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Die Messung der ponderomotorischen Strahlungskraft auf Resonatoren im elektromagnetischen Feld.

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987
D i e Messung
der ponderornotorischem Strrch Zungskrafe
awf Resonatoren i m eLektPomagnetischen Peld
T o n K a r l Pr4tx
(Mit 22 Figuren)
I n h a l t s i i b e r s i c h t : I. Bisherige Untersuchungen; Ziel der Arbeit. 11. Die theoretischen Unterlagen : a) Die GrijSe der Strahlungskraft;
b) Die Dipolantenne im Strahlungsfeld. - 111. Die Sender fur: a ) Gedampfte Wellen; b) Ungedampfte Wellen. - IV. Der Empfanger. V. Storungen elektrostatischer Natur: a) Statische Aufladungen; b) Die
elektrostatischen Krafte zwisehen zwei schwingenden Dipolantennen;
c) Polarisationskrafte umgebender Dielektrika. - VI. Direkte Messungen
der Strahlungskraft. - VII. Berechnung der Strahlungskraft aus Beobacbtnngen der Energieumsetzung : a) Die Leistungsaufnahme; b) Der
Stromverlauf l u g s der Antenne. - VIII. Zusammenfassung.
I. Bisherige Untersuohungen; Ziel der Arbeit
Verschiedene, von hochfrequent schwingenden elektromagnetischen Feldern ausgehende KraftauBerungen sind schon
friiher gemessen worden. 1894 wies L e b e d e w die elektrostatischen Drehkrafte nach, die ein Resonatorsystern in einem
weit ausgezogenen Kondensatorfeld erfahrt. Gr6Be und Sinn
der Drehung sind dabei eine Funktion der Phasenlage der
schwingenden Elektrizitatsmenge, diese wiederum hangt von
der Abstimmung ab.?
1901 stellte er den elektromagnetischen Lichtdruck auf
reflektierende und absorbierende Flachen fest.q Dagegen
suchte er den translatorischen Strahlungsdruck auf elektrische
Resonatoren ohne Erf01g.~)
1) KBlner Dissertation.
2) P. L e b e d e w , Ann. d. Phys. V2. S. 621. 1894.
3) P. L e b e d e w , Ann. d. Phys. 6. S. 433. 1901.
4) P. L e b e d e w , Ann. d.Phys. 63. S. 170. 1897.
63 *
988
K . Fritz
N i c hol s und H u l l eliminierten verschiedene Fehlerquellen, die ,,Radiometerkrafte", und fiihrten 1903 die quantitative Bestimmung des Lichtdruckes mit einem mittleren
Fehler von etwa 20 Proz. durch. Die gefundenen Krafte
hatten die GroBenordnung von
dyn.l)
Im folgenden wird die Strahlungskraft ultrakurzer elektromagnetischer Wellen auf Antennen gemessen, und zwar fiir
1. gedampfte H e r t z sche nach der Funkenmethode erzeugte
Wellen. Die Messungen siud entsprechend der Inkonstanz
der Wellenliinge und Sendeleistung ungenau. 2. Ungedampfte
mit R6hrensender erregte Wellen. Diese Messungen ergeben
genaue Resultate.
Hierbei hangt der relative Fehler wie auch die Differenz
zwischen den direkt gewonnenen und den aus der Knergieaufnahme berechneten Werten wesentlich nur noch von der
Konstanz der Arbeitsbedingungen fiir die Rohre ab; er ist
bei giinstigen Bedingungen meist kleiner als 6 Proz.
11. Die theoretischen Unterlagen
a) D i e GriiBe d e r Strahlungskraft
Nach der Maxwellschen Theorie ist der gesamte Strahlungsinhalt c/4 7c [E 83d v des Raumes mit dem elektromagnetischen Impuls 8 aufs engste verkniipft. Es ist
a=--4 n c JLQ, 81d 'u.
Wird in irgendeinem Korper der Impuls @ verandert, so
erfahrt dieser Korper eine Kraft, die durch den Impulssatz
geregelt ist. Wir konnen uns hier auf stationare Vorgange
beschranken. A 8 sei die dem Felde in der Zeiteinheit entzogene Impulsmenge; dann ist jene Kraft gleich A @ . Bei
einer fortschreitenden Welle ist die Strahlungsdichte einfach
mit der Energiedichte U durch die Beziehung
"[@-,@]
4.n
= CI'
verkniipft. Der Kiirper mag nun in der Zeiteinheit die
Energiemenge A U der Welle entnehmen und sie entweder
1) E.F. N i c h o l s u. G. F. H u l l , Ann. d.Phys. 12. S. 226. 1903.
Die Messung der ponderomotorischen Strahlungskraft usw. 989
absorbieren oder in zentrisch- symmetrischer Weise zerstreuen.
Dann ist
A@ =;SAuav.
1A U d v ist dann die gesamte, dem Felde in der Zeiteinheit
entzogene Energie, die wir mit W bezeichnen wollen. Die
Kraft, die unser Korper erfiihrt, ist dann dem Betrage
nach W/c.
Bei dieser Bestimmung der gesamten Strahlungskraft auf
einen Resonator ist es haufig bequem, den Dipol formal zu
ersetzen durcli eine Flache, die, senkrecht zur Strahlungsrichtung orientiert, die gleiche Energie absorbiert wie der
Resonator. Z. B. hat diese fur den Resonanzfall bei einer
I
Dipollange Z = -z- den Flacheninhalt eines Kreises mit r
I
2
.l)
b) D i e D i p o l a n t e n n e im S t r a h l u n g s f e l d
Die Energiebilanz
Das einfachste Empfangssystem fur groBe Leistungsaufnahme ist der auf Resonanz abgestimmte Draht. Bei verschwindendem Verhaltnis Breite durch Lange hat er die Lange
A/2 und game Vielfache davon.2)
FlieBt unter der Einwirkung des Feldes der Strom J,,
so ist die in der Zeiteinheit in Warme und in gestreute
Strahlung umgesetzte Energie W = J O 2 ( R+
g R Q ) . ~ )J , ist
2
die Stromamplitude in Antennenmitte, RQ und R8 sind
die Effektivwerte des Ohmschen bzw. des Strahlungswiderstandes bei der entsprechenden Stromverteilung langs der Antenne. Fur die Berechnung der Strahlungskraft aus der
1
Leistungsaufnahme mit k =
W
sind also R8 und Rd allgemein
zu bestimmen und J , jedesmal zu messen.
Zunachst werde Rn berechnet:
Die Amplitudenkurve der Grundwelle ist die Sinuslinie
J , sin -.1
X7C
(Fig. 1).
1) R. R i i d e n b e r g , Ann. d.Phys. 25. S. 466. 1908.
