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IV. Ehfache Methoden wnd Imstrzcmente xw WWstandsmesswng irnsbesondem dw EZectroZytew;

v m P. Kohlrausch. (Aus den Verh. d. phys.-med. Ges. zu Wurzburg, N. F. 15., vom 21. Febr.

1880 mitgetheilt vom Hrn. Verf.)

Die Aufgabe, electrische Widerstande in Fliissigkeiten zu bestimmen, trifft nicht allein den Physiker. Das electrische Leitungsvermogen einer Substanz gehort zu deren funda- mentalen Eigenschaften, und es ist offenbar wiinschenswerth, dass ahnlich, wie etwa die Dichtigkeit, das Lichtbrechungs- vermbgen, die specifische Warme, so auch die electrische Lei- tungsfahigkeit eines Korpers eine leicht messbare Griisse werde.

Nachdem die friihere Umstandlichkeit und grosstentheils Ungenauigkeit solcher Messungen durch die Anwendung von Wechselstromen beseitigt worden war, wiinschte ich auch die instrumentellen Anspriiche, welche das neue Verfahren mit sich brachte, zu vereinfachen. Denn wenn auch die erste von N i p p o ld t und mir beschriebene Beobachtungs- weise spater in den Hiilfsmitteln und in der Ausfuhrung wesentlich vereinfacht wurde dadurch , dass an die Stelle der treibenden Sirene ein Uhrwerk trat und dadurch, dass man die Strommessung auf eine Nullmethode zuriickfuhrte, so blieben der kostspielige rotirende Magnetinductor und das allerdings genaue aber grosse Vorsicht erheischende und nicht einfach aufzustellende Electrodynamometer doch Bestandtheile unseres Verfahrens, welche dessen weiterer Verbreitung im Wege standen.

Es sol1 hier gezeigt werden, wie man diese beiden Theile durch andere Hiilfsmittel ersetzen kann, die weder in der Herstellung noch in der Anwendung an Einfachheit etwas zu wiinschen iibrig lassen.

D e r S t r o m e r r e g e r . Elchon in einem vor kurzem er- schienenen Aufsatze habe ich erwiihnt , dass mit gleichem Erfolg wie die Wechselstrosne des rotirenden Magnets die- jenigen eines Stromunterbrechers gebraucht werden konnen. Ich bediente mich damals des Dubois-Reymond'schen Schlitten- apparates. Ein fur unaere Anwendung besonders eingerich-

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teter Inductionsapparat lasst jedoch einige Vortheile erzielen. Ich habe das Instrument in folgender Gestalt gebraucht. (Fig. 8 Taf. V).

Wahrend der gewohnliche Inductionsapparat den Zweck eines moglichst plotzlich verlaufenden Oeffnungsstromes im Auge hat, ist fur uns vielmehr ein moglichst gleichmassiger nicht zu rascher Verlauf der Schliessungs- und Oeffnungs- strome wunschenswerth. Daher besitzt der Apparat anstatt des Eisendrahtbundels einen s o l i d e n E i s e n k e r n , einen wei- chen Cylinder von 16 mm Durchmesser und 100 mm Lange.

Auf diesen Kern ist der i n d u c i r e n d e D r a h t von 0,8 mm Durchmesser in 6 Lagen von zusammen etwa 520 Windungen aufgewunden. Das eine Drahtende steht in be- kannter Weise mit einem Neeft‘schen H a m m e r in Verbin- dung, dessen Unterbrechungsstelle um der Sicherheit des Schlusses willen durch einen verstellbaren Q u e c k s i l b e r - n a p f mit eintauchender scharfer Platinspitze gebildet w i d . Zur Vermeidung der Quecksilberdampfe wird ein wenig destillirtes Wasser auf das Quecksilber gegossen. Die Platin- spitze sitzt in gewiihnlicher Weise an einem federnden Stiel, der zugleich ein Stuckchen Eisen als Anker tragt. Die Feder fiihrt etwa 100 Schwingungen in der Secunde Bus, ent- sprechend also einem 200maligen Stromwechsel in der Secunde.

