Ueber Widerstandsmessungen mit dem Differentialinductor

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828 A. Elsas.

Der Stromkreis kann noch einen etwas grosseren Durch- messer erhalten, der B a h t etwas dicker genommen werden, sodass sich die Erwarmung vermindert.

Die Hygroskopicitat muss herabgesetzt werden. Ferner wird eine erhebliche Verbesserung der Resultate erreicht, wenn zwei Beobachter sich unterstiitzen, wodurch sich die Dauer des jedesmaligen Stromschlusses auf weniger als die Hhlfte reducirt; damit werden alle Wirkungen der Strom- warme verkleinert.

Endlich ist eine geeignete Arretirung an der Wage an- zubringen, ebenso ein passendes Gehause, und das Beobach- tungsfernrohr mit dem Instrument fest zu verbinden, sodass es mit demselben gedreht werden kann.

Mi inchen , 13. Aug. 1888.

X. Ueber Widerstandsmessungen mit d e m Different ial inductor; vom A. Elsns.

Es hat nicht an Versuchen gefehlt, das Telephon zur Prufung der Stromgleichheit in zwei gleichgewickelten, auf eine mit dem Telephon verbundene Spirale in entgegenge- setzter Weise inducirend wirkenden Spulen ebenso zu be- nutzen, wie zur Constatirung der Gleichlieit von Wechsel. strijmen, welche in entgegengesetzter Richtung die Zweige der W h e a t s t o n e 'schen Briickencombination durchlaufen und sich in der Briicke aufheben. Indessen scheinen die beru- fenen Vertreter der physikelischen Wissenschaft und der Electrotechnik der Anwendung des Telephons zur Verein- fachung electrischer Messungen nach der Differentialmethode nicht vie1 Vertrauen entgegenzubringen , wozu nicht wenig die Discussion, welche sich an die Versuche des Hrn. R o - sen t h a l ' ) gekniipft hat, beigetragen haben mag. Neuer-

1) B o s e n t h a l , Electrotechn. Zeitschr. 4. p. 147. 1883.

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dings hat Hr. M o e n n i c h l ) ein Patent fur einen Differen- tialinductor erhalten, der im Princip mit einer von Hrn. R o s e n t h a l beschriebenen Einrichtung ubereinstimmt. An- gesichts dieses neuen Versuchs , Differentialinductoren mit Telephonbeobachtung in die Praxis einzufiihren, erlaube ich mir , meine Erfahrungen mit einem ebensolchen Apparat, den ich vor langerer Zeit fur einen speciellen Zweck con- struirt hatte, kurz mitzutheilen. Da ich monatelang taglich Widerstandsmessungen mit demselben ausgefiihrt und die Resultate vielfach rnit den anderweitig erhaltenen verglichen habe, glaube jch ein Urtheil uber die Brauchbarkeit ahn- licher Einrichtungen gewonnen zu haben.

Die Differentialwickelung meines Apparates ist auf eine Spule mit massivem Eisenkern, welche ungefahr diesel- ben Grossenverhaltnisse besitzt, wie der F. K o h l r a u s c h l - sche Inductionsapparat zur Telephonbriicke 2, sie zeigt , an. gebracht. Ein rnit Seide iibersponnener, gut isolirter Kupfer- draht iron 0,7 mm Durchmesser und 16,80 m Lange ist rnit Sorgfalt bifilar in 278 Doppelwindungen direct auf den Eisenkern gespult und nachher durchschnitten worden. Ueber diesen Doppeldraht wurde 0,4 mm starker, ebenfalls gut isolirter Kupferdraht in 2016 Windungen aufgespult. Die Drahtenden der bifilaren Wickelung fuhren zu vier Polklem- men A, , A,, El, E,, welche nebeneinander liegen und den Klemmen eines Differentialgalvanometers entsprechen, wah- rend die beiden Enden des diinnen Drahtes in zwei anderen Klemmen endigen, welche mit dem Telephon verbunden zu werden bestimmt sind.

Um diese Einrichtung an Stelle eines Differentialgalva- nometers zur Messung von Widerstanden mit Hulfe eines Rheostaten verwenden zu konnen, bedarf man naturlich eines periodischen Stromes. Man bedient sich bequem der Wech- selstrome von einer Inductionsspirale ; ich habe meist einen D u b o i s’schen Schlittenapparat und die Inductionsspule von der K o h l r a u s c h’schen Briickenvorrichtung benutzt; es ist

1) P. Moennich, Centralbl. fur Electrotechn. I). p. 53. 1887; vgl.

21 F. K o h l r a u s c h , Wied. Ann. 11. p. 653. 1880. Beibl. 11. p. 457. 1887.

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aber ganz unwesentlich, wie der intermittirende Strom er- zeugt wird, ob man primare oder secundare Strome hat , ob ihre Periode gross oder klein ist.

