Inhalt. (continued 5)

Abb. 204. Interferenzrohr.

Nun wollen wir sehen, wie Rudi die Experimente mit diesen Apparaten ausführte.

Auf einer hinreichend hohen Unterlage stellte Rudi den Blechkasten mit den eingeschlossenen Apparaten derart auf, daß das Ansatzrohr nach rechts zeigte; über letzteres schob er den Ansatz c des Interferenzrohres, dessen feste Hälfte A auf dem Boden des Tisches aufstand. Ungefähr 30 cm von der Öffnung d entfernt, aber genau in gleicher Höhe vor derselben, stellte er den oben beschriebenen Fritter auf, in den für diesen Versuch möglichst wenig Feilspäne einzufüllen sind und den er so mit einer elektrischen Glocke zusammengestellt hatte, wie aus Abb. 205 hervorgeht. An den Klöppel der Klingel hatte er einen starken Draht a angelötet, der so gebogen war, daß er, wenn die Glocke in Tätigkeit gesetzt wurde, an den Fuß des Fritters schlagend diesen erschütterte. Das Glockenbrett war durch eine Schraube fest mit dem Fritterbrett verbunden. Wie er zur Vorführung der Experimente die Apparate mit einem Element in leitende Verbindung brachte, erhellt aus Abb. 205.

Abb. 205. Fritter mit Glocke und Schüttelvorrichtung.

Sobald nun Rudi den Funkeninduktor in Bewegung setzte, begann die Glocke zu ertönen, da der Fritter von elektrischen Wellen getroffen wurde und deshalb dem vom Elemente kommenden Strome keinen Widerstand mehr entgegensetzte. Die Glocke ertönte aber nur so lange, als der Funkeninduktor in Tätigkeit war; denn die Leitungsfähigkeit des Fritters wurde durch das Anschlagen des Drahtes a mit jedem Hammerschlage der Glocke aufgehoben, um, so lange als er von elektrischen Wellen getroffen wurde, sofort wieder hergestellt zu werden. Blieben die Wellen aus, so blieb auch die Leitungsfähigkeit des Fritters aus, und die Glocke mußte verstummen.

Diesen Vorgang erläuterte Rudi ziemlich eingehend, da er für die praktische Anwendung der drahtlosen Telegraphie sehr wichtig ist.

Jetzt erst führte Rudi den eigentlichen Interferenzversuch aus. Er setzte den Funkeninduktor in Tätigkeit, so daß die Glocke ertönte; dann zog er den Teil B des Interferenzrohres langsam aus; der Glockenton wurde schwächer und hörte plötzlich ganz auf, weil jetzt der Weg B um eine halbe Wellenlänge länger war als der Weg A und deshalb die Wellen bei β in der schon oben angegebenen Weise einander trafen und aufhoben.

Die Stelle des einen Schenkels des Interferenzrohres, die der Rand des Auszugrohres bezeichnete, als die Glocke aufhörte zu klingeln, markierte Rudi durch Ankleben eines gummierten Papierstreifchens. Darauf zog er das Rohr langsam weiter aus; die Glocke begann wieder zu tönen und verstummte wieder. Sobald als die Glocke wieder ruhig geworden war, zog Rudi das Rohr nicht mehr weiter aus, sondern beließ es an der Stelle und maß darauf die Strecke von der Papiermarke bis zum Rand des Rohres B. Es zeigte sich, daß die gemessene Strecke etwa 3 cm lang war; daraus ergibt sich also eine Wellenlänge von 6 cm.

Reflexion und Brechung.

Für die nächsten Versuche stellte Rudi die Apparate in dem Blechkasten ohne Unterlage auf den Tisch. Statt des Interferenzrohres steckte er ein etwa 15 cm langes und 4 cm weites, gerades Rohr auf den Ansatz des Blechkastens. Wenn nun in dem Radiator Funken übersprangen, so kam aus dem Rohr ein gerades Bündel von elektrischen Wellen heraus. Rudi konnte mit dem mit der Glocke verbundenen Fritter genau die Stellen des Raumes bestimmen, welche von elektrischen Wellen durchsetzt waren. Er stellte den Fritter 1 m von der Rohrmündung entfernt so auf, daß die Glocke ertönte, und schob dann zwischen die beiden Apparate zuerst ein großes Brett, dann einen Pappendeckel; die Gegenstände müssen groß sein, da sich die verhältnismäßig langen Wellen ähnlich den Schallwellen leicht um sie herumbeugen; die Glocke tönte unverändert weiter; als er aber eine Blechscheibe dazwischenstellte, schwieg die Klingel. Die Blechscheibe war den Wellen also ein Hindernis, das sie nicht überwinden konnten, während sie durch eine Glasscheibe, durch eine Tortenplatte aus Steingut oder Porzellan, durch Hartgummi hindurchgingen. Es zeigte sich also, daß die Metalle, also die Stoffe, die im allgemeinen als Leiter der Elektrizität bekannt sind, die elektrischen Wellen aufhalten, während die Isolatoren ihnen den Durchtritt gestatten.

Der nächste Versuch bestand darin, daß Rudi den Fritter ganz aus dem Bereiche des elektrischen Wellenstrahles herausrückte, so daß die Glocke verstummte. Dann hielt er eine ebene Blechscheibe so in die Richtung des Wellenstrahles, daß dieser, in einem bestimmten Winkel auffallend unter dem gleichen Winkel nach der anderen deren Seite zurückgeworfen (reflektiert), den Fritter traf, was das Ertönen der Glocke anzeigte. Abb. 206 zeigt im Aufriß die Aufstellung der Apparate und den Gang des Wellenstrahles.

Abb. 206. Schema zum Reflexionsversuch.

Ein weiterer Versuch zeigte die Brechbarkeit der elektrischen Wellen beim Durchgang durch verschieden dichte Medien. Wie eine Konvexlinse die Lichtstrahlen, die parallel die Linse treffen, so bricht, daß sie sich hinter der Linse in einem Punkt vereinigen, so kann man auch die elektrischen Wellenstrahlen in einer Konvexlinse sammeln.

Rudi stellte den Fritter so weit von dem Blechkasten entfernt auf — aber genau in der Richtung des Ansatzrohres —, daß die Glocke eben nicht mehr ertönte. Dann hielt er vor den Fritter einen mit Petroleum gefüllten Glaskolben — eine Kochflasche von 1 bis 1½ Liter Inhalt —, und die Glocke ertönte laut. Die in jener Entfernung schon sehr zerstreuten Strahlen wurden in der Kochflasche gesammelt und hinter ihr gerade im Fritter in einem Punkte vereinigt. Die geeignetste Entfernung der Flasche vom Fritter stellte Rudi schon vor dem Vortrage durch Probieren fest.

„Durch diese Versuche,“ sprach Rudi weiter, „und noch manche andere, die ich hier nicht vorführen kann, hat man die große Ähnlichkeit der elektrischen Wellen mit den Lichtwellen nachgewiesen, und man darf als bewiesen annehmen, daß sowohl dem Licht wie auch der Elektrizität dasselbe Medium, der an sich freilich noch hypothetische Äther, zur Fortbewegung dient. Der Äther erfüllt den ganzen Raum. Wir können in ihm sich rasch fortpflanzende Schwingungen erzeugen und haben auch die Möglichkeit, das Vorhandensein solcher Schwingungen nachzuweisen. Damit ist theoretisch das Problem der drahtlosen Telegraphie gelöst. In der Praxis aber gestalten sich die Verhältnisse doch sehr viel umständlicher. Sie haben schon bei dem letzten Versuche gesehen, daß mit wachsender Entfernung die Wirkung der elektrischen Wellen auf den Fritter abnimmt und schließlich aufhört. Man hat deshalb zuerst versucht, die elektrischen Wellen ähnlich wie das Licht in einem Scheinwerfer, in einem Parabolspiegel zu erzeugen und ebenso mit einem Parabolspiegel, in dessen Brennlinie sich der Fritter befand, aufzufangen. Ich könnte Ihnen diese Parabolspiegelversuche hier vorführen; doch da sie eigentlich nichts Neues zeigen, so nehme ich davon Abstand. Wichtiger ist es, daß man die Fernwirkung der elektrischen Wellen dadurch sehr wesentlich verstärken kann, daß man mit den die Wellen erzeugenden und empfangenden Teilen der Apparate lang ausgestreckte und frei endende Drähte verbindet.“

Bevor wir die nun folgenden Ausführungen Rudis anhören, wollen wir sehen, wie er sich die verschiedenen für die Experimente nötigen Apparate hergerichtet hatte.

Der Sender.

Der Sender wurde schon erwähnt, aber noch nicht genau beschrieben. Er ist in Abb. 207 gezeichnet. Zwei Metallkugeln A und A′ von 5 bis 6 cm Durchmesser (über die Herstellung der Metallkugeln siehe Seite 7) werden gut angewärmt und ganz mit einem Überzug von rotem Siegellack, dem, um ihm die Sprödigkeit zu nehmen, einige Tropfen Leinöl zugefügt sind, überzogen. Ein dicker Schellacküberzug (siehe Seite 5) tut die gleichen Dienste. Bei jeder Kugel wird dann an zwei einander gegenüberliegenden Stellen eine 0,5 bis 1 cm große Stelle von dem Überzug befreit.

Abb. 207. Der Sender.

Die Befestigung der Metallkugeln in einem Holzgestell ist hinreichend deutlich aus der Abbildung zu erkennen: Auf dem Grundbrett G sind zwei mit runden Ausschnitten versehene Trägerbrettchen T befestigt und durch die Querleiste Q fest miteinander verbunden. Auf den Trägern sitzen, durch Vulkanfiberklötzchen vom Holze isoliert, die beiden Klemmen K_₁, welche mit A, und K_₂, welche mit A′ metallisch verbunden ist. Bevor wir jedoch diese Verbindung herstellen und die Entfernung von T und T′ bestimmen, werden die beiden Kugeln durch den Ring H fest miteinander verbunden. Der Ring, der so weit und breit sein muß, daß, wie aus der Abbildung ersichtlich, die daraufgesteckten Kugeln mit je einer vom Siegellack befreiten Stelle etwa 1 bis 5 mm — je nach der Stärke der Stromquelle — voneinander entfernt sind, wird aus in Paraffin gekochter Pappe zusammengeklebt und wie die Kugeln mit einer Siegellack- oder Schellackschicht innen und außen überzogen. An einer Stelle L ist zum Einfüllen von Petroleum die Öffnung L gelassen, die mit dem Pfropfen P verschlossen werden kann. U ist eine Umhüllung (nicht notwendig) um A und A′, ebenso hergestellt wie der Ring H, die die Kugeln aber nicht berührt und mit einem Loch L′ versehen ist, das nach dem Einfüllen des Öles in den Ring H nach unten gedreht wird. Die beiden Kugeln werden mit dem Ringe dadurch dauernd verbunden, daß die beiden Berührungsfugen mit heißem Siegellack (bei Verwendung von Schellack mit Schellackkitt Seite 5) ausgegossen werden. Jetzt wird das Kugelpaar in die Ausschnitte der beiden Träger eingeklemmt. Es schauen jetzt die äußeren beiden vom Siegellack befreiten Stellen über die Träger heraus; diesen blanken Stellen gegenüber stehen die kleinen Kügelchen B und B′, die an den in S verschiebbaren Stangen R und R′ angelötet sind. Die Säulen S sind aus Glas herzustellen und mit Holzköpfen zu versehen, über welche (siehe die links stehende Sonderzeichnung in Abb. 207) je ein Blechstreifchen M gebogen wird, auf dem eine Klemme K angelötet ist. Die Säulenköpfe mit dem Blechstreifen M sind derartig durchbohrt, daß die Stangen R in der Bohrung unter Reibung an M hin und her geschoben werden können.

Abb. 208. Bifilare Wickelung.

Der Empfänger.

Um den Empfänger möglichst empfindlich zu machen, müssen wir in die schon oben beschriebene Zusammenstellung von Glocke und Fritter ein Relais (siehe Seite 121) einschalten. Ferner müssen wir das Entstehen der Unterbrechungsfunken an der elektrischen Klingel verhindern, da von diesen Funken der Fritter in unerwünschter Weise beeinflußt werden kann. Im allgemeinen wird es genügen, das Werk der Glocke mit einer Metallkapsel zu überdecken. Ist der Fritter jedoch sehr empfindlich, so müssen die beiden Teile der Unterbrechungsstelle des Wagnerschen Hammers durch einen Widerstand von 500 bis 1000 Ohm — durch Versuche genauer zu ermitteln — verbunden werden. Verwenden wir für diesen Widerstand einen entsprechend langen und dünnen Nickelindraht, so ist es vorteilhaft, ihn bifilar auf eine Spule zu wickeln. Eine bifilare Wickelung stellt man folgendermaßen her: Man biegt den Draht in der Mitte seiner ganzen Länge um und wickelt ihn dann doppelt, so wie aus Abb. 208 hervorgeht, auf eine Spule auf. Solche Spulen besitzen keine Selbstinduktion. Man kann auch Graphitstäbe aus Bleistiften als Widerstand benutzen.

Die beim Relais auftretenden Funken können dadurch unschädlich gemacht werden, daß wir diesen Apparat mit einem völlig geschlossenen Metallkasten überdecken. Auch kann das Relais weiter vom Fritter entfernt aufgestellt werden.

Wollen wir nun, daß die vom Sender gegebenen Zeichen vom Empfänger nicht nur durch das Ertönen der Glocke angezeigt, sondern auch gleich niedergeschrieben werden, so müssen wir zu den bereits erwähnten Apparaten noch einen Morseapparat (Seite 115) schalten.

Wie die einzelnen Apparate zu verbinden sind, ersieht man aus dem Schema Abb. 209; in dieser Abbildung ist auch die Schaltungsweise der Sendeapparate angegeben.

Abb. 209. Anordnung der Apparate zur drahtlosen Telegraphie.

Mit Akk. ist die Akkumulatorenbatterie bezeichnet, die den Funkeninduktor J speist. Die Leitung ist durch den Taster T unterbrochen, mit dessen Hilfe wir den Strom nach Belieben kurz oder lang einschalten können. Die Sekundärpole des Induktors verbinden wir unter Einschaltung eines Kondensators K mit den Kugeln B und B′ des Senders S. Unter Umständen funktionieren die Apparate aber ohne Kondensator besser, was sich, wie auch die günstigste Größe des Kondensators, leicht durch einige Versuche ausfindig machen läßt. An die beiden Klemmen K_₁ und K_₂ des Senders (Abb. 207) schließen wir die beiden frei endenden, 50 bis 100 cm langen und völlig gerade gestreckten Drähte s an, die beide genau in einer Linie verlaufen sollen.

Genau in der gleichen Weise werden die beiden Drähte h (siehe auch Abb. 196) an die Klemmen α und β des Fritters F angeschlossen. α von F wird dann mit dem einen Pol eines Salmiakelementes, dessen anderer Pol mit der Klemme α des Relais R und dessen Klemme β mit β von F verbunden. Die Glocke (Gl) und der Morseapparat (M) werden nebeneinander geschaltet mit den Klemmen γ und δ des Relais und Batterie (Bttr.) verbunden, wie das hinreichend deutlich aus der Abbildung hervorgeht.

