Einfache Methoden und Instrumente zur Widerstandsmessung insbesondere in Elektrolyten; von F. Kohlrausch. Mit einer Abbildung auf Tafel 25. F. Kohlrausch, über die Messung der elektrischen Leitungsfähigkeit. Das elektrische Leitungsvermögen einer Substanz gehört zu deren fundamentalen Eigenschaften und es ist offenbar wünschenswerth, daſs, ähnlich wie etwa die Dichtigkeit, das Lichtbrechungsvermögen, die specifische Wärme, so auch die elektrische Leitungsfähigkeit eines Körpers eine leicht meſsbare Gröſse werde. F. KohlrauschSonderabdruck aus den Verhandlungen der physikalisch-medicinischen Gesellschaft zu Würzburg, 1880 Bd. 15. hat hierfür den in Fig. 2 Taf. 25 dargestellten Apparat angegeben. Stromerreger. Während der gewöhnliche Inductionsapparat den Zweck eines möglichst plötzlich verlaufenden Oeffnungsstromes im Auge hat, ist hier vielmehr ein möglichst gleichmäſsiger, nicht zu rascher Verlauf der Schlieſsungs- und Oeffnungsströme wünschenswerth. Daher besitzt der Apparat anstatt des Eisendrahtbündels einen soliden Eisenkern, einen weichen Cylinder von 16mm Durchmesser und 100mm Länge. Auf diesen Kern ist der inducirende Draht von 0mm,8 Durchmesser in 6 Lagen von zusammen etwa 522 Windungen aufgewunden. Das eine Drahtende steht in bekannter Weise mit einem Neeff'schen Hammer in Verbindung, dessen Unterbrechungsstelle um der Sicherheit des Schlusses willen durch einen verstellbaren Quecksilbernapf n mit eintauchender scharfer Platinspitze gebildet wird. Zur Vermeidung der Quecksilberdämpfe wird ein wenig destillirtes Wasser auf das Quecksilber gegossen. Die Platinspitze sitzt in gewöhnlicher Weise an einem federnden Stiel, der zugleich ein Stückchen Eisen als Anker trägt. Die Feder führt etwa 100 Schwingungen in der Secunde aus, entsprechend also einem 200maligen Stromwechsel in der Secunde. Bewegt wird der eiserne Anker vermöge der Anziehung von einem Fortsatz des Eisenkernes. Ein Schräubchen mit feinem Gewinde läſst den Abstand des Ankers von dem eisernen Fortsatz verstellen. Als inducirte Spule sind dann über den inneren Draht etwa 2800 Windungen eines gut mit Seide isolirten, 0mm,4 dicken Drahtes gewickelt, getrennt in zwei Abtheilungen, die mittels einer Stöpsel Vorrichtung wie zwei galvanische Elemente einzeln oder hinter oder neben einander verbunden als Erreger der Wechselströme gebraucht werden können. Als galvanische Säule für den inducirten Strom eignen sich etwa 2 kleine Bunsen'sche, oder 3 Daniell'sche oder 6 bis 8 Smee'sche Becher. Elektrodynamometer als Strommesser. Den eben beschriebenen Inductionsapparat kann man gerade so wie den Rotationsinductor mit dem Dynamometer in der Brücke verbinden. Es ist hier auf eine Fehlerquelle bei solchen Bestimmungen hinzuweisen. Wenn nämlich die beiden Dynamometerrollen nicht senkrecht auf einander stehen, so induciren die Wechselströme der einen Rolle auf die andere, was beträchtliche Fehler in der Messung nach sich ziehen kann. Die genau senkrechte Stellung läſst sich übrigens mit den Wechselströmen leicht prüfen. Man schlieſst zu dem Zwecke die eine Rolle durch den Inductor, die andere aber einfach in sich selbst. In der richtigen gegenseitigen Stellung darf alsdann keine Ablenkung erfolgen. Für die Beobachtung dieser Wechselströme kann man dem Weber'schen Dynamometer eine etwas handlichere Gestalt geben. Anstatt nämlich die Stromleitungen zu der beweglichen Rolle durch zwei Aufhängedrähte zu vermitteln, welche immer eine umständliche Aufhängung mit sich bringen, kann man sich auf einen Aufhängedraht beschränken und die andere Leitung durch eine Elektrode erzielen, welche unten an der Rolle angebracht ist und in ein Gefäſs mit Flüssigkeit (verdünnte Schwefelsäure) untertaucht. Hierdurch entgeht man nicht nur der bifilaren Aufhängung, die manche Uebelstände, auch in der Constanz der Einstellung, bietet, wenn die Drähte sehr nahe zusammengelegt werden müssen, sondern man erzielt auch trotz dem ganz kurzen Aufhängedraht eine gröſsere Empfindlichkeit des Instrumentes. Das Instrument wird also leicht transportabel. Auch die Dämpfung der Schwingungen durch die Flüssigkeit nimmt dem Dynamometer seine sonstige für die Beobachtung uubequeme Unruhe. Kohlrausch hat die äuſsere feste Rolle aus zwei Hälften zusammengesetzt, so daſs