gleichgerichtet, und es tritt
Anziehung ein.
Werden die Stromunterbrechungen in der
Spule in rascher Aufeinanderfolge bewirkt,
oder schickt man durch dieselbe
Wechselströme, die von einem
Induktionsapparat oder einer Wechselstrom-Dynamomaschine geliefert
werden, so müßte der
Ring, da er rasch hintereinander in gleichen Zeitintervallen schwache
Anziehungen und Abstoßungen erfährt,
in
Ruhe bleiben. Dies könnte aber nur dann der
Fall sein, wenn die sekundären
Ströme genau gleichzeitig
mit den primären verlaufen, wenn z. B. in demselben Zeitintervall, in welchem der primäre
Strom von
Null bis zu seiner Maximalstärke ansteigt, der entgegengesetzt gerichtete sekundäre
Strom von seinem
Maximum bis
Null herabsinkt. Dieser genaue
Synchronismus der induzierten
Ströme mit den induzierenden findet aber thatsächlich
nicht statt, weil in dem
Ring Selbstinduktion auftritt, indem die in seiner
Masse entstehenden Extraströme (s.
Induktion,
[* 2] Bd.
8) das Anwachsen des Induktionsstroms auf seinen Maximalwert und ebenso seine Abnahme auf
Null verzögern.
Wächst z. B. die
Stärke
[* 3] des induzierenden
Stromes vonNull bis zu ihrem
Maximum, so fällt das
Maximum des
induzierten
Stromes mit jenem Nullwert nicht zusammen, sondern tritt etwas später ein und rückt daher dem
Maximum des primären
Stromes zeitlich näher. Hierdurch wird die Zeitdauer, während welcher die
Ströme entgegengesetzt gerichtet sind und sich
daher abstoßen, verlängert auf
Kosten derjenigen, während welcher die gleiche
Richtung der
StrömeAnziehung
zu bewirken strebt; zugleich wird das Übergewicht der abstoßenden
Wirkung noch dadurch begünstigt, daß während der
Periode
der Abstoßung beide
Ströme ihre Maximalwerte erreichen, wogegen sie in der
Periode der
Anziehung nur geringere
Werte besitzen.
Da sonach abwechselnd während längerer Zeitabschnitte Abstoßung stattfindet, bewirkt durch stärkere
entgegengesetzte
Ströme, innerhalb kürzerer Zeitintervalle aber
Anziehung infolge schwächerer gleichgerichteter
Ströme,
so muß die resultierende
Wirkung Abstoßung sein.
Diese e. A. hat Elihu
Thomson durch eine
Reihe bemerkenswerter
Versuche veranschaulicht. Legt man einen Kupferring auf den aus
einem Bündel weicher Eisendrähte bestehenden
Kern eines aufrecht stehenden
Elektromagnets und erregt
letztern durch einen starken Wechselstrom, so springt der
Ring nach
oben von seiner Unterlage ab. Hängt man eine Kupferplatte,
an einem Wagebalken ins
Gleichgewicht
[* 4] gebracht, horizontal über dem Magnetpol auf, so steigt dieselbe bei Erregung durch
Wechselstrom beträchtlich in die
Höhe.
Diese Abstoßung ist so kräftig, daß ein Kupferring, der durch
Fäden in vier
Punkten an die Tischplatte
geheftet ist, entgegen der
Wirkung der
Schwerkraft frei schwebend in der
Luft erhalten wird. Zwei oder mehrere geschlossene
Stromkreise, der Einwirkung des wechselnden Magnetpols ausgesetzt, ziehen sich gegenseitig an, weil die in ihnen induzierten
Ströme die gleiche
Richtung haben, und werden gemeinsam von dem Magnetpol zurückgestoßen.
Eines der schönsten
Experimente von Elektro-induktive
Thomson ist das folgende: Eine elektrische
Glühlampe ist an die
Enden einer horizontalen Drahtspule angeschlossen,
und
Lampe
[* 5] und
Spule schweben in einem mit
Wasser gefüllten Glasgefäß über dem
Kern des
Elektromagnets.
Wird dieser durch
Wechselströme kräftig erregt, so bringen die in der
Spule induzierten
Ströme die
Lampe
zum
Glühen, während gleichzeitig die abstoßende elektrodynamische
Wirkung sich durch Emporsteigen der
Lampe samt
Spule
offenbart.
