Die Bedeutung des Experimentes im physikalischen und chemischen Unterricht. Von Ingenieur Otto Friedrich in Berlin-Siemensstadt. (Schluß von S. 536 d. Bd.) FRIEDRICH: Die Bedeutung des Experimentes im physikalischen und chemischen Unterricht Voraussetzung zu all den besprochenen Experimenten ist, daß dem Dozenten im Hörsaal Strom zur Verfügung steht, und daß der Strom regulierbar ist. Die verschiedenartigsten Apparate dienen diesem Zwecke, in Spezialkonstruktionen je nach Stromstärke und Spannung, deren Einregulieren sie in bestimmten Grenzen gestatten. Für eine Schule ist es aber im allgemeinen wenig vorteilhaft und auch zu teuer, sich für jeden vorkommenden Fall einen eigenen Regulierwiderstand anzuschaffen; sie braucht vielmehr einen Widerstand von möglichst vielseitiger Verwendbarkeit. Er muß in kleinsten Stufen Spannungen von 0 bis zur Anschlußspannung und Ströme von geringster bis zur höchsten Stärke, mit der er überhaupt noch belastet werden darf, einstellen lassen. Dies ermöglicht der Universalregler in Spannungsteilerschaltung. Ein Kurbelwiderstand G (s. Schema Abb. 29) zur groben Einstellung und ein Schieberwiderstand F zur Feineinstellung liegen in Reihe hintereinander an den Klemmen t t des Netzanschlusses. Der Grobregler besitzt eine Anzahl gleicher Widerstandsstufen, der Gesamtwiderstand des Feinreglers ist genau einer solchen Stufe gleich. Und da einmal der Feinregler selbst eine Regulierung in sehr vielen kleinsten Stufen gestattet, und nach Art der Schaltung mit dem Grobregler zusammen ein Spannungsgefälle darstellt, wenn der Trennschalter T geschlossen ist, so kann man von 0 bis zur Anschlußspannung jeden beliebigen Strom entnehmen. Ein sehr wichtiger Vorzug des Universalreglers ist weiterhin noch darin zu erblicken, daß die Schaltung äußerst übersichtlich und einfach ist; es wird sich auch ein Schüler sofort zurechtfinden. Der Universalregler kann in ein fahrbares Gehäuse (Abb. 30) montiert oder in die Experimentierschalttafel eingebaut werden, die weiter unten noch besprochen werden soll. Textabbildung Bd. 329, S. 557 Abb. 29. Schaltung des Universalreglers. F = Feinregler, G = Grobregler, T = Trennschalter, s s = Anschlüsse für den Nutzwiderstand, t t = Netzanschlüsse In Wechselstromkreisen kann man an Stelle eines Widerstandes auch einen Transformator zur Regulierung benutzen; in ihm treten viel geringere Energieverluste auf, auch verändert er die Kurvenform der Spannung nicht, was für viele Untersuchungen von Wichtigkeit ist. Die Regulierwandler für kleine Leistungen der Siemens & Halske A.-G., Wernerwerk, werden als Spartransformatoren mit einer unterteilten Wicklung ausgeführt; sie besitzen eine sehr gedrängte Form, sind leicht und trotzdem stabil. Handräder bedienen die Stufenschalter für grobe und mittlere Regulierung, die feine erfolgt durch einen Schiebewiderstand. Wegen der sehr feinstufigen Regulierung eignen sich diese Strom- und Spannungswandler besonders für Laboratoriumsarbeiten; in Lehranstalten wird man jedoch meist mit einer weniger feinstufigen Regulierung auskommen; es genügen Spannungswandler mit mehrfach unterteilter Sekundärwicklung (Abb. 31). Textabbildung Bd. 329, S. 557 Abb. 30. Fahrbarer Universalregler Eine Schule kann aus Netzanschlüssen nicht immer die Stromarten erhalten, die sie benötigt. Gleichstrom ist für die grundlegenden Versuche unentbehrlich. Wechselstrom kann man eventl. missen, wenn das Unterrichtsziel nicht zu weit gesteckt ist, da sich sehr viele Wechselstromexperimente auch mit pulsierendem Gleichstrom ausführen lassen. Textabbildung Bd. 329, S. 557 Abb. 31. Experimentier-Spannungswandler für Drehstrom mit mehrfach unterteilter Wicklung Textabbildung Bd. 329, S. 557 Abb. 32. Motorgenerator Nun sind aber gerade Wechselstrom- und Drehstromnetze viel weiter verbreitet, und man muß dann zu Maschinenaggregaten Zuflucht nehmen, die Drehstrom in Gleichstrom von geeigneter Spannung (65, 110 oder 220 Volt) umformen. Auch wenn das Netz sehr hochgespannten Gleichstrom führt, ist es rationeller, einen Motorgenerator an Stelle von Widerständen zur Erzeugung der niedrigen Spannung zu benutzen. Ein solcher Motorgenerator (Abb. 32 und 33) besteht aus einem kleinen Motor, der aus dem Netz gespeist wird, und einem mit ihm fest verbundenen Generator. Diese kleine Maschinenanlage bildet selbst ein ausgezeichnetes