Das einfache Nadelgalvanoskop ist nichts anderes als eine flache Drahtspule, durch welche, sobald sie ein Strom durchfließt, Kraftlinien laufen, die die Magnetnadel in ihre Richtung zwingen. In der gleichen Weise kommt die Wirkung des Vertikalgalvanoskopes zu stande.
Ebenso verhält sich der Multiplikator; nur daß wir hier eine durch vier Umstände erhöhte Empfindlichkeit haben. Erstens ist die Beeinflussung der Erde auf das Nadelpaar sehr herabgesetzt, da die beiden ungleichnamig übereinanderliegenden Pole nach entgegengesetzten Richtungen streben. Sie spielen trotzdem in die Nord-Südrichtung ein, da der Magnetismus der oberen (längeren) Nadel etwas stärker ist. Zweitens haben wir bei diesem Instrument zwei Drahtspulen, also mehr Amperewindungen und damit mehr Kraftlinien. Drittens wirken die Kraftlinien nicht nur innerhalb der Spule auf das Nadelpaar, sondern auch außerhalb, und zwar auf beide Nadeln in gleicher Weise — obgleich diese mit den ungleichnamigen Polen übereinanderliegen — da die Kraftlinien außerhalb der Windungen in entgegengesetzter Richtung laufen, wie die innerhalb der Windungen. Viertens bietet die Art der Aufhängung am Kokonfaden der Drehung nur einen sehr geringen Widerstand.
Die Wirkungsweisen der beiden auf [Seite 96 bis 99] beschriebenen Instrumente ist dort schon hinreichend erklärt worden; wir wollen jetzt nur noch hören, warum das Voltmeter, entgegengesetzt dem Amperemeter, im Nebenschluß liegen muß. Doch bevor wir das verstehen können, müssen wir die Spannungsverhältnisse an den verschiedenen Stellen eines vom Strome durchflossenen Leiters kennen lernen.
Das Spannungsgefälle.
Zu dem Versuch, den wir dabei ausführen, müssen wir schon einen praktischen Gebrauch von dem im Nebenschluß liegenden Voltmeter machen. Wir verbinden die Pole eines Bunsenelementes mit einem etwa 1 m langen, zum Kreise gebogenen Nickelindrahte von 0,5 mm Stärke. Dann führen wir von den beiden Stellen des Drahtkreises, die den Polen des Elementes am nächsten liegen, je einen Kupferdraht zu den Klemmen unseres Voltmeters, das, wenn wir es für diesen Versuch verwenden wollen, mindestens Zehntelvolt anzeigen muß. Ist unser Instrument nicht so empfindlich, so müssen wir statt eines 5 bis 10 Elemente hintereinandergeschaltet oder unser Vertikalgalvanoskop verwenden, das freilich nur die relativen, nicht die absoluten Spannungsgrößen angibt. Verwenden wir das Voltmeter, so müssen wir den auf der Rückwand angebrachten Nebenschlußdraht ausschalten, da der Nickelindraht nun seine Stelle vertritt. (Für die weiteren Betrachtungen nehmen wir an, wir hätten das in [Abb. 66] dargestellte Vertikalgalvanoskop verwendet.) Nachdem wir also die genannte Verbindung hergestellt haben, werden wir einen Ausschlag der Nadel nach rechts etwa bis zur Ziffer 6 der Skala bekommen. Rücken wir nun die beiden Drahtenden, die wir um den Nickelindraht herumgebogen haben, von den Polen des Elementes weg und der Mitte des Drahtes zu, so wird der Ausschlag der Nadel immer kleiner und kleiner, bis sie auf 0 zur Ruhe gekommen ist. Jetzt werden die verschobenen Drahtenden noch 10 oder 20 cm voneinander entfernt sein. Wir schalten, ohne im übrigen etwas zu verändern, statt des Galvanoskopes unseren Multiplikator ein, der, da er viel empfindlicher ist, jetzt noch kräftig ausschlägt. Wir schieben nun die Drahtenden noch weiter zusammen, bis auch dieses Instrument keinen Strom mehr anzeigt; sie werden dann nur noch wenige Zentimeter voneinander entfernt sein.
Abb. 84. Schematische Darstellung eines Stromkreislaufes.
Diese Erscheinung erklärte Rudi an zwei Zeichnungen, die er in großem Maßstabe ausgeführt hatte und die in den [Abb. 84] und [85] dargestellt sind. Eine Glasröhre sei mit verdünnter Schwefelsäure gefüllt und einerseits mit einer Kupferplatte K, anderseits mit einer Zinkplatte Z verschlossen, so daß sie ein Voltasches Element bildet; von Z nach K führt ein Draht. Wir haben dann einen geschlossenen Stromkreis K–a–Z–b–K. Bei K haben wir ½ Volt positiver Spannung; wie wir vorhin gesehen haben, sinkt diese, je weiter wir uns der Mitte (a) des Drahtes nähern, bis sie hier auf dem Wert 0 angelangt ist. Gehen wir noch weiter, so sinkt die positive Spannung noch mehr, das heißt sie geht in eine negative Spannung über, bis sie bei Z den Wert −½ Volt erreicht hat. Verfolgen wir nun die Potentiale auch in der Flüssigkeit, so finden wir, daß bei Z ein plötzlicher Wechsel eintritt: von −½ Volt (der Zinkplatte) steigt die Spannung (der Flüssigkeit) auf +½ Volt, um von da ab wieder bis 0 (bei b) zu sinken, bis sie bei K wieder den Wert −½ Volt erreicht hat. Den plötzlichen Wechsel der Potentiale bei K und Z verursacht die elektrische Scheidekraft, die Kraft, der wir das Entstehen der elektromotorischen Kraft verdanken. In [Abb. 85] sei KZ ein vom Strome durchflossener Leiter. Bei K hat die Spannung den positiven Wert KA, bei den Punkten a, b, c, d sinkt sie ständig (die Längen der Linien aa₁, bb₁, cc₁, dd₁ u. s. w.), bei M ist sie gleich 0 und bei Z gleich dem negativen Wert ZB.
Abb. 85. Schema des Spannungsgefälles.