Sollte sich, was man durch einen Versuch feststellen mag, ein Hintereinanderschalten von Glocke und Morseapparat als vorteilhafter erweisen, so fallen die Verbindungen von βM nach βGl und von αM nach αGl weg, dafür wird αM mit βGl verbunden.

Da zum Zeichengeben auf größere Entfernungen der Fritter möglichst empfindlich sein soll, so füllen wir, im Gegensatz zu den oben erwähnten Versuchen (vergleiche Seite 248) eine ziemlich hohe Schicht, etwa 5 bis 10 mm, von Feilspänen in das Röhrchen. Da beim Gebrauch des Morseapparates das fortdauernde Tönen der Glocke unnötig ist, die Erschütterung des Fritters durch den Glockenklöppel aber nicht ausbleiben darf, so steckt man unter die Glockenschale, um deren Schall etwas zu dämpfen, etwas Papier.

Rudi erklärte, während Käthe die einzelnen Apparate zeigte, die ganze Einrichtung, wie sie in Abb. 209 dargestellt ist. Dann machte sich die eifrige Assistentin daran, die Türen der drei hinter dem Vortragsraum gelegenen Zimmer zu öffnen und die Sendapparate auf einen im hintersten Zimmer bereitgestellten Tisch zu transportieren. Unterdessen stellte Rudi die Empfangsapparate so auf, daß die Fangdrähte (hh Abb. 209) des Empfängers denen des Senders (ss) parallel verliefen, und wies auf die Notwendigkeit dieses Umstandes hin. Ferner erwähnte er, daß die Entfernung der beiden Apparate jetzt etwa 17 bis 18 m betrage.

Darauf gab Rudi einer sich auf seine Frage hin freiwillig meldenden Dame aus dem Kreise seiner Zuhörer einen Briefkarton mit Bleistift und Umschlag und bat sie, einige Worte darauf zu schreiben und den Karton dann in den Umschlag zu stecken und diesen zuzukleben. Er begab sich gleich wieder hinter seinen Experimentiertisch. Als die Dame mit Schreiben fertig war, winkte Rudi seiner Schwester, welche den verschlossenen Brief mit in das hinterste Zimmer nahm, in dem die Sendapparate standen. Die letzte Türe schloß Käthe, die beiden anderen Türen — damit man ja sah, daß alle drei Türen geschlossen seien — schloß Rudi.

Er stellte sich ganz auf die Seite des Tisches, so daß er die Apparate nicht erreichen konnte. Er bat seine Hörer, sich einen Augenblick zu gedulden. Plötzlich begann das geheimnisvolle Geklapper des Morseapparates — Rudi hatte sich einen solchen mit einem Uhrwerk hergestellt, so daß er ihn nicht bedienen mußte (siehe Seite 117 u. f.) — und der stumpfe Ton der abgedämpften Klingel. Käthe, die die Morseschrift (Seite 120) und die Handhabung des Morsetasters gelernt hatte, hatte den Brief geöffnet und ließ durch kürzeres und längeres Schließen und Öffnen des Primärstromkreises den Inhalt des Schreibens durch die drei Zimmer wandern, so daß er in Form von kurzen und langen Strichen auf dem Papierstreifen des Morseapparates niedergeschrieben wurde.

Als die Apparate aufhörten zu arbeiten, riß Rudi den beschriebenen Papierstreifen ab und schrieb dessen Inhalt zuerst in Morseschrift, dann in Kursivschrift auf eine große Tafel, die er so aufstellte, daß alle sie sehen konnten. Unterdessen war Käthe gekommen und hatte den geöffneten Brief den Zuhörern zum Herumgeben überreicht, so daß sie sich überzeugen konnten, daß auf der Tafel genau dieselben Worte standen wie in dem Brief.

„So wunderbar diese drahtlose Telegraphie manchem erscheinen mag, so ist sie im Grunde kaum wunderbarer als die Tatsache, daß Sie meine Stimme vernehmen. Zwischen mir und Ihnen sind auch keine Drähte gespannt; und da weder in meinem Halse noch in Ihren Ohren Drähte sind, so kann ich das Sprechen mit viel größerem Rechte eine ‚drahtlose‘ Telegraphie nennen, als das Verfahren hier, zu dem ich Apparate brauche, die nichts weniger als ‚drahtlos‘ sind.“

Damit schloß Rudi diesen Teil seines Vortrages ab, um zum zweiten Teil, den er zu Anfang schon gestreift hatte, zu den Versuchen mit Wechselströmen hoher Frequenz, den sogenannten Teslaströmen überzugehen.

Bevor wir jedoch Rudi in seinen Ausführungen fortfahren lassen, wollen wir zuerst wieder erklären, wie die Teslaapparate herzustellen und die Versuche auszuführen sind.

Teslatransformatoren.

Wir haben aus dem vierten Vortrage gelernt, daß der Grad der Plötzlichkeit der Unterbrechung des Primärstromes in einem Induktionsapparat und die Häufigkeit der Unterbrechung oder Änderung der Stromrichtung in einer Sekunde von besonderer Bedeutung für den sekundären Strom ist. Nun ist am Anfang dieses Vortrages schon darauf hingedeutet worden, daß in dem Entladungsstromkreis einer Leidener Flasche ein Wechselstrom von außerordentlich hoher Wechselzahl fließt, sowie eine Entladung vor sich geht.

Einen solchen Entladungsstrom schicken wir durch die Primärspule eines Transformators. In der Sekundärspule entstehen dann Ströme mit scheinbar ganz abgeänderten Eigenschaften.

Das Schema dieser Anordnung zeigt Abb. 210. J ist der Funkeninduktor mit den Klemmen K und K′. Von K geht ein Draht zu dem äußeren Belag einer Leidener Flasche L, von hier zur Klemme K_₁ des Transformators T; K_₁ ist mit dem einen Ende der Primärspule S von T verbunden, das andere Ende der Spule führt über die verstellbare Funkenstrecke F zur Klemme K_₂, und von hier geht ein Verbindungsdraht über den inneren Belag der Leidener Flasche zu K′. Wenn also der Funkeninduktor in Tätigkeit ist, so wird L geladen und entladet sich durch F. In der Spule S fließt also der Entladungsstrom der Leidener Flasche und induziert in der sekundären Spule S′, die im Verhältnis zu S aus vielen Windungen eines dünnen Drahtes besteht, einen sehr hochgespannten Strom, der an den Kugeln E_₁ und E_₂ zur Entladung kommt.

Abb. 210. Schaltungsschema des Teslatransformators.

Die Anordnung von primärer und sekundärer Spule ist beim Teslaschen Transformator etwas anders als bei den gewöhnlichen Induktoren. So ordnet man z. B. die primäre Spule gewöhnlich außerhalb der sekundären an. Ferner sind die Verhältnisse der Drahtmaße ganz anders. Die Primärspule besteht aus einem sehr dicken Draht mit nur einigen, weit voneinander abstehenden Windungen; die Sekundärspule aus einem sehr dünnen Draht, der aber bei weitem nicht so lang sein muß, als bei dem gewöhnlichen Funkeninduktor.

Die im folgenden angegebenen Maße eignen sich besonders bei Verwendung von Funkeninduktoren von 10 bis 20 cm Funkenlänge, oder einer etwa entsprechenden Influenzmaschine. Beim Gebrauch von kleineren Induktoren nehme man von den angegebenen Maßen ⅔ bis ½. Näheres über Drahtlängen ist bereits auf Seite 134 u. f. gesagt.

Abb. 211. Teslatransformator (Schnitt).

Abb. 212. Teslatransformator (Seitenansicht).

Abb. 211 zeigt den Apparat im Schnitt, Abb. 212 von der Seite gesehen. Wir fertigen uns zuerst die primäre Spule. Dazu beschaffen wir uns einen Zylinder (Zy) von einem Auerbrenner; der Zylinder darf keine Einschnürung haben, die Wandungen müssen ihrer ganzen Länge nach parallel sein. Auf den Zylinder winden wir einen 2,5 bis 3 mm starken, gut durchgeglühten, blanken Kupferdraht so auf, daß jede Windung von der folgenden einen Abstand von 1 cm hat (Sp in Abb. 211). Läßt man nach dem Wickeln den Draht los, so wird die Spirale etwas auseinanderfedern und somit nicht mehr dicht am Zylinder anliegen. Wir überziehen deshalb und auch zur besseren Isolation letzteren nachträglich mit einer möglichst gleichmäßigen Schicht von Schellackkitt (Seite 5), dem wir, um leichtere Arbeit zu haben, ziemlich viel Schellacklösung zusetzen. Der Überzug muß so dick sein, daß die über den Zylinder geschobene Spirale fest aufsitzt. Der Draht an dem einen Ende der Spirale wird so gebogen, daß ein geschlossener Kreis entsteht. An diesen Kreis wird ein flacher Ring (S) aus Kupfer- oder Messingblech gelötet, dessen innerer Durchmesser gleich dem der Spirale ist, und dessen äußerer etwa 5 mm mehr beträgt. Auf der anderen Seite endet die Spirale offen. Um ihr noch mehr Halt auf dem Zylinder zu geben, streicht man den Raum zwischen den einzelnen Windungen mit einer dicken Schellacklösung aus. Dabei ist jedoch besonders darauf zu achten, daß die Außenseite des Drahtes, besonders da, wo sie das Kontakträdchen Rd berühren soll, nicht mit Schellack überzogen wird. An einem Rande des Zylinders wird nun noch ein 1 bis 1,5 cm breiter Ring H aus Hartgummi mit Schellackkitt angekittet, der dazu dient, den Zylinder, während der Apparat in Tätigkeit ist, zu drehen.

Die Träger T_₁ und T_₂ des Zylinders werden aus Holz oder besser aus Vulkanfiber hergestellt. Sie erhalten, wie aus den beiden Figuren deutlich hervorgeht, runde Ausschnitte, welche die beiden Enden des Zylinders in sich aufnehmen.

Ferner werden die beiden Träger T_₁ und T_₂ unterhalb des eben erwähnten Ausschnittes noch mit zwei Bohrungen versehen, in die ein Glasstab oder ein dickwandiges Glasrohr aus gut isolierendem Glas eingekittet werden kann. Dieser Stab ist nur in Abb. 211 zu sehen und mit Gl bezeichnet. Nahe dem rechten Ende dieses Stabes wird ein kurzes Messingrohrstückchen r aufgekittet, an dem die Schleiffeder F (aus gehämmertem Kupferblech) und der Kupferdraht β angelötet wird. F soll an dem schon oben erwähnten Messingring S schleifen.

Außerdem kitten wir ein Messingrohr R, das etwa ⅓ so lang ist als der Glasstab, nahe dessen linkem Ende fest. An R wird der Draht α angelötet. Auf R soll sich das Rädchen Rd leicht drehen und hin und her schieben lassen. Rd wird aus Messing hergestellt und erhält auf seiner Peripherie eine halbkreisförmige Rinne, in welche gerade der Draht der primären Spirale hineinpaßt, wie aus Abb. 211 hervorgeht. Die Größe des Rädchens und der Abstand des Glasstabes vom Zylinder sind natürlich entsprechend zu wählen.

Durch Drehen des Zylinders kann man bei dieser Anordnung bewirken, daß das Rädchen entweder das äußerste Ende der Drahtspirale berührt, oder eine beliebig weiter innen gelegene Stelle. Man kann also den bei α ein- und bei β austretenden Strom nach Belieben durch mehr oder weniger Windungen der Spirale gehen lassen, was deshalb große Vorteile bietet, weil wir dadurch das günstigste Verhältnis der Windungszahlen zwischen primärer und sekundärer Spule durch Probieren ausfindig machen können. Da sich dieses günstigste Verhältnis bei Verwendung verschiedener Leidener Flaschen, ja sogar verschiedener Verbindungsdrähte ändert, so ist der Vorteil, den diese Möglichkeit der Abstimmung bietet, nicht zu unterschätzen.

Wir kommen jetzt zur Herstellung der sekundären Spule. Wir beschaffen uns ein gut isolierendes Glasrohr (Glr) oder besser noch der Sicherheit halber ein gleich bemessenes Hartgummirohr (über Isolierfähigkeit des Glases siehe Seite 6), 6 bis 8 cm länger als der Lampenzylinder und 2 bis 3 cm weit. Das Rohr wird, indem jedes Ende 1 cm weit frei bleibt, mit einem ohne Umspinnung 0,5 bis 0,7 mm starken, mit guter Seide isolierten Kupferdrahte bewickelt, indem wir Windung dicht an Windung legen. Wir stellen nur eine Lage her, die wir mit heißem Paraffin bestreichen. Besser ist es, das ganze bewickelte Rohr in einem geeigneten Gefäß so lange in kochendes Paraffin zu legen, bis keine Luftbläschen mehr aus den Drahtwindungen aufsteigen.

Dies ist das einfachere Verfahren zur Herstellung der sekundären Wickelung. Eine viel sicherere Isolation — und die ist bei den hochgespannten Strömen sehr wichtig — erzielen wir folgendermaßen.

Wir überziehen das Glasrohr mit einer 3 bis 4 mm dicken Schicht von Schellackkitt und drehen auf der Drehbank — falls wir keine besitzen, lassen wir das von einem Mechaniker machen — diesen Überzug bis auf etwa 2 mm Dicke ab. In diesen Schellacküberzug schneiden wir dann ein Schraubengewinde ein. In den Gewindegängen wird dann ein 0,5 bis 0,7 mm starker nackter Kupferdraht aufgewunden. Das Gewinde dient also nur dazu, daß man den unisolierten Draht aufwickeln kann, ohne daß die einzelnen Windungen einander berühren. Dasselbe kann man aber auch dadurch erreichen, daß man auf den mit einem gleichmäßigen Schellackkittüberzug versehenen Glasstab zwei Drähte gleichzeitig nebeneinander aufwickelt, die Enden des einen festbindet und den anderen wieder entfernt. Die beiden Drahtenden müssen selbstverständlich einige Zentimeter frei von der Spule abstehen.

Jetzt wird das bewickelte Glasrohr ganz etwa zehn Minuten in Spiritus gelegt und gleich nach dem Herausnehmen mit einer nicht zu dicken Schellacklösung bestrichen. Nach dem völligen Trocknen dieses Überzuges wird ein zweiter, dann ein dritter und vierter Überzug hergestellt, bis die Drahtwindungen völlig in Schellack eingebettet sind. Zur Herstellung der Schellacklösung verwende man nur ganz reinen Spiritus und achte darauf, daß in die Lösung kein Staub und dergleichen gerät. Die Schellacküberzüge, vor allem der erste, müssen völlig luftblasenfrei hergestellt werden.

Ist so die sekundäre Spule fertiggestellt, so wird sie so in den beiden Trägern aus Holz (oder Vulkanfiber) befestigt, daß sie genau in der Mitte des Zylinders Zy liegt. Diese Anordnung geht hinreichend deutlich aus den beiden Abb. 211 und 212 hervor.

Zur Fertigstellung des Apparates wären jetzt nur noch die Drahtenden α und β der primären und γ und δ der sekundären Spule zu Klemmen zu führen.

