In der vorliegenden Arbeit soll der Versuch gemacht werden die verschiedenen Induktions-Erscheinungen aus ein und demselben Gesichtspunkte zu erklären.

In seinen Experimental researches in electricity (series XI, 1295 und folgende) schreibt Faraday:

Thus induction appears to be essentially an action of contiguous particles, through the intermediation of which the electric force, originating or appearing at a certain place, is propagated to or sustained at a distance, appearing there as a force of the same kind exactly equal in amount, but opposite in its direction and tendencies.

The direct inductive force, which may be conceived to be exerted in lines between the two limiting and charged conducting surfaces, is accompanied by a lateral or transverse force equivalent to a dilation or repulsion of these representative lines; or the attractive force which exists amongst the particles of the dielectric in the direction of the induction is accompanied by a repulsive or a diverging force in the transverse direction.

Induction appears to consist in a certain polarized state of the particles, into which they are thrown by the electrified body sustaining the action, the particles assuming positive and negative points or parts, which are symmetrically arranged with respect to each other and the inducting surfaccs or particles . .

Auf Grund dieser Anschauung Faradays schreiben Mascart und Joubert: (Leçons sur l'électricité etc. tome I, pg. 108).

On peut donc imaginer que les corps conducteurs sont reliés l'un à l'autre par des fils élastiques tendus suivant les lignes de force et qui se repoussent entre eux.

Nun werden die Kraftlinien vielfach als rein geometrische Linien angesehen, welche die Richtung der Kraft in jedem ihrer Punkte darstellen. Da in jedem Punkte nur eine resultierende Kraft vorhanden sein kann, und da dieselbe von Punkt zu Punkt sich nach Gröfse und Richtung kontinuierlich ändern mufs, so folgt, dafs die Kraftlinien kontinuierliche Kurven ohne singuläre Punkte sein müssen.

Faraday hat sich die Kraftlinien ganz anders gedacht; geometrischen Linien hätte er keine seitliche Abstofsung zuschreiben können. Offenbar kam es Faraday bei Einführung der Kraftlinien darauf an, die undenkbare Ferne-Wirkung elektrischer, respektive magnetischer Massen zu beseitigen; - ob ihm das gelungen, bleibt aufser Frage er musste eine Zustandsänderuug des dielectricums zu Hilfe nehmen; letzteres wird durch Gegenwart elektrischer Massen in eine Art von polarisiertem Zustand versetzt. Die Kraftlinien sind danach nicht rein geometrische Linien, sondern es sind Fäden (Mascart & Joubert behandeln in ihren leçons: die filets magnétiques) von polarisierten Teilchen des dielectricums. Stellen wir uns eine Kraftlinie als einen solchen reellen

Faden vor, so folgt, dafs die mit entgegengestzten Polen aneinanderstofsenden Teilchen sich mit einer gewissen Kraft, - sie sei so klein als sie wolle anziehen müssen; dafs also den Fäden nach der Längsrichtung eine bestimmte Festigkeit zukommt, gleichviel ob sie von elektrischer, ob von magnetischer Induktion herrühren.

Was nun die seitliche Abstofsung betrifft, da hier nicht eine vollständige Theorie der Induktion aufgestellt werden soll, so sei es verstattet, kurz die Anschauung anzudeuten, die Mascart und Joubert in dem oben citierten Buche (Kapitel über dielectrica) darlegen. Sie zeigen, dafs infolge der in der Längsrichtung der Kraftlinien wirkenden Kräfte irgend ein Teilchen des dielectricums nicht im Gleichgewicht bleiben könnte, wie es doch thatsächlich stattfindet. Sie nehmen an, dafs durch die elektrischen Kräfte im dielectricum ein Spannungszustand hergestellt wird, wie etwa in einer Flüssigkeit durch die Schwerkraft; gerade so wie in der Flüssigkeit infolge dieser Spannung oder dieses Druckes ein Auftrieb entsteht, der die Wirkung der Schwerkraft auf irgend ein Flüssigkeitsteilchen aufhebt, gerade so würde im dielectricum eine Art Auftrieb entstehen, welcher die Bewegung irgend eines Teilchens des dielectricums verhindert; und wie in der Flüssigkeit der seitliche Druck im Gleichgewicht ist mit der Abstofsung zweier nebeneinander liegender Teilchen, gerade so mufs hier die seitliche Abstofsung der Teilchen des dielectricums, das heifst der Kraftlinien, dem seitlichen Druck das Gleichgewicht halten. So weit Mascart und Joubert.

