Unabhängigkeit der Funkenkonstante vom Luftdrucke

XXI. Band. ~929. May, Unabh~ngigkeit der Funkenkonstante vom Luftdruck. 467

Unabh ngigkeit der Funkenkonstante vom Luftdrucke. Von

Kurt May.

Ubersicht. fidtere Arbeiten yon T o e p l e r 1 ergaben den Wert der Funkenkonstante im Be-

reiche von einer Atmosphfire bis ftinf Atmosphfiren als unabhfingig vom Drucke. Diese Messungen erscheinen wegen der Unsicherheit der angewandten Bestimmungs- methode, Einhtillende der Querspannungen yon Wanderwellen mit Reflexion am o f f e n e n Doppelleitungsende, nicht ganz einwandfrei ". Bei nachstehenden Mes- sungen wurde daher in bekannter Weise 3 die Funkenkonstante aus dem Spannungs- maximum neben einem Ohmschen Widerstande W, vgl. Bild 1, ermittelt. Es wird zunfichst diese Anordnung geschildert (Abschnitt 1). Die zitierten ~ilteren Messungen zur Bestimmung der Funkenkonstante k bei Atmosphfirendruck nach dieser Methode werden von einem neuen Gesichtspunkte aus verwertet (Abschnitt 2). Neuere Mes- sungen yon k im Bereiche yon einer Atmosphfire bis 1/10 Atmosph~ire werden mit- geteilt (Abschnitt 3). Der Wert von k bleibt auch in diesem Druckbereiche unge~indert und betrfigt rund 0 ,15 .10 -~.

!. Versuchsanordnung (Bild 1). Es bedeutet:

G den Rezipienten: zwei Glasglocken mit 1 cm breiter Schlifflfiche des Be- rtihrungskreises, je 30 cm tioch, 15 cm Basisdurchmesser. Im Rezipienten 55 cm langer zwNfsprossiger Kfifig yon 12 cm Durchmesser, geerdet; zentral in ihm:

F Ztindfunkenstrecke mit Messingkugeln yon je 4 cm (1,6 cm) Durchmesser.

f"~ Funkenstrecke zur Messung der Entladung- spannung P2~ am Funken.

C C Zwei Kapazit~iten: belegte Glasplatten yon je 3600 cm Kapazitfit.

F ' Funkenstrecke mit Kugeln yon je 4 em Durchmesser mit Mikrometerschraube M.

W Glasrohr, Vf6rmig geknickt, mit ~ CuSO,- LSsung geftillt.

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Bild 1.

B Gleichstrombogenlampe zur Belichtung von F'. H Verschlul3hahn.

Alle Verbindungen bestanden aus Messingrohr yon 0,6 cm Durchmesser. Als Stromquelle diente ein Transformator mit Gltihventilen in Greinacherschaltung. Evakuiert wurde mit einer Olrotationspumpe; die Drucke wurden sowohl mit einem offenen wie mit einem geschlossenen Quecksilbermanometer yon U-Gestalt gemessen.

Ii. Bemerkung zu den/ilteren Nlessungen yon k nach Bild !. A. Bel ichtung:

Die Funkenspannung PF bei F ist yon der Belichtung unabh~ingig, da dm Span- hung jeweils nur langsam gesteigert wurde (h0chstens e in Funken in der Sekunde). Versuche mit wechselnder Belichtung vor Einschliet3ung in den Rezipienten be- stfitigten dies.

1 M. T o e p l e r , ETZ 1924, S. 1049. Vgl. Refc ra te yon M. T o e p l e r , ETZ 1927, S. 1891/92. M. T o e p l e r , Arch. f. Elektrot. Bd. XVII (I9~6), S. 61; Bd. XVIII (1927), S. 551.

31"

A r c h i v f o r ~68 M a y , Un~b]a~ngigkei~ der Funkenkolls tante vom Luftdruck. E l e k t r o t e c h n i k .

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~chiV 470 May, Unabh~ngigkeit der Funkenkonstante zoom Lilftdt:uck.: Elektrotectmik.

