11. Persuche uber d4e Brechung von Strom- und Kraftlinitm an der ...

W. v. Betold. 403Endlich muse man auch darauf acht haben, dass diePlatten nur lose auf einer Unterlage aufliegen, also etwaauf losen Papierbiluschchen oder auf Stucken von Kautschukschlauchen,damit sie Bich leicht in ganz leise Erzitterungenversetzen lassen.Bestreut man die Platten, wahrend der Strom hindurchgeht,in der bekannten Weise sehr fein mit Eisenpulver,und fiihrt man alsdann mit einem leichten Holzklotzchenkurze SchlHge gegen dieselben, am besten gegen die Klemmschrauben,welche den Strom zuftihren, so ordnen sich dieEisentheilchen zu feinen Streifen an, die nach dem Oerst edt’schen Gesetze senkrecht auf den Stromlinien stehenund mithin Linien gleichen Potentiales sind.Stellt mltn solche Platten her, die aus verschiedenenMetallen zusammengesetzt sind, so erleiden diese Linien ander Grenzlinie beider Metalle eine Brechmg, die man ttlsdannmit einem Blicke ilbersehen kann.Ich habe mir zu dem Zwecke Platten verfertigen lassen,die aus Kupfer und Zink, beziehungsweise aus Kupfer undNeusilber zusammengesetzt sind. Die Platten bilden Rechteckevon 12 cm Lange und 4 cm Breite. Dabei ging beizweien die Trennungslinie beider Metalle schief durch dieMitte, sodass die Seitenkanten unter 45 O geschnitten wurden,bei den iibrigen Platten waren Kreise von 3 cm Durchmesseraus der Mitte herauwgedreht und dafur solche von demanderen Metalle durch Erwarmen des umschliessenden genaueingepasst.In allen Fallen erfolgte die Brechung der Potentiallinienin der von der Theorie geforderten Weise, und istbesonders der Versuch mit der Neusilber-Kupferplatte mitschiefer Trennungslinie ausserordentlich schlagend.Bei jenen Platten, in cteren Mitte sich der Kreis ausdem schlechter leitenden Metalle befindet , also Zink oderNeusilber in Kupfer, kommen die Potentiallinien auf diesenKreisen nicht sehr deutlich zu Stande, da eben der grtissteTheil des Stromes durch das umschliessende Kupfer geht,und deshalh die Stromesdichtigkeit auf den eingeschlossenen26 *

404 W. v. Bezold.Ylatten eine zu geringe wird, um noch kriiftig auf die Eisentheilchenwirken zu konnen.Selbstverstiindlich mussen auch bei einem stationarenWkmestrome die Stromlinien eine Bhnliche Brechung erleiden,und hofie ich auch, dies nach Art des Senarmont’-schen Versuches anschaulich machen zu konnen. Die hieraufhezuglichen Experimente sind jedoch noch nicht weit genuggediehen, um ihrer jetzt schon weiter Erwabnung zu thun.Fiir galvanische Stronie ist der experimentelle Beweisder von der Theorie geforderten Brechung, wie bemerkt,bereits durch andere geliefert worden, und konnen die hier initgetheiltenVersuche hochstens wegen ihrer grosseren Einfachheitund Anschaulichkeit Interessc beanspruchen. Fur Warmestromeergibt sich die Brechung als uiimittelbare Folgerungeiner in ihren Grundlagen durchaus festbegrundeten Theorie,sodass ein experimenteller Beweis kaum nothwendig erscheint.Gsnz anders verhalt sich dies mit der Brechungder electrischen Kraftlinien an der Grenzflachezweier Dielectrica.Da, jeder Vertheilung von galvanischen oder Warmestromenauch eine solche electrischer Kraftlinien entspricht, und dadie Formeln, welche diese Vertheilungen darstellen, genaudie namlichen sind, sofern man nur anstatt der Constanten,welche das galvanische Leitungsvermogen odcr die Warmeleistungsfahigkeitausdriicken , die Jlielectricititsconstanteneinsetzt, so ergibt sich von selbst, dass auch die electrischenKraftlinien an der Grenzflache zweier Dielectrica eineBrechung erleiden miissen.Der erste, der auf diese Folgerung aufmerksam gemaclithat, war meines Wissens Mascart, in dessen mit Joubertherausgegebenen Werke l) ich diesen Satz ubrigens erst bemerkte,nachdem ich ihn ebenfalls selbstiindig aus Maxwell’sFormeln abgeleitet hatte. z,Das Brechungsgesetz muss dasselbe sein, \vie bei den1) Mascart et Joabert, Leqons eiir I’klectricit8 et le Magnetisme.1. p. 116.2) Aue der Formel X2 (aK2/6’v)- K, (aV,/av) + 4nu = 0. Maxwell,Treatise 1. p. 86.

