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.
Der Transformator.
Die Verwendung des Widerstandes bringt augenscheinlich einen nicht unerheblichen Stromverlust mit sich; bei einem Netze mit 110 Volt Spannung werden 65 Volt im Widerstand in Wärme umgesetzt und durchschnittlich nur 45 Volt für den Betrieb der Lampe gebraucht, bei 220 Volt verlieren wir 175 Volt, also 4/5, und wenn die Leitung 440 Volt hat, beträgt der Verlust gar 395 Volt oder etwa 9/10, sodaß hier also nur 1/10 der aufgewandten und bezahlten Elektrizität ausgenutzt wird. Da fragt man sich: gibt es denn kein zweckmäßigeres Mittel als den Widerstand? Ein solches finden wir in einfacher Weise beim Wechselstrom angewandt; es ist der Transformator, welcher die Spannung des Leitungsnetzes auf die erforderliche Voltzahl herabsetzt (reduziert), wobei man einen verhältnismäßig nur geringen Energieverlust hat.
Der Transformator besteht aus einem ▯-förmigen Eisenkörper, welcher aus einer Reihe sehr dünner Eisenbleche zusammengesetzt ist und der auf seinen beiden langen Schenkeln je eine Kupferdrahtwicklung trägt. Die eine Spule, die sog. Primärwicklung, wird mit dem Leitungsnetz verbunden, während an die Klemmen der zweiten, welche man Sekundärwicklung nennt, die Bogenlampe angeschlossen wird. Der durch die Primäre kreisende Wechselstrom erzeugt nun in der Sekundären einen Wechselstrom von gleicher »Periodenzahl«, d. h., einen Strom, der die gleiche Anzahl Umkehrungen oder Wechslungen in der Sekunde macht wie der Hauptstrom. Die Periodenzahl, welche bei Bestellung eines Transformators ebenso wie auch die Spannung des Leitungsnetzes angegeben werden muß, beträgt jetzt in der Regel 50 in der Sekunde.
Die Aufgabe des Transformators besteht aber darin, die Voltzahl des Leitungsnetzes zu reduzieren. Damit nun der Sekundärstrom eine niedrigere Spannung erhält, ist es nur erforderlich, der Sekundärspule eine entsprechend kleinere Anzahl von Windungen zu geben als der primären. Von dem Verhältnis der Anzahl Windungen, welche die beiden Spulen haben, hängt es ab, wie stark die Spannung reduziert wird. Es ist dabei zu berücksichtigen, daß die Bogenlampe bei Wechselstrom 35 bis 40 Volt braucht; doch reduziert man die Spannung nicht ganz so tief, denn es ist zweckmäßig, in die Bogenlampenleitung einen kleinen Widerstand einzuschalten, der zur Beruhigung dient und den Spannungsüberschuß vernichtet. Die beigegebene Abbildung [Fig. 73] zeigt einen Transformator mit teils durchbrochenem Schutzdeckel; rechts sieht man den Eisenkörper mit den beiden Spulen, links den Beruhigungswiderstand. Man kann einen solchen Transformator auch mit einem regulierbaren Widerstand kombinieren, der eine Änderung der Stromstärke innerhalb mehr oder minder weiten Grenzen gestattet.
