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Electrische und thermische Messungen an Entladungsrhren.

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10. EEectrische mad t h e w n i s c h e M e s s m y e n
an B n t Z a d u m y s r o h J r e n ; von. 3. W i e d e m a n n . a n d
G. C. S c h m i d t .
I n ha1 t: 1. Vergleichung der Potentialgradienten bei Anwendung von
Influenzmaschinen und Accumulatorenbatterien. 2. Vergleichung der aus
electrometrischen und thermischen Bestimmungen ermittelten Potentialgradienten. 3. Nichteinfluss des ultravioletten Lichtes und einer Photoluminescenz des Gases anf den Potentialgradienten. 4. Potentialgradient und
E r w h n u n g im Glimmlicht. 5. Verhalten von Trichterriihren. 6. Beobachtungen uber den zeitlichen Verlauf von Entladungen. 7. Einfluss des
Magneten auf das Potentialgefalle im positiven Licht. 8. Resultate.
1.
V e r g l e i c h u n g der P o t en t i al g r ad i en t en bei Anwendung von
I n f l u e n zmas ch i n e und Accumulatorenbatterien.
Zu quantitativen Untersuchungen uber Gasentladungen
scheinen vor allem galvanische Batterien mit zahlreichen Elementen sowie grosse und kleine Influenzmaschinen geeignet. I)
Die Ansichten uber die Zuverlassigkeit und die Deutung der
mit diesen Hiilfsmitteln erzielten Resultate gehen weit auseinander. Wurden wirklich z. B. die Influenzmaschinen werthlose Resultate liefern, so ware eine grosse Fulle von Arbeit
nutzlos gewesen. Um ein Urtheil hieruber zu gewinnen, wurde
untersucht , ob das Potentialgefalle in verschieden gestalteten
Rotwen bei gleicher hktladungsform das gleiche ist, wenn man
uls Stromyuelle einmal eine 20 plattige Influenzmaschine, das
uizdere Ma1 eine 1000 zelliye Acc~mulatorenbatteriebeizutzt. Es
ergab sich, dass die Potei~tialgefalledie gleichen waren.
Die Apparafe waren die iiblichen. Zur Messung der Potentialdifferenzen diente die von Hrn. E. W a r b u r g %) ange1) Von dem complicirten Inductorium, der Vermendung der verschiedenen Auordnnngen zur Erzeugung schneller electrischer Schwingungen, des hochgespannten Wechselstromes nach H . E b e r t (Wied. Ann. 65.
p. 761. 1898), sowie derjenigen eine sehr hohe Potentiale liefernden Gleichstrommaschine, sehen wir ab.
2) Bei W. P. G r a h a m , Wied. Ann. 64. p. 49. 1898; vgl. auch dessen
1naug.-Diss.
iMessungen an Entladunysrohren.
31 5
gebene Modification des Mascart’schen Electrometers, nur
die Aufhaingungsvorrichtung war in einer auch sonst benutzbaren Art etwas geandert.
Die beiden Aufhangefaden sind Fig. 1 an das Ende zweier
Drahte a und b angeknupft, die an zwei Zahnradern a, und
b, befestigt sind. Durch den an dem Knopf h drehbaren
Stab g, der an seinem Ende ein Gewinde hat, und der in einer
Hiilse h gedreht werden kann, werden die Rader al und 6,
gedreht und dadurch die Enden von a und b einander genahert und voneinander entfernt. h mit q, a, und b, karin
Fig. 1.
in einer zweiten Hiilse h, auf- und abgeschoben werden; die
Schraube s klemmt h fest. Die ganze Vorrichtung wird endlich
durch die Schraube ohne Ende S in dem Deckel des Electrometers um eine verticale Axe gedreht. Die Anordnung hat
sich gut bewahrt.,)
Als Gas diente Stickstoff. Er war dur& Erhitzen einer
Losung von Ammoniumnitrit bereitet und wurde, bevor er
in die Versuchsrohre gelangte, durch eine Losung von Pyrogallussaure geleitet, um allen Sauerstoff zu entfernen, und
1) Sie ist von Hrn. Mechahiker BBhner im hiesigen physikalischen
Institut angefertigt morden.
3.IEedemann u. G . C. Schmidt.
316
darauf durch concentrirte Schwefelsaure, um die Feuchtigkeit
zu beseitigen.
Zur Priifung der ganzeii Anordnung haben wir zunachst
eine Reihe von Versuchen mit der Batterie allein angestellt
uiid ihre Resultate mit den von H e r z und G r a h a m gefundenen verglichen.
Die Lange der benutzten Riihre war 22 cm, ihr Durchmesser 3 cm. Die Electroden waren dicke, axial eingesetzte,
Platindrahte, die sechs Sonden waren in das Glas eingeschmolzen und bestanden ebenfalls aus Platin. Ein Beispiel
fur die Ergebnisse liefern die folgenden Tab. I u. 11. p ist stets
der an einem Mc L e o d'schen Nanometer abgemessene Druck,
i die Stromstarke in
Ampirre, n die Nummer der Sonde
von der Anode an gerechnet, e die Entfernung zweier aufeinander folgender Sonden , T7 die Potentialdifferenz zwischen
den zwei Sonden, G = F'/e der Potentialgradient.')
Die in
Klammern gesetzten Zahlen sind berechnet unter der Voraussetzung, dass die Summe der Potentialdifferenzen, zwischen
denen der Potentialabfall gemessen wurde, den Sonden (a-b)
und (b-c) gleich ist der Potentialdifferenz zwischen den Sonden
a-c.
Beispielsweise wurde zwischen den Sonden 4,5 die
Potentialdifferenz 121,3 V., zwischen den Sonden 5,6 54,5 V.
gemessen. Die Summe beider ist 175,s V., die directe Messung
ergab 1 78,l V.
T a b e l l e I.
-
v
n
G
p=00,75mm p = 0 , 7 5 m n p = 0,75 m m D = 0,75 mrn p = 0,75 mm p = 0,75 mm
i=o,99
i=O,99
i= 1,74
i=1,74
i=0,59
i=0,59
12
23
34
45
66
B
G
~
3,5 cm
3,4
3,3
3,1
275
74,3 V.
70,s
65,6
54,8
21,22 V.
2092
19,ss
17,68
0,oo
0,oo
geschichtet
76,9 V.
73,6
69,7
64,4
0,oo
21,97 V.
21,65
21,12
20,7S
0,oo
81,l
78,9
71,s
70,l
24,5
v.
23,17 V.
23,23
21,67
22,61
980
1) Der Ausdruck Potentialgradient ist gleichzeitig von H. E b e r t
u. E. W i e d e m a n n (Wied. Ann. 49. p. 22. 1893), sowie J. J. T h o m s o n
(Recent Researches p. 159. 1893) eingefiihrt worden.
MePsungen
071
&ntEadmgsrvhren.
317
Bei den beiden ersten Messungen i = 1,74 und i = 0,99
lagen die beiden Sonden 5 und 6 im dunklen Trennungsraume.
bei der letzten lag die Sonde 5 in der positiven Lichtsaule,
6 im dunklen Trennungsraum.
-
T a b e l l e 11.
v
n
I;
p=1,62 m m p=1,62 m m
i= 1,6
i= 1,6
-~ _ _
3,5 cm 148,9 v.
