Kupferstreifen sind in einem Cylinder um die Axe geordnet, so dafs die mit diametral einander gegenüberliegenden Verbindungsdrähten zweier Spiralen verbundenen Kupferstreifen ebenfalls diametral einander gegenüberstehen. Zwei mit den Klemmen K und K, leitend verbundene Federn

h

oder Drahtbürsten sind gegen die Rotationsaxe gedrückt, so dass, wenn die Pole S und N vertikal übereinander stehen, jedesmal die beiden Kupferstreifen, welche die Horizontale AB passieren, mit diesen Federn resp. Bürsten zur Berührung kommen. Die Bürsten werden in der Regel, um gar keine Unterbrechung des erregten Stromes eintreten zu lassen, so gestellt, dafs der nachfolgende Metallstreifen schon die Bürsten berührt, ehe die gerade AB passierenden Streifen dieselben verlassen haben.

Um die Wirkung des Ringes zu übersehen, erwägen wir zunächst, dafs in demselben durch N ein Südpol und durch S ein Nordpol erregt wird, welche Pole immer dieselbe Lage bei N und S behalten, auch wenn der Eisenring in Rotation versetzt wird. In Bezug auf den rotierenden Ring wechseln dieselben somit stets ihre Lage, räumlich bleibt die Lage der Pole und die Verteilung des Magnetismus im Ringe dieselbe. Es ergiebt sich daraus, dafs die Induktion in den Spiralen wesentlich dieselbe ist, wie wenn der Eisenring feststände und nur die Umwickelung in Rotation versetzt würde.

Verfolgen wir eine Spirale etwa a bei ihrer Rotation, welche von A über S nach B gehe und beachten zunächst nur den Magnetismus im Eisenringe, also den unterhalb S in demselben erregten Nordpol und den oberhalb N erregten Südpol. Die Spirale a nähert sich von A aus, wo sie sich in der Indifferenzzone des ringförmigen Magnets befindet, dem Nordpole, geht über den Nordpol, indem derselbe die Axe der Spirale durchwandert, weg und entfernt sich von demselben im zweiten Quadranten der Bahn, indem sie zur Indifferenzzone bei B hinübergeht. Ist diese passiert, so nähert sich die Spirale dem Südpole des Ringmagnets, geht über denselben weg und entfernt sich auf demselben bis zur Indifferenzzone bei A.

Auf der ersten Hälfte der Bahn auf dem Wege von A über S bis B wird in der Spirale nach dem Lenzschen Gesetze ein Strom solcher Richtung induziert, dafs die im Sinne der Bewegung vordere Seite der

le so vom Strome umflossen wird, dafs dieselbe dem Nordpole eines entspricht, die hintere Seite dem Südpole, denn auf dem ersten

Viertel der Bahn nähert sich die vordere Seite dem Nordpole, die Induktion mufs also so sein, dafs die elektrodynamische Wirkung die Spirale abstöfst. Ist der Pol durch die Spirale hindurchgegangen, so ist die hintere Seite dem Pole zugewandt, welche sich vom Pole entfernt, die Induktion mufs also derartig sein, dafs die hintere Seite vom Pole angezogen wird, sie mufs also wie auf dem ersten Viertel der Bahn einem Südpole entsprechen. Die Wirkung, welche die Spirale auf dem Wege von A über S bis B erfährt, ist dieselbe, welche alle Spiralen a bis h oberhalb AB gleichzeitig erfahren. Alle diese Spiralen werden somit von einem Strom derselben Richtung durchflossen.

Sowie die Spirale die Indifferenzzone bei B passiert hat, ändert sich in derselben die Richtung des Stromes, die in der Bewegungsrichtung vordere Seite nähert sich dem Südpol, sie mufs demnach ein Südpol werden, und sie bleibt ein Südpol, bis dieselbe bei A ankommt. Auch dies gilt für alle unterhalb A B befindliche Spiralen. Die beiden Hälften der Umwicklung werden somit von entgegengesetzten Strömen durchflossen; fliefst in der oberen Hälfte der Strom von A über S nach B, so fliefst er in der unteren von A über N nach B.

Die Wirkung der Ringpole wird durch die Pole S und N des Magnets verstärkt, unter resp. über welchen die Spiralen hergehen. Man erkennt das am einfachsten, wenn man die Teile der Windungen betrachtet, welche zwischen den Polen durchgehen; der soeben abgeleitete Induktionsstrom hat eine solche Richtung, dafs der unter diesem Teile der Windung liegende Nordpol denselben der Bewegungsrichtung entgegen zurücktreibt; soll der oberhalb der Windung liegende Südpol den Strom in demselben Sinne treiben, so mufs nach der Ampèreschen Regel der Strom dieselbe Richtung haben. Nach dem Lenzschen Gesetze mufs demnach in einem zwischen einem Nordpol und einem Südpol hindurchgehenden Drahte von beiden Polen ein Strom derselben Richtung induziert werden.