Bewegt wird der eiserne Anker vermoge der Anziehung von einem Fortsatz des Eisenkerns. Ein Schraubchen mit feinem Gewinde lasst den Abstand des Ankers von dem eisernen Fortsatz verstellen.

Als i n d u c i r t e S p u l e sind dann uber’ den inneren Draht etwa 2800 Windungen eines gut mit Seide isolirten 0,4 mm dicken Drahtes gewickelt,, getrennt in zwei Abthei- lungen, die mittels einer Stijpselvorrichtung wie zwei galva- nische Elemente einzeln oder hinter- oder nebeneinander verbun- den als Ihreger der Wechselstrome gebraucht werden konnen.

Als galvanische Saule fur den inducirten Strom eignen sich etwa zwei kleine Bunsen’sche, oder drei Daniell’sche oder sechs bis acht Smee’sche Becher.

Ausgefiihrt ist der Apparat in der Werkstatte von Herrn E u g e n H a r t m a n n in Wiirzburg.

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Das E l e c t r o d y n a m o m e t e r a l s S t r o m m e s s e r . Den eben beschriebenen Inductionsapparat kann man gerade so wie den Rotationsinductor mit dem Dynamometer in der Briicke verbinden. I)

Ich will hier auf eine Fehlerquelle bei dergleichen Be- stimmungen hinweisen. Wenn namlich die beiden Dynamo- meterrollen nicht senkrecht auf einander stehen, so induciren die Wechselstrome der einen Rolle auf die andere, was be- trachtliche Fehler in der Messung nach sich ziehen kann. Die genau senkrechte Stellung lasst sich iibrigens mit den Wechselstriimen leicht priifen. Man schliesst zu dem Zwecke die eine Rolle durch den Inductor, die andere aber einfach in sich selbst. I n der richtigen gegenseitigen Stellung erfolgt keine Ablenkung.

Fiir die Beobachtung unserer Wechselstrome kann man dem Weber’schen Dynamometer eine etwas hrtndlichere Ge- stalt geben. Anstatt niimlich die Stromleitnngen zu der beweglichen Rolle durch zwei Aufhangedrilhte zu vermitteln, welche immer eine umstandliche Aufhangung mit sich bringen, kann man sich auf einen Aufhangedraht beschranken und die andere Leitung durch eine Electrode erzielen , welche unten an der Rolle angebracht ist und in ein Gefkss mit Fliissigkeit (verdiinnte Schwefelsaure) untertaucht. Hier- durch, entgeht man nicht nur der bifilaren Aufhangung, die manche Uebelstande, auch in der Constanz der Einstellung bietet , wenn die Drahte sehr nahe zusnmmengelegt werden miissen, sondern man erzielt auch trotz dem ganz kurzen Aufhangedraht eine grossere Empfindlichkeit des Instru- mentes. Das Instrument wird zugleich leicht transportabel. Auch die Dampfung der Schwingungen durch die Fliissig- keit nimmt dem Dynamometer seine sonstige fur die Be- obachtung unbequeme Unruhe.

Ich habe die aussere, feste Rolle aus zwei Halften zu- sammengesetzt , sodass die bewegte Rolle leichter werden konnte und rascher schwingt. Der Verlust an Empfindlich- keit durch die Durchbrechung des Multiplicators lasst sich durch seine schmalere Gestalt wieder einbringen.

1) Vgl. Kohlrausch u. Grot r ian , Pogg. Ann. 164. p. 3. 1875. *

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Den bis jetzt angestellten Proben nach scheint das Dynamometer in dieser Gestalt fur Wechselstrome gut brauchbar zu sein.

Dasselbe ist gleichfalls von Herrn H a r t m a n n aus- gefuhrt worden.

