(Es sind hier sechs Lochreihen statt fünf angenommen.)]
Um die beiden Hälften der einzelnen Platten fest zusammen zu halten,
werden sie miteinander vernietet. Man bohrt an den in der Abb. 58
mit Sternchen bezeichneten Stellen Löcher und steckt kurze Stückchen
Bleidraht von entsprechender Dicke hindurch, so daß sie auf jeder Seite
1 _mm_ herausragen mögen. Da das Blei sehr weich ist, so fällt es nicht
schwer, die Drahtstückchen durch einfaches Klopfen mit dem Hammer so zu
vernieten, daß sie nicht mehr über die Platte herausragen.
Damit sind die Hauptbestandteile des Akkumulators, die Platten,
fertig, und wir können zu ihrem Einbau in die Glasgefäße schreiten.
Da die Bleiplatten nicht unmittelbar auf dem Boden aufstehen dürfen,
weil sonst etwa abbröckelnde Stückchen von Bleioxyd einen Kurzschluß
verursachen könnten, so stellen wir sie auf zwei 1 _cm_ starke
Glasröhren, die wir auf dem Boden jedes Gefäßes mit ein paar Tropfen
Siegellack befestigen. Jetzt können die Platten eingesetzt werden,
wieder wie vorher, die Fortsätze der negativen auf der einen, die
der positiven auf der anderen Seite. Jede Platte ist dabei von der
folgenden durch je zwei 3 bis 4 _mm_ dicke Glasröhren zu trennen.
Statt der Glasröhren kann man auch starkwandigen, entsprechend
dicken Gummischlauch verwenden. Der Rand des Glasgefäßes soll 2 bis 3
_cm_ höher als der obere Rand der Platten sein, da die Schwefelsäure
mindestens einen halben Zentimeter hoch über den Platten stehen soll