Die Klemmen dürfen, wie Abb. 212 zeigt, keine scharfen Kanten oder Ecken haben. Die beiden Klemmen α und β werden in einem Abstande, der etwa der Länge des Zylinders Zy entspricht, nahe der einen Längsseite des Grundbrettes G in diesem isoliert befestigt. Wir kitten zu diesem Zweck für jede Klemme mit rotem Siegellack ein hinreichend weites Stückchen Glas- oder Ebonitrohr in eine entsprechende Bohrung des Holzes. In dieses Rohr wird dann die Klemme mit Schellackkitt oder Siegellack eingekittet.

Die Klemmen, zu denen die Drahtenden γ und δ führen sollen, werden auf hohen Glasfüßen befestigt, wie Abb. 212 zeigt. (Wegen Befestigung der Glasfüße vergleiche Seite 5.) Die Drahtenden der sekundären Spule werden nicht, wie in der Abb. 212 der Deutlichkeit halber gezeichnet ist, in Spiralwindungen zu den Klemmen geführt, sondern möglichst gestreckt ausgespannt. Außerdem wird ein enger, aber dickwandiger Gummischlauch (Ventilschlauch) über sie gezogen.

Damit ist der Teslatransformator für unsere Versuche fertig, und es fehlt uns nur noch das Funkenmikrometer.

Das Funkenmikrometer.

Abb. 213 zeigt diesen Apparat im Querschnitt und von der Seite gesehen. G ist das Grundbrett, auf das längs der langen Seiten zwei Leistchen L geleimt sind, zwischen denen sich der Schlitten Sch mit ein wenig Reibung hin und her schieben läßt. In dem Schlittenbrettchen Sch ist das Messingröhrchen R und in diesem die Glassäule Gl eingekittet. Ebenso ist an dem einen Ende des Grundbrettes eine Glassäule befestigt. Auf jeder Glassäule ist ein kurzes, zylindrisches und an beiden Enden abgerundetes Zinkstück Z, das mit einer Querbohrung versehen ist, aufgekittet. Diese beiden Zinkstücke sind von einem noch ungebrauchten Zinkstab eines Salmiakelementes abgesägt, und die Enden sind rund gefeilt oder auf der Drehbank abgedreht worden. Außerdem ist an jeden ein Haken H angelötet oder eingeschraubt. Der einfache in Zentimeter und Millimeter geteilte Maßstab M ist so auf L angeschraubt, daß er übergreifend den Schlitten Sch am Herausfallen verhindert. Letzterer trägt eine Marke, die, wenn sich die beiden Zinkköpfe gerade berühren, auf den Nullpunkt des Maßstabes zeigt.

(Querschnitt.) Abb. 213. Funkenmikrometer. (Von der Seite gesehen.)

Einfacher Teslatransformator.

Man kann sich auch einen etwas einfacher konstruierten Teslaapparat fertigen. Abb. 214 zeigt einen solchen in perspektivischer Ansicht. Die primäre Drahtspule steht mit senkrechter Längsachse frei; in ihr steht die sekundäre Drahtspule, die ähnlich herzustellen ist wie die für den oben beschriebenen Apparat. Der Durchmesser beider Spulen kann hier etwas größer gewählt werden: für die primäre Spule 7 bis 8 cm, für die sekundäre etwa 4 cm. Man kann in diesem Fall den Glaszylinder eines Auerbrenners als Träger für die sekundäre Spirale verwenden. Das Funkenmikrometer ist hier auf dem Grundbrette des Apparates selbst angebracht. Im übrigen müssen die entsprechenden Teile in derselben Weise sorgfältig isoliert sein wie bei dem oben beschriebenen Transformator.

Abb. 214. Teslascher Transformator.

Ein dritter Typus von Teslatransformatoren, dessen Herstellung aber nicht sehr zu empfehlen ist, unterscheidet sich von den beiden anderen dadurch, daß der primäre Draht nicht zu einer Spule, sondern zu einer in einer Ebene liegenden Spirale (Schnecke) aufgewunden ist. Die sekundäre Spule ist ebenfalls scheibenförmig und wird genau so hergestellt, wie die einzelnen Scheiben des auf Seite 168 u. f. beschriebenen Funkeninduktors. Die Drahtmaße der primären Spule sind hier den oben erwähnten gleich. Die sekundäre Wickelung wird jedoch aus einem 0,2 bis 0,3 mm starken und etwa 4- bis 5mal so langen Draht, als wir für den erstbeschriebenen Apparat benötigten, in der bereits erwähnten Weise hergestellt. Einen derartig gefertigten Apparat besaß Rudi. Wir sehen diesen auf dem die Reproduktion einer Photographie darstellenden Bilde Seite 157.

Teslaversuche.

Wir kommen jetzt dazu, die Experimente zu besprechen, die Rudi in seinem Vortrag mit dem Teslatransformator ausführte.

Rudi erklärte zuerst die Konstruktion und die Schaltungsweise der Teslatransformatoren und wies dann auf die abgeänderten Eigenschaften der Wechselströme hoher Frequenz hin:

„Ich habe hier zum Betrieb meiner Apparate einen Akkumulator, der mir 10 Volt liefert. Ich kann die Polklemmen anfassen, ohne irgend etwas zu spüren. Der Strom hat eine zu geringe Spannung, um durch den Körper hindurchzugehen. In dem Funkeninduktor, der eine Schlagweite von 15 bis 20 cm besitzt, wird der Strom auf Kosten seiner Intensität auf einige tausend Volt transformiert. Würde ich beide Pole dieses Apparates gleichzeitig anfassen, wenn er in Tätigkeit ist, so bekäme ich einen Schlag, der unter Umständen heftig genug wäre, mir einen oder beide Arme für mein ganzes Leben zu lähmen. Nun wird dieser Strom durch die Leidener Flaschen in einen Wechselstrom von sehr hoher Frequenz verwandelt; darüber sprach ich ja zu Anfang. Diesen Wechselstrom transformiere ich, wie schon erwähnt, im Teslatransformator auf eine noch höhere Spannung.

Wie sich nun die hierbei entstehenden Ströme verhalten, will ich Ihnen hier zeigen. Ich habe in die eine Polklemme des Transformators einen senkrecht in die Höhe stehenden Draht eingeschraubt, der frei endet.“

Käthe verdunkelte das Zimmer, und Rudi setzte die Apparate in Tätigkeit. Von allen freien Metallteilen, besonders von den Klemmen der Apparate, zuckten feine blaue Lichtfädchen, die mitunter dichte Büschel bildeten, nach allen Seiten. Der blendende Entladungsfunke (siehe die Kritik Seite 270) der Leidener Flaschen, der am Funkenmikrometer übersprang, machte einen solchen Lärm, daß Rudi nicht weitersprechen konnte. Der senkrecht in die Höhe ragende, mit einer Klemme des Transformators verbundene Draht war zu einem funkensprühenden Lichtstreif geworden, von dessen Ende sich ein blauer, fein verästelter Lichtbaum unheimlich hin und her schwebend im Dunkel verlor. Jetzt faßte Rudi, der von dem unheimlichen Lichtschimmer schwach beleuchtet war, zum großen Erstaunen der Zuschauer mit der rechten Hand die freie, feuersprühende Klemme des Teslaapparates an und näherte den Zeigefinger der linken Hand, den er durch ein aufgeschobenes Stückchen Messingrohr verlängert hatte, dem vorhin erwähnten senkrecht stehenden Draht. Unser Bild Seite 157 zeigt die dabei auftretende Lichterscheinung. Rudi spürte kaum ein leichtes Zucken durch den Körper. Wenn man die nackte Haut den einschlagenden Funken aussetzt, so können brandwundenähnliche Verletzungen entstehen; man schützt sich deshalb, indem man die Funken in ein Metallstück, das man in der Hand hält, oder in der erwähnten Weise auf den Finger steckt, schlagen läßt.

Darauf machte Käthe Licht, und Rudi stellte die Apparate ab.

„Sie haben gesehen, daß ich den ganzen Strom durch meinen Körper gehen lassen konnte, ohne im mindesten Schaden zu nehmen. Man erklärt diese Tatsache damit, daß die Wechselströme von so außerordentlich hoher Wechselzahl überhaupt nicht in den leitenden Körper eindringen, sondern sich nur über dessen Oberfläche verbreiten.

Interessant sind auch die Induktionserscheinungen dieser Wechselströme. Sie werden sich von meinem vorletzten Vortrag her erinnern, was man unter Impedanz versteht (Seite 189). Die Impedanz tritt bei Teslaströmen so stark auf, daß der Strom eher einen großen Widerstand zu überwinden, als durch einen fast widerstandslosen Draht zu fließen vermag.

Abb. 215. Zu Versuchen über Induktionserscheinungen.

Ich habe hier (Abb. 215) einen Bogen aus dickem Kupferdraht; an den beiden Enden des Bogens ist diese Glühlampe befestigt. Würde ich die beiden Pole eines Akkumulators mit den Enden des Drahtes hier verbinden, so ginge aller Strom durch den dicken Kupferdraht, und die Lampe bliebe so gut wie stromlos. Leitet man dagegen einen Teslastrom durch dieses System — Käthe führte den Versuch aus, indem sie die Elektroden des Teslaapparates mit den mit Klemmen versehenen Enden des Drahtbogens verband und dann die Apparate in Tätigkeit setzte — so geht, wie Sie sehen, fast der ganze Strom durch den großen Widerstand der Lampe, da in dem dicken Kupferdraht die Selbstinduktion so groß ist, daß die Extraströme den ursprünglichen Strom fast aufheben (vergleiche vierter Vortrag Seite 189).

Abb. 216. Versuche am Teslaschen Transformator.

Der Raum zwischen zwei Leitern, die mit den Elektroden verbunden sind, ist ganz durchsetzt mit elektrischen Wellen. Ich habe hier zwei Blechscheiben, die auf isolierenden Füßen stehen. Sie werden mit den Elektroden des Teslaapparates verbunden und etwa 50 bis 70 cm voneinander entfernt aufgestellt.“

Käthe stellte die Apparate auf und verfinsterte das Zimmer. Rudi brachte in den Raum zwischen den Blechen verschiedene Geißlersche Röhren, die, ohne die Bleche zu berühren, hell aufleuchteten. Ferner brachte Rudi, während er den linken Blechschirm anfaßte, die rechte Hand in die Mitte zwischen die beiden Bleche: Es sah aus, als wenn die Hand eigenes Licht ausstrahlte Die Abb. 216 versucht annähernd, derartige Erscheinungen wiederzugeben.

Abb. 217. Lichterscheinungen zwischen zwei mit dem Teslatransformator verbundenen Drahtkreisen.

Der nächste Versuch bestand darin, daß Rudi zwei Drahtkreise von verschiedenen Größen (10 und 15 cm Durchmesser), die wie die Blechscheiben auf isolierenden Glasfüßchen standen, mit den Elektroden des Teslatransformators verband. Die Aufstellung der Drahtkreise und den Verlauf der Lichtstrahlen zeigt Abb. 217. Lebhafte Lichtbüschel sprühten zwischen beiden Kreisen hin und her.

Abb. 218. Zum ersten Teslaschen Glühlampenversuch.

Für den folgenden Versuch hatte Rudi um die Gewindefassung (Edisonfassung) einer gewöhnlichen, etwa 16kerzigen Glühlampe einen 1,5 mm starken, blanken Kupferdraht gewunden und dessen Ende in einer der Transformatorklemmen befestigt, wie Abb. 218 zeigt. Als er dann im Dunkeln die Apparate in Tätigkeit setzte, leuchtete der ganze Hohlraum der Glühlampe in einem zarten, grünlichblauen Lichte. Der Kohlenfaden sah wie mit feinen, leuchtenden Dornen besetzt aus. Näherte man der Glasbirne den Finger, so schien dieser das Licht anzuziehen; an der dem Finger gegenüberliegenden Stelle des Glases aber war unter Umständen ein deutlicher hellgrüner Fleck zu sehen, der sich der Bewegung des Fingers entsprechend hin und her bewegte.

Endlich wies Rudi noch auf die außerordentlich starke Induktionswirkung der Wechselströme hoher Frequenz hin. Er hatte sich aus 1,5 mm starkem isoliertem Draht eine einfache Schnecke von vier Windungen gedreht. Der Durchmesser der Schnecke war nahezu gleich dem der primären Wickelung seines Transformators (Seite 264). An die Enden des Drahtes war eine Glühlampe angeschlossen, deren Voltzahl mit der der zum Betriebe der Apparate nötigen Akkumulatoren übereinstimmte. Brachte Rudi diesen einfachen Drahtkreis in die Nähe der primären Spule des Transformators und parallel zu ihr — die sekundäre Spule hatte er entfernt — so leuchtete die Glühlampe hell auf, aber nicht wie vorhin, sondern der Faden glühte gerade so, als wenn die Lampe unmittelbar an den Akkumulator angeschlossen wäre.

Abb. 219. Zum zweiten Teslaschen Lampenversuch.

Für Transformatoren mit spiraligen statt schneckenförmigen Spulen muß für diesen Versuch natürlich die Glühlampe auch an einen spiralig gewundenen Draht angeschlossen werden, wie Abb. 219 zeigt. Dabei ist aber darauf zu achten, daß die Steighöhe der Spirale (das heißt der Abstand zwischen den einzelnen Windungen) gleich der der primären Wickelung des Transformators ist. Die Längsachsen der Spiralen müssen einander parallel sein, wenn Induktionswirkungen auftreten sollen.

Das war Rudis letzter Versuch. Mit einem Dank für das zahlreiche Erscheinen seiner Zuhörer schloß er den Vortrag ab.

Während nun Rudis Mutter die verschiedenen Tanten noch mit einem Tee erfrischte, mußte der jugendliche Dozent noch manche Frage beantworten; aber gar häufig blieb ihm nichts anderes übrig als zu sagen: „Das wissen wir nicht.“ Dann kam auch sein uns schon bekannter kritischer Onkel zu ihm und machte ihn auf manches Wissenswerte aufmerksam. Wir halten es darum für angebracht, des Onkels Kritik der Hauptsache nach noch anzuführen:

Kritik.

„In der Einleitung des Vortrages hast du gesagt, einen Naturvorgang erklären heiße ihn mit einem anderen vergleichen. Das ist ja im allgemeinen ganz richtig. Du führtest aber da ein Beispiel an, in welchem der Vergleich eben gerade nicht einer Erklärung entspricht: Ich vergleiche den elektrischen Strom mit dem Wasserstrom in einer Leitung nur, um mir ein Bild zu machen. So sagt man z. B., der elektrische Strom fließt vom positiven zum negativen Pol. Mit diesem Ausdruck hantieren wir in dem ganzen Gebiet der praktischen Elektrotechnik; aber eine Erklärung ist dieses Bild nicht.

Für wirkliche Erklärungen können die Vergleiche gelten, die wir zwischen den Erscheinungen im Äther und den Wellenbewegungen der von unseren Sinnen erkennbaren Materien wie Luft, Wasser, ausgespannte Seile u. s. w. anstellen. Wenn mich also jemand fragte: ‚Was ist Licht?‘ so würde ich sagen: Licht ist eine Wellenbewegung, durch bestimmte Ursachen hervorgerufen in einem Medium, das wir mit unseren Sinnen nicht unmittelbar erkennen können. Bei dieser Erklärung liegt in dem Worte Wellenbewegung der Vergleich. —

Eine Definition des Äthers geben zu wollen, ist heute noch sehr gewagt; theoretisch müssen wir den Äther als festen Körper auffassen; aber abgesehen von dem rein äußerlichen Widerspruch dieser Annahme wird sie von einer ganz anderen Seite mit großem Erfolg angegriffen. Ebenso haben auch die neuesten Forschungen auf dem Gebiet der Ätherphysik die von dir zitierte Anschauung, daß alle Naturerscheinungen auf die mechanischen Grundtatsachen zurückzuführen seien, vollkommen überwunden; nicht mehr mechanisch, sondern elektromagnetisch erklärt man heute alle Physik, auch die Mechanik.

