Handbuch der Elektricität und des Magnetismus

527 Pages·1887·26.513 MB·German

by  Dr. O. Frölich (auth.), Dr. O. Frölich (eds.)

Verlag von Julius Springer in Berlin N.,
Monbijouplatz 3.
Lehrbuch
der
Elektrleltät und des lIagnetlsmus
von
E. Mascart, J. Joubert,
und
Professor sm Colli-ge de France. Professor sm College Rollin.
Autorisirte deutsche Uebersetzung
Dr. Leopold Levy.
Zwei Bände. - Mit zahlreichen in den Text gedruckten Holzschnitten.
Erster Band M. 14,-.
Zweiter Band unter der Presse,
Lehrbuch
der
Elektrleltät und des Magnetismus
von
James Clerk Maxwell, M. A.
Autorisirte deutsche Uebersetzung
von
Dr. B. Weinstein.
Zwei Bände. - Mit zahlreichen Holzschnitten und 21 Tafeln.
Preis M. 26,-; gebunden in 2 Leinwandbänden M. 28.40.
Gesammelte Abhandlungen und Vorträge
von
Wernet' Siemens.
Mit in den Text gedruckten Holzschnitten, 6 Tafeln und dem Portrait des Verfassers.
Preis ]\1. 14,-.
Die dynamoelektrisehe JIasehlne.
Eine physikalische Beschreibung für den technischen Gebrauch
von
Dr. O. Frölich.
Mit 64 in den Text gedruckten Holzschnitten.
Preis :M. 8, -.
.... Zu beziehen durch jede Buchhandlung. ...
Handbuch
der
Elektricität und des Magnetismus.
Für Techniker
bearbeitet
von
Dr. O. Frölich.
Mit in den Text gedruckten Holzschnitten und zwei Tafeln.
Zweite vermehrte und verbesserte Auflage.
Berlin.
Verlag von Julius Springer.
1887.
ISBN 978-3-642-50378-8 ISBN 978-3-642-50687-1 (eBook)
DOI 10.1007/978-3-642-50687-1
Softcover reprint of the hardcover 1s t edition 1887
Vorwort.
Eine populär gehaltene Lehre von der Elektricität und dem
Magnetismus für Techniker zu schreiben, ist heutzutage keine
ganz leichte Aufgabe. Es ist hierbei weniger die Form, welche
ins Gewicht fallt; denn obschon eine ansprechende Form gerade
in diesem Fall ein sehr wesentliches Hülfsmittel zur Verbreitung
des Buches bildet, wird der Techniker gerne auch nach einer
Schrift von weniger ansprechender Form greifen, wenn er nur
den von ihm gesuchten Inhalt findet. Der Inhalt ist es viel
mehr, welcher Schwierigkeiten bereitet, die Auswahl des Stoffes,
die Anordnung desselben, namentlich aber der Gesichtspunkt der
Behandlung.
Es versteht sich von selbst, dass in einer Schrift, wie der
nachstehenden, die Beziehungen zu der Technik in den Vorder
grund treten müssen, dass diejenigen Theile, welche dem Tech
niker ferne liegen, cursorisch, diejenigen, in welchen er meisten
theils arbeitet, eingehender behandelt werden müssen. Dies ist
aber nicht Alles, dessen der Techniker bedarf; was der Tech
niker häufig in Schriften dieser Art sucht und nicht immer :findet~
ist eine einfache, bündige, womöglich von einem Punkte aus
gehende Zusammenfassung des ganzen Gebietes, welche seinen
Bedürfnissen entspricht.