42,55 V.
144,2
42,41
3,4
134,9
40,SS
373
121,3
39,12
3,1
21,80
2,5
54,5
46 5,6
178,1(175,8) 31,80 (31,37
6,4
256,O (256,2)39,99 (40,02
u= 1,62 m m p = 1,62 mu
i=1,07
i= 1,07
~
.-
,
-
~_.
193,6 (192,9)34,57 (34,44
247,7 (259,4)38,70 (40,55
Die Entladung war immer ungeschichtet. Alle Sonden
lagen in der leuchtenden positiven Lichtsaule.
Soweit ein Vergleich moglich ist, stimmen unsere Zahlen
iiberein mit den von H e r z l) und G r a h a m a ) veroffentlichten.
So fand H e r z fur den Druck p = 1,5 mm und fur die Stromstarke 0,0012 A., G=40,8 Volt, wir fanden fiir den sehr nahen
Druck 1,6 mm und fur die Stromstarke i = 0,0016 A., G =
42,55 Volt.
Ferner fand H e r z fiir p = 0,6 mm und i = 0,00052 A.,
G = 16,9, wir fur p = 0,75 mm und i = 0,00059 A., G = 23,l.
Die Zahlen stimmen nicht ganz genau, aber da der Potentialgradient abhangig ist von der Weite der Rohre, von der
Stellung der Sonden etc. und unsere Versuchsbedingungen
nicht ganz die gleichen waren, wie die von Herz; so ist eine
bessere Uebereinstimmung nicht zu erwarten.
Vor allem aber ergiebt sich aus obigen Tabellen in Uebereinstimmung mit H e r z und G r a h a m , dass im positiven
Licht der Potentialgradient von der Anode zur Kathode
abnimmt nnd zwar sowohl bei geschichteter als auch bei ungeschichteter Entladung. Ferner zeigte sich, wie auch sonst,
1) A. H e r z , Wied. Ann. 64. p. 244. 1895.
2) W.
P. Graham, Wied. Ann. 64. p. 49. 1898.
318
E. lfiedemann u. G. C. Schmidt.
dass die Potentialdiferenz zwischen rwei 8onden im dunklen Raum
sehr klein ist, aber stark anwachst, so6ald das positive Jicht
bis zu den Sonden durch Aenderung der Stromstarke hinangeschoben wurde. Dies zeigt sich deutlich in Tab. I. Bei
einer Abnahme von i von 1,74 bis 0,59, steigt in der positiven
Lichtsaule der' Gradient etwa um 2 Volt. Zwischen den
zwei Sonden, zwischen denen fur i = 1,74 der dunkle Raum
liegt, fur i=0,59 aber zum Theil die positive Lichtsaule sich
befindet, wachst er um 9,8 Volt.
Zur Controlle fur diesen Sata wurde in einem anderen
Rohr (I = 25,5 cm und Durchmesser = 2,5 cm), der Potentialgradient zwischen zwei Sonden im dunklen Raum zu 12 Volt
bestimmt. Als durch einen Magneten das Glimmlicht zur
Seite gedrangt wurde und die positive Lichtsaule uber die
Sonden trat, stieg er nuf 25 Volt.
Nach diesen Yorversuchen wurde der Vergleich der Potentialgradienten bei Anwendung einer 20 plattigen Influenzmaschine und einer Accumulatorenbatterie durchgefuhrt.
Zunachst wurde bei jedem Druck die Messung mit der
Influenzmaschine angestellt, und darauf mit der Accumulatorenbatterie. Die Stromstarke der letzteren wurde durch Einschalten von Jodcadmiumwiderstanden gleich derjenigen der
Influenzmaschine gemacht.
Sobald dem Aussehen nach gleiche Entladungserscheinungen
bei lnfluenrmaschine und Accumulatorenbatterie vorhanden waren,
waren bis auf wenige Procente, im Maximum 10 Proc. - meist
aber weniger, die Potentialyradienten gleich. Auch diese Unterschiede konnen noch von U7lgleichheiten in den Erscheinungen
herriihren, vor allem aber wohl daher, dass die Xntladung bei
Anwendung der InfEuenzmaschine doch nicht a6solut stetig
war, sodass haufig die Electrometernadel um einige Millimeter
schwankte.
Beispiele fiir den obigen Satz liefern die folgenden
Tabellen. Die Sonden liegen in allen Fallen mit Ausnahme
der letzten Beobachtung im positiven Lichte.
Rohre I (Lange Z = 28 cm, Durchmesser B = 3 cm)
hatte eingeschmolzene Platinelektroden und sechs dtinne eingeschmolzene Platinsonden ; die Enden der letzteren tauchten
in Quecksilbernapfchen.
Messungen an Entladungsrohren.
RBhre I. i = 2.91. 10-4 A. v = 0.17 mm.
e
n
12
13
23
24
35
46
n
34,5
70,s
35,7
61,9
57,5
40,O
e
Geschichtet,
Influenzmaschine
v
v.
319
Batterie
G
T.’
G
I
10,40 V.
10,ll
10,81
9,83
9,58
7.27
34,3
67,6
32,7
57,5
54,7
37,2
I
v.
10,40
9,66
9,91
9,12
9,12
6,76
Influenzmaschine
Batterie
-~
V
v
G
G
I
I
12
23
34
4,Ocm
4,5
4,s
v.
73,6 V.
73,O
76,6
18,40
16,26
15,96
v.
65,3 V.
65,3
73,6
16,32
14,51
15,33
v.
Rohre I11 (i5=50 cm, D = 3 , 8 cm). Die Electroden bestanden aus rnit Siegellack an die umgebogenen Enden angekitteten Zinkplatten. Die Sonden waren diinne Platindrahte,
die an etwas dickere Messingstabe angelothet waren. Die
letzteren wurden mit Siegellack in die Rohre seitlich eingekittet. Anzahl der Sonden 6.
-
Rijhre 111. i = 3,54.1O-4 A. p = 0,53 mm.
Influensmaschine
n
e
G
-
r
12 4,5 cm
23
4,s
34 10,o
45
4,7
56
4,s
13
46
78,3 V.
80,6
169,O
76,O
74,3
17,4
16,8
16,9
16,2
v.
Ungeschichtet.
Batterie
v
l
v.
79,s
85,5
178,4
72,3
74,5
164,0(165,3)
Q
v.
17,7
17,s
17,s
15,4
15,3
17,6 (17,s)
Rohre I V (L= 44 cm, D = 4 cm). Die Electroden bil-
E. Wiedmann u. G . C. Schmidt.
320
Batterie
Influenzmaschine
I/
12
23
45
56
C
5 cm
5
5
4,5
1.'
G'
r'
163,2V.
141,G
135,l
37,2
32,6 V.
26,3
37,O
83
162,2V.
151,l
132,z
35,8
(;
1
324
30,2
26,4
40
v.
321
iMessungen an Entladungsrohren.
Sobald diswptive Entladungen aufbeten, ist die Yerwendung
uon Sonden nicht mehr ohne weiteres moglich, da diese selbst
infolge der. au ftretenden Oscillationen zu Eathoden werden
und nicht mehr das Potential des Gases anzeigen. Besondere
Versuche sollen prufen, ob hier mit weissgliihenden Sonden
Resultate zu erzielen sind.
