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Elektrotechnisches
Experimentierbuch

Eine Anleitung zur Ausführung elektrotechnischer
Experimente unter Verwendung einfachster, meist
selbst herzustellender Hilfsmittel.

Von Eberhard Schnetzler.

Mit 250 Abbildungen.

Einundzwanzigste neubearbeitete Auflage.

Stuttgart, Berlin, Leipzig.
Union Deutsche Verlagsgesellschaft.

Alle Rechte,
insbesondere das der Übersetzung wie der sämtlichen
im Werke mitgeteilten Original-Konstruktionen vorbehalten.

Druck und Copyright 1909 der Union Deutsche Verlagsgesellschaft in Stuttgart.

Bei der Ausarbeitung vorliegenden Buches war ich erstens bestrebt, eine klare Anleitung zur Ausführung von Experimenten zu geben; zweitens sollten die physikalischen Vorgänge soweit wissenschaftlich erklärt werden, als es dem Zwecke des für die Jugend bestimmten Buches entsprechen konnte; drittens habe ich dem Umstande Rechnung getragen, daß unsere jungen Physiker sich oft mit sehr geringen Mitteln begnügen müssen; ich habe deshalb bei jedem Kapitel eine eingehende Beschreibung der Selbstherstellung der nötigen Apparate gegeben und auch hierbei wieder keine zu großen Anforderungen an den Besitz von Werkzeugen oder gar Werkzeugmaschinen gestellt. Diese Anleitungen sind die Ergebnisse praktischer Erfahrungen; nach Möglichkeit habe ich ungeprüfte Ideen vermieden, da sie fast nie einer wirklichen Ausführung entsprechen.

Um den drei Teilen: Anfertigung der Apparate, Ausführung der Experimente und theoretische Erklärung derselben durch das ganze Buch hindurch einen inneren Zusammenhang zu geben, erkläre ich in erzählender Form, wie sich ein Knabe, Rudi, Apparate herstellt für Experimentalvorträge, die er vor einem Auditorium von Verwandten hält, wie er in diesen Vorträgen die Experimente ausführt, und wie er die Vorgänge erklärt. Was sich in diese Form nicht einpassen ließ, aber dennoch nicht fehlen durfte, ist in einem Anhange nachgetragen.

Ich kann dem jungen Leser nichts näher ans Herz legen, als durch Abhalten kleiner Vorträge sich selbst in seiner Liebhaberwissenschaft zu prüfen; denn: docendo discimus. Ein zweiter Vorteil ist hierbei auch der Umstand, daß man gezwungen ist, auf ein bestimmtes Ziel hinzuarbeiten; das Experimentieren des jungen Physikers verliert dann den Charakter der gedankenlosen Spielerei, den es sonst so oft trägt, und macht seine Arbeit zu einer angenehmen, unterhaltenden, aber dennoch ernsten und Nutzen bringenden.

Da die ersten Auflagen des Buches bei den jungen Physikern so großen Anklang gefunden haben, sah ich mich veranlaßt, das Buch einer erneuten Durchsicht zu unterziehen. Nur weniges, das sich als überflüssig zeigte, konnte gestrichen werden, dafür mußte Neues, Wichtigeres an die Stelle treten. Auch mußten manche älteren Versuchsanordnungen durch neuere ersetzt werden, entsprechend den Fortschritten der Physik und Elektrotechnik. Auch wurde der Bau einiger Apparate neu beschrieben.

Eberhard Schnetzler.

Inhalt.

Es war ein schwüler, heißer Sonntagnachmittag, als unser Rudi in seinem Dachkämmerchen, das er sich zur Werkstätte eingerichtet hatte, unwillig die Werkzeuge beiseite legte: „Heute ist es da oben zu heiß,“ seufzte er und ging hinunter in die Wohnung, um zu sehen, was denn seine Geschwister machten. Er hatte noch zwei ältere Schwestern und einen jüngeren Bruder; er fand sie alle drei beisammensitzen und sich eifrig damit beschäftigen, eine Siegellackstange zu reiben und dann damit kleine Papierschnitzelchen anzuziehen. Mit einiger Selbstgefälligkeit fragte er, ob sie denn überhaupt wüßten, was sie da machten, und woher das käme, daß diese Papierschnitzel von dem geriebenen Siegellack angezogen würden. „Ja, der Siegellack wird elektrisch, und die Elektrizität zieht an,“ meinte eine der Schwestern. Ob dieser naiven Erklärung lachte Rudi seine Schwester aus, die ihm nun erwiderte: „Wenn du alles Elektrische so gut verstehst, so könntest du uns auch ab und zu etwas davon erklären; aber du sitzest den ganzen Tag in deiner Dachkammer und läßt uns nichts wissen und nichts sehen von deinen Experimenten.“ — „Und wenn man einmal hinaufkommt,“ meinte die jüngere Schwester, „dann sieht man überall mit großen Buchstaben geschrieben: ‚Berühren gefährlich‘, oder ‚Vorsicht, geladen‘, oder ‚Gift‘; man traut sich kaum, etwas anzusehen.“ — „Ja, das ist gar nicht schön von dir,“ fiel der kleine Karl ein, und nun entspann sich ein kleiner Streit zwischen den Kindern, in dem Rudi angeschuldigt wurde, daß er seine Geschwister vernachlässige. Da kam zur rechten Zeit die Mutter dazwischen und schlichtete den Streit. Sie machte nun Rudi den Vorschlag, er solle in einer Reihe von kleinen Experimentalvorträgen sie über die Geheimnisse seiner Spezialwissenschaft belehren.

Das war für Rudi ein neuer Gedanke, der ihn nun ganz fesselte. Er ging gleich auf seine „Bude“, wie er sein Zimmer nannte, setzte sich in den bequemsten Stuhl und besann sich nun, über was er seinen ersten Experimentalvortrag halten und wen er dazu einladen sollte.

Da er ein kluger und ruhig überlegender Kopf war, so hielt er es für das beste, mit dem Einfachsten anzufangen. „Reibungs- und Influenzelektrizität,“ meinte er, „das wird wohl reichen für einen Vortrag.“ Nun kam ihm aber ein Bedenken: er hatte ja gar nicht genug Apparate für einen solchen Vortrag; aber auch das war schließlich kein Hinderungsgrund für einen Jungen, der dem Grundsatz huldigte: „Hat man keines, so macht man eines.“ Er stellte sich also zusammen, was er an Apparaten schon habe, und was er sich noch machen müsse.

Eine Reibungselektrisiermaschine, ein Elektrophor, ein Elektroskop und zwei Leidener Flaschen hatte er sich schon hergestellt; es fehlten ihm nur noch eine Influenzelektrisiermaschine und einige zur Demonstration besonders geeignete Apparate. So brauchte er zwei genügend große Gestelle zum Aufhängen von elektrischen Pendeln und einen sogenannten Konduktor, um die elektrische Verteilung zeigen zu können, ferner einen Apparat zum Nachweis der ausschließlich oberflächlichen Verteilung der Elektrizität auf Leitern. Außerdem wollte er auch zeigen, daß die Elektrizität Wärme erzeugen könne; auch hierzu mußte er sich einen geeigneten Apparat machen, und die Franklinsche Tafel durfte natürlich nicht fehlen.

Wir wollen nun zunächst sehen, wie Rudi sich die Reibungselektrisiermaschine und die Leidener Flaschen hergestellt hat und wie man sich die übrigen Apparate mit einfachen Mitteln ohne große Kosten herrichten kann.

Glas, Hartgummi, Holundermark.

Eine rote Siegellackstange, einen Hartgummistab, der aber auch durch einen Hartgummikamm oder -federhalter ersetzt werden kann, sowie einen Glasstab und einige Holundermarkkügelchen muß man sich kaufen. Glas und Hartgummigegenstände beschafft man sich am besten und sichersten bei einem Mechaniker. Das Holundermark kann man auch selbst gewinnen: Im Winter sammelt man einige starke einjährige Triebe und macht das Mark durch Abspalten des Holzes frei. Mit einem scharfen Messer werden die Kügelchen roh geschnitzt und schließlich durch Rollen zwischen den Händen schön rund gemacht.

Seide.

Außerdem brauchen wir eine Anzahl guter Seidenfäden. Nicht alle Sorten sind gleich gut, da sehr oft das zum Färben verwandte Pigment metallhaltig ist. Die äußere Seidenumspinnung der elektrischen Leitungsschnüre (meist grün) ist ziemlich zuverlässig; man wickelt davon einen Strang, etwa 30 bis 40 cm, ab und auf ein Stückchen Karton auf.

Elektrisches Pendel.

Zwei Gestelle für die elektrischen Pendel werden folgendermaßen hergestellt: Man richtet sich ein kreisrundes Brettchen von 10 cm Durchmesser und 1 cm Dicke, rundet die Kanten mit Feile und Glaspapier ab und klebt auf die Unterseite an drei Stellen nahe dem Rande je ein 3 bis 4 mm starkes Korkscheibchen fest. Aus 2 mm starkem Eisen- oder besser Messingdraht biegen wir nun einen Bügel, dessen Maße, Form und Befestigungsart wohl zur Genüge aus [Abb. 1] hervorgehen.

Abb. 1. Gestell zum elektrischen Pendel.

Verwendung von Messing.

Es sei an dieser Stelle gleich noch einiges über die Verwendung von Messing gesagt. Messing ist nicht gerade billig und kann wohl meistens durch Eisen ersetzt werden. Da es sich aber viel leichter bearbeiten läßt als Eisen und nicht rostet, so wird man es in den meisten Fällen diesem vorziehen. Außerdem sind die blanken Messingteile an physikalischen Apparaten viel schöner; sie sind leicht zu reinigen und machen dann durch ihren Glanz einen erfreulichen, sauberen Eindruck. Eisen darf oft wegen seiner magnetischen Eigenschaften gar nicht verwendet werden.

Elektrophor.

Elektrophore können auf sehr verschiedene Arten hergestellt werden; es sei hier nur eine angegeben; die Anfertigung erfordert einige Aufmerksamkeit, sichert aber schließlich ein zweifellos gutes Resultat.

Abb. 2. Form zum Elektrophor.

Wir machen uns aus starkem Papier, etwa Packpapier, einen kuchenblechförmigen Behälter, 20 bis 30 cm im Durchmesser, 1 bis 1,5 cm hoch. Während der Boden nur eine Lage stark zu sein braucht, muß das Papier für den Rand mindestens fünffach genommen werden. Zum Gießen muß die Form auf eine ebene Unterlage gestellt werden, und der Boden darf keine Falten werfen. — Eine bessere Form erhält man, wenn man auf ein völlig ebenes und glattes Brett ein kreisrundes, ziemlich starkes und völlig glattes Stanniolblatt legt und darum herum einen Papierrand wie oben aufklebt ([Abb. 2]).

Die Herstellung der Masse erfordert nun einige Sorgfalt: Wir wägen 5 Teile (ca. 250 g) ungebleichten Schellack, 1 Teil Terpentin und 1 Teil Wachs ab. In einer reinen Pfanne werden zuerst über mäßigem Feuer das Wachs und das Terpentin zusammengeschmolzen; dann wird bei stärkerer Hitze und unter ständigem Umrühren mit einem Glasstabe der Schellack ganz langsam in kleinen Portionen zugegeben; man warte mit der folgenden Portion jeweils so lange, bis die vorausgegangene völlig vergangen ist. Ist so aller Schellack zusammengeschmolzen, so nimmt man das Gefäß vom Feuer und läßt es ein paar Minuten ruhig stehen. Zum Gusse muß die Form ein wenig angewärmt und völlig eben gestellt worden sein. Nun wird die Masse langsam eingegossen und die etwa entstehenden größeren Luftblasen werden mit dem Glasstabe beseitigt. Ist alle Masse eingelaufen und gleichmäßig verteilt, so darf sie vor dem völligen Erkalten nicht mehr berührt werden. Am sichersten ist es, man läßt sie 5 bis 6 Stunden stehen; nun wird der Papierrand abgerissen, und etwa zurückbleibende Papierreste werden mit kaltem Wasser abgewaschen. Der Stanniolbelag auf dem Boden wird sorgfältig abgezogen, und die Kanten rundet man mit Messer und Feile säuberlich ab. Zum Gebrauche nehme man die Seite nach oben, welche beim Gusse unten war.

Den Deckel für das Elektrophor kann man auf verschiedene Arten herstellen. Er soll etwa 3 cm kleiner sein als der Kuchen und kann aus Messing-, Kupfer- oder Zinkblech gefertigt werden: man schneidet eine kreisrunde Scheibe und wölbt durch Hämmern den Rand etwas nach oben, doch achte man sehr darauf, daß die Scheibe selbst völlig eben bleibe. In der Mitte der Scheibe wird ein Stückchen Messingrohr mit etwa 1 cm lichter Weite aufgelötet und in dieses ein Glasstab eingekittet.

Schellackkitt.

Als Kitt kann gewöhnlicher roter Siegellack verwendet werden; besser, aber etwas schwieriger herzustellen ist der Schellackkitt: Man gibt in einen großen Blechlöffel oder in ein kleines Pfännchen etwa drei Teelöffel Schellacklösung — Schellack wird in Weingeist gelöst — und stellt das Gefäß auf einem großen Eisenblech, welches das Entzünden der Masse verhindern soll, über die Flamme eines Bunsenbrenners.

Sobald die Lösung heiß geworden ist, wird ungelöster Schellack beigegeben, und zwar so viel, bis eine dickflüssige Masse entstanden ist. Nun gießt man noch einige Tropfen Spiritus zu, rührt mit einem Glasstab um, zündet die Masse an, bringt sie brennend an die zusammenzukittenden Teile, die schon vorher etwas angewärmt werden mußten, und bläst dann sofort die Flamme aus; man hat nun noch Zeit, die einzelnen Teile in die richtige Stellung zueinander zu bringen; war das Verhältnis von geschmolzenem und gelöstem Schellack richtig, so ist der Kitt nach 12 bis 24 Stunden trocken und ohne spröde zu sein derartig fest, daß an ein Trennen der zusammengekitteten Teile nicht mehr zu denken ist. Dieser Kitt erträgt sogar eine ziemlich hohe Temperatur, ohne weich zu werden.

Prüfung der Isolierfähigkeit des Glases.

Zum Griff läßt sich nicht jedes Glas gleichgut verwenden, da manche Sorten schlecht isolieren. Um die Isolierfähigkeit von Glas zu prüfen, verfährt man folgendermaßen: Man hängt an zwei leinenen Fäden je ein Holundermarkkügelchen auf und befestigt die Fäden an der Glasstange. Das Glas muß vorher gründlich gereinigt, dann mit destilliertem Wasser und endlich mit Weingeist abgewaschen werden. Ladet man nun die beiden Kügelchen durch Berühren mit einer geriebenen Siegellackstange negativ elektrisch, so stoßen sie sich ab und dürfen bei trockenem Wetter während der ersten 20 Minuten sich nur wenig nähern, wenn das Glas als ein hinreichend guter Isolator gelten soll. Zuverlässiger ist die Prüfung mit dem Elektroskop, das auf Seite 9 beschrieben ist. Man ladet das Elektroskop und beobachtet, wie weit die Blättchen in einer bestimmten Zeit zusammengehen; dann ladet man wieder bis zum gleichen Ausschlag und berührt mit dem Glasstab, den man fest in der Hand hält, den Knopf des Elektroskopes; gehen jetzt die Blättchen merklich rascher zusammen, als das erste Mal, so ist das Glas kein guter Isolator.

Wir können uns auch noch auf eine etwas einfachere Art einen Elektrophordeckel herstellen: Wir überziehen eine Scheibe aus starker Pappe sorgfältig mit Stanniol, das wir mit dem Eiweiß eines ungekochten Eies aufleimen. Als Griff verwenden wir hierbei drei Seidenfäden, die wir am einen Ende zusammenknüpfen; die drei freien Enden werden an der Pappescheibe befestigt.

Konduktor.

[Abb. 3] zeigt den Konduktor; er besteht aus einem viereckigen Brettchen (a), das an den Ecken mit Korkstollen versehen ist, aus dem Glasfuß (b), der mit Siegellack in ein entsprechendes Loch des Grundbrettes eingekittet ist, und dem oberen, metallenen Teil; diesen stellen wir uns aus einer etwa 3 cm weiten und 15 cm langen Messingröhre her (c). Nun beschaffen wir uns zwei messingene Herdkugeln (d, d), deren Durchmesser etwa 5 mm größer ist als der der Röhre, und welche so in diese eingelötet werden, daß die Ansätze der Kugeln nach innen kommen. An der Mitte wird nun noch ein etwa 2 cm langes Messingröhrchen (e) angelötet, in welches das obere Ende des Glasstabes eingekittet wird. Statt Messing zu verwenden, kann man sich auch den oberen Teil des Konduktors bei einem Drechsler von Holz drehen lassen; dieser Teil wird dann sorgfältig mit Stanniol überklebt, oder mit Graphitstaub eingepinselt und dann galvanisch verkupfert.

Abb. 3. Konduktor.

Abb. 4. Messingkugeln für den Konduktor.

Grosse Messingkugeln.

Nun sollten wir noch eine Messingkugel von etwa 7 cm Durchmesser haben; diese sind oft sehr schwer zu beschaffen, aber wir können uns auch hier mit einer mit Stanniol zu überziehenden Holzkugel begnügen. Man kann sich aber auch anders helfen: In jedem Metallwaren- oder Küchengerätegeschäft kann man sich zwei gleichgroße, halbkugelförmige Messingschöpflöffel kaufen, von denen man die meist angenieteten Stiele entfernt, die Nietlöcher zu- und die beiden Halbkugeln aufeinander lötet. Gleichzeitig kauft man sich noch zwei etwas größere Schöpflöffel, die zusammengelegt einen genügenden Hohlraum bilden, um die eben erwähnte Kugel völlig zu umhüllen. Auch hier werden die Stiele entfernt. Die geschlossene Kugel erhält nun noch einen Ansatz von Messingrohr, in den man den Glasfuß einkittet, der wie bei dem Konduktor auf einem Holzbrettchen befestigt wird. Die beiden größeren Halbkugeln erhalten, wie das aus der [Abb. 4] zu ersehen ist, je einen Glasgriff, der in der üblichen Weise befestigt wird. Da man mit ihnen die Kugel soll völlig umschließen können, so müssen sie da, wo sie den Fuß der Kugel umfassen sollen, je einen halbkreisförmigen Ausschnitt von entsprechender Weite erhalten.