Ueber die Art, wie eine solche Zusammenfassung auszu
führen ist, kann man verschiedener Meinung sein. Die Theorie
ist bekanntlich so weit vorgeschritten, dass die Aufgabe der Zu
sammenfassung des ganzen Gebietes im Allgemeinen als gelöst
zu betrachten ist; der Begriff, durch dessen Einführung dies
. gelang, ist das Potential. Von einer, wenn auch noch so ein
fachen Wiedergabe der Potentialtheorie in einer Schrift, wie der
IV Vorwort.
nachfolgenden, kann nicht die Rede sein, und es kann sich in
einer solchen Schrift nur um die Art und Weise handeln, wie
sich trotz des Verzichtes auf die Wiedergabe dessen, was die
Theorie besitzt, doch einige Grundzüge derselben in die populäre
Darstellung verflechten lassen.
In dieser Beziehung war mir sehr lehrreich die Schrift von
Fl. Jenkin: Electricity and Magnetism, welche denselben
Zweck verfolgt, wie die nachstehende. H. Jenkin, selbst einer
der hervorragendsten Kenner und Begründer der elektrischen
wissenschaftlichen Technik, macht in diesem Buche den Versuch
einer populären Darstellung der Potentialtheorie, ohne jeden Auf
wand von Rechnung, bloss von der Definition des Potentials als
Arbeitsgrösse ausgehend.
Dieser Versuch entspringt ebenfalls aus dem Bedürfniss
nach einer einheitlichen Darstellung und ist in so origineller
und fesselnder Weise durchgeführt, dass ich Anfangs nichts
Besseres thun zu können glaubte, als diesen Versuch nachzu
bilden. Ich gelangte jedoch bald zu der Ueberzeugung, dass
das Jenkin'sche Buch, so weit es die Durchführung des Poten
tialbegriffes betrifft, von den englischen Technikern nicht ver
standen wird, und zwar drängte sich mir diese Ueberzeugung
um so mehr auf, je mehr ich in englischen technischen Ab
handlungen, Broschüren, ja sogar Patenten das Wort "poten
tial" fand.
Aus diesen Gründen entschloss ich mich, in der nachfol
genden Darstellung zwar den erwähnten Zweck möglichst im
Auge zu behalten, aber doch, wenn ich so sagen darf, einen
etwas tieferen Ton anzustimmen, als H. Jenkin es that, und
glaube dadurch dem augenblicklichen Stande der Dinge ent
sprochen zu haben.
Bei der Beschreibung des experimentellen Details war es
mein Bestreben, das Principielle hervorzuheben und das Unwe
sentliche möglichst kurz zu fassen oder dessen Ausführung ganz
dem Leser zu überlassen; ich zählte in dieser Beziehung auf
die Fähigkeit der Construction, welche dem "Techniker mehr
eigen ist und welche er auch mehr übt, als der Mann der
Wissenschaft.
Aehnlich wurde es auch mit der Rechnung gehalten, indem
Vorwort. v
jede längere Rechnung vermieden und nur die Kenntniss des
gewöhnlichen algebraischen Rechnens vorausgesetzt wurde.
Was Literatur betrifft, habe ich von dem sämmtlichen mir
zu Gebote stehenden Material ausgedehnten Gebrauch gemacht.
B erlin, Ende Juli 1878.
Dr. O. Frölich.
Vorwort zur zweiten Anflage.
Die zweite Auflage des von mir verfassten, 1878 erschiene
nen zweiten Bandes von Dr. Zetzsche's Handbuch der Te
legraphie erscheint hiermit als Handbuch der Elektricität und
des Magnetismus für Techniker. Der Inhalt der Schrift ist im
Wesentlichen derselbe geblieben, d. h. die Gesichtspunkte bei
der Bearbeitung, die Anordnung des Stoffes und die Art der
Behandlung; im Einzelnen jedoch ist diese Schrift vollständig
durchgearbeitet, verbessert, vermehrt und dem heutigen Stand
der Elektrotechnik angepasst. Während in der ersten Auflage
von den technischen Beziehungen fast nur die Telegraphie ge
pflegt wurde, weil es damals noch wenig andere solche Bezie
hungen gab, sind in der vorliegenden zweiten Auflage nament
lich die Telephonie und die Dynamomaschinen hinzugetreten;
es ist also das ganze Gebiet der modernen Elektrotechnik, wenn
auch nur im Abriss, berührt.