Die induzierende und elektrodynamische
Wirkung geht durch das
Glas
[* 6] und das
Wasser ungehindert hindurch. Bringt man aber eine
Kupferplatte zwischen den Magnetpol und die mit der
Lampe verbundene
Spule, so erlischt die
Lampe; die Kupferplatte
(und ebenso überhaupt jeder
Leiter der
Elektrizität)
[* 7] wirkt nämlich wie ein
Schirm, welcher die
Spulevor der induzierenden
Wirkung des
Poles schützt, indem er dieselbe zu seiner eignen
Induktion gleichsam absorbiert.
Bringt man ferner eine Kupferplatte über den einen
Pol des von
Wechselströmen erregten
Elektromagnets
und nähert eine zweite, um eine
Achse drehbare Kupferplatte, so gerät diese in rasche Drehung. Die feststehende
Platte schützt
nämlich einen Teil der drehbaren
Plattevor der Induktionswirkung; die in jener induzierten
Ströme ziehen die in der drehbaren
Scheibe unsymmetrisch verteilten induzierten
Ströme an und erzeugen eine
Kraft,
[* 8] welche nicht durch die
Drehungsachse geht und daher Drehung bewirkt. Zwei drehbare
Scheiben, von welchen jede einen Teil des
Poles überdeckt, ziehen
einander an und rotieren in entgegengesetzten
Richtungen.
umfaßt das Gebiet der in der
Technik verwerteten
Eigenschaften des elektrischen
Stroms. Sie hat es zunächst
zu thun mit der Erzeugung des elektrischen
Stromes. Neben der Herstellung von galvanischen
Elementen befaßt sich dieser
Zweig
vor allem mit der Herstellung elektrischer
Maschinen, denn nur die maschinelle Erzeugung des elektrischen
Stromes machte dessen
Eigenschaften allererst praktisch nutzbar. Für die elektrischen
Maschinen, wie überhaupt für die eigentliche Elektrotechnik kann
das Jahr 1867, das Jahr der
Entdeckung des dynamoelektrischen
Prinzips von
Werner v.
Siemens (s.
Magnetelektrische Maschinen,
[* 9] Bd. 11), als Geburtsjahr gelten.
Von da ab erst sehen wir eine fabrikmäßige Herstellung elektrischer
Maschinen beginnen. Allein die ersten
Maschinen waren
weit davon entfernt, ihrer Grundbedingung, der Umsetzung mechanischer
Energie in elektrische ohne nennenswerte
Verluste, zu genügen. Erst als gegen Ende der 70er Jahre die berühmten Abhandlungen der Gebrüder Hopkinson und
Kapp Aufschluß
über die günstigsten
Eisen- und Kupferverhältnisse bei elektrischen
Maschinen gegeben hatten, war es möglich, nicht nur
Maschinen herzustellen, welche über 90 Proz. der mechanischen
Energie in nutzbare elektrischeEnergie umsetzten,
nein, man hatte sogar die
Mittel,
Maschinen voraus zu berechnen.
Und so konnte denn der
Bau der Dynamomaschinen jenen Aufschwung nehmen, welcher uns heute noch mit Staunen erfüllt. Wurden
früher
Maschinen von 10
Pferdekräften als sehr groß angesehen, so sieht man heute schon eine ganze Anzahl
Maschinen von 500
Pferdekräften
laufen,
Maschinen also, von welchen jede 5-6000
Glühlampen von 16 Normalkerzen speisen kann. Dies gilt zunächst für die
Gleichstrommaschinen. Aber auch die Wechselstrommaschinen, welche mit der Verbesserung der
Gleichstrommaschinen mehr und mehr
in den
Hintergrund getreten waren, erfuhren mannigfache
Ausbildungen, namentlich von jenem Zeitpunkt ab, wo die ersten brauchbaren
Wechselstromtransformatoren hergestellt wurden. Die
Gleichstrommotoren waren gleichzeitig mit der Vervollkommnung der
Gleichstrommaschinen
ausgebildet, da ja bei Gleichstrom eine und dieselbe
Maschine
[* 10] als Strommaschine und als
Motor verwendet wird. Es nimmt daher
kein wunder, wenn auch die
Gleichstrommotoren einen Wirkungsgrad von über 90 Proz. besitzen. Die Wechselstrommotoren
¶
mehr
dagegen bieten heutzutage noch ziemliche Schwierigkeiten in der Herstellung. Es sind zwar verschiedene Arten solcher Motoren
vorhanden, allein bis heute kranken sie alle noch an einer Reihe von Übelständen. Teilweise laufen sie nur mit einer einzigen,
ganz bestimmten Geschwindigkeit, gehen nur leer an, vertragen eine plötzliche Belastung nicht und müssen
für gleiche Leistung viel größer gewählt werden als Gleichstrommotoren; teilweise benötigen sie drei und mehr Leitungen
von der Strommaschine aus; dagegen ist die Behauptung, daß der Wirkungsgrad ein schlechter sei, völlig unbegründet, man
hat bereits Motoren, die über 80 Proz. Nutzeffekt haben. Der Wirkungsgrad ist aber allein nicht maßgebend.