Zur Vorprufung des Apparates wurden die Klemmen A, und A, rnit der Stromquelle, El und E2 miteinander ver- bunden; das mit den Klemmen T des secundaren Drahtes verbundene Telephon gab dann auch nicht den schwachsten Ton, womit die Gleichheit der Differentialzweige in Bezug auf Selbstinduction erwiesen war. Auch die Gleichheit der Widerstande war in befriedigender Weise erreicht worden.

Um storendes Gerausch und directe Induction auf die mit dem Telephon verbundene Spirale zu vermeiden, ist es zweckmassig, die als Stromquelle dienende Inductionsspirale nicht im Arbeitsraum aufzustellen; wenn das nicht zu um- gehen ist, bringe man sie wenigstens nicht in unmittelbare Nahe des Differentialinductors, ohne die Apparate so ZLI

stellen, dass ihre Axen sich kreuzen. Zur Bestimmung von Widerstanden zwischen 100 und

400 S.-E. (grossere Widerstande habe ich nicht gemessen) bediente ich mich eines Stopselrheostaten, mit welchem die Messung ohne Anwendung eines Commutators zur Vertau- schung der Widerstande auf 0,l Proc. genau wurde. Waren beispielsweise Rheostaten zur Vergleichung in die beiden DiEerentialzweige eingeschaltet, und erlosch der Ton im Telephon, wenn beiderseits die Stopsel 100 gezogen wurden, so t ra t derselbe deutlich wieder auf, sobald ich auf einer Seite noch den Stopsel 0,l herausnahm. Bei 400 S.-E. auf beiden Seiten konnte ich einen Unterschied von 0,l S.-E. nicht constatiren; aber 0,3 bis 0,5 S.-E., also im Durchschnitt wieder 0,l Proc. des zu messenden Widerstandes, je nach der Gunst der Umstiinde etwas weniger oder mehr, stellten den erloschenen Ton deutlich wieder her. Es beeintrach. tigte die Empfindlichkeit der Messung nicht, wenn ich einen Widerstand des einen Rheostaten mit der Summe der klei- neren Widerstande in dem anderen Kasten iiquilibrirte. Nur mussten die zu vergleichenden Widerstande frei von Selbst- induction sein.

Will man bei Widerstanden unter 100 S.-E. mit der

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gleichen Genauigkeit von 0,l Proc. messen, so wird man neben dem Rheostaten noch einen Messdraht einschalten miissen. Ich erwartete, hierdurch sogar eine grossere Em- pfindlichkeit erzielen zu konnen , fand aber, dass Rollencon- tacte sehr ungenugende Resultate geben , Schleifcontacte immerhin einer vorsichtigen Behandlung bediirfen, wenn die Genauigkeit von 0,l Proc. verbiirgt werden soll. Jedenfalls muss man, um Mange1 des Contactes unwirksam zu machen. den Messdraht zwischen den Stopselrheostaten und den zu messenden Widerstand schalten, also den Schleifcontact mit letzterem und der Stromquelle verbinden, sodass derselbe Verzweigungspunkt des Stromes wird. Auch empfiehlt sich die Vertauschung der Widerstande mittelst des Commutators. Bis zu 10 S.-E. herunter war die Genauigkeit von 0,l Proc. noch zu erreichen , bei kleineren Widerstanden nahm sie naturgemass ab. Indessen konnte ich bei einiger Vorsicht noch bei 1 S.-E. eine Differenz von 0,002 S.-E. erkennen.

Es bedarf wohl kaum der Erwahnung, dass der von mir verwendete Differentialinductor wegen des geringen Wider- stsndes zu Messungen nach der Kirchhoff’schen Neben- schlussmethode unqeeignet ist. Dagegen kann man als ein bequemes Mittel zur Vergrbsserung der Empfindlichkeit bei Bestimmungen kleiner Widerstande die Vertauschung des Telephons mit der Stromquelle in Anwendung bringen, vor- ausgesetzt, dass das Telephon mit seinen Zuleitungsdrahten geringeren Widerstand besitzt, als die stromgebende Spirale. incl. Zuleitungsdrahte.

Ich glaube, dass nicht nur der Electrotechniker und Mechaniker, sondern auch der Physiker, sobald nicht die grosstmogliche Pracision der Messungen erstrebt wird , sich mit der Genauigkeit , welche der bescliriebene Apparat be- quem zu erreichen gestattet, begniigen kann. An Einfachheit der Hiilfsmittel und der Beobachtung bleibt sicher nichts zu wiinschen iibrig.