Diese Schrift wendet sich daher nicht mehr bloss an die
Telegraphentechniker, sondern auch an alle anderen Techniker,
denen ein Studium der Elektricität von Nutzen ist, an die
Elektrotechniker (im ersten Studium), Militärs, Ingenieure, Ma
schinenbauer, Hüttenleute, Chemiker. Als Hauptgesichtspunkt
ist hierbei festgehalten, dass Erklärung und Theorie nur so weit
zu führen sei, als ohne Rechnung und ohne genaueres Eingehen
möglich ist, dass aber die Vorgänge, welche sich dem Tech
niker namentlich darbieten, möglichst ins Einzelne verfolgt und
zergliedert werden.
Vi Vorwort.
Die Nennung von Namen ist möglichst vermieden, weil ich
den Inhalt dadurch unnütz zu überbürden fürchtete; unter den
Autornamen, die nicht genannt sind, befindet sich auch der
mellllge.
Von Messinstrumenten sind beinahe nur solche von Siemens
und Halske beschrieben; ich hoffe, dass man dies natürlich fin
det, da ich seit längerer Zeit bei dieser Firma dieses Gebiet
bearbeite und es keinem Autor zur Pflicht gemacht ~erden kann,
die Meinung Anderer der eigenen vorzuziehen.
Berlin, im September 1887.
Dr. O. Frölieh.
In haltsveJ'zei chniss.
Seite
I. Der elektrische Zustand.
1. Entstehung des elektrischen Zustandes; Anziehung und Abstossung 1
2. Fortpflanzung des elektrischen Zustandes; Leiter und Nichtleiter 2
3. Die elektrischen Fluida . 4
4. Elektroskop; Probescheibchen . 6
5. Sitz des elektrischen Zustandes 7
6. Dichte und Spannung 8
7. Elektrisirung durch ~1ittheilung 9
8. Elektrisirung durch Vertheilung 10
9. Beispiele; Anziehung durch Induction 12
10. Ableitung zur Erde; gebundene Elektricität 13
11. Wirkung der Krümmung und der Spitzen; Zerstreuung durch die
Luft; Flammen . 15
12. Der elektrische Ansammlungsapparat 17
13. Die Condensatoren 19
14. Wirkung des Isolators in Condensatoren; Faraday's Theorie 22
15. Capacität . 24
11. Die Elektricitätsquellen.
A. Erzeugung von Elektricität durch Reibung 25
1. Reibungselektrisirmaschine . 25
2. Der Elektrophor 28
3. Die Influenzelektrisirmaschine 29
4. Vorsichtsmassregeln; Versuche mit der Elektrisirmaschine 33
5. Elektroskope 37
B. Erzeugung von Elektricität durch Berührung heteroge-
ner Körp er (Galvanismus) . 39
6. Berührung zwischen Metallen 39
7. Spannungsreihe . 41
8. Berührung zwischen Metallen und Flüssigkeiten 42
9. Berührung zwischen beliebigen Körpern; Zusammenhang mit Rei-
bungselektricität . 43
10. Die Volta'sche Säule . 44
11. Elektrische Vorgänge in der Flüssigkeit der Volta'schen Säule 47
12. Die elektromotorische Kraft 49
13. Die trockene oder Zamboni'sche Säule 49
VIU Inhaltsverzeichniss.
