von null verschieden ist. Es entsteht daher nur ein Strom, aber auch immer dann, wenn das nicht mit dem Magnete fest verbundene Leiterstück so endigt, dafs durch die Wechselwirkung desselben mit dem Magnetpole, wenn es von einem Strome durchflossen wird, Leiter und Magnet sich gegenseitig ein Drehungsmoment erteilen, welches den einen um den anderen, oder um eine dazwischenliegende Drehungsaxe dreht.

Die unipolare Induktion durch Rotation des Magnets um seine eigene Axe ergiebt sich nach diesem Princip, wie die Rotation des Magnets un seine Axe durch einen Strom, am besten, wenn wir den Magnet als ein Bündel von Linearmagneten betrachten. Die Pole dieser Linearmagnete

induzieren dann bei der Rotation in derselben Weise in dem nicht mit dem Magnete fest verbundenen Leiterteile einen Strom, wie wenn ein Magnet um eine aufser ihm liegende Axe gedreht wird.

Nach der Ampèreschen Theorie und dem Lenzschen Gesetze ist also der Sitz der elektromotorischen Kraft bei all diesen Induktionen in dem mit dem Magnete nicht fest verbundenen Leiterstücke zu suchen, gerade wie bei den Rotationen die Ursache der Bewegung in dem nicht mit dem Magnete fest verbundenen Stromteile liegt.

Eine ganz andere Anschauung von der Ursache der Induktion oder vielmehr, um es richtiger auszudrücken, von dem Sitze der elektromotorischen Kraft bei diesen Strömen, vertritt Plücker1). Dieselbe beruht auf einer direkten Anwendung des Biot-Savartschen Gesetzes, deren wir damals nicht erwähnt haben, und von der wir nur bemerken, dafs nach derselben ein Magnetpol nicht unmittelbar durch einen Solenoidpol ersetzt werden kann. Während nach der Ampèreschen Theorie die Wechselwirkung zwischen einem Magnetpole und einem Stromelemente dieselbe ist, wie zwischen einem Solenoidpole und dem Elemente, also die auf der durch das Element und die Verbindungslinie von Pol und Element senkrecht wirkende Kraft die Resultierende ist aus den Anziehungen und Abstofsungen, welche die einzelnen Stromelemente des Solenoids auf das betrachtete Stromelement ausüben, ist bei dieser Anwendung des BiotSavartschen Gesetzes die Wirkung zwischen Magnetpol und Stromelement unmittelbar einem Kräftepaar gleich zu setzen, dessen Ebene senkrecht zur Ebene des Elements ist und durch die Verbindungslinie von Pol und Element geht. Während nach der ersten Theorie zwischen einem Magnetpole und mit ihm starr verbundenen Elemente keine Wechselwirkung stattfinden kann, weil durch die starre Verbindung den elementaren Anziehungen und Abstofsungen das Gleichgewicht gehalten wird, werden nach der letzteren Theorie ein Stromelement und ein mit demselben festverbundener Magnetpol, welche sich im übrigen frei bewegen können, um einander rotieren. Die bewegende Kraft hat daher nach dieser Anschauungsweise bei den elektromagnetischen Bewegungen in dem Magnete und den mit demselben festverbundenen Leiterteilen ihren Sitz). Ganz ebenso ist auch der Sitz der elektromotorischen Kraft bei den zuletzt betrachteten Induktionserscheinungen nicht in den festen Leiterteilen, sondern in den mit dem Magnet bewegten, also bei der Drehung des

1) Plücker, Poggend. Ann. Bd. LXXXVII.
2) Beer, Poggend. Ann. Bd. XCIV.

Magnets um seine eigene Axe in dem Magnet selbst zu suchen. Wenn ein Magnet um seine eigene Axe sich dreht, so werden hiernach die beiden Elektricitäten in demselben geschieden; ist der Magnet isoliert, so befindet sich die eine Elektricitätsart in den Polen, die andere auf der Indifferenzzone; wird ein Pol mit der Indifferenzzone leitend verbunden, so gleichen sich in der Leitung die Elektricitäten aus1).