Franklinsche Tafel.

Die Franklinsche Tafel: Eine auf ihre Isolierfähigkeit geprüfte Glastafel 30 : 30 cm groß, bekleben wir beiderseits je mit einem 15 : 15 cm großen Blatt Stanniol, so daß ringsherum ein 7½ cm breiter Rand frei bleibt. Auf ein ovales Brett, 30 cm lang, 12 cm breit, nageln wir zwei 2 cm hohe Leistchen auf, die um etwa 2 mm mehr, als die Glasdicke beträgt, voneinander entfernt sind, und kitten die Scheibe in den so erhaltenen Spalt. Nun wird noch der freie Glasrand mit dünner Schellacklösung bestrichen. (Über Schellackbezug siehe bei der Influenzelektrisiermaschine, [Seite 20].)

Leidener Flasche.

Die Leidener Flasche: Bevor wir uns eine solche herstellen, wollen wir sehen, wie wir die guten Glassorten schon äußerlich, soweit als das überhaupt möglich ist, von den schlechten unterscheiden können. Betrachten wir ungefärbte Gläser im durchfallenden Lichte, so erscheinen sie uns meist alle farblos; betrachten wir sie dagegen auf der Schnittfläche, so scheinen die einen grün, die anderen blau, seltener rot oder farblos. Gläser, die auf der Schnitt- oder Bruchfläche bläulich oder rötlich erscheinen, sind von vornherein für elektrische Zwecke unbrauchbar. Grünliches Glas, gewöhnliches Fensterglas, ist oft recht gut; am sichersten geht man mit farblosem; doch unterlasse man auch hier nicht, die zu verwendenden Gläser erst auf ihre Isolierfähigkeit nach der oben angegebenen Methode zu prüfen.

Für Leidener Flaschen, an die keine allzugroßen Anforderungen gestellt werden, kann man gewöhnliche Einmachgläser gut verwenden. Diese werden gründlich gereinigt und zuletzt mit etwas Weingeist abgewaschen. Nun wird das Stanniol zuerst innen, dann außen möglichst blasen- und faltenlos mit Eiweiß aufgeklebt. Wer nicht sehr gewandt ist, wird gut daran tun, den Belag nicht in einem Stück aufzukleben, sondern in etwa 5 bis 10 cm breiten Streifen. Die Höhe des Belags soll bei kleinen Flaschen ¾, bei großen ⅔ der Gesamthöhe der Flasche betragen. Der oben frei gebliebene Glasrand wird mit einem dünnen Schellacküberzug versehen. Ähnlich wie es nachher beim Elektroskope beschrieben ist, wird hier eine mit einer Messingkugel versehene Metallstange in der Flasche befestigt. Um das untere Ende dieser Stange wird ein aus mehreren Stanniolstreifen bestehendes Büschel herumgelegt und mit Bindfaden befestigt; die freien Enden dieser Streifen sollen auf dem Boden der Flasche aufliegen.

Wir können uns auch aus großen Reagenzgläsern eine große Anzahl kleiner Leidener Flaschen machen und sie zu einer Batterie zusammenstellen, indem wir alle inneren Beläge miteinander verbinden und ebenso alle äußeren.

Abb. 5. Elektroskop.

Elektroskop.

Zur Herstellung eines Elektroskopes brauchen wir eine etwa 10 cm hohe, 7 cm breite, sehr gut isolierende Flasche mit nicht zu engem Hals. Ein etwa 5 mm starkes Messingstängchen wird an einem Ende meißelartig zugefeilt und an das andere Ende wird eine Messingkugel oder ein Blechscheibchen, dessen Rand abgerundet ist, aufgelötet. Nun wird diese Messingstange in ein Glasrohr gesteckt, in das sie aber nur knapp hineingehen soll, und das so lang sein muß, daß nur das zugeschärfte Ende frei bleibt. Ein Kork, der gut auf die Flasche paßt, erhält ein Loch, durch das die Glasröhre mit der Messingstange so weit hindurchgesteckt wird, daß das untere Ende der Stange etwa 7 cm vom Boden der Flasche entfernt ist. Aus ganz dünnem Stanniol, oder besser aus unechtem Blattgold schneiden wir uns zwei 4 mm breite, 5 cm lange Streifen, die man übrigens auch von einem Goldschläger vorrätig beziehen kann, und kleben sie mit einer möglichst geringen Spur von Eiweiß so auf den beiden zugeschärften Seiten der Messingstange an, daß sie dicht nebeneinander und parallel zueinander herunterhängen. Die Arbeit des Aufhängens der Blättchen erfordert vollkommen ruhige Luft; man halte womöglich auch den Atem an. Die [Abb. 5] zeigt das fertige Elektroskop. (Über die Herstellung eines feineren Instrumentes siehe [im Anhang].)

Reibungselektrisiermaschine.

Nun wollen wir sehen, wie sich Rudi seine Reibungselektrisiermaschine mit verhältnismäßig wenig Mitteln hergestellt hat. — Zuerst sah er sich nach einer geeigneten Scheibe um. Sich eine solche bei dem Mechaniker zu kaufen, war ihm zu teuer. Da er einmal einen alten, schon mehrfach gesprungenen Spiegel in der Gerätekammer gesehen hatte, so fragte er seine Mutter, ob er diesen für seine Zwecke verwenden dürfte, und er erhielt die Erlaubnis. Ein ziemlich großes Stück des Glases war noch unbeschädigt; dies trug er zum Glaser und ließ es sich zu einer runden Scheibe schneiden, die einen Durchmesser von 30 cm bekam.

Abb. 6. Angelötete Scheibe.

Abb. 7. Die Stützen des Rohrs.

Befestigung der Achsen an Glasscheiben.

Nun schabte er mit einem alten Messer den Quecksilberbelag ab und ging mit der Scheibe zu einem Glasgraveur, um sich ein Loch in die Mitte der Platte bohren zu lassen. Da der Graveur aber keine Garantie für die Platte übernehmen wollte und sagte, bei dem Bohren springe jede dritte Platte, so besann sich Rudi, wie er diesem Übel abhelfen könnte. Mit Flußsäure ätzen, das wäre ihm bei dem dicken Glase zu langsam gegangen; aber er hatte eine andere Idee: ließe sich denn nicht die Notwendigkeit eines Loches umgehen? Gewiß, und zwar ganz leicht. Triumphierend über den guten Einfall ging nun Rudi mit seiner Scheibe wieder nach Hause. Hier suchte er zuerst nach einer geeigneten Metallstange oder Röhre für die Achse und fand dann auch ein 20 cm langes und 1,5 cm dickes Stück eines Gasrohres, das er in zwei gleiche Teile auseinandersägte, worauf er die Schnittränder völlig eben feilte. Nun schnitt sich Rudi aus 1 bis 2 mm starkem Messingblech zwei 6 cm große Scheiben aus und lötete sie so auf die eben gefeilte Schnittfläche, wie es [Abb. 6] zeigt; dabei mußte er besonders darauf achten, daß die Längsachse des Rohres völlig senkrecht auf der Ebene der Blechscheibe stand; um einem Verbiegen der Blechscheibe gegen die Achse vorzubeugen, lötete er vier 3 mm breite Blechstreifen so an die Scheibe einerseits und an dem Rohr anderseits an, wie dies in [Abb. 7] zu erkennen ist. Den Rand der Blechscheibe krümmte er mit einer Flachzange etwas von der Achse weg um, wie dies ebenfalls aus der [Abb. 7] hervorgeht. Nachdem nun so zwei völlig gleiche Achsenstücke hergestellt waren, bezeichnete Rudi den Mittelpunkt der Scheibe mit einem kleinen Tintenpunkt; er hatte die Mitte mit Hilfe der beiden Mittelsenkrechten zweier Sehnen gefunden. Nun bereitete er sich einen Schellackkitt, wie dies [Seite 5] schon beschrieben wurde, goß davon in genügender Menge um den Mittelpunkt der Scheibe herum und drückte die Blechscheibe mit der angelöteten Achse darauf; dann bemühte er sich, diese noch möglichst senkrecht zur Glasscheibe zu stellen. Allein sein Bemühen war vergebens, denn der Kitt war zu rasch hart geworden. Nun hieß es, die Achse nochmals von der Scheibe los zu bekommen; Erwärmen hätte nicht viel geholfen und zudem die Glasscheibe gefährdet; den Schellack mit Spiritus aufzulösen ging auch nicht, da er zum größten Teil unter der Blechscheibe lag. Rudi versuchte nun mit einem spitzen Instrument zwischen Glas- und Blechscheibe einzudringen; dies brachte ihm schließlich Erfolg. Er befreite beide Scheiben von dem alten Schellack und begann die Arbeit von neuem. Was für Fehler trugen nun an dem Mißerfolge die Schuld? Erstens hatte er den Schellackkitt beim Auftragen zu lange brennen lassen; dadurch war nicht nur zu viel Spiritus verbrannt, sondern der geschmolzene Schellack war überhitzt worden, was ihn in eine fast unschmelzbare harte Masse verwandelte. Zweitens hätten beide Gegenstände, Glas- und Messingscheibe, etwas vorgewärmt werden müssen; doch daß er letzteres vergessen hatte, war sein Glück, denn sonst wäre es ihm wohl kaum noch gelungen, die beiden Teile unbeschädigt wieder zu trennen. Beim zweiten Versuch gelang ihm nun das Zusammenkitten zu voller Zufriedenheit. Er hatte sich diesmal auch einer recht praktischen Hilfseinrichtung zum raschen Senkrechtstellen der Achse bedient: Er machte sich aus starker Pappe ein Winkelscheit, dessen Form aus [Abb. 8] hervorgeht; der Ausschnitt im Scheitel des rechten Winkels dient dazu, daß das Winkelscheit, ohne durch die Messingscheibe behindert zu werden, sowohl auf der Glasplatte, als auch an der Achse angelegt werden kann; sobald er die Achse auf den Schellack aufgedrückt hatte, überzeugte er sich mittels dieses Winkelscheites von ihrer richtigen Stellung. In der gleichen Weise befestigte Rudi die andere Achse, genau in der Verlängerung der ersten.

Abb. 8. Winkelscheit.

Glasätzen mit Flusssäure.

Für solche, die es vorziehen, das Loch durch die Platte mit Flußsäure zu ätzen, sei erwähnt, daß mit Flußsäure sehr vorsichtig umgegangen werden muß, schon weil ihre Dämpfe den Schleimhäuten des Mundes und der Nase äußerst gefährlich sind, und weil sie, auf die Haut gebracht, sehr bösartige Wunden verursacht. Sie wird in Gummi- oder Bleigefäßen aufbewahrt und ist in jedem Geschäft, das Chemikalien führt, zu haben. Es ist sehr zu empfehlen, beim Hantieren mit dieser Säure ein Fläschchen mit konzentriertem Ammoniak bereitzustellen; ist von der Säure etwas an einen unrichtigen Platz gekommen, so gießt man reichlich Ammoniak zu, wodurch ein Schaden sicher verhindert wird.

Um ein Loch in die Platte zu ätzen, muß man erst die ganze Platte auf beiden Seiten mit einer Wachsschicht überziehen und dann an der Stelle und in der Größe des erwünschten Loches das Wachs abschaben und den Wachsrand noch bis zu 5 mm wallartig erhöhen. In das dadurch entstandene Näpfchen wird nun Flußsäure gegossen und mit einem Papierhütchen wird es zugedeckt. So bleibt dann die Platte etwa 2 Stunden liegen, nach welcher Zeit das angeätzte Glas mit einem Nagel oder sonst einem spitzen Gegenstand aufgeschabt wird; dies wird alle 2 bis 3 Stunden wiederholt. Über Nacht läßt man stehen; am nächsten Tag wird mit Fließpapier die noch vorhandene Flüssigkeit aufgesaugt und durch frische Flußsäure ersetzt. Dies setzt man fort, bis ungefähr die Hälfte der Glasdicke durchgeätzt ist, und beginnt dann mit dem gleichen Verfahren von der anderen Seite.

Hat man also eine durchbohrte Scheibe, so kann man die Achse aus einem Stück machen. Etwas mehr als halbe Glasdicke neben der Mitte der Achse wird auf diese eine Messingscheibe aufgeschoben und angelötet, und daran wird nun die Glasscheibe mit Schellack angekittet. Dann wird eine zweite Messingscheibe auf die Achse geschoben und auf der Glasplatte festgekittet; diese auch noch an der Achse anzulöten ist unnötig.

Abb. 9. Reibungselektrisiermaschine.

Nachdem nun Rudi die Achsen in der erwähnten Weise an der Scheibe angebracht hatte, schritt er zur Anfertigung des Gestelles. [Abb. 9] zeigt die fertige Maschine. (Da die einzelnen Maße von der Größe der Scheibe abhängen, geben wir keine Zahlen an, sondern verweisen nur auf die aus der Abbildung hervorgehenden Größenverhältnisse.) a ist ein starkes Brett aus hartem Holz; Rudi hatte zuerst Tannenholz verwendet; doch da dieses sich nach gar nicht langer Zeit warf, so mußte er es durch Nußbaumholz ersetzen. Wer dennoch Tannenholz verwenden will, muß auf der Unterseite mindestens drei Leisten aus hartem Holz quer zu den Fasern des Brettes aufleimen und anschrauben (Leimen oder Schrauben allein genügt nicht!); b, b sind die beiden Lagerträger, die aus Tannenholz gefertigt sein dürfen; sie werden an die Seiten des Brettes a angeschraubt. Um ihnen noch mehr Halt zu geben, schraubte Rudi in der Art Leisten an den Rand des Brettes, daß die Träger gewissermaßen in einer Vertiefung festsaßen. Die Lager selbst machte er folgendermaßen: er wickelte um die Achse einen 2 mm starken Kupferdraht, Windung hart an Windung, bis er auf diese Weise ein 6 cm langes Stück umwunden hatte, das er von der Achse abstreifte, mit Lötwasser bestrich, mit einem Plättchen dünn gehämmerten Lotes umgab und so lange in eine Bunsenflamme hielt, bis alles Lot sich schön zwischen den Windungen verteilt hatte. Es war so ein Röhrchen entstanden, das er nun in zwei gleiche Teile zersägte, welche die Achsenlager bilden sollten; als er sie jedoch wieder auf die Achse schieben wollte, paßten sie nicht mehr darauf, denn es war etwas zu viel Lot in das Innere gelaufen; dies entfernte er mit der Rundfeile, bis sie sich ohne zu großen Spielraum aber doch leicht auf der Achse hin und her schieben ließen. Nun bohrte Rudi in die oberen Enden der Lagerträger je ein Loch, das so groß war, daß ein Lagerröhrchen gerade noch hindurchgesteckt werden konnte, und sägte, die Mitte dieses Loches kreuzend, den oberen Teil des Lagerträgers ab (siehe [Abb. 10]). Mit zwei Holzschrauben konnte er diesen wieder aufschrauben und so das Lagerröhrchen fest einklemmen.

Abb. 10. Lagerträger.

Abb. 11. Gestell des Reibzeugs.

Für die Kurbel benutzte Rudi eine 4 mm starke Eisenstange (l in [Abb. 9]), die er rechtwinkelig umbog, worauf er über das eine Ende einen hohlen Griff (m) stülpte und das andere in das an dem einen Ende der Achse angebrachte Loch einnietete.

[Abb. 11] zeigt das Gestell des Reibzeuges. Hierbei bediente sich Rudi eines starken massiven Glasstabes (b), den er in den Holzklotz a fest einkittete; den Holzklotz c machte er etwas höher und bohrte ein Loch ein, in das der Glasstab nur knapp hineinging; hier kittete er ihn nicht ein. Nun sägte er sich aus starkem (3 bis 4 mm) Zigarrenkistenholz zwei gleiche rechteckige Brettchen, deren Länge etwa ⅔ des Scheibendurchmessers betrugen und die halb so breit als lang waren. Diese Brettchen beklebte er je auf einer Seite mit einer nicht zu dicken Lage von gewöhnlicher Watte. Dann richtete er sich aus 1 bis 2 mm starkem Messingblech vier etwa 5 mm breite Streifen (d in [Abb. 11]), die er einerseits an dem Brettchen e, anderseits an c festschraubte und derart zusammenbog, daß sich die gepolsterten Seiten der Brettchen e, die nach innen gerichtet waren, berührten.

Abb. 12.

Abb. 13.

Reibfläche.

Aus Kalbleder fertigte Rudi die Reibfläche: er schnitt sich zwei Stücke, deren Form aus [Abb. 12] hervorgeht; die Löcher am Rande dienten dazu, um das Leder auf die in [Abb. 13] angegebene Art über das Reibzeugbrettchen zusammenzuschnüren; er hatte dabei auch nicht vergessen, daß die Fleischseite des Leders das Glas berühren muß.

Amalgamieren.