2) M. A b r a h a m , Ann. d. Phys. 66. S. 435. 1898.
3) R.Riidenberg, Ann. d. Phys. 26. S. 446. 1908.
K. Fritz
990
Die Entwicklung Jo u lesch er Warme an einer Stelle z
ist also proportional sin2
r3
-~
d z.')
Es ist bequem, die wirk-
lich entwickelte Warmemenge durch ciiejenige Warmemenge
auszudrucken, die bei gleichmabiger (quasistationarer) Verteilung
des Stroms langs der Antenne entwickelt werden wurde. Diese
Warmemengen (bei sinusformiger bzw. quasistationarer Stromverteilung langs 2)
verhalten sich wie
0
2
'2-
Stromverteilung langs E
Fig. 1
2
J sin%ry)ds
1
1)
1
= 8'
Wir wollen den aus der Jouleschen Warme berechneten
Riderstand, der bei quasistationarer Stromverteilung herrschen
wurde, mit R, bezeichnen. Es gilt also:
1
Ro=--&
2 0'
Dieselbe Uberlegung ist nicht ohne weiteres auf die Bestimmung des Strahlungswiderstandes R,q anwendbar, da hierfur das Feld der Umgebung mabgebend ist.
R8 ergibt sich jedoch ohne weiteres aus der Strahlungsleistung der Antenne als Proportionalitatsfaktor, mit Clem JO2
multipliziert werden mub, um die Leistung L zu erhalten.
A b r a h a m 2 ) findet fiir die Strahlungsleistung eines gestreckten
Drahtes voii
I
=
-,i2
d. h. fiir die in der Grundwelle schxin-
gende Antenne
1
L = 1,22 a2 ,
wobei a die (in el.-st. Einh. gemessene) Stromamplitude in
1) M. Abraham, Ann. d. Phys. 66. S. 469. 1898.
2) M. Ab rahain , EIektromagnet. Theorie der Strahlung. Leipzig
1905. S. 304.
Die N essung der ponderornotorisehen Xtrahlungskraft usw.
991
der Mitte des Drahtes bedeutet. I n Watt und Ampere ist
dmn:
1
W = 36,6 Jo2= R8J,'.
2
Der Strahlungswiderstand betragt also
R8 = 73,2 9.
111. Die Sender
a) D e r S e n d e r f u r g e d a m p f t e W e l l e n
Die Abmessungen des Hertzschen Funkensenders gibt
die Fig. 2.
i
z'
54cm
z
n
a sind die scheibenformigen Aluminiumelektroden mit der Funkenstrecke f , die dem Ludeniasenderl) entnommen sind. Die Dicke der
Scheiben betragt ungefiihr 6 mm, der Durchmesser 5 cm. Es ergab sich
bei den verwendeten Materialsorten Aluminium gegen Aluminium als
giinstiger als Aluminium gegen Stahl. Die Achse der drehbaren Elektroden tragt noch die Metallwinkel b mit den Dipolhalften c. Auf diesen
sind die kreisfijrmigen Plattenteller d versehiebbar. Die in der Figur
rechts liegende Dipolseite, die im Betrieb bei vertikaler Stellung des
Dipols nach unten zeigt, ist mit der Schiene e auf dem Trolitblock g
beweglich, so daS die Lange der Funkenstrecke f mit der Spiralfeder h
und der Stellschraube i veriindert werden kann. E Bind die Drosseln in
den Zuleitungen; der giinstigete Wert fur ihre GrijBe liegt etwa bei
30 Windungen und 1 cm Durchmesser
Anfbau des Funkensenders
Fig. 2
Es wurde versucht, d m h Verkleinerung der Entfernung k
rind Zwischenlegen von Glimmer den Hochfrequenzweg iiber
1) F. S c h r i i t e r , E.N. T. 1930, H.l.
992
K . Fritz
eine kapazitive Briicke zu fiihren. Das Ergebnis war negativ,
obwohl bei Versuchen am EmpfAnger ein Eondensator geniigender Kapazitat in der Mitte von l wesentlich identisch ist
mit metallischer Leitung. Das negative Resultat erklart sich
daraus, daB einerseits die Funkendampfung bei den vorliegenden
Stromspannungsverhaltnissen uud der Funkenstrecke
0,l mm
gering 1) gegeniiber der Strahlungsdampfung ist, und auBerdem
die Sufladegeschwindigkeit nach einem Funkeniibergang bei
zugefugter relativ groBer (etwa 100 ,up Fd.) Kapazitat zu sinken
scheint, da auf die Drosseln nicht verzichtet werden kann ohne
starken Xnergieabfall, so daB die an sich hochfrequente
Punkenzahl herabgesetzt wird.
Eine 500periodige Wechselstrommaschine lieferte iiber
einen Transformator mit primarseitigem Regulierwiderstand
die Energie. Die Verlustleistung im Zeitmittel betrug nach
den primarseitig gemessenen Daten von I‘ und J ungefahr
50 Watt.
fs
b) D i e S e n d e r f u r ungedampfte Wellen
Aus experimentellen Grii’nden (vgl. Kap. IV) muBte die
Wellenlange kleiner als 2,50 m sein. Aus Energiegriinden
kamen nur Riickkoppelungsschaltungen in Frage ; n%mlich bei
einer Rohre die Einkreisschaltung nach G u t t o n - T o u l y , wobei
als Spannungsteiler die inneren Kondensatoren dienen, bei
zwei Rohren die Gegentaktschaltung von Mesny mit induktiver Riickkoppelung iiber die im Anoden- und Gitterkreis
liegenden Drahtschleifen. Die technische Ausfiihrung der
Schaltungen aufierhalh der Rohre lafit wegen der kurzen Leitungsfiihrung hochstens durch zuf allige ortliche Besonderheiten bedingte groBere Variationen zu und folgt. im wesentlichen den
so daR einige kurze Daten geAngaben in der Literat&),
niigen mogen:
Die Schaltschemata zeigt die Fig. 3.
Als Senderohren wurden hauptsachlich Typ RS 55 der
Telefunkengesellschaft und T. 31. C. der Rndio-Metal Paris benutzt. Die Rohrendaten sind:
1) F. K i e b i t z , Ann. d. Phys. 5. S. 897. 1901.
2) L. Bergmann, Ann. d. Phys.82. S. 504. 1904; A. D e n n h a r d t ,
Ztschr. f. H. Bd. 35, H. 6, 1930.
Die Messung der ponderomotorischen Strahlungskraft usw. 993
J,=
V H
RS 55
2,s Amp.
= 9,5--9,s Volt
Anodenverlustleistung 40 Watt
(versch.)
T. M. C.
JH = 2,s Amp.