Demonstrationobjekt und sollte deswegen in einem leicht zugänglichen Raum, etwa im Vorbereitungszimmer, Aufstellung finden, doch genügt auch ein trockener, ausreichend heller Raum, etwa im Kellergeschoß, dafür. Textabbildung Bd. 329, S. 558 Abb. 33. Motorgenerator, Experimentierwandler und Rückansicht der Experimentierschalttafel Schalter und Sicherungen, Universalregler und ein paar notwendige Meßinstrumente, eventuell auch die Anlaßvorrichtung für den Motorgenerator baut man auf einer Experimentierschalttafel zusammen. Diese Schalttafel (Abb. 34) ist das wichtigste Glied einer Experimentieranlage, und findet ihren Platz an der Wand hinter oder neben dem Vortragstisch. Je nach Größe der Anlage und nach der Zahl der zur Verfügung stehenden Stromarten sind diese Tafeln sehr verschieden in Ausführung und Größe. Textabbildung Bd. 329, S. 558 Abb. 34. Normale kleine Experimentierschalltafel Jeder Raum, in dem experimentiert wird, braucht seine eigene Schalttafel; man setzt diese von einer möglichst zentral gelegenen Verteilertafel aus unter Spannung, was den großen Vorteil mit sich bringt daß die Tafeln beim Nichtgebrauch völlig stromlos sind. Textabbildung Bd. 329, S. 558 Abb. 35. Fahrbarer Experimentierschalttisch mit einem durch Universalregler regulierbaren Stromkreis Unbefugtes Schalten von selten der Schüler kann also keinen Schaden bringen. Wird in mehreren Räumen, jedoch nicht gleichzeitig experimentiert, so läßt sich oft Textabbildung Bd. 329, S. 558 Abb. 36. Moderner Physiklehrsaal mit Experimentierschalttafel und Projektionseinrichtung durch Benutzung der fahrbaren Experimentierschalttische (Abb. 35) an Stelle der Tafeln eine große Vereinfachung erzielen. Ein solcher Schalttisch enthält alle zur Regulierung und Messung nötigen Einrichtungen, ist leicht transportierbar und braucht in den betreffenden Räumen nur mittels einer Steckdose angeschlossen werden. Sind außer Physik- und Chemiehörsaal (Abb. 36) noch Laborantentische mit Strom zu versorgen, so werden eine oder bei sehr großen Anlagen mehrere Verteilertafeln nötig; die Verteilertafeln mit Preßkontaktstöpseln sind wegen der leichten Handhabung und des vorzüglichen sicheren Kontaktes am meisten zu empfehlen. Ausführlichere Angaben über Experimentieranlagen holt man sich am besten aus den Preislisten von Firmen welche sich, wie das Wernerwerk der Siemens & Halske A. - G., Berlin, speziell mit der Konstruktion und Ausführung solcher Anlagen befassen. Es seien nur noch ein paar Worte über Projektionseinrichtungen angefügt. Die bisher genannten Einrichtungen beschränkten sich mehr auf den Physik- und Chemieunterricht, von einer Projektionseinrichtung aber haben fast alle Fächer der Schule Nutzen. Geographie- und Geschichtsunterricht können durch Vorführung von Lichtbildern lebensvoller werden. Wie umständlich und zeitraubend war es beispielsweise, Schülern einige mikroskopische Präparate zu zeigen, und wie gering war meist der Erfolg. Führt man aber das Präparat im Lichtbild vor, so sieht es die ganze Klasse gleichzeitig, man hat die Gewähr, daß sie das Wesentliche auch erkennt, und nicht infolge unscharfer Einstellung des Mikroskops ganz falsche Bilder bekommt. Und die Hauptsache, man kann in derselben Zeit, die 30 Schüler zum Besichtigen eines Präparates brauchen, vielleicht 50 im Lichtbild zeigen, und obendrein noch dazu Erläuterungen geben. Die bequemste Lichtquelle für Projektionsapparate ist die elektrische Bogenlampe, die mit ganz wenigen und leichten Handgriffen zu bedienen ist, viel leichter als ein Kalklicht, und die sich infolgedessen viel besser für den Schulbetrieb eignet. Ist eine Experimentierschalttafel vorhanden, so erübrigt sich die Anschaffung eines eigenen Regulierwiderstandes, die Stromstärke wird dann mittels des Universalreglers der Schalttafel eingestellt. In Vorstehendem wurde versucht, die Bedeutung des Experimentes für den Unterricht zu skizzieren. Gleichzeitig wurde auf die modernsten Hilfsmittel hingewiesen, die die Experimente ermöglichen und erleichtern; die es gestatten, den Vortrag und die Schwierigkeiten des Verständnisses aus dem Wege zu räumen. Ein Unterricht, der in solcher Weise erteilt wird, gibt den Schülern die wertvollsten Kenntnisse mit ins praktische Leben, er zieht junge Leute mit offenen Augen und scharfem Verstande heran. Und auf unserer Jugend ruht unsere Zukunft!