Obgleich Rudi die Amalgamierung der Reibkissen erst zuletzt vornahm, so sei dies doch schon hier beschrieben. Er holte sich das Amalgam bei einem Mechaniker, hätte es sich aber auch selbst bereiten können: man schmilzt in einem Tontiegel zuerst 1 Gewichtsteil Zinn, und wenn alles geschmolzen ist, gibt man in kleinen Stücken 1 Gewichtsteil Zink zu; hat sich auch dieses alles verflüssigt, so wird der Tiegel vom Feuer genommen, und es werden unter Umrühren 2 Gewichtsteile Quecksilber, das vorher etwas angewärmt wurde, zugeschüttet; das Ganze wird nun unter ständigem, tüchtigem Umrühren — man kann dazu den Stiel einer Tonpfeife verwenden — in Wasser gegossen. Die dabei entstandenen Amalgamkörnchen werden zwischen Filtrierpapier getrocknet und in einem Reibschälchen zu Pulver verrieben. — Mit solchem Amalgam rieb er die Fleischseite der beiden Lederlappen tüchtig ein und spannte sie dann wieder auf die Reibzeugbrettchen.

An dem Holzklotze c ([Abb. 11]) kann man nun entweder eine große Herdkugel oder eine mit Kugelenden versehene Messingröhre anbringen, ähnlich der in [Abb. 3] dargestellten, aber kürzer als diese; dieser Teil der Maschine ist in den Abbildungen nicht gezeichnet; Rudi ließ ihn auch anfangs weg, brachte ihn aber später doch noch an.

Spitzenkamm.

Wir wollen nun noch sehen, wie der Spitzenkamm hergestellt und an der Maschine angebracht wird. Rudi verwendete als Träger wieder einen starken Glasstab, doch es genügt hier auch eine starke Glasröhre. Den Stab kittete er wie bei dem Reibzeug in die Ausbohrung des Klötzchens f ([Abb. 9]). Auf ihn setzte er das etwas größere Holz g und kittete auch dieses, nachdem er das Brettchen i und die Kugel k daran befestigt und alle seine Kanten und Ecken wohl abgerundet hatte, fest; k soll möglichst groß sein und kann wie die in [Abb. 4] ersichtliche Kugel des Konduktors hergestellt werden. Das Brettchen i hatte Rudi nur angeleimt; da es ihm aber später einmal wegbrach, so ist es ratsam, es mit einer Schwalbenschwanzfuge in g einzulassen.

Für den Spitzenkamm sägte sich Rudi zwei handspiegelförmige Brettchen aus Zigarrenkistenholz und schnitt sich zwei gleichgeformte Pappscheiben; letztere beklebte er beiderseits mit starkem Stanniolpapier und steckte in je drei konzentrischen Kreisen eine große Anzahl kurzer Stecknadeln hindurch. Diese stacheligen Pappescheiben klebte er nun mit der Seite, auf welcher die Köpfe der Stecknadeln waren, auf dem Holzbrettchen fest, das er an das Brettchen i anschraubte. Dabei zeigte sich aber, daß sich jetzt die Spitzen so nahe gegenüberstanden, daß sich die Glasscheibe nicht zwischen ihnen hätte drehen können, ohne verkratzt zu werden oder die Nadelspitzen umzubiegen; er legte deshalb zwei kleine Pappestückchen zwischen i und die Spitzenkämme h, wodurch diese, nachdem sie wieder befestigt waren, den richtigen Abstand erhielten. Die Kugel k mußte nun noch mit den Nadeln in leitende Verbindung gebracht werden; Rudi bohrte durch g in [Abb. 9] ein Loch, das hart neben dem Ansatz von k begann und neben dem Brettchen i bei dem Ansatz des einen Spitzenkammes endete. Durch dieses Loch führte er einen Kupferdraht, den er einerseits mit dem Stanniolbelag des Spitzenkammes in innige Berührung brachte, anderseits an den Ansatz der Kugel k anlötete.

Nun mußte Rudi noch den Reibzeug- und den Spitzenkammträger auf dem Grundbrett a befestigen, was er dadurch erreichte, daß er beide mit je vier Schrauben von unten her an a festschraubte. Das Reibzeug ließ sich trotzdem noch leicht abnehmen, da ja das Klötzchen c ([Abb. 11]) nicht auf b aufgekittet, sondern nur darübergeschoben war. An diesem Reibzeug befestigte Rudi nachträglich zwei Flügel aus Seide (man kann auch Wachstaffet verwenden), die sich beiderseits an die Scheibe anlegen sollten und die an ihrem äußeren Rande zusammengenäht waren; ihre Form ist aus [Abb. 9], o zu ersehen. Sie sollen verhindern, daß auf dem Wege vom Reibzeuge zum Spitzenkamme die Glasscheibe von ihrer Elektrizität verlöre.

Zuletzt überzog Rudi alle Holzteile und die beiden Glassäulen mit Schellackfirnis.

Um diese Maschine vor dem für viele elektrische Apparate sehr schädlichen Verstauben zu bewahren, fertigte er sich als Schutz aus starkem Packpapier eine große Hülle, die er, wenn die Maschine nicht gebraucht wurde, käseglockenartig darüber stülpte.

Elektrisches Flugrad.

Das elektrische Flugrad ist sehr einfach herzustellen: man schneidet sich aus gewöhnlichem Weiß- oder Messingblech ein rundes Scheibchen, das man genau in der Mitte mit einem Körnerpunkt versieht; auf dieses Scheibchen lötet man nach den vier verschiedenen Seiten radial nach außen gerichtet vier lange Stecknadeln, deren Spitzen dann alle rechtwinkelig nach der gleichen Seite umgebogen werden. Ein 20 cm langes und 4 bis 5 mm starkes Glasröhrchen wird in ein Fußbrettchen eingekittet, und mit Siegellack wird eine lange Stecknadel im oberen Ende befestigt. Das Flugrädchen wird nun mit dem Körnerpunkt auf die Stecknadelspitze aufgesetzt und muß in horizontaler Lage im Gleichgewichte schweben; sollte dies nicht zutreffen, so kann man durch Auftropfen von etwas Siegellack auf die Unterseite des Scheibchens das Flugrädchen ausbalancieren.

Lanesche Massflasche.

Es sei nun noch die elektrische Maßflasche von Lane erwähnt: auf einem mit Stanniol überzogenen Grundbrettchen wird eine kleine Leidener Flasche aufgeleimt oder festgekittet, jedoch so, daß der äußere Flaschenbelag in leitender Verbindung bleibt mit dem Belag des Brettchens; 5 cm neben der Flasche wird ein Messingstab in dem Brette befestigt, der oben in Höhe der Kugel der Leidener Flasche ein 2 bis 3 mm weites Loch erhält, in welchem sich ein entsprechend starker etwa 10 cm langer Messing- oder Kupferdraht leicht hin und her schieben läßt; diesen Draht versieht man an dem einen Ende mit einer Kugel, am anderen biegt man ihn zu einer kleinen Schleife.

Abb. 14. Luftthermometer.

Luftthermometer.

Nun können wir uns noch einen einfachen Apparat herstellen, mit dem wir die Erwärmung von Leitern beim Durchgang von Elektrizität durch sie nachweisen können. [Abb. 14] zeigt diesen Apparat im Schnitt: auf dem Grundbrett a wird ein kleineres Brettchen b befestigt; darauf wird ein Glaszylinder c aufgekittet. Für diesen Glaszylinder kann man den Lampenzylinder eines Auerlichtes verwenden, von dem man sich ein entsprechendes Stück absprengen läßt. d_₁ und d_₂ sind zwei in Paraffin gekochte Korke, durch welche ein innen und außen zu Häkchen f umgebogener Draht führt; in d_₁ ist außerdem noch eine Öffnung, in die die Glasröhre g einmündet, deren Form aus der Figur hervorgeht; e ist eine aus dünnem Eisendraht gewundene Spirale. Wer einem gelegentlichen Durchschmelzen dieser Spirale vorbeugen will, muß Platindraht verwenden. Die Spirale wird auf folgendem Wege in den Zylinder gebracht. Sie wird mit ihrem einen Ende in den Haken des Korkes d_₁ eingehakt, worauf dieser, die Spirale voran, in den Zylinder geschoben wird; nun zieht man von der anderen Seite das noch freie Ende der Spirale vorsichtig aus dem Zylinder heraus, hakt es in den Haken von d_₂ und drückt darauf d_₂ in den Zylinder. Darauf bringt man in die Glasröhre g etwas gefärbtes Wasser und steckt sie, wie aus der Abbildung ersichtlich, in die Öffnung von d_₁.

Die Influenzelektrisiermaschine.

Rudi brauchte nun zu seinem Vortrag noch eine Influenzelektrisiermaschine; diese lieh er sich einstweilen bei einem Schulkameraden, weil er die Anfertigung dieser Maschine für später aufschieben mußte. Da es jedoch für manchen jungen Bastler von Interesse sein wird, zu erfahren, wie man die verschiedenen Schwierigkeiten, die sich der Selbstanfertigung einer Influenzmaschine entgegenstellen, leicht umgehen kann, so wollen wir schon jetzt davon eine Beschreibung geben.

Glasscheiben.

Wir beginnen zunächst mit den Glasscheiben; die Scheiben, die für Reibungselektrisiermaschinen gut verwendet werden können, sind für Influenzmaschinen nicht immer die geeignetsten; die Hauptsache ist, daß das Glas gut isoliert. Wir suchen zuerst, ob wir in unserem Glasvorrat etwas Geeignetes finden[1]; wenn nicht, dann suchen wir bei einem Glaser die beste Glassorte aus, wobei auch darauf zu achten ist, daß die Glastafeln möglichst eben sind. Wir lassen uns nun zwei kreisrunde Scheiben schneiden, deren Durchmesser womöglich 60 cm, keinesfalls aber weniger als 30 cm betragen darf. Wer ganz sicher gehen will und größere Auslagen nicht scheut, besorgt sich die Glasscheiben bei einem Mechaniker oder von Warbrunn, Quilitz u. Co. zu Berlin, welche Firma auch ausgezeichnete Gläser für Leidener Flaschen liefert.

Abb. 15. Rudi bei der Anfertigung einer Influenzelektrisiermaschine.

Der Schellacküberzug.

Durch die Mittelsenkrechten zweier Sehnen finden wir die Mitten der Scheiben und bezeichnen sie je mit einem Tuschepünktchen; ist die Tusche fest aufgetrocknet, so werden die Scheiben zuerst mit Seifen-, dann mit reinem, gewöhnlichem, endlich mit destilliertem Wasser und zuletzt mit Weingeist abgewaschen; der Weingeist muß selbst rein sein und darf nur mit einem ganz reinen Schwämmchen aufgetragen werden. Die zweite Aufgabe ist, beide Scheiben mit einem feinen Überzug von Schellackfirnis zu versehen. Wir lassen 30 g Schellack in ¼ Liter Spiritus sich vollständig lösen und gießen kurz vor dem Gebrauch noch 100 ccm reinen Spiritus zu und schütteln kräftig; die Lösung wird noch filtriert und ist dann gebrauchsfertig; soll sie längere Zeit aufbewahrt werden, so lege man, um die Feuchtigkeit zu binden, ein paar Gelatinestreifen hinein und halte die Flasche stets gut geschlossen. Das Auftragen der Lösung geschieht mit einem großen, weichen Pinsel, der vor dem Gebrauch durch Klopfen und Waschen von allem Staub befreit werden muß. Es ist ziemlich wichtig, einen schönen gleichmäßigen Schellacküberzug zu erzielen, und es dürfte wohl manchem nicht auf das erste Mal gelingen. Die Scheibe wird auf eine Zigarrenkiste oder besser auf eine runde Pappschachtel gelegt, deren Durchmesser etwa handbreit kleiner ist, als der der Scheibe. Die Schellacklösung wird in ein offenes Gefäß gegossen. Doch bevor wir mit dem Überstreichen beginnen, muß die Scheibe angewärmt werden; ist es Sommer, so können wir sie einfach etwa eine halbe Stunde den Sonnenstrahlen aussetzen, andernfalls muß die Erwärmung künstlich geschehen (am besten über einer Dampf- oder Warmwasserheizung). Die Scheibe darf so warm sein, daß wir sie gerade noch mit der Hand anfassen können. Nun wird sie auf die oben erwähnte Unterlage gelegt, so daß der äußere Rand auf der Unterseite frei bleibt. Das Überstreichen muß recht gewandt ausgeführt werden; mit großen Strichen überfahren wir die Fläche und achten darauf, daß keine Stelle frei bleibt, aber auch keine zweimal überstrichen wird, damit wir einen möglichst gleichförmigen Überzug erhalten. Wir streichen mit der rechten Hand, in der linken haben wir ein in Spiritus getauchtes Läppchen, mit welchem wir alles, was von der Lösung am Rand auf die Unterseite der Scheibe gelangt, sofort abwischen. Hat man keinen gleichmäßigen Überzug erzielt, so tut man am besten, die ganze Scheibe mit Spiritus abzuwaschen und von vorn zu beginnen. Ist der Anstrich bei beiden Seiten gelungen, so läßt man sie an einem staubfreien Orte, etwa in einer großen Tischschublade, einen Tag liegen. Die anderen Seiten der Scheiben werden genau so behandelt, nur dürfen sie diesmal nicht so stark erwärmt werden und es muß ein Überlaufen von Schellackfirnis unbedingt vermieden werden. Man bezeichne sich die zuerst bestrichenen Seiten der Scheiben. Diesmal lassen wir sie nur 5 bis 6 Stunden in der Schublade liegen und stellen sie dann senkrecht an einem staubfreien Orte so auf, daß sie außer an den Kanten nirgends anliegen; so lassen wir sie 2 Tage unberührt stehen.

Abb. 16. Anfertigung der Achsenrohre.

Abb. 17. Achsenrohr.

Abb. 18. Aufgelötete Messingscheibe.

Die Achsenansätze.

Unterdessen fertigen wir die beiden Achsen an. Dazu brauchen wir zunächst zwei Messingstäbe, je 15 cm lang und 5 bis 7 mm dick, ferner 50 cm blanken, geglühten, 2 mm starken Kupferdraht. Den Draht reiben wir mit Glas- oder Schmirgelpapier sauber und wickeln ihn dann in dicht nebeneinanderliegenden Windungen zu einer 3 cm langen Spirale auf einen der Messingstäbe auf ([Abb. 16]); ein Stück Lötzinn wird zu einem feinen Plättchen ausgehämmert und um die mit Lötwasser bestrichene Spirale herumgebogen, aus der wir den Messingstab herausziehen und sie dann in die Flamme eines Spiritus- oder Bunsenbrenners halten, bis sich das Lot gleichmäßig zwischen den Windungen verteilt hat. Nachdem sich dies so entstandene Rohr abgekühlt hat, sägen wir es mit einer in den Laubsägebogen eingespannten Metallsäge in vier gleiche Teile. Diese vier Ringe sollen sich immer noch bequem über die Messingstange schieben lassen; sollte dies Schwierigkeiten machen, weil vielleicht etwas zu viel Lot in das Innere gedrungen ist, so entferne man dies mit der Rundfeile. Nun schneide man aus Messingblech zwei Rechtecke von je 30 × 65 mm. Bei jedem machen wir an dem einen Ende mit einer Blechschere 10 bis 12 Einschnitte von je 2 cm Länge parallel zu den Längskanten, so daß also 45 mm uneingeschnitten übrig bleiben. Auf jedes Blech legen wir zwei von den vier Ringen, den einen am inneren Ende der Einschnitte nach innen zu, den anderen am entgegengesetzten nicht eingeschnittenen Rande, so daß zwischen ihnen etwa 3 cm Raum bleibt; dann rollen wir das Blech fest um die Ringe. Es wird keinen vollständig geschlossenen Zylinder bilden, vielmehr wird ein etwa 4 mm breiter Zwischenraum frei bleiben. Wir umwickeln nun diesen Blechzylinder fest mit Draht und löten ihn mit den Kupferringen zusammen. Nach dem Abkühlen entfernt man den Draht. Eines der so erhaltenen Achsenrohre zeigt [Abb. 17]: a sind die Kupferdrahtringe, b ist der Blechzylinder mit den durch Einschneiden entstandenen Streifen c. Um nachher diese beiden Achsenrohre an den Glasscheiben ankitten zu können, schneiden wir uns aus Messingblech zwei Scheiben von je 6 cm Durchmesser und sägen bei jeder genau in der Mitte ein Loch, durch welches das in [Abb. 17] dargestellte Achsenrohr sich gerade noch hindurchschieben läßt; nachdem wir das getan haben, biegen wir die Blechstreifen um und löten sie an der Messingscheibe fest ([Abb. 18]). Nunmehr wird die ebene Blechscheibe a mit einer Flachzange am ganzen Rande, von der Achse weg ein wenig krumm gebogen, wie das in der [Abb. 19] deutlich zu sehen ist; aus dieser Zeichnung geht auch hervor, wie dieser in der [Abb. 18] abgebildete Teil auf der Glasscheibe aufzukitten ist: G ist die Glasscheibe, S der Schellackkitt, B die Messingscheibe, R die Kupferringe und H die Messinghülse. Das Aufkitten mit Schellack erfolgt genau in der schon bei der Reibungselektrisiermaschine angegebenen Weise; nur müssen wir, um das Achsenrohr mit dem schon erwähnten Winkelmaß ([Abb. 8]) genau senkrecht zu stellen, eine der beiden Messingstangen in das Rohr stecken und dann wie oben beschrieben verfahren (siehe auch [Abb. 20]). Diese Achsenrohre müssen bei beiden Scheiben auf die zuerst bestrichenen Seiten aufgekittet werden. Sollte sich nach dem Auftrocknen des Kittes herausstellen, daß die Achsenrohre doch nicht genau senkrecht stehen, was man am deutlichsten erkennt, wenn man die Scheiben auf ihren Achsen rotieren läßt, so kann man noch folgende Vorkehrung treffen: Wir löten, wie aus [Abb. 21] hervorgeht, eine Messingscheibe M, ähnlich der Scheibe B, nur etwas kleiner, aber dicker als diese mit ein paar Millimeter Abstand an. (Mit dem Lötkolben rasch anlöten, damit sich das Glas nicht zu sehr erwärmt!) Am sichersten geht man, wenn man diese Vorrichtung gleich von vornherein, also schon vor dem Aufkitten, an dem Achsenrohr anbringt. Vorher haben wir schon nahe dem Rande in gleichen Abständen drei Löcher gebohrt und über jedes Loch eine Schraubenmutter (R) gelötet. (Wir können auch das Muttergewinde in die Scheibe M selbst bohren.) Mit drei Metallschrauben, die wir durch diese Muttern eindrehen und verschieden stark anziehen, können wir nun mit Leichtigkeit die senkrechte Stellung der Achsenrohre erreichen. Nun müssen wir noch auf die Innenseite der einen Scheibe genau in der Mitte, also dem Achsenrohr gegenüber, mit einem Tropfen Schellack ein Zweipfennigstück aufkleben.