Wie man sieht liegt hierin eine Methode, um die beiden Theorien experimentell zu entscheiden; denn nach der einen mufs ein rotierender Magnet Spannungselektricität an seinen Polen und in seiner Mitte zeigen, wenn er isoliert rotiert; nach der anderen Theorie darf das nicht der Fall sein. Es ist indes bis jetzt noch kein Versuch darüber angestellt worden, ob diese Spannungselektricität vorhanden ist oder nicht2).

§. 144.

Induktion durch den Erdmagnetismus. Wie wir im §. 139 sahen, wird durch die rasche Drehung eines Stromkreises in der Nähe eines Magnets in dem Kreise ein Strom induziert; diese Induktion ergab sich aus dem Lenzschen Gesetze, da ein Stromkreis, welcher der magnetischen Axe des Magnets parallel ist, durch den Einflufs des Magnets so gedreht wird, dafs seine Ebene zur magnetischen Axe senkrecht steht. Da nun ein Kreisstrom ebenfalls durch den Magnetismus der Erde gerichtet wird, so mufs auch durch Drehung eines Stromkreises um eine in seiner Ebene liegende Drehungsaxe allein durch den Magnetismus der Erde ein Strom induziert werden können. Denken wir uns einen Kreisstrom um eine horizontale, zur Ebene des magnetischen Meridians senkrechte Axe drehbar, so wird sich dieser Kreis so stellen, dafs jene Ebene zur Richtung der Inklination senkrecht ist, und dafs von oben her gesehen der Strom wie der Zeiger einer Uhr kreist. Kreist der Strom umgekehrt, so befindet sich der Stromkreis in der labilen Gleichgewichtslage, und der geringste Anstofs wird bewirken, dafs sich der Stromkreis um 180° dreht. Wenn man daher einen solchen Stromkreis senkrecht zur Richtung der Inklinationsnadel hält, und ihn dann um seinen horizontalen zur Meridianebene senkrechten Durchmesser um 180° dreht, so mufs ein Strom induziert werden, welcher der eben angegebenen Richtung entgegengesetzt ist.

Auch dieser Fall der Induktion ist zuerst von Faraday 3) beobachtet worden. Eine Spirale, deren Enden mit den Leitungsdrähten eines Galvanometers verbunden waren, wurde so gehalten, dafs ihre Längsrichtung mit der Richtung der Inklinationsnadel zusammenfiel, und dann um 180° gedreht; die Nadel des Galvanometers wurde abgelenkt. Durch Multiplikation, indem die Spirale jedesmal aus ihrer augenblicklichen Lage wieder um 180° gedreht wurde, wenn die Nadel nach der ersten Ablenkung

1) Plücker, a. a. O.

2) Beer, a. a. O. Man sehe auch die Abhandlungen von Riecke, Wiedem. Ann. Bd. I und Bd. XI, in welch letzterer Riecke zu dem Schlusse gelangt, dafs bei vollständiger Durchführung beide Theorieen zu dem gleichen Resultat führen; ferner Lorberg, Poggend. Ann. Erg.-Bd. VIII. S. 581.

3) Faraday, Experimental researches Ser. II. art. 148 u. 171 ff, Poggend. Ann. Bd. XXV.

wieder zur Gleichgewichtslage zurückgekehrt war, konnte die Nadel so in Schwingungen von 80°-90° versetzt werden.