J'H=
4 Volt
Anodenverlustleistung 12 Watt
(bei VA= 500 Volt)
Jedoch wurden die Rohren zwecks groBerer Leistung oft
iiberlastet. Es ergab sich namlich zu jedem J H ein relativ
w ist eine Ventilfunkenstrecke; sie schutzt die Glimmerschicht des Kondensators vor dem bei Schaltvorgangen im Wechselstrombetrieb auftretenden Spannungsspitzen. Die Drosseln d wurden zweckmiiBig durch
Abgreifen abgestimmt odcr besser direkt durch Sperrkreise wie s ersetzt
Schaltschema
Fig. 3
scha.rfes Optimum des V , beziiglich der Sendeleistung. Dieses
Optimum verschob sich mit steigendem J , nach steigendem
V A und fand seine Grenze erst bei eu groBer Erwarmung der
Anode.
Die Anodenspannung lieferte ein Transformator aus dem
Lichtnetz oder einer Maschine von 500 Per/Sek. Die Heizung
geschah mit Wechsel- oder Gleichstrom. Gittervorspannung
wurde gewohnlich nicht angewandt. Die Wellenlange wurde
naherungsweise mit der Lecherbriicke bestimmt, d a m genau
nach Entfernung der Briicke aus dem Felde durch Antennenabstimmung: Aus der Ruckwirkung auf den Snodenstrom oder
der direkten Messung der Leistungsaufnahme am Empfanger
994
Ei. Fritz
(Kap. VII) ergab sich durch Interpolation auf ungefihr 1Proz.
eine giinstigste Antennenlange, die bei einer Drahtdicke
d 4 2 mm gleich ill2 ist. Eine sehr brauchbare Methode ist
auch die, eine ungenau abges timmte Empfangsantenne mit
einer Taschenlampenbirne in der Mitte so weit vom Sender
im verdunkelten Raum aufzustellen, daB ein Aufleuchten gerade noch bemerkbar ist. Das Auge ist empfindlich genug,
urn relative h d e r u n g e n beim Auswechseln der um Zentimeter
in ihrer Lange differierenden, lose gekoppelten Sendeantenneri
festzustellen. Gegebenenfalls ist noch der Empfanger nachzustimmen.
Die langste benutzte Welle war 3, = 2,45 m nach Schaltung I, Fig. 3 mit RS 55, die kiirzeste, die noch geniigende
Lgitungsfuhrung bei RS 55
f u r 1 = 204 cni
Fig. 4
Antennenanordnung f u r I = 180 cm
Fig. 5
Leistung zeigte, war il = 112 cm nach Schaltung I mit T. M. (1.
Die kiirzeste mit RS 55 erreichte Wellenliinge war il= 204 cm,
ermoglicht durch vollstandige Entsockelung und giinstigste
Leitungsfiihrung (Fig. 4).
Das Strahlungsfeld wurde verstarkt mittels eines im
waagerechten Schnitt parabolischen Reflektorschirmes aus
Drahtnetz und meist mehrerer Hilfsantennen, die in Strahlungsrichtung einander parallel hintereinander angeordnet
waren. Die Energiebiindelung hat noch den Vorteil, daB der
EinfluB der Wande und Gegenstande des Zimmers auf das
Feld des Senders sehr herabgesetzt wurde. Der giinstigste
Abstand zxischen Schirm und Sendeantenne war ungefiihr ill&
Die Messung der ponderomotorischen Strahlungskraft usw. 995
Die beste Entfernung zwischen Rohrenschwingkreis und Sendeantenne betrug bei Schaltung I1 1-3 cm ohne Hilfsantennen,
init diesen war die engste Koppelung am VorteiIhaftesten; bei
Schaltung I war die Entfernung 7-10 cm fur beide Falle.
Die Abstande zwischen den einzelnen Hilfsantennen
muBten jedesmal experimentell bestimmt werden. Erst in
einiger Entfernung vom Sender betrugen sie ungefahr Aj2.
Als Beispiel ist in Fig. 5 die Anordnung bei einem Gegentaktsender 1 = 90 cm angegeben, die einen sehr gleichmagig
flach abfallenden Verlauf des Strahlungsfeldes ergab. Die
Lagenveranderung einer Antenne erforderte jedesmaliges Nachstellen allef iibrigen, um das durch fjberlagerung entstehende
Gesamtfeld wesentlich zu erhalten.
IV. Der Empfiinger
Die Empfangsantenne bestand anfanglich aus Aluminiumdraht (@ = 1 mm; 0,6 mm). Endgiiltig wurde Phosphorbronzedraht mit einem Durchmesser von 0,2 mm gewahlt, um an
einem genau gleichen Draht iiber den Erwarmungseffekt die Energieaufnahme messen
zu konnen (Kap. VII). Der gerichtete Draht 1
ist an einem glasernen Dreharm 2ro befestigt,
der an einem Glasfaden f hangt und einen
Spiegel s tragt. g ist das Gegengewicht im Z
Abstand r' vom Aufhangepunkt (Fig. 6).
Die Direktionskraft D des Fadens ergibt
I
sich aus Torsionsschwingungen. Die MaBe
I
betrugen meistens: ro:5-8 cm, f : 50- 100 cm,
Drehwnage
B : 0,l-0,Ol cm.dyn.
fur den
Der mit Fernrohr und Skala beobachtete
Empfanger
Skalenausschlag d bei einem Abstand a zwiFig. 6
schen Skala, und Spiegel gibt dann nach
der Formel k = '
ein Ma8 fiir die translatorische Straha.2r0
lungskraft k, die senkrecht auf 2 wirkt. Bei der Iileinheit
der in Frage kommenden Krsfte hat auch bei dieser einfachen Aufhangung des ganzen Systems, dessen Gewicht 2 - 3 g
betragt, die Drehachse f eine feste Lage im Raum.
Die Bewegung der Antenne unter dem Strahlungsdruck
ist fast aperiodisch durch die Luftreibung.
Bei grogem
K . Fritz
996
Tragheitsmoment ist die Einstellzeit grog, der EinfluB einer
zufiilligen kurzen Storung gering. Bei kleinem Wigheitsmoment liegt es umgekehrt: Die giinstigste Wahl von r’ und g
lag gewohnlich bei r‘ zwischen r o und r , / 2 mit dem entsprechenden g.
Das ganze System befindet sich in einem Glaskasten
(45 -15 150 cm3) zur Vermeidung von Storungen durch Luftbewegung. Zur Variierung der Entfernung Sender-Empfanger
ist dieser auf holzernen Schienen verschiebbar.
Bei den meist nur Bruchteile eines Millimeters betragenden
Bewegungen der Antenne verursachen selbst bei groBer Starrheit und Dichtigkeit des Kastens plotzliche geringe Temperaturiinderungen an einer AuBenwand Stromungen in der den
Draht umgebenden Luftsaule, die die Messung verhindern.