Abb. 19. Aufkitten auf die Glasscheibe.

Abb. 20. Anlegen des Winkelmaßes.

Abb. 21. Vorrichtung zur Erzielung der senkrechten Achsenstellung.

Während der übrigen Arbeit sollen die Scheiben unberührt liegen bleiben. Wir richten uns deshalb zwei Holzklötzchen her, die wir je mit einem Loch versehen, in das die Achsenrohre eingesteckt werden, so daß die Scheiben in horizontaler Lage aufbewahrt werden können, ohne daß das Glas selbst irgendwo aufliegt. An einem staubfreien abgeschlossenen Platze werden die Scheiben bis auf weiteres aufbewahrt.

Abb. 22. Maschinengestell.

Abb. 23. Achsenträger.

Abb. 24. Außenseite eines Achsenträgers.

Das Maschinengestell.
Die Achsenträger.

Wir wenden uns nun zu dem Maschinengestell. Zuerst schneiden wir uns eine Pappscheibe, genau so groß wie die Glasplatten, und stecken durch sie eine Messingstange, 30 cm lang und genau so stark (5 bis 7 mm), wie die schon erwähnten Achsen. [Abb. 22] zeigt das Gestell im Grundrisse; Gl sollen die später einzusetzenden Glasscheiben sein. Entsprechend ihrer Größe wählen wir nach Anleitung des Grundrisses ein starkes Grundbrett a von ausreichender Länge und Breite. c in [Abb. 22] zeigt die Befestigungsstelle der Achsenträger ([Abb. 23]). Man fertige sie beide aus Holzstücken, deren Länge je um 7 cm mehr als der Scheibenradius beträgt und mache sie unten 10, oben 6 cm breit. Oben ist ein etwa 15 mm weites Loch a zu bohren, und daneben sägen wir zu beiden Seiten einen Schlitz b von 20 mm Länge und 5 mm Breite. Auf der Innenseite des Achsenhalters befestigen wir mit vier Holzschrauben eine Eisen- oder Messingplatte (in [Abb. 23] durch die punktierte Linie und mit b bezeichnet), die das Loch a, nicht aber die seitlichen Schlitze verdeckt. Die Platte muß ziemlich stark sein (3 mm) und kann nötigenfalls durch Aufeinanderlöten von zwei oder drei Blechscheiben hergestellt werden. Ehe diese Platte aufgeschraubt wird, ist sie mit einer mittleren Durchbohrung zu versehen, weit genug (5 bis 7 mm), daß die Scheibenachse gerade noch hindurchgesteckt werden kann. Die Platte ist so aufzuschrauben, daß ihre Durchbohrung mit dem Loche a konzentrisch wird. Abb. 24 zeigt in etwas größerer Darstellung die Außenseite eines Achsenträgers und eine daraufliegende Metallplatte a von etwa 5 × 1 cm Größe, die das Loch c und die beiden Schlitze d bedeckt und drei Durchbohrungen hat: eine runde in der Mitte (5 bis 7 mm weit) und zwei viereckige, die Schlitze d rechtwinkelig kreuzend. Diese Metallplatte wird jedoch folgendermaßen befestigt: man steckt durch die einander kreuzenden Schlitze je eine Metallschraube von 5 mm Dicke, deren Kopf man durch Überschieben eines breiten flachen Metallringes vergrößert, und schraubt eine passende Schraubenmutter auf das Gewinde. Die Platte a in [Abb. 24] wird dadurch festgehalten und kann nach Lüftung der beiden Muttern nach oben, unten und der Seite verschoben werden; denselben Teil zeigt [Abb. 25] im Schnitt, a ist die verstellbare Metallplatte, b der hölzerne Achsenträger, c das runde Loch darin und d die Achse.

Abb. 25. Achse im Träger.

Abb. 26. Schematischer Aufriß der Maschine.

Die beiden Achsenträger sind nun an den zwei in [Abb. 22] mit c bezeichneten Stellen auf dem Grundbrette zu befestigen, indem wir zunächst von dessen Unterseite her je zwei Schrauben eindrehen, durch das Brett hindurch bis in die Achsenträger. Da diese Befestigung wahrscheinlich nicht ausreichen würde, so schneiden wir von einer sogenannten Glaserlatte vier längere (je 10 cm) und vier entsprechend kürzere Stücke ab und schrauben sie bei jedem Achsenträger um dessen Fuß herum so auf das Grundbrett auf, daß sie seitlich ganz fest an den Trägern anliegen und diese wie in einer Versenkung stehen. Zur Probe und Abschätzung der Größenverhältnisse kann nun die Pappscheibe mit ihrer Achse in die Achsenlager der Träger eingesetzt werden. [Abb. 26] zeigt einen schematischen Aufriß der Maschine, wobei S die Scheibe, T die Achsenträger bezeichnet.

Die Spitzenkammträger.

Nunmehr sind die Träger g der beiden Spitzenkämme Sp anzubringen. Die Träger g sind Glasstäbe oder dickwandige Glasröhren, etwa 2 cm im äußeren Durchmesser und an Länge etwa gleich den Achsenträgern T. Sie sind innen und außen genau so zu reinigen wie die Glasscheiben und auch in der gleichen Weise ebenfalls innen und außen mit einem Schellacküberzug zu versehen und dann 1 bis 2 Tage an einem staubfreien Orte liegen zu lassen. Unterdessen besorgen wir uns zwei Holzklötze (Abb. 26 k), jeden 4 × 4 cm breit und 5 cm hoch. Jeder dieser Klötze erhält von oben nach unten eine 3 cm tiefe Bohrung, die so weit ist, daß wir die Glassäule bequem mit Siegellack oder Schellack einkitten können. Das obere Ende der Röhre (wenn wir eine solche und keinen Glasstab benutzt haben) wird mit einem Korke verschlossen und dann, wenn wir sicher sind, daß keine Feuchtigkeit in dem Rohre ist, das heißt, wenn es sich auf der Innenseite nach ein paar Stunden noch nicht beschlagen hat, mit Siegellack abgedichtet. Nachdem letzteres geschehen ist, krönen wir die Glassäule mit einem Holzklotz f, 4 × 4 cm breit, 7 cm hoch. Die Kammträger werden 3 cm vom Scheibenrande entfernt an den in Abb. 22 mit b bezeichneten Stellen aufgeschraubt und ebenso wie die Achsenträger mit Lattenstückchen umgeben.

Die Triebräder.

Die nächste Arbeit besteht in der Anfertigung der Triebräder, die in [Abb. 27] mit R bezeichnet sind. Man stellt sie aus Holz her und versieht sie am Rande mit einer Furche zur Aufnahme der Triebschnur. Die Achse dieser Triebräder muß durch entsprechende Löcher gehen, die in T einzubohren sind, und soll nahe unter den untersten Scheibenrand zu liegen kommen. Um einen leichteren Gang zu erreichen, können wir die Lager dieser Achse T mit Lagerröllchen ausstatten, deren Herstellung schon bei [Abb. 16] beschrieben wurde. Zur Befestigung der Triebräder bohre man an den entsprechenden Stellen dünne Löcher in die Achse und treibe Drahtstifte hindurch, an welchen dann die Räder so befestigt werden, daß sie sich auf der Achse nicht mehr drehen können. Mit ebensolchen Drahtstiften ist die Achse selbst in ihren Lagern zu fixieren. Am einen Ende feilt man die Achse vierkantig und befestigt mit größter Vorsicht an ihr die Kurbel k, die mit einem entsprechenden Loche versehen sein muß.

Abb. 27. Antrieb der Scheiben.

Das Einsetzen der Scheiben.

Nun erfolgt das Einsetzen der Glasscheiben ([Abb. 28]). Die Scheiben werden hervorgeholt und man steckt die zu Anfang unserer Betrachtung erwähnten je 15 cm langen Messingachsen b von außen durch die Metallplatten c und durch h in die Achsenrohre a, nachdem man an entsprechenden Stellen die ebenfalls mit einer Furche versehenen Triebrollen d auf ihnen befestigt hat. Die Achsen b werden so weit nach innen geschoben, daß die beiden Glasscheiben g in der Mitte sitzend nur noch durch das auf der einen aufgekittete Geldstück f voneinander getrennt sind; durch Verstellen der Platten c muß man es dahin bringen, daß die Scheiben g genau vertikal und zueinander vollkommen parallel stehen. Da wo sich die Achsenrohre auf den Achsen drehen, werden diese gleich etwas eingeölt.

Abb. 28. Achsenlager der Scheiben.

Abb. 29. Stellung der Spitzenkämme.

Abb. 30. Durchschnitt des Spitzenkammträgers. Abb. 31. Spitzenkammträger.

Die Spitzenkämme.

Wir kommen nun zur Herstellung der Spitzenkämme. Ihre Größe im Verhältnis zu den Scheiben, sowie ihre Stellung zu denselben geht aus dem schematischen Grundriß der [Abb. 29] hervor; dabei sind c, c die Holzklötze, welche die schon erwähnten Spitzenkammträger krönen. Nun sind zuerst einmal alle Ecken und Kanten dieser Holzklötzchen völlig abzurunden; dann erhalten sie auf zwei einander gegenüberliegenden Seiten je eine Furche, die so weit und tief ist, daß sie die nachher für den Spitzenkamm zu verwendende Röhre genau zur Hälfte in sich aufnimmt; [Abb. 30] ist ein Schnitt, [Abb. 31] eine Ansicht dieses Teiles. Die Spitzenkämme selbst werden bei kleinen Maschinen aus mindestens 5 mm, bei großen aus mindestens 10 mm weiten Messingröhren hergestellt. Wir brauchen vier gleichlange Stücke, welche in [Abb. 29] mit Sp bezeichnet sind. Ferner benötigen wir zwei etwa 3 cm weite Messingrohre, wie wir solche schon zu dem in der [Abb. 3] dargestellten Konduktor verwendet haben, ihre Länge soll etwa gleich dem Abstand der beiden Achsenträger T sein. Jedes dieser Rohre erhält drei Bohrungen. Das erste Loch sei möglichst nahe dem einen Ende; die Mitte des zweiten Loches sei von der Mitte des ersten genau um die Dicke des Holzklotzes c (4 cm) entfernt; das dritte Loch ist nahe dem anderen Ende. Diese Bohrungen sollen so weit sein, daß wir die Messingröhren Sp und b gerade noch hindurchschieben können. Die Röhren Sp erhalten da, wo sie an c anliegen sollen, je eine Bohrung, durch welche sie mittels einer Holzschraube an c festgeschraubt werden können. Statt hierbei Holzschrauben zu verwenden, können wir uns bei einem Mechaniker vier Messingkügelchen drehen und je mit einem Muttergewinde versehen lassen, ebenso zwei 3 mm starke Messingstäbchen etwa 6 cm lang, und an den Enden ebenfalls mit Gewinde versehen. Wir durchbohren nun nicht nur die Rohre Sp, sondern auch c, so daß wir die Messingstäbchen ganz hindurchstecken und durch beiderseitiges Aufschrauben der Kugelmuttern die Rohre Sp an c anklemmen können.

Nun müssen wir die Spitzenreihen auflöten. Die Spitzen sollen etwa 1 mm Abstand von den Glasscheiben haben. Wir besorgen uns eine große Anzahl von Stecknadeln von passender Größe. Wir dürfen für eine 20 cm lange Spitzenreihe 80 bis 100 Nadeln rechnen. Die Rohre Sp werden auf einer Seite etwas flach gefeilt, die Nadeln werden einzeln mit Schmirgelpapier abgerieben und mit den Spitzen in entsprechenden Abständen in einen Pappstreifen gesteckt und mit ihren Kopfenden — die Köpfe selbst sind alle mit einer Drahtzange abgezwickt worden — auf die abgeflachte Seite des Rohres gelegt; durch Beschweren und Unterstützen werden beide Teile in dieser Lage festgehalten und mit Lötwasser bestrichen; unter Anwendung von ziemlich viel Lot werden die Nadeln aufgelötet. Nach dem Erkalten wird die ganze Lotstelle sorglich rund gefeilt. Sollte sich nachher herausstellen, daß einige Nadeln zu lang sind und die Glasscheiben berühren, so kann man sie durch Biegen nach oben oder unten auf ihren richtigen Abstand bringen. Ist dies alles geregelt, so können wir die Rohre a über die noch frei über c hinausragenden Endstücke von Sp schieben und anlöten. An die Enden selbst löten wir kleine Kugeln k. Die Enden der Rohre a haben wir schon vorher, wie bei dem Konduktor in [Abb. 3], mit Kugelhauben versehen.

Die Elektrodenstangen.

Nun wären noch die Elektrodenstangen anzubringen; ihre Form geht aus [Abb. 29] hervor; sie werden aus dem gleichen Material gefertigt wie die Spitzenkämme und müssen sich in der für sie bestimmten Bohrung in a hin und her schieben lassen. Die inneren Enden werden mit Kugeln versehen, die äußeren müssen isolierende Griffe erhalten. Diese können wir uns selbst in der Weise herstellen, daß wir die mit einer groben Feile aufgerauhten Enden mehrfach mit in Schellackfirnis getränktem Bindfaden umwickeln und nach dem Auftrocknen des Schellacks mit einer dicken Schicht roten Siegellacks überziehen.

Die Ausgleicher.

[Abb. 26] zeigt nun noch die beiden Ausgleicher A, die wir aus zwei Kupferdrähten von 3 mm Stärke herstellen; die Länge der Drähte darf etwas weniger als der Durchmesser der Scheiben betragen. Sie werden mit ihren Mitten an den Achsenträgern befestigt und erhalten an ihren Enden aus Metalldresse hergestellte Pinselchen, die auf den Scheiben, etwa 4 cm vom Rande, leicht aufliegen sollen. Die Stellung der beiden Ausgleicher ist aus [Abb. 26] zu ersehen: A_₂ ist der vordere und bildet mit den Kämmen einen Winkel von 45°, A_₁ befindet sich auf der anderen Seite der Scheiben und kreuzt A_₂ unter einem rechten Winkel.

Abb. 32. Stanniolbeläge an den Außenseiten der Scheiben.

Aufkleben des Scheibenbelages.

Nun geht die Maschine ihrer Vollendung entgegen. Wir nehmen die Scheiben nochmals heraus und bestreichen alle Holzteile mit Schellack. Die Scheiben selbst versehen wir jetzt mit den Stanniolbelägen: Wir zeichnen auf einen Bogen Papier einen Kreis, dessen Durchmesser gleich dem Scheibendurchmesser ist. Dieser Kreis ist in [Abb. 32] mit a bezeichnet; außerdem zeichnen wir mit einem 2 bis 2,5 cm kleineren Radius einen zweiten (b) und mit einem je nach Scheibengröße 6 bis 10 cm kleineren Radius einen dritten konzentrischen Kreis (c). Den Umfang der Kreise b und c teilen wir dann in 16 bis 24 gleiche Teile und verbinden die Teilpunkte paarweise. Endlich zeichnen wir wie in [Abb. 32] um diese Linien schraffierte Flächen auf, die etwa halb bis ein Drittel so breit sind als ihre Zwischenräume. Einen dieser Sektoren schneidet man heraus und fertigt sich nach seinem Muster die doppelte Anzahl (32 bis 48) Beläge aus starkem Stanniol. Man legt nun zunächst die eine, dann die andere Scheibe auf die Zeichnung und beklebt eine jede da, wo die schraffierten Flächen durchscheinen, mit Stanniolbelägen. Das Bekleben geschieht folgendermaßen: man bestreicht den Stanniolstreifen auf einer Seite mit einem Pinsel mit Spiritus, legt ihn mit der bestrichenen Seite auf die Glasplatte, gleich genau an seinen Platz, und streicht ihn dann mit dem Finger fest auf, ohne ihn aber dabei zu verschieben.

Abb. 33. Auflegen der Treibschnüre.

Die Treibschnüre.

Sind die Sektoren alle aufgeklebt, so kann die Maschine wieder zusammengesetzt werden, und es fehlen dann nur noch die Treibschnüre. Da sich die Scheiben in entgegengesetzter Richtung drehen müssen, so können wir dies nur dadurch erreichen, daß wir auf der einen Seite die Schnur direkt, auf der anderen sich kreuzend über Triebrad und Triebrolle führen. [Abb. 33] veranschaulicht diese Anordnung.

Pünktliche, saubere Arbeit ist die erste Bedingung für das Gelingen. Wer alle hier gegebenen Anweisungen genau befolgt, dem bleibt der Erfolg sicher nicht aus. Die Maschine selbst muß auch nach der Fertigstellung sehr sorglich behandelt werden. Vor allem muß sie bei Nichtgebrauch vor dem schädlichen Verstauben bewahrt bleiben, weshalb es sehr ratsam ist, eine Papierhülle herzustellen, wie dies schon bei der Reibungselektrisiermaschine ([Seite 17]) beschrieben wurde. — Läßt bei ein- bis zweijährigem Gebrauche die Wirkung der Maschine nach, so sind die Scheiben völlig von ihrem Überzug und ihren Belägen zu befreien und müssen von neuem hergerichtet werden, genau so, wie das erste Mal. — Für den Besitzer einer Influenzelektrisiermaschine ist eine Reibungselektrisiermaschine überflüssig; diese hat nur den Vorzug, daß sie einfacher herzustellen ist; dagegen ist sie weniger leistungsfähig und erfordert viel mehr Arbeit, um aus ihr die benötigte geringe Menge von Elektrizität zu erhalten. Die Influenzmaschine kann für viele Versuche einen Funkeninduktor ersetzen.

