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Die Kapazitätserscheinungen

  • Gustav Benischke

Zusammenfassung

In den Stromkreis einer Wechselstromquelle sei ein Kondensator mit der Kapazität G eingeschaltet (Abb. 277), und zwar setzen wir einen idealen Kondensator voraus, d. h. einen solchen, der keine elektrische Arbeit durch Umsatz in Wärme verbraucht. Dennoch kann in dem Stromkreise ein Wechselstrom verkehren. Einen solchen haben wir ja auch in den Zuleitungsdrähten eines Kondensators, dessen eine Platte mit der Erde verbunden ist und dessen andere abwechselnd positiv und negativ geladen wird (Abb. 278). Denn bei jeder Ladung der Platte J strömt eine gleichnamige und gleichgroße Jplek-trizitätsm von der Platte II zut Erde ab.’ Rein äußerlich betrachtet ist es so, als ob die bei der Ladung zugeführte Elek-trizitätsm durch das Dielek- trik zur Erde strömen .würde. “ In Wirklichkeit ist aber der Vorgang so, daß durch die zugeführte Elektrizitätsmenge eine gleichgroße ungleichnamige Menge auf der zweiten Platte induziert wird und eine gleichnamige zur Erde abströmt.

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Referenzen

  1. 1).
    Die Maxwellsche Hypothese, wonach der fingierte Verschiebungsstrom in einem Dielektrik von magnetischen Kraftlinien und das magnetische Feld eines Wechselstromes von in sich geschlossenen elektrischen Kraftlinien umschlossen sein soll, ist mir wohl bekannt, und in der zweiten Auflage dieses Buches habe ich ihr noch Rechnung getragen. Seither bin ich zu der Überzeugung gekommen, daß jene Hypothese unhaltbar ist. Sie beruht nicht, wie die sonstigen Arbeiten Maxwells auf dem sicheren Boden Faradayscher und älterer Versuche; und es ist auch nachträglich nicht gelungen, diese Hypothese zu bewahrheiten. Pie Versuche, die darüber angestellt worden sind, haben entweder nichts gezeigt, oder sind nur im guten Glauben als beweisend betrachtet worden. So die Ablenkung einer Magnetnadel beim Drehen einer dielektrischen Scheibe zwischen den Platten eines geladenen Kondensators. Diese Ablenkung ist aus den elektrischen Kräften des Kondensators zu erklären, weil die Magnetnadel auch ein guter elektrischer Leiter ist. Der bekannte Versuch von Rowland, der zeigt, daß eine geladene Kugel, die im Kreise gedreht wird, magnetische Kräfte ausübt, beweist nichts für diese Maxwellsche Hypothese, sondern beweist vielmehr die Eichtigkeit der Vor- und Nach-Maxwellschen Annahme, daß der elektrische Strom ein Transport von Elektrizität ist (§ 238). Die Behauptung, daß die Hertzschen Versuche, die eine wellenförmige Fortpflanzung elektrischer Störungen gezeigt haben, zu ihrer Erklärung die oben erwähnte Maxwellsche Hypothese brauchen, ist unrichtig. Zu ihrer Erklärung braucht es nur elektrische Kräfte bei einer elektrischen Störung und magnetische Kräfte bei Leitungsströmen. Schon Stefan hat in seinen letzten Vorlesungen gezeigt, daß die Hertzschen Versuche sich restlos aus der Weberschen Anschauung über des Wesen der Elektrizität erklären lassen. Das kann auch nur derjenige bestreiten, der der fa’schen Meinung ist, daß Weber Fernkräfte ohne Mitwirkung des Zwischenmittels angenommen hätte Es ist heute kein Zweifel mehr, daß Weber mit seiner Annahme eines atomistischen Elektrizitätsstoffes dem Wesen der Elektrizität näher gekommen ist als Maxwell mit seiner Energiehypothese. Vgl. auch das bemerkenswerte Vorwort von E. Rasch zu seinem Buche „Das elektrische Bogenlicht”, Braunschweig 1910, und die Bemerkungen von J. Lißner in „Elektr. u. Maschinenb.” 1919, S. 280. Über die Annahme in sich geschlossener elektrischer Kraftlinien bei einem magnetischen Felde vgl. die Anmerkung auf S. 326.Google Scholar
  2. 1).