Bei den angeffihrten filteren Messungen war eine bes0ndere Belichtung yon F' nicht notwendig, da Versuche ergeben hatten, dab bei dem geringen Abstande zwischen F und F' (etwa 50 cm) die Belichtung von F' durch die freistehende Ztind- funkenstrecke F den Verzug beseitigt. Bei vorliegenden Messungen betrug der Ab- stand zwischen F und F' 55 cm. Versuche vor Einbau yon F in den Rezipienten zeigten, daf3 auch jetzt die direkte Belichtung des Funkens F ' durch den Funken P~ ebenso stark, zum Teil noch st~irker wirkte als die Belichtung von F' durch eine Bogen- lampe yon 4-=6 Amp. in 15 cm Entfernung. Da nach Einbau in den Rezipienten die wirksame Strahlung yon F fortf~illt, mut3te bei den vorliegenden Messungen fi" besonders belichtet werden.

B. Art der Funkenbildung bei F': Nach Versuchen, die gelegentlich der Normung der Funkenbildung zwischen

2-cm-Kugetn zur Spannungsmessung ausgeffihrt wurden, dtirfte zwischen Kugeln bis zu diesem Durchmesser hinab und ftir Schlagweiten his zum Kugeldurchmesser hinauf die Funkenbildung stets aus der Anfangspannung heraus erfo!gen. Vorausgesetzt ist, dab allzu starkes Sprtihen yon Dr/~hten, von Leiterteilen in der N~he des Schlagraumes und dgl. fehlt. Hiernach ist anzunehmen, dab sowohl bei den zitierten wie bei den vorliegenden Messungen die Funkenspannung gleich der Anfangspannung gewesen ist.

Die im Arch. f. Elektrotechnik Bd. 17 (1926) auf S. 67 angegebene, mittels Vorschaltfunkens beobachtete Senkung.. der Funkenspannung kann also im vor- liegenden MeBbereiche nicht auf einem Ubergange yon Glimmgrenzspannung zu An- fangspannung beruhen. Es ist vielmehr anzunehmen, daf3 diese Senkung nut dutch kurze Wanderwellen vorget~iuscht wird, die vom Vorschaltfunken ausgel6st werden und sich der Spannung an den Funkenelektroden fiberlagern.

C. U m g e r e c h n e t e W e r t e yon k : Nimmt man nach Vorangehendem als Anfangspannung die Werte der P e e k -

schen Formel und legt die im Arch. f. Elektrotechnik Bd. 17 (1926), Tabelle 1 und 2, S. 66 mitgeteilten Met3daten einer Neuberechnung zugrunde, so erh~lt man die beiden nachstehenden Tabellen I und 11.1

Als Mittelwert der wahren Funkenkonstante k bei Atmosph~trendruck ergibt sich hiernach rund 0 ,14 .10 -~.

I!!. Funkenkonstante und (iasdruck. Unter der Annahme, daft die Funkenbildung bei F ' aus der Anfangspannung

heraus erfolgt, hatte sich im Gegensatz zu frtiheren Messungen T o e p l e r s ffir k der bedeutend kleinere Wert 0,14 �9 10 -8 ergeben (siehe Abschnitt 2 C). Die nachstehenden Messungcn, die yon mir mit der Versuchsanordnung nach Bild 1 vorgenommen und An- fang August vorigen Jahres abgeschlossen wurden, sollten dazu dienen, das neue Ergebnis zu prfifen, gleichzeitig aber fiber die Abh~ngigkeit der Funkenkonstante vom Luftdrucke bis zu 1/10 Atmosphere hinab Aufkl~rung zu geben.

Die Mef3werte und die aus ihnen errechneten Werte ftir k sind in Tabelle III und IV zusammengestellt.

Spalte 1 enth~ilt die Werte des Druckes im Innern des Rezipienten, Spalte 16 die Werte des Druckes im Versuchsraum, Spalte 17 die zugeh6rigen Temperatur- werte. Die auf Grund von Spalte 16 und 17 ftir k sich ergebenden Korrekturen sind in Spalte 18 aufgeffihrt. Spalte 19 enth~lt den korrigierten Mittelwert yon k. Die Bedeutung der fibrigen Spalten geht aus Tabelle I und II ohne weiteres hervor.

Die wahre Funkenkonstante erweist sich also auch im Druckbereiche von einer Atmosph~tre bis 1/1 o Atmosph~tre innerhalb der Versuchsunsicherheit als unabh~ngig vom Luftdrucke. Ihr Wert betr~gt im Mittel rund 0 ,15 .10 =3.

Herrn Prof. T o e p l e r an dieser Stelle Dank ffi/~ Anregung zfl dieser Arbeit und f~rdernden Ratschlag [

1 Die Bedeutung der einzelnen Spalten ist~ soweit nicht Unmittelbar klar, 1. r angegeben.