Die elektrischeBeleuchtung
[* 12] war wohl das erste, was die allgemeine Aufmerksamkeit auf sich zog. Hier waren
die Vorteile gegenüber der alten Beleuchtungsart zu packend, als daß man lange auf eine weitverbreitete Anwendung verzichten
konnte. Die Erfindung der Glühlampen, die Herstellung selbstregulierender Bogenlampen mußte einen gewaltigen Aufschwung bedingen;
die Lösung des Problems der Teilung des Lichtes, d. h. die Lösung des Problems, jede einzelne Lampe unabhängig
von der andern brennen zu können, durch das System der Parallelschaltung,
[* 13] sicherte der jungen Technik die praktische Durchführbarkeit,
deren schönste Beweise die allerorts entstehenden elektrischen Zentralen sind (s. Elektrische Zentralstationen).
[* 14]
Ein andres, für die Zukunft noch weit bedeutenderes Feld ist die elektrische Kraftübertragung. Obwohl
schon jetzt, namentlich in Amerika,
[* 15] zur praktischen Durchführung gelangt, so liegt sie immer noch in den ersten Anfängen,
da ihre Vorzüge noch nicht so völlig in Fleisch und Blut übergegangen sind wie jene des elektrischen Lichtes. Bedenkt man
aber, daß die elektrische Kraftmaschine die zugeführte Energie ohne Zwischenapparate unmittelbar in drehende
Bewegung umsetzt, daß also alle diejenigen Teile fortfallen, welche zur Umsetzung der hin- und hergehenden in drehende
Bewegung bei andern Betriebsmaschinen (Dampf-, Gaskraftmaschinen)
[* 16] nötig sind, Teile, welche bekanntlich sehr kostspielig und,
da in fortwährender Bewegung, auch am meisten der Erneuerung bedürftig sind, bedenkt man ferner, daß
die Zuleitung der Energie durch dünne Kupferdrähte die denkbar einfachste ist, daß keine toten Punkte vorhanden sind, daß
Schmutz und Belästigung irgend welcher Art gänzlich ausgeschlossen sind, so müssen wir den Elektromotor, der überdies
bei gleicher Kraftleistung das geringste Gewicht besitzt, den kleinsten Raum einnimmt und in der Anlage
weitaus am billigsten ist, als das Ideal einer Betriebsmaschine ansehen. Dazu aber kommt, daß die elektrische Energie auf
die weitesten Entfernungen ohne nennenswerten Verlust zu leiten ist (s. Elektrische Kraftübertragung).
Endlich aber sind es auch noch die chemischen Wirkungen des elektrischen Stromes, welche in der Technik Anwendung
gefunden haben. Teilweise werden diese Wirkungen dazu benutzt, um elektrische Energie aufzuspeichern, teilweise um Substanzen
in bestimmte Bestandteile zu zerlegen. Die Aufspeicherung elektrischer Energie in den sogen. Akkumulatoren ermöglicht es, die
Maschinen nicht während der ganzen Zeit des Lichtbedürfnisses in Betrieb zu halten. Brennen z. B. in einer Anlage in den
Abendstunden 100 Lampen
[* 17] gleichzeitig, während ca. 10-20 LampenTag undNacht brennen sollen, so wäre es im höchsten Grade unwirtschaftlich,
wollte man wegen dieser
wenigen Lampen die MaschineTag undNacht in Betrieb halten. Da empfiehlt es sich vielmehr, die Maschine
einige Stunden vor Beginn des Hauptlichtbedürfnisses anzulassen, teilweise die 10-20 Lampen zu speisen,
den überschüssigen Strom aber in die Akkumulatoren zu schicken. Während vorher die MaschineTag undNacht hätte arbeiten müssen,
genügt jetzt ein Maschinenbetrieb von nur 6-8 Stunden, indem die Akkumulatoren die übrige Zeit die Speisung der Lampen übernehmen.
