Wird der Leiter um 180° gedreht, so verschwindet während der ersten Hälfte der Bewegung der Kräfteflufs vollständig, um während der zweiten Hälfte wieder vollständig einzutreten. Es wird: Die Richtung des Stromes ergiebt sich wie früher. In dem Augenblick, wo der Leiter die Grundstellung" verläfst, sich also in Richtung des magnetischen Feldes bewegt, entsteht gar kein Strom; später tritt vor dem Leiter in Richtung der Bewegung eine Verdichtung des Kräfteflufses ein, dahinter eine Verdünnung; das erzeugte magnetische Feld mufs aber so liegen, dafs von dem Strom aus in früher bestimmter Weise angesehen, es als rechts drehend erscheint; also mufs bei der Darstellung in der Figur der Strom in den Teilen des Leiters, die ,,vor" der Papierebene liegen, von oben nach unten gehen, in denen, die dahinter liegen von unten nach oben. Oder nimmt der Kräfteflufs infolge der Drehung ab, so bewegt sich der Strom, in Richtung des magnetischen Feldes angesehen, im Sinne des Uhrzeigers (direkt); bei wachsendem Kräfteflusse umgekehrt (invers). Daq mit einem Galvanometer gemessen werden kann, so sind die Formeln zur Bestimmung der erdmagnetischen Inklination brauchbar. Es seien H und V die Horizontalund Vertikalkomponente des Erdmagnetismus. Dreht man zunächst den geschlossenen Leiter um eine vertikale Axe aus der Lage normal zum magnetischen Meridian um den Winkel, so wird: dann aus horizontaler Lage um eine horizontale Axe um л, so wird: Sind noch F und R bestimmt, so ergiebt sich auch H und V und damit J als Intensität des Erdmagnetismus aus: J2 = H2 + V2. Fügt man diametral gegenüber eine zweite Schleife hinzu, so entsteht in dieser eine gleich grofse elektromotorische Kraft e. Beide Kräfte e treiben den Strom bei Anordnung der Teile des Apparates wie in der Zeichnung und bei Rechtsdrehung des Ringes auf die Kontaktfeder a zu; es ist nun die Frage, - da die elektromotorische Kraft nicht mehr als eine Potentialdifferenz erscheint, ob sich das Kirchhoffsche Gesetz; Sire noch anwenden läfst. Man denke sich den äufseren Leiter in zwei gleiche Teile gespalten, - den einen als Träger des Stromes, der von der oberen Schleife herrührt, den anderen für den, der von der unteren Schleife herkommt, dann ist für jedes dieser Stromelemente der äufsere Widerstand 2 r. 2r. Es wird also jeder der Partialströme: i = e = mithin der Gesamtstrom 2r+g = J, so mufs er infolge Oder ist in dem äufseren Schliefsungsbogen der Strom der Symmetrie bei b in zwei gleiche Teile zerfallen; zieht man also einen geschlossenen Kreis: von b durch eine der Schleifen über a und den äufseren Leiter zurück nach b in Betracht, so wird nach Kirchhoff: Es läfst sich also das Kirchhoffsche Gesetz anwenden, auch wenn die elektromotorische Kraft nicht mehr aus einer Potentialdifferenz hervorgeht; es ist das übrigens selbstverständlich, da für den Strom selber es gar nicht darauf ankommt, wie die elektromotorische Kraft entstanden ist. Ferner: es verhalten sich die beiden diametral gegenüber liegenden Schleifen wie zwei galvanische neben einander geschaltete Elemente; die elektromotorische Kraft hat sich nicht geändert; der innere Widerstand aber (der Schleifenwiderstand) ist halb so grofs geworden. Werden zwei weitere, diametral gegenüberstehende Schleifen nach Art der Wickelung beim Grammeschen Ringe hinzugefügt, so erhält man für den Stromkreis von b durch zwei der Schleifen über a und den äufseren Schliefsungsbogen nach b zurück: Jr+ Ꭻ 2 J Vermehrt man die Anzahl der Schleifenpaare auf n, so wird: Hierbei sind die e die momentanen elektromotorischen Kräfte, und die J die momentanen Ströme. n Es kommt nun darauf an, die e und die zugehörigen Stromschwankungen zu bestimmen. Es seien auf den Ring n Doppelschleifen gewickelt. Jede Doppelschleife schliefst nahezu eine geschlossene ebene Figur ein und wird beim Betriebe durch das magnetische do Feld mit der Winkelgeschwindigkeit hindurchgeführt. Die Grundstellung einer dt Schleife ist diejenige, bei der ihre Ebene normal zur Richtung des Kräfteflusses, d. h. zur Verbindungslinie von Nord- und Südpol des induzierenden Magneten ist. In dem Augenblick, wo die Schleife durch die Grundstellung hindurchgeht, ist die zugehörige momentane elektromotorische Kraft o; schliefst die Schleife mit der Grundstellung den Winkel a ein, ist ihr Flächeninhalt F, die Intensität des magnetischen Feldes = H, do sin a. Sind nun n Doppeldt = so ist die momentane elektromotorische Kraft e= FH Π n schleifen anf den