D a s Be l l ’ sche T e l e p h o n a l s S t r o m m e s s e r . Wer- den die Wechselstrome durch ein Telephon gefuhrt, so tont die angezogene Platte. Der Sinusinductor bewirkt diese Tone verhdtnissmiissig schwach. Die durch Unterbrechung erzeugten Wechselstrome aber verlaufen plbtzlicher , und das Telephon, in die Briicke eingeschaltet, zeigt sich bei dem vorhin beschriebenen Inductionsapparat geeignet , um sehr scharf zu beurtheilen, wann der Bruckenstrom ver- schwindet. Unter giinstigen Bedingungen lasst sich das Entstehen eines Stromes schon horen, wenn zwei Wider- stande in den Verzweigungen urn vie1 weniger als ein Tausendtel ungleich gemacht werden. l)

D a eine solche Empfindlichkeit fur die meisten Zwecke genugt, so haben wir also fur die Wechselstriime ein Priifungs- mittel, welches sogar die gewohnlichen Galvanoskope an Einfachheit iibertriflt..

Selbst fur metallische Widerstande, die nicht aufgespult sind, kann man die Wechselstrome mit dem Telephon vor- theilhaft verwenden.

Beobachtungen mit dem Telephon in der Briicke, wenn in einem Zweige eine Fliissigkeitszelle eingeschaltet ist, hat schon Herr W i e t l i s b a c h angestellt. 2, Seine Wahrnehmung, dass in diesem Falle das Telephon durch keine Stellung des Contacts anf dem Messdraht zum volligen Schn-eigen ge- bracht wird, hatte auch ich unter Umstanden, aber keines- wegs unter allen Urnstanden, gemacht. Sind die Electroden gut platinirt, so liess schon bei einer Grosse von 1000 qmm das Verschwinden des Tones nichts zu wunschen ubrig.

1) Um nicht durch den Stromunterbrecher gestort zu werden, mag man den Inductionsapparat in einem andern Zimmrr aufstellen oder denselben auf eine woiche Unterlngc setzen und clas freie Ohr mit etwas Watte verstopfen.

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2) W i e t l i s b a c h , Bed. Jlonntsber. 1879. p. 280.

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Auch bei blos metallischen Widerstanden tritt Aehnliches auf. Im erstern Falle ist, die Polarisation, im zweiten jedenfalls eine Selbstinduction von Drahten, welche nicht vollkommen bifilar aufgespult sind, die Veranlassung, dass der verschie- dene Verlauf des Oeffnungs- und des Schliessungsstromes das vijllige Ausloschen des Tones verhindert. Herr W i e t - 1 i s ba c h hat in seiner Arbeit eine Theorie der Erscheinung gegeben.

D e r S t r omv e r z w ei ger. Unsere friiheren Messungen wurden in der Weise ausgefiihrt, dass man den Rheostaten- widerstand, welchem der Fliissigkeitswiderstand gleich war, aus zwei Beobachtungen des Dynamometerausschlages bei verschiedenen, dern gesuchten nahe gleichen Widerstanden interpolirte. Wegen der an dem Dynamometer fehlenden Dampfung war dieses an sich schon empfehlenswerthe Ver- fahren nuch das bequemste.

Bei dem Telephon nun fallt die Veranlassung und auch die Moglichkeit des Interpolirens fort, woraus folgt, dass hier dem Stopselrheostaten eine Widerstandsvorrichtung mit stetiger Aenderung, z. B. ein Schleifcontact in der Wheat- stone’schen Verzweigung vorzuziehen ist. Dadurch wird zu- gleich der kostspielige Widerstandssatz durch eine geringe Anzahl von Vergleichswiderstanden ersetzt.

Eine Reihe von Versuchen, die Herr L o n g auf meine Veranlassung ausfuhrte, ergab, dass in der That de? aus- gespannte Draht mit Schleifcontact in Verbindung mit dem Telephon durchaus befriedigende Resultate lieferte.