Deshalb mufi der Beobachtungsraum von Luftstromungen frei
1 d gleichmafiig temperiert sein , falls nicht weitere direkte
Abschirmungen angebracht werden. Vorzuziehen sind niedrige,
schmale, langgestreckte Raume. Z. B. ergab sich in einer
grogen Turnhalle mit vielen schlecht schliegenden Fenstern
innerha,lb mehrerer Tage nur waihrend weniger Stunden eine
so weit clefinierte Nullage des Drehhalkens, daB einige Messungen
moglich waren.
Fig. 7 zeigt schematisch die gesamte Anordnung:
x
d
Dabei bedeutet: a Sender, b Batterien usw., c Sendeantenne,
d Reflektor, e Fernrohr mit Skala, f Hilfsantenne, g Hauptstrahlungsrichtung, h Empfangsantenne, i Drehwaage, k Torsionskopf, 1 Spiegel, m holzerne Gleitschieue
Versuchsanordnung
Fig. 7
Die Messurtg der ponderomoturischen Strahlungskraft usw. 997
V. Stijrungen elektrostatischer Natur
a) S e n d e r e l e k tr iz i t a t
Die elektrostatischen Krafte, die von den Batteriespannungen herruhren
Besondere experimentelle Untersuchungen waren zur
Elimination auf elektrostatischen Kraften beruhender Fehler
notwendig.
Infolge der geradlinigen Erstreckung der Antenne haben
ihre einzelnen Abschnitte verschiedenen Abstand von den Zuleitungen und Elektroden der Senderohren. Die auf diesen Metallteilen befindlichen Elektrizitatsmengen, die von
den Batterien stammen und also auch
im Fall des Nichtschwingens vorhanden
sind, wirken influenzierend auf die Sendeantenne. Die statische Aufladnng ruft
eine ahnliche auf dem Empfanger hervor.
Schematisch zeigt dies die Fig. 8,
Bei Wechselstrombetrieb, wenn die
unbenutzte Spannungsphase ohne Spannungsabfall am Vorschaltwiderstand und
Transformator in yoller Hohe an den
Rohrenelektroden liegt, resultierte schon
in Entfernungen < 1 eine Zugkraft, die, mindestens wie l/r4
zunehmend, besonders die ersten in unmittelbarer Senderniihe
vorgenommenen Messungen empfindlich storte. VerhaltnismaiWig
einfach lie5 sich diese Storung beseitigen: Die Mitten der
Senderantennen wurden durch diinne Drahte, die in der itorizontalebene verliefen, geerdet.
b) D i e e l e k t r o s t a t i s c h e n K r a f t e z w i s c h e n
zwei schwingenden Antennen
Die statischen Kraftwirkungen des Senderfeldes
auf die Ladungen des Empfangers
Der Sender sei in der x-Ache orientiert, sein Mittelpunkt
falle mit dem Nullpunkt zusammen (Fig. 9). Das Senderfeld
hat dann an einem Punkte P (2,0, 2) (Fig. 9) eine Komponente gZ
in Richtung f x, so daki auf die schwingende Ladung e des
Empfangers die Kraft e Gz wirkt in Richtung 3- 5, die die
Messung der Strahlungskraft storen konnte. Urn das Ver-
-
998
K. Fritz
haltnis der beiden Kraftgroben zueinander zu bestiinmen, sei
die Gesamtkraft R auf die Antenne (einschlief3lich der nach
S.988 aus dem Impnlssatz bestimmten Strahlungskraft) berechnet nach der Formel
:A;=)
R = p (6+;-[u@]).
Dahei bedeutet p die Ladungsdichte, D die Geschwindigkeit, mit
der sich die Ladung auf dem
E
Empfanger bewegt.
$ 1
F u r diese Llberschlagsrechnung
OI
seien
folgende Vereinfachungen einI
I
gefiihrt,
die bei einiger Entfernung
-L
1
.
zwischen Sender und Empfanger
Fig. 9
keine groBen Abweichungen von
den wirklichen Verhaltnissen ergeben (vgl. auch R i i d e n b e r g , a. a. 0.).
I. Tir ersetzen die Antenne durch einen Dipol mit dem
Moment p und berechnen das Feld nach den bekannten Forme1n.l)
11. Der Empfanger werde als quasistationar schwingend,
also mit groBer Kapazitat der Enden gegeniiber der
Verbindungsleitung eingefiihrt. Seine effektive Lange Z',
die sich wenig yon der tatsachlichen Lange Z unterscheidet (Riidenberg, a. a. 0.1, werde mit Z gleichgesetzt.
111. F ur Ez und QY geniigt es, die Werte in der Aquatorebene z = 0 zu benutzen.
Die Komponenten des Senderfeldes an P (2,0, z) sind
nach A br a ha m'):
1) M. Abraham, E1ektr.-map. Theorie d. Strahlg. 1906. S. 59ff.
Die Messung
der ponderomotorischen Strahlungskraft
usw. 999
F u r die Kraft ergibt sich:
1'
a=e@+,[i@]
(2)
und die gesuchte x-Komponente
Die GroBen Exund 8, ergeben sich aus (l), e und i, d. h.
Ladung und Strom an den Enden bzw. langs der Lange I' des
Empfangers, ergeben sich nach Riidenbergl) zu
falls Ez die Form
GZ= E, sin w t
hat.
Bei harmonischer Schwingungsbewegung auf dem Sender ist
Mit 111. und (5) ergibt sich d a m :
1) R. R u d e n b e r g , Ann. d. Phys. 26. S. 45lff. 1908.
K. Fritz
1000
Mit den Abkiirzungen a, b, c, d! fur die eckigen Klammern
und
sin (a
- 90) = - cos u ;
cos (a- 90) = sin a
ist dann die Ladung
e=-
- P o 1'
roR
(b sin a - c cos a),
der Strom
i = LAQL
rR
(c sin a
+ b cos a) .
Bei der Bildung von e Q, und i 8, fallen im Zeitmittel
die Glieder mit cos a sin a heraus; sin2 u und cos2 a! sind
im Mittel gleich +, also gilt fur die Mittelwerte:
-
Mit Einsetzen der Abkiirzungen a, b, c, d (7)
Ergebnis:
Mit (8) in (3) erhalt man
xz
I'
-
n
r2R
Der zweite Anteil stellt die Strahlungskraft k dar, die,
wie es nach S. (988) sein mug, wie l/r2 abnimmt.