die innere Rolle viel leichter geworden ist und rascher schwingt. Der Verlust an Empfindlichkeit durch die Durchbrechung des Multiplicators läſst sich durch seine schmalere Gestalt wieder einbringen. Bell's Telephon als Strommesser. Werden die Wechselströme durch ein Telephon geführt, so tönt die angezogene Platte. Der Sinusinductor bewirkt diese Töne verhältniſsmäſsig schwach. Die durch Unterbrechung erzeugten Wechselströme aber verlaufen plötzlicher und das Telephon, in die Brücke eingeschaltet, zeigt sich bei dem vorhin beschriebenen Inductionsapparat geeignet, um sehr scharf zu beurtheilen, wann der Brückenstrom verschwindet. Unter günstigen Bedingungen läſst sich das Entstehen eines Stromes schon hören, wenn zwei Widerstände in den Verzweigungen um viel weniger als ein Tausendstel ungleich gemacht werden. Da eine solche Empfindlichkeit für die meisten Zwecke genügt, so haben wir also für die Wechselströme ein Prüfungsmittel, welches selbst die gewöhnlichen Galvanoskope an Einfachheit übertrifft. Selbst für metallische Widerstände, die nicht aufgespult sind, kann man die Wechselströme mit dem Telephon vortheilhaft verwenden.Beobachtungen mit dem Telephon in der Brücke, wenn in einem Zweige eine Flüssigkeitszelle eingeschaltet ist, hat schon Wietlisbach (1879) angestellt. Seine Wahrnehmung, daſs in diesem Fall das Telephon durch keine Stellung des Contactes auf dem Meſsdraht zum völligen Schweigen gebracht wird, hatte auch Kohlrausch unter Umständen, aber keineswegs unter allen, gemacht. Sind die Elektroden gut platinirt, so lieſs schon bei einer Gröſse von 1000qmm das Verschwinden des Tones nichts zu wünschen übrig. Auch bei blos metallischen Widerständen tritt ähnliches auf. Im ersteren Falle ist die Polarisation, im zweiten jedenfalls eine Selbstinduction von Drähten, welche nicht vollkommen bifilar aufgespult sind, die Veranlassung, daſs der verschiedene Verlauf des Oeffnungs- und des Schlieſsungsstromes das völlige Auslöschen des Tones verhindert. Stromverzweiger. Frühere Messungen wurden in der Weise ausgeführt, daſs man den Rheostatenwiderstand, welchem der Flüssigkeitswiderstand gleich war, aus zwei Beobachtungen des Dynamometerausschlages bei verschiedenen dem gesuchten nahe gleichen Widerständen interpolirte. Wegen der an dem Dynamometer fehlenden Dämpfung war dieses an sich schon empfehlenswerthe Verfahren auch das bequemste. Bei dem Telephon nun fällt die Veranlassung und auch die Möglichkeit des Interpolirens fort, woraus folgt, daſs hier dem Stöpselrheostaten eine Widerstandsvorrichtung mit stetiger Aenderung, z.B. ein Schleifcontact in der Wheatstone'schen Verzweigung, vorzuziehen ist. Dadurch wird zugleich der kostspielige Widerstandssatz durch eine geringe Anzahl von Vergleichswiderständen ersetzt. Nun hat man es bei Flüssigkeiten meistens mit ziemlich groſsen Widerständen zu thun, also empfiehlt sich für die Messung auch in dem Verzweigungsdraht ein gröſserer Widerstand als der auf den gewöhnlichen derartigen Vorrichtungen gebrauchte. Beliebig dünn aber kann man den Draht wegen der Erwärmung und wegen des unsicheren Contactes nicht anwenden; ein langer ausgespannter Draht bietet andererseits groſse Unbequemlichkeiten. Aus diesen Gründen hat Kohlrausch den Verzweigungsdraht aufgewunden. Die so entstandene Brückenwalze B bewährt sich als sehr bequem und scheint auch für andere Anwendungen Vorzüge vor dem gerade gespannten Drahte zu besitzen. Die Walze besteht, um Temperaturänderungen rasch auszugleichen, aus Serpentin. Dieselbe hat 45mm Länge und 100mm Durchmesser. In die Cylinderfläche ist in 10 Windungen eine Schraubenlinie leicht eingeschnitten, auf welche der Meſsdraht (Neusilber 0mm,2 dick, 3m lang) aufgewunden ist. Der Gesammtwiderstand dieses Drahtes beträgt etwa 25 Q. E. Als verstellbarer Contact dient wie bei dem Siemens'schen Universalgalvanometer ein Röllchen. Dasselbe hat eine Bewegung auf einem runden, der Cylinderachse parallel stehenden Stift s und wird mit diesem durch zwei Federn mit geeigneter Kraft gegen den Walzendraht angedrückt. Vermöge einer feinen, auf den Umfang des Röllchens eingeschnittenen Nuth folgt dasselbe den Bewegungen des Drahtes – so wie bei einer bekannten älteren Jacobi'schen Rheostatenvorrichtung. Damit Thermoströme