gab jetzt k=
2,26. Zugleich war alllnllig die Teinperatur des eingeschlossencn Thermometers auf 33,H" gestiegen , und so zeigte
sich anch an einein zur Probe VOII Zeit zu Zeit eingeschalteteu Galvanometer eine etwas grdfsere Ablenkung. Da
indessen der Unterschied von k iiii Aufauge und am Ende
der Versuchsreihe nur unbedeutend ist, kann fiiglich das
Mit-
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Mittel k=2,235 der Berechnung von u zum Grunde gelegt werden.
d. Den Widerstand der Thermokette selbst bestimmte
ich auf die gewtihnliche Weise. Nachdem sie nBmlich erkaltet, von alleu Hiillen befreit und riicksichtlich ihrer bei.
den Seiten in gleiche Lage gegen die zu beriicksichtigeuden Ocrtlichkeiten der Stube (Fenster, Ofen u. dergl.) gebracht war, liels ich durch sie iind ein Galvanometer deu
Strom einer Daniel1 'schen Kette hindurchgehen und bestimmte darauf die Drahtltinge des Rheochords , welche an
ihre Stelle gesetzt derselben Ablenkung der Magnetnadel
eutsprach. Weil jedoch die Thermokette in dem Augenblicke, iu welchem sie aus dem Kreise der Dauiell'schen
Kette herauskam, die astatische Nadel eincs zweiten Galvauometers um 1,5" ablenkte, so wurde die Bestimmuug
ihrer Lange wiederholt , wahrend sie in entgegengesetztenr
Sinue eingeschaltet war. Die Resultate beider Messungen
differirten um nicht mehr als die ohnediefs bei meioen Instrumenten zu erwartenden Beobachtungsfehler, und so ward
die reducirte Laage der Thermokette mit den unverindert
beibehaltenen Leitdrahten zu 611 2011 bestimmt.
Die Versuchsreihe ergiebt also folgendes Resultat:
IP
I
4150
224u
1061
53 i
4561
2851
1672
1I42
berechn. a w l
1,948
1,556
1,418
1,039
1.92
1.52
1.35
0,95
418
spitze reinigte , indelu ich wegen der Temperaturverhaltnisse eine rasche Beeadiguug der Versuchsreihe erstrebte.
4. Derselbe Condensator wurde mit einer einfacheii
Daniell'scheu Kette geladen und lieferte die Zahl 1958.
Da nun bei eiuem Temperatur-Uriterschiede der Lathstellen von 10 bis 15" die Thermokette von 769 Paaren nur
die Ladung 2,26 hervorgebracbt hatte, so ergiebt sich, dafs
bei diescm Temperatur- Unterschiedc die elektroinotorische
Kraft eiuer einfachen aus Eisen mid Neusilber construirten Therinokette nur a$-sT oder lieber in runder Zahl a&,n
von der elektromotorischen Kraft einer eiufachen Daniel1'scben Kette besitzt.
Casael, den 14. Januar 1851.
--
-
VII. Neues Rt$?exion.sphanomen.
I n den Compt. rend. T. 31, p. 532 giebt Hr. C a u c h y folgeiiden, von ibm theoretisch aufgefuudenen wid ( gemeinschaftlich mit Hru. S o l e i I ) experimentell bestatigteu Satz.
Die Reflexion an der aufseren Oberflache eines Krystalls
rnit einer oder mit zwei optischen Axe11 verwaudelt eineii
wiukelrecht gegen die Einfallsebene polarisirten Strahl in
einen anderen ebenso polarisirten Strahl, sobald die beiden
gebrochenen Strahleu sich auf einen eiuzigen reduciren oder
auch sobald die Einfallsebene die Richtuug der Lichtschwingungen eines der gebrocheuen Strahlen einschliefst. In jedem auderen Falle verwandelt die Reflexion den geradliuig
und winkelrecht gegen die Einfallsebene polarisirten Strahl
in einen nach einer neuen Ebene polarisirten oder gar in
eineu elliptisch polarisirten Strahl. Besonders geschieht es
bei der Incidenz, deren Taugente wenig abweicht voin Verhaltnifs der Sinus der Winkel zwischen der brechendeii
Flache utid deu Ebenen der einfalleaden und gebrocheneu
Welle.
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