Der Drehspiegelversuch ist ja scheinbar sehr schön gelungen, aber nur scheinbar; dieser Versuch läßt sich mit so einfachen Mitteln gar nicht ausführen, da die Schwingungen viel zu schnell sind, als daß sie von einem so verhältnismäßig langsam rotierenden Spiegel zerlegt werden könnten. Was man bei deinem Experiment sah, waren nicht die Perioden der Oszillation, sondern wahrscheinlich die des Unterbrechers am Funkeninduktor. Immerhin war das Experiment anschaulich und hat das Wesen derartiger Untersuchungen gut wiedergegeben.

Ferner halte ich die Reihenfolge der einzelnen Experimente bei zwei Gruppen von Versuchen für ungeschickt gewählt. Erstens hätte ich bei dem Drehspiegelversuch das kontinuierliche Lichtband der Kerzenflamme vor den unterbrochenen Funkenbildern gezeigt. Ebenso wäre es bei der Resonanz besser gewesen, zuerst den Pendelversuch, dann die akustische und zuletzt die elektrische Resonanz zu zeigen, da es zum Verständnis immer besser ist, das Einfachere, das am leichtesten Begreifliche zuerst zu bringen.

So hätte ich auch vor den Ausführungen über Ätherwellen ein sinnenfälliges Beispiel gebracht. Du hättest z. B. ein Seil mit einem Ende irgendwo befestigen können; das andere Ende hättest du dann in die Hand genommen und das mäßig gespannte Seil geschlingert, so daß es die Bewegung regelrechter Wellen deutlich zeigte. Außerdem hätte ich den sehr wesentlichen Unterschied zwischen Schall- und Ätherwellen hervorgehoben. Die Schallwellen sind sogenannte Longitudinalwellen, das heißt Wellen, die dadurch entstehen, daß sich die einzelnen — in diesem Falle Luft- — Teilchen in der Fortpflanzungsrichtung hin und her bewegen. Die Ätherwellen dagegen sind Transversalwellen, bei denen sich die einzelnen Teilchen senkrecht zur Fortpflanzungsrichtung bewegen.

Eine richtige Longitudinalwelle kann man oft bei in Reih’ und Glied aufgestellten Soldaten sehen. Wenn die einzelnen Leute mit zu großen Abständen stehen, so daß man also überall noch hindurchsehen kann, und der rechte Flügelmann macht, einem Befehl gehorchend, einen großen Schritt nach links und dann, erkennend, daß der Schritt zu groß war, einen kleinen wieder nach rechts, so kann man folgendes Bild sehen: Bei dem ersten Schritt hat der Flügelmann seinen Nachbar angestoßen; dieser stößt, ebenfalls nach links tretend, den dritten Mann, der wieder den vierten u. s. f. Im ersten Augenblick kann man also zwischen den ersten drei oder vier Mann nicht mehr hindurchsehen, was zur Folge hat, daß diese Stelle des Gliedes gewissermaßen dunkler erscheint. Nun geht aber der erste Mann, der zweite u. s. f. wieder etwas zurück, dadurch werden die Abstände wieder etwas größer, die Stelle im Glied, die eben uns dunkel erschien, sieht jetzt wieder heller aus, dafür sieht die nächste Gruppe von drei oder vier Mann wieder dunkel aus und wird dann wieder hell, und so geht das fort. Es hat das Aussehen, als ob ein dunkler Fleck sich ziemlich rasch vom rechten zum linken Flügelmann fortbewegte. Steht nun der linke Flügelmann recht fest und weicht dem Anstoß nicht, so wandert der dunkle Fleck wieder zurück. Man hat dabei nicht nur das Bild einer Longitudinalwelle, sondern tatsächlich eine solche Welle selbst.

Die Vorstellung einer Ätherwelle ist schon viel schwieriger. Das vorhin erwähnte Seil gibt nur ein unzulängliches Bild einer Ätherwelle, obwohl beide, sowohl die Seil- wie die Ätherwelle Transversalwellen sind. Jedoch zur Demonstration reicht das völlig aus.

Man hat ja Apparate konstruiert, welche Bilder der verschiedenen Wellengattungen geben. Du hättest dir ganz einfach einen Longitudinalwellenapparat konstruieren können. Den macht man so: Man stellt sich aus Holzleisten einen 20 cm hohen rechteckigen Rahmen her, der senkrecht stehend auf einem Grundbrett befestigt wird. Die eine der senkrechten Seiten sei aus dickem Holz und gut im Grundbrett befestigt, die andere eine dünne, elastische Leiste. Die Länge ergibt sich von selbst. An der oberen Querleiste des Rahmens werden an 10 bis 15 cm langen Fäden 20 bis 50 gleich große und gleich schwere schwarze Holz- oder Steinkugeln so aufgehängt, daß zwischen je zwei eine 3 bis 5 mm große Strecke frei bleibt. Die erste und die letzte Kugel soll gerade an der betreffenden senkrechten Seite des Rahmens anliegen. Hinter den schwarzen Kugeln stellt man einen weißen Karton auf.

Um nun eine Longitudinalwelle hervorzurufen, schlägt man mit einem kleinen Hammer leicht außen an die Stelle der dünnen Seitenleiste, an der innen die erste Kugel anliegt. Die Erscheinung ist dann genau dieselbe, wie ich sie vorhin bei den Soldaten beschrieben habe. —

Jetzt noch eines. Bei den Teslaversuchen haben die Entladungsfunken nicht nur durch ihren Lärm, sondern auch durch ihr sehr blendendes Licht gestört. Du hättest das Funkenmikrometer in ein Kästchen aus Hartgummi- oder Vulkanfiberplatten einschließen sollen. Man könnte auch über die Zinkstücke runde Korkscheibchen schieben und darüber eine hinreichend weite Glasröhre stecken.“

Abb. 220. Rudi an seinem Experimentiertisch.

Die Apparate sind von links nach rechts gesehen: Akkumulatorenbatterie, Teslatransformator, Vertikalgalvanoskop, Rheostat, Funkenmikrometer, Lichtschutz für den Fluoreszenzschirm, Röntgenröhre, Righischer Radiator, Funkeninduktor, Influenzmaschine, Leidener Flasche.

Das war der letzte Vortrag, den Rudi aus dem Gebiet der Elektrophysik hielt. Er hatte sich noch eine ganze Anzahl von Apparaten hergestellt, die für jeden jungen Elektrotechniker Interesse haben, und die darum noch einzeln beschrieben werden sollen.

Wie man sich eine Telephonanlage herstellen kann.

Da Stahlmagnete, wie sie für Telephone gebraucht werden, nicht im Handel zu bekommen sind, auch ziemlich teuer wären und wir sie kaum mit genügender Sorgfalt selbst herstellen könnten, so verwenden wir statt dessen Elektromagnete. Wir können dann auch den immerhin umständlich herzustellenden Transformator ganz weglassen, das heißt, ihn durch eine ganz besondere Anordnung ersetzen.

Für eine Fernsprechanlage sind natürlich zwei vollkommen gleiche Stationen nötig. Im folgenden werden alle Angaben nur für eine Station gemacht, man hat sich also alles angegebene Material doppelt zu beschaffen.

Das Mikrophon.

Aus Zigarrenkistenholz sägen wir uns zwei Ringe; ihr innerer Durchmesser sei 7, ihr äußerer 9 cm. Zwischen sie wird mit gutem Tischlerleim ein in Wasser aufgeweichtes Pergamentpapier geklebt; dabei sollen die Fasern des Holzes der beiden Ringe einander senkrecht kreuzen. Außerdem müssen die Ringe mit einer nicht zu geringen Anzahl von Drahtstiftchen zusammengenagelt werden.

Die Kohlenkontakte stellen wir uns aus Reststücken von Bogenlampenkohlen oder aus Elementkohlen her. Letztere dürfen aber noch nicht viel in der Elementfüllung gestanden haben. Wir brauchen zwei rechteckige Stücke; Form und Größe geben wir ihnen durch Sägen und durch Schleifen auf einem rauhen Stein. Jedes Stück ist 40 : 15 : 10 mm groß. Außerdem brauchen wir vier kleine Walzen mit kegelförmig zugespitzten Enden; diese sind 20 mm lang, 7 mm dick. In die rechteckigen Stücke werden mit einem Versenker (Krauskopf) vier trichterförmige Vertiefungen gebohrt. Abb. 221 zeigt in a und b diese Kohlenteile. Darauf werden, wie aus Abb. 222 hervorgeht, die beiden Kohlenstücke, die mit ihren Vertiefungen die vier Rollen zwischen sich aufgenommen haben, so auf die Pergamentmembrane m aufgeleimt, daß die kleinen Walzen nicht herausfallen können, aber doch völlig freien Spielraum haben, sich nirgends klemmen, und nur ganz lose aufliegen.

Abb. 221. Kohlen zum Mikrophon.

Abb. 222. Mikrophon.

Aus starkem Messingdraht biegen wir zwei hufeisenförmige Klammern, löten an jeder einen Kupferdraht (c, d) fest, den wir zur Spirale drehen. Die Klammern werden so über die Kohlen geschoben (Abb. 222), daß diese mit Federkraft fest umschließen. Endlich wird der Holzring R noch mit drei je 2 cm hohen Holzstollen A, B, C versehen.

Das Telephon.

Weniger einfach gestaltet sich die Herstellung des Hörapparates, des Telephones. Den Kern für den Elektromagnet biegt man sich (in kaltem Zustande) aus gewöhnlichem Bandeisen in Hufeisenform. Aus Abb. 223 gehen alle Maße deutlich hervor. Die Enden des Hufeisens feilt man auf eine Ausdehnung von 18 mm zu Zylindern von 7 mm Durchmesser (Abb. 224).

Abb. 223. Hufeisenmagnet für das Telephon.

Die Rähmchen für die Drahtspulen fertigen wir aus dünnem (Messing-, Kupfer- oder) Zinkblech. Sie sollen genau über die Schenkel des Magnetkernes passen und 4 cm hoch sein. Ihre Form geht hinreichend deutlich aus Abb. 225 hervor. Die Spulen werden mit einer dicken Schellacklösung (Seite 5) überstrichen und nach dem Trocknen bewickelt.

Abb. 224. Zylinderende des Magneten.

Abb. 225. Spule.

Für jede Spule brauchen wir 6 bis 7 m mit Baumwolle isolierten, 0,7 mm starken Kupferdraht. Die Bewicklung ist sorgfältig auszuführen; jede Lage ist von der nächsten durch ein in Schellacklösung getränktes Papier zu trennen. Wir stellen vier oder fünf Lagen zu je 35 bis 40 Windungen her. Die fertigen Spulen werden über die Schenkel des Magnetkernes geschoben und die zwei entsprechenden Drahtenden (siehe Seite 103 u. 133) miteinander verlötet.

Wir kommen jetzt zur Herstellung der sekundären Spulen, die auf das 18 mm lange zylindrische Ende der Magnetschenkel geschoben werden sollen. (Über Anfertigung von Drahtspulen vergleiche Seite 91, 165, 174 u. f.) Zur Anfertigung einer solchen Spule verfahren wir folgendermaßen. Wir umwinden eines der runden Schenkelenden mit einer regelmäßigen Lage von Nähfaden. Darüber wickeln wir in 3 bis 4 Lagen dünnes Paraffinpapier in einem 16 mm breiten Streifen. Darauf wird diese Paraffinhülle über einer Flamme etwas erwärmt, so daß sich das Paraffin zwischen den einzelnen Lagen vereinigt. Ist das durch die Erwärmung weich gewordene Papier wieder erstarrt, so ziehen wir den Faden zwischen Papier und Kern heraus und nehmen das kleine Papierröllchen ab. Es bildet die Grundlage für die Drahtspule. Bevor wir jedoch mit dem Bewickeln beginnen, umwickeln wir, wie vorhin das Polende, ein 7 mm dickes, rundes Holzstäbchen mit Faden und schieben die kleine Papierhülle darauf, so daß sie fest sitzt.

Zur Bewicklung nehmen wir 0,15 bis 0,2 mm starken, mit Seide isolierten Kupferdraht. Wir können eine Lage zu 60 Windungen rechnen, 20 bis 30 Lagen sind erforderlich; für eine Windung brauchen wir im Durchschnitt 3,8 cm Draht, somit brauchen wir für jede Spule (25 Lagen angenommen) 25 · 60 · 38 mm gleich 57 m von 0,2 mm starkem Draht. Sollen die beiden Stationen sehr weit auseinanderliegen (über 1 bis 2 km), so empfiehlt es sich, 0,15 bis 0,1 mm starken Draht zu gebrauchen und entsprechend mehr Windungen (bis 50 Lagen zu je 60 Windungen) zu nehmen.

Das Bewickeln führen wir am besten mit der Hand aus (Spulapparat Seite 165 ist hierfür nicht zu empfehlen). Wir nehmen das Holzstäbchen mit dem Papierröllchen in die linke Hand, nachdem wir den Drahtanfang nahe dem Röllchen am Holzstäbchen befestigt haben. Dann drehen wir das Stäbchen zwischen Daumen und Zeigefinger der Linken und lassen den Draht durch die Rechte gleiten, mit dessen Daumen und Zeigefinger wir ihn lenken. Es muß Lage sorgfältig neben Lage gelegt werden. Sind wir nahe dem Ende des Papierröllchens angelangt, so ist die erste Lage beendet; sie wird mit heißem Paraffin bestrichen und mit einem dünnen Paraffinpapierplättchen umgeben. Schellack eignet sich hier deshalb nicht als Isoliermaterial, weil er zu langsam trocknet und die Finger in unangenehmer Weise klebrig macht. Darauf wird die zweite Lage gelegt u. s. w., bis die gewünschte Anzahl vorhanden ist.

Spulenrähmchen mit Randscheiben zu verwenden, ist nicht vorteilhaft, da sie viel schwieriger zu bewickeln sind. Bei dem angegebenen Verfahren ist nur darauf zu achten, daß jede Lage genau so viel Windungen hat wie die vorhergehende; um das zu erreichen, brauchen die Lagen nicht gezählt zu werden, denn man sieht durch das durchscheinende Paraffinpapier, das beiderseits etwa 1 mm überstehen soll, hindurch und erkennt leicht, wenn die eine Lage gerade so weit gewickelt ist als die vorhergehende.

Die fertigen Spulen werden schließlich noch 2 bis 3mal mit einer dicken Schellacklösung überstrichen. — Man achte darauf, daß die freien Drahtenden nicht abbrechen. Ist der letzte Schellacküberzug getrocknet, so werden die Spulen auf die Zylinderfortsätze der Elektromagnete geschoben, und die entsprechenden Drahtenden in derselben Weise wie die der primären Spulen miteinander verlötet.