Die wirksame Lange 1' des Ersatzempfangers, die weder
gleich 113, noch (wegen der Retardierung) gleich seiner tat-
Die Messung der ponderolnotorischen Strahlungskraft usw. 1001
sachlichen Lange 1 ist, ergibt sich aus dem Vergleich mit der
von A b r a h a m berechneten Gesamtleistung der linearen Dipolantenne bei verschwindendem 0 hm schen Widerstand zu
1' = 0,43 1,
I'
in nbereinstimmung mit R i i d e n b e r g l ) Da x = - =il.0,215
2
ist, besteht das Verhaltnis
e&
x-L8
-k --.
F u r x = iiw r ergibt sich z. B.:
Dies gilt zunachst fur einen einzelnen Sendedipol, z. B.
den letzten, der dem Empfanger am nachsten ist. Kommen
noch die Hilfsdipole und der Reflektor hinzu (wobei sich der
Reflektor immer mit Hilfe des Spiegelungsprinzips durch geeignet angeordnete Dipole ersetzen la&), dann aird das Verhaltnis Strahlungskraft zu Storkraft noch groBer; denn die
Anordnung der Hilfsdipole ist j a experimentell so getroft'en
worden, daB das Gesamtfeld am Orte des Empfangers ein
Maximum wird. Das trifft dann zu, wenn alle Einzelfelder an
der Stelle des Empfangers gleichphasig auftreten.2) Die
Amplitude I
und I
des Gesamtfeldes wird dann die
algebraische Summe der Amplituden der Einzelfelder. Da
aber in der Nahe der Ebene x = 0 1 EEI mit T schneller absinkt
als 1 Ez1, das in k eingeht, so wird das resultierende Q bei
Richtstrahlung schneller parallel der z-Achse, das Verhaltnis X l k also noch gunstiger fur k.
Die Fehlergrenze des Experiments betrug ungefahr 5 Proz.,
diese Starkrafte liegen also schon bei r = il unter dem Fehlerniveau
der Messungen.
-e . Q, setzt sich eben bei Abstimmung hauptsachlich aus
Xraften zusammen, die ihre Richtungen in hochfrequenteni
Wechsel umkehren und so im Zeitmittel herausfallen. . Voll1) R.RUdenberg, Ann. d. Phps. 26. S. 458. 1908.
2) Dies gilt mindestens fur die forteilenden Anteile in den Feldern
der Einzelantennen.
Annalen der Phyaik. 5. Folge. 11.
64
K. Fritz
1002
kommen verschwindet B, in der Nahe der Aiquatorebene selbst
fur das forteilende Feld jedoch erst bei groBen Entfernungen.
c) P o l a r i s a t i o n s k r a f t e u m g e b e n d e r D i e l e k t r i k a
Die h'riifte der auf den dielektrischen Kijrpern in der
Umgebung der Empfangsantenne erzeugten freien Ladungen
kijnnen storend wirken, wenn es sich um Entfernungen yon
einigen Zentimetern (Wiinde des Glaskastens) handelt. Dort
steht das Empfsngerfeld im Mittel noch nahezu senkrecht zur Langsachse. Auf den Glaswznden entstehen Flachenladungen; die von
++ -- ++
ihnen ausgehenden resultierendeii Zugkrafte
+
sind abhangig von Antennenabstand, Dicke
der Glasplatten und von der Dielektrizitatskonstanten.
Z
Einfache Versuche ergaben beispielsweise: Die Zugkraft einer 1 mm dicken
Glaswand in 2 ern Abstand voni 90 em
-+ langen
Draht liegt in der GrBBenordnung
der geniessenen Strahlungskraft.
Die Winde des Empfgngerkastens sind
Polarisationseralso
moglichst entfernt und symmetrisch bescheinungen an
ziiglich der Antenne anxubringen. Mit der
der Glaswand
Entfernung wiichst wieder die StGrung durcli
Fig. 10
Luftbewegung. Die oben angegebenen Abmessungen (S.996) treffen ungefahr das Optimuin bei den grgebenen TTersuchsbedingungen.
-+
-
VI. Direkte Meeeung der Strahlungskraft
a) A l l g e m e i n e s
Die Messungen wurden hei verschiedenem Abstand SenderEmpfinger vorgenommen, wahrend der mittlere Anodengleichstroni der Senderrohren konstant blieh. Infolge der Riickwirkung des Empfsngerfeldes auf den Sender bedeutete jedoch
ein konstanter Anodenstrom nicht unbedingt auch koistante
Sendeleistunp, da die Sch~ingungsbedingungenund der resultierende Strahlungswiderstand des Senderkompleses sich bei der
Anniiherung des Empfangers an den Sender sndern. Diese
Anderung, die aukierdem von der Anordnung der Hilfsantennen
Die Messung der ponderomotorischen Slrahlungskraft usw. 1003
und des Reflektors abhBngig ist, geht niclit gleichformig mit
der Entfernung, da die Riickwirkung weseutlich von der Phasenlage auf den Antennen abhangt. Es treten relative Extrema
der Empfangsintensitat in Abstgnden von h/2 auf. Durch jedesmaliges Nachregulieren auf gleichen Anodenstrom verwischen
sich diese Erscheinungen. M'ie die experimentell aufgenomnienen Kurven des Intensititsrerlaufs (S. 101 1) zeigen, ist dann
zwar der Peldabfall im wesentliclien gleichformig, zusammenfassend ist aber LU sagen:
I n Entfernung von mehrereii 1 entsprechen die Kurven
dem ungestorten Feld des Senders, in groBerer Nahe zeigen
sie meist etwas andere Werte, als den1 Senderfeld ohne Empfknger zukommen wiirde.
Der einzelne MeBwert kam so zustande:
Mit Fernrohr und Skala wurde die Ruhelage der Empfangsantenne festgestellt, dann wurde der Sender eingeschaltet und
die neue Ruhelage abgelesen. Nach Ausschaltung des Senders
trat normalerweise die erste Ruhelage genau oder urn einige
Prozent verschoben wieder ein. Das arithmetische Mittel
beider Ablesungen stellte den ,,MeSwert" dar. Storungen
zeigten sich meist schon an der unsteten Bewegung des Spiegels
und waren in ihren Ursachen unschwer zu erkennen. Dann
wurde diese Messung sofort ahgebrochen. SchlieBlich ergaben
sich MeBreiben, die sich uber mehrere Tage erstreckten und
keine Fehlmessung aufwiesen. Die Streuung der MeBwerte,
deren Mitteilungen in den folgenden Tabellen aufgefuhrt werden, betrug bis 6 Proz. bei ungedampften Wellen. Nach den
Kontrollmessungen (Kap. VII) sclieinen die Differenzen wesentlich an der Inkonstanz der Sendeleistung in diesen Grenzen
zu liegen, dadurch verursacht, daR in der Mefidauer von wenigen
Minuten sich in der Erwarmung der Rohien und W i d e r s t h i e
noch kein Gleichgewichtszustand herausgebildet hat und noch
dauerndes Nachstellen der Widerstande auf konstanten Anodenstrom erforderlich ist.l)
1) Dieser Uhelstand lieBe sich beheben, wenn die Senderohre auch
in den MeBpausen unter den gleichen Arbeitsbedingungen stiinde. Durch
Vorkehrungen auf Senderseite lafit sich dies wohl vollkommen kaum erreichen, da der Strahlungsvorgang eine wesentliche Rolle fur die Rtihrenbedingungen spiel.