Bei discontinuirlichen Entladungen, sowie bei engeib Rohren
muss man aus calorimetrischen iwessungen das Potentialgefalle
ermitteln.
dass in einem Capillarrohr auf 1 cm Lange
in 1 Min. beim Durchgang eines Stromes von
der Intensitat (i) 1 Dan. / 1 Siem. = 1,5 Amp.
bei dem Druck p eine Warmemenge W ent-wickelt wird :
-p , = 15,5 rnm; rY; = 2966 g-cal./min.
p a = 5,l ,, ; Fa= 1962 ,, ,,
s,.
Der Potentialgradient bestimmt sich dann
aus der Gleichung
3.p= 0,24 17i zu
SZ
ITl = 176 Volt; 17.= 116,5 Volt.
Die Werthe sind von derselben Grossen-
1) E. Wiedemann, Wied. Ann. 10. p. 228. 1880.
Ann. d. Phys. u. Chem. N. F. 66.
21
j?
c
E. Wiedemann 26. G. C. Schmidt.
322
oberen Rand und unmittelbar unter dem unteren Rand cles Calorimeters waren zwei Sonden s1 und s2 aus Platin eingesetzt. A13
calorimetrische Flussigkeit diente Wasser. Das Calorimeter mit
dem in ihm befindlichen Entladungsrohr wurde in ein doppelwandiges, cylindrisches Metallgefiiss gesetzt, um unregelmassige
Luftstromungen etc. moglichst zu vermeiden und eine sichere
Correction fur die Aus- und Einstrahlung wahrend des Versuches zu ermoglichen. Als Gas cliente Stickstoff und als
Electricitatsquelle die Batterie. Die Sonden waren wie fruher
mit dem Electrometer verbunden; ausserdem wurde die Stromstarke an einem Galvanometer abgelesen. Die Resultate enthalt die folgende Tabelle. p ist der Druck, Lll der aus den
Electrometerausschlagen, IIz der aus der Erwarmung in bekannter Weise berechnete Potentialgradient, i ist die Stromstarke in MilliampBre.
T a b e l l e IV.
P
i
2,3T mm
2,03 ,>
1,14 1 ,
0,34 7,
0,325
0,246
0,452
0,436
24
m ,~ ~0 1 t
75,O ,,
3672
19,s
11
,,
rf?
69,7 Volt
64,3 , l
39,5 , r
1731 7 1
Die Zahlen fur Illund L12 stimmen recht befriedigend miteinander , wenn man erwagt , dass die calorimetrischen Messungen eine Reihe von Correctionen erfahren mussten, die bei
der geringen Gesammterwarmung bei dem relativ tiefen Druck
einen betrachtlichen Einfluss haben. Die Potentialgradienten,
mit der Batterie gemessen, sind theils grosser, theils kleiner
als die aus calorimetrischen Bestimmungen erhaltenen, ein
Beweis, dass der Methode jedenfalls systematische Fehler nicht
anhaften. Darnach sind die mittels #onden und auf calorimetrischen Wege ermittelten Gradienten gleich.
Hr. G. W i e d e m a n n l ) hat gezeigt, dass die Erwarmung
der Langeneinheit und damit auch der Potentialgradient fast
constant ist, selbst wenn der Bohrpuerschnitt sich auf das
Vierfache andert, aus Versuchen von N a c c a r i und B e l l a t i 2 )
1) G . W i e d e r n a n n , Pogg. Ann. 165. p. 67. 1576.
2) Naccari und B e l l a t i , Atti del R. 1st. Vened. 14. p. 1. 1878;
Beibl. 2. p. 720. 1878.
323
Messungen an Entladungsrohren.
bez. von E. W i e d e m a n n l ) folgt, dass auch, wenn das Verhiiltniss der Rohrquerschnitte auf das 3-25- bez. das 64fache
steigt, in dem engeren Rohr die Erwarmung wohl etwas, aber
lange nicht in demselben Verhaltniss wachst. Alle diese Versuche bezogen sich auf relativ enge Rohren und die disruptiven
Entladungen von Influenzmaschine und Inductorium. Dasselbe
Resultat hat fur weitere Rohren und den constanten Batteriestrom H. H e r z z, bei Beobachtungen mit Sonden gefunden.
Um innerhalb moglicbst weiter Grenzen die Aenderungen
des G.radienten beim Stromdurchgang durch enge und weite
Rohren zu priifen, hahen wir eine Reihe von Versuchen angestellt.
i
C
E
Fig. 3.
Ein Rohr (die Zeichnung ist nur schematisch), A B ( L= 25,
B=2,4 cm, also dem Querschnitt 17,9 qcm) mit Aluminiumelectrode war mit 3 Sonden, sl, s2, sQ, versehen. An einem
Ansatz B war durch einen SchliE ein Capillarrohr C (I;= 7,
B = 0,06 cm, also dem Querschnitt 1 qmm) mit zugehoriger
Electrode I3 angesetzt. C war von einem Calorimeter umgeben und befand sich in dem oben erwahnten Mantel.
Man liess nun zunachst den Strom der Batterie zwischen
A 3 hindurchgehen und maass das Potential an den Sonden,
woraus der Potentialgradient berechnet wurde. Darauf wurde
1) E. W i e d e m a n n , W-ied. Ann. 10. p. 223. 1880.
2) A. H e r z , W e d . Ann. 64. p, 254. 1895.
21 *
E. Wiedemann u.G. C. Schmidt.
324
der Strom der Influenzmaschine zwischen A C hindurchgeschickt
und BUS der Erwarrnung deskWassers und des Calorimeters
(und dessen Wasserwerth) der Potentialgradient wie oben berechnet. Zugleich mit der Bestimmung der Erwarmung des
Capillarrohres das Potentialgefalle an den Sonden zu bestimmen, war nicht moglich, da die Nntladung stets discontinuirlich war und sich daher um die Sonden Kathodenerscheinungen ausbildeten.
In der nachfolgenden Tabelle bedeuten p den Druck, i dei
Stromstarke der Batterie, il die Stromstarke der Tnfluenzmaschine in Milliampere; L7 und nl sind die Potentialgradienten im weiten und im engen Rohr.
T a b e l l e V.
a
II
P
i
il
1,17 mm
0,143
0,29D
47,l Volt
0959
0941
0,175
0,214
0,252
0,214
34,6
20,8
7,
,,
,,
,,
112,l Volt
7375
3674
1,
11
Beim Vergleich der Zahlen ergiebt sich: Geht man von
einer engen Capillarriihre, die von discontinuirlichen Entladunyen
durchfiossen wird, zu einer weiten Riihre von 1800 ma1 grosserem
Querschnitt, durch die ein oonstanter Strom fiiesst, iiber, so steigt
das Potentialgefalle etwa n u r auf das 2--3fache.
Konntc man
auch durch das Capillarrohr einen constanten Strom schicken, so
waren die Unterschiede noohl noch hleiner. Andere Bessungsreihen ergahen dasselbe Resultat.