Die letzten Vorbereitungen zum Vortrag.

Da unser Rudi alles, was er einmal anfing, auch pünktlich und gut ausführte und lieber etwas mehr Zeit aufwandte, als etwas schlecht zu machen, so war es über seinen Vorbereitungen Winter geworden. Die nötigen Apparate waren fertig, auch wäre es in seinem Dachkämmerchen jetzt zu kalt gewesen, um noch darin zu arbeiten. Es handelte sich nun noch darum, den Vortrag selbst auszuarbeiten und schließlich denn auch wirklich zu halten. Die Ausarbeitung des Vortrags machte unserem Rudi zwar mehr Mühe, als er sich anfangs vorgestellt hatte, doch wurde er verhältnismäßig bald damit fertig, und nun wurden die Zuhörer und Zuhörerinnen geladen auf einen Sonntagnachmittag 6 Uhr.

Es galt zunächst, das größte Zimmer der Wohnung in ein Auditorium umzuwandeln. Zu diesem Zwecke wurde, von den schweren Möbeln abgesehen, alles aus dem Zimmer herausgeräumt; zwei Schritte von der einen kürzeren Wand entfernt wurde ein langer Tisch aufgestellt und vier Schritte davon begannen die Stuhlreihen. Auf dem Tisch hatte Rudi die Apparate so aufgestellt, wie er sie nacheinander in seinem Vortrag brauchte. Die Mitte des Tisches hatte er freigelassen. Außerdem versah er die einzelnen Lampen des Kronleuchters nach der Seite der Zuhörer mit Lampenschirmen, so daß der Experimentiertisch zwar hell beleuchtet, die Stuhlreihen aber im Schatten waren. Mit der Ausführung der einzelnen Experimente hatte Rudi bereits seine jüngere Schwester Käthe vertraut gemacht; sie sollte ihm während des Vortrags assistieren.

Der Vortrag.

Unter allerlei Vorkehrungen, die noch getroffen werden mußten, verging der Nachmittag, die geladenen Gäste begannen zu kommen, und als die letzte Tante eingetreten war und Platz genommen hatte, erschien Rudi, gefolgt von seiner Schwester, die sich auf der einen Seite auf einen Stuhl setzen mußte, stellte sich hinter seinen Tisch, schlug bedächtig sein Vortragskonzept auf, ließ einen forschenden Blick über die Zuhörer schweifen und begann also zu sprechen:

„Meine Herren und Damen! Zuerst meinen besten Dank für Ihr zahlreiches Erscheinen. Ich hoffe, daß es mir gelingt, Ihnen heute einige interessante und lehrreiche Experimente vorzuführen, Experimente aus dem Gebiet der Reibungs- und Influenzelektrizität.“

Die geriebene Siegellackstange.

„Das Wort Elektrizität stammt von dem griechischen Worte Elektron, das Bernstein bedeutet. Es war schon den alten Griechen bekannt, daß Bernstein, wenn er gerieben wird, die Fähigkeit erlangt, kleine leichte Gegenstände anzuziehen. Wie Sie alle wissen, ist Bernstein ein Harz, und wir können daher dieses bekannte Experiment mit jeder Siegellackstange wiederholen (Käthe war aufgestanden, rieb nun die bereitgelegte Siegellackstange mit einem wollenen Lappen und führte das Experiment aus), wie Sie hier sehen. Es gibt nun noch eine ganze Reihe von Körpern, die durch Reibung diese Fähigkeit erlangen, die, wie wir uns ausdrücken, elektrisch werden. So werden wohl manche von Ihnen schon die Beobachtung gemacht haben, daß beim Kämmen der Haare mit einem Kautschukkamme dieser elektrisch wird und die Haare anzieht; oft hört man dabei ein Knistern, und im Dunkeln sieht man kleine Fünkchen überspringen. Hier wird ein Stab aus Hartgummi gerieben, er zeigt die gleiche Fähigkeit, ebenso dieser Glasstab. Wer eben den Vorgang genau beobachtet hat, konnte sehen, daß einige der angezogenen Papierschnitzel, kaum daß sie an dem Glasstab hingen, gleich wieder weggeschleudert wurden. Woher mag das kommen?“

Anziehung und Abstossung.

Leiter und Nichtleiter.

Die verschiedenen Elektrizitäten.

„Ich habe hier an diesen beiden Gestellen je ein Holundermarkkügelchen an einem Faden aufgehängt. Ich reibe diesen Hartgummistab mit einem Katzenfell, und Sie sehen, wenn ich ihn hier in die Nähe bringe, so wird das Holundermarkkügelchen sehr rasch angezogen, doch kaum hängt es am Stab, so wird es heftig abgestoßen und weicht nunmehr ständig dem Stab aus. Ich will nun das gleiche Experiment mit diesem zweiten Holundermarkkügelchen anstellen: es wird ebenfalls angezogen, doch springt dieses nicht ab; es bleibt vielmehr fest hängen; ich reiße es los, es wird wieder angezogen. Was mag nun den Unterschied in diesen beiden Erscheinungen hervorrufen? Dies erste Kügelchen wird immer noch abgestoßen, das zweite angezogen. Wenn Sie genauer zusehen, so bemerken Sie, daß das erste Kügelchen hier an einem seidenen, das zweite an einem leinenen Faden aufgehängt ist. Es muß also zwischen Seide und Leinen ein ganz besonderer mit der Elektrizität zusammenhängender Unterschied bestehen. Sehen wir zu, daß wir noch mehr Stoffe nach dieser Art voneinander unterscheiden können. Ich will einmal das Kügelchen mit den Fingern berühren; nun wird es von dem frischgeriebenen Hartgummistab wieder angezogen, doch alsbald wieder abgestoßen. Berühre ich es mit diesem Glasstab, der nun nicht mehr elektrisch ist (Käthe hatte ihn unterdessen, um ihn zu entelektrisieren, mehrmals durch eine zu diesem Zwecke aufgestellte Weingeistflamme gezogen), so verliert es seine Eigenschaft, von dem Hartgummistab abgestoßen zu werden, nicht; berühre ich es dagegen mit dieser Messingröhre, so fällt es wieder in seinen ursprünglichen Zustand zurück und wird wieder erst von dem Ebonitstab angezogen. Ich wiederhole nun dieses Experiment mit Gummi, Eisen, Holz, Schwefel, Seide, Leinen, Porzellan, Kupfer. Diejenigen Stoffe, bei deren Berührung das Holundermarkkügelchen seinen Zustand nicht ändert, will ich hier (rechts), die anderen hier (links) hinlegen. (Er führte die Versuche aus.) Sie sehen nun, hier (rechts) liegt der Gummischlauch, diese Schwefelstange, das Seidentuch und der Porzellanteller, hier auf dieser Seite (links) ist es dies Messer, der Holzstab, das Leinentuch und der Kupferdraht. Wir können also hier die verschiedenen Stoffe in zwei Gruppen trennen: in solche, die den elektrischen Zustand des Holundermarkkügelchens ableiten, und in solche, die ohne Einfluß auf ihn sind. Die Stoffe, die diesen elektrischen Zustand abzuleiten vermögen, nennen wir kurz Leiter, die anderen nennen wir Nichtleiter oder Isolatoren. Es wären also Glas, Siegellack, Seide, Porzellan, Gummi, Schwefel Nichtleiter oder Isolatoren, dagegen Leinen, der menschliche Körper, Holz, die verschiedenen Metalle Leiter der Elektrizität zu nennen. Daraus erklärt sich nun auch, warum sich das Holundermarkkügelchen am Leinenfaden anders verhält wie das am Seidenfaden. (Kaum hatte Rudi das letzte Experiment beendet, als seine kleine Assistentin das Holundermarkkügelchen mit dem Leinenfaden entfernte und dafür ein solches an einem Seidenfaden an dem Gestell aufhängte.) Ich habe nun hier zwei Holundermarkkügelchen, beide an Seidenfäden, also isoliert aufgehängt. Ich will nun jedes einzeln mit diesem geriebenen Glasstab berühren; Sie sehen das gleiche Schauspiel wie vorhin, und nun werden beide von dem Glasstab abgestoßen; ich rücke nun die beiden Gestelle zusammen, so daß unter normalen Verhältnissen die Kügelchen einander berühren müßten, aber sie stoßen nun einander ab; ich berühre sie mit der Hand, und jetzt hängen sie ganz friedlich dicht nebeneinander. Jetzt will ich das eine wieder mit dem geriebenen Glasstab berühren (nachdem er die Gestelle wieder auseinandergerückt hatte), das andere aber mit diesem Ebonitstab und nun die Gestelle vorsichtig wieder einander nähern: Sie sehen, die Kügelchen ziehen einander an, jetzt sind sie beisammen und nun fallen sie wieder auseinander und reagieren auch aus allernächster Nähe nicht aufeinander. Es muß also zwischen der Elektrizität des Glases und des Ebonits ein Unterschied bestehen. Ich will nun einmal den gleichen Versuch mit Ebonit und Siegellack machen. (Das Reiben der Stäbe besorgte stets Käthe mit großem Eifer.) Nun verhalten sich die Kügelchen so wie vorhin, als ich beide mit dem Glasstab berührte; also ist zwischen der Elektrizität des Siegellacks und des Ebonits kein Unterschied. Ferner ersehen wir aus diesen Versuchen, daß, wenn beide Kügelchen mit der gleichen Elektrizität ‚geladen‘ sind — um diesen Ausdruck jetzt schon zu gebrauchen — sie einander abstoßen, dagegen anziehen, wenn sie verschiedene Elektrizitäten tragen. Sie sehen daraus, meine Herren und Damen, daß das Sprichwort: ‚Gleich und gleich gesellt sich gern‘ hier nicht gilt. Über die eigentliche Natur der elektrischen Erscheinungen war man lange Zeit nicht ins klare gekommen. Hypothesen kamen und gingen, und früher wurde ein heftiger und leidenschaftlicher Kampf um die einzelnen Erklärungen geführt. Es ist heute nicht meine Aufgabe, Ihnen die geschichtliche Entwicklung darzutun, ich will nur versuchen, Ihnen ein Bild, oder richtiger gesagt: Bilder der Vorgänge zu entwerfen, Bilder, die Ihnen verständlich sein können und die sich an die Tatsachen so nahe anlehnen, daß sie für Sie als Erklärungen der Erscheinungen gelten können.“

Abb. 34. Vorgang der Anziehung und Abstoßung.

„Man weiß heute, daß die elektrischen Erscheinungen eng verknüpft sind mit den magnetischen, daß sie als Zustände des hypothetischen Aethers aufzufassen und qualitativ mit Licht und Wärme identisch sind. So kam es auch, daß die Erkenntnis der elektrischen Vorgänge fast alle bis dahin noch vorhandenen Rätsel der Lichterscheinungen gelöst hat. Wird ein Körper gerieben, so werden durch diese Reibung die den Molekülen beigeordneten, die elektrischen Werte tragenden sogenannten Elektronen, die vorher willkürlich durcheinander lagen, in eine bestimmte Ordnung und Stellung zueinander gebracht; dadurch wird nicht nur der geriebene, sondern auch der reibende Körper in den eigentümlichen elektrischen Zustand versetzt. Daß auch der reibende Körper elektrisch wird, sehen Sie hier: Ich fasse diesen amalgamierten Lederlappen, um ihn von meiner Hand zu isolieren, mit dem Seidentuche an und reibe damit den Glasstab, mit welchem ich das eine Holundermarkkügelchen berühre; mit diesem Reibzeug berühre ich das andere Holundermarkkügelchen, und nun sehen Sie, daß die beiden einander anziehen, also entgegengesetzt oder, wie man zusagen pflegt, ungleichnamig geladen sind. Man kann sich die Elektrizitäten als zwei verschiedene Stoffe denken, die alle Körper erfüllen und die für gewöhnlich nicht zur Geltung kommen, da, wenn von beiden gleichviel vorhanden ist, sie einander binden. Durch Reibung aber werden beide getrennt; der eine bleibt auf dem reibenden, der andere auf dem geriebenen Körper. Diejenige Elektrizität, die der Glasstab beim Reiben annimmt, bezeichnen wir mit diesem Zeichen (hier machte Rudi auf eine an der Türe hinter seinem Tisch angebrachte Tafel mit Kreide ein +-Zeichen) und nennen sie positive Elektrizität; die andere, welche der Siegellack- oder Hartgummistab annimmt, wird mit diesem Zeichen (−) versehen und heißt negative Elektrizität. Den Vorgang der Anziehung und Abstoßung soll Ihnen diese Zeichnung hier veranschaulichen (Käthe hielt einen großen, mit weißem Papier überzogenen Pappendeckel in die Höhe, auf welchen Rudi die obenstehende [Abb. 34] in großem Maßstabe aufgezeichnet hatte.) Sie sehen hier, dies stellt eine Holundermarkkugel dar; die positiven und negativen Elektrizitäten sind regellos verteilt. Bringe ich nun diesen positiv elektrischen Glasstab in die Nähe, so werden die negativen Elektrizitätsteilchen der Kugel auf die dem Stab zugekehrte, die positiven dagegen auf die entgegengesetzte Seite wandern; da nun die ungleichnamigen Elektrizitäten einander näher sind als die gleichnamigen, so wird die Holundermarkkugel angezogen. Doch da nun bei der Berührung ein Teil der positiven Elektrizität vom Glasstab auf die Kugel, von dieser aber ein Teil der negativen Elektrizität auf den Glasstab übergeht, so wird auf der Kugel bald ein Überschuß von positiver Elektrizität sein, und deshalb wird nun das Kügelchen abgestoßen. Anders verhält sich die Sache, wenn ich das Holundermarkkügelchen an einem Leinenfaden aufhänge, es also in leitende Verbindung mit der Erde bringe: dann flieht die abgestoßene Elektrizität nicht nur auf die andere Seite des Kügelchens, sondern nimmt ihren Weg durch den leitenden Faden hindurch bis in die Erde, und es bleibt nur die angezogene Elektrizität zurück; deshalb wird auch das am Leinenfaden aufgehängte Kügelchen nicht abgestoßen, wie das am Seidenfaden befestigte.“

Abb. 35. Darstellung der Verteilung der Elektrizitäten.

Elektrische Verteilung.

„Um diese Vorgänge gewissermaßen dem Auge sichtbar zu machen, dient dieser einfache Apparat hier: ein auf einer isolierten Glassäule ruhendes und mit Kugelenden versehenes Messingrohr; hier nahe den beiden Enden habe ich je zwei Holunderkügelchen an leinenen Fäden aufgehängt. Bringe ich nun diesen stark geriebenen Ebonitstab in die Nähe des einen Endes dieses Konduktors, so sehen Sie, daß die Kügelchen beider Paare einander abstoßen. Die Erklärung dieser Erscheinung gibt Ihnen diese Tafel hier (Käthe nahm die zweite Tafel hoch, auf der das in [Abb. 35] dargestellte Schema zu sehen war): Dieser negativ geladene Ebonitstab zieht die positiven Elektrizitätsteilchen auf die ihm zugekehrte Seite des Konduktors und treibt alle anderen nach dem entgegengesetzten Ende; daher werden die beiden Kügelchen eines jeden Paares gleichnamig geladen und stoßen einander deshalb ab. Entferne ich nun den Stab wieder, so sinken sie zusammen.

Ich kann die Verteilung der Elektrizitäten auch noch anders nachweisen. Ich entferne zu diesem Zwecke die Kügelchen. Hier habe ich an einem Seidenfaden eine kleine Messingkugel aufgehängt; bringe ich sie mit einem elektrisch geladenen Körper in Berührung, so nimmt sie dessen Elektrizität an, wie vorhin jenes Holundermarkkügelchen. Ich will nun an diesem Gestell hier das elektrische Pendel, wie man die Einrichtung auch nennt, mit positiver Elektrizität laden, indem ich es mit dem geriebenen Glasstabe berühre. Bringe ich nun wieder wie vorhin den Ebonitstab in die Nähe des Konduktors und berühre mit diesem Messingkügelchen, das durch den Seidenfaden von meiner Hand isoliert ist, das dem Ebonitstab zugewandte Ende dieses Leiters, so muß es dessen Elektrizität annehmen; welcher Natur diese ist, können wir an dem elektrischen Pendel sehen; es ist positiv geladen und wird von dem Messingkügelchen abgestoßen, also enthält letzteres auch positive Elektrizität, welche ich ihm durch Berühren mit der Hand entziehe. Ich mache nun den gleichen Versuch, berühre das dem Ebonitstab abgewandte Ende des Konduktors, und Sie sehen, daß das Holundermarkpendel von dem Messingkügelchen angezogen wird. Wir haben also wirklich auf diesem Konduktor die beiden Elektrizitäten getrennt.