64 *
K. Fritz
1004
Anfangs wurde
mit
kleiner Direktionskraft
gemessen
(D= 0,Ol dyn . cm). Es ergaben sich Ausschlage bis 100 cm.
Die MeBzeit betrug uber 10 Nin. Zuletzt war die Direktionskraft ungefahr 0,l dyn cm und das Tragheitsmoment des Querbalkens Zr, bezuglich der Aahse f (Fig. 6) wurde gering gehalten, urn die MeBdaner herabzusetzen. Dadurch reduzierte
sich die Dauer der Einstellnng auf ungefahr 1 Min.
-
Wahrend bei den ungedbmpften Wellen der Empfanger
auf den Sender abgestimmt wurde, verfuhr man bei den gel
dampften umgekehrt : eine Empfangsantenne
I
mit einem ausgesuchten Kristalldetektor in
der Mitte, dessen beide Pole iiber Drosseln und
einem Milliamperemeter (50 9 Innengleichstromwiderstand) verbunden waren (Fig. 1 l),
wurde in passender Entfernnng aufgestellt.
I
D a m wurde durch Verschiebung der PlattenI
teller und h d e r u n g der Funkenstrecke am
Antenne mit
Sender (Fig. 2) auf maximalen Ausschlag einDetektor
gestellt. Vorher war notigenfalls die ResoFig. 11
nanzlange des Empfiingers in weiten Grenzen
ausprobiert worden.
b
b) E r g e b n i s s e
1. Gedampfte WeElen
Da der Schwerpunkt der Untersuchung wegen tier einfacheren theoretischen und experimentellen Erfassung bei den
ungedampften Wellen lag, seien die Ergebnisse mit gedampften
Wellen kurz zusammenfassend vorweggenommen.
Es ergab sich bei einer Empfangerlinge 1 = 102 cin, einem
Abstand l'= 54 cm (Fig. 2 ) und den angegebenen Hetriebsbedingungen (S. 992) ohne Hilfsantennen in einer Entfernung
I = 204 cm vom Sender ein maximaler Skalenausschlag von
d
=
3 cm. Mit k = ___
, wobei a die Entfernung Spiegel*
a . 2r,
Skala bedeutet (Fig. 7), ergab sich k
=
=
a 6,90 .
a.
0,5
Mit k = w'lo' ist dann die Aufnahmeleistung
W 0,15 W a t t ,
~
dyn
dyn.
Die Messung der ponderomotorischen Strahlungskrnft usw. 1005
Nach den Strommessungen am Empfanger (Kap. VII)
ergab sich
W = 0,lO Watt.
Aus dem eben angegebenen Grunde wurde nicht versucht,
die Genauigkeit weiterzutreiben.
2. Ungedampfte W e l l e n
Wenn nicht besonders angegeben, war die Anordnung der
Antennen die der Figg. 5, 7.
Die folgenden Tabellen geben die gefundenen Krafte in
Abhangigkeit yon der Entfernung r zwischen der letzten Sendeantenne und dem Empfanger bei konstantem Anodenstrom J A
bzw. von JA bei konstantem r an
Die angefiihrten Einzelwerte sind entweder direkt gemessen bei giinstigen Versuchsbedingungen, insbesondere betreffs der Luftverhaltnisse, oder aus verschiedenen Werten gemittelt (an Tagen mit Wind usw.).
Abkiirzungen.
E s ist
d der durch das Fernrohr beobachtete Skalenausschlag,
r die Entfernung Empfanger-nachste Sendeantenne.
a die Entfernung Skala-Spiegel.
Beziiglich der 5. und 6. Spalte der Tabb. 2-7 (Messung
der Leistungsaufnahme) vgl. Kap. VTI.
1. h = 245 cm, Rohre RS 55 in Schaltung I (Fig. 3)
d
-
k =8 , 3 . l0-adyn
a
r (em)
360
420
I
d (em)
1
a (em)
1 k (10-4dyn)
0,50
IT. Fritz
1006
2. A = 180 cm, Rohren 2 T.M.C. in Schaltung I1 (Fig. 3)
66
400
50
1
1
625
l,64
1,28
1,09
725
1,29
0,995
3. Dasselbe wie 2. ohne Hilfsantennen
.
d
.
kdir. = - 4,27 . 10-3dyn, kind.= 5,86 v . 10-5dyn
r (cm)
310
410
510
I
d (cm)
I
a (em)
I
1 1 2; I
9
dyn)
kd,r,(10-4
340
:1
1
o (cm)
~
kind.
1,13
0,83
0,78
4. A = 112cm, Rohre 1 T.M.C. in Schaltung I mit Hilfsantennen
d
kdir. = a
. 6,95 . lop3 dyn,
kind. =
4,62 . v
dyn
5. Dasselbe wie 4. ohne Hilfsantenne, Reflektor eben
kdir.
d
= - * 6,95 * lo-'dyn,
a
kind.
= 4,62 * V
*
dyn
Die Messung der ponderomotorischen StraMungskraft usw. 1007
6. I = 204 cm, Rohre RS 55 in Schaltung I ohne Hilfsantennen,
Reflektor parabolisch
d
a
lidir. = -
150
200
350
500
- 6,95 335
385
535
685
975
9,5
10,4
11,5
~
I
dyn, kind. = 6,25 v
1,35
1,17
dyn
1,83
1,66
1,37
1,09
2,05
1,75
1
7. Dieselben Bedingungen wie 6. aber k in Abhangigkeit vom
Anodenstrom J A 1 Skt. des Amperemeters, (1 Skt.) = 0,42 ma .
J A wurde mittels der Heizung variiert
r
=
const. = 204 cm,
a = const'.= 390 cm
JA (Skt.)
130
105
90
I
d (em)
10,l
~
I
I
kdir. (10-4dyn)
178
1,45
L3
I
(cm)
8
1
2,7
??E
~
kina.
1,70
~
;;;:
Bei geringeren Werten von J A brachen die Schwingungen ab.
'Die graphische Darstellung findet sich auf S. l O l O / l O l 1 .