Aus diesen Beobachtungen und alteren iiber die Erwarmung in verschieden weiten RGhren folgt ferner, dass beim
Uehergang aus einem weiteren Rohre zu einem engeren der
%tentia{qradient einen im Verhiiltniss zur Querschnittsanderung
relativ kleinen, absolut aber ziemlich grossen Sprung erfahrt, und
zwar einen Sprung, der auf einer ganz kurzen Strecke eintritt,
daher muss an einer solchen Uebergangsstelle nach der Gleichung
1) Der eine von uns hat bereits Wied. Ann. 20. p. 777. 1883 aus
dem eigenthiimlichen Gang der Erwarmung und damit des Potentialgefiilles geschlossen, dass entweder die Dichte der Electricittit e im Rohr
nicht Null ist, also freie Electricittit sich in demselben befindet, oder aber
ein Theil des Potentialgeftilles an den Stellen, wo die Erwarmung ein
Messungen an Entladungsrohre~~.
325
sich freie Electricitat anhaufen. 1st ein Capillarrohr zwischen
zwei weite Rohren eingeschaltet, so muss sich an der Eintrittsstelle des positiven Stromes freie positive ElectricitaC anhaufen, wie an einer Kathode, an der Austrittsstelle dagegen
negative.') Hierin durfte wohl der Grund dafiir liegen, dass
an Verengerungen Xathodenstrahlen auftreten , welche von
der sich entfernenden negativen Electricitat herriihren.
Die oben mitgetheilten Beobachtungen und die alteren entsprechenden in G. W i e d e m a n n ' s Electricitatslehre zusaminengestellten lehren:
Der Potentialgradient in einem Gase von bestimmtem Lruck
ist in sehr weiten Grenzen von der Art, in der die Bntladung vor
sich geht, und der Weite der Riihre unabhanyiy, oder:
Die an eine Gasmasse von gegebenem Druck von einer bestimmten hindurchyehenden Eectricitatsmenye abgegebene Energie
ist nur weniy von der Weite der Rohren und won der Art der
Electricitatsbeweguny (disruptiv oder continuirlich) abhangiy, daabei
ist es gleichgiiltig, ob man die abyeyebene Energiemenye aus dem
Potentialgradienten oder aus der Eru7armuny des Gases ermift?lL8)
Den geringen Einfluss selbst sehr grosser Aenderuiigen
in der Rohrweite zeigen die Versuche p. 323. Ferner ist die
Energieabgabe bei Einschalten von Funkenstrecken und ohne
solche in engen RGhren fast gleich derjenigen in weiten Roliren
bei constantem Strom. Im ersten Fall ist aber bei der kurzen
Dauer der Entladung die mahre Intensitut (Stromstirke div:dirt
durch Dauer der Entladung) ausserordentlich vielmal griisser
als im letzteren Fall. Zugleich treten beim Einschalten der
Funkenstrecken oscillatorische Entladungen auf, welche im ersten
Fall nicht vorhanden sind.
Minimum ist, verwendet wird, urn der Electricittit eine gewisse kinetische
Energie zu ertheilen, die dann an den Stellen der maximalen Erwfrniung
verloren geht (das letztere bezog sich besonders auf dic Vorgtingc: an
der Kathode, vgl. p. 328).
1) Die Kathoden, welche an solchen Verengerungen auftreten,
konnte man wohl zweckmlssig Strictionskathoden nennen, um sie von
den an der Wand bei Ableitung entstehenden sekundaren Kathoden
zu unterscheiden.
2) Ueber die besonderen Verhtiltnisse im negativen Glimrnlicht vgl.
weiter unten.
326
E. IIiedemann
u.
C. C. Schmidt.
Abweichungen von dem obigen Satz beobachten wir an
den Stellen, wo durch besondere Bedingungen , Entstehen des
dunklen Trennungsraumes, secundare Kathoden etc., besondere
Verhaltnisse geschaffen sind.
Fur den Energieccrbrairch in einem Gase linter wcchselnden
linrataiirlen scheint der obige Satz dieselbe Rolle zu spielen, rvie
bei gewiihnlici~en Lcitern aer Sat:, duss der specifische Wider,stand Eon den lJimensionen und dei. Stronlstarke ~rnobhangl:gist.
3. Einfluss des ultravioletten Lichtes und einer Photoluminescens
des Gases auf den Potentialgradienten.
Zahlreiche friihere Versuche haben ergeben , dass ultra\-iolettes Licht das Entlndungspotentinl nur dann herabsetzt,
wenn es auf die Kathode fiillt, dass aber eine Beeinflussung
der driode uiid des zwischen den Eiectroden befindlichen
Raumes nicht besteht. Die zu entgegengesetzteii Resultaten
fuhrenden Versuche von E. Simon') und C. T. R. W i l s o n 2 )
lassen sich auch aiiders erklairen. Ersterer brachte ein Glasgefass G zwischen die Platten eines von einem Inductorium
geladenen Condensntors und beobachtete bei einem bestimmten
Potential desselben beixn Auftreffen von ultraviolettern Licht
in G' eine Ehtladung, die sonst nicht eintrat. Indess konnte
hier das ultrayiolette Licht auf die als Electroden dielienden
Innenwande cles Gefasses gewirkt haben. C. T. R. W i l s o n z )
fand, dass Luft unter dem Einfluss ultravioletten Lichtes nach
einiger Zeit schwach nebelbildend wirkte (sie wurde d a m auch
electrisch sich nnders verhalten); indess konnte dies auch
durch xerstaubte Theilchen des Quarzfensters bedingt sein.
Wir haben gepriift, ob der Potentialgradient eines stromdurchflossenen Gases beim Belichten mit ultraviolettern Licht
sich andert.7
9 n eine 20 cm lange und 4 cm weite Rohre war in der
Mitte ein witlicher Stutzen mit umgebogenen Randern ange1) E. S i m o n , Sitzungsber. d. k. GescllEch. d. Wissensch. zu Wien
104. p. 565. 1895; Beibl. 10. 569. 1896.
2) C. T. R. W i l s o n , Proc. Csmbr. Phil. Soc. 9. p. 392. 1898.
3j Bei den von W. P. G r a h a m in seiner Dissertation niitgetheilten
analogen Versuchen nirkt auf das Gas nicht ultraviolettes Licht, ds
d ~ Gas
a
sich in einer GlasrBbre befindet.
electrische Bogerilampe und dann , nachdem
das Licht abgeblendet war. E s wurde niemals eine Veranderung gefunden. Versuche
mit Chlor, bei dem man bei seiner starken
Sbsorption fiir das Ultraviolett mid seinem
photochemischen Verhalten am ersteii eine
Beeinflussung erwttrten sollte, ergaben gleichfalls negative Resultate. Aus der Empfincllichkeit des Electrometers ergiebt sich:
B e i Belichtnngl mit ultraviolettern Licht
eines stromcZurcfr~osseiienGases andert sich 6ei
Stickstoff iind Clllor der Potentialyradient noch
nicht una ‘Iloc, Proc.
Anch durch Belichten der Sonden anderte
sich die Potentialdifferenz nicht.
Uni zu priifen, ob eine Photoluminescenr
-
1) E. W i e d e m a n n u. G. C. S c h m i d t , W e d . Ann. 56. p. 18. 1895.
328
E, Wiedemann u. G. C. Schmidt.
Lichtea die Entladung in der Funkenstrecke ubergehen mussen.