Nun hat man es bei Fliissigkeiten meistens mit ziemlich grossen Widerstanden zu thun, also empfiehlt sich fur die Messung auch in dem Verzweigungsdraht ein grosserer W iderstand als der auf den gewohnlichen derartigen Vor- richtungen gebrauchte. Beliebig diinn aber kann man den Draht wegen der Erwiirmung und wegen des unsichern Contactes nicht anwenden; ein langer ausgespannter Draht bietet andererseits grosse Unbequemlichkeiten.

Bus diesen Griinden habe ich den Verzweignngsdraht a u fg e w un d en.

Ann. d. Phgs. u. Chem. N. F. XI. 42

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Die so entstandene ,,Bruckenwalze", ebenfalls von Herrn H a r t m a n n ausgefbhrt, bewiihrt sich als sehr bequem, und scheint mir auch fur andere Anwendungen Vorzuge Tor dem gerade gespannten Draht zu besitzen.

Eine Abbildung der Bruckenwalze findet sich Fig. 5 Taf. V. Die Walze besteht , um Temperaturanderungen rasch

auszugleichen, aus Serpentin. Dieselbe hat 45 mm Lange und 100 mm Durchmesser. In 'die Cylinderflache ist in 10 Windungen eine Schraubenlinie leicht eingeschnitten, auf welche der Messdraht (Neusilber 0,2 mm dick, 3 m lang) aufgewunden ist. Der Gesammtwiderstand dieses Drahtes betragt etwa 15 Q.-E.

Als verstellbarer Contact dient wie bei dem Siemens'- schen Universalgalvanometer ein Rollchen.

Dasselbe hat eine Bewegung auf einem runden, der Cylinderaxe parallel stehenden Stift und wird mit diesem durch 2 Federn mit geeigneter Kraft gegen den Walzen-. draht angedruckt. Vermoge einer feinen, auf den Umfang des Rollchens eingeschnittenen Nuth folgt dasselbe den Be- wegungen des Drahtes - so wie bei einer bekannten iiltern Rheostatenvorrichtung von J a c o b i. Damit Thermostrome vermieden werden, bestehen Rollchen und Axe aus Neu- silber, welche Vorsicht fur die Wechselstrome ubrigens nicht nothwendig ist.

Die Federn, welche die Axe des Rollchens tragen, leiten zugleich den Strom von dem Rollchen weiter.

Die beiden Drahtenden auf der Walze stehen je mit einer messingenen Axe der Walze in Verbindung, von wel- cher die Leitung zu den iiussersten Elemmen gefuhrt ist. Da nun bekanntlich ein gewohnliches Axenlager keine sichere galvanische Verbindung liefert, so wird die ableitung von den Axen durch einen Burs t encon tac t (wie bei den mo- dernen Inductionsmaschinen) aus 20 harten federnden Mes- singdriihten gebildet. Diese Ableitung hat sich ausgezeichnet bewtlhrt.

In dem holzernen Fuss des Instruments befinden sich die zur Vergleichung dienenden vier Widerstb.de von 1, 10, 100, 1000 Q.-E., und zwar zwischen den funf mittleren

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Messingklijtzen, die durch Stopsel verbunden werden konnen. Diese Auswahl von Widerstinden lasst fur jeden zu messen- den Widerstand zwischen 0,3 und 3000 Q. E. die Moglich- keit zu, stets einen Vergleichsdraht zu wahlen, dessen ,Ver- haltniss gegen den zu messenden Widerstand im ungleichsten Falle 1 : 10 betragt; ein fur die genaue Vergleichung noch recht gunstiges Verhaltniss.

Ausserhalb der genannten funf Klotze stehen nun noch zwei dergleichen, an denen sich die aussersten Klemmen und die Leitungen von dem Walzendraht befinden. Zwischen einen dieser Endklotze und seinen Nachbar schaltet man den zu bestimmenden Widerstand und stopselt auf der an- deren Seite alles, mit Ausnahme der Widerstandsrolle, welche zur Vergleichung dienen soll.

Galvanoskop oder Telephon werden mit den Endklotzen serbunden, wahrend die Saule oder der Inductdr zwischen das Contactrollchen und den Klotz, an welchem der zu be- stimmende Widerstand hangt, mittels der betreffenden Klem- men eingeschaltet wird.