VII. Berechnung der Strahlungskraft au8 der Energieumeetzung
a) D i e L e i s t u n g s a u f n a h m e d e s E m p f a n g e r s
Um die Beobachtungen mit der Theorie vergleichen zu
kijnnen, wurde die Strahlungskraft aus der aufgenommenen
Leistung W mit Hilfe der Beziehung k
=
W
berechnet. W er-
gibt sich aus der an einer Stelle des Empfangers entwickelten
J o u l e when Warme. Als Wattmeter diente ein ,,Luftamperemeter'' folgender Art (Fig. 12).
Die Mitte einer hinreichend diinnen Antenne ist luftdicht
K. Fritz
1008
in ein kugelformiges GlasgefLB eingefagt, das an einer Seite
eine Glaskapillare tragt. Das Luftvolumen ist abgeschlossen
durch ein Alkoholfadenstuck. Die mit einem Fernrohr beobachtete Verschiebung des Fadens ist ein MaB fiir die Warmeentwicklung langs des eingeschlossenen Drahtstiickes d, dadurch
fur Jtr. und
k
= J,'ff.(R,
+ RQ)-
1
. Durch geeignete Wahl des
Gef afholumens, des 0 hm schen Widerstandes d und des Kapillardnrchmessers la6t sich jeder praktisch benijtigte MeBbereieh
I
J,
A
I
I
I
1
I
I
I
a Antenne, b Siegellackdichtung,
c Alkoholfadensttick,
d eingeschlossenes Drahtstuck
Aufbau des Wattmeters
Gleichstromfiihrung
zur Fehlerkontrolle
Fig. 12
Fig. 13
I
einstellen. Als Drahtmaterial wurde benutzt : Wolframdraht
(@ = 0,2 mm), Manganindraht (@ = 1 mm). Zuletzt ausschlieBlich
Phosphorbronzedraht (@= 0,2 mm), um zum einwandfreien Vergleich einen genau gleichartigen Draht zur direkten Messung
der Strahlungskraft benutzen zu konnen. Das Kolbenvolumen
war 10-20 cm3, Durchmesser und Lange der Kapillare 0,3 mm
bzw. 25 cm.
Zur Untersuchung sttirender Einfliisse wurde durch die
Antenne nach Fig. 13 uber den Weg AbBCaD QleichstrOm
geschickt.
Die Messung der ponderomtorischen Xtrahlungskraft
usw. 1009
Bei den in Frage kommenden Stromwarmen (J-= 0,Ol bis
0,l Amp., Drahtdurchmesser @ = 0,02 cm, spezifischer WiderR/cm) ist eine metallische Warmeleitung
stand s = 0,14.
von a, b nach d wahrend der MeBzeit von 1 Min. meBbar nicht
vorhanden. Dagegen steigt nach kurzer Zeit eine an den unteren
Drahtteilen erwarmte Luftwolke auf, die langs des Glaskolbens
vorbeistreicht und die MeBwerte um einige Prozent erhoht.
Ein unmittelbar unter dem Glaskolben angebrachtes, schrag
gestelltes ebenes Glimmerblatt g von mehrfachem Kolbendurchmesser schaltet diese Storung im wesentlichen aus.
Zur Abschirmung auBerer Temperatureinflusse genugte der
auch zu den direkten Messungen von k benutzte Glaskasten.
Dabei sind jedoch Warmestromungen, wie sie von Heizung,
Turen und Fenstern ausgehen konnen, zu vermeiden, da die
zu messenden mittleren Temperaturdifferenzen unter 0,lo liegen.
Die Eichung und Umrechnung auf die Strahlungskraft
kind.
+
1
= JfE.(R8 RQ)c geschieht in der Weise, daB das Watt-
meter mit Gleichstrom geeicht und die Eichkurve unter Beriicksichtigung des Skineffektes auf den Wechselstrom der vorliegenden Frequenz umgerechnet wurde.
DieZeit, wahrend der der Empfanger der Strahlung ausgesetzt
war, wurde auf genau 1 Min. beschrankt und mit der Stoppuhr
abgemessen, um mit der direkten Messung der Strahlungshaft
vergleichbare Verhaltnisse am Sender (vgl. Anm. S. 1003) zu erhalten. Dementsprechend betrug auch die Zeitdauer bei der
Eichung 1 Min.
Die Eichung mit Gleichstrom ergibt wesentliche Linearitat
zwischen J f und der Fadenverschiebung v. Als Beispiel seien
die Messungen an einem hautig benutzten Wattmeter angefuhrt:
~~~
~~
36,6
64,O
84,O
0,1075
0,133
115,6
176,s
k'.Fritz
1010
Die graphische Darstellung ergibt (Fig. 14, I).
Eichkurven eines Wattmeters
Fig. 14
Die Werte fur Wechselstrom J:E verhalten sich bei festemo
zu denen bei Gleichstrom umgekehrt wie die Widerstande, also
-J&.
= - . R=
J:
R,
I2
Die GrijBe R, findet man aus der
Verteilung der Stromamplituden S
langs des Drahtradius a. Die S o m m e r f e l d schen Rechnungen l) ergeben (Figur 15):
I
Stromverteilung
im geraden Draht
d ist die Tiefe, in der die Amplitude den l/anten Teil des Wertes
a n der Oberflache betragt. Die Figur ist rotationssymmetrisch
um die Langsachse 1 des Drahtes zu denken.
Auf Grund dieser Stromverteilung erhalt man:
Fig. 15
1) A. S o m m e r f e l d , F r a n k - M i s e s , Dgl. u. Intgrgl. der Physik,
Bd. 11. 7. Aufl. S. 511.
Die Messung der ponderomotorischen Slrahlungskraft usw. 101 1
TC
a*
-=
1
ae
7
- a.
2
r
c
:
7
J
w
Die Auswertung ergibt bei den Daten a = 0,Ol cm,
ZJ
= 1,67.108, also h. = 180 cm, cr = 6,77.10-5 el.-magn. E.):
a = 0,00149
em, R== R-.
- 3,65.
Die Rayleighsche Formel fur den Wechselstromwiderstand:
gibt bis auf menige Prozente denselben Wert.
Die Steigung der Geraden I (Fig. 14) sinkt also z. B. bei
h = 180 cm auf den 3,6 Teil (Fig. 14, 11).
Mit
1
k o d . = Jt&.(RsS
R Q ) y ;R8= 7372 a;
RQ= 21 R-.
3,65; RQ
~
7,75 !2,
la& sich das Wattmeter direkt in kind. eichen (Fig. 14, 111).
v dyn. (v VerIm Falle des Beispieles ist kind. = 5,329
schiebung des Alkoholfadens).
Die so gefundenen Werte v und kLnd. sind in den Tabellen
auf S. 995-1006 eingetragen. Die graphische Darstellung von
kdir. und kind. ergibt folgendes Bild:
A=l8Ucm
x
/
2) mit Hilfsantennen, 3) ohne Hilfsantennen
Fig. 16
x-
K. Fritx
1012
4) mit Hilfsantennen, 5 ) ohne Hilfsantennen
Fig. 17
11
(70-4qn
'"+-4 (Skt)
I
I
705
90
+
k abhiingig von (durch V, variiertem) Ja (Kurven 7).