Es wurde abwechselnd belichtet und beschattet. Die Versuche
ergaben :
Die Potentialdiffereriz in einem strornd~ircAfZossenenGase
ist von einer rtwaigen Photoluminescenz desselben unabAang(q. ')
4. Potentialgradient und Erwgrmung im Glimmlicht.
Die Erwarmung in einem Entladungsrohr in verschiedenen
Abstanden von der Kathode ist bestimmt worden von E. Wied em a n n 2 ) und von D. G o l d h a m m e r Y ) mittels eines nach
G. W i e d e m a n n 4 ) und R. R u h l m a n n an die Aussenwand der
Entladungsrohre angelegten Thermoelementes, von ersterem
und von R. W. W o o d 5 ) mittels Thermometern, Thermoelementen und Bolometern, die in die Rohre eingefuhrt wurden.
Letzteres Verfahren ist in der Nahe der Kathode nicht ohne
Bedenken, da durch die eingebrachten Korper die Kathodenerscheinungen ganz wesentlich deformirt werden.
Es zeigte sich im allgemeinen6), dass man zunachst an der
Kathode eine sehr starke Warmeproduction hat, dieselbe nimmt
ab, um innerhalb des dunklen Raumes ein Minimum zu erreichen, dann steigt sie wieder bis zu einem Maximum innerhalb der Glimmstrahlen und sinkt dann wieder, um nach dem
positiven Lichte anzusteigen.
Der Gang des Potentialgradienten ist ein wesentlich anderer als der der Erwarmung, er hat im Glimmlicht, wie besonders eingehend W. P. G r a h a m zeigte, ein Minimum. Daraus
folgt aber, dass das Potentialgefalle nicht an der Stelle, wo es
auftritt, zur Erwarmung des Gases dient, sondern, wie schon
der eine von uns ') fruher angab, ein Theil desselben verwandt
wird, um der Electricitat (die da.mals noch als mit einer gewissen Tragheit behaftet angenommen werden konnte , welche
1) Versuche, bei denen das Gas von Kathoden- bez. Riintgenstrahlen
dnrchsetzt ist, sollen die obigen erggoZen.
2) E. W i e d e m a n n , Wied. Ann. 20. p. 771. 1883.
3) D. Goldhammer, Journ. russ. phys. Ges. (2) 16. p. 325. 1884;
Beibl. 9. p. 463. 1885.
4) G. W i e d e m a n n u. R. Riihlmann, Pogg. Ann. 146. p. 35. 1872.
5) R. W. W o o d , Wied. Ann. 69. p. 238. 1896.
6) E. Wiedemann, Wied. Ann. 20. p. 777. 1883.
7) W. P. Graham, Wied. Ann. 64. p. 48. 1998.
Messungen an Entlatlungsrohren.
320
jetzt aber der materiellen Substanz der Kathodenstrahlen zuzuschreiben ist) eine gewisse kinetische Energie zu ertheilen,
die a n den Stellen der maximalen Erwarmung wieder verloren geht. I)
Da bisher niemals an derselben Rohre gleichzeitig die
Potentialgradienten und die Erwarmungen gemessen worden
sind, so schien es uns zweckmassig, wenigstens das Hauptergebniss der Vergleichung der bisherigen Versuche zu priifen,
ob wirklich im Glimmlicht ein Maximum der TemperaturerhLihung
und ein Minimum des Potentialgradienten vorhanden ist.
I n ein 2,5 cm weites und 25 cm lsnges Rohr mit kreisformigen Electroden van 2 cm Durchmesser waren 8 Sonden einqesetzt. Die Erwarmungen wurden mittels eines an die Rohre
angelegten Thermoelements gemessen. Von zahlreichen Versuchen seien die folgenden mitgetheilt. Dabei bedeutet i die
Stromstarke in Milliampere im Rohr, G den Potentialgradient,
1 die Stromstarke dea Thermoelementes, p den Druck.
T a b e l l e VI.
p = 0,32 mm,
i = 0,32.
im Glimmlicht
p = 0,14 mm,
i = 0,32.
Zu bemerken ist noch, dass die Erwiirmungen an verschiedenen Stellen des Glimmlichtes verschieden, aber stets
htiher als im positiven Lichte waren. Die Zahlen geben daher nur die Grossenordnung.
Wahrend darnach vom Glimmlicht zum positiven Licht
der Potentialgradient auf dns Doppelte bez. 40fache steigt,
sinkt die Erwarmung auf weniger als '1, bez. lI4. 1) 1. c. p. 778.
2) Die gemessene Stelle im positiven Licht ist eine andere als bei
dem Versuch beim Druck p = 0,32.
330
3. lliedemann
ti.
G. C. Schmidt.
Die Beobachtungen bestatigen demnach in der That das
oben angefuhrte Resultat und zeigen:
B a s Potentia(qef2lle an der K a t h o d e wird zum Y'f~cilzur
Erzeugung von Strahlen verwendet, die im Glimmlicht w i d an
nnderen Stellen absorbirt werden.
B a auf' der p o s i t i v e n L i c h t s i i u l e nach den obz'qclen
~I~eessun~qen
die direct gemessenen und aus den Warmeentwickelungen
berechileten Potentialgradienten innerhalb der Zl'ehleryrenzen ubereinstitnmen, so zuird in ihr die gesammte electrische Arbeit tlort,
w o sie geleistet wird. auch in Warme umyesetzt.
Ob dieser Satz auch noch streng gilt, wenn man die
einzelnen Theile der Schichten gesondert betrachtet , mag dahingestellt bleiben.
Das eigenthiimliche Verhalten an der Kathode lasst sich
folgendermaassen erklaren :
Wir nehmen die ron G o l d s t e i n entwickelte Anschauung
an, dass das negative Glimmlicht durch diffus an den Gasmoleciilen reflectirte Kathodenstrahlen erzeugt wird, die dann
von der Luft absorbirt werden. l) Ein Theil derpotentialgradienten
an der Kathode wird in Energie der Kathodenstrahlen verwandelt,
im dunklen Kathodenraum, werden sie infolge der besonderen
Structur desselben besonders bei sehr niedrigen Drucken kaum
diffus reflectirt, sowie sie aber denselben verlassen haben,
werden sie zerstreut und geben an das Gas ihre Energie ah,
und zwar ganz? wenn der Druck hoch ist, nur zum Theil an diese
und zum Theil an die eventuell luminescirende Wand beiniedrigem
Druck. Durch die Kathodenstrahlen und die aus ihnen entstehenden Glimmlichtslrahlen wird aber das Gas stark ionisirt
nnd ein kleines Potentialgefalle geniigt schon, um einen Strom
hindurchzuschicken. 2)
5. Verhalten von Trichterrohren.
Die fruheren Versuche haben ergeben, dass an der Uebergangsstelle aus einem weiteren in einen engeren Theil eines
1) E. G o l d s t e i n , Sitzungsber. d. k. Akad. d. Wissensch. in Berlin
p. 905. 1897.
2) Versuche iiber einen Einfluss von Rontgen- und aus cinem besonderen Entladungsrohr eintretenden Kathodenstrahlen mussen hieriiber
noch genaueren Anfschluss geben.
ilIessungen an Entladungsrohren.
