Die verschiedenen Elektrizitäten.
„Ich habe hier an diesen beiden Gestellen je ein Holundermarkkügelchen an einem Faden aufgehängt. Ich reibe diesen Hartgummistab mit einem Katzenfell, und Sie sehen, wenn ich ihn hier in die Nähe bringe, so wird das Holundermarkkügelchen sehr rasch angezogen, doch kaum hängt es am Stab, so wird es heftig abgestoßen und weicht nunmehr ständig dem Stab aus. Ich will nun das gleiche Experiment mit diesem zweiten Holundermarkkügelchen anstellen: es wird ebenfalls angezogen, doch springt dieses nicht ab; es bleibt vielmehr fest hängen; ich reiße es los, es wird wieder angezogen. Was mag nun den Unterschied in diesen beiden Erscheinungen hervorrufen? Dies erste Kügelchen wird immer noch abgestoßen, das zweite angezogen. Wenn Sie genauer zusehen, so bemerken Sie, daß das erste Kügelchen hier an einem seidenen, das zweite an einem leinenen Faden aufgehängt ist. Es muß also zwischen Seide und Leinen ein ganz besonderer mit der Elektrizität zusammenhängender Unterschied bestehen. Sehen wir zu, daß wir noch mehr Stoffe nach dieser Art voneinander unterscheiden können. Ich will einmal das Kügelchen mit den Fingern berühren; nun wird es von dem frischgeriebenen Hartgummistab wieder angezogen, doch alsbald wieder abgestoßen. Berühre ich es mit diesem Glasstab, der nun nicht mehr elektrisch ist (Käthe hatte ihn unterdessen, um ihn zu entelektrisieren, mehrmals durch eine zu diesem Zwecke aufgestellte Weingeistflamme gezogen), so verliert es seine Eigenschaft, von dem Hartgummistab abgestoßen zu werden, nicht; berühre ich es dagegen mit dieser Messingröhre, so fällt es wieder in seinen ursprünglichen Zustand zurück und wird wieder erst von dem Ebonitstab angezogen. Ich wiederhole nun dieses Experiment mit Gummi, Eisen, Holz, Schwefel, Seide, Leinen, Porzellan, Kupfer. Diejenigen Stoffe, bei deren Berührung das Holundermarkkügelchen seinen Zustand nicht ändert, will ich hier (rechts), die anderen hier (links) hinlegen. (Er führte die Versuche aus.) Sie sehen nun, hier (rechts) liegt der Gummischlauch, diese Schwefelstange, das Seidentuch und der Porzellanteller, hier auf dieser Seite (links) ist es dies Messer, der Holzstab, das Leinentuch und der Kupferdraht. Wir können also hier die verschiedenen Stoffe in zwei Gruppen trennen: in solche, die den elektrischen Zustand des Holundermarkkügelchens ableiten, und in solche, die ohne Einfluß auf ihn sind. Die Stoffe, die diesen elektrischen Zustand abzuleiten vermögen, nennen wir kurz Leiter, die anderen nennen wir Nichtleiter oder Isolatoren. Es wären also Glas, Siegellack, Seide, Porzellan, Gummi, Schwefel Nichtleiter oder Isolatoren, dagegen Leinen, der menschliche Körper, Holz, die verschiedenen Metalle Leiter der Elektrizität zu nennen. Daraus erklärt sich nun auch, warum sich das Holundermarkkügelchen am Leinenfaden anders verhält wie das am Seidenfaden. (Kaum hatte Rudi das letzte Experiment beendet, als seine kleine Assistentin das Holundermarkkügelchen mit dem Leinenfaden entfernte und dafür ein solches an einem Seidenfaden an dem Gestell aufhängte.) Ich habe nun hier zwei Holundermarkkügelchen, beide an Seidenfäden, also isoliert aufgehängt. Ich will nun jedes einzeln mit diesem geriebenen Glasstab berühren; Sie sehen das gleiche Schauspiel wie vorhin, und nun werden beide von dem Glasstab abgestoßen; ich rücke nun die beiden Gestelle zusammen, so daß unter normalen Verhältnissen die Kügelchen einander berühren müßten, aber sie stoßen nun einander ab; ich berühre sie mit der Hand, und jetzt hängen sie ganz friedlich dicht nebeneinander. Jetzt will ich das eine wieder mit dem geriebenen Glasstab berühren (nachdem er die Gestelle