Die schlechte Eigenschaft des Differentialinductors darf indessen nicht ubersehen werden: er ist sehr empfindlich gegen Phasenverschiedenheiten der die beiden Zweige durch- fliessenden Wechselstrome. Gleichviel, ob Selbstinduction in

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metallischen Widerstanden oder Polarisation in Electrolyten die Veranlassung ist, Phasenverschiebungen der electrischen Schwingungen in einer der Differentialwickelungen haben einen vie1 grosseren Einfluss, als bei dem K o h 1 r a u s c h’schen Bruckenapparat.

Nur in Ausnahmefallen kann man Flussigkeitswider- stande in derselben Weise messen, wie inductionsfreie me- tallische WiderstBnde. Nicht einmal bei Einschaltung eines Kupfervoltameters konnte ich das Telephon zum Schweigen bringen oder seinen Ton auf ein charakteristisches Minimum daxnpfen. Dagegen habe ich mich in speciellen Fallen, bei- spielsweise zur Untersuchung der Losungen von Bleisalzen zwischen Electroden von frischgeschabtem Blei gelegentlich einer Studie uher Accumulatoren mit Vortheil des Differen- tialinductors unter Beibehaltung der gewahnlichen Schaltungs- weise der Widerstainde bedient.

Auch die Bestimmung des inneren Widerstandes gal- vanischer Elemente lasst sich nur unter giinstigen Umstanden in der Weise ausfuhren, dass man das Element, resp. die Batterie aus paarweise gegen- und hintereinander geschalteten Elementen wie einen zu messenden metallischen Widerstand in den einen Diflerentislzweig bringt, wahrend der andere den Rheostaten enthalt. Nach der Theorie sollten sich dnnn die WechselstrGme trotz der electromotorischen Kraft bei Gleichheit der Widerstande in beiden Windungen gleich ver- zweigen und keine Inductionswirkung auf die secundare Wickelung mit dem Telephon ausiiben. I n Wirklichkeit liessen sich Messungen nur an Elementen mit massiger und constanter electromotorischer Kraft, wie Dan ie l l , M e id in - g e r , L e c 1 a n c h 15, ausfuhren , wahrend alle Versuche , die Methode auf Chromsaure- und Bunsenelemente oder Accu- mulatoren anzuwenden, vergeblich waren. Nicht einmal zwei in gleicher Weise frisch dargestellte und gegeneinander ge- schaltete Elemente der letzteren Art, gestatteten eine einiger- massen befriedigende Messung, wahrend ich bei Batterien yon 6 bis 14 LeclanchE-Elementen, die ich lange Zeit be- nutzt und wiederholt neu beschickt habe, immer bequem die Xessung auf 2 Proc. genau ausfuhren konnte.

Widerstands m e s it nye n. 533

Nach dem Vorhergehenden kiinnte es scheinen, als oh der Differentialinductor nur fur Bestimmungen inductions- freier metallischer Widerstande allgemein brauchbar sei. I n - dessen lasst er sich auch leicht zur Widerstandsbestimmung von Electrolyten anwendbar machen, wenn man Get'asse mit drei Electroden a b c , von denen die ansseren, a und c, ein- ander miiglichst gleich sind, benutzt. Die Entfernung a b sei kleiner als 6c. Dann verbinde man 6 mit der Stromquelle und lege nb unter Vorschaltung eines Rheostaten in den einen Differentialzweig, b c in den anrleren. Durch diese Schaltung wird in beiden Windungen die Phasengleichheit der Wechsel- striime geniigend genau heygestellt, wenn man die Wider- stande mit Hiilfe des Rheostaten abgleiclit; man misst hierbei die Differenz der electrolytischen Widerstande zwi- schen bc und ba. Sollen die specifischen Widerstande ver- schiedener Flussigkeiten verglichen werden, so mussen die Electroden stets dieselbe Lage zu einander erhalten; ich habe zu diesem Zwecke an einem parallelepipedischen Troge Marken angebracht, welche mir gestatteten, die drei aus gleichen rechteckigen Streifen bestehenden Electroden ein- ander parallel und bis zur selben Tiefe einzuhangen und stets die gleiche Eliissigkeitsmenge einzufullen. Die Con- stante des Gefasses kann durch Messungen mit einer Flus- sigkeit von bekanntem specifischen Widerstande bestimmt werden, wie es F. K o h l r a u s c h 1. c. empfiehlt.')

Ich erlaube mir, noch darauf aufmerksam zu machen, dass der Differentialinductor auch nls Demonstrationsapparat im physikalischen Unterricht an Schule und Universitiit sehr geeignet sein durfte.

M a r b u r g , im November 1855.

1) Vgl. F. K o h l r a u s c h , Leitfaden d. prakt. Physik. 6. Anfi. ~ S Y ; p. 244.

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