Noch in einer anderen sehr einfachen Weise hat Faraday die Induktion durch den Erdmagnetismus gezeigt. Ein etwa 2m langer Kupferdraht wurde mit seinen Enden an die Enden der Galvanometerdrähte befestigt und dann (Fig. 282) in Form eines Rechtecks NTRS über dem

Sehr viel kräftigere Induktionsströme erhält man, wenn man zugleich den Magnetismus der Lage benutzt; ja schon allein durch denselben werden die Induktionsströme unter sonst gleichen Umständen um vieles kräftiger. Faraday steckte in die vorhin erwähnte Spirale ein Stück weichen Eisens und kehrte den Cylinder in der angegebenen Weise um; bei dreimaliger Wiederholung des Umkehrens beschrieb die Nadel bei ihren Schwingungen einen Halbkreis. Ein nicht viel schwächerer Strom wurde erhalten, als ein weicher Eisencylinder rasch in die der Induktionsrichtung parallele Spirale hineingestofsen wurde; durch mehrmaliges den Schwingungsphasen entsprechendes Einschieben und Ausziehen konnte auch so die Nadel in Schwingungen von 180° versetzt werden1).

Palmieri und Santi Linari2) haben später durch Anwendung mehrerer mit weichen Eisencylindern versehenen und mit einander verbundenen Spiralen so kräftige Ströme erhalten, dafs sie mit denselben Wasser zersetzen und die physiologischen Wirkungen der Induktionsströme nachweisen konnten.

Eine sehr interessante Anwendung von der Induktion durch den Erdmagnetismus hat W. Weber gemacht, nämlich die Bestimmung der Inklination). Das Princip der Methode ist folgendes. Stellt man einen kreisförmigen, um eine horizontale, in seiner Ebene liegende, zur Ebene des Meridians parallele Axe drehbaren Leiter horizontal, und dreht ihn dann um 180°, so wird durch die vertikale Komponente des Erdmagnetismus

1) Faraday, a. a. O. art. 140 ff. Nobili und Antinori, Poggend. Ann. Bd. XXIV. 2) Palmieri und Santi Linari, Poggend. Ann. Bd. LIX, Bd. LXII. 3) W. Weber, Poggend. Ann. Bd. XC.

in ihm ein Strom induziert, dessen Stärke der vertikalen Komponente des Erdmagnetismus proportional ist. Ist demnach T die totale Intensität des Erdmagnetismus und der Inklinationswinkel, so ist

J = = a T sin

worin a eine von den Dimensionen des Leiters abhängige Konstante ist, welche die Stärke des durch die Einheit des Magnetismus in dem Leiter erregten Stromes bedeutet.

Wird derselbe Leiter senkrecht zur Ebene des magnetischen Meridianes um eine vertikale Axe drehbar aufgestellt und rasch um 180° gedreht, bis er also wieder zum Meridiane senkrecht ist, so wird in dem Leiter ein Strom induziert, dessen Stärke ganz ebenso der horizontalen Komponente des Erdmagnetismus proportional, also gegeben ist durch

die Tangente des Inklinationswinkels ist dem Quotienten der durch die vertikale und die horizontale Komponente des Erdmagnetismus induzierten Ströme gleich.

Diese Methode ist viel genauer als die Bestimmung der Inklination durch Bussolen, und um so genauer, da jede einzelne Bestimmung eine viel kürzere Zeit in Anspruch nimmt, man also die Inklination für einen bestimmten Zeitpunkt zu bestimmen imstande ist. Die einzige Schwierigkeit derselben liegt in der geringen Intensität der Induktionsströme, wodurch ein kleiner, bei der Bestimmung derselben begangener Fehler auf das Resultat schon von bedeutendem Einfluss ist. Man mufs deshalb zur Erlangung der gröfsten Genauigkeit den Induktionsstrom möglichst verstärken und zugleich den Mefsapparat so einrichten, dafs er schwache, sehr rasch verlaufende Ströme genau zu messen gestattet.

Um ersteres zu erreichen, wand Weber um eine hölzerne Rolle von 718,3 mm Durchmesser und 120,05 mm Breite einen mit Baumwolle übersponnenen und mit Guttapercha überzogenen Kupferdraht von 542,296 m. Länge, dessen Gewicht 19,820 kg betrug. Ein Stück von 1 mm Länge wiegt hiernach 36,55 mg, das specifische Gewicht des Kupfers betrug 8,8178, so dafs der Querschnitt des Drahtes im Mittel 4,145 qmm war. Der Draht bildete 605 Umwindungen in 18 Lagen. Die Rolle konnte in einem starken hölzernen Rahmen so aufgestellt werden, dafs die der Ebene der Windungen parallele Umdrehungsaxe genau horizontal oder genau vertikal war. Die Ebene der Windungen war im ersten Falle genau horizontal, im andern genau vertikal und senkrecht zur Ebene des Meridians. Mittels eines Schnurlaufs konnte sie rasch um genau 180° gedreht werden.