Ich bringe nun an dem Konduktor die beiden elektrischen Pendel wieder an. Wenn ich den Ebonitstab in die Nähe bringe, so divergieren sie, wenn ich ihn entferne, so fallen sie wieder zusammen. Wenn ich aber diesen Konduktor, während der Hartgummistab in der Nähe ist, einen Augenblick mit dem Finger berühre und dann den Stab entferne, so divergieren nun beide Pendel, obgleich ich den elektrischen Stab weit entfernt halte. Die Erklärung des Vorganges ist sehr einfach: Berühre ich den Konduktor, dessen Elektrizitäten durch die Nähe des elektrischen Stabes verteilt sind, mit der Hand, so wird die abgestoßene negative Elektrizität zur Erde abgeleitet, während seine positive, durch die negative des Ebonits gebunden, allein zurückbleibt; entferne ich nun zuerst die Hand, dann den Stab, so bleibt der Rest positiver Elektrizität auf dem ganzen Leiter verteilt zurück, wie die Pendel zeigen; daß nun an beiden Enden wirklich gleiche Elektrizitäten sind, können wir wieder mit dem Messingkügelchen nachweisen (hier führte Rudi den oben genannten Versuch nochmals aus). Dadurch sind wir also in stand gesetzt, einem isolierten Körper eine elektrische Ladung zu geben. Man sagt, z. B., dieser Messingkonduktor sei positiv geladen. Bringe ich in die Nähe eines solchen geladenen Körpers einen ungeladenen, mit der Erde in leitender Verbindung stehenden, z. B. meinen Finger, so sehen Sie, daß ein kleiner Funke überspringt. (Damit dieser Funke besser gesehen werde, beschattete Käthe mit einem großen schwarzen Karton den Konduktor und die Hand ihres Bruders.) Was ist nun dieser Funken, woher kommt er und wann tritt er auf? Die positive Elektrizität des Konduktors zieht die negative Elektrizität meines Körpers an; es sammelt sich also in meiner Fingerspitze eine gewisse Menge negativer Elektrizität an; je mehr ich den Finger dem Konduktor nähere, desto stärker naturgemäß wirken die beiden Elektrizitäten aufeinander und schließlich so stark, daß sie den Widerstand, den der Luftzwischenraum ihnen entgegensetzt, überwinden und sich durch die Luft hindurch vereinigen.

Das Elektroskop.

Hier habe ich nun noch einen einfachen Apparat, der dazu dient, geringere Mengen von Elektrizität nachzuweisen: Er besteht aus einer Glasflasche, durch deren Kork ein Messingstäbchen geht, das hier unten zwei Plättchen aus ganz dünnem Metall trägt. Bringe ich in die Nähe dieser Kugel einen elektrischen Körper, so tritt, wie vorhin bei dem Konduktor, elektrische Verteilung ein, weshalb die beiden Plättchen, da sie gleichnamig geladen sind, divergieren.

Das Elektrophor.

Die Tatsachen der elektrischen Verteilung hat man benutzt, um einen einfachen Apparat zur Erzeugung von Elektrizität zu konstruieren. Es ist das Elektrophor. Sie sehen hier eine Scheibe aus Schellack; ich lege sie auf ein Blatt Stanniol und reibe sie mit einem Fuchsschwanz ab, wodurch sie elektrisch wird. Lege ich nun einen Metalldeckel hier darauf, so wird in ihm die Elektrizität so verteilt, daß die positive auf der Unterseite, von der negativen des Kuchens gebunden, die negative auf der Oberseite sich befindet; berühre ich den Deckel mit der Hand, so leite ich dadurch die abgestoßene negative Elektrizität ab und es bleibt nur noch positive zurück. Hebe ich die Metallscheibe jetzt an dem isolierenden Glasgriff empor, so kann ich ihr, wie vorhin bei dem Konduktor, mit dem Finger einen Funken entlocken.

Oberflächenverteilung und Spitzenwirkung.

Aus all diesen Experimenten geht also, um dies nochmals zu betonen, deutlich hervor, daß die gleichnamigen Elektrizitäten einander abstoßen, sich so weit voneinander entfernen, als sie nur können, und daß die ungleichnamigen einander anziehen und binden. Wenn wir dies bedenken, dann müssen wir zur Annahme kommen, daß z. B. bei einer elektrisch geladenen Kugel sich die größte Menge der Elektrizität auf der Oberfläche ansammeln muß, da ja die einzelnen elektrischen Teilchen einander fliehen, soweit sie nur können; oder daß bei einem mit Ecken und Spitzen versehenen Körper sich die Elektrizität besonders in diesen anhäuft. Dies ist auch in der Tat der Fall, wie wir mit dieser Kugel beweisen können: Ich will sie einmal mittels des Elektrophors mit positiver Elektrizität laden und ebenso dieses Holundermarkkügelchen. Sie sehen, das Holundermark wird abgestoßen; nun umgebe ich die Kugel mit diesen beiden Halbkugeln ([Abb. 4]), entferne sie wieder, und Sie sehen, diese stoßen das Holundermarkkügelchen ab, während nun die Kugel unelektrisch geworden ist.

Das elektrische Flugrad.

Daß sich die Elektrizität besonders stark in Spitzen anhäuft und infolge davon auch leicht aus diesen in die Luft ausströmt, beweist das sogenannte elektrische Flugrad. Ich habe hier ein Rädchen mit umgebogenen Spitzen; ich setze es auf eine Nadel, welche ich durch ein Kettchen mit dieser Maschine, die ich nachher noch erklären werde, verbinde; durch die Drehung der Scheibe dieser Maschine wird Elektrizität erzeugt, die sich nun in den Nadelspitzen ansammelt, und schließlich so stark aus ihnen ausstrahlt, daß sich infolge des Rückstoßes das Rädchen dreht. Nehme ich das Rädchen ab, halte diese einzelne Nadelspitze gegen die Flamme der Kerze hier und lasse die Maschine drehen, so sieht es aus, als ob von dieser Spitze ein Wind ausginge; dies ist auch in der Tat der Fall, und die Erscheinung rührt daher, daß infolge der starken Ansammlung der Elektrizität in der Spitze die benachbarten Luftteilchen ebenfalls elektrisch werden, und da sie nun die gleiche Elektrizität enthalten wie die Spitze, so werden sie von dieser abgestoßen, was dann die Winderscheinung, elektrischer Wind genannt, verursacht.

Kondensatoren.

Aus den eben vorgeführten Experimenten ist ersichtlich, daß es nicht gerade so ganz einfach sein wird, auf einem Leiter eine größere Menge von Elektrizität anzusammeln; denn sobald sie eine gewisse Dichte erreicht hat, so fängt sie an, einfach in die Luft auszuströmen. Um dies zu verhindern, hat man, ich möchte sagen, eine kleine List angewendet:

Franklinsche Tafel.

Ich habe hier eine Glastafel, auf beiden Seiten mit Stanniol überzogen; lade ich mit dem Elektrophor die eine Seite mit positiver Elektrizität, so wirkt diese verteilend auf die Elektrizitäten des anderen Belages: die negative wird angezogen, die positive abgestoßen. Berühre ich nun diesen Belag mit dem Finger, so leite ich die freie, abgestoßene Elektrizität fort; nun ist hier nur noch negative und auf der anderen Seite positive Elektrizität; da beide einander anziehen und sich deshalb binden, so kann ich nun noch mehr positive Elektrizität zuführen. Der gleiche Vorgang wird sich wiederholen, und ich kann ein drittes Mal laden u. s. f. bis zu einer gewissen Grenze, die wir später kennen lernen werden. Erwähnt sei noch, daß es nicht einerlei ist, welcher Stoff sich zwischen den beiden Leitern befindet. Stelle ich zwei Metallplatten, die den Stanniolblättern dieser Tafel entsprächen, mit geringem Abstand einander gegenüber, so daß nur Luft dazwischen ist, so kann ich keine so starke Ladung erzeugen, als wenn ich z. B. eine isolierende Flüssigkeit (Petroleum) oder einen festen Körper dazwischen bringe. Die Kapazität, d. i. Aufnahmefähigkeit für Elektrizitätsmengen, ist also nicht nur von der Größe des Leiters, sondern auch von der Natur der isolierenden Substanz abhängig. Man hat nun bestimmt, wievielmal größer die Kapazität der gleichen Metallplatten bei gleichem Abstand wird, wenn man statt Luft andere Isolatoren verwendet; die Zahlen, die sich dabei für die verschiedenen Stoffe ergeben haben, nennt man deren Dielektrizitätskonstanten bezogen auf Luft = 1. Wir werden nachher eine Methode kennen lernen, die uns erlaubt, die Kapazität eines Kondensators zu messen. Habe ich zwei Metallplatten, die auf Glasfüßen isoliert nur 5 mm voneinander entfernt stehen, so kann ich, sofern nur Luft zwischen den Platten ist, auf der einen Platte, während die andere zur Erde abgeleitet ist, eine gewisse Elektrizitätsmenge aufladen; bringe ich z. B. Glas dazwischen, so kann mehr Elektrizität in die Platte dringen. Ich führe den Versuch nicht aus, weil er mich zu lange aufhielte.

Leidener Flasche.

Nichts anderes als eine veränderte Form dieser Tafel, die auch die Franklinsche Tafel genannt wird, ist die Kleistsche oder Leidener Flasche. Sie sehen eine solche hier. Will ich sie laden, so stelle ich sie so auf, daß der äußere Stanniolbelag in leitender Verbindung mit der Erde steht, damit die freie Elektrizität abströmen kann. Ich kann die Leidener Flasche dadurch laden, daß ich möglichst oft aus dem geladenen Elektrophorteller ein Fünkchen in den Messingknopf der Flasche, der durch diese Stange mit dem inneren Belag in Berührung steht, überspringen lasse. (Während Rudi so sprach, führte Käthe den Versuch aus.) Nachdem nun etwa fünfzig kleine Fünkchen in die Flasche übergegangen sind, will ich das Laden unterbrechen und den gebogenen Draht, den ich an diesem isolierenden Griffe anfasse, mit dem einen Ende an den äußeren Belag anlegen und das andere der Kugel nähern (ein heller klatschender Funke sprang über). Nun haben die beiden Elektrizitäten, die sich durch das Laden auf den Belägen angesammelt haben, durch den mittels des Entladers verkürzten Luftzwischenraum hindurch einander ausgeglichen, wodurch die Flasche unelektrisch, das heißt entladen worden ist.

Abb. 36. Messen der Kapazität.

Die Massflasche.

Die Mengen der Elektrizität, die sich in einer solchen Flasche ansammeln lassen, sind nicht unbegrenzt, sondern hängen von der Größe der Stanniolbeläge und von dem Dielektrikum ab; je mehr Elektrizität ein Kondensator, wie solche Sammelvorrichtungen auch genannt werden, zu fassen vermag, desto größer ist seine Kapazität, und wir können diese Kapazität eines Kondensators messen, indem wir die eines anderen als Maß benutzen. Einen solchen Maßstab sehen Sie hier; er ist im Grunde nichts anderes, als eine gewöhnliche Leidener Flasche. Ich kann z. B. messen, wievielmal so groß die Kapazität dieser großen Flasche ist als die einer kleineren. Ich stelle den Kondensator, dessen Kapazität ich messen will, isoliert auf. (Käthe, welche unterdessen die Apparate zusammengestellt und verbunden hatte, verwendete zur isolierenden Aufstellung der großen Flasche den Elektrophorkuchen, den sie noch mit einem vierfach zusammengelegten Seidentuche bedeckte. Dann stellte sie den Karton mit dem in [Abb. 36] dargestellten Schema auf.) Ich verbinde den äußeren Belag der zu messenden mit dem inneren der messenden Flasche und den inneren der ersteren mit dem Konduktor der Elektrisiermaschine. Setze ich nun diese in Bewegung, so wird die große Flasche geladen; die dabei frei werdende Elektrizität auf dem äußeren Belag der großen Flasche wird hier aber nicht zur Erde abgeleitet, sondern dazu benutzt, die Maßflasche zu laden. Stelle ich nun diese beiden Kugeln (a a in [Abb. 36]) auf einen bestimmten Abstand, so wird sich die Maßflasche, sobald sie eine gewisse Ladung erhalten hat, durch den geringen Zwischenraum hindurch entladen, um gleich wieder von der immer noch frei werdenden Elektrizität des äußeren Belages neu geladen zu werden, bis ein zweiter Funke überspringt. Dieser Vorgang wiederholt sich so lange, bis auf der großen Flasche keine freie Elektrizität mehr auftritt, das heißt bis sie ganz geladen ist. Ich lasse nun die Maschine in Bewegung setzen und zähle die überspringenden Funken: eins — zwei — drei — vier — fünf — sechs — — nun kommt keiner mehr. Die hier frei werdende Elektrizität hat also ausgereicht, die kleine Flasche sechsmal zu laden. Ich will nun statt dieser eine größere Flasche benutzen. (Rudi schaltete jetzt seine größte Leidener Flasche ein und wiederholte den Versuch, wobei zwölf Funken übersprangen.) Hier sind nun zwölf Funken übergesprungen, also gerade nochmal so viel wie bei der kleineren Flasche; die Kapazität dieser ist also nur halb so groß, als die der großen. Der besprochene Apparat wird nach seinem Erfinder die Lanesche Maßflasche genannt.

Die Reibungselektrisiermaschine.

Ich will nun noch die Maschine, die ich heute schon mehrmals gebraucht habe, und ihre Wirkungsweise erklären. Sie erinnern sich ja noch, daß der Glasstab, mit dem amalgamierten Lederlappen gerieben, elektrisch wurde. Hier bei dieser Maschine wird eine Glasscheibe dadurch, daß man sie zwischen zwei anliegenden, amalgamierten Lederkissen dreht, elektrisch; unweit des Reibzeuges ist die Scheibe von zwei mit vielen Spitzen versehenen Brettchen umfaßt; die Spitzen, die aus Stecknadeln hergestellt sind, stehen in metallischer Verbindung mit der Messingkugel. Erinnern Sie sich nun an die Erscheinungen der elektrischen Verteilung, so werden Sie leicht einsehen, daß von der positiv geladenen Glasscheibe die positive Elektrizität in die Kugel abgestoßen, die negative aber in die Spitzen angezogen wird. Die Folge davon ist, daß die negative Elektrizität, von den Spitzen auf die Glasscheibe ausströmend, diese unelektrisch macht, auf dem Konduktor dagegen sich freie positive Elektrizität zeigt. Aber nicht nur dies tritt ein, sondern man kann geradezu sagen, daß die positiven Elektrizitätsteilchen der Glasscheibe, da sie einander gegenseitig abstoßen, einander selbst in die Spitzen hineinjagen, oder, wie man sich fälschlicherweise auszudrücken pflegt, von diesen ausgesaugt werden; daher auch der Name Saugspitzen.

Die Influenzelektrisiermaschine.

Eine zweite Maschine, die ebenfalls zur Erzeugung von Elektrizität dient, sehen Sie hier vor sich; es ist die sogenannte Wimshurstsche Maschine. Sie ist auf dem Prinzip der Influenz — daher auch Influenzelektrisiermaschine genannt — konstruiert. Elektrische Influenz ist im allgemeinen nicht verschieden von der schon eingehend besprochenen elektrischen Verteilung. Hier sind zwei Ebonitscheiben, die in entgegengesetzter Richtung gedreht werden; diese aufgeklebten Stanniolsektoren wirken gegenseitig etwa so, wie bei den Versuchen über elektrische Verteilung der Hartgummistab und der Konduktor. Die Ableitung der freien Elektrizität, die dort durch Berühren mit der Hand hergestellt wurde, besorgen hier die Ausgleicher; nur werden dabei die freien Elektrizitäten der Sektoren, die jeweils von diesen Pinselchen berührt werden, nicht zur Erde abgeleitet, sondern sie gleichen einander aus; daher der Name Ausgleicher. Durch diese Wechselwirkungen wird erreicht, daß die Stanniolsektoren der beiden Glasscheiben gerade dann gleiche Ladung haben, wenn sie einander zwischen den Spitzenkämmen gegenüberstehen. Da jedoch die beiden Elektrizitäten einander abstoßen, so treiben sie einander in die Spitzen, und durch die Elektrodenstangen, die zu Anfang zusammenstoßen müssen, findet ein Ausgleich der beiden Elektrizitäten statt. Entferne ich nun die Kugeln etwas voneinander, so geht ein kontinuierlicher Funkenstrom über.

Abb. 37. Darstellung des Ausgleiches der Elektrizitäten.

Ausgleich der verschiedenen Elektrizitäten.

Über den Ausgleich der Elektrizitäten will ich nun noch einiges erwähnen. Sie haben solche Ausgleiche bei dem Funken des Elektrophortellers und bei der Entladung einer Leidener Flasche schon gesehen. Wir haben oben gesagt, daß die Elektrizität als ein Zustand des Äthers aufzufassen ist, ein Zustand, der von bestimmten Punkten eben jener oben schon erwähnten Elektronen ausgeht und sich mit diesen im Raum bewegen kann. Wir haben bisher hauptsächlich Erscheinungen der ruhenden Elektronen betrachtet; in dem Ausgleich der verschiedenen Elektrizitäten erkennen wir aber bewegte Elektronen. Wie man sich nun den Vorgang eines derartigen Ausgleiches vorstellen kann, möge Ihnen aus folgender Analogie erhellen: Sie erblicken hier auf dieser Tafel (Rudis Schwester erhob den Karton, dessen Zeichnung in [Abb. 37] dargestellt ist) zwei Behälter, deren einer mit Wasser gefüllt ist; hier unten ist ein Hahn, den wir uns vorerst geschlossen denken wollen. Der gefüllte Behälter stellt einen positiv geladenen Leiter dar, der leere einen solchen mit negativer Ladung; der geschlossene Hahn kommt der isolierenden Substanz gleich, die die beiden Leiter noch trennt. Öffne ich nun den Hahn, so fließt ein Teil des Wassers in den anderen Behälter, bis es in beiden gleich hoch steht. Die analoge Erscheinung bei entgegengesetzt elektrisch geladenen Körpern tritt ein, wenn wir sie mit einem Draht verbinden, oder so nahe zusammenrücken, daß ein Funke überspringt. Dabei ist aber eines noch zu beachten: bei dem Beispiel mit den Wasserbehältern scheint der Ausgleich nur in der einen Richtung und zwar in der des fließenden Wassers zu geschehen; wir müssen uns deshalb die ursprüngliche Leere des Behälters A auch als ein bewegliches Medium vorstellen, das beim Öffnen des Hahns in B hinüberfließt, also entgegen dem Wasserstrom. Ich will einmal annehmen, B sei mit zwei Raummengen Wasser, die hier mit zwei Pluszeichen angegeben sind, gefüllt; diesen entsprechen zwei Raummengen Leere im Behälter A, die mit zwei Minuszeichen veranschaulicht seien. Öffne ich nun den Hahn, so fließt die Hälfte der Wassermenge aus B in A hinüber; dadurch ist nun A nur noch halb leer, B dagegen nur noch halb voll; in jedem Behälter ist also ein Raumteil Leere und ein Raumteil Wasser. Die zweite Figur der Tafel zeigt Ihnen diesen Zustand. Sie sehen hier in jedem Behälter je ein + und ein −; auf die elektrischen Verhältnisse übertragen, heißt das so viel als daß der Körper A und der Körper B nun unelektrisch sind.