Ring gewickelt, und befindet sich im Anfangszustand die erste Schleife in der Grundstellung, so schliefst die zweite mit der Grundstellung einen Winkel ein, die dritte einen Winkel 28, und so fort die nte einen Winkel (n−1) ß, wobei ß Wird das System um den Winkel gedreht, so kommt wieder eine Schleife in die Grundstellung, der Apparat tritt in den Anfangszustand zurück. Wird aber der Ring um den Winkel a < gedreht, so schliefsen die aufeinanderfolgenden Schleifen mit der Grundstellung die Winkel ein: Der Winkel a variiert nur zwischen o und ; es folgt, dafs der Ausdruck ein Minimum wird für ao und α= ß; er wird aber ein Maximum für a β Die Stromschwankungen sind also abhängig von der Gröfse des Winkels 8. das heifst von der Anzahl der aufgewickelten Schleifen. Es geht nun aus den vielfach angestellten Versuchen hervor, dafs n gar nicht sehr grofs sein braucht, um die Schwankungen für Messungen unbemerkbar zu machen. Wickelt man auf den Ring statt der einfachen Schleifen Spulen, eine jede von k Windungen, so wird die elektromotorische Kraft k mal so grofs; ist aufserdem n grofs genug: also der genügend klein, um die Stromschwankungen verschwinden zu machen, so kann man schreiben Das sind die Grundgleichungen, die für jede Induktionsmaschine Giltigkeit haben. Sind die Drahtspulen auf einen eisernen Ring gewickelt, sowie es der Wirklichkeit entspricht, so mag der Kräfteflufs infolge der Permeabilität des Eisens verstärkt werden; auch wird die Form der Kraftlinien geändert; sie drängen sich vom Nordpol des Feldmagneten aus dem eisernen Ringe zu, verlaufen durch den eisernen Ring, ohne in das Innere überzutreten, und treten erst dem Südpol des Feldmagneten gegenüber aus, um in letzteren zurückzukehren. Infolge dieses Verlaufs der Kraftlinien sind die inneren Teile der Drahtwindungen des Grammeschen Ringes induktorisch unwirksam; sie vermehren nur den Widerstand und sind in so fern schädlich; das ist auch wohl der Grund, weshalb Schuckert in Nürnberg den Grammeschen Ring durch seinen Flachring ersetzt hat, und weshalb in den Werkstätten von Simens nur noch Hefner Altenecksche Trommelmaschinen gebaut werden. Durch den veränderten Verlauf der Kraftlinien kann an den Grundgleichungen nichts geändert werden; bei jeder Umdrehung wird der ganze Kräfteflufs, so weit er überhaupt zur Geltung kommt, von sämtlichen Spulen zweimal geschnitten; die resultierende elektromotorische Kraft und der resultierende Strom müssen sich in gleicher Weise ausdrücken, wie früher, wenn auch die einzelnen Spulen in mehr oder minder veränderter Weise zu ihrer Erzeugung beitragen; und wenn auch statt der Intensität H des einförmigen Feldes eine mittlere Intensität des ungleichförmigen Feldes eingeführt werden mufs. Die Grundgleichungen zeigen, dafs die Stromintensität von der Tourenzahl, also von der Umdrehungsgeschwindigkeit des Ankers abhängig ist; das genügt aber im allgemeinen nicht, um die Wirkungsweise der Maschinen voll zu erklären. Nur in einem Falle reichen die Grundgleichungen aus; wenn es sich nämlich um eine Magnetomaschine handelt, die mit sehr starken Feldmagneten ausgestattet ist. Da die Umdrehungsgeschwindigkeit des Ankers aus praktischen Gründen eine begrenzte ist, so kann in diesem Falle die erzeugte Stromintensität als sehr klein im Verhältnis zur Intensität des magnetischen Feldes, die Rückwirkung des Stromes auf das magnetische Feld als verschwindend angesehen werden; es wird damit in den Grundgleichungen H konstant; alle anderen Faktoren sind gegeben; es stellen mithin in dem Falle die Grundgleichungen die Wirkungsweise der Maschine dar. In allen anderen Fällen ist die Intensität des Feldes von der Intensität des Stromes abhängig, die Beziehungen zwischen Feld und Strom sind nicht nur durch die Tourenzahl bedingt, sondern auch durch die Anordnung der einzelnen Teile der Maschinen. Es erhellt daraus, dafs eine rein theoretische Entwickelung nicht gut weiter geführt werden kann, und dafs es den Technikern, die ja Gelegenheit haben mit den mannigfaltigsten Maschinen Versuche anzustellen, überlassen werden mufs, durch sorgfältige Messungen den Einflufs der einzelnen Faktoren, die in Frage kommen, festzustellen. Es sind auch schon mehrfach, auf Grund solcher praktischen Untersuchungen, empirische Theorie en aufgestellt worden, die es wenigstens ermöglichen die Maschine zweckmäfsig anzuordnen. Für eine weitere Entwickelung der elektrischen Maschinen mufs nach Vorstehendem Fr.-W. O.-R.-Sch. 3 |