wieder auseinandergerückt hatte), das andere aber mit diesem Ebonitstab und nun die Gestelle vorsichtig wieder einander nähern: Sie sehen, die Kügelchen ziehen einander an, jetzt sind sie beisammen und nun fallen sie wieder auseinander und reagieren auch aus allernächster Nähe nicht aufeinander. Es muß also zwischen der Elektrizität des Glases und des Ebonits ein Unterschied bestehen. Ich will nun einmal den gleichen Versuch mit Ebonit und Siegellack machen. (Das Reiben der Stäbe besorgte stets Käthe mit großem Eifer.) Nun verhalten sich die Kügelchen so wie vorhin, als ich beide mit dem Glasstab berührte; also ist zwischen der Elektrizität des Siegellacks und des Ebonits kein Unterschied. Ferner ersehen wir aus diesen Versuchen, daß, wenn beide Kügelchen mit der gleichen Elektrizität ‚geladen‘ sind — um diesen Ausdruck jetzt schon zu gebrauchen — sie einander abstoßen, dagegen anziehen, wenn sie verschiedene Elektrizitäten tragen. Sie sehen daraus, meine Herren und Damen, daß das Sprichwort: ‚Gleich und gleich gesellt sich gern‘ hier nicht gilt. Über die eigentliche Natur der elektrischen Erscheinungen war man lange Zeit nicht ins klare gekommen. Hypothesen kamen und gingen, und früher wurde ein heftiger und leidenschaftlicher Kampf um die einzelnen Erklärungen geführt. Es ist heute nicht meine Aufgabe, Ihnen die geschichtliche Entwicklung darzutun, ich will nur versuchen, Ihnen ein Bild, oder richtiger gesagt: Bilder der Vorgänge zu entwerfen, Bilder, die Ihnen verständlich sein können und die sich an die Tatsachen so nahe anlehnen, daß sie für Sie als Erklärungen der Erscheinungen gelten können.“
Abb. 34. Vorgang der Anziehung und Abstoßung.
„Man weiß heute, daß die elektrischen Erscheinungen eng verknüpft sind mit den magnetischen, daß sie als Zustände des hypothetischen Aethers aufzufassen und qualitativ mit Licht und Wärme identisch sind. So kam es auch, daß die Erkenntnis der elektrischen Vorgänge fast alle bis dahin noch vorhandenen Rätsel der Lichterscheinungen gelöst hat. Wird ein Körper gerieben, so werden durch diese Reibung die den Molekülen beigeordneten, die elektrischen Werte tragenden sogenannten Elektronen, die vorher willkürlich durcheinander lagen, in eine bestimmte Ordnung und Stellung zueinander gebracht; dadurch wird nicht nur der geriebene, sondern auch der reibende Körper in den eigentümlichen elektrischen Zustand versetzt. Daß auch der reibende Körper elektrisch wird, sehen Sie hier: Ich fasse diesen amalgamierten Lederlappen, um ihn von meiner Hand zu isolieren, mit dem Seidentuche an und reibe damit den Glasstab, mit welchem ich das eine Holundermarkkügelchen berühre; mit diesem Reibzeug berühre ich das andere Holundermarkkügelchen, und nun sehen Sie, daß die beiden einander anziehen, also entgegengesetzt oder, wie man zusagen pflegt, ungleichnamig geladen sind. Man kann sich die Elektrizitäten als zwei verschiedene Stoffe denken, die alle Körper erfüllen und die für gewöhnlich nicht zur Geltung kommen, da, wenn von beiden gleichviel vorhanden ist, sie einander binden. Durch Reibung aber werden beide getrennt; der eine bleibt auf dem reibenden, der andere auf dem geriebenen Körper. Diejenige Elektrizität, die der Glasstab beim Reiben annimmt, bezeichnen wir mit diesem Zeichen (hier machte Rudi auf eine an der Türe hinter seinem Tisch angebrachte Tafel mit Kreide ein +-Zeichen) und nennen sie positive Elektrizität; die andere, welche der Siegellack- oder Hartgummistab annimmt, wird mit diesem Zeichen (−) versehen und heißt negative Elektrizität. Den Vorgang der Anziehung und Abstoßung soll Ihnen diese Zeichnung hier veranschaulichen (Käthe hielt einen großen, mit