Aus den eben vorgeführten Experimenten ist ersichtlich, daß es nicht gerade so ganz einfach sein wird, auf einem Leiter eine größere Menge von Elektrizität anzusammeln; denn sobald sie eine gewisse Dichte erreicht hat, so fängt sie an, einfach in die Luft auszuströmen. Um dies zu verhindern, hat man, ich möchte sagen, eine kleine List angewendet:
Franklinsche Tafel.
Ich habe hier eine Glastafel, auf beiden Seiten mit Stanniol überzogen; lade ich mit dem Elektrophor die eine Seite mit positiver Elektrizität, so wirkt diese verteilend auf die Elektrizitäten des anderen Belages: die negative wird angezogen, die positive abgestoßen. Berühre ich nun diesen Belag mit dem Finger, so leite ich die freie, abgestoßene Elektrizität fort; nun ist hier nur noch negative und auf der anderen Seite positive Elektrizität; da beide einander anziehen und sich deshalb binden, so kann ich nun noch mehr positive Elektrizität zuführen. Der gleiche Vorgang wird sich wiederholen, und ich kann ein drittes Mal laden u. s. f. bis zu einer gewissen Grenze, die wir später kennen lernen werden. Erwähnt sei noch, daß es nicht einerlei ist, welcher Stoff sich zwischen den beiden Leitern befindet. Stelle ich zwei Metallplatten, die den Stanniolblättern dieser Tafel entsprächen, mit geringem Abstand einander gegenüber, so daß nur Luft dazwischen ist, so kann ich keine so starke Ladung erzeugen, als wenn ich z. B. eine isolierende Flüssigkeit (Petroleum) oder einen festen Körper dazwischen bringe. Die Kapazität, d. i. Aufnahmefähigkeit für Elektrizitätsmengen, ist also nicht nur von der Größe des Leiters, sondern auch von der Natur der isolierenden Substanz abhängig. Man hat nun bestimmt, wievielmal größer die Kapazität der gleichen Metallplatten bei gleichem Abstand wird, wenn man statt Luft andere Isolatoren verwendet; die Zahlen, die sich dabei für die verschiedenen Stoffe ergeben haben, nennt man deren Dielektrizitätskonstanten bezogen auf Luft = 1. Wir werden nachher eine Methode kennen lernen, die uns erlaubt, die Kapazität eines Kondensators zu messen. Habe ich zwei Metallplatten, die auf Glasfüßen isoliert nur 5 mm voneinander entfernt stehen, so kann ich, sofern nur Luft zwischen den Platten ist, auf der einen Platte, während die andere zur Erde abgeleitet ist, eine gewisse Elektrizitätsmenge aufladen; bringe ich z. B. Glas dazwischen, so kann mehr Elektrizität in die Platte dringen. Ich führe den Versuch nicht aus, weil er mich zu lange aufhielte.
Leidener Flasche.
Nichts anderes als eine veränderte Form dieser Tafel, die auch die Franklinsche Tafel genannt wird, ist die Kleistsche oder Leidener Flasche. Sie sehen eine solche hier. Will ich sie laden, so stelle ich sie so auf, daß der äußere Stanniolbelag in leitender Verbindung mit der Erde steht, damit die freie Elektrizität abströmen kann. Ich kann die Leidener Flasche dadurch laden, daß ich möglichst oft aus dem geladenen Elektrophorteller ein Fünkchen in den Messingknopf der Flasche, der durch diese Stange mit dem inneren Belag in Berührung steht, überspringen lasse. (Während Rudi so sprach, führte Käthe den Versuch aus.) Nachdem nun etwa fünfzig kleine Fünkchen in die Flasche übergegangen sind, will ich das Laden unterbrechen und den gebogenen Draht, den ich an diesem isolierenden Griffe anfasse, mit dem einen Ende an den äußeren Belag anlegen und das andere der Kugel nähern (ein heller klatschender Funke sprang über). Nun haben die beiden Elektrizitäten, die sich durch das Laden auf den Belägen angesammelt haben, durch den mittels des Entladers verkürzten Luftzwischenraum hindurch einander ausgeglichen, wodurch die Flasche unelektrisch, das heißt entladen worden ist.
Abb. 36. Messen der Kapazität.
Die Massflasche.
Die Mengen der Elektrizität, die sich in einer solchen Flasche ansammeln lassen, sind nicht unbegrenzt, sondern hängen von der Größe der Stanniolbeläge und von dem Dielektrikum ab; je mehr Elektrizität ein Kondensator, wie solche Sammelvorrichtungen auch genannt werden, zu fassen vermag, desto größer ist seine Kapazität, und wir können diese Kapazität eines Kondensators messen, indem wir die eines anderen als Maß benutzen. Einen solchen Maßstab sehen Sie hier; er ist im Grunde nichts anderes, als eine gewöhnliche Leidener Flasche. Ich kann z. B. messen, wievielmal so groß die Kapazität dieser großen Flasche ist als die einer kleineren. Ich stelle den Kondensator, dessen Kapazität ich messen will, isoliert auf. (Käthe, welche unterdessen die Apparate zusammengestellt und verbunden hatte, verwendete zur isolierenden Aufstellung der großen Flasche den Elektrophorkuchen, den sie noch mit einem vierfach zusammengelegten Seidentuche bedeckte. Dann stellte sie den Karton mit dem in [Abb. 36] dargestellten Schema auf.) Ich verbinde den äußeren Belag der zu messenden mit dem inneren der messenden Flasche und den inneren der ersteren mit dem Konduktor der Elektrisiermaschine. Setze ich nun diese in Bewegung, so wird die große Flasche geladen; die dabei frei werdende Elektrizität auf dem äußeren Belag der großen Flasche wird hier aber nicht zur Erde abgeleitet, sondern dazu benutzt, die Maßflasche zu laden. Stelle ich nun diese beiden Kugeln (a a in [Abb. 36]) auf einen bestimmten Abstand, so wird sich die Maßflasche, sobald sie eine gewisse Ladung erhalten hat, durch den geringen Zwischenraum hindurch entladen, um gleich wieder von der immer noch frei werdenden Elektrizität des äußeren Belages neu geladen zu werden, bis ein zweiter Funke überspringt. Dieser Vorgang wiederholt sich so lange, bis auf der großen Flasche keine freie Elektrizität mehr auftritt, das heißt bis sie ganz geladen ist. Ich lasse nun die Maschine in Bewegung setzen und zähle die überspringenden Funken: eins — zwei — drei — vier — fünf — sechs — — nun kommt keiner mehr. Die hier frei werdende Elektrizität hat also ausgereicht, die kleine Flasche sechsmal zu laden. Ich will nun statt dieser eine größere Flasche benutzen. (Rudi schaltete jetzt seine größte Leidener Flasche ein und wiederholte den Versuch, wobei zwölf Funken übersprangen.) Hier sind nun zwölf Funken übergesprungen, also gerade nochmal so viel wie bei der kleineren Flasche; die Kapazität dieser ist also nur halb so groß, als die der großen. Der besprochene Apparat wird nach seinem Erfinder die Lanesche Maßflasche genannt.
Die Reibungselektrisiermaschine.