Draht
[* 2]
abc hängen zwei Metallglocken, die eine bei c an einem Metalldraht, die andre bei a an einem Seidenfaden; letztere ist
durch eine
Kette nach dem
Boden abgeleitet. Zwischen beiden in der Mitte hängt ein Metallkügelchen an einem Seidenfaden.
Wird die erste
Glocke vom
Konduktor her elektrisch, so zieht sie das Kügelchen an, stößt das gleichnamig
elektrisch gewordene ab nach der andern
Glocke hin, wo es seine
Elektrizität
[* 3] abgibt, wird jetzt von der ersten wieder angezogen
u. bringt in dieser
Weise, zwischen den
Glocken hin- und herfahrend, dieselben zum
Tönen.
Leicht entzündliche
Flüssigkeiten,
z. B.
Äther,
Schwefelkohlenstoff, werden durch denFunken der Elektrisiermaschine
[* 4] entzündet, explosive Gasgemenge zum
Explodieren
gebracht. Um letzteres zu zeigen, kann man sich der elektrischenPistole
[* 1]
(Fig. 6) bedienen, eines mit einem
Kork
[* 5] verschließbaren
Blechgefäßes, in welches ein in ein Glasröhrchen tt' eingekitteter, an den
Enden mit kleinen
Kugelnb und b' versehener Metalldraht
isoliert hineinragt. Ist das
Gefäß
[* 6] mit einem Gemisch aus
Luft und Wasserstoffgas oder
Leuchtgas
[* 7] gefüllt,
und setzt man den äußern Knopf b mit dem
Konduktor in
Verbindung, so springt ein
Funke zwischen dem innern Knopf und der Gefäßwand
über, das Gasgemenge explodiert, und der
Kork wird mit lautem
Knall herausgeschleudert. Man kann seinen eignen
Körperelektrisch machen, wenn man sich auf den
Isolierschemel, ein von Glasfüßen od.
Flaschen
[* 1]
(Fig. 7) getragenes
Brett,
oder auf eine Kautschukplatte stellt, oder Gummiüberschuhe anzieht und dabei den
Konduktor berührt. Die
Haare
[* 8] sträuben sich
infolge der gegenseitigen Abstoßung empor und fallen zusammen, sobald aus dem
Konduktor oder dem menschlichen
Körper selbst ein
Funke gezogen wird. Man kann in diesem Zustand
Äther, welchen eine andre nicht isolierte
Person in einem
Löffel entgegenhält, durch einen aus der Fingerspitze springenden
Funken entzünden.
Die
Dampf- oder Hydro-Elektrisiermaschine von
Armstrong gründet sich darauf, daß der aus dem
Hahn
[* 9] eines
Dampfkessels ausströmende
Dampf
[* 10] elektrisch (gewöhnlich positiv), der
Kessel, wenn isoliert, entgegengesetzt elektrisch ist. Diese
Elektrizität entsteht durch
Reibung
[* 11] der von dem
Dampf mitgerissenen Wasserteilchen an den
Wänden des Ausströmungsrohrs.
[* 1]
Fig. 8 zeigt
die Abbildung einer solchen
Maschine,
[* 12] deren
Kessel A 44
cm im
Durchmesser hat und 96
cm lang ist.
Die
Feuerung befindet sich innerhalb des
Kessels; f ist die
Feuerthür, a ist ein Wasserstandsanzeiger,
d ein
Sicherheitsventil zur Regulierung der
Spannkraft des
Dampfes, g ist der
Schornstein zum Abzug der Feuergase.
Oben auf dem
Kessel befindet sich ein
Hut
[* 13] H angeschraubt (ähnlich dem
Mannloch der großen Maschinenkessel), und darauf ist ein kurzes,
mit einem
Hahn t verschließbares Messingrohr angebracht, das in ein gußeisernes
Rohr bc einmündet, aus
welchem der
Dampf in eine
Reihe horizontaler
Röhren
[* 14] F einströmt, in denen er sich reibt. Aus denselben und damit aus der ganzen
Maschine austretend, strömt der
Dampf gegen eine
Reihe von Metallspitzen
B, an welche er seine + E abtritt,
die in den Erdboden abfließt, wogegen die - E auf dem durch Glasgefäße isolierten
Dampfkessel
[* 15] zurückbleibt. Über die
Influenz-Elektrisiermaschine s.
Influenzmaschine.
[* 3] Wenn man eine Glasröhre oder eine Siegellackstange reibt, etwa am Rockärmel, so erlangen
sie die
Eigenschaft, leichte Körperchen, wie Papierschnitzel, Zigarrenasche u. dgl.,
anzuziehen. Da diese
Eigenschaft schon in alter Zeit zuerst am
Bernstein,
[* 17] welchen die Griechen
Elektron nannten, beobachtet
worden war, so nannte man den Zustand, in welchem sich die geriebenen
Körper befinden, elektrisch und die
Ursache desselben
Elektrizität. Außer den genannten zeigen auch noch andre
Körper, z. B.