Bei n: brachen die Schwingungen des Senders ab
Fig. 19
Die Messulzg der ponderomotorischen Struhlungskruft usw. 1013
b) Der S t r o m v e r l a u f l a n g s d e r A n t e n n e
(Erklarung der Differenzen zwischen kdlr. und kina.).
Die Differenzen zusammengehorender Werte kdir. und kind.
sind hauptsachlich durch die nicht rein sinusformige Stromverteilung langs des Empfangers zu erklaren. Diese Verformung
der Amplitudenkurve kann herriihren aus der Existenz von Oberwellen oder aus nicht genau getroffener Resonanzabstimmung
der Antennenlange, die wegen der durch die groBe Strahlungsdampfung flachen Resonanzkurve des Empf angers und der
durch den Wechselstrombetrieb bedingten geringen Schwankung
der Wellenlange nicht vollkommen moglich ist. Die fur die
Berechnung von R8 zugrunde
gelegte
dann alsoStromverteilung
nicht erfullt.
ist
/
=
Zur Probe wurde mit
0
einem zweiten Wattmeter:
( J z = 2,65.~(cm).lO-~Bmp.~),
\
z
4
-z -x
2
2
die Stromintensitat in der
Stromverteilung langs 1
Entfernung E / 4 vom Dipolende
Fig. 20
gemessen fur il = 112 cm.
Bei sinusformiger Grundwelle langs 1 ohne Oberwellen
ware zu erwarten
I 1
\
Bei Anwesenheit von Oberwellen hat der Wert J 2 wegen der
besonderen Skineffektfaktoren fur jede einzelne Frequenz nur
formale Bedeutung ; er ist bei dieser MeBmethode proportional
der gesamten auftretenden Warme. Es ergab sich z. B. bei
,einer Wellenlange il= 112 cm:
50
100
150
i
0,86
$%;
~
0,31
0,167
0,0715
~
1
0,228
0,113
0,054
0,735
0,675
0,755
K. Fyitx
1014
gelegte sinusformige Stromverteilung trifft nicht zu. Der
Gesamtstrom ist groBer. Die berechneten Werte werden also
zu klein. Wieweit dabei Oberwellen mitwirken, bleibt natiirlich
nach dieser Messung offen.
An der Antennenlange 1 = 102 cm ( A = 204 cm) wurde J ' 2
von 112 bis Z genau durchgemessen (Figg. 20, 21).
Das Drahtstuck d im Glaskolben
war 2,6 cm lang; R und JA, damit also
die Aufnahmeleistung, blieben konstant,
kontrolliert durch das Wattmeter A ,
wahrend B langs der Antenne verschoben wurde. F u r das Wattmeter B
ergab die Eichung:
T
'j
J;=
I
{ '1,04
, 0 8 . v(cm) lov3 Amp.2.
Vor jeder Messung muBte die Eichung
wiederholt werden, da sich manchmal
kleine h d e r u n g e n ergaben durch geringfugige h d e r u n g der Lange d (Fig. 2 l).
I n der folgenden Tabelle bedeuten:
22
u den Abstand von der Antennenmitte in Grad: __
= -5,
1
90
wenn x der in Langeneinheiten gemessene Abstand ist.
v die Verschiebung des Alkoholfadens auf B.
a die jeweilige Gleichstromeichung von B:
J l = a . (cm) .
Amp.2.
Z 2 den mittels v und Beziehung auf die Grundwelle bestimmten Wert an der Stelle a :
Amp.2 = 0,293 J: .
5'2 = 0,293 . a v (cm)
Jo2 den durch A bestimmten Wert in der Antennenmitte:
J o 2 = 0,312 .
Amp.2.
Anordnung
der Wattmeter
zur Messung des
Stromverlaufs l h g s I
Fig. 21
-
-
a ino
a
J'
0
15
30
45
60
75
90
0,37
0,37
0,37
0,355
0,355
-
-__
(10-2 Amp.?
-
0,302
0,249
0,175
0,107
0,0332
-
J " I JOB
1
0,97
0,80
0,56
0,34
0,103
0
cos2 a
-__
-~
1
0,93
0,75
0,50
0,25
0,067
090
Die Messung
der ponderomotorischen Strahlungskraft usw. 1015
Der Vergleich der vorletzten Spalte mit den Werten C O S ~ C C
(Fig. 22) zeigt die Abweichung der Stromverteilung Iangs 1 von
der reinen Sinusform.
Ein Versuch, die Oberwellen mit Hilfe von Antennen,
welche auf die Oberschwingungen abgestimmt waren, nachzuweisen, fuhrte wenigstens in der nach Fig. 18 erwarteten
GroBenordnung, zu keinem Resultat.
I
2 = 7ozcm
2 = 204cm
Die Verteilung van J's auf dem Empfiinger van Z,'Z bis 1,
bezogen auf JO2= 1
Fig. 22
VIII. Zusammenfaesung
Die &aft elektromagnetischer Strahlung auf einen Resoi
nator in Form eines geraden Drahtes der Lange 1 = wurde
2
zum erstenmal mit gedampften una ungedampften Wellen
gemessen. Es ergaben sich Krafte von
bis
dyn.
(A = 112; 180; 204; 245 cm).
Aus der uber die Wkmeentwicklung in der Antennenmitte
berechneten Leistungsaufnahme W wurde diese Strahlungskraft
nach der Formel
k
=
W
berechnet.
Die Differenz mit den
unmittelbar gemessenen Werten lieB sich bei giinstigen Bedingungen unter 6 Proz. halten.
1016
K. Fritz. Ponderomotorische Strahlungskraft usw.
Soweit groBere Differenzen auftraten, lieBen sie sich
experimentell auf nicht rein sinusf6rmige Stromverteilung langs
der Antenne zuruckfuhren. Insbesondere wurde fur il= 204 cm
(Drahtlange 1 = 102 cm) der Stromverlauf langs B genau durchgemessen.
F u r die Anregung zu dieser Arbeit und sein stetes
forderndes Interesse bin ich Hrn. Prof. Dr. K a r l F o r s t e r l i n g
zu tiefem Dank verpflichtet, ebenso Hrn.PrivatdozentDr.Ma1sch
fur manchen guten Rat. Die Telefunken-Gesellschaft stellte in
dankenswerter Weise die Elektronenrohren zur Verfugung.
Hrn. Institutsmechaniker Werkmeister B r a u n e danke ich sehr
fur seine Hilfe beim Bau der Apparaturen.
(Eingegangen 23. August 1931)
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