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18 XVI. Jahrgang, ELEKTROTECHNISCHE RUNDSCHAU. No. 2. 1898/99. Von Prof. Dr Holzmüller in Hagen. (Vorgetragen in der Sitzung des Lenne-Bezirks-Vereines deutscher Ingenieure vom 11. Januar 1898.) Die nachfolgenden Entwickelungen sollen eine Erläuterung der Hertzsehen Schwingungen geben, deren Entdeckung als eine experimentelle Bestätigung der Faradayschen Anschauungen über elektrische Vorgänge und der Maxwellschen Theorien zu betrachten ist. Hatten die letzteren durch die Zustimmung be deutender Gelehrter, unter denen Helmholtz und William Thomson (Lord Kelvin) in erster Linie zu nennen sind, in den letzten .Jahrzehnten bedeutend an Boden gewonnen, so fehlte doch noch immer der Nachweis dafür, daß zur Fortpflanzung der elektrischen Wirkungen Zeit nötig sei. Es handelt sich dabei durchaus nicht um die Geschwindigkeit des Stromes in Drähten, sondern um eine weit schwierigere Angelegenheit, die eben der Gegenstand unserer Be trachtung sein soll : um die nach allen Richtungen hin im Raume sich aus breitenden elektrischen Wirkungen. Zunächst mögen mir einige historische Bemerkungen gestattet sein. Newton stellte das nach ihm benannte Gesetz der gegenseitigen Anziehung- kosmischer Massen auf, aus dem sich die Kepplersehen Gesetze der Planeten- bewegnng leicht ableiten ließen. Die Planeten bewegen sich danach so, „als ob“ zwischen den Körpern des Sonnensystems mechanische Anziehungskräfte wirkten, die proportional den Massen und umgekehrt proportional den Quadraten der gegenseitigen Entfernungen sind. Die dies ausdrückende Formel p = 'Jiti 1 !; 2 wurde von Coulomb auch für die elektrostatischen und magnetischen Anziehungen geprüft und als gültig angenommen. als der Ausdruck für die Arbeit, die nötig ist, um einen beweglichen Körper von der Masse m, von einer festgehaltenen Masse m, bis ins Unendliche zu ent- Dem entsprach das Potential V = m ‘—* fernen, wenn r der Anfangsabstand ist. In dieser Zeitschrift' 2 ) habe ich den Versuch gemacht, diese Potentialtheorie elementar zu entwickeln. Im zweiten Bande meiner „Ingenieur-Mathematik“, der Ostern d. J. erschienen ist 8 ), ist die gesamte Lehre vom Potential elementar bearbeitet und auf die Lehren der Schwere, des Magnetismus und der Elektrostatik, auf die Lehre von den elek trischen Strömen und ihren elektromagnetischen und elektrodynamischen Wirkungen, auf die von Faraday, Maxwell, Helmholtz und Hertz geschaffenen Theorien, auf die hydrodynamischen Bewegungen (freie Ausflußstrahlen und Wirbelbewegungen) und auf die Forchheimersche Theorie der Grundwasser bewegungen angewandt, sodaß der Ingenieur und namentlich der Elektro techniker sich leicht in die moderne Physik einführen können. Das Newtonsche Gesetz der Fernwirkungen befriedigte trotz der großen wissenschaftlichen Erfolge die Physiker nicht; es fehlte das geistige Band. Die Mechanik kennt nur Wirkungen, die von Molekül zu Molekül übertragen werden, und sie schuf z. B. die Aethertheorien, um in dem hypothetischen Aether den Vermittler dieser Uebertragung zu haben. Zu solchen Uebertragungen aber ist Zeit nötig, die Wirkungen werden also von der Zeit abhängig sein. Und dies war bei der Newtonschen Hypothese nicht der Fall. Der große Physiker Weber suchte das Anziehungsgesetz so zu vervoll kommnen, daß es die Zeit berücksichtigte und für unendliche Geschwindigkeit hat. Daß dabei die Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Anziehungswirkung sehr groß und etwa die des Lichtes sei, wurde schon damals geahnt. Prof. Neumann veröffentlichte im Jahre 1868 von Tübingen aus neue Grundlehren der Elektro- dvnamik, bei denen er den Ausdruck dr, [■ + ()£)■] zugrunde legte und zu brauchbaren Bewegungsgleichungen gelangte. Auch meine eigene Doktordissertation beschäftigte sich mit diesem Gegenstände. Der kritische Helmholtz aber wies nach, daß das Webersche Gesetz und ebenso das Neumannsche mit gewissen physikalischen Erscheinungen im Widerspruch stehe. Nach eigenen Versuchen, Ersatz zu finden, wandte er sich schließlich den Maxwellschen Theorien zu. James Clark Maxwell hat den mathematischen Ausdruck der Faradayschen Lehren in einem „Lehrbuch der Elektrizität und des Magnetismus“ niedergelegt, welches von Dr. B Weinstein übersetzt