Titel: | Ueber einen neuen Apparat zur Demonstration der Foucault'schen Ströme; von Dr. A. v. Waltenhofen. |
Autor: | Adalbert Waltenhofen [GND] |
Fundstelle: | Band 249, Jahrgang 1883, S. 19 |
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Ueber einen neuen Apparat zur Demonstration der
Foucault'schen Ströme; von Dr. A. v.
Waltenhofen.
Mit Abbildungen.
A. v. Waltenhofen's Inductionspendel.
Die Absicht, welche mich zur Construction des nachstehend beschriebenen Apparates
geführt hat, war dahin gerichtet, den durch die Foucault'schen Inductionsströme bedingten Arbeitsaufwand durch ein für eine gröſsere
Zuhörerschaft geeignetes, möglichst einfaches und augenfälliges, zugleich aber auch
eine quantitative Schätzung gestattendes Experiment ersichtlich zu machen. Hierzu
schien mir die schwingende Bewegung besonders geeignet, welche zugleich mit
Rücksicht auf die Theorie der Dämpfung und der Aperiodicität ein besonderes
Interesse darbietet.
Die bisher gebräuchlichen Apparate zur Demonstration der Foucault'schen Ströme entsprechen den hier aufgestellten Anforderungen
keineswegs. Näheres hierüber bringt eine ausführliche Abhandlung in den Annalen der Physik und Chemie, 1883 Bd. 19. Das Prinzip
meines neuen Apparates, welcher mir einige Vorzüge zu haben scheint, besteht in der
Anwendung eines kupfernen Pendels, welches zwischen den
Polen eines Elektromagnetes seine Schwingungen ausführt.
Wie aus den Textfiguren zu entnehmen ist, durchsetzen die Schenkel eines mit seiner
Wölbung in ein festes Grundbrett BDie Stellschrauben sind in der Zeichnung fortgelassen.
eingelassenen Elektromagnetes E eine mit jenem
Grundbrette durch 4 Säulen S verbundene Messingplatte
P. Auf P sind die (aus
messingenen Röhren dreieckförmig hergestellten) Träger t der Pendelachse a befestigt. Diese ist
zwischen Spitzen beweglich, welche den in jenen Trägern gelagerten Schrauben s angehören, die selbst wieder mittels Gegenmuttern in
der richtigen Stellung festgeklemmt werden können.
Textabbildung Bd. 249, S. 20
Das Pendel hat folgende Einrichtung: An Stelle der Pendellinse habe ich eine 20cm lange, 5cm
breite und 1cm dicke Kupferplatte k von der Form eines Flachring-Segmentes gewählt.An den kürzeren Schmalseiten ist das Segment etwas abgeschrägt, um einem
Anstoſsen an die Polschuhe bei engem Spielräume und nicht genau vertikaler
Aufstellung des Apparates vorzubeugen. Deshalb habe ich auch kein längeres
Flachringsegment angewendet, bei welchem ein Anstreifen schwer zu vermeiden
wäre. Anstatt einer Pendelstange hat der Mechaniker (von welchem
auch die Anwendung von Röhren anstatt der von mir vorgeschlagenen gerippten Stäbe
für die Träger herrührt) einen trapezförmigen Rahmen bc
angewendet. Die längere Parallele b dieses Trapezes
gehört der Drehungsachse a des Pendels an, die kürzere
(untere) ist mit einer Schiene d zu einem
rechtwinkligen Kreuze verbunden, welches auf die concave Schmalseite der
Kupferplatte k in der Art festgeschraubt ist, daſs die
Ebene der Kupferplatte und jene des Trapezes auf einander senkrecht stehen.
Als Führungen beim Einstellen der Polschuhe n und zum
Festklemmen derselben dienen auf jeder Seite ein Paar parallele, oben mit einem
Querstücke verbundene Lappen l, welche auf der Platte
P festgeschraubt sind, und eine in jenem Querstücke
enthaltene Klemmschraube r. Die Polschuhe werden so
eingestellt, daſs die Kupferplatte mit einem beiderseitigen Spielräume von 1 bis
2mm zwischen durchgehen kann.
Gibt man nun dem Pendel eine groſse (z.B. nahezu rechtwinklige) Elongation und läſst
es schwingen, so zeigt sich, so lange kein Strom durch die Drahtwindungen des
Elektromagnetes geht, wegen der geringen Reibung auch nur eine geringe Abnahme der
Schwingungsbogen. Es tritt aber sofort eine rasche Abnahme der Schwingungsbogen ein,
wenn man den Elektromagnet auch nur mit einem Strome von geringer Stärke anregt. Bei
Anwendung eines kräftigeren magnetisirenden Stromes wird das Pendel, selbst wenn man
es aus den gröſsten Elongationen herabfallen läſst, beim Durchgange durch die
Gleichgewichtslage – wie wohl vorauszusehen war – plötzlich gefangen, als wenn es in
einer zähen Flüssigkeit stecken bliebe. Auch zur Ausführung dieses ebenso
anschaulichen, als lehrreichen Vorlesungsversuches eignet sich ganz vortrefflich die
Siemens und Halske'sche (v.
Hefner-Alteneck'sche) 50 magnetige Inductionsmaschine, mit welcher man es
ganz in der Hand hat, mehr oder weniger aperiodische Bewegungen des Pendels nach
Belieben hervorzubringen.
Bei meinem von Mechaniker W. Grund in Prag ausgeführten
Apparate beträgt die Pendellänge ungefähr 50cm und
sind die 7cm,5 dicken Schenkel des Elektromagnetes
mit 28cm,5 langen aus je 3 Lagen gebildeten
Magnetisirungsspiralen von 3mm Drahtstärke
versehen. Der Apparat wird aber auch in kleinem Maſsstabe ausgeführt zu
Vorlesungsversuchen sich eignen. Der Pendelaufsatz läſst sich an bereits vorhandenen
Elektromagneten (diamagnetischen Apparaten) leicht anbringen.
Eine quantitative Schätzung der bei einer Pendelschwingung aufgewendeten
Inductionsarbeit, welche man wegen der verhältniſsmäſsigen Geringfügigkeit anderer
Bewegungshindernisse annähernd dem Verluste an lebendiger Kraft gleichsetzen kann,
ist leicht ausführbar, wenn man die Constanten des Pendels ermittelt hat und zwei
auf einander folgende Elongationen abschätzt (oder auch mit Hilfe einer leicht
anzubringenden Vorrichtung abliest), nämlich die Elongation, aus welcher man das
Pendel fallen läſst, und den Bogen, um welchen es sodann die Gleichgewichtslage
überschreitet.