Die gesamte Induktionswirkung liefert also in der oberen Hälfte der Wickelung eine in dem einen Sinne wirkende, in der anderen Hälfte eine im entgegengesetzten Sinne wirkende elektromotorische Kraft; ist der Ring nur in sich geschlossen, so kann demnach gar kein Strom zustande kommen. Der Ring verhält sich wie zwei Reihen von Elementen, in deren jeder die Elemente hinter einander verbunden sind, und bei denen weiter die Zinke der beiden ersten und die Platine der beiden letzten Elemente in den beiden Reihen mit einander verbunden sind, die also so zu einander stehen, wie die beiden Elemente bei der Poggendorffschen Stromverzweigung. Werden aber jetzt die Klemmen K und K1 mit einander leitend verbunden, so geht der von beiden Ringhälften erzeugte Strom durch die Kontaktfedern, welche den Kupferstreifen berühren, der gerade AB passiert, in die Leitung hinüber, gerade so, wie wenn die Punkte, in denen die beiden Zweige der Poggendorffschen Stromverzweigung zusammenstofsen, mit einander verbunden werden. Ist E die in jeder Ringhälfte vorhandene elektromotorische Kraft, w der Widerstand der Hälfte der Spiralen, R der äufsere Widerstand von einer Kontaktfeder zur andern, so ist die Stromstärke

Dieser Strom ist jedesmal so lange vorhanden, als die Kontaktfedern an dem betreffenden Kupferstreifen anliegen, er wird so lange unterbrochen, als es Zeit dauert, dafs der nächstfolgende Kupferstreifen an die Kontaktfeder kommt, nachdem der augenblicklich berührende Streifen die Feder verlassen hat. Sorgt man dafür, dafs der zweite Streifen einen Augenblick früher an die Kontaktfeder kommt, ehe der erste sie verlassen hat, so tritt keine Unterbrechung, sondern nur ein kleines Schwanken des Stromes ein..

Die Trommel von v. Hefner-Alteneck ist eine Vervollkommnung des ursprünglich von Siemens konstruierten Ankers'), welcher die Magnetinduktion schon erheblich vollständiger ausnutzte, als es bei den früheren Ankerkonstruktionen der Fall war, welche wie bei der Stöhrerschen Maschine über den Polen fort bewegt wurden. Einen Durchschnitt der Trommel zeigt Fig. 294, welche aus Schellens Buch über die magnetelektrischen und dynamoelektrischen Maschinen) entnommen ist. Siemens stellt die

induzierenden Hufeisenmagnete in eine Reihe neben einander, so dafs die Nordpole NN und die Südpole SS zwei parallele Reihen bilden. Zwischen diesen Reihen um eine denselben parallele Axe CC rotiert der Siemenssche Anker, beziehungsweise die Trommel. Auf der Axe CC sitzt ein Eisencylinder nn, ss, dessen Durchmesser nur wenig kleiner ist als der Abstand der Pole. Um diesen Eisencylinder sind Drahtspiralen gewickelt. und zwar so, dafs die Windungen parallel der Rotationsaxe um den Cylinder geführt sind. Der Siemenssche Anker hatte nur eine solche Spirale; die Hefner-Altenecksche Trommel hat deren eine gröfsere Zahl, welche von einander isoliert sind und deren jede folgende gegen die vorhergehende um einen solchen Bruchteil des Kreisumfanges gedreht ist, als der reciproke Wert der auf den Cylinder gewickelten Spiralen beträgt. Die Enden der einzelnen Spiralen sind zu Kupferstreifen geführt, welche auf der Rotationsaxe von einander isoliert aufgesetzt sind und durch welche die Spiralen in passender Weise hinter einander geschaltet sind, so dafs zwei Zweige, wie bei dem Grammeschen Ringe gebildet werden, so dafs also stets der Strom in beiden Zweigen, wie bei dem Grammeschen Ringe, von dem die eine Kontaktbürste berührenden Kupferstreifen zu dem die andere Bürste berührenden strömt. Betreffs der Verbindungsweise der Spiralenden mit den einzelnen Kupferstreifen des Kommutators verweisen

1) Siemens, Poggend. Ann. Bd. CI.

Schellen, Die magnet- und dynamo-elektrischen Maschinen. Köln bei chauberg. 1. Aufl. 1879. 2. Aufl. 1883.

wir auf das Werkchen von Schellen, in welchem die Details der Anordnung besprochen sind.