ist. 4 ) Um einen leichten Lesestoff handelt es sich nicht, denn Männer wie Kirchhoff und Neumann klagen über die Unverständlichkeit Maxwell?, und selbst Hertz, der Maxwells Gleichungen auf einfacherem Wege abzuleiten versucht hat, bezweifelt, ob er den englischen Gelehrten richtig verstanden habe. So nimmt es nicht wunder, daß die seit 1873 der Welt bekannt gegebene Theorie erst jetzt sich Bahn brechen konnte. Meine Aufgabe, in elementarer Weise über den Gegen stand zu plaudern, ist also nicht besonders leicht. Der Versuch soll aber ge macht werden. Ich will, da die Begriffe der Mechanik allgemein geläufig sind, mechanische Vorstellungsweisen benutzen und den Energiebegriff / v a d 8 \ (e = m -g-, E'=T -g ) ohne weiteres als anwendbar betrachten. Sodann erinnere ich daran, daß nach den Hertzschen Versuchen die elektrischen Wellen von den sogenannten Leitern nicht durchgelassen, sondern zurückgeworfen werden, während sie sich im Aether der sogen. Nichtleiter, der luftleere Raum eingeschlossen, also im „Dielektrikum“ Faradays, etwa mit Lichtgeschwindigkeit, rd. 300,000 km/sek, fortpflanzen. Wir müssen uns mit dem endgültigen Siege Faradays abfinden und die Reform der physikalischen Theorien mitmachen. Betrachten wir also von vornherein das Dielektrikum als den Schauplatz der zu erläuternden Vorgänge. Seit Oerstedt ist bekannt, daß ein „an der Oberfläche“ eines Drahtes hin fließender elektrischer Strom die Magnetnadel ablenkt. Eisenfeilspähne auf einem wagerechten Papierblatt, das vom Strome senkrecht durchsetzt wird, ordnen sich kreisförmig- an, und zwar konzentrisch zum Drahte ; die Kraftlinien der elektromagnetischen Wirkung sind also Kreise. Der Magnetismus in den Molekülen des Dielektrikums bezw. des dieses durchsetzenden Aetbers ist dem nach so angeordnet, daß die kleinen Elementarmagnete in die Tangenten der kreisförmigen Kraftlinien fallen. Der Richtungssinn der Anordnung ergiebt sich aus Fig. 1, wo der Pfeil AB die Richtung des Stromes, d. h. die Bewegungs richtung der positiven Elektrizität angiebt, die Spitzen der kleinen Pfeile die Lage der Nordpole. Fig. 2 zeigt einen Quadranten der Molekularanordnung- im Grundriß, und M bedeutet den Drahtquerschnitt. Bringt man nach Art der Fig. 3 am Drahte eine drehbare Scheibe an, auf der radial angeordnete Magnete liegen, so herrscht Gleichgewicht. Das Ablenkungsbestreben für den Nordpol und sie gewähren dadurch einen hübschen, säubern Anblick, auch die Tunnels selbst haben elektrische Lampen. Zwischenstationen hat diese Eisenbahn nicht, und in fünf Minuten wird der Zug den Passagier von einem Ende zum anderen befördern. Die elektrische Betriebsanlage ist von den Gebrüdern Siemens hergestellt. Fünf Dynamo-Maschinen, welche an der Waterloo-Station aufgestellt sind, liefern die Treibkraft, welche durch eine in der Mitte zwischen den Schienen liegende dritte Schiene den Motoren übermittelt wird, die sich in den Wagen am Anfang und am Ende des Zuges befinden. Durch die Räder der Wagen und die Schienen selbst wird der Strom dann zurückgeleitet. Die in Amerika gebauten Wagen sind zwei facher Art: zwei Wagen im Zuge, der erste und der letzte, sind mit Motoren ausgestattet, während zwischen ihnen zwei Wagen ohne Motoren laufen. Die Wagen selbst fallen durch ihren rundlichen Querschnitt auf, der sich der Rundung des Tunnels anpaßt. Ver schiedene Fahrklassen giebt es nicht, auch giebt es nur Holzsitze in den Wagen, die elektrisch beleuchtet sind und sich durch geschmack vollen Bau auszeichnen. (Frkf. Ztg ) der Fortpflanzung jener Anziehungswirkungen das Newtonsche Gesetz als besonderen Fall enthielt, Demnach sollte die elektrodynamische Anziehung von der Form 2r d’r" + rs: Ueher die Hertzschen elektrischen Schwingungen und die damit zusammenhängende Reform der Physik. 1 ) sein, die Kräftefunktion also von der Form m V = Dadurch ließ sich eine große Anzahl elektrodynamischer Erscheinungen erklären. Man hat sich die Anziehung so zu denken, daß für jede Stellung z. B. der Erde ein Anziehungsimpuls von der Sonne ausgeht, daß dieser aber die Erde erst erreicht, nachdem sie bereits eine andere Stellung eingenommen 1) Ztschr. ües Yer. d. Ing. 2) Ztschr, d. Yer. d. Ing. 1897 S. 218 u. f. 3) Bei Teubner in Leipzig. 4) Berlin, Julius Springer.