Die Enden des Drahtes waren mit einer Multiplikatorrolle in Verbindung, welche den Magnetstab eines Magnetometers umgab; diese Rolle bestand aus zwei Kupferdrähten, jeder von 992,656 m Länge, welche jeder in 25 Lagen und 779 Windungen um einen Cylinder von 1,0274 m Durchmesser gewunden waren; das Gesamtgewicht dieser Drahtmasse war

80,642 kg, der mittlere Querschnitt 8,1682 qmm. Die Ablenkung des Magnets durch den momentanen Induktionsstrom wurde mit Fernrohr und Skala beobachtet.

Mit diesem Apparate wurden in Göttingen vom 2. bis zum 12. Ang 1852 jeden Tag vier Bestimmungen gemacht und zwar

ΤΟΥ

mit Abweichungen vom Mittel, welche im Durchschnitt 1-2 Minuten betrugen und im schlimmsten Falle einmal 7′ waren, ein Beweis von der aufserordentlichen Genauigkeit, welche nach dieser Methode erreich: werden kann.

Die von Weber angewandte Gröfse der Apparate ist indes zur Erreichung dieser Genauigkeit nicht erforderlich; man kann alle Dimensioner des Multiplikators ohne Nachteil auf die Hälfte verkleinern, also mit 10 kg Kupferdraht ausreichen, und dem entsprechend kann auch der Kupferdraht der Induktionsrolle auf die Hälfte verkleinert werden.

Noch in einer andern Weise hat Weber die Induktion benutzt, un die Inklination zu bestimmen, welche jedoch voraussetzt, dafs sie an einer Stelle auf anderem Wege bestimmt ist').

Versetzt man einen Stromkreis um eine horizontale, dem magnetischen Meridiane parallele Axe in eine kontinuierliche Rotation, so ist auf der einen Hälfte des Weges der Strom demjenigen auf der anderen Hälfte des Weges entgegengesetzt, da der Strom immer in dem auf einer Seite der Meridianebene befindlichen Halbkreise absolut dieselbe Richtung haben. also z. B. auf der Westseite nach Norden fliefsen mufs. Würde man deshalb die Enden eines solchen Leiters mit einem Galvanometer verbinden, so könnte in demselben die Nadel nicht abgelenkt werden, da durch die schnell sich folgenden Ströme von entgegengesetzter Richtung die Ablenkung aufgehoben würde. Würde man aber im Centrum des Kreises der Rotationsaxe parallel eine Magnetnadel anbringen, so würde diese durch die in dem Kreise abwechselnd gerichteten Ströme abgelenkt werden, da in Bezug auf die Nadel die Ströme in dem Kreise immer gleichgerichtet sind: es wird eben immer in der auf der Westseite des Meridianes befindlichen Hälfte der Strom z. B. nach Norden, in der andern nach Süden gerichtet sein, so dafs eben infolge des jedesmaligen Wechsels die Nadel abgelenkt wird. Diese Ablenkung der Nadel würde zugleich einfach dem durch die vertikale Komponente des Erdmagnetismus induzierten Strom direkt proportional sein, da der Magnetismus der in ihrer Ruhelage der Drehungsaxe parallelen Nadel in dem Kreise keinen Strom induzieren kann. Die Ablenkung der Nadel wird ferner bei nicht zu kleiner Drehungsgeschwindigkeit, so lange diese selbst konstant ist, eine konstante sein, da der

1) W. Weber, Resultate aus den Beobachtungen des magnetischen Vereins Jahre 1837. Poggend. Ann. Bd. XLIII.