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4. 11. Beitrag xur Bestirti wzumg von Elektrorneter- Tcapaxitdtern nach der Tropfenuzethode von €€arms;

uorz O t to Ruff , G e r h a r d Niese und P r i t x Thorpzasl)

Anld3lich der vorstehenden Untersuchungen iiber die Oberflbhenspannung von Fliissigkeiten bei elektrischer Auf- ladung fanden wir einige Daten, welche den Bereich der Brauchbarkeit der H a r m s schen Tropfenmethode zur Be- stimmung von Kapazitaten z, zu erweitern gestatten.

Barms arbeitet mit maximal 220 T'oZt Spaiznung der Tropf- elektrode und verwendet bei etwa 10 cm Kapazitat zur Be- stimmung dieser 602-1381 Tropfen, wobei 1400 Tropfen etwa in 18 Minuten erhalten werden. H a r m s zeigt, dab innerhalb der Fehlergrenzen verschiedene Fliissigkeiten (Wasser, Alkohol) gleiche Resultate liefern. Wir haben diese Methode- bei hohen Spannungen bis zu 22600 Yolt angewendet. Dies hat den Vor- teil, dai? schon eine geringe Tropfenzahl zur Bestimmung der Kapazitat ausreicht. Wir haben zeigen konnen, dab die von H a r m s gegebene au0erordentlich bequeme Bestimmung der Kapazitat auch hier zu richtigen Resultaten fiihrt. In An- betracht der Bedeutung der Methode durfte es angebracht sein, daB wir unsere Erfahrungen mitteilen.

Unsere Bestimmungen wurden folgendermaben durch- gefiihrt: Das mit einem AuffanggefaB versehene Wulfsche Quarzfadenelektrometer, in dem zur moglichsten Beseitigung von Lenardeffekt eine Auffangbiirste aus Eisendraht steckte, war mit einem engmaschigen, mit der Erdung des Elektro- meters verbundenen Drahtkorbe umgeben, der oben einen iiber

1) Hrn. Professor Dr. Ing. G. Hilpert, dem Direktor des Elektro- technischen Instituts der Techn. Hochschule Breslau, danken wir fur die giitige Qberlassung der Hochspannungsanlage des gensnntsn Institutes fur unsere Measungen.

2) Ann. d. Phys. 10. S. 816. 1903.

628 0. Rufi G. Niese u. F. Thomas

der Auffangkugel befindlichen kreisrunden Ausschnitt trug. Die Rander des Ausschnittes waren zur Vermeidung von Spitzenwirkungen der Drahtendungen des Geflechtes mit einem eingeloteten Kupferdraht ausgefiittert und auflerdem mit einer Gummiisolation versehen. Ein Durchgriff. des elektrischen Feldes R auf das Elektrometer wurde bei dieser Anordnung vermieden. Es geniigten 5-1 0 Quecksilbertropfen zu einer

Fig. 1

hinreichend groflen Aufladung des MeSinstrumentes. Die Auf- ladung der Tropfen geschah genau nach der in der voran- gehenden Arbeit beschriebenen Weise. Der Elektrizitatsverlust auch bei den benutzten hohen Spannungen auf dem Fallweg war minimal: 16 cm Fallweg, gemessene Ladung: 0,3348 E.S.E. der Menge

Elektrizitatsverluste vom Elektrometer waren wegen der geringen Dauer der Versuche (etwa 30 Sekunden) zu vernach- lassigen. Die Verwendung von niedriger Spannung wie bei Harms war bei unserem Elektrometer ausgeschlossen, da der Verlust bei langerer Versuchsdauer zu grofl war, wie aria dem Eurvenbilde Fig. 2 zu ersehen ist. - Die Verwendung von hohen Spannungen beseitigt auBerdem durch Lenardeffekt be- dingte Fehler, die bei grofler Tropfenzahl auch bei Anwendung von Auffangbiirsten nicht vollstandig zu vermeiden sind.