Nun könnte man fragen: wo soll denn diese seitliche Abstofsung herkommen? Wenn man die Kraftlinien als reelle Fäden auffafst, so ist man ebenso berechtigt, die Niveauflächen als reelle Blätter anzusehen. (Mascart und Joubert behandeln in ihren leçons die feuillets magnétiques.) Wie die Fäden aus Partikeln bestehen, die hintereinander liegen, gerade so müssen die Blätter aus polarisierten Teilchen bestehen, die neben einander liegen. Alle diese Teilchen des dielectricums haben auf derselben Seite des Blattes dieselbe Polarität. Zwei nebeneinanderliegende Teilchen verhalten sich wie zwei Magnete, die mit gleichen Polen aneinander gelegt sind; sie stofsen sich ab. Da die Kraftlinien von einer kontinuierlichen Folge von Niveauflächen geschnitten werden, so müssen sich die Kraftlinien in ihrer ganzen Länge abstolsen.

Stellt man sich mit Hilfe von Eisenfeile ein Bild der Kraftlinien eines graden Magnetstabes her, oder konstruiert man sie nach der Gleichung:

wobei a und die Pole des Magneten, x aber irgend ein Punkt der Kraftlinie ist, so sieht man, dafs die Kraftlinien kontinuierlich von einem Pol zum andern verlaufen. Wie man in der Lehre von den elektrischen Strömen immer nur von einem Strome spricht, so sagt man auch hier gewöhnlich, dafs die Kraftlinien am Nordpol aus dem Magneten austreten, um am Südpol in denselben zurückzukehren. In Wirklichkeit gehen die Kraftlinien wohl von beiden Polen aus; nur ist das dielectricum auf den polar entgegengesetzten Seiten auch entgegengesetzt polarisiert. Nachdem nun diese Kraftlinien den Magneten, der sie wie ein Gefäfs fest zusammenhielt etwa wie eine Röhre einen Luftstrom -, an den Polen verlassen haben, müssen sie infolge der seitlichen Abstofsung sich fächerartig ausbreiten; dabei werden sie nach der Mitte des Magnetstabes zu kontinuierlich gekrümmt. Kommen nun zwei solche Kraftlinien, deren eine vom Nord-, deren andere vom Südpol ausgegangen, zum Durchschnitt, da ja die aufeinander folgenden Teilchen sich gemäfs ihrer Polarisation gegenseitig anziehen, so müssen ihre Richtungen in einander übergehen, gerade so wie zwei gleichmäfsig belastete Fäden, wenn sie zusammengeknüpft werden, an der Verbindungsstelle keine sprungweise Änderung der Richtung zeigen können. Also auch nach dieser Anschauung kommt den Kraftlinien ein kontinuierlicher Verlauf zu.

Legt man zwei Magnetstäbe so nebeneinander, dafs ihre Axen eine grade Linie bilden, und dafs gleichnamige Pole einander zugekehrt sind, so sieht man, wie die Kraftlinien, die von den beiden Polen ausgehen, sich gegenseitig drängen; um einen Ausdruck von Kittler zu gebrauchen: sie bäumen sich gegeneinander auf.

Legt man die Magnetstäbe wie vorher in grader Linie hin, aber so, dafs ungleichnamige Pole einander zugekehrt sind, so tritt dasselbe ein, was schon beim einfachen Magnetstabe in der Mitte beobachtet wurde; die Kraftlinien des einen Pols gehen in die des andern über; da die fächerartige Ausbreitung gehemmt wird, so liegen die Kraftlinien gedrängter neben einander.