weißem Papier überzogenen Pappendeckel in die Höhe, auf welchen Rudi die obenstehende [Abb. 34] in großem Maßstabe aufgezeichnet hatte.) Sie sehen hier, dies stellt eine Holundermarkkugel dar; die positiven und negativen Elektrizitäten sind regellos verteilt. Bringe ich nun diesen positiv elektrischen Glasstab in die Nähe, so werden die negativen Elektrizitätsteilchen der Kugel auf die dem Stab zugekehrte, die positiven dagegen auf die entgegengesetzte Seite wandern; da nun die ungleichnamigen Elektrizitäten einander näher sind als die gleichnamigen, so wird die Holundermarkkugel angezogen. Doch da nun bei der Berührung ein Teil der positiven Elektrizität vom Glasstab auf die Kugel, von dieser aber ein Teil der negativen Elektrizität auf den Glasstab übergeht, so wird auf der Kugel bald ein Überschuß von positiver Elektrizität sein, und deshalb wird nun das Kügelchen abgestoßen. Anders verhält sich die Sache, wenn ich das Holundermarkkügelchen an einem Leinenfaden aufhänge, es also in leitende Verbindung mit der Erde bringe: dann flieht die abgestoßene Elektrizität nicht nur auf die andere Seite des Kügelchens, sondern nimmt ihren Weg durch den leitenden Faden hindurch bis in die Erde, und es bleibt nur die angezogene Elektrizität zurück; deshalb wird auch das am Leinenfaden aufgehängte Kügelchen nicht abgestoßen, wie das am Seidenfaden befestigte.“
Abb. 35. Darstellung der Verteilung der Elektrizitäten.
Elektrische Verteilung.
„Um diese Vorgänge gewissermaßen dem Auge sichtbar zu machen, dient dieser einfache Apparat hier: ein auf einer isolierten Glassäule ruhendes und mit Kugelenden versehenes Messingrohr; hier nahe den beiden Enden habe ich je zwei Holunderkügelchen an leinenen Fäden aufgehängt. Bringe ich nun diesen stark geriebenen Ebonitstab in die Nähe des einen Endes dieses Konduktors, so sehen Sie, daß die Kügelchen beider Paare einander abstoßen. Die Erklärung dieser Erscheinung gibt Ihnen diese Tafel hier (Käthe nahm die zweite Tafel hoch, auf der das in [Abb. 35] dargestellte Schema zu sehen war): Dieser negativ geladene Ebonitstab zieht die positiven Elektrizitätsteilchen auf die ihm zugekehrte Seite des Konduktors und treibt alle anderen nach dem entgegengesetzten Ende; daher werden die beiden Kügelchen eines jeden Paares gleichnamig geladen und stoßen einander deshalb ab. Entferne ich nun den Stab wieder, so sinken sie zusammen.
Ich kann die Verteilung der Elektrizitäten auch noch anders nachweisen. Ich entferne zu diesem Zwecke die Kügelchen. Hier habe ich an einem Seidenfaden eine kleine Messingkugel aufgehängt; bringe ich sie mit einem elektrisch geladenen Körper in Berührung, so nimmt sie dessen Elektrizität an, wie vorhin jenes Holundermarkkügelchen. Ich will nun an diesem Gestell hier das elektrische Pendel, wie man die Einrichtung auch nennt, mit positiver Elektrizität laden, indem ich es mit dem geriebenen Glasstabe berühre. Bringe ich nun wieder wie vorhin den Ebonitstab in die Nähe des Konduktors und berühre mit diesem Messingkügelchen, das durch den Seidenfaden von meiner Hand isoliert ist, das dem Ebonitstab zugewandte Ende dieses Leiters, so muß es dessen Elektrizität annehmen; welcher Natur diese ist, können wir an dem elektrischen Pendel sehen; es ist positiv geladen und wird von dem Messingkügelchen abgestoßen, also enthält letzteres auch positive Elektrizität, welche ich ihm durch Berühren mit der Hand entziehe. Ich mache nun den gleichen Versuch, berühre das dem Ebonitstab abgewandte Ende des Konduktors, und Sie sehen, daß das Holundermarkpendel von dem Messingkügelchen angezogen wird. Wir haben also wirklich auf diesem Konduktor die beiden Elektrizitäten getrennt.