W. v. Berold. 405Stromlinien, so zwar, dass beim Uebergange yon Luft in einanderes Dielectricum die Brechung vom Einfallslothe wegstattfinden muss.Bei dem Dnnkel, welches noch immer uber dem Wesender Dielectrica schwebt, schien mir ein evperimenteller Beweisdieses Satzes besondere Bedeutung zu besitzen.Ich bediente mich zu diesem Zwecke eines Hiilfsmittels,das ich schon vor Jahrea angemendet habe, um mir fiber denVerlauf electrischer Kraftlinien durch den Versuch Aufschlusszu verschaffen:Eine kleine Schellacknadel von 4 cm Lange tragt anbeiden Enden ein Kiigelchen aus Hollundermark. Sie hbngtan einem Coconfaden und wird durch einen in der Mitteangesetzten senkrecht herabhangenden Plugel aus Schellackin horizontaler Lage erhalten. Der Fliigel taucht in einGefkss mit Flussigkeit und dient dadurch als Dampfer.Wird nun die eine Hollundermarkkugel positiv , dieandere negativ geladen, so muss sich das System ebenso indie Richtung der Horizontalcomponente der electrischenGesamtkraft stellen, wie eine Magnetnadel in jene der magnetischen.Diese Richtung kann man durch Einvisirenanntiherungsweise bestimmen.Um nun mit Hulfe dieses Instrumentchens die Brechungnachzuweisen, verfuhr ich folgendermassen :Auf die Bodenfliche eines Holzkistchens von 22,5 cmLhnge, 7 cm Breite und lOcm Hohe im Lichten wurde eineSpiegelglasplatte gelegt. Hierauf wurde eine Messingkugelvon 2 cm Durchmesser, die sich am Ende einer verticalenMessingstange befand, mit Hulfe eines Statives von oben herin das Kistchen hineingehalten. Hierbei war der Mittelpunktder Kugel von der Glasflilche 5 cm entfernt und befand sichgerade oberhalb des Mittelpunktes dieser Fltlche.Nachdem alles so vorbereitet war, wurde die Form mitParaffin ausgegossen und auf diese Weise ein parallelepipedischerKlotz erhalten, in dessen Innerem sich dieMessingkugel befand.Dieser Klotz wurde nun auf passende Stiitzen so aufgelegt,dass die von der Spiegelplatte abgenommene ebene