Ersetzt man in letzterem Falle den einen Magneten durch einen weichen Eisenstab, so ist das Bild dasselbe, die Kraftlinien, die aus dem Pol austreten, gehen dicht gedrängt in das weiche Eisen über und machen es magnetisch. Zur Erklärung muss man mit Sir William Thomson annehmen, dafs verschiedene Mittel der Ausbreitung der magnetischen Kraftlinien einen verschiedenen Widerstand entgegensetzen; es kommt ihnen nach Thomson eine verschiedene Aufnahmefähigkeit, eine verschiedene magnetische Permeabilität zu. Es sei nebenher bemerkt, dafs das Eisen in hohem Mafse permeabel ist, so dafs man es vorzüglich als Schirm benutzen kann, um irgend einen Körper gegen magnetische Einwirkung zu schützen; doch soll das hier nicht weiter erläutert werden.

Führt man einen galvanischen Strom in vertikaler Richtung durch ein recht glattes, horizontal ausgespanntes Papierblatt und streut auf letzteres Eisenfeile, so ordnet sich diese, bei Erschütterung des Blattes, nach Kraftlinien an. Diese Kraftlinien erscheinen als concentrische Kreise, deren Mittelpunkt im Leiter des Stromes liegt. Dafs es sich um magnetische Kraftlinien handelt, kann man dadurch nachweisen, dass man eine recht kleine, frei bewegliche Magnetnadel in der Papierebene um den Leiter herumführt. Die Magnetnadel steht noch unter Einwirkung des Erdmagnetismus, doch erkennt man sehr wohl, dafs sie gewissermafsen das Bestreben hat, sich rechtwinkelig zu den Radien zu stellen, die von dem Leiter ausgehen. Hat man die Nadel in einer ganzen Umdrehung um den Leiter geführt, so hat auch die Nadel sich einmal umgedreht. Mit Hilfe der Nadel erkennt man auch leicht den Sinn der Richtung in den Kraftlinien. Sieht man den Leiter entlang in Richtung des Stromes, so erscheint das kreisförmige magnetische Stromfeld als rechts gewunden.

Was würde nun eintreten, könnte man einen Leiter mit einem solchen circulären magnetischen Felde umgeben? Es scheint, dafs es wohl schwer halten sollte die Frage durch einen Versuch zu beantworten; aber es folgt aus dem Prinzip der Gleichheit von Action und Reaktion, dafs in diesem Falle in dem Leiter ein Strom entstehen müfste, von dem aus gesehen, wie oben angegeben, das Feld als ein rechts gewundenes erschiene.

Diese Wirkung des galvanischen Stromes, ein magnetisches Feld zu erzeugen, scheint nun ganz besonders geeignet, um die Grunderscheinungen der Induktion zu erklären.

Aus dem Grundversuche, bei dem in horizontaler Ebene eine Magnetnadel um einen vertikalen Strom herumgeführt wurde, folgt schon die Ampèresche Regel; denn denkt man sich den Leiter horizontal, die Magnetnadel senkrecht darunter, da das Stromfeld rechts gewunden, so gehen für einen Beobachter, der in Richtung des Stromes den Leiter entlang sieht, die Kraftlinien unterhalb des Leiters von rechts nach links; bei freier Beweglichkeit kann das Feld der Nadel und das Stromfeld nur im stabilen Gleichgewicht sein, wenn die Kraftlinien beider Felder im ganzen dieselbe Richtung haben, wenn die Kraftlinien des Stromfeldes am Südpol in die Nadel eintreten, um sie am Nordpol zu verlassen; da nun die Nadel der einzige bewegliche Teil des Systems ist, so folgt,,,dafs für einen Beobachter, der im Strome schwimmt und die Nadel ansieht, der Nordpol nach links herausgetrieben wird". Denkt man sich weiter das System um den Leiter als Axe gedreht, so bleiben alle Beziehungen dieselben; also ist die Regel allgemein giltig. Hat man einen Kreisstrom, wie etwa in einer Tangentenboussole, oder in einem Multiplikator, so mufs sich, abgesehen von der Einwirkung des Erdmagnetismus, die Nadel normal zur Ebene dieser Kreisströme stellen.

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Was tritt ein, wenn man den Versuch umkehrt, wenn man den Leiter beweglich macht und das durch den Magneten gegebene Feld festlegt?