Der elektrische Strom.

Wenn man von einem elektrischen Strome spricht, so versteht man gewöhnlich nur den positiven Richtungsstrom darunter, das heißt in unserem Beispiel nur den Fluß des Wassers aus dem gefüllten in den leeren Behälter. Man darf aber dabei nie vergessen, daß ebenso, nur in entgegengesetzter Richtung, der negative Strom fließt. Was in unserem Beispiel die Röhre ist, durch die bei geöffnetem Hahn das Wasser fließt, ist bei der Elektrizität eine leitende Verbindung, z. B. ein Metalldraht. Also so wie durch die Röhre das Wasser, so fließt durch den Draht, der zwei entgegengesetzt geladene Körper verbindet, ein elektrischer Strom, oder genauer zwei Ströme, ein positiver und ein diesem entgegengesetzter negativer.

Erwärmung durch den elektrischen Strom.

Daß in einem zwei verschieden geladene Körper verbindenden Draht tatsächlich etwas vor sich geht, beweist neben vielem anderen der Umstand, daß sich dieser Draht erwärmt. Die Erwärmung können wir mit einem Apparat ([Abb. 14]) nachweisen. Ich habe hier in einem geschlossenen Raum eine Drahtspirale, durch welche ich einen elektrischen Strom leiten kann; wird nun durch diesen Strom der Draht warm, so wird die Luft erwärmt, dehnt sich aus, drückt dadurch auf die blaue Flüssigkeitssäule in der Glasröhre und wird sie um einige Dezimeter herunterschieben. (Rudi machte den Versuch, indem er die Entladung seiner größten Leidener Flasche durch die Drahtspirale des Apparats gehen ließ.)

Der Blitz.

Ich will nun noch einiges über die allen bekannte elektrische Erscheinung des Gewitters sagen. Der Blitz ist ein riesenhafter elektrischer Funke, oft von mehreren Kilometern Länge. In seiner Natur ist er von den Funken, die ich hier erzeugen kann, nicht verschieden; auch er ist der Weg eines elektrischen Ausgleiches durch die Luft. Die Lichterscheinung rührt von der kolossalen Erwärmung der Luft und der Staubteilchen her, die dabei ins Glühen geraten. Woher die Wolken, zwischen denen der Blitz überspringt, ihre elektrische Ladung erhalten, kann heute noch niemand bestimmt sagen, es bestehen allerhand Hypothesen hierüber, doch ist keine haltbar genug, um der Erwähnung wert zu sein. Wir müssen uns mit einer allgemeinen Betrachtungsweise zufrieden geben. Wenn wir eine isolierte Spitze oder besser eine Flamme mit den Blättchen eines guten Elektroskopes (siehe Anhang) verbinden und sie an einer langen Stange in die Luft hinaufhalten, während das Gehäuse mit der Erde leitend verbunden ist, so erhalten wir einen Ausschlag, dessen Größe von vielen Faktoren, z. B. Ort, Jahreszeit, Feuchtigkeit, Temperatur, Abstand von der Erde usw. abhängig ist. Diese Tatsache beweist, daß von den höheren Luftschichten nach der Erde zu ein Potentialgefälle vorhanden ist, das man bei sehr großen Schwankungen auf rund 100 Volt pro Meter veranschlagen kann; daraus folgt, daß die ganze Erdoberfläche eine starke negativ-elektrische Ladung besitzt. Dieses bei gutem Wetter ziemlich gleichmäßige Spannungsgefälle erleidet bei Wolken- und Gewitterbildungen ganz beträchtliche Störungen, die so stark werden können, daß zwischen Wolken und Erde oder zwischen zwei Wolken Spannungsdifferenzen auftreten, die in die Millionen Volt betragen. Die Folge dieser großen Spannungen ist der Blitz. Sind die Spannungen nicht so stark, daß es zum Funkenausgleich kommt, so findet eine allmähliche Ausstrahlung der Elektrizität statt, was sich bei Nacht durch feine „Büschellichter“, auch „St. Elmsfeuer“ genannt, zu erkennen gibt: An Blitzableitern, Hausvorsprüngen, Schiffsmasten und ähnlichen hervorragenden Gegenständen sieht man bläuliche Lichtbüschel, die den Glimmentladungen unserer Elektrisiermaschinen gleichen. Endlich sei auf die ebenfalls elektrische Erscheinung des „Nordlichtes“ besser „Polarlicht“ noch hingewiesen; man sieht in polaren Zonen nachts eigenartige prächtige Lichterscheinungen am Himmel, die in ihrer Häufigkeit und Intensität im Zusammenhang zu stehen scheinen mit den Perioden der Sonnenflecke. Man will sie mit den Erscheinungen, die wir später bei den Geißlerröhren kennen lernen werden, in Zusammenhang bringen, doch sind gerade hier die bekannten Tatsachen noch zu spärlich. Es fehlt uns eben für die Elektrizität ein Sinn; wir können sie nicht sehen, nicht hören, nicht schmecken usw. Das ist auch der Grund, warum es so lange dauerte, bis es gelang, mehr in das Wesen der Elektrizität einzudringen, nur aus ihren Wirkungen konnte man auf ihre Gesetze schließen. Dem ernsten und unermüdlichen Forscherstudium ist es aber heute gelungen, den Zusammenhang dieser bisher so geheimnisvollen Naturerscheinungen mit den übrigen unseren Sinnen direkt zugänglichen und daher viel früher erkannten zu finden. Noch nicht alle Fragen sind gelöst, aber der Weg der Erkenntnis liegt offen vor uns.“

Kritik des Vortrages.

Sich verbeugend schlug Rudi sein Vortragskonzept, in das er nur selten einen flüchtigen Blick geworfen hatte, zu, und während die Zuhörer eifrig Beifall klatschten, verschwand er, gefolgt von seiner Schwester, mit würdiger Miene, wie er gekommen. — Unter den Zuhörern war auch ein sachkundiger Onkel, der den Abend noch in der Familie verbrachte. Diesen bat Rudi um eine ausführliche Kritik über den Vortrag, welche etwa folgendermaßen lautete:

„Zuerst muß ich bemerken, daß der ganze Vortrag ein klein wenig zu lang war; er hat zu vielerlei gebracht, und das hat sicher viele des Aufpassens ungewohnte Zuhörer ermüdet. Du hättest manches weglassen können, wie z. B. die ausführliche Beschreibung der Maßflasche; auch hätten andere Abschnitte wie der über elektrische Verteilung kürzer zusammengefaßt werden dürfen. Die Anordnung des Ganzen war gut, nur hätte ich die Beschreibung der Reibungselektrisiermaschine früher gebracht. Auch die Experimente waren gut ausgeführt bis auf die ersten Versuche mit den Holundermarkkügelchen, die sich, da sei weiß waren, von dem weißen Kleide der meist dahinterstehenden Käthe kaum abhoben; ein schwarzer Karton, hinter den elektrischen Pendeln aufgestellt, hätte diesen Übelstand beseitigt. Im übrigen kann ich,“ fuhr der Onkel zu Käthe gewandt fort, „der kleinen Assistentin nur meine größte Bewunderung und Anerkennung aussprechen. Ferner hätte ich an deiner Stelle, wie schon gesagt, vieles kürzer gestaltet, dafür aber noch eingehender über die Gewitterbildung gesprochen. Den Blitzableiter und seine Wirkung hast du ganz vernachlässigt, und das hatte doch sicher sehr viele der Zuhörer interessiert; das hättest du schon bei der Erwähnung der Spitzenwirkung vorbringen können.“ „Ja,“ warf Rudi ein, „den Blitzableiter habe ich im Vortrag nur vergessen, im Konzept steht ein ganzer Abschnitt darüber.“ „Dann habe ich nichts weiter auszusetzen; du hast laut und deutlich gesprochen, und das ist immer viel wert.“ Nun sprachen die beiden noch über die verschiedensten Experimente, und Rudis Onkel wußte noch ein wenig gekanntes, aber leicht ausführbares und sehr interessantes Experiment: Die Benutzung einer Influenzelektrisiermaschine als Motor.

Die Influenzmaschine als Motor.

Am sichersten gelingt der Versuch mit zwei Influenzmaschinen, einer größeren und einer kleineren; man kann aber auch eine der Influenzmaschinen durch eine gute Reibungselektrisiermaschine ersetzen. Von der Maschine, die als Motor dienen soll, entfernt man die Treibschnüre und verbindet die auseinandergeschobenen Elektroden durch zwei Kupferdrähte mit den sich anfangs berührenden Elektroden der größeren Influenzmaschine, die man nun in Gang setzt, wonach die Elektroden so weit als möglich voneinander entfernt werden. Dadurch erhalten die beiden Spitzenkämme der als Motor dienenden Maschine entgegengesetzte Ladungen, z. B. der rechte positive, der linke negative; so werden beide Scheiben auf der rechten Seite positiv und auf der linken negativ elektrisch; sie stoßen also einander ab und beginnen sich in entgegengesetzter Richtung zu drehen, wobei die elektrischen Vorgänge genau so, nur in umgekehrter Reihenfolge, wie bei der die Elektrizität erzeugenden Maschine eintreten. Es ist möglich, daß dabei anfangs die beiden Scheiben derart einander das Gleichgewicht halten, daß sie sich nicht von selbst zu drehen beginnen; es genügt dann ein kleiner Anstoß der einen Scheibe. Hat man die Maschine kurz vorher in Gang gesetzt, so läuft sie sicher von selbst an.

Es sei nun noch erwähnt, daß der Besitzer eines sogenannten Elektrophorkastens die darin meist sehr zahlreich vorhandenen elektrischen Spielzeuge in einem solchen Vortrage nur möglichst kurz vorführen soll; sie unterhalten zwar die Zuschauer, haben aber theoretisch zu wenig Bedeutung; es sind eben nur Spielzeuge, und wir haben darum auch die Beschreibung ihrer Herstellung weggelassen.

[1] Siehe auch, was bei den Leidener Flaschen über die Glasfarbe gesagt ist.

Da Rudis erster Vortrag allgemeine Anerkennung bei seinen Verwandten und Bekannten gefunden hatte, ließ er nicht viel Zeit verstreichen, bis er an die Vorbereitungen zu einem zweiten ging. Er wollte diesen wissenschaftlicher gestalten als den ersten und darum nur Freunde und solche Verwandte einladen, bei denen er mehr Vorkenntnisse voraussetzen konnte. Für die Tanten und Cousinen wollte er dann außerdem noch einen gemeinverständlichen Vortrag halten.

Da es zu weit führen würde, so sei diesmal nicht der ganze Vortrag wörtlich wiedergegeben, sondern es sollen nur die ausgeführten Experimente beschrieben werden. Auch setzte sich Rudi diesmal das, was er sprechen wollte, nicht wörtlich auf, sondern legte sich nur eine Übersicht zurecht, die er während des Vortrages auf dem Tisch liegen hatte; damit er nicht wieder einen Teil vergesse, strich er jeweils den behandelten Abschnitt in seiner Niederschrift, dem Konzept, durch.

Auch diesmal sollte Käthe wieder die Assistentin sein; sie half nicht nur bei der Ausführung der Versuche, sondern sogar bei der Herstellung der Apparate selbst.

Geschichte der Entdeckung des galv. Stromes.

In der Einleitung des Vortrages erwähnte Rudi, daß man während langer Zeit keine andere Methode als die der Reibung und Influenz zur Erzeugung von Elektrizität kannte, bis im Jahre 1789 Galvani, Professor der Medizin in Bologna, eine ihm anfangs unerklärliche Beobachtung machte: er hatte, um den Einfluß der Luftelektrizität auf die Nerven zu untersuchen, an einem eisernen Geländer eine Anzahl an einen Kupferdraht befestigte Froschschenkel aufgehängt. Sobald nun der Wind diese hin und her blies und die unteren Enden der Schenkel das Eisengeländer berührten, zuckten sie heftig zusammen. Galvani selbst kam aber dem Wesen dieser Erscheinung nicht auf die Spur, und erst Volta stellte fest, was für Bedingungen erfüllt sein müßten, damit der Versuch gelänge. Erstens mußten irgend zwei verschiedene Metalle vorhanden sein (bei Galvanis Versuch waren es Eisen und Kupfer), die einander einerseits unmittelbar berühren, anderseits aber durch eine salzige oder sauere Flüssigkeit verbunden sind (der im Salzwasser gewaschene Froschschenkel). Der Froschschenkel selbst war für das Gelingen des Versuches nur insofern nötig, als er einen an sich unsichtbaren Vorgang anzeigte, indem er durch sein Zucken erkennen ließ, daß irgend etwas in ihm vorginge.

Abb. 38. Darstellung des galvanischen Stromes.

Die Entstehung des galv. Stromes.

Volta fand nun durch eine ganze Reihe von Versuchen folgendes: Werden zwei verschiedene Metalle in eine angesäuerte Flüssigkeit gebracht und außerhalb derselben durch einen Draht verbunden, so spielt sich in dem dadurch gebildeten geschlossenen Kreis ein ganz bestimmter Vorgang ab. Der Anzeiger dieses Vorganges war anfangs der zuckende Froschschenkel, doch entdeckte man bald eine ganze Anzahl besserer und zweckmäßigerer (sicherer) Mittel, um das Vorhandensein dieses Zustandes nachzuweisen. Man fand die Ähnlichkeit dieser Erscheinungen mit den bekannten elektrischen Vorgängen und ein sicheres, wenn auch nicht sehr feines Erkennungsmittel war die Erwärmung, die alle vom Strom durchflossenen Leiter zeigen. Hier wies Rudi auf den entsprechenden Versuch in seinem letzten Vortrag hin, während Käthe folgendes einfache Experiment ausführte: In einem Glasgefäß (Gl in [Abb. 38]) hatte sie verdünnte Schwefelsäure (1 Teil Schwefelsäure und 10 Teile Wasser. Man muß hierbei zuerst das Wasser eingießen, und dann unter ständigem Umrühren mit einem Glasstabe langsam die Schwefelsäure zugießen, da eine sehr starke Erwärmung eintritt)[2]. In diese Flüssigkeit tauchte sie während des Vortrages eine Zink- und eine Kupferplatte, die einander selbst nicht berühren durften; an jeder Platte war ein etwa 30 cm langer Kupferdraht angelötet. Zum Nachweis der Erwärmung bei geschlossenem Kreis hängte sie an die Drahtenden eine kleine 1 Volt-Glühlampe, die nun hell aufleuchtete, sobald die Platten in die Flüssigkeit kamen. Auch mit dem in [Abb. 14] dargestellten Luftthermometer wies Rudi die Erwärmung des Drahtes nach und sprach dann über die Vorgänge, die den elektrischen Strom erzeugten.

Die elektromotorische Kraft.

Wenn man irgend zwei verschiedene Metalle, z. B. Kupfer und Zink, in eine angesäuerte Flüssigkeit taucht, so entsteht auf jedem der beiden Metalle eine elektrische Spannung, das ist eine gewisse elektrische Ladung, und zwar ist immer die eine der beiden Platten positiv, die andere negativ elektrisch. Verbindet man nun die beiden Platten mit einem Leiter, z. B. einem Kupferdraht, so gleichen sich die verschiedenen Ladungen aus, doch es bilden sich sofort wieder neue, so daß durch den Draht ein fortwährender Strom fließt. Dabei bemerken wir, daß sich das Zink unter Wasserstoffbildung viel rascher in der verdünnten Schwefelsäure auflöst als unter normalen Umständen, ohne die Gegenwart eines anderen Metalles. Es spielt sich also auch neben dem elektrischen ein chemischer Vorgang ab, und zwar ist der chemische der primäre, der elektrische dagegen der sekundäre. Chemische Vorgänge sind es, die den beiden Metallplatten ihre verschiedene Ladung erteilen. Jedoch müssen auch noch andere Einflüsse dabei im Spiele sein, denn man hat gefunden, daß es genügt, zwei verschiedene Metalle ohne Feuchtigkeit miteinander in Berührung zu bringen, um auf ihnen verschiedene Ladungen hervorzurufen; allein die Anschauungen über diese Dinge sind noch nicht geklärt. Wir wollen nur daran festhalten, daß, wenn irgend zwei verschiedene Metalle in eine angesäuerte Flüssigkeit gebracht werden, auf ihnen entgegengesetzte Ladungen entstehen. Man hat nun durch Versuche die Metalle so in einer Reihe angeordnet, daß je ein vorhergehendes mit irgend einem nachfolgenden in eine saure Flüssigkeit gebracht, immer positiv elektrisch wird, während das zweite negative Ladung erhält. Dabei ist der Unterschied in der Stärke der beiden Ladungen, die sogenannte Spannungsdifferenz, umso größer, je weiter die Stoffe in der genannten Reihe, der Spannungsreihe, auseinanderstehen. Je stärker die Spannungsdifferenz ist, umso stärker wird auch der Strom sein, der den verbindenden Draht durchfließt. Der Strom wird also von einer unbekannten, wahrscheinlich von chemischen Vorgängen herrührenden Energie in Bewegung gesetzt und erhalten, und man spricht deshalb von einer elektromotorischen Kraft; je größer sie ist, umso stärker ist auch der Strom, den sie in Bewegung setzen kann.