Abb. 226 zeigt die Anordnung der weiteren Teile des Telephons. Die primären Spulen (B, a und b), — die in der Abbildung übrigens versehentlich anstatt oval mit kreisrundem Schnitt gezeichnet sind, wie auch die Löcher in a und b oval sein müssen — klemmen wir zwischen zwei Brettchen c und c_₁, die wir mittels der Holzschrauben x, y und z zusammenziehen. Auf diese Brettchen leimen wir eine aus Zigarrenkistenholz gesägte runde Scheibe (C, I), die zwei ovale Öffnungen (a und b) hat, um die beiden Primärspulen des Magneten durchzulassen. Bei A sehen wir die primären Spulen a und b, das vordere Brettchen c, die Köpfe der drei Schrauben x, y und z (in der Ansicht) und die Scheibe I (im Schnitt) an dem Elektromagnet befestigt.

Abb. 226. Die einzelnen Teile zum Telephon.

Am Rande der Scheibe I errichten wir vier oder sechs nicht zu schwache Holzsäulen S, die in gleichmäßigen Abständen von unten her festzuschrauben sind. Diese Säulen müssen einen Rahmen R tragen, der genau so hergestellt wird, wie der Rahmen R des Mikrophons (Abb. 222). Sein äußerer Durchmesser sei gleich dem der Scheibe I, sein innerer mindestens 7 cm. Genau in die Mitte der Pergamentmembrane m, auf die von den Magnetpolen abgewendete Seite, ist ein dünnes kreisrundes Blechscheibchen e aufzukleben, dessen Durchmesser 4 bis 4,5 cm, also etwas mehr betragen soll, als der Abstand der äußeren Ränder der Polenden des Elektromagneten. Die Blechscheibe schneide man aus möglichst dünnem Weißblech mit einer gewöhnlichen Schere aus und achte dabei darauf, daß die Scheibe völlig eben und frei von Beulen bleibe. Das Aufleimen geschieht mit gewöhnlichem Tischlerleim oder Schellack.

Darauf wird ein hinreichend langer Streifen Pergamentpapier, der so breit ist, als die Säulen S hoch sind, etwas angefeuchtet, mit einem Ende an einer der Säulen angeklebt, dann mehrmals außen um die übrigen Säulen herumgewunden, und schließlich wird sein Ende wieder angeklebt. Es entsteht dadurch zwischen den Säulen ein völlig geschlossener Raum, in welchem die Magnetpole mit den sekundären Spulen eingeschlossen sind.

An den Brettchen c und c_₁ bringen wir noch vier kleine Klemmschrauben α, β, γ und δ an. In der Abb. 226 sind die Klemmen β und δ so gezeichnet, als säßen sie auch an c, während sie an dem verdeckten c_₁ zu befestigen sind. Die Drahtenden der primären Spule werden an α und β, die der sekundären an γ und δ angelötet. Wo es sich irgend ermöglichen läßt, sollen Drahtverbindungen immer angelötet werden.

Abb. 227. Schnitt durch den Schallbecher.

Wir müssen jetzt noch über der Membrane einen Schallbecher anbringen. Wer eine Drehbank besitzt, dreht sich den Schallbecher aus einem Stück Holz. Wir können ihn aber auch ohne Drehbank sehr einfach auf folgende Weise herstellen. Wir sägen aus dünnem Zigarrenkistenholz oder aus starkem Pappendeckel sieben runde Scheiben (1 bis 7 in Abb. 227) von der Größe der in Abb. 226 c dargestellten und versehen jede mit einer einzigen zentralen Öffnung; die in Nr. 1 soll 1,5 bis 2 cm Durchmesser haben, die von Nr. 2 etwas mehr u. s. w. bis bei Nr. 7 der Durchmesser 6 bis 7 cm groß ist. Diese sieben Brettchen — wenn wir dickere Brettchen verwenden, genügen auch fünf — werden, wie aus Abb. 9 zu erkennen ist, aufeinandergeleimt; dann feilen wir die Kanten der treppenartigen Innenseite (in Abb. 227 rechts) etwas rund (in Abb. 227 links) und leimen den Schalltrichter auf den Ring R auf.

Die Entfernung der Membrane von den Magnetpolen soll 0,5 bis 1 mm betragen; jedenfalls darf sie nicht zu nahe stehen, so daß sie durch die Anziehung des Elektromagneten auf das Blechplättchen mit den Magnetpolen in Berührung kommt. Man kann den Abstand leicht regulieren, indem man die Schrauben x, y, z (in Abb. 226) etwas lockert, die Membrane mit dem ganzen Gehäuse in die richtige Lage bringt und danach die drei Schrauben wieder fest anzieht.

Die für jede Station nötige Anrufklingel können wir uns ebenfalls selbst herstellen, nach der auf Seite 113 gegebenen Beschreibung. Ferner brauchen wir für jede Station 3 bis 4 gute Salmiakelemente (siehe Seite 58 u. f.).

Die Schaltvorrichtung.

Das Mikrophon und den Umschalter, vielleicht auch die Glocke, montieren wir auf einem mit Rückleisten versehenen starken Brette von passender Größe. Oben in der Mitte wird das Mikrophon M befestigt, die Kohlenkontakte nach dem Brette zugekehrt (Abb. 228). Bei P ist der Drehpunkt eines Hebels a, der von einer hinreichend starken Spiralfeder F nach oben gezogen wird. Der Hebel wird aus einer dünnen Eisenstange oder einem hinreichend starken, nötigenfalls doppelten Blechstreifen hergestellt. An seinem Ende ist er so gebogen, daß das Telephon T eingehängt werden kann, von dessen Gewicht er nach unten gezogen wird. Dieser Hebel wird mit einem mit Schellacklösung getränkten Leinenstreifen umwickelt. Darauf wird an drei Stellen (1, 2, 3) je ein Streifen aus Messing- oder Kupferblech um den bewickelten Hebel herumgewunden. Die drei Streifen müssen völlig voneinander isoliert unverrückbar festsitzen, was man durch Anwendung von etwas Schellackkitt (Seite 5) am sichersten erreicht.

Abb. 228. Schaltungsschema der Telephonanlage.

Jetzt schrauben wir unter dem mittleren (2) Blechring zwei Messingblechstreifen parallel nebeneinander so auf dem Grundbrett fest, daß sie federnd von hinten gegen den Ring 2 des niedergezogenen Hebels drücken und dadurch zwischen ihnen eine metallische Verbindung hergestellt wird. Zwei andere Paare von Messingblechstreifen stehen in ähnlicher Beziehung zu den Blechstücken 1 und 3, mit dem Unterschied, daß sie sich nicht unter, sondern über ihm befinden, der Kontakt also nur dann hergestellt wird, wenn durch das Aushängen des Telephons der Hebel von der Feder in die Höhe gezogen wird, in welcher Lage dann die beiden Messingstreifen bei 2 wieder voneinander isoliert sind.

Ein zweiter Arm b ist als zweiarmiger Hebel um die Achse P¹ drehbar und wird durch eine Feder F¹ links nach unten, also rechts nach oben gezogen. Er ist gerade wie der Hebelarm a mit einem in Schellack getränkten Leinenstreifen zu umwickeln und trägt zwei Blechstücke (4 und 5), die genau wie bei a zu befestigen sind. Über 4 und unter 5 sind ebenfalls zwei Blechstreifen angebracht.

Es ist nun noch zu besprechen, wie die einzelnen Teile miteinander zu verbinden sind. In der Abb. 228 sind die einzelnen Drähte weit auseinandergerückt gezeichnet, um das Schema übersichtlicher zu gestalten. In Wirklichkeit bohren wir bei den Stücken, an welche die Verbindungsdrähte angeschlossen werden sollen, Löcher durch das Brett und führen den Draht auf der Rückseite den kürzesten Weg zur nächsten Verbindungsstelle. Die Verbindungen sind mit isolierten, etwa 1 mm starken Kupferdrähten herzustellen.

Der erste Stromkreis ist in der Abbildung durch einen ausgezogenen Strich dargestellt: er beginnt bei dem Zinkpol der Batterie B und führt zur Klemmschraube e; von da führt eine weiche, etwa 1 m lange Leitungsschnur zu der Klemme α der primären Telephonwickelung, von dessen Klemme β wiederum eine Leitungsschnur zu der Klemme f; sie ist mit dem Drahtende c des Mikrophons verbunden, dessen Drahtende d mit dem einen Metallstreifen bei 3 in leitender Verbindung steht. Der andere Blechstreifen bei 3 ist mit dem positiven Pole der Batterie verbunden.

Der Strom des zweiten Kreises nimmt folgenden Weg: er kommt durch die Fernleitung x zu Klemme k, geht von da durch eine Leitungsschnur zu δ, durch die sekundären Spulen zu γ, von γ durch eine Leitungsschnur zur Klemme i, von da zu dem einen Blechstreifen bei 1 und von dem anderen Blechstreifen zur Fernleitung y. Dieser Weg ist in der Figur einfach gestrichelt.

Der dritte Stromkreis (punktiert) geht von der Fernleitung x durch die Glocke G, den Kontakt 4, dann durch den Kontakt 2 zur Fernleitung y.

Der vierte Stromkreis (strich-punktiert) nimmt vom negativen Pole der Batterie seinen Weg durch den Kontakt 5 zur Fernleitung x und kommt durch y zum positiven Pole der Batterie zurück.

Hiermit ist die Ausrüstung einer Station beendet; wenn zwei solcher Stationen vorhanden sind, so braucht man sie nur noch durch eine doppelte Fernleitung miteinander zu verbinden, also die beiden x miteinander und ebenso die beiden y.

Ist die Fernleitung sehr lang, so wird es unter Umständen nötig, für die Klingel ein Relais einzuschalten. Über die Herstellung eines Relais und dessen Schaltung siehe Seite 121.

Will man nun von Station I mit Station II sprechen, so drückt man kurze Zeit den Hebel b herab, um zunächst anzurufen. Dadurch wird folgender Stromkreis geschlossen: von dem positiven Pole der Batterie B nach y, von da durch die Fernleitung nach dem y der Station II, daselbst zum Kontakte 2, dann zum Kontakte 4, zur Glocke G, nach x, durch die Fernleitung zurück zum x der Station I, zum Kontakte 5 (der hier durch das Herabdrücken des Hebels b geschlossen ist) und zurück zur Batterie. Demnach wird an der Station II die Klingel ertönen. Nun werden an beiden Stationen die Telephone abgehängt und die Hebel a gehen in die Höhe; dadurch ist an jeder Station folgender Stromkreis geschlossen: von dem positiven Pole der Batterie B durch den Kontakt 3 nach d am Mikrophone, durch dessen Kohlenkontakt 1 nach c, von hier über f nach β am Telephon, durch dessen primäre Spule nach d und e, endlich zurück zur Batterie. Durch den so fließenden Strom wird der Elektromagnet des Telephons erregt. Wird nun gegen das Mikrophon gesprochen, so wird die Membrane durch die aufschlagenden Luftwellen erschüttert und mit ihr die Kohlenstücke. Durch die Bewegung der letzteren schwankt aber der Widerstand des Kohlenkontaktes, damit auch die Stärke des den Magnet umfließenden Stromes. Neben den hier dargelegten Lokalstromkreisen ist aber auch noch ein Fernstromkreis geschlossen, der beide Stationen verbindet; dieser verläuft von x an der Station I nach k, dann nach δ am Telephon, durch dessen sekundäre Spule nach γ, über i durch den Kontakt 1 nach y durch die Fernleitung zum y der Station II, daselbst durch den Kontakt 1 über i nach γ, durch die sekundäre Spule des Telephons nach δ, über k nach x und durch die Fernleitung zurück zum x der Station I. In Abb. 229 ist die Hauptsache dieser Darlegungen in einem Schema übersichtlich zusammengefaßt: rechts ein Lokalstrom, der die Batterie B, das Mikrophon M und die primäre Spule des Telephons T in sich schließt, links ein ebensolcher mit B_₁, M_₁ und T_₁; zwischen beiden Stationen ist die Fernleitung, die rechts und links durch die sekundären Spulen von T und T_₁ geschlossen ist.

Abb. 229. Wirkungsschema der Telephonanlage.

Es wurde schon erwähnt, daß durch Sprechen gegen die Membran des Mikrophons der Station I die Magnetkraft in dem dortigen Telephon zum Schwanken komme; dieses Schwanken ruft in den sekundären Spulen Induktionsströme hervor (vergleiche Seite 137), die durch die Fernleitung fließen und an der Station II in den sekundären Spulen des dortigen Telephons die Magnetpole umkreisen, deren Magnetkraft dadurch ebenfalls ins Schwanken gebracht wird. Dieses Schwanken erfolgt genau in dem Rhythmus der das Mikrophon treffenden Schallwellen, weshalb die mit dem Blechscheibchen beklebte Pergamentmembran die gleichen Töne wiedergibt, die gegen das Mikrophon gesprochen werden (vergleiche auch Seite 200 bis 204).

Wie man sich Rheostate herstellen kann.

R

R heostate oder Regulierwiderstände sind beim Arbeiten mit stärkeren Strömen fast unentbehrlich. Es sei darum im folgenden die Herstellung von Rheostaten beschrieben.

Gewöhnlich verwendet man für Regulierwiderstände schlechtleitende Metalllegierungen wie Nickelin oder Konstantan. Diese sind jedoch ziemlich teuer, und es wird deshalb manchem jungen Physiker erwünscht sein, zu erfahren, wie man sich Widerstände aus billigerem Material herstellen kann.

Abb. 230. Graphitstäbe des Rheostaten mit ihren Drahtansätzen.

Wir verwenden den ziemlich schlecht leitenden Graphit, den wir in Form von Stäben der geringsten Sorte von Bleistiften entnehmen. Auf die Güte des Graphits und des Holzes zu Zeichenzwecken kommt es nicht an, es ist nur darauf zu sehen, daß die Graphitsäulen nicht schon von vornherein in der Holzfassung gebrochen sind. Das Holz entfernt man, indem man es abbrennt.

Wir brauchen für unseren Rheostat sechs Graphitstäbe; jeder einzelne Stab wird an beiden Enden mit dünnem, blankem Kupferdraht fest umwickelt, und die einzelnen Windungen dieser Umwicklung werden verlötet. Diese Drahtansätze sollen an den oberen Enden 5 cm, an den unteren 10 cm lang sein. Die kurzen Drähte von je zwei Stäben drehen wir mit einem weiteren Drahte, der um 15 cm länger als ein Graphitstab ist, zusammen und erhalten so drei Stabpaare, deren jedes unten drei Drahtenden (a, b, c in Abb. 230) aufweist. Diese drei Stabpaare werden auf einem quadratischen Brett von etwa 25 cm Seitenlänge in Gips oder Zement eingebettet. Man streicht auf das Brett eine 1 bis 1,5 cm hohe Gipsschicht; der Gips soll nicht zu dünnflüssig, aber doch gut plastisch sein. Nachdem man die auf den Brei gelegten Graphitstäbe mit einem ebenen Brette gleichmäßig eingedrückt hat, schlägt man an acht bis zehn Stellen je einen Nagel mit breitem Kopf so weit in das Brett ein, daß er noch etwa 5 mm weit über die Gipsschicht herausragt, welche daraus reichlich mit Wasser übergossen und dann mit einer zweiten Gipsschicht von etwa 1 cm Dicke überdeckt wird. Oberfläche und Ränder des Gipsblockes werden nun noch glatt gestrichen und das Ganze läßt man dann in horizontaler Lage trocknen.