Schwefel,
Edelsteine,
[* 18]
Seide,
[* 19]
Harze (zu welchen
auch
Siegellack und
Bernstein gehören),
Kautschuk (Hartkautschuk,
Kammmasse,
Ebonit),
Guttapercha,
Kollodium etc., diese
Eigenschaft;
dagegen bemüht man sich vergebens, eine in der
Hand
[* 20] gehaltene
Eisen- oder Messingstange durch Reiben elektrisch zu machen.
Befestigt man aber die Metallstange an einem
Griffe von
Glas
[* 21] oder Hartkautschuk, den man mit der
Hand faßt,
so wird sie durch Reiben gleichfalls elektrisch. Wir schließen daraus, daß, als wir die Metallstange unmittelbar in der
Hand hielten, jenes Wirksame, das wir Elektrizität nennen, zwar ebenfalls erzeugt wurde, jedoch durch das
Metall selbst und die berührende
Hand sofort entwich, dagegen durch den
Griff von
Glas oder Hartkautschuk nicht fortgeleitet wurde. Während also
Metall die Elektrizität fortpflanzt
oder leitet, besitzen
Glas und
Kautschuk diese Fähigkeit nicht. Die besten
Leiter der Elektrizität sind die
Metalle; weniger gut leiten
der menschliche
Körper,
Kohle,
Wasser und viele
¶
mehr
andre Flüssigkeiten, Holz,
[* 23] Papier, Stroh, Baumwoll- und Leinenfaser, Holundermark, Leder, viele Gesteine
[* 24] und die Erde; Nichtleiter
dagegen oder richtiger sehr schlechte Leiter sind die oben bereits aufgezählten Körper. Soll ein Leiter den elektrischen Zustand,
in welchen man ihn auf irgend eine Weise versetzt hat, bewahren, so muß er rings von Nichtleitern umgeben
und dadurch von allen Leitern seiner Umgebung getrennt (isoliert) werden; wegen dieser Anwendung nennt man die Nichtleiter
auch Isolatoren. Ein Metallkörper, der an gläsernem Griff in der Hand gehalten wird oder auf gläsernem Fuße steht, ist isoliert,
denn die Luft, mit der er außerdem noch in Berührung steht, ist, wenn trocken, ein Nichtleiter; feuchte
Luft leitet zwar an sich ebenfalls nicht, sie beschlägt aber die Oberflächen der festen Isolatoren mit einer dünnen Wasserschicht
und macht sie dadurch leitend.
Ein an seidenem Faden,
[* 25] also isoliert, aufgehängtes Holundermarkkügelchen nennt man ein elektrisches Pendel. Nähert man dem
Kügelchen einen geriebenen Glasstab, so wird es von demselben angezogen, kommt mit ihm in Berührung,
wird dadurch selbst elektrisch, und nun wird es von dem Glasstab abgestoßen; von einer geriebenen Siegellack- oder Hartkautschukstange
aber wird es jetzt lebhafter angezogen, als wenn es unelektrisch wäre. Macht man das Kügelchen mittels der Siegellackstange
elektrisch, so wird es von dieser abgestoßen, von dem Glasstab dagegen angezogen.
Die Glas- und die Siegellackstange befinden sich demnach in verschiedenen elektrischen Zuständen, da sie auf das Kügelchen
entgegengesetzte Wirkungen ausüben. Prüft man andre geriebene Körper an dem elektrischen Pendel,
[* 26] so findet man, daß sie
sich dem durch den Glas- oder Siegellackstab elektrisch gemachten Kügelchen gegenüber entweder wie Glas
oder wie Siegellack (Harz) verhalten. Es gibt also nur zwei verschiedene elektrische Zustände, als deren Ursache wir zwei verschiedene
Elektrizitäten annehmen, welche man Glas- und Harzelektrizität nennen kann.
Hängt man einen geriebenen Glasstab an einem Faden wagerecht auf, so wird er von einem zweiten geriebenen
Glasstab abgestoßen, von einer geriebenen Siegellackstange aber angezogen; eine geriebene Siegellackstange, ebenso aufgehängt,
wird von einer Glasstange angezogen, von einer Siegellackstange aber abgestoßen. Es ergibt sich also, daß gleichnamige
Elektrizitäten sich gegenseitig abstoßen, ungleichnamige sich anziehen. Man erkennt jetzt, daß vorhin die leitende Kugel
des elektrischen Pendels, nachdem sie mit der Glasstange in Berührung war, glaselektrisch, und daß sie
durch Berührung mit der Siegellackstange harzelektrisch geworden war.