Soviel sprach Rudi etwa über die theoretischen Dinge und ging dann dazu über, den Zuhörern die verschiedenen Arten von Stromquellen, bei denen chemische Energie zur Erzeugung der Elektrizität verwendet wird, vorzuführen.

Herstellung verschiedener Elemente.

Da es nicht nur von theoretischem, sondern auch von praktischem Interesse ist, wie man mit einfachen Mitteln starke, ausgiebige Stromquellen, sogenannte Elemente, sich herstellen kann, so sei an dieser Stelle die Anfertigung einer größeren Anzahl der verschiedensten Elemente beschrieben.

Das einfachste Element ist schon in der [Abb. 38] dargestellt; es gibt 1,1 bis 1,2 Volt; es ist ziemlich konstant, jedoch für Demonstrationszwecke nur bei kurzer Benützung geeignet, da der sich an der Zinkelektrode bildende Wasserstoff mit der Zeit lästig auf die Atmungsorgane wirkt.

Abb. 39. Leclanché-Elemente.

Das Leclanché-Element.

Ein sehr einfaches und leicht herzustellendes Element ist das von Leclanché. Wir können uns die Bestandteile dazu kaufen. [Abb. 39] zeigt zwei verschiedene Formen: Bei A dient ein Hohlzylinder aus Retortenkohle mit Braunstein gefüllt als positive Elektrode, bei B steht dagegen ein Kohlenstab, in ein Gemisch von Kohle und Braunstein eingebettet, in einem porösen Tonzylinder. Die einzelnen Bestandteile der Elemente sind bei beiden: erstens ein Glasgefäß (gl). Hierzu können gewöhnliche Einmachgläser verwendet werden; auch kann man von hinreichend weiten Flaschen den oberen Teil samt dem Hals absprengen. Dazu wird die Flasche vorsichtig über einer Flamme so stark als möglich erwärmt (jedoch bei weitem nicht bis zum Glühen!) und dann entlang der Stelle, an welcher der Sprung entstehen soll, mit einem nassen Bindfaden umgeben, worauf der Hals abfällt. Um die dabei entstehenden außerordentlich scharfen Ränder des Glases unschädlich zu machen, versieht man sie mit einem Wulst von Siegellack, der aber sehr heiß auf das vorgewärmte Glas aufgetragen werden muß, da er sonst schlecht hält. Wir können uns auch vier- oder mehrkantige Gläser nach der auf [Seite 78 u. ff.] beschriebenen Weise herstellen. Zweitens ein Zinkzylinder (z). Diesen biegen wir aus mindestens 1,5 mm starkem Zinkblech und versehen ihn mit drei Ansätzen, die auf dem Glasrande aufliegend ihn tragen; außerdem wird an einem der Ansätze ein 30 cm langer, 1 bis 2 mm starker, unisolierter, zur Spirale gewundener Kupferdraht angelötet und die Lotstelle mit Asphaltlack bestrichen. Drittens bei A aus einem hohlen Kohlenzylinder (K), der mit feingekörntem Braunstein (B) gefüllt und unten mit einem Kork verschlossen ist; oben in dem Kohlenzylinder ist eine Klemmschraube (Kl) befestigt. Bei Abb. B haben wir einen porösen Tonzylinder (T) in dem, wie schon erwähnt, ein in einem gleichteiligen Gemisch von feingekörntem Braunstein und feingekörnter Retortenkohle (Reststücke von Bogenlampenkohlen) oder Koks (Bk) eingebettet ein Kohlenstab (K) steht, der um einige Zentimeter den Tonzylinder überragt. An dem freien Ende wird eine Klemme (Kl) angebracht. Die Braunsteinkohlefüllung darf den Zylinder nicht ganz ausfüllen, sondern es sollen oben 2 bis 3 cm freibleiben, welcher Raum dann mit Kolophonium (Ko) ausgegossen wird. Beide Elemente werden bis einige Zentimeter vom oberen Rande mit gesättigter Salmiaklösung gefüllt. Alle Kohlen und auch die Tonzylinder müssen an ihren oberen Enden, soweit diese aus der Flüssigkeit herausragen sollen, einige Minuten in kochendes Paraffin getaucht werden. Ein mit entsprechenden Ausschnitten versehener Deckel aus einem Stück in Paraffin gekochter, nicht zu schwacher Pappe verhindert das zu rasche Verdunsten der Flüssigkeit.

Abb. 40. Holzstab für Anfertigung von Gipszylindern.

Anfertigung von Gipszylindern.

Da wir bei den nachher zu beschreibenden Daniellschen und Bunsenschen Elementen ebenfalls poröse Zylinder brauchen, so sei an dieser Stelle die Herstellung solcher aus Gips beschrieben.

An Hand der folgenden fünf Abbildungen [40] bis [44] ist das Verfahren leicht zu erklären. Wir richten uns einen etwa 30 cm langen, 3 bis 4 cm dicken, runden Holzstab (ein Stück Besenstiel) her und umwinden ihn mit einer dünnen Schnur oder einem starken Leinenfaden, wie dies aus [Abb. 40] bei dem unten freien Ende des Holzstabes zu sehen ist. Um diesen herum wickeln wir nun mehrere Lagen eines starken Papieres, bis der Stab so dick geworden ist, als der Hohlraum des Zylinders weit sein soll. Das Abrollen der Papierumhüllung verhindern wir durch Umwinden mit einem dünnen gewöhnlichen Nähfaden. [Abb. 40] zeigt diesen ersten Bestandteil der Gußform. Nun brauchen wir zwei Gummiringe, die so stark sein müssen, als die Wandungen des Zylinders dick werden sollen. Diese Ringe können wir aus einem Gummischlauche herstellen, indem wir Stücke von passender Länge über eine Kordel ziehen und die Enden mit Gummilösung zusammenkleben. An einem Ringe werden, wie [Abb. 41] zeigt, an zwei Stellen Bindfäden befestigt. Bevor die Ringe auf den Stab geschoben werden, wird dessen Papierbelag mit Fett (Schweineschmalz) eingerieben. Die obere Fläche soll möglichst eben sein, etwa vorhandene Spalten zwischen den einzelnen Papierlagen müssen mit Fett angestrichen werden. Nun wird der eine Ring mit den Fäden auf das obere Ende des Stabes geschoben; der andere von unten her so weit von diesem entfernt, als die Tiefe des Zylinders betragen soll. Aus der [Abb. 42] ist diese Anordnung deutlich zu erkennen.

Abb. 41. Gummiring.

Abb. 42. Holzstab nach Befestigen der Gummiringe.

Des weiteren richten wir uns aus starkem Papier einen ziemlich langen Streifen, der etwa 5 cm breiter ist, als der Abstand der beiden Gummiringe beträgt. Dieser Papierstreifen soll, wie aus dem Längsschnitt der [Abb. 43] zu ersehen ist, über den Stab, durch die Gummiringe von ihm getrennt, aufgerollt werden und zwar so, daß der entsprechende Rand der Papierhülle 1 cm (oder mehr, je nachdem die Stärke des Bodens gewünscht wird) über das obere Ende des Stabes hinausragt. Die Innenseite der Papierhülle muß ebenfalls stark eingefettet sein, und man bestreicht deshalb am besten vor dem Aufwickeln ein entsprechend breites Stück mit Fett. Das selbsttätige Aufrollen der Hülle verhindert man wiederum durch Umwinden mit Bindfaden.

Abb. 43. Aufrollen des Papierstreifens.

Abb. 44. Die fertige Form zur Herstellung von Gipszylindern.

Der Hohlraum, der in [Abb. 43] mit h bezeichnet ist, wird nun mit ziemlich dickflüssigem Gipsbrei unter Benützung eines Messers ausgestrichen, und außerdem wird die Stelle auch außen noch mit einem Wulst von Gips (l) umgeben. Ebenso wird an dem oberen Ende ein Gipskranz m angebracht.

Sind die Gipswülste, die zur Erhöhung der Festigkeit der Form dienen, genügend getrocknet, so wird der obere Gummiring mit Hilfe der beiden Fäden herausgezogen, und nun ist die Form fertig. [Abb. 44] zeigt, wie man sie in einem mit Erde gefüllten Blumentopfe bequem senkrecht aufstellen kann.

Im Gusse darf nur ganz reiner, guter Gips verwendet werden. Wir gehen am sichersten, wenn wir uns an einem bereits erhärteten Stückchen Gips davon überzeugen, ob es, in verdünnte Schwefelsäure geworfen, seine Festigkeit nicht verliert. Der Gipsbrei darf nicht zu wässerig sein, er soll gerade noch gut fließen, wenn er in die Form gegossen wird. Etwa mitgerissene Luftblasen werden durch vorsichtiges Erschüttern der Form zum Steigen gebracht und an der Oberfläche dann abgestrichen. Um dem Boden eine Wölbung nach innen zu geben, wird irgend ein nicht zu stark gewölbter Gegenstand (z. B. ein Schaumlöffel oder irgend ein passender Deckel) eingefettet und auf die Form gedrückt, so daß noch etwas Gips auf den Seiten herausquillt.

Ist der Guß — man kann dies an dem oben herausgequollenen Gips erkennen — hinreichend erhärtet, so wird die Form aus dem Blumentopf herausgenommen und umgedreht und der um den Holzstab gewundene Faden wird an dem freien Ende herausgezogen. Dadurch wird der Stab frei und kann auch herausgenommen werden. Nun rollt man den inneren Papierstreifen nach innen zusammen und nimmt ihn ebenfalls heraus. Die äußere Hülle springt nach Entfernung der Gipswülste und der Schnur von selbst los. Runden wir noch die meist zu scharfen Kanten mit einem Messer ab, so ist der Zylinder fertig.

Indem wir den Holzstab mit verschieden starken und langen Papierbelägen umwickeln, können wir den Zylindern die verschiedensten Formen geben. Die einzelnen Bestandteile der Form lassen sich wieder zusammensetzen und von neuem gebrauchen.

Abb. 45. Kohlenelektrode.

Abb. 46. Trockenelement (Durchschnitt).

Kohlenelektroden.

Für Leclanché-Elemente sind die sog. Kohlebeutelelektroden der Verwendung von Tonzellen vorzuziehen, schon deshalb, weil sie viel einfacher herzustellen sind. Die Ansicht einer solchen Elektrode zeigt [Abb. 45], der Durchschnitt ist in [Abb. 46] dargestellt. Wir besorgen uns eine gewöhnliche Bogenlampenkohle, deren Dicke sich nach der Größe des Elementes richten muß. Für ein Element mittlerer Größe soll sie etwa 1,5 bis 2,0 cm dick und 15 bis 20 cm lang sein. Der Kohlestab muß zu ¾ bis 4⁄5 seiner Länge in einem mit einem Braunsteinkohlegemisch gefüllten Tuchbeutel stecken. Wir feilen nahe dem unteren Ende der Kohle eine nur wenig tiefe Ringnut ein und ebenso an der Stelle, bis zu welcher der Beutel reichen soll. Ein beiderseits offenes Säckchen aus starkem Leinenstoff wird einerseits in die untere Nut eingebunden und mit einem gleichteiligen Gemisch aus ziemlich fein gekörntem Braunstein und Koks (oder Retortenkohle) gefüllt. Damit der Beutel eine regelmäßige Form erhält, umgeben wir ihn mit einem Zylinder aus Pappdeckel, den wir mit einer Schnur umwinden, damit er einigen Druck aushält. Jetzt wird die Füllung unter Zugabe von Wasser mit einem Holzstab so fest als möglich in das Säckchen hineingepreßt und festgestampft; dann wird der obere Rand des Säckchens in die obere Ringnut der Kohle eingebunden. Nach Entfernung des Pappzylinders wird der Beutel noch mit Schnur befestigt, wie dies aus der [Abb. 45] zu ersehen ist. Der aus dem Beutel herausragende Teil der Kohle wird in kochendes Paraffin getaucht und dann wird am oberen Ende die Rundung mit der Feile etwas abgeflacht, damit eine Klemmschraube bequem angesetzt werden kann.

Abb. 47. Zinkzylinder.

Das Trockenelement.

Auch die in neuerer Zeit so sehr beliebt gewordenen Trockenelemente kann man sich leicht selbst herstellen; sie sind ebenfalls nach dem System von Leclanché konstruiert. An Hand der [Abb. 46] sei ihre Anfertigung erklärt: Als Behälter (a in [Abb. 46]) für das Trockenelement wählen wir ein Glasgefäß von passender Größe; den Zinkmantel (siehe unten) selbst als Gefäß zu benutzen, ist nicht empfehlenswert. Ferner fertigen wir uns aus starkem Zinkblech einen zylindrischen Mantel mit einem Fortsatzstreifen an. Wie aus einem Stück Blech zwei solcher Mäntel ohne Materialverlust geschnitten werden, zeigt [Abb. 47]. Der Zinkmantel (b in [Abb. 46]) soll mit 2 bis 3 mm Spielraum in das Glasgefäß hineinpassen. Endlich stellen wir uns eine Kohlebeutelelektrode (c) her, deren Durchmesser je nach der Größe des Elementes 2 bis 5 cm kleiner ist, als der des Zinkzylinders. Die Füllung (d) besteht aus feinem, reinem Sägemehl von weichem Holz, das 1 bis 2 Stunden in einer gesättigten Salmiaklösung gelegen hat. Kurz vor Gebrauch wird das Sägemehl in einen Leinenbeutel gefüllt und durch leichtes Pressen von der überschüssigen Flüssigkeit befreit. Dann gibt man in das Glasgefäß erst eine etwa 5 mm dicke Schicht davon auf den Boden; hierauf werden der Zinkzylinder und die Kohlenelektrode, die vorher in Salmiaklösung stand, eingesetzt und der freie Raum zwischen diesen sowie zwischen Zink und Glas mit der genannten Füllmasse ausgefüllt. Mit einem geeigneten Holzstab muß die Masse recht fest zusammengestampft werden. Die dabei an die Oberfläche tretende Flüssigkeit gießt man erst ab, wenn die Füllung beendet ist; letztere soll die obere Fläche des Kohlebeutels noch etwa 5 mm hoch bedecken. Ist die überschüssige Flüssigkeit abgegossen, so ebnet man die Oberfläche der Füllung, steckt zwei kleine Gummischläuchlein (Ventilschlauch) (e, e) etwa 5 mm tief hinein und gießt nicht zu heißes Paraffin auf die Füllung direkt auf, eine 2 bis 3 mm dicke Schicht (f). Jetzt wird der noch freie Glasrand innen mit einem Wattebausch sehr sorgfältig getrocknet. Die nächste Deckschicht (g) besteht aus Kolophonium-Wachskitt, dem außer ziemlich viel Leinöl auch etwas Spiritus (etwa 5 Volumenprozent) zugesetzt ist; der Kitt muß auch nach dem Erkalten noch eine zähe, fadenziehende Masse bilden. Hiervon wird eine 5 bis 10 mm dicke Lage eingegossen, wobei der Kitt sehr heiß sein soll. Für die oberste Schicht (h) verwenden wir wieder Paraffin oder Asphalt.

Die käuflichen Trockenelemente sind meist nach Verfahren hergestellt, die Fabrikgeheimnisse sind. Die Leistung sehr vieler dieser Fabrikate ist sehr gut, insbesondere kommen für die kleinen Taschenlämpchen sehr gute, kleine Batterien (meist 3 Elemente) in den Handel. Da Rudi gerade diese kleinen Taschenlämpchen viel gebrauchte, sei hier einiges über sie gesagt.

Die Trockenbatterien zu 3 Elementen, meist zusammen in einer Papierhülle, leisten 4 Volt und bringen ein kleines Lämpchen zum hellen Leuchten; besonders erfreut war Rudi, als auch diese 4-Volt-Lämpchen mit Metallfaden, statt Kohlenfaden ausgerüstet wurden, wodurch bei gleichem Stromverbrauch mehr als die dreifache Helligkeit erzielt wurde. Ein Brechen des feinen Metallfadens ist nicht zu befürchten, da er zu kurz ist; sie sind also weit weniger empfindlich als die großen Metallfadenlampen, die gegen Erschütterungen sehr empfindlich sind.

Wer einen möglichst konstanten, starken Strom gebraucht, muß sich schon eine Batterie von Bunsen- oder Daniellelementen herstellen; auch Chromsäurebatterien sind recht geeignet. Wer gute Gelegenheit zum Akkumulatorenladen hat, beschafft sich natürlich eine Akkumulatorenbatterie. Wo solche Gelegenheit fehlt und größere Kosten nicht gescheut werden, sind die Kupronelemente entschieden am meisten zu empfehlen.

Das Bunsenelement.

Das Bunsenelement besteht aus einem Glasgefäß, in dem ein dicker Zinkzylinder steht; in dem Gefäß befindet sich verdünnte Schwefelsäure (auf 10 Teile Wasser 1 Teil Schwefelsäure) und ein poröser Tonzylinder, in dem in konzentrierter, gewöhnlicher Salpetersäure ein starker Kohlenstab steht. Dies Element gibt 1,9 Volt.

Abb. 48. Das verbesserte Bunsenelement.

Das Daniellsche Element.

Das Daniellsche Element besteht ebenfalls aus einem Glasgefäß mit einem porösen Tonzylinder. In ersterem steht ein Kupferzylinder in gesättigter Kupfervitriollösung, in letzterem ein starker Zinkstab oder Zinkmantel in verdünnter Schwefelsäure oder auch Zinksulfatlösung. Die erzeugte elektromotorische Kraft beträgt hier etwa 1,1 Volt.

Verbessertes Bunsenelement.