Seite
C. Erzeugung von Elektricität durch Erwärmung der Be-
rührungsstellen heterogener Körper (Thermoelektricität) 50
14. Allgemeines . 50
15. Thermostrom. 51
111. Der stationäre elektrische Strom.
1. Allgemeines 53
2. Magnetische Wirkung; Strommessung . 54
3. Stationärer und variabler Strom . 56
4. Uebereinstimmung zwischen Wärmestrom und elektrischem Strom. 56
5. Ohm'sches Gesetz; elektromotorische Kraft des galvanischen Elements 59
6. Widerstand; gewöhnliche Form und Darstellung des Ohm'schen
~~M ~
7. Stromverzweigung; Kirchhoff'sche Sätze 66
8. Beispiel (Wheatstone'sche Brücke) 67
9. Beispiel mit zwei Batterien 69
10. Verzweigung von Widerständen 70
11. Schaltung einer Batterie 73
IV. Das Verhalten der Körper in Bezug auf deu
elektrischen Strom.
A. Elektromotorische Kraft 79
1. Constante Elemente 79
2. Polarisation ; Nutzeffeet . 79
3. Daniell'sches Element 81
4. Das Pappelement; das Sandelement 84
5. Das Meidinger'sche Element; das Element der deutschen Telegra-
phenverwaltung . 86
6. Das Grove'sche und das Bunsen'sche Element. 87
7. Das Marie -Davy'sche, das Chromsäure- und das Leclanche 'sehe
Element 90
8. Das Element von Lalande . 93
9. Trogelemente 93
10. Batterien für elektrisches Licht 94
11. Die Thermoketten . 95
12. Die Accumulatoren 97
13. Masseinheit der elektromotorischen Kraft 97
B. Widerstand. 97
14. Widerstands einheiten 97
15. Formen der Widerstands einheit 100
16. Widerstandsscalen. 101
17. Eintheilung der Leiter in Bezug auf Widerstand; Definitionen; Lei-
tungsfähigkeit der Leiter erster Classe . 102
18. Leitungsfähigkeit der Leiter zweiter Classe . 105
Inhaltsverzeichniss.
IX
Seite
v.
Die Wirkungen des elektrischen Stromes.
1. Uebersicht 107
2. Einheit des Stromes 108
A. Wärmewirkungen 108
3. Erwärmung des Leiters 108
4. Joule'sches Gesetz. 109
5. Anwendungen des Joule'schen Gesetzes 110
6. Das galvanische Glühen von Drähten 112
7. Grenze der Wärmeentwicklung 115
8. Der elektrische Funke 116
9. Das elektrische Licht . 119
10. Elektrische Lampe 126
11. Elektrisches Ei und Geissler'sche Röhren 130
12. Die Peltier'sche Erscheinung . 131
B. Mechanische ·Wirkungen auf den vom Strom durchflosse-
nen Leiter . 132
13. Mechanische ·Wirkungen galvanischer Ströme 132
14. Mechanische \Virkungen von Strömen der Reibungselektricität 134
C. Physiologische Wirkungen 135
D. Chemische Wirkungen . . 136
16. Zersetzung durch den Strom . 136
17. Elektrochemische Reihe; Metallfällungen 137
18. Vorgänge im Elektrolyt . 139
19. Secundäre Erscheinungen; Leitungen der Salzlösungen 140
20. Faraday'sches Gesetz; Voltameter 141
21. Coulomb; Amperestunde 143
22. Thomson'sches Gesetz; Stromdichte 144
·23. Elektrolyse von Lösungen mehrerer Metalle 145
24. Elektrolyse geschmolzener Salze . 146
25. Galvanoplastik . 146
26. Elektrolyse im Grossen; Hüttenbetrieb 148
27. Elektrische Endosmose ; Wanderung der J onen 149
28. Uebergangswiderstand; Polarisation. 151
29. Zersetzungsvorgänge in den Elementen 154
30. Accumulatoren . 155
E. Mechanische Fernewirkungen 159
31. Allgemeines . 159
32. Bedeutung des Grundgesetzes. 160
33. Ampere'sches Grundgesetz . 161
34. Element und unendliche Gerade 164
35. Ampere'scher Satz. Unendlich kleiner Stromkreis 168
36. Die galvanische Schraube 172