Die auf einem geriebenen Körper erregte Elektrizität läßt sich also ohne Änderung ihrer Beschaffenheit durch Berührung auf einen
Leiterübertragen. Von zwei durch gläserne Griffe isolierten Messingplatten werde nun die eine glaselektrisch,
die andre ebenso stark harzelektrisch gemacht; ob sie gleichstark elektrisch sind, erkennt man daran, daß sie die unelektrische
Kugel des Pendels aus gleicher Entfernung gleichweit aus der lotrechten Gleichgewichtslage ablenken.
Bringt man nun die Platten miteinander in Berührung, so erweisen sie sich nachher als vollkommen unelektrisch. Die beiden
ungleichnamigen Elektrizitäten in gleichen Mengen miteinander vereinigt, heben sich also gegenseitig
auf oder neutralisieren sich. Zwei Größen, die sich so verhalten, bezeichnet man als entgegengesetzte und zwar die eine
als positiv, die andre als negativ. Gräbt
man z. B. ein Loch, so bildet die ausgeschaufelte Erde einen Haufen; der Haufe ist
eine positive, das Loch die entsprechende negative Größe; vereinigt man beide miteinander, d. h. schaufelt
man den Haufen in das Loch, so »heben sie sich gegenseitig auf«, und es entsteht wieder die
ursprüngliche ebene Bodenfläche.
Man kann daher das Verhalten der beiden entgegengesetzten Elektrizitäten zu einander sehr treffend dadurch bezeichnen, daß
man die eine die positive (+E), die andre die negative (-E) nennt. Welche von beiden als positiv zu betrachten
sei, darüber geben uns die Erscheinungen selbst keinen Wink; man ist aber allgemein dahin übereingekommen, die Glaselektrizität
positiv, die Harzelektrizität negativ zu nennen. Wie man kein Loch graben kann, ohne einen entsprechenden
Erdhaufen aufzuwerfen, so ist es auch unmöglich, die eine Elektrizität zu erregen, ohne gleichzeitig ebensoviel
von der andern hervorzubringen.
Reibt man eine Glasstange mit einem Kautschuklappen und nähert diesen der zuvor mit negativer Elektrizität geladenen
Kugel des elektrischen Pendels, so wird dieselbe abgestoßen, von der Glasstange aber angezogen, und zeigt
somit, daß, während letztere positiv elektrisch geworden ist, der als Reibzeug dienende Kautschuklappen negativ elektrisch
wurde. Hierdurch wird die Vorstellung gerechtfertigt, daß die beiden Elektrizitäten durch das Reiben nicht erst entstehen,
sondern in gleichen Mengen miteinander vereinigt in jedem unelektrischen Körper bereits vorhanden sind und durch das Reiben
nur voneinander getrennt werden, so daß die eine auf dem geriebenen Körper, die andre auf dem Reibzeug
auftritt. Der Arbeit, welche beim Reiben aufgewendet wurde, um die beiden sich anziehenden Elektrizitäten voneinander zu
trennen, entspricht die Energie (Potenzialdifferenz), mit welcher sie bestrebt sind, sich wieder miteinander zu vereinigen.
- Indem man je zwei Körper aneinander reibt und prüft, welche Elektrizität jeder derselben angenommen hat, kann
man alle Körper in eine Reihe ordnen, in welcher jeder, mit einem der folgenden gerieben, positiv, mit einem der vorhergehenden
negativ wird. Die wichtigsten Körper dieser Spannungsreihe für Reibungselektrizität sind: Haare (Katzenfell, Fuchsschwanz),
poliertes Glas, Wolle, Papier, Seide, mattes Glas, Kautschuk, Harze (Siegellack), Bernstein, Schwefel, Metalle,
Kollodium (Schießbaumwolle);
Die Elektrizität kann sich im Gleichgewichtszustand nur auf der Oberfläche der Leiter, niemals in ihrem Innern befinden. Denn da die
Teile einer und derselben Elektrizitätsart sich gegenseitig abstoßen, so werden sie auseinander weichen,
bis ein Nichtleiter ihrem Entweichen eine Grenze setzt, was eben an der Oberfläche eines isolierten Leiters stattfindet. Hat man
z. B. eine auf einem Glasfuß stehende Metallkugel elektrisch gemacht und bedeckt sie nun
mit zwei an gläsernen Griffen gehaltenen hohlen Halbkugeln, so erweist sich nach Wegnahme der letztern die
Kugel ganz unelektrisch; ihre Elektrizität ist auf die Halbkugeln, welche einen Augenblick ihre Oberfläche bildeten, übergegangen. Auf
eine isolierte Metallplatte stelle man ein Metallsäulchen, an welchem an einem dünnen Draht eine Holundermarkkugel als elektrisches Pendel
herabhängt;
führt man der Metallplatte Elektrizität zu, so wird das Pendel von dem Metallsäulchen lebhaft abgestoßen;
deckt man jetzt eine Glocke aus Drahtgewebe darüber, so hängt das Pendel an dem Säulchen schlaff herab;