331
Xntladungsrohres der Potentialgradient einen starken Sprung
zeigt. Die Vermuthung lag nahe, dass ausserdem dort noch
ein Sprung des Potentiales selbst vorhanden sei, aus welchem
die eigenthumlichen Ventilwirkungen an den sogenannten
Trichterrohren sich ergeben wurden. Die Entladungspotentiale
sind bei ihnen kleiner fur einen Strom, der in die Spitze des
Trichters eintritt, als fur einen solchen, der in entgegengesetzter Richtung fliesst. Die folgenden Versuche sollten
diese Erscheinungen aufklaren.
Benutzt wurden zwei Trichterrohren wie Fig. 6 . Die
erste war 27 cm lang,
- 3 cm weit, der Dnrchmesser der Oeffnung cles Trichters t betrug 3 mm, die zweite
war 1 7 cm lang, 3 cm weit, der Durchmesser
der Oeffnung des Trichters war nur 1 mm. I n
die Rohren waren eine Reihe von Sonden zum
Nessen der Gradienten eingeschmolzen; das
gesamnite Entladungspotential wurde mittels
eines B ra,un'schen Electrometers bestimmt,
das mit dem einen Pol der Rohre und der
Batterie verbunden war, wahrend der andere
Pol von beiden zur Erde abgeleitet war. Um
sicher zu sein, dass nicht etwa Unterschiede
in den Electroden oder in deren Lage die
Erscheinungen beeinflussten, wurde das Electrometer bald mit
der einen, bald mit der anderen Electrode verbunden.
Die typische h'rscheinvng war folgende: a) Der Strom
tritt in die Spitze des Trichters. Um die Kathode liegen
die gewohnlichen Erscheinungen, daran reiht sich der dunkle
Trennungsraum , dann folgt gescbichtetes positives Licht, das
sich (Fig. 7 ) in den Trichter hineinzieht, aus dem Trichter
tritt in den angrenzenden dunklen Raum ein Kathodenstrahlen(Glimmlichtstrah1en)bundel , das vom Magneten sehr stark beeinflusst wird, dann folgen ein paar Schichten positiven Lichtes.
Um den Trichter liegt rothliches Licht, das unter dem Einduss des Magnets sich in eine Schicht verwandelt. Das
Kathodenstrahleiibundel divergirt nach allen Seiten und zeigt
einen besonders hellen axialen Theil.' Mit abnehmendem Druck
wachst die Divergenz, und es treten auch noch Strnhlen aus, die
um mehr nls 90° gegen die Rohraxe geneigt sind (Fig. 8). b) Lie@
332
23. Wiedemann u G . C. A'chmidt.
die Anode der Basis des Trichters gegeniiber, so geht von ihr
eine positive Saule bis zum dunklen Trennungsraum an der
Kathode. Das Aussehen an dem Trichter giebt Fig. 9. Bei tiefen
Drucken (Fig. 10) tritt hier auch ein Kathodenstrahlenbiindel
auf, das nach der Anode hin verlauft und durch einen dunklen
Trennungsraum von der positiven Lichtsaule getrennt ist.
Der Unterschied in beiden Fallen ist der, dass von der positiven Lichtsaule bei b) ein Theil durch den dunklen Trennungs-
+
Fig. 7.
+
-
Fig. 8.
Fig. 9.
Fig. 10.
raum ersetzt ist, der wohl von den aus dem Trichter t austretenden Glimmlicht- oder Kathodenstrahlenbiindeln herriihrt.
Schon durch diese Thatsache wiirde sich eine kleine Potentialerniedrigung im Falle a) gegeniiber dem Falle b) erklaren.
Versuche an der ersten RGhre mit dem weiten Trichter
ergaben , dass bei continuirlichem Strom (die Continuitat
erschlossen sowohl aus dem Fehlen von Kathodenerscheinungen
an den Sonden als auch aus dem Aussehen im Drehspiegel)
das Entladungspotential ganz unabhangig von der Stromrichtung war, und ebenso dns Potentialgefsille; eine PenCilwirkung war also nicht nachweisbar.
333
Messungen an Entladungsrohren.
Bei Benutzung der zweiten Rohre ergab sich dasselbe
Resultat bei continuirlichem Strom , dagegen bei discontinuirlichem, dass das Entladungspotential bei der Verbindung b
ein grosseres als in der Lage a ist und ausserdem der Potentialabfall ein vie1 schnellerer war. Dadurch, dass die Entladung discontinuirlich ist , gestalteten sich die Messungeik
schwierig und unsicher. Einen Ueberblick uber den Gang der
Erscheinungen mag die Tabelle geben. Sie enthalt die Potentialgradienten fur aufeinander folgende Stellen der Rohren,
die je um einen cm von der Electrode A bezw. B, bezw. voneinander entfernt waren. Sie sind aus einer graphischen Darstellung der beobachteten Potentialdifferenzen ermittelt. Die
in dem mittleren Theil der Tabelle stehenden Zahlen entsprechen den Stellen der Rohre am Trichter.
Der ausserordentlich kleine Gradient von 10 Volt im
Falle A entspricht dem dunklen Raume vor dem Trichter.
Die Sunime SA = 390 und SB = 475 Volt geben das Gefalle
A bez. B als Anode bis zur Sonde in dem dunklen Trennungsraume vor der Kathode. Ihr Unterschied betragt 85 Volt oder
20 - 25 Proc. des erwahnten Gefalles. Der Unterschied von
85 Volt riihrt vor allem von den Theilen des Rohres in der Nahe
des Trichters her. Das Kathodengefalle war ca. 300 Volt.
T a b e l l e VII.
p = 1,22 mm
A+
A+
25 Volt
25
25
20
15
10
10
30
50 Volt
45
35
30
25
25
20
Sa. 390
Gesammtpotential 700 Volt
i = 0,26.lO-3 Amp.
B+
B+
30 Volt
35
35
50
65
35
30
30
~-
30 Volt
25
25
25
20
20
20
Sa. 475
Gesammtpotential 775 Volt
Die Unterschiede bei den ersten und den spiiteren Versuchen
brachten uns auf die Vermuthung, dass uberhaupt keine Ventilwirkung bei continuirlichen Entladungen vorhanden sei und dass
die Entladung bei den Ventilrohren nur dann den einen Weg
dem anderen vorzieht, menn die Entladung discontinuirlich ist,
E. Il'iedemann
334
-4
ti.
G. C. Schmidt.
kleine Funkenstrecke eingeschaltet wurde,
zeigte sich die Ventilwirkung sehr schon.
uns uberzeugen, dass die Entladung n u r
dann den einen Weg vorzog, wenn sie unstetig war.
Dieses Ergebniss bestatigten wir noch
durch eine Reihe von aiideren Versuchen,
bei denen durch Anschalten von Leydener
Flaschen die Entladung discontinuirlich
gemacht wurde. Benutzt wurde eine Rohre
von der Form Fig. 6. War nicht sehr
B
das Potential war dann dasselbe, mochte
A oder B positiv sein.
In demselben
6. 3eobachtungen iiber den zeitlichen Verlauf von Entladungen.
Rei den Untersuchungen der Entladungen in Trichterrohren zeigen sich in deren zeitlichem Yerlauf Erscheinungen,
die sonst nur wenig ausgepragt sind, die aber auf den Entladungsvorgang ein gewisses Licht werfen.
Betrachtet man das Entladungsbild sowohl der galvanischen Batterie wie der Influenzmaschine einer von schonen
Xessungen an Entladunysrohren.
335
Schichten erfdlteii Trichterrohre in1 Drelispiegel , so eiAii1t L U
j e nach dem Drucke zwei wesentlich verschiedeiie Erscheinungen. I n der Fig. 12 entsprechen die links gelegenen Stellen
den zeitlich friiheren.
Bei hoheren Drucken (ca. p = 3 mm) gelit zunachst eine
disruptive Entladung durch das Rohr, der dann ein continuirliches Band folgt. Die disruptive Entladung entspricht den1
auslosenden Funken Hi tt o r f's, durch sie , die bei eiiiexu
relativ liohen Potenti:il erfolgt, wird das Gas in den leitenden
Zustand versetzt und eine continuirliche Entladung folgt mit
abnehmender Intensitat, bis dnss die angehiiufte Electricitiit
erschopft ist. Die
13
a
Entladung hort auf, A
his nach einer gewissen Zeit das Potential wieder die zur
Erzeugung der dist
ruptiven Entladung
nothige Hohe erreicht hat.
Geht man zu tieferen Drucken, ca.
0,5 mm, so wird zuFig. 12.
nachst die Entladung
ganz continuirlich, urn bei einem noch tieferenl) wieder Anzeichen der Discontinuitat (Fig. 12) zu zeigen. Man hat danu
allgemein, ( A entspricht der Anode, K der Kathode des
Trichters), ein continuirliches, entsprechend den Schichten aus
hellen und dunklen StelIen bestehendes Band ,!I,an das sich einc
disruptive ungeschichtete Entladung cx anschliesst, die das ganze
Rohr durchsetzt und der entsprechend a n der Kathode eine besonders belle Stelle eintritLa) Dieser besonders hellen Entladung
folgt dnnn eine continuirliche. Bei nicht zu tiefen Drucken ist
das dern Trichter entsprechende Lichtband t ganz continuirlich.
1) Bei eiiiem, mittleren Druck sieht man eine Uebereinanderlagerung
von beiden Formen der Entladung.
2) Eine analoge Erscheinung ist auch oft bei Rohren von constantem
Quersclinitt zu beobacliten, wenn auch nicht so typisch (vgl. E. W i e d e m a n n , Wied. Ann. 10. p. 238, Fig. 13).
~
336
E. lriedemann
u. G. C. Schmidt.
Es hat den Anschein, als ob allmahlich wahrend des
Stromdurchganges an der Kathode ein immer wachsender Uebergangswiderstand sich entwickelt , der dann plijtzlich von einer
mehr oder weniger ausgepragten Funkenentladung durchbrechen
wird. Das Entladungspotential sinkt stark, und die gesammte
auf dem Rohr, der Batterie und auf den Zuleitungsdrahten
angehaufte Electricitat entladt sich.
I m Speciellen ist das Aussehen das folgende.
u ist eine der disruptiven Entladungen. An sie schliesst
sich durch einen dunklen Raum scharf abgesetzt das continuirliche Band , dasselbe tritt aber sonderbarerweise nicht auf
der ganzen Strecke gleichzeitig auf, sondern an den der Kathode zunachst gelegenen Theilen schneidet ein dunkler, nach
der Anode zu spitz verlaufender Raum in die Entladung,
und zwar sowohl an der wirklichen Kathode, als auch an
der secundaren , an der Verengung des Rohres entstehenden.
Der dunkle Trennungsraum verkiirzt sich gleichsam.’) Das
jeder einzelnen Schicht entsprechende Lichtband ist zugespitzt.
Der der Anode zugelegene Theil der yesaminten h’ntladung, wie
derjenge der einzelnen Schichten erscheint friiher hell , als der
weiter nach der Kathode gelegene.
Die nachstliegende Deutung der Erscheinung w b e , dass
von der positiven Electrode nus die Entladung sich mit endlicher Geschwindigkeit fortpflanzt. Gegen diese Annahme
spricht aber: 1. dass in dem Theil t stets ein Leuchten vorhanden ist, und 2. die sehr kleine Fortpflanzungsgeschwindigkeit. Man kann dieselbe aus der Verschiebung des Endes der
untersten Schicht gegen das der obersten und aus deren Abstand berechnen , sobald die Umdrehungsgeschwindigkeiten des
Spiegels etc. gegeben sind. Ein Versuch ergab z. B., dass
die Stelle
etwn 1/,,,, sec spater aufleuchtet a19 q. Der
Sbstand beider war 10 cm, sodass sich eine Fortpflanzungsgeschwindigkeit v = 2 . lo4 cm/sec oder 200 m/sec ergeben
wiirde.
1) Hlufig sieht man, dass, mcnn der positive Strom in die Trichterspitze eintritt, nur an der Anodenseite ein dunkler Einschnitt ist, auf der
Kathodenseite ein continuirliches Band, wLhrend bei der umgekehrten
Verbindung auf beiden Seiten dunkle Einsehnitte auftreten.
33i
Nessunyen an Entladungsriihren.
Vie1 wahrscheinlicher ist, class durch die Entladung nacheinander die einzelnen Theile der Gase erst allmahlich in einen
solchen Zustand versetzt werden, dass sie die zugefiihrte electrische Energie in Licht umwandeln kijnnen; dies wiirde bei
dem Gas im engen Rohr sehr schnell stattfinden, in den dem
dunklen Trennungsraum zunachst gelegenen spater als a n der
Anode. Wahrscheinlich sind auch schon unmittelbar nach dem
Beginn der Entladung und an den Stellen, wo spater helle
Schichten auftroten, dunkle vorhanden, wie sie von G r a h a m
beobachtet worden sind.
Auf die Bedeutung dieser Beobachtung fur die Theorie
iler S o n n e n p r o t u b e r a n z e n sei wenigstens hingewiesen.
7. Einfluss des Magneten auf das Potentialgefalle im positiven
Lichte.
Bekanntlich beeinflusst der Magnet das Entladungspotential
auf die mannigfachste Weise.
Bei den meisten bisherigen Versuohen beobachtete man
eine Uebereinanderlagerung der Wirkungen auf die verschiedenen Theile der Entladungen. I m Folgenden seien einige
Versuche iiber den EinAuss des Magneten auf das Potentialgefalle der Anodenlichtsaule allein mitgetheilt. I n ein Rohr von
12 cm Lange und 2,5 cm Durchmesser waren sieben Sonden
sngebracht. Durch einen Electromagneten, der parallel mit
der Rohre, die sich zwischen seinen Polen befand, verschoben
werden konnte, wurde die Entladung zu einem diinnen Lichtbundel zusammengedrangt. Der Magnet befand sich stets
zwischen den Sonden, deren Potentialdifferenz gerade untersucht wurde. Der Strom des Electromagneten wurde moglichst
stark gemacht, ohne dass dabei die Entladung disruptiv wurde.
Bei dem in Tab. V I I I mitgetheilten Versuche wurde z. B. die
Entladung, welche urspriinglich 2,2 cm Durchmesser besass,
so zusammengedrangt , dass sie nur einen Durchmesser von
ungefalir 0,7 cm zeigte. An die Pumpe war noch ein zweites
Rohr I1 angeschlossen, von 0,7-0,8 cm Durchmesser und 12 cm
Lange, ebenfalls mit sieben Sonden. E s wurde nun erwartet,
dass falls der Magnet keinen besondererl Einfluss auf die Entladung ausiibte, dass dann die Potentialgradienten im engen
Rohr ebensogross sein wurden, wie in der durch den MagAnn. d. Phyn. u. Chem. N. F. 66.
22
E. Wiedemann
338
u.
G. C. Schmidt.
neten beeinflussten Lichtsaule. E s ergab sich jedoch , dass
die Entladung in dem Rohre I1 stets disruptiv war, gleichgultig ob als Electricitatsquelle die Batterie oder die Influenzmaschine benutzt wurde. Infolgedessen scheiterten in Rohr I1
die Versuche snit den Sonden. In der folgenden Tabelle ist n
wieder die Nummer der Sonde von der Anode gerechnet, die
erste war 2,15 cm von der Anode entfernt, 8 ist der Potentialgradient, und zwar stets unter der Rubrik A der Potentialgradient
im gewohnlichen Zustand, unter B der durch den Magneten beeinflusste. ills Electricitatsquelle diente die Influenzmaschine.
Die positive Lichtsaule reichte etwas uber die sechste Sonde.
T a b e l l e VIII.
i = 0,63.
12
=
A
2,5 em
2,8
296
2,5
295
276
0,5 mm.
@
e
12
23
34
45
56
67
p
35,OV.
26,2
28,4
28,l
28,l
20,2
u
42,6
38,4
38,s
40,2
38,5
37,4
v.
J e nach der Stellung des Electromagneten waren die
Electrometerausschlage etwas verschieden , es sind daher die
unter B mitgetheilten Zahlen nicht streng untereinander vergleichbar. In unserem Falle erhohte der Magnet den Gradienten ungefahr urn 30 Proc., gleichzeitig nahm der Durchmesser der Lichtsaule auf 'I3 bis 'I4ab. Aus den Messungen
von H e r z und unseren eiganen iiber den Eintluss der Rohrweite auf den Potentialgradienten war ungefahr eine solche
Erhohung des Gradienten zu erwarten. Wir konnen also hiera m schliessen , dass der Magnet nur indirect durch Zusammendrangen der Lichtsaule das Entladungspotential erhb'ht.
Bndere Nessungsreihen ergaben dasselbe.
Der Magnet wirkt also gerade so als ob an Stelle eines
weiteren Rohres ein engeres trate; in engen Rohren treten aber
bekanntlich oft Linienspectren auf, wenn in den weiten Bandenspectren vorhanden sind und zwar infolge der grosseren an die
Messungen an Entladungsrohren.
339
Nasseneinheit abgegebenen Energiemenge. Dementsprechend
verwandelt sich, wie schon lange bekannt, bei manchen Gasen
das Bandenspectrum ini unbeeinflussten Gase in ein Linienspectrum im Magnetfelde, ohne dass dies auf einer specifischen Wirkung des Magneten auf die Spectren zu beruhen
b much te.
8. Reeultate.
1. Sobald dem Aussehen nach gleiche Entladungserscheinungen bei Influenzmaschine und Accumulatorenbatterie vorhanden waren , waren bis auf wenige Procente, im Maximum
10 Proc. - meist aber weniger, die Potentialgradienten gleich.
Auch diese Unterschiede konnen noch von Ungleichheiten in
den Erscheinungen herriihren, vor allem aber wohl daher,
dass die Entladung bei Anwendung der Influenzmaschine nicht
absolut stetig war, sodass haufig die Electrometernadel um
einige Millimeter schwankte.
2. Sobald discontinuirliche Entladungen auftreten, ist die
Verwendung von Sonden nicht mehr ohne weiteres moglich.
Bei ihnen, sowie bei engen Rohren muss man aus calorimetrischen Messungen das Potentialgefalle ermitteln. Vergleichende Versuche ergaben, dass die mittels Sonden und auf
calorimetrischem Wege ermittelten Gradienten gleich sind.
3. Geht man von einer engen Capillarrohre, die von discontinuirlichen Entladungen durchflossen wird, zu einer weiten
Rohre von 1800 ma1 grosserem Querschnitt, durch die ein constanter Strom fliesst, uber, so steigt das Potentialgefalle etwa
nur auf das 2-3 fache. Konnte man auch durch das Capillarrohr einen constanten Strom schicken, so waren die Unterschiede wohl noch kleiner.
4. Aus dem Sprung im Potentialgradienten beim Uebergang aus einem weiten in ein enges Rohr erklart sich das
Auftreten von Kathodenstrahlen an diesen Stellen.
5. Bus all diesem folgt: Der Potentialgradient in einem
Gase von bestimmtem Druck ist fur die positive Siiule in sehr
weiten Grenzen von der Art, in der die Entladung vor sich
geht, und der Weite der Rohre unabhangig, oder:
Die an eine Gasmasse von gegebenem Druck von einer
bestimmten hindurchgehenden Electricit,atsmenge abgegebene
22 *
340
E. Wiedemann u. G. C. Schmidt. Messungen etc.
Energie ist auf der positiven Sauiule nur wenig von der Weite
der Rohren und von der Art der Electricitatsbewegung
(disruptiv oder continuirlich) abhangig ; dabei ist es gleichgiiltig,
ob man die abgegebene Energiemenge aus dem Potentialgradienten oder aus der Erwarmung des Gases ermittelt.
Fiir den Energieverbrauch in einem Gase unter wechselnden Umstanden scheint der obige Satz dieselbe Rolle zu spielen,
v i e bei gewiihnlichen Leitern der Satz, dass der specifische
Widerstand von den Dimensionen und der Stromstarke unabhangig ist.
6. Die Potentialdifferenz in einem stromdurchflossenen Gase
ist von einer etwaigen Photoluminescenz desselben unabhangig.
7. Bei Belichtung mit ultraviolettem Licht eines stromdurchflossenen Gases andert sich bei Stickstoff und Chlor der
Potentialgradient noch nicht um l/loo Proc.
8. Ein Vergleich der Erwarmung und des Gradienten im
positiven Lielit und im GlimmZicht zeigt, dnss erstere im Glimmlicht unverhaltnissmassig gross ist.
9. Das Potentialgefalle an der Kathode wird zum Theil
zur Erzeugung von Strahlen verwendet, die im Glimmlicht
und an anderen Stellen absorbirt werden.
10. Da auf der positiven Lichtsaule nach den obigen
Messungen die direct gemessenen und aus den Warmeentwickelungen berechneten Potentialgradienten innerhalb der
Fehlergrenzen ubereinstimrnen , so wird in ihr die gesammte
electrische Arbeit dort, wo sie geleistet wird, auch in Warme
umgesetzt.
11. Ausgesprochene Ventilwirkungeii treten nur bei discontinuirlichen Entladungen auf.
12. Beobachtungen an Trichterrohren zeigten, dass der
der Anode zugelegene Theil der gesammten Entladung und
der einzelnen Schichten in vielen Fallen fruher aufleuchtet,
als der weiter nach der Kathode gelegene.
13. Der der positiven Saule genaherte Magnet erhoht nur
indirect durch Zusammendrangen der Lichtsaule das Entladungspotential.
(Eingegangen 20. Juli 1895.)
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