Beziiglich des Lenardeffektes haben wir festgestellt , da6 das Elektrometer beim Einfallen von gleicher Tropfenzahl gleicher Griifle, von gleicher Spannung fallend, verschiedene Ausschlage anzeigen kann. Ungeladenes Quecksilber Iadt negativ auf, kraftiger bei leerem AuffanggefA6 und groBerem E’allweg, weil dadurch die Heftigkeit des Zerschlagens zunimmt. Auch fiihrt rasche Tropfenfolge bei gefiilltem AuffanggefaB zu

27 ,1 I9 ? 9 9 ,! : 0,3410 ,, 1, 9,

II. Beitrag ZUT Bestirnmung von Elehtrometerkapazitaten usw. 629

Ladungen, weil dadurch das Quecksilber darin in Bewegung gesetzt wird. Die von uns zur Vermeidung von Lenardeffekt benutzten Biirsten aus Eisendraht gaben bei zunachst poaitiver und dann negativer Auf ladung gleich groBer Quecksilbertrop fen auch immer noch Werte fur die Elektrometeraufladungen, die bei groBerer Tropfenzahl (84 Tropfen) urn ein Geringes diffe- rierten.

5 660 11 310

Ausdrucklich weisen wir darauf bin, daB bei hohen Spannungen nur Quecksilber zu verwenden ist. Wasser liefert bei hohen Spannungen prinzipiell andere Werte, da die von H a r m s benutzte, zuniichst nur fur Leiter erster Klasse geltende Max w ellsche Beziehungl) eine zu groBe Ladung errechnet. So finden wir z. B. fur 'einen Wassertropfen

0,5773 E.S.E. d. Menge 0,8717 7, I ! ,,

0,2026 E.SE. d. Menge 1 0,4013 1 , n 7,

1) I. C. Maxwel l , Lebrbuch d Elektrizittit und dee Magnetiemus I (deutsch von B. W e i n e t e i n , 1883) S. 286.

630 0. Ruff, G. Niese u. F. Thomas. Best. v. Elektrometerkapaz. usw.

Fiir Quecksilber gilt, wie schon bemerkt, die Maxw ellsche Beziehung . und liefert auch bei diesen Spannungen fiir die Kapazitit Werte, wie sie auch nach einer am Elektrotechnischen Institut der Technischen Hochschule Breslau neu gefundenen Methode erhalten wurden , welche demnachst veroffentlicht werden 5011. Die nachstehende Tabelle gibt eine Ubersicht uber die Kapazitatsbestimmungen.

Y Ladung des J dee Elektro- 2 Elektro- 'G

=3 Spannung

meters $. meters')

in Volt E.S.E. d. M. fc" 0

81 10 2,95 10,9 85 10 2,915 10,3 84 10 2,945 10,5

165 5 5,560 162 I 5 5,405 1 10,O

Spannung

in Volt

5 657 5 657 5 657

22 630 22 630

Mittel- wert

1 } 10,6

} 10,2

Fallweg bis sum Nete

in cm

38 22 14 27 16

Tropfengeschwindigkeit: 1 Tropfen in 3 Sekunden.

Der im Elektrotechnischen Institut gefundene Wert fur unsere Kombinationen von Elektrometer und Drahtkorb ist 11 cm (2mal). Ein anderes Ma1 wurden 12 cm fur die Kapa- zitat gemessen. Der Wert diirfte deswegen etwas hoher a19 der unsere sein, weil Zuleitungen zu der zu messenden Hapazitat nach dieser Methode notwendig sind. Die Ubereinstimmung kann daher als sehr befriedigend bezeichnet werden iind be- weist die Brauchbarkeit unserer Kapazitatsmessungen.

B r es lau , Anorganisch-chemisches Institut der Technischen Hochschule.

IJ Nach der Maxwellschen Gleichung berechnet.

(Eingegangen 22. Januar 1927)