Abb. 231 Der fertige Graphitrheostat.

Darnach wird, wie aus Abb. 231 hervorgeht, das Brett mit dem Gipsblock auf ein zweites größeres Brett aufgeschraubt, auf welchem auch der Schalthebel und die Klemmen angebracht werden.

Man schlägt um den Punkt A einen Kreisbogen mit dem Radius b und markiert sich darauf sieben Punkte, mit gegenseitigen Abständen von etwa 2 cm. In jedem dieser Punkte wird ein Ziernagel mit flachgewölbtem Messingkopf eingeschlagen, jedoch vorerst so, daß die Köpfe das Brett nicht berühren. Um die sieben Ziernägel werden die neun Drahtenden in folgender Weise herumgewickelt: Draht 1 um Nagel 1, Draht 2 um Nagel 2, Draht 3 und 4 um Nagel 3, Draht 5 um Nagel 4, Draht 6 und 7 um Nagel 5, Draht 8 um Nagel 6, Draht 9 um Nagel 7, um welch letzteren man außerdem einen nachher zur Klemme F zu führenden, dicken Kupferdraht schlingt. Darauf werden die Ziernägel vollständig eingeschlagen und die Drähte außerdem noch mit den Nagelköpfen verlötet.

Der Kontakthebel C wird aus einem Streifen starken Kupfer- oder Messingblechs hergestellt, das bei A eine Bohrung erhält und dessen eines Ende mit einem Holzgriff a versehen wird. Die Befestigung des Kontakthebels geschieht in folgender Weise (Abb. 232).

Abb. 232. Befestigung des Kontakthebels.

Eine kreisrunde Scheibe b aus dickem Kupfer- oder Messingblech wird in der Mitte mit einem Loche versehen und dann mittels zweier Schrauben mit versenkten Köpfen auf dem Holze a befestigt; darauf legen wir den Kontakthebel c so auf die Scheibe b, daß seine Durchbohrung auf deren Mitte liegt, bedecken diese Bohrung mit einer kleinen Spiralfeder d und stecken durch diese, durch den Hebel und durch die Scheibe die Schraube e, die in a eingeschraubt wird. An der Scheibe b wird ein Kupferdraht f angelötet, der zu der Klemme E (Abb. 231) führt.

Steht der Kontakthebel so wie in Abb. 231, so ist kein Widerstand eingeschaltet. Wird er aber nach links gedreht, so muß der Strom seinen Weg zuerst durch einen, dann durch zwei und schließlich durch alle sechs Graphitstäbe nehmen.

Die Graphitstäbe könnte man auch freistehend oder liegend befestigen; da sie jedoch sehr zerbrechlich sind, so ist das angegebene Verfahren vorzuziehen. Auch ist dann, wenn die Stäbe durch starke Ströme glühend werden, eine Gefahr ausgeschlossen.

Haben die Graphitstäbe einen Querschnitt von 3 qmm, so ertragen sie eine Stromstärke von 20 bis 25 Ampere. Soll ein solcher Rheostat auch größeren Stromstärken standhalten, so müssen dickere Graphitstäbe gebraucht oder jeweils zwei nebeneinander geschaltet werden.

Will man die Stromstärken feiner regulieren können, als es das jeweilige Ein- oder Ausschalten eines ganzen Graphitstabes erlaubt, so macht man das Grundbrett des oben beschriebenen Rheostaten etwas größer und bringt noch einen zweiten Drehhebel an, der auch über eine bogenförmige Reihe von Nagelköpfen schleift. Diese Nagelköpfe sind, wie aus Abb. 233 hervorgeht, alle mit einem einzigen, ebenfalls in den Gipsblock einzubettenden Graphitstab verbunden. Die Drähte, mit deren Zahl die Feinheit der Regulierbarkeit wächst, sind in gleichen Abständen voneinander um den Graphitstab herumzuwinden.

Abb. 233. Widerstand für feine Regulierung.

Um schlechte Kontaktstellen zu vermeiden — an solchen könnten bei starken Strömen schädliche Lichtbogen auftreten — stelle man die Verbindung der Drähte mit dem Graphitstab folgendermaßen her. Man windet einen mit Glaspapier gereinigten etwa 0,6 mm starken, weichen Kupferdraht an der betreffenden Stelle in fünf regelmäßigen Windungen fest um den Graphitstab herum und dreht dann den Anfang und das Ende dieses Drahtstückchens fest zusammen. Auf diese Umwickelung wird dann ein starker (1 bis 1,5 mm) Kupferdraht aufgelötet, der zu den Kontaktköpfen führt.

Dieser Sonderrheostat wird zwischen dem siebten Kontaktkopf und der Klemme F eingeschaltet.

Da der eben beschriebene Apparat wohl allen Anforderungen des jungen Lesers genügt, so will ich mit der Beschreibung anderer Konstruktionen keine Zeit verlieren; sie seien nur der Vollkommenheit wegen kurz erwähnt:

Der Rheostat mit Nickelin oder Konstantandrähten ist im Prinzip genau so konstruiert wie der Graphitrheostat. Die Drähte werden aber nicht in Gips eingelegt, sondern zu Spiralen gedreht, die in Holzrahmen ausgespannt werden. Abb. 234 zeigt eine derartige Einrichtung.

Abb. 234. Nickelinrheostat.

Abb. 235. Glühlampenrheostat.

Abb. 235 zeigt einen Glühlampenrheostat. Je mehr Glühlampen nebeneinander in einen Stromkreis eingeschaltet werden, desto geringer wird der Widerstand. Mit der Zahl der hintereinander eingeschalteten Lampen wächst der Widerstand. Bei dem in Abb. 235 gezeichneten Apparat können 1 bis 20 Lampen nebeneinander in einen Stromkreis eingeschaltet werden.

Es ist vorteilhaft, wenn die Widerstände, mit denen man arbeitet, geeicht sind. Über das Messen von Widerständen siehe Seite 109.

Der Taschenakkumulator.

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Die Selbstherstellung eines Akkumulators wurde schon auf Seite 72 bis 80 ausführlich beschrieben. Abgesehen davon, daß ein Akkumulator, den man in der Tasche tragen können soll, viel kleiner, leichter und enger gebaut sein muß, ist ein vollkommen dichter Abschluß des Gefäßes von größter Wichtigkeit.

Die Außenmaße für den Behälter sollen betragen: 10 cm in der Breite, 13 cm in der Höhe und 1,7 cm in der Dicke. Der Akkumulator soll aus drei Zellen bestehen, also 6 Volt liefern; jede Zelle enthalte 3 Platten, die parallel der Breitseite oder 5 Platten, die parallel der Schmalseite eingebaut werden. Die Platten werden aus 1 mm dickem Bleiblech genau so hergestellt, wie schon auf Seite 73 u. 74 beschrieben wurde. Zwischen den beiden äußersten (negativen) Platten einer Zelle und der Gefäßwand braucht kein Zwischenraum zu bleiben.

Es handelt sich also nur noch um das Material, aus dem wir das Gefäß, und um die Masse, aus der wir den Verschluß herstellen.

Für das Gefäß ist Zelluloid bei weitem das geeignetste, freilich auch das teuerste Material. Wir beschaffen uns Platten in passender Größe von etwa 1 mm Dicke. Dabei ist nicht zu vergessen, daß das flache Gefäß drei Abteilungen, also zwei querteilende Zwischenwände haben muß.

Die Zelluloidplatten bestellen wir uns am besten schon in passender Größe, andernfalls schneiden wir sie mit einer guten Schere zurecht, was sich aber nur dann gut bewerkstelligen läßt, wenn das Zelluloid nicht spröde ist. In diesem Falle wird es mit der Messerspitze angeschnitten, so zwischen zwei scharfkantige Brettchen gelegt, daß der Schnitt mit den Kanten der Brettchen zusammenfällt, und dann gebrochen.

Zum Zusammenkitten der einzelnen Teile verwenden wir eine Lösung von Zelluloid in Essigäther. Haben wir nicht genügend Abfallstückchen, die wir zum Auflösen verwenden können, so befreien wir einen alten oder schlechten Rollfilm von den Gelatineschichten — die nichtrollenden Films sind auf beiden Seiten mit einer Gelatineschicht versehen — durch Abwaschen mit heißem Wasser, schneiden ihn dann in kleine Stückchen und legen diese in Essigäther. Die Lösung soll dickflüssig sein. Die zu verbindenden Teile werden beide mittelst eines Pinsels mit dieser Lösung bestrichen und dann rasch zusammengesetzt. Nach völligem Trocknen wird noch etwas von der Zelluloidlösung in die Kanten, die von den Wandungen gebildet werden, eingegossen. Daraufhin lasse man das Gefäß einen Tag trocknen.

Einfacher und billiger, aber weniger dauerhaft ist ein Behälter aus Pappe. Diesen kleben wir aus den Teilen zusammen, die wir aus hartem, nicht zu dünnem Pappendeckel schneiden. Zum Kleben verwendet man möglichst wenig Syndedikon (Fischleim). Nach dem Trocknen des Leimes wird der Behälter in Kolophonium-Wachskitt (Seite 66 u. 80) mit viel Leinöl etwa 30 Minuten lang gekocht. Darauf nimmt man ihn heraus und läßt alles überschüssige Kolophonium abfließen. Die Außenseite wird mit dünnem weißem Fließpapier belegt, welches ohne weiteres sofort festklebt, wenn man es mit dem Handballen ein wenig ausstreicht. Nach völligem Erkalten des Behälters werden seine drei Fächer mit reinem Kolophonium (das heißt solchem ohne Leinöl), das man bis zur Dünnflüssigkeit erhitzt hat, bis etwa 1 cm vom oberen Rande angefüllt; man achte darauf, daß nichts auf die äußere Papierbekleidung fließt. Diese Füllung darf nur einige Sekunden in dem Behälter bleiben, dann ist sie rasch auszugießen. Dadurch werden die Innenwände mit einem Überzug versehen, der nach dem Erkalten nicht mehr klebrig ist. Dem zuletzt erwähnten Kolophoniumguß kann man etwas (1⁄10) Asphalt zusetzen. Schließlich wird der äußere Papierbelag noch mit Eisenlack angestrichen.

Die präparierten Bleiplatten werden, wie schon auf Seite 76 erwähnt wurde, eingesetzt; sie sollen auch auf Glasröhrchen, nicht unmittelbar auf dem Boden des Gefäßes stehen. Der obere Plattenrand soll 2,5 cm unterhalb des oberen Gefäßrandes zu liegen kommen. Die Fortsätze der Platten sollen schmal sein und müssen kurz vor der Herstellung des Verschlusses mit Schmirgelpapier sorgfältig gereinigt werden.

Die Platten werden eingesetzt und die Zellen bis 2 cm vom oberen Rande mit Wasser gefüllt. Statt der Glasröhrchen, die bei dem oben beschriebenen Akkumulator zum Entweichen der Gase dienen, werden in derselben Weise kleine, etwa 4 cm lange Gummischlauchstückchen eingesetzt, in jede Zelle zwei. Der Abschluß wird durch fünf verschiedene, je 4 mm dicke Güsse hergestellt.

Der erste Guß wird sorgfältig auf das Wasser aufgegossen und besteht aus Kolophonium, dem man bis zu ⅓ Asphalt zusetzen kann. Nach dem Erkalten werden die noch herausragenden Bleistreifen und die Wände des Behälters mit Filtrierpapier sorgfältig getrocknet.

Der zweite Guß besteht aus Kolophonium-Wachskitt (Leinöl ziemlich reichlich), der möglichst heiß eingegossen werden muß. Ein guter Kontakt dieses Gusses mit den Wänden und mit dem Blei ist besonders wichtig. Man führt ihn am sichersten herbei, wenn man an den Berührungsstellen von Wand und Blei mit dem Kitt letzteren mit einem dicken, weißglühenden Nagel noch einmal in Fluß bringt.

Der dritte Guß kann genau wie der zweite hergestellt werden. Weit sicherer ist jedoch folgendes Verfahren: Wir beschaffen uns eine kleine Blechbüchse mit Deckel, deren Boden- und Seitennaht nicht gelötet, sondern durch Falz hergestellt ist. In den Deckel wird ein kleines Loch geschlagen. Die Büchse umwickeln wir mit einem starken Draht, den wir zu einem langen Stiel biegen. In diese Büchse geben wir kleine Stückchen von einem alten Gummischlauch und halten sie über einen Bunsenbrenner. Der Gummi schmilzt, und ein sehr übelriechender, grauer Dampf strömt aus dem Loch des Deckels hervor. Der Dampf ist brennbar; wir zünden ihn an, und vermindern dadurch den peinlichen Geruch dieses Verfahrens ganz wesentlich. Ist der Gummi völlig geschmolzen, dann geben wir eine mittelgroße Tube voll Gummilösung — wie man solche zum Pneumatikflicken gebraucht — zu und vermischen diese tüchtig mit dem geschmolzenen Gummi; darauf wird die Masse noch einmal unter ständigem Umrühren kurz erhitzt; dann wird die Flamme gelöscht — in einem Raum, in dem mit Benzin umgegangen wird, darf niemals eine offene Flamme brennen — und so viel Benzin zugerührt, bis die Mischung ihre Zähigkeit etwas verliert. Jetzt wird sie aufgegossen; dabei helfen wir mit einem Holzstäbchen nach, damit sie sich überall gleichmäßig verteilt. Man achte darauf, daß dieser erst nach vielen Monaten völlig trocknende Gummibrei nur an die Stellen gelangt, für die er bestimmt ist, da man ihn dort, wo er einmal klebt, nur sehr schwer entfernen kann.

Der vierte Guß darf erst nach zwei bis drei Tagen auf den dritten aufgegossen werden; er besteht aus Kolophonium, dem man nur wenig Leinöl zugefügt hat.

Darauf kommt der fünfte Guß, der aus der käuflichen sogenannten Akkumulatorenvergußmasse oder aus Paraffin hergestellt wird.

Die Bleistreifen werden in der richtigen Reihenfolge untereinander verlötet (siehe Seite 77) und am negativen Pol der ersten und am positiven der dritten werden Klemmschrauben angebracht.

Das Wasser läßt man jetzt durch die Schläuche abfließen. Mit Hilfe eines Glastrichters, dessen Rohr zu einer hinreichend feinen Spitze ausgezogen ist, um in die engen Gummischläuche eingesteckt werden zu können, wird die Schwefelsäure eingegossen; sie soll den oberen Rand der Platten gerade noch bedecken, so daß zwischen ihr und dem Verguß ein 3 bis 4 mm breiter Raum frei bleibt. In die oberen Enden der Gummischläuche werden zum Verschluß runde Holzstäbchen (Streichhölzer) eingesteckt.

Herstellung eines Universal-Volt-Ampere-Meters.

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Das im folgenden beschriebene Instrument ist ein sogenannter Dynamometer (Seite 207). Es ist deshalb sowohl für Wechsel- wie für Gleichstrom zu verwenden; zufolge seiner Konstruktion kann es, was Spannungen und Stromstärken betrifft, in sehr weiten Grenzen gebraucht werden. Ferner kann es bei sauberer Arbeit zu einem richtigen Präzisionsinstrument gemacht werden.

Abb. 236. Brett zum Wickeln der Spule.