vermieden werden, bestehen Röllchen und Achse aus Neusilber, welche Vorsicht für die Wechselströme übrigens nicht nothwendig ist. Die Federn, welche die Achse des Röllchens tragen, leiten zugleich den Strom von dem Röllchen weiter. Die beiden Drahtenden auf der Walze stehen je mit einer messingenen Achse der Walze in Verbindung, von welcher die Leitung zu den äuſsersten Klemmen geführt ist. Da nun bekanntlich ein gewöhnliches Achsenlager keine sichere galvanische Verbindung liefert, so wird die Ableitung von den Achsen durch einen Bürstencontact (wie bei den modernen Inductionsmaschinen) aus 20 harten federnden Messingdrähten gebildet. Diese Ableitung hat sich ausgezeichnet bewährt. In dem hölzernen Fuſs des Instrumentes befinden sich die zur Vergleichung dienenden vier Widerstände von 1, 10, 100, 1000 Q. E., und zwar zwischen den fünf mittleren Messingklötzen, die durch Stöpsel verbunden werden können. Diese Auswahl von Widerständen läſst für jeden zu messenden Widerstand zwischen 0,3 und 3000 Q. E. die Möglichkeit zu, stets einen Vergleichsdraht zu wählen, dessen Verhältniſs gegen den zu messenden Widerstand im ungleichsten Falle 1 : √10 beträgt – ein für die genaue Vergleichung noch recht günstiges Verhältniſs. Auſserhalb der genannten 5 Klötze stehen noch zwei, an denen sich die äuſsersten Klemmen und die Leitungen von dem Walzendraht befinden. Zwischen einen dieser Endklötze und seinen Nachbar schaltet man den zu bestimmenden Widerstand und stöpselt auf der anderen Seite alles mit Ausnahme der Widerstandsrolle, welche zur Vergleichung dienen soll. Galvanoskop oder Telephon werden zwischen das Contactröllchen und den Klotz, an welchem der zu bestimmende Widerstand hängt, mittels der betreffenden Klemmen eingeschaltet. Zur Elimination von Ungleichheiten kann dies rechts oder links geschehen. Widerstandsgefäſse. Als Gefäſse, welche die Flüssigkeiten für die Widerstandsbestimmung aufnehmen, sind die in der Figur mit g bezeichneten in so fern vorzuziehen, als sie am wenigsten Flüssigkeit bedürfen. Kohlrausch hat solche Gefäſse jetzt mit Elektroden von 45mm Durchmesser angewendet. Das Verbindungsrohr der beiden Trichter hat etwa 100mm Länge. Für verschiedene gut leitende Flüssigkeiten sind natürlich verschiedene Weiten zweckmäſsig. Nimmt man für die engste Röhre etwa 8mm lichten Durchmesser, so geben die best leitenden Elektrolyte etwa 30 Q. E. Widerstand in dieser Röhre. Verfügt man auſserdem über Rohrweiten von etwa 14 und 25mm, sowie für sehr schlecht leitende Flüssigkeiten noch über ein einfaches gebogenes Rohr von 45mm Durchmesser, so wird man allen Anforderungen genügt haben. Die Elektroden sind jetzt versuchsweise aus Silber anstatt aus Platin hergestellt und gut platinirt. Die Stiele der Elektroden werden in den Hartkautschukdeckeln festgeklemmt; Marken an den Gefäſswänden oder an den Stielen selbst lassen die Tiefe des Eintauchens in die Gefäſse fixiren. Bei der Messung, welche ja einer genauen Temperaturbestimmung bedarf, stehen die Gefäſse natürlich in einem geeigneten Flüssigkeitsbade. Dabei werden sie von einem Drahtgestell getragen. Wenn das Bad mit der Flamme geheizt wird, ist zur Vermeidung heiſser Strömungen ein doppelter Boden erforderlich; am einfachsten durch ein in das Bad gestelltes Tischchen aus durchbrochenem Blech oder Drahtnetz mit etwa 1cm hohen Füſsen gebildet. Die Widerstandscapacität der Gefäſse ermittelt man dadurch, daſs man eine Flüssigkeit von bekanntem Leitungsvermögen einfüllt und deren Widerstand bestimmt. Es haben bei der Temperatur t das Leitungsvermögen K: Wässerige Schwefelsäure von 30,4 Proc. H2SO4 und 1,224 sp. G. K = 0,00006914 + 0,00000113 (t – 18). Gesättigte Kochsalzlösung von 26,4 Proc. NaCl und 1,201 sp. G. K = 0,00002015 + 0,00000045 (t – 18); Bittersalzlösung von 17,3 Proc. MgSO4 (wasserfrei) und 1,187 sp. G. K = 0,00000456 + 0,00000012 (t – 18); Essigsäure von 16,6 Proc. C2H4O2 und 1,022 sp. G. K = 0,000000152 + 0,0000000027 (t – 18.). Wenn die Flüssigkeit in dem Gefäſse einen Widerstand von W Q. E. zeigt, so ist die Widerstandscapacität des Gefäſses für Quecksilber von 0° γ = W × K. Besitzt dann eine andere Flüssigkeit in dem Gefäſse den Widerstand w, so findet man ihr auf Quecksilber von 0° bezogenes Leitungsvermögen k = γ : w.