Die Wirkungsweise der magnetelektrischen Maschine erklärte Rudi im Anschluß an die Experimente über Magneto- und Elektroinduktion. Dort haben wir gesehen, daß in einem Leiter elektrische Ströme entstehen, sobald Kraftlinien sich in ihm bewegen. Dabei konnten wir beobachten, daß das Ein- oder Austreten der Kraftlinien für die Stromrichtung bedingend war. Maxwell hatte eine Regel aufgestellt, die uns gestattet, die Richtung des Induktionsstromes sicher festzustellen. Betrachten wir die [Abb. 124], die die Kraftlinien eines Magnetstabes NS darstellt; wir sehen an den eingezeichneten Pfeilen, daß diese Linien, vom Nordpol nach allen Seiten ausstrahlend, sich nach dem Südpol hin bewegen. Die Maxwellsche Regel heißt: Betrachtet man eine Drahtspule, die sich in einem magnetischen Felde[5] bewegt, in der Richtung der Kraftlinien, so bringen eintretende Kraftlinien einen Strom hervor, der der Uhrzeigerbewegung entgegengesetzt ist, austretende dagegen einen solchen, der dieselbe Drehungsrichtung hat wie der Uhrzeiger.
Abb. 124. Drahtringe, die sich in einem magnetischen Feld bewegen.
In [Abb. 124] sind fünf Drahtringe eingezeichnet. Nehmen wir an, daß sich I und II von links nach rechts bewegen und III, IV und V von rechts nach links, so werden die induzierten Ströme in der eingezeichneten Richtung fließen.
Betrachten wir nun die Verhältnisse bei unserer magnetelektrischen Maschine mit dem Hufeisenanker in der in [Abb. 123] dargestellten Lage, so gehen die Kraftlinien im Bogen vom +-Pol des Stahlmagneten durch den Anker hindurch zum −-Pol. Dabei treten sie in die linke Drahtrolle von vorn, in die rechte von hinten ein, da sie in einem Bogen von einem Pol zum anderen gehen. Wird der Anker so gedreht, daß die linke Spule gewissermaßen nach oben aus der Bildfläche heraustritt und die rechte sich abwärts bewegt, so treten aus beiden Spulen Kraftlinien so lange aus, bis der Anker eine Drehung von 90° gemacht hat. Wird er dann weiter gedreht, so dringen Kraftlinien ein, aber von der anderen, der hinteren Seite her, bis die Pole des Ankers, nachdem er sich um 180° gedreht hat, vor denen des Magneten stehen. Wir wollen die Richtung der während der halben Umdrehung in den beiden Spulen induzierten Ströme feststellen. Dabei soll „von vorn gesehen“ jedesmal die Richtung vom Anker zum Feldmagneten, „von hinten gesehen“ die umgekehrte Richtung angeben. Zuerst, während sich die linke Spule nach oben bewegt, treten von hinten kommende Kraftlinien aus ihr heraus, oder, wie man sich auch ausdrücken kann, die Zahl der von hinten in die Spule eindringenden Kraftlinien wird ständig geringer; der Strom wird also von hinten gesehen im Sinne der Uhrzeigerbewegung durch die Spule fließen. Beginnt die Spule nach einer Drehung von 90° sich wieder abwärts zu bewegen, so wird die Zahl der von vorn eindringenden Kraftlinien beständig größer. Betrachten wir nun wie vorhin die Spule von hinten, so fließt der induzierte Strom immer noch im Sinne der Uhrzeigerbewegung. Jetzt wollen wir sehen, was unterdessen in der anderen Drahtrolle — die ursprünglich rechts stand — vor sich gegangen ist. Hier sind zuerst die von vorn kommenden Kraftlinien aus der Spule ausgetreten, dann — nach einer Viertelumdrehung — die von hinten kommenden eingetreten, also gerade umgekehrt wie bei der zuerst betrachteten Drahtrolle. Hier fließt demnach der Induktionsstrom von hinten gesehen entgegen dem Sinne der Uhrzeigerbewegung. Daraus folgt, daß der Strom in den Spulen, die sich oberhalb der Bildebene bewegen, in der einen, in denen, die sich unterhalb der Ebene bewegen, in der anderen Richtung fließt. Verbinden wir die Drahtenden der Spulen so wie bei einem gewöhnlichen Elektromagnet, bei welchem der Draht um den einen Magnetschenkel rechts, um den anderen links herum aufgewickelt ist, so werden sich die in den beiden Drahtrollen induzierten Ströme nicht entgegenfließen, sondern addieren; dagegen werden sie die Drähte während der ersten halben Umdrehung in der einen, während der zweiten in der anderen Richtung durchfließen, da ja in beiden Spulen in dem Augenblick, in dem sie die Pole des Feldmagneten passieren, der Induktionsstrom seine Richtung ändert.
Führen wir die Drahtenden der Ankerspulen zu zwei ganzen, voneinander isolierten Ringen auf der Achse und leiten mittels zweier Schleiffedern den Strom in einen Draht, so durchfließt er diesen unter fortwährender Änderung seiner Richtung. Davon können wir uns überzeugen, wenn wir das Vertikalgalvanoskop mit den Schleiffedern verbinden und die Maschine ganz langsam in Gang setzen: nach je einer halben Ankerumdrehung wird die Nadel des Instrumentes zuerst nach der einen, dann nach der anderen Seite ausschlagen. Drehen wir aber den Anker sehr rasch, so bekommen wir überhaupt keinen Ausschlag, weil die einzelnen Impulse, die ständig ihre Angriffsrichtungen auf die Nadel ändern, so rasch nacheinander eintreffen, daß die Trägheit der Nadel und des Magneten diesen nicht erlauben, den Impulsen zu folgen. Wir können dagegen mit einer kleinen Glühlampe das Vorhandensein eines Stromes nachweisen, denn der Kohlenfaden wird in der gleichen Weise erhitzt, ob der Strom in der einen oder anderen Richtung ihn durchfließt.
Um von der magnetelektrischen Maschine Gleichstrom abnehmen zu können, haben wir auch den zweihälftigen Kollektor auf der Achse montiert. Daß dieser als Kommutator, als Stromwender wirkt, haben wir schon auf [Seite 123] gesehen.
Die Dynamomaschine.
Sich selbst eine Dynamomaschine, die wirklich als Generator zu gebrauchen ist, anfertigen zu wollen, ist ein Unternehmen, das meistens daran scheitert, daß eben eine solche Maschine in allen ihren Teilen ganz genau berechnet sein will. Wer sich nach den Berechnungsangaben auf [Seite 134 u. f.] einen größeren Motor gebaut hat, kann unter Umständen das Glück haben — es wäre ein Zufall —, daß derselbe auch als Generator zu verwenden ist. Unter den beschriebenen Motoren kann in dieser Beziehung am meisten von den vierpoligen mit Hufeisenanker oder von solchen mit Doppel-T-Anker erwartet werden. Wie wir die Maschinen auf ihre Fähigkeiten dieser Art hin zu prüfen haben, wird am Ende des Abschnittes erwähnt. Jetzt wollen wir zuerst hören, was Rudi in seinem Vortrag über das Prinzip der Dynamomaschine ausführte.