D i e W i d e r s t a n d s g e f a s s e . . F u r die Gefasse, welche die Flussigkeiten fur die Widerstandsbestimmung aufnehmen, haben wir verschiedene Formen angegeben.’) Diejenigen der beigegebenen Figur sind insofern vorzuziehen , als sie am wenigsten Flussigkeit bediirfen. I ch habe solche Gefasse jetzt mit Electroden von 45 mm Durchmesser angewandt. Das Verbindungsrohr der beiden Trichter hat etwa 100 mm Lange. F u r verschieden gut leitende Flussigkeiten sind naturlich verschiedene Weiten zweckmassig. Nimmt man fiir die engste Rohre etwa 8 mm lichten Durchmesser, so geben die bestleitenden ElBctrolyte etwa 30 Q.-E. Wider- stand in dieser RShre. Verfiigt man ausserdem uber Rohr- weiten von etwa 14 und 25 mm sowie fur sehr schlecht leitende Flussigkeiten noch uber ein einfaches gebogenes Rohr von 45 mm Durchmesser, so wird man allen Anforde- rungen geniigt haben.

Die Electroden habe ich jetzt versuchsweise ails Silber 1) K. u. Grotrian, Pogg. Ahn. 161. p. 381. 1874 u. Kohlrrtusoh,

Wied. Ann. 6. p. 5. 1879. 42 *

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anstatt aus Platin herstellen lassen und gut platinirt. Die Stiele der Electroden werden in den Hartkantschukdeckeln festgeklemmt; Marken an den Gefasswanden oder an den Stielen selbst lassen die Tiefe des Eintauchens in die Ge- fasse fixiren.

Bei der Messung, welche ja einer genauen Temperatur- bestimmung bedarf, stehen die Gefasse naturlich in einem geeigneten Flussigkeitsbsde. Dabei werden sie von einem Drahtgestell getragen. Wenn das Bad mit der Flamme geheizt wird, ist zur Vermeidung heisser Stromungen ein doppelter Boden erforderlich; am einfachsten durch ein in das Bad gestelltes Tischchen aus durchbrochenem Blech oder Drahtnetz mit etwa 1 cm hohen Fussen gebildet. Auch die beschriebenen Gefasse mit Zubehor konnen von Herrn H a r t m a n n bezogen werden.

Die Widerstandscapacitat der Gefakse ermittelt man dadurch, dass man eine Flussigkeit von bekanntem Leitungs- vermogen einfullt und deren Widerstand bestimmt. Ich will noch einmal anfuhren, welche von den bereits bekannten Flussigkeiten ich zu diesem Zwecke fur die geeignetsten halte und ihr auf Quecksilber bezogenes Leitungsvermogen hinzu fiigen.

Es haben bei der Temperatur t das Leitungsvermogen K wasserige Schwefelsaure von 30,4 o/o H, SO,, spec. Gew. = 1,224

gesBttigte Eochsalzlosung von 26,4 NaC1, spec. Gew. = 1,201

Bittersalzlosung von 17,3 Mg SO,(wasserfrei) sp.Gew. = 1,187

Essigsaure von 16,6

K = 0 000 069 14 + 0 000 001 13 ( t - 18);

K = 0 000 020 15 + 0 000 000 45 (t - 18);

K=O00000456+000000012 ( t = 18); C, H, 0,, spec. Gew. = 1,022

K = 0 000 000 152 + 0 000 000 002 7 ( t - 18). Wenn die Fliissigkeit in dem Gefasse einen Widerstand

von W Q.-E. zeigt, so ist die Widerstandscapacitat des Ge- fasses fur Quecksilber von O o y = W.K.; besitzt dann eine andere Fliissigkeit in dem Gefasse den Widerst,and w, so findet man ihr auf Quecksilber von Oo bezogenes Leitungs- vermogen: A=-?--.

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