Auch bei der Trommel werden in dem inneren Eisenkern durch die Pole N und S im Raume feststehende, somit in Bezug auf den Eisenkern ihre Lage stets ändernde Pole ss, und nn, erzeugt. Auch hier erfolgt also die Induktion im wesentlichen so, wie wenn der Eisenkern feststände und nur die Umwicklung desselben drehbar wäre. Man sieht demnach, dafs auch hier in jeder Spirale bei einer Umdrehung auf der halben Bahn ein Strom in dem einen Sinne, auf der anderen Hälfte in dem entgegengesetzten Sinne erzeugt wird. Nehmen wir etwa den Sinn der Rotation so an, dafs die in der Zeichnung jetzt untere Windung nach vorn und oben bewegt wird, so wird in der augenblicklichen Lage in der Windung ein Strom induziert, der unten von links nach rechts geht, also von vorn gesehen die Spirale umgekehrt durchläuft, wie die Bewegung des Uhrzeigers erfolgt. In Bezug auf die Richtung im Raume bleibt der Sinn des Induktionsstromes derselbe, da aber, wenn der untere Teil der Windung die Indifferenzzone passiert hat, dieser untere Teil zum oberen wird, so wird der Sinn des Stromes in Bezug auf die Spirale der entgegengesetzte. Während jetzt der Strom von dem Kupferstreifen p1 durch die Spirale nach p fliefst, fliefst er nach der Drehung, sobald die obere Partie der Windung die Indifferenzzone passiert hat, von p durch die Spirale nach p1. Man erkennt, dafs man durch passende Hintereinanderfügung der Spiralenden, von denen jedesmal zwei zu einem Kupferstreifen führen, eine Stromleitung erreichen kann, welche derjenigen des Grammeschen Ringes entspricht.

Dafs die Trommel die Induktion günstiger ausnutzt als der Grammesche Ring erkennt man unmittelbar daraus, dafs bei derselben stets alle vier Pole induzierend auf dieselbe Spirale wirken, während bei dem Grammeschen Ringe nur zwei Pole auf die einzelne Spirale wirken.

Eine ganz neue Zeit begann für die magnetelektrischen Induktionsapparate als Siemens') und fast gleichzeitig Wheatstone) die permanenten Magnete durch Elektromagnete ersetzten und den in den Maschinen erzeugten Strom selbst zur Magnetisierung der Elektromagnete benutzten; es wurde dadurch das Princip der Holzschen Maschine auf die Induktionsmaschinen angewandt. Die Verwendung dieses Princips und der neuen Anker, des Ringes und der Trommel hat die neueren Dynamomaschinen geschaffen, welche der Verwendung der elektrischen Ströme im praktischen Leben eine früher ungeahnte Verbreitung gegeben haben; diese Maschinen liefern uns durch direkte Umsetzung von mechanischer Arbeit in elektrischen Strom Ströme, welche früher gar nicht oder doch nur mit für die praktische Verwendung unerschwinglichen Kosten erzeugt werden konnten.

Das Princip der Dynamomaschinen ist einfach folgendes. Das Eisen ist immer etwas magnetisch oder behält doch etwas Magnetismus, wenn es einmal magnetisiert war. Man denke sich nun zwischen den Polen eines so schwach magnetischen Elektromagnets einen Grammeschen Ring

1) Siemens, Poggend. Ann. Bd. CXXX.

2) Wheatstone, Proceedings of the Royal Society of London XV. Februar 1867.

oder eine Hefner-Altenecksche Trommel in Rotation versetzt. Sind die Kontaktbürsten durch eine Leitung verbunden, so entstehen zunächst nur äufserst schwache Ströme, selbst wenn man dem Ringe eine sehr schnelle Rotation erteilt. Diese Ströme führe man, indem man die Umwindungen desselben in die Leitung zwischen den Kontaktbürsten bringt, in einem solchen Sinne um den Elektromagnet, dafs die Magnetisierung durch diese

Ströme dem ursprünglichen Magnetismus gleich gerichtet ist, so wird der Magnetismus des Elektromagnets verstärkt. Diese Verstärkung des Mag netismus hat eine Verstärkung der Induktionsströme zur Folge, welche ihrerseits wieder das magnetische Moment des Elektromagnets vergrölsen und so fort, bis zu einem von der Beschaffenheit des Ankers und des Magnets sowie von der Rotationsgeschwindigkeit des Ankers abhängige Maximum. Je stärker der Strom ist, um so gröfser ist nach den Induktionsgesetzen der Widerstand, der bei der Rotation des Ankers zu über winden ist, um so gröfser also die Arbeit, welche zur Drehung zu leisten ist. Diese Arbeit ist es, welche in elektrischen Strom verwandelt wird

Seitdem zuerst Siemens '), Wheatstone) und Ladd3) schon im Jahre 1867 derartige Maschinen gebaut haben, sind dieselben zu sehr großse 1) Siemens. Man sehe die Abhandlung von Schellen in Carls Repertorium Bd. IV.

2) Wheatstone, a. a. O.

3) Ladd. Man sehe Schellen, a. a. O.