    Welche Unklarheit zuweilen über die Grundgesetze noch besteht, zeigte sich in einer Besprechung dieses Buches, in welcher gesagt wird, dieses negative Vorzeichen hätte keine grundsätzliche Bedeutung, sondern sei einfach Sache der Definition. Man könnte also Gl. 196 und 197 auch mit +-Vorzeichen „definieren”. Täte man das, so würde sich in Gl. 205 ein +-Vorzeichen, d. h. eine Nacheilung der Stromphase ergeben, was mit den experimentellen Tatsachen im Widerspruch stände.Google Scholar
  3. 1).
    Diese Stromkomponente wird manchmal auch „Ladestrom” genannt. Diese Bezeichnung ist ebenso unrichtig und irreführend wie der Name „Magnetisierungs-strom” für die wattlose Komponente bei einer Drosselspule. (Vgl. die Anmerk. auf S. 231 und § 158.) Denn nicht nur der wattlose Strom, sondern der gesamte Strom J ladet den Kondensator.Google Scholar
  4. 1).
    G. Ewreynow in eineem Sonderdruck der Berg und Hüttenhochschule Ekaterinoslaw.Google Scholar
  5. 1).
    Aus dem Vergleicà dieses Diagrammes mit dem in Abb. 285 erkennt man, daß hier die Zusammensetzung der Ströme so erfolgt, wie dort die Zusammensetzung der Spannungen; vgl. auch die Anmerkung auf S. 239.Google Scholar
  6. 1).
    Nach der Bedeutung, die das Wort „Resonanz” in der Physik hat, sollte man es niemals auf ein Minimum, sondern nur auf ein Maximum wie bei Hintereinanderschaltung. (§ 174 und 175) anwenden. Häufig wird sogar dieses Minimum als „Stromresonanz” und das Stromminimum (§ 175) als „Spannungsresonanz” bezeichnet. Das ist ganz verfehlt, denn jener Fall ist eine Resonanz des Stromes, während die Spannungsmarima im allgemeinen damit nicht verbunden sind, wie Abb. 288 zeigt.Google Scholar
  7. 1).
    Dieser Gleichung (die schon auf S. 837 für die effektiven Werte gefunden wurde) wird häufig allgemeine Bedeutung zugeschrieben, indem behauptet wird, sie gebe an, welche Überspannung beim Unterbrechen eines Stromes g eintritt. Die obige Ableitung zeigt, daß sie nur bei Stromresonanz gilt, und zwar nicht für Unterbrechung des Stromes, sondern für stationären Zustand. Über Unterbrechung eines Wechselstromes vgl. § 193. Vgl. auch § 195, wo dieselbe Gleichung bei der elektrischen Eigenschwingung auftritt.Google Scholar
  8. 1).
    Benischke, Sitzungsber. der Wiener Akad. d.Wiss. Bd. 702. IIa, S. 1346, 1893. Zeitschr. f. Elektrot., Wien 1895, Heft 16.Google Scholar
  9. 2).
    Das tritt erst ein, wenn die Entladungen als Funken oder Lichtbögen einen völligen Stromübergang durch oder um das Dielektrik herstellen und dadurch den Kondensator kurzschließen.Google Scholar
  10. 1).
    Steinmetz, ETZ 1892, S. 227. Apt und Mauritius, ETZ 1903, S. 879. Monasch, Dissertation 1906; ETZ 1907, S. 1200. Humann, Dissertation 1906; ETZ 1908, S. 435. Hier erscheint zwar überall der effektive Wert E 2 ; es ist aber kein Zweifel, daß es bei verschiedenen Wellenformen nicht auf den effektiven, sondern auf den Scheitelwert (C2 ankommt.Google Scholar
  11. 2).
    Archiv f. Elektrot. Bd. 1, S. 332, 1912. Vgl. auch ETZ 1919, S. 270.Google Scholar
  12. 1).
    Der in den Ansehlußdrähten des Kondensators fließende Ladestrom ist aber auch bei einem verlustlosen Kondensator nicht wattlos, sondern er enthält die der Strom wärme in den Drähten entsprechende Wattkomponente.Google Scholar
  13. 2).
    Benischke, Sitzungsber. d. Wien. Akad. d. Wiss. Bd. 102, IIa, 1893. Zeitschr. f.Elektrot. Heft 16, 1895. Schweidler, Ann. d.Phys. Bd. 24, 1907.Google Scholar
  14. 1).
    ETZ 1907, S. 693.Google Scholar
  15. 2).
    Man beachte den Unterschied gegen Gl. 205, die für den Fall gilt, daß einem verlustlosen Kondensator ein Widerstand w vorgeschaltet ist.Google Scholar
  16. 1).
    Vgl. die Angaben auf S. 350.Google Scholar
  17. 1).