Neuerdings finden außerdem die Akkumulatoren eine großartige Anwendung bei Zentralstationen (s. Elektrische Zentralstationen).
Die Zerlegung chemischer Substanzen in bestimmte Bestandteile, die sogen. technische Elektrolyse,
[* 18] hat seit der Herstellung von
Maschinen ganz gewaltige Fortschritte gemacht. Man unterscheidet bereits vier weite Gebiete, auf welchen sie sich bethätigt.
Die Elektrometallurgie
[* 19] hat es mit der Reingewinnung von Metallen zu thun. Teilweise handelt es sich darum,
die Metalle vollkommen rein zu erhalten, wie z. B. bei Kupfer,
[* 20] teilweise sind Metalle auf keinem andern Wege und in größerm
Maße gleich vorteilhaft herstellbar, wie z. B. Aluminium. Ein andrer Zweig beschäftigt sich mit der Herstellung von chemisch-technischen
Stoffen, z. B. Soda, die Galvanoplastik
[* 21] mit der Herstellung plastischer Abdrücke, die Galvanostegie
[* 22] endlich
mit der Herstellung metallischer Überzüge (Verkupferung, Versilberung etc.).
[Hygienisches.]
Seit der Einführung des elektrischen Lichtes, der elektrischen Kraftübertragung und der Benutzung des von
Dynamomaschinen erzeugten Stromes zu medizinischen Zwecken sind elektrische Leitungen vielfach in bewohnte Räume geführt worden,
und es entsteht die Frage, welche Gefahren für Leben und Gesundheit hiermit verbunden sein können und wie
sich dieselben vermeiden lassen. Die elektrischeBeleuchtung, welche so viele, auch hygienische Vorzüge vor der ältern Beleuchtung
besitzt, zeichnet sich auch durch Vermeidung der Feuersgefahr so sehr aus, daß sie selbst dort angewandt werden kann, wo
bisher die Benutzung offener Flammen ausgeschlossen war.
Eine gewisse Gefahr ist freilich mit dem elektrischen Licht
[* 23] insofern verbunden, als unter Umständen Leitungsteile sich stark
erhitzen und die Entzündung umgebender Teile bewirken können. Zur Vermeidung dieser Gefahr hat man hinreichend große Leitungsquerschnitte
anzuwenden, damit die Drähte, auch wenn ein stärkerer Strom als der der gewöhnlichen Beanspruchung entsprechende
hindurchgeht, sich nicht erhitzen, innerhalb der Gebäude sind alle Teile der Leitung, welche irgendwie mit brennbarem Material
in Berührung kommen können, sorgfältig zu isolieren und zwar mit einem die Wärme
[* 24] schlecht leitenden Material, welches höhern
Temperaturen, der Feuchtigkeit, dem Mäuse- und Rattenfraß und sonstigen äußern Einflüssen gut widersteht. Sehr empfehlenswert
sind auch Einschaltungen von Bleisicherungen, die bei Erhitzungen leicht schmelzen und dadurch den Strom vollständig unterbrechen.
Viel bedeutsamer als die durch elektrische Leitungen herbeigeführte Feuersgefahr ist die zufällige unvermutete Einwirkung
des elektrischen Stromes auf den Menschen. Wenn eine Berührung mit der nicht isolierten Stromleitung in der Weise stattfindet,
daß der Körper des Betroffenen von dem Strom durchflossen wird, d. h. wenn der Körper die positive und
die negative Leitung gleichzeitig berührt und so einen Schluß zwischen beiden bildet, oder wenn eine Leitung infolge
¶