Um den Versuch zu machen, möge man als festes magnetisches Feld die Horizontalkomponente des Erdmagnetismus benutzen; der gradlinige Leiter sei frei beweglich gemacht in einer vertikalen Ebene, die normal zur Richtung des magnetischen Kräfteflusses ist (die Gesamtheit der kontinuierlich auf einander folgenden Kraftlinien eines Feldes sollen nach Mascart und Joubert als Kräfteflufs bezeichnet werden); es soll weiter an

genommen werden, dafs der Leiter eine horizontale Lage hat. Schickt man nun einen Strom durch den Leiter, und zwar in dem Sinne, dafs für den Beobachter, der den Leiter entlang in der Richtung des Stromes sieht, die Kraftlinien des Erdmagnetismus von links herkommen, um nach rechts über zu treten, so wird der Leiter sich selber parallel von oben nach unten getrieben. Mit Berücksichtigung des durch den Strom erzeugten Feldes erklärt sich die Erscheinung leicht. Für den Beobachter ist das Stromfeld rechts gewunden; es geht also der so erzeugte Kräfteflufs oberhalb des Leiters von links nach rechts, unterhalb von rechts nach links; oberhalb verdichten sich also die Kraftlinien des Stromfeldes und des Erdfeldes; es tritt ein gröfserer Seitendruck ein; unterhalb gehen die Kraftlinien beider Felder in einander über; sie zehren gewissermassen einander auf; der Seitendruck wird vermindert, oder wenigstens nicht vermehrt; die Folge ist, dafs der Leiter nach unten ausweicht. Nun könnte man einwenden, dafs wohl die Kraftlinien sich drängen, dafs aber der Strom und damit der Leiter noch nicht in Bewegung gesetzt zu werden braucht; indessen man kann wohl das Stromfeld von dem Strom nicht trennen, oder auch wenn der Strom eine Schar von Kraftlinien wie einen Wellenzug nach aufsen treibt, so müssen umgekehrt die auf den Strom zugedrängten Kraftlinien den Stom mit fortreifsen.

Legt man den Leiter in Richtung der Kraftlinien des Erdfeldes, so tritt keinerlei Wirkung ein. Beiderlei Kraftlinien sind vollständig symmetrisch um den Leiter verteilt; die Wirkungen heben sich gegenseitig auf; oder es kann keinerlei Wirkung zustande kommen. Wird der Leiter schief durch das magnetische Feld gelegt, so tritt wieder Bewegung ein. Man kann sich in dem Fall jedes Stromelement in zwei Komponenten zerlegt denken, die eine normal zur Richtung des Erdfeldes, die andere in der Richtung desselben; nur diejenige Komponente wird wirksam, die normal zur Richtung des Erdfeldes ist.

Kehrt man nun den Versuch um, und setzt den stromlosen Leiter in Bewegung und zwar von oben nach unten (die übrige Anordnung sei dieselbe als beim direkten Versuch), so entsteht in dem Leiter ein Strom, der auf den Beobachter zu gerichtet ist, im Einklang mit der Lenzschen Regel, nach welcher ein Strom entstehen muss, der der Bewegung des Leiters einen Widerstand entgegensetzt; oder auch, nach dem Prinzip von der Erhaltung der Kraft, ein Strom, der die aufgewandte Arbeit verbraucht. Der auf den Beobachter zu gerichtete Strom treibt aber nach früherem den Leiter aufwärts, entgegen der Bewegungsrichtung.

Der abwärts bewegte Leiter drängt unterhalb die Kraftlinien, denen ja ein gewisser Zusammenhang, eine gewisse Festigkeit zukommen mufs, zusammen, oberhalb aber wird der Kräfteflufs gemindert; die unterhalb zusammengedrängten Kraftlinien, die von links nach rechts verlaufen, biegen vor dem Leiter in das verdünnte Feld um, und wenn sie nun auch nicht ein geschlossenes circuläres Feld erzeugen, so bringen sie immerhin eine zum Leiter seitliche Ungleichheit des Kräfteflusses hervor, ein Feld, das für den Beobachter links gewunden erscheint; es entsteht also ein Strom, der auf den Beobachter zu gerichtet ist.

Ersetzt man in diesen Grundversuchen das einförmige Erdfeld durch ein künstliches, nicht mehr einförmiges, so können die Wirkungen wohl modifiziert, aber nicht wesentlich geändert werden.