Spannung, Stromstärke und Widerstand.
Nun ein zweites! Der elektrische Strom, wie er durch die Leitung läuft, steht unter einem gewissen Druck, man sagt »Spannung«, und zwar hat man dem Einheitsmaße der Spannung die Bezeichnung »Volt« gegeben. Zur Messung der Spannung und Stromstärke dienen zwei Instrumente: das Voltmeter und das Ampèremeter. Man muß sich vorstellen, daß die Elektrizität durch die Leitung vorwärts gepreßt wird, gerade so wie das Wasser durch die Rohrleitung. Und wie der Druck der Wasserleitung in den verschiedenen Städten nicht gleich ist — hier haben wir z. B. 5 oder gar 6 Atmosphären, anderwärts nur 3 Atmosphären — so ist der Druck oder die Spannung der Stromleitung nicht allenthalben dieselbe: viele Zentralen liefern Strom von 110 Volt, manche solchen von 65, 120 oder 150 Volt und häufig beträgt auch die Spannung 220 oder gar 440 Volt.
Die Bogenlampe braucht nun aber zum Betriebe eine Spannung von nur 45 Volt und bei Wechselstrom weniger als etwa 40 Volt; der Ueberschuß an Spannung muß vernichtet werden, weil die Lampe sonst nicht ruhig brennt. Dies geschieht mit Hilfe eines »Widerstandes«, d. h. eines Apparates, der im wesentlichen aus einem Rahmen mit aufgespannten Spiralen aus Eisen- oder Neusilberdraht besteht; dieses Material ist im Gegensatz zu Kupfer ein schlechter Elektrizitäts-Leiter und bietet dem Strom »Widerstand«. Und geradeso wie eine lange, enge Rohrleitung den Druck des fließenden Wassers vermindert, so wird durch den Widerstand die Spannung herabgesetzt, indem der Strom auf dem langen, beschwerlichen Wege sozusagen ermüdet und geschwächt wird.
Außer der Spannung müssen wir auch die Menge der Elektrizität, welche in die Lampe fließen soll, regulieren; von deren Menge, man sagt: »Stromstärke«, hängt nämlich die Helligkeit des Lichtes ab, und zwar brennt die Lampe um so heller, je mehr Strom wir hineinschicken. Es ist nun leicht verständlich, daß die Stromstärke zunimmt, wenn wir den Druck (die Spannung) des Stromes erhöhen, und daß umgekehrt weniger Strom in die Lampe fließen wird, wenn wir die Spannung herabsetzen. Unter welchem Drucke aber die Elektrizität in die Lampe strömt, hängt von der Größe des vorgeschalteten Widerstandes ab: je mehr Widerstand wir einschalten, desto geringer wird die Spannung und desto schwächer infolgedessen auch die Stromstärke. Der Widerstand reguliert mithin gleichzeitig Spannung und Stromstärke. Es verhält sich damit geradeso wie bei der Wasserleitung: wenn man da durch Zudrehen des Hahnes den Druck mindert, so wird gleichzeitig auch die Menge des ausströmenden Wassers geringer.
Die Größe des Widerstandes, der erforderlich ist, damit die Lampe mit einer bestimmten Stromstärke brennt, läßt sich leicht mit Hilfe einer einfachen Regel, des sogenannten Ohm'schen Gesetzes, ermitteln. Dasselbe lautet: Stromstärke = SpannungWiderstand oder anders ausgedrückt: Widerstand = SpannungStromstärke. Wie als Einheitsmaß für die Spannung das »Volt« dient, so hat man als Einheitsmaße für Stromstärke und Widerstand das »Ampère« und das »Ohm« eingeführt, und man kann nun auch sagen: Ohm = VoltAmpère. Dieses Gesetz gilt sowohl für den ganzen Stromkreis, als auch für jeden Teil desselben; an einem Beispiel will ich zeigen, wie man es anwendet. Der von der Zentrale gelieferte Strom habe eine Spannung von 110 Volt, wovon die Lampe, wie oben erwähnt (wenn es sich um Gleichstrom handelt), nur etwa 45 Volt braucht, sodaß 65 Volt durch den Widerstand vernichtet werden müssen; es werde ferner verlangt, daß die Bogenlampe mit einer Stromstärke von 20 Ampères brennt. Da nun diese gleiche Menge Elektrizität durch den ganzen Stromkreis, also auch durch den Widerstand läuft, so haben wir in letzterem eine Stromstärke von 20 Ampères bei 65 Volt Spannung und wir folgern daraus nach der oben angegebenen Regel, daß er folgende Größe haben muß: Widerstand = 6520 = 3,25 Ohm. Würde die Spannung im Leitungsnetze 220 Volt betragen, so muß der Widerstand 175 Volt vernichten und für eine Stromstärke von 20 Ampères die Abmessung: 17520 = 8,75 Ohm haben.