406 W. v. Bezold.Fhche vertical stand, wahrend die Messingstange in horizontalerRichtung hervorragte, und auch die langen Kantendes Parallelepipedons sich in horizontaler Lage befanden.Der verticalen Flache gegenuber und in gleicher Hohemit der Kugel wurde das Schellacknadelchen aufgehangt undhierauf die Kugel vermittelst der hervorragenden Messingstangegeladen.Die Theorie verlangt, dass die Kraftlinien in derdurch den Mittelpunkt der Kugel gehenden Ebene Geradescien, die nach einem hinter der Kugel gelegenen Punkteconvergiren. Dies gilt jedoch nur strenge, wenn die brechendeEbene unendlich gross ist, bei der hier getroffenen Anordnungnur mit einer gewissen Annaherung. Dabei rnusste in demeben angenommenen idealen Falle der Punkt, nach welchemdie Kraftlinien in der Luft convergiren von der brechendenFlilche um K. d abstehen, wenn d die Entfernung des Mittelpunktesder Messingkugel von dieser Plache und K dieDielectricitiltsconstante des Paraffins ist. Nimmt man dieserund zu 2,3 an, so musste demnach das Schellacknadelchenstets nach einem Punkte hinweisen, der um 11,5cm von dervorderen Fliche entfernt ist.Diese Versuche entsprachen im allgemeinen diesenVorsussetzungen; wie weit sich die Genauigkeit derselbentreiben lilsst, und ob es etwa moglich sein wird, hieraus dieDielectricitatsconstanten einigermassen sicher zu bestimmen,dies muss sich erst bei weiterer Verfolgung derselben zeigen.Jedenfalls darf die Brechung der electrischenKraftlinien an der Grenzflache von Luft und Paraffinwenigstens qualitativ als b ewiesen betrachtetwer d e n.Mas cart beschreibt in seinem alteren Werke 1) einenBersuch, den man auch als hierher gehorig betrachten kann.Er nennt ihn refraction de l'ktincelle. Ich hatte ihn mit.kleinen Modificationen ebenfalls bereits angestellt, bin jedochdabei zu einem anderen Resultate gelangt als Mascart.Es handelt sich bei diesem Versuche urn das Ueber-1) Mascart, Trait6 d'hectricitk statique. p. 112.

W. u. Bezold. 407springen eines Funkens zwischen zwei Kugeln, von denensich die eine in der Luft, die andere in einem Gemische vonOlivenSl und Terpentinal befindet, und die so gestellt werden.dass die Verbindungslinie beider Kugelcentren die Oberflachedes Oeles nicht senkrecht schneidet.Mascart gibt an, dass bei dieser Anordnung derFunke von der unteren Kugel fast senkrecht nach derOberflilche hin strebe, dort eine Knickung erfahre und dannbeinahe horizontal der oberen Kugel sich zuwende. Er filgthinzu, dieser Vorgang erinnert an die Brechung des Lichtes.Wtirde es sich jedoch thatsachlich immer so verhalten, wiehier angegeben, so wiirde der Versuch in directem Widerspruchestehen mit der von der Theorie geforderten Brechungder Kraftlinien an der Grenze von Luft und Oel. DieseBrechung muss namlich im Oel von dem Einfallslothe hinwegerfolgen, der Funke muss sich demnach in der Luft derVerticalen mehr niihern als im Oele, vorausgesetzt, dass derFunke den Kraftlinien folgt, eine Voraussetzung, die gewissnur mit Beschrankung zulllssig ist.Thatsachlich bin ich such zu einem anderen Resultategekommen, glaube jedoch, dass der Widerspruch nur einscheinbarer ist und einfach zu losen.Dabei bediente ich mich jedoch eines etwas anderenApparates als Nascart, wodurch der Versuch etwas reinerwerden durfte.Von einer weiten Flasche wurde der Boden abgesprengt,der Tubulus mit einem durchbohrten Korke verschlossen unddurch die Bohrung eine Meesingstange hindurchgesteckt, diean der einen Seite in eine Messingkugel endigte.Der Apparat wurde mit dem Tubulus nach abwartsauf einen Dreifuss gestdt, sodass das ganze aussah, wieein eigenthiimlich geformter Trichter, in den von unten eineMessingetange hineinragte, die an ihrem oberen Ende eineKugel trug.Nun wurde Olivenol eingegossen, sodass die Kugel mitihrem obersten Punkte etwa 1 - 2 cm unter der Oherflachedes Oeles (dem kein Terpentinol beigemischt war) lag.Oberhalb der Flache, aber etwas seitlich von der verticalen

408 FK v. Bezold.Xittellinie, befand sich die andere Kugel. Die beiden Kugelnwurden mit den Zuleitern eines Ruhmkorff’schen Inductionsapparatesverbunden , dessen Unterbrechor ich jedochnicht selbstindig arbeiten liess, sondern nur mit der Handin Bewegung setzte, urn einzelne Funken hervorbringen zukonnen.Hierbei bemerkte ich, dass der erste Funke jedesmaleine Brechung in ‘dem von dem Brechungsgesetze gefordertenSinne erfuhr, wahrend ein zweiter oder weitere Funken, dieich gleich nachher uberspringen liess, einen anderen Wegeinschlugen , und zwar den von M a s c a r t angegebenen.Es kann dies nicht so sehr iiberraschen, wenn man diegewaltigen Stromungen im Oele betrachtet , die sofort eingeleitetwerden , sowie die intensiven Erwarmungen , welcheeinzelne Theile des Oeles erfahren. Diese Umstande scheinenden nachfolgenden Funken andere Wege zu bahnen.Bei den spiiteren Funken bemerkte ich immer, dass sienahezu senkrecht in der Fliissigkeit emporstiegen, sich dannhorizontal uber die Oberflache hinzogen und dann mehr oderweniger geneigt in der oberen Kugel endigten.Wegen dieser Veranderlichkeit habe ich dem Versuchesehr wenig Werth beigelegt und ihn nicht weiter verfolgt.Ich hatte seiner gar nicht gedacht, wenn nicht Mascartdenselben ebenfalls beschrieben hiitte , aber in einer Weise,wonach er mit dem aus der Theorie abgeleiteten Brechungsgesetzein directem Widerspruche stehen wiirde.Zum Schlusse mag noch eines Punktes Erwahnung gethanwerden, der sich unwillkurlich der Betrachtung aufdrangt,sowie man aus der Brechung der Kraftlinien weitere Schliissezu ziehen versucht. Man konnte namlich leicht auf denGedanken kommen, dass es nach Analogie der Lichtbrechungauch moglich sein musse , Linsensysteme zu construiren,welche eine Concentration der electrischen Fernwirkungermoglichten.Bei genauerer Ueberlegung uberzeugt man sich jedochleicht davon, dass die Analogie mit der Lichtbrechung keineso vollkommene ist, als man auf den ersten Blick wohlglauben mochte.

W. v. Berold. 409Erstens ist das Brechungsgesetz ein anderes als beimLichte, und zweitens sind die electriskhen Kraftlinien nur indem einzigen Falle Gerade, wenn man es mit einem einzigenKraftcentrum, d. h. mit einem geladenen Punkte oder einergeladenen Kugel zn thun hat, und wenn die Brechung aneiner (unendlich grossen) ebenen Fliiche erfolgt. In allenanderen' Fallen sind die Kraftlinien im allgemeinen krumineLinien.Ueberdies kiinnen die electrischen Kraftlinien sich niemalsin einem Punkte wirklich schneiden, der nicht selbst eineelectrische Ladung besitzt.Die einzige Analogie , welche zwischen dioptrischenSystemen und bhnlich gebauten, aus Dielectqiken hergestellten,vorhanden ist, besteht darin, dass in solchen Systemen dieelectrische Scheidungskraft, d. h. die Kraft, welche auf dieEinheit positiver Electricitat, die man sich in dem Punkteconcentrirt denkt, ausgeiibt wiirde, an einzelnen Punktenein Maximum oder Minimum wird. Bei Stromen hingegenist es die Stromdichtigkeit, welche in solchen Systemen vonLeitern an einzelnen Punkten ein Maximum oder Minimumwerden kann.Eine weitere Verfolgung dieses Gedankens lnachte ichjedoch lieber einem Mathematiker von Fach iiberlassen.Der Wunsch, iiber den Verlauf' der Kraftlinien nachBrechung an sph%rischen oder Cylinderflachen wenigstens imallgemeinen Vorstellungen zu erhalten, war eben fiZr michdle Veranlassung, die Eingangs beschriebenen Versuche mitden Platten anzustellen, welche im Innern mit Kroisscheibenaus anderem Materiale versehen waren. Die so erhaltenenStromlinien entsprechen den in Cylindern dur'ch Brechungauftretenden Strom- oder Kraftlinien.