    Aus den Gleichungen V—IX, erkennt man, wie die charakteristischen Größen w n und G des unvollkommenen Kondensators ihre natürlichen Zahlen werte beibehalten. Das ist nicht der Fall, wenn man den Verlust im Kondensator durch einen vorgeschalteten Widerstand ersetzt. Rein rechnungsmäßig geht das ja auch; weil man jeden Stromkreis mit voreilendem Strome durch eine Reihenschaltung von Kondensator und Widerstand ersetzen kann; Der so berechnete Vorschaltwiderstand erhält dann einen ganz unnatürlichen, vom wirklichen Ver lustwiderstand des Kondensators weit abweichenden Wert. Auch der berechnete Ersatzkondensator hat einen anderen Wert.Google Scholar
  18. 1).
    Das ist derselbe Wert wie bei einem vollkommenen Kondensator (S. 337). Die Kondensatorspannung wird also bei Resonanz durch den Verlust nicht verändert; nur ihre Phase wird verschoben.Google Scholar
  19. 1).
    Vergleicht man Abb. 303 mit 301, so sieht man, daß J an Stelle von K steht. Es gilt also auch da, wie bei Hintereinander und Parallelschaltung von Drosselspulen § 140, 141 und bei Hintereinander- und Parallelschaltung eines vollkommenen Kondensators § 173, 176, daß die entsprechenden Vektoren vertauscht sind.Google Scholar
  20. 1).
    Benischke, Elektr. u, Maschinenbau. Wien 1907, S. 633.Google Scholar
  21. 2).
    Zu demselben Ergebnis gelangt man, wenn man die Aufgabe auf folgende Weise in Angriff nimmt: ein Transformator und ein Kondensator sind hintereinander geschaltet (Abb. 304). Ein Transformator kann als Drosselspule mit dem äquivalenten Widerstande ϱ und der äquivalenten Selbstinduktion λ betrachtet werden (§ 152). Mithin ist (math) Nach Einführung der Werte für ϱ und X erhält man dasselbe Ergebnis wie oben.Google Scholar
  22. 1).
    Nach Messungen von Martienssen, Physik. Zeitschr. 1910, Bd. 11, S. 448.Google Scholar
  23. 2).
    Nach Messungen von Görges, ETZ 1918, S. 101.Google Scholar
  24. 1).
    Nach Benischke, ETZ 1907, S. 25.Google Scholar
  25. 2).
    Allgemein ausgedrückt handelt es sich hier um den Fall, daß ein zu Eigenschwingungen befähigter Stromkreis (der sekundäre) magnetisch gekuppelt ist mit einem Stromkreis (dem primären), welchem elektrische Schwingungen mit der Frequenz v aufgezwungen werden. Der Fall, daß beide Stromkreise Eigenschwingungen ausführen (Tesla-Trans-formator), wird in § 201 behandelt.Google Scholar
  26. 1).
    Man erinnere sich, daß ϰ nur zwischen 0 und 1 liegen kann (§ 150).Google Scholar
  27. 1).
    Daß der primäre Strom theoretisch Null werden kann, erklärt sich physikalisch daraus, daß der sekundäre Stromkreis verlustlos vorausgesetzt wurde (w 2=0). Infolgedessen eilt,der sekundäre Strom immer um 90° voraus. Da der sekundäre fetrom auf den primären zurückwirkt, tritt auch hier eine voreilende Stromkomponente auf, welche der um 90° nacheilenden Komponente des Magnetisierungsstromes entgegenwirkt. Sind sie gleich groß, so heben sie sich gegen-Google Scholar
  28. 1).
    Dies ist ein für alle Schwingungen gekuppelter Systeme gültiger Satz. Auch der Transformator ist nichts anderes als zwei durch das gemeinsame magnetische Feld gekuppelte Systeme. Der streuungslose Transformator (ϰ = 1) entspricht dem Fall einer starren Kupplung; die Eigenschwingung ist nicht mehr möglich, daher liegt für diesen Fall der Punkt b in unendlicher Entfernung.Google Scholar
  29. 1).
    Wegen dieses Spannungsanstieges wird der Resonanztransformator zur Auslösung elektrischer Schwingungen in der Funkentelegraphie benützt (vgl. S. 424).Google Scholar
  30. 1).
    Näherungsweise mathematische Behandlung bei A. Dina, ETZ 1906.Google Scholar

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© Springer-Verlag Berlin Heidelberg 1920

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  • Gustav Benischke

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