Die Arbeit beginnt damit, daß man einem 1,5 cm dicken, 10 cm breiten und beliebig langen Brettchen durch Abrunden der Kanten die Abb. 236 zu erkennende Form gibt. Dieses Brettchen umwickelt man nahe dem einen Ende mit einem nicht zu starken Bindfaden auf eine Strecke von etwa 7 cm, so daß Windung genau an Windung liegt. Darüber spannt man einen Streifen Pergamentpapier, dessen Enden man zusammenklebt, wobei man aber darauf achten muß, daß er nicht an dem Bindfadenbelag kleben bleibt. Darüber wird ein in einer dicken Schellacklösung getränktes Seidenpapier gelegt; ist das etwas angetrocknet, so wickelt man einen isolierten 0,4 bis 0,5 mm starken Kupferdraht darauf[11], wiederum Windung genau an Windung, bis man einen 2 cm breiten Belag erhalten hat. Darauf läßt man, indem man den Draht auf einer Schmalseite des Holzes quer herüberführt, einen 1,5 cm breiten Zwischenraum und legt einen zweiten, ebenfalls 2 cm breiten Belag an (Abb. 236, a und b). Die beiden Beläge werden mit Schellacklösung bestrichen und mit Papier überzogen. Darauf wickelt man die zweite Lage; hat man von links nach rechts zu wickeln begonnen, so wickelt man nun von rechts nach links. Den Übergang von b nach a macht man auf der dem ersten Übergang entgegengesetzten Seite; dann wird wieder mit Schellack bestrichen, mit Papier belegt u. s. w., bis wir fünf oder sieben Lagen gewickelt haben. Der Übergang von a zu b wird oben, von b zu a immer unten gemacht. Die Drahtenden sollen je 10 cm frei von der Spule abstehen.

Genau in derselben Weise werden fünf Lagen eines 1,0 mm, drei Lagen eines 1,5 mm und eine Lage eines 2 mm starken, isolierten Kupferdrahtes über die ersten Windungen gelegt.

Auf diese Weise sind zwei verbundene Drahtspulen entstanden; aus jeder ragen vier 10 cm lange Drahtenden hervor. Die Windungen müssen natürlich alle auf derselben Seite begonnen und in demselben Drehungssinne ausgeführt sein.

Nun müssen die Spulen vom Holz abgenommen werden; da sie wahrscheinlich sehr fest aufsitzen, muß man erst den Belag von Bindfaden unter der Spule wegziehen. Um den Spulen mehr Halt zu geben, kann man jede quer zur Längsrichtung der Drähte mit schmalem Isolierband umwickeln. Ein dicker Schellacküberzug gibt auch hinreichend Halt.

Abb. 237 zeigt, wie das Spulenpaar a, b auf einem Grundbrett c befestigt wird: es erhalten die beiden Brettchen e_₁ und e_₂ je einen Ausschnitt, in den das untere Ende der Spulen genau hineinpaßt. Die beiden Brettchen werden auf c befestigt und auf ihrer Oberseite durch die Brettchen i_₁ und i_₂ verbunden.

Abb. 237. Befestigung der Spulen auf dem Grundbrett.

Damit ist der erste Hauptteil des Apparates fertig. Der zweite, die bewegliche innere Spule und ihre Lager, müssen mit besonderer Sorgfalt hergestellt werden, da von der Genauigkeit der Ausführung dieser Teile hauptsächlich die Zuverlässigkeit und Empfindlichkeit des Instrumentes abhängt.

Wir kaufen uns ein 10 cm langes, 3 mm starkes Stück Rundstahl (Nickelstahl), das wir, falls es hart sein sollte, tüchtig durchglühen. Dabei ist aber darauf zu achten, daß sich das Stück nicht verbiegt. Ferner drehen wir uns aus einem sauberen, faser- und astlosen Stück Hartholz oder besser aus Hartgummi das in Abb. 238 im Schnitt mit Maßangaben und in Abb. 239 in der Außenansicht wiedergegebene Fassungsstück; dieses besteht aus drei Teilen, die in Abb. 239 mit a, b, c bezeichnet sind; es ist seiner ganzen Länge nach durchbohrt; man achte darauf, daß die Längsbohrung genau zentrisch sei. In den beiden mit b bezeichneten Teilen sind je drei 2 bis 3 mm weite Löcher zu bohren, die in die Längsbohrung einmünden und um 120° gegeneinander verschoben sein sollen; sie sind in Abb. 238 durch zwei Paare punktierter Linien in b angedeutet; in Abb. 239 sind natürlich nur je zwei dieser Löcher zu sehen. Der Teil c wird längs einem seiner Durchmesser mit einer 2 mm weiten Bohrung versehen. Ferner schneiden wir von einem starkwandigen Messingrohr, das sich gerade noch über b schieben läßt, zwei 4 mm breite Ringe ab und versehen sie mit je drei Bohrungen, die denen in b entsprechen, jedoch etwas enger als diese sein sollen; sie werden außerdem mit Gewinden versehen, durch welche sich Schrauben bis in die Längsbohrungen eindrehen lassen.

Abb. 238. Fassungsstück (Schnitt).

Abb. 239. Fassungsstück (Außenansicht).

Nun wird ein 10 cm langer, 2 mm starker Messing- oder Kupferdraht (kein Eisen!) durch das Loch in c geschoben, so daß nach beiden Seiten gleiche Teile hervorragen; der Draht muß fest sitzen, was man nötigenfalls dadurch erreichen kann, daß man ihn in der Mitte ein klein wenig verbiegt. Über die beiden dadurch entstandenen Drahtschenkel wickelt man einen gut isolierten 0,4 bis 0,5 mm starken Kupferdraht in regelmäßigen Windungen auf. Die Bewickelung beginnt man bei einem Drahtschenkel da, wo er aus dem Mittelstück c heraustritt; an dem Ende des Drahtes angelangt, wickelt man wieder bis zur Anfangsstelle zurück, wo man den Draht mit einem Bindfaden anbindet, um ein Aufschnurren der Spirale zu verhindern. Darauf wird er um b herum zum anderen Drahtschenkel geführt, der gerade so wie der erste bewickelt wird; dann wird wieder zum ersten, dann noch einmal zum zweiten übergegangen. Es sind somit auf jeden Schenkel vier Lagen aufzuwickeln. Das eine Drahtende ist auf dem einen, das andere auf dem anderen Messingring anzulöten. Die beiden länglichen Drahtspulen sind schließlich noch tüchtig mit Schellacklösung zu bestreichen.

Jetzt schneiden wir das schon oben erwähnte Stahlstäbchen in der Mitte auseinander und feilen jedem an einem Ende eine etwa 2 cm lange Schneide an. Die Schneide ist zuerst mit einer gröberen, dann mit einer feinen Schlichtfeile sehr sorgfältig herzustellen. Die beiden die Schneide bildenden Flächen sollen einen Winkel von etwa 50° einschließen. Nun werden die beiden Stäbchen (h_₁ und h_₂), wie aus Abb. 240 zu ersehen ist, beiderseits in die Bohrung in a gesteckt; sie dürfen aber nicht miteinander in leitende Berührung kommen, weshalb man sie am besten durch zwei Kartonscheibchen von dem durch c laufenden Drahte trennt. Die Bohrung in a ist etwas weiter (3,5 mm) als die Lagerstäbchen dick sind (3 mm), weshalb diese nun etwas Spielraum haben; die beiden Mündungen der Längsbohrung werden deshalb durch eingeklebte Papierstreifen so weit verengt, daß die Stäbchen h nur noch knapp hineingehen. Das innere Ende von h hat dann wieder mehr Spielraum, wird aber durch die Schräubchen in b fixiert; mittelst dieser werden die beiden Stäbchen so gestellt, daß ihre Schneiden genau in einer Geraden liegen.

Abb. 240. Fertiger Anker (Ansicht).

Abb. 240 zeigt den fertigen Anker in der Ansicht; die Lager f_₁ und f_₂ sind im Schnitt gezeichnet. Sie bestehen je aus einem rechteckigen Eisenplättchen (g_₁ und g_₂), das in der Mitte durchbohrt ist. Dies Eisenplättchen wird auf einem ebenen Sandstein mit feinem Schmirgelpulver und Wasser völlig eben geschliffen und schließlich mit dem Polierstahl (oder einem Glasstab) poliert. Darauf spannen wir einen etwa 0,4 mm dicken Federstahldraht in einen Laubsägebogen ein, der ihn straff spannt. Das rechteckige Eisenplättchen befestigen wir mit ein paar seitlich eingeschlagenen Nägeln auf einem starken Brett, legen den gespannten Stahldraht parallel einer Seite quer über die Mitte des Plättchens und geben auf den Draht, der sich aber dabei nicht verschieben darf, ein paar kräftige Hammerschläge. Dadurch entsteht in g eine kleine Rinne, in welche später die Schneide von h eingesetzt wird. Die beiden Lagerplättchen und die Achsenstäbe werden nun auf helle Rotglut erhitzt, in Öl abgeschreckt und schließlich dunkelbraun angelassen. An jedes der Plättchen g wird ein einige Zentimeter langer Kupferdraht angelötet. Diese Lager werden nun auf den Holzklötzchen f_₁ und f_₂ befestigt, wie dies aus Abb. 237 erhellt. Die oberen Flächen von g_₁ und g_₂ müssen genau in einer Ebene, die beiden mit dem Stahldraht hergestellten Rinnen genau in einer Geraden liegen. Um dies sicher zu erreichen, verfährt man folgendermaßen. Man bringt auf die Endflächen von f_₁ und f_₂ etwas Glaserkitt und legt g_₁ und g_₂ darauf. Mit einem ausgespannten Faden prüft man zuerst, ob die Rinnen genau in einer Linie liegen; nötigenfalls werden die Plättchen verschoben, bis sie richtig liegen. Darauf werden sie beide gleichzeitig mit einer hinreichend großen, ebenen Glasplatte (Spiegelglas) oder sonst einem Gegenstand, der sicher eben ist, fest aufgedrückt; dann prüft man nochmals mit dem Faden, ob die Rinnen noch richtig liegen, drückt die Glasplatte nochmals auf u. s. f., bis man sicher ist, daß die beiden Lagerplättchen genau richtig liegen.

Da wo die Schneiden der Achse über die Löcher in g zu liegen kommen, werden sie mit Schmirgelpapier gereinigt und mit 2 bis 3 Windungen eines 1 mm starken nackten Kupferdrahtes umwickelt; die Enden des Drahtes werden auf der Unterseite fest zusammengedreht, kurz abgeschnitten und verlötet (e).

Die Mühe, das Lager in der eben beschriebenen Weise herzustellen, lohnt sich nur dann, wenn unbedingt genau und sorgfältig gearbeitet wird. Wer nicht genügend Handfertigkeit in diesen Arbeiten besitzt, der erhält mit den im folgenden angegebenen einfacheren Ausführungen wahrscheinlich ein genauer arbeitendes Instrument.

Abb. 241. Einfachere Lagerung.

Die Stäbchen h erhalten keine Schneide, dagegen dreht man ihnen nahe der Stelle, wo sie aus a herausragen, eine Einschnürung an, wie dies aus Abb. 241 zu erkennen ist. Mit der Einschnürung ruht das Lagerstäbchen auf einem Streifen von Messingblech d, der an f befestigt ist. Ferner wird an h, das in diesem Fall auch aus gewöhnlichem Rundeisen hergestellt werden kann, aus Kupferblech ein Scheibchen e angelötet und unter diesem in f eine entsprechende Vertiefung angebracht.

Noch mehr vereinfachen kann man das Lager, wenn man statt des runden Stäbchens h einen Messingblechstreifen verwendet, der mit seiner Kante auf der des Lagerbleches d aufliegt. Es fällt damit der mittlere, in Abb. 238 und 239 abgebildete Teil ganz weg. Es wird einfach der etwa 1 mm starke Messingblechstreifen an den Lagerstellen messerartig geschärft, und durch zwei eingesägte Schlitze in der Mitte wird der Kupferdraht, der Kern der Spulen, hindurchgesteckt und festgelötet. Die Zuleitungsdrähte zu den Spulen werden nach rechts und links auf dem Blechstreifen nach außen geführt und mit etwas Schellack- oder Kolophonium-Wachskitt auf dem Bleche befestigt. Die Enden des Drahtes werden nach unten gebogen und von der Umspinnung frei gemacht; sie sollen so lang sein, daß sie noch in die in f eingebohrte Vertiefung hinabreichen.

Abb. 242 zeigt diese Anordnung, die an Empfindlichkeit den beiden anderen kaum nachsteht und zudem viel einfacher herzustellen ist; sie hat aber den Nachteil, daß sie keine gleichmäßigen Ausschläge liefert, da sich die Schneiden des Lagers ständig verändern. Wir werden also auf diese Weise kein Präzisionsinstrument herstellen können. Immerhin werden wir mit den letztgenannten Anordnungen, wenn sie auch nur einigermaßen sauber ausgeführt sind, weit genauere Resultate erzielen als mit der ersten, wenn diese nicht sehr zuverlässig gearbeitet ist.

Abb. 242. Lagerung mit einem Blechstreifen.

Wie diese Teile nun montiert werden, geht wohl zur Genüge aus Abb. 237 hervor; es sei nur noch bemerkt, daß die beiden festen Spulen a und b, die ursprünglich einen Abstand von 1,5 cm haben, jetzt so nahe zusammengerückt werden, daß die Achse des Ankers gerade noch freien Spielraum hat. Sie werden dann in der schon erwähnten Weise mit etwas Schellackkitt auf dem Brettchen e befestigt.

Abb. 243. Die Platte des Stöpselkontaktes.

Abb. 244. Schema des Stöpselkontaktes.

Es sind nun noch die zehn Drahtenden (a¹|_₂, b¹|_₂, c¹|_₂, d¹|_₂, l und m) mit einer aus c (Abb. 237) anzubringenden Schaltvorrichtung zu versorgen. Diese Schaltvorrichtung wird durch ein System von sogenannten Stöpselkontakten hergestellt. Wir beschaffen uns zu diesem Zweck ein 8 cm langes, 3 cm breites und 2 mm starkes Kupfer- oder Messingblech, in das wir die aus Abb. 243 hervorgehende Einteilung einritzen; an den mit bezeichneten Stellen werden 2 mm weite Löcher gebohrt, durch welche die Schräubchen gehen sollen, mit denen die einzelnen Teile auf ihrer Unterlage befestigt werden. An den mit bezeichneten Stellen werden 3 bis 4 mm weite Löcher eingebohrt. Darauf wird dieses Blech auf seine Unterlage gelegt, und man bezeichnet genau die Stellen für die Schraubenlöcher. Dann werden die einzelnen Teile auseinandergesägt und mit so langen Schrauben auf ein Brettchen aufgeschraubt, daß sie durch das Brettchen hindurchgehen. Die zehn Drahtenden werden nun so, wie dies aus dem Schema (Abb. 244) hervorgeht, mit den einzelnen Teilen des Stöpselhalters verbunden, indem sie an die unteren Enden der Schrauben angelötet werden. Außerdem werden noch die beiden Klemmschrauben I und II mit den Stücken β und δ verlötet. Ferner drehen wir uns noch aus einem 4 bis 5 mm starken Kupferdraht zehn ein wenig konische Stöpsel, die gut in die Löcher passen; zur besseren Handhabung kann man sie oben zu einer Schlinge biegen.

Es wäre endlich noch der Zeiger und die Skala herzustellen. Der Zeiger, der an der Stirnseite des Stäbchens h mittels eines Schräubchens angebracht wird, muß aus dünnem Messingblech hergestellt werden und zweiteilig sein. An der unteren Hälfte wird aus dem gleichen Blech ein rundes, auf dem Zeiger verschiebbares Scheibchen angebracht; außerdem verfertigen wir noch zwei andere aus dickerem Blech, so daß wir drei verschieden schwere Scheibchen haben, die wir sowohl einzeln als auch alle drei zugleich auf die untere Zeigerhälfte schieben können.

Hinter dem Zeiger befestigen wir an dem Klötzchen f ein kreisrundes Brettchen, dessen Durchmesser etwas mehr als die ganze Zeigerlänge beträgt und auf dessen Vorderseite ein weißer Karton aufgeklebt ist. In die in die Plättchen g_₁ und g_₂ gebohrten Löcher wird so viel Quecksilber gegossen, das es sich etwas über die Fläche von g herauswölbt. Im Falle daß die in Abb. 241 oder 242 angedeutete Konstruktion verwendet wurde, werden die Vertiefungen in f_₁ und f_₂, in die auch die Drähte l und m hineinragen, mit Quecksilber ausgefüllt.

Nun bringen wir noch auf der Unterseite des mit Stollen zu versehenden Grundbrettes drei verschiedene Nebenschlußwiderstände an. Über deren genauere Bestimmung vergleiche Seite 108/109 und 97.

Zuletzt ist das Instrument zu eichen. Wir können mit Hilfe unseres Stöpselschalters die vier verschiedenen Wickelungen hinter- oder nebeneinander schalten, können auch einzelne ausschalten, ganz wie wir wollen. Soll das Instrument z. B. als Amperemeter für starke Ströme benutzt werden, so schieben wir auf den Zeiger alle drei Ballastplättchen, das schwerste zu unterst, und schalten alle Drahtwindungen nebeneinander, was durch folgende Verbindung geschieht. Es werden durch Stöpsel verbunden (siehe Schema Abb. 243 und 244): β mit α mit 1, dann γ mit 3, dann γ mit 5, dann γ mit 7, dann δ mit 2, dann δ mit 4, dann δ mit 6 und endlich δ mit 8. Wollen wir dagegen sehr schwache Ströme messen, so müssen wir alle Drahtwickelungen hintereinanderschalten; dies geschieht durch die Verbindung von β mit α mit 1, 2 mit 3, 4 mit 5, 6 mit 7, 8 mit δ.

Auf dem Skalenbrett haben wir sechs konzentrische Kreise aufgezeichnet und mit den Ziffern 1 bis 6 versehen. Für jede Skala gilt nur eine ganz bestimmte Schaltung und für Stromstärken in bestimmten Grenzen. So die Skala 1 als Voltskala für große Spannungen, Skala 2 als Ampereskala für große Stromstärken, Skala 3 als Voltskala für mittlere Spannungen, Skala 4 als Ampereskala für mittlere Stromstärken; Skala 5 als Voltskala für geringe Spannungen, Skala 6 als Ampereskala für geringe Stromstärken.

Wie schon erwähnt, gehört zu jeder Skala eine besondere Schaltung; es wird darum von Vorteil sein, auf dem Grundbrett des Apparates ein Schaltungsschema anzubringen, auf dem mit verschiedenen Farben die verschiedenen Schaltungen angedeutet sind; dabei darf die Angabe der verwendeten Ballastplättchen und ihrer Lage am Zeiger nicht vergessen werden. Wie solche Instrumente durch Vergleich mit anderen geeicht werden, ist schon auf Seite 97 und 108 eingehend besprochen worden.

Soll das Instrument auch für Wechselströme Verwendung finden, so muß dafür eine besondere Skala geeicht werden, an der auch die Periode des Wechselstromes angeschrieben ist. (Vergleiche Seite 188.)

Schließlich können wir uns noch einen Schutzkasten mit einer Glaswand auf der Vorderseite herstellen, der so über das Ganze paßt, daß nur die Schaltvorrichtung freiliegt.

Herstellung eines Elektroskopes.

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Wollen wir uns ein empfindlicheres Elektroskop herstellen, als das auf Seite 9 beschriebene, so können wir folgendermaßen zu Werke gehen: Wir lassen uns einen Streifen aus 2 mm starkem Eisen- oder besser Messingblech schneiden, der 5 cm breit und 45 bis 50 cm lang ist. Den Streifen biegen wir über irgend einen zylindrischen Gegenstand von etwa 15 cm Durchmesser zu einem Reif zusammen, so daß die Ränder des Blechstreifens etwa 2 cm übereinandergreifen, in welcher Lage sie verlötet werden. Wir lassen uns beim Glaser zwei etwa 3 mm starke Glasscheiben schneiden, deren Durchmesser etwas größer ist als der des Blechreifens. An der Lötstelle wird der Blechreifen auf einen Fuß gesetzt, wie aus der Abb. 245 zu ersehen ist. Von oben wird ein Messingstab in das Gehäuse eingeführt, der unten zugeschärft ist. Die Goldblättchen (siehe auch Seite 9 und 10) werden diesmal nicht aufgeleimt, sondern in einen feinen Sägespalt eingeklemmt. Die Stange, die die Goldblättchen trägt, wird durch ein Hartgummirohr vom Gehäuse isoliert mit gutem roten Siegellack eingekittet. Der Drehpunkt der Goldblättchen soll etwas über der Mitte liegen. Eine Skala mit Gradeinteilung wird so angebracht, wie aus der Abbildung ersichtlich ist. Endlich werden die beiden Glasplatten mit Siegellack beiderseits auf das Gehäuse aufgekittet. Ein kleines Häkchen am Fuß oder am Gehäuse dient zum Einhängen eines Drahtes oder einer Kette, die das Gehäuse mit der Erde in leitende Verbindung bringen soll.

Abb. 245. Elektroskop.

Wie man mit selbst hergestellten Apparaten auf grössere Entfernungen drahtlos telegraphieren kann.

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Im letzten Vortrage Seite 254 u. f. haben wir gesehen, wie man mit den dort beschriebenen Apparaten auf 20 bis 30 m noch sehr gut Telegramme übermitteln kann. Wir wollen nun noch darlegen, wie man es anzufangen hat, wenn man auf eine Entfernung von etwa 500 m sich mittels der Funkentelegraphie verständigen will.

Für jede einzelne Station brauchen wir einen Funkeninduktor (oder eine Influenzmaschine) mit Sender, Taster usw. und einen Fritter mit Relais, Glocke, Morseapparat usw., also die in Abb. 209 (Seite 254) schematisch wiedergegebene Zusammenstellung von Apparaten. Die beiden Fangdrähte sowohl des Senders wie die des Fritters bleiben weg. Dafür müssen wir einen möglichst langen, senkrecht hängenden Draht an den einen Pol des Senders bezw. Fritters anschließen, und den anderen Pol mit der Erde in leitende Verbindung bringen.

Wir verfahren dabei etwa folgendermaßen: Aus einem Fenster im obersten Stock unseres Hauses oder aus einer Dachluke lassen wir einen Draht von hinreichender Länge bis zur Erde niederfallen. Den Draht befestigen wir an einem an einer Stange angebrachten Isolierknopf. Die Stange stecken wir so weit zum Fenster heraus, daß der Draht, der mit der Erde nicht in leitende Berührung kommen darf, völlig frei hängt. Er soll sich womöglich gerade vor dem Fenster des Zimmers befinden, in dem wir die Apparate aufstellen wollen. Letzteres geschieht natürlich am besten in einem Zimmer des untersten Stockwerkes, oder in einem nicht zu tief liegenden Keller (Souterrain).

Die Apparate selbst können wir in beliebiger Anordnung aufstellen. Je einen Pol des Senders und des Fritters verbinden wir mit der Gas- oder besser mit der Wasserleitung; es muß eben eine gute Erdverbindung hergestellt sein. Den anderen Pol des Fritters verbinden wir mit dem unteren Ende des Fangdrahtes, damit ankommende elektrische Wellen auch gleich in Glocken- oder Schriftzeichen umgesetzt werden können. Wollen wir selbst elektrische Wellen in die Ferne schicken, so müssen wir deshalb die Verbindung zwischen Fangdraht und Fritter lösen und den Fangdraht mit dem noch freien Pol des Senders verbinden. Im übrigen verändern sich die auf Seite 254 beschriebenen Verhältnisse nicht. Die Fangdrähte der beiden Stationen seien in Bezug auf Material, Dicke und Länge möglichst gleich.

Dieses System der Funkentelegraphie ist von Marconi zuerst angewendet worden. Je nach den Umständen — besonders bei Verwendung etwas primitiver Apparate — dürfte man jedoch mit dem von Professor Braun angegebenen Verfahren bessere Erfolge erzielen. Das im folgenden angegebene Verfahren entspricht nicht genau der Braunschen Schaltung, sondern beruht nur auf dessen Grundprinzipien. Wir führen es hier an, weil wir durch eigene Versuche gefunden haben, daß es bei Verwendung einfacher Apparate — besonders kleinerer Funkeninduktoren — den Anforderungen eines jungen Physikers am meisten entspricht.

Abb. 246. Schaltungsschema der Apparate für drahtlose Telegraphie.

Abb. 246 stellt schematisch die Schaltungsweise der Apparate dar, indem Geber- und Empfängerapparate getrennt gezeichnet sind. An jeder Station müssen natürlich beide Einrichtungen vorhanden sein; jedoch ist nur ein Fangdraht nötig. Durch einen einfachen Umschalter, den zu konstruieren wir der Phantasie des Lesers überlassen, kann der Fangdraht λ bei x entweder an s_₂ oder an s_₂′ angeschlossen werden.

Der Sender besteht aus dem Induktor J, dessen Primärstrom von dem Akkumulator Akk. geliefert wird und durch den Taster T unterbrochen werden kann. An den Induktor wird in der bereits beschriebenen Weise (Seite 258) ein Teslatransformator (Seite 259 u. f.) TTr angeschlossen: K_₁ ist der Kondensator, s_₁ die primäre Wickelung des Transformators, s_₂ dessen sekundäre Wickelung und F die Funkenstrecke (Abb. 210). Statt dieser Schaltung kann man auch bei Verwendung von zwei Leidener Flaschen die in Abb. 247 angegebene verwenden. Der eine Pol der sekundären Spule des Transformators wird mit dem Luftdraht λ, der andere Pol mit der Erde verbunden.

Abb. 247. Schaltung mit zwei Kondensatoren.

Für den Empfänger müssen wir uns zunächst zwei abstimmbare Spulen herstellen, s_₂′ und S. Zu diesem Zweck beschaffen wir uns zwei weite, zylindrische Einmachgläser; auf jedes Glas sollen 20 bis 30 m eines 1 bis 2 mm dicken nackten Kupferdrahtes so aufgewunden werden, daß die einzelnen Windungen einander nicht berühren. Die Gläser müssen also ziemlich groß sein; statt ihrer kann man auch mit Schellack überzogene Pappezylinder verwenden. Die Drahtspirale darf nur lose auf dem Zylinder aufsitzen und wird nur an den beiden Enden mittels Schellackkitt befestigt. Das eine Ende der Spule endet leer, das andere in einer Klemmschraube. Bevor jedoch das leer auslaufende Drahtende angekittet wird, wickeln wir um den Draht der Spirale einen dünnen, nackten Kupferdraht in ein paar Windungen auf, und drehen die Enden zusammen; es entsteht dadurch eine Hülse oder Öse, die sich leicht auf der lose sitzenden Spirale verschieben läßt. Erst wenn diese Hülse aufgeschoben ist, wird das leere Drahtende der Spirale angekittet. Die zusammengedrehten Drahtenden der Hülse werden zu einem Ringchen gebogen.

Wir brauchen also für jede Station zwei solcher Spulen, die wir nebeneinander aufstellen. Die beiden mit Klemmen versehenen Drahtenden werden bei x an den Luftdraht λ angeschlossen. In das Ringchen des Schiebers der einen Spule s_₂′ wird ein Draht eingehängt, der mit der Wasserleitung verbunden wird. Den Schieber der zweiten Spule S verbinden wir mit der einen Elektrode des Fritters Fr, dessen andere Elektrode unter Zwischenschaltung eines Relais R und eines Elementes E mit dem zur Erde ableitenden Drahte verbunden wird. Parallel zu diesem Stromkreis ist ein Kondensator K_₂ (kleine Leidener Flasche) eingeschaltet, wie aus der Figur deutlich zu erkennen ist. Wie der Klopfer Kl, der Morseapparat Mr, das Relais R und die Batterie B zu schalten sind, ist aus den Ausführungen Seite 254 zu erkennen, außerdem zeigt es Abb. 246 deutlich an.

Die günstigste Stellung der in der Abbildung mit Pfeilspitzen bezeichneten Schieber an den Spulen s_₂′ und S ist durch Probieren ausfindig zu machen. Für S kann man im allgemeinen sagen, daß die Länge des aufgewundenen Drahtes von x bis zur Berührungsstelle des Schiebers gleich der Länge des Luftdrahtes sein soll.

Wir können die Abstimmbarkeit unseres Systemes noch erhöhen, indem wir auch die Kondensatoren so einrichten, daß wir die Kapazität variieren können. Wir wissen, daß die Kapazität eines Kondensators von der Größe der wirksamen Fläche abhängt; wir müssen daher versuchen, diese Größe leicht ändern zu können: Wir befestigen auf einem Brett (a) eine größere Anzahl dünner Blechscheiben (b), die etwa 1 cm Abstand haben sollen. (In der Abb. 248 sind der Deutlichkeit halber die Abstände größer gezeichnet.) An einer Messingstange c sind halbkreisförmige Blechscheiben mit dem gleichen Abstand angelötet. Die Achse c wird gut isoliert so gelagert (in der Abbildung sind die Lager nicht gezeichnet), daß die Scheiben d genau zwischen die Scheiben b hineingedreht werden können. Endlich werden alle Scheiben b untereinander leitend verbunden, sie bilden den einen, d den anderen Belag des Kondensators. Es ist klar, daß wenn die Achse c so gedreht ist, daß die d ganz zwischen den b sind, die Kapazität am größten ist und daß sie immer kleiner wird, je weiter ich die Scheiben d nach oben drehe. Solche Kondensatoren werden einfach den anderen parallel zugeschaltet.

Abb. 248. Verstellbarer Kondensator.

Anfertigung einer Kraftmaschine mit Gewicht.

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Zum Antrieb von Influenzelektrisiermaschinen, magnetelektrischen Maschinen, Dynamos usw. eignet sich sehr gut die im folgenden beschriebene Maschine.

Der ganze Apparat ist sehr einfach, nur dürfte seine Anbringung in einer Wohnung auf einige Schwierigkeiten stoßen. Wir müssen nämlich in der Decke eines nicht zu niedrigen Raumes einen Haken befestigen, der eine Tragkraft von einigen Zentnern haben muß; ferner müssen die Lagerträger einer Welle auf dem Boden angeschraubt werden. Wo dies nicht möglich ist, muß der ganze Apparat in ein hinreichend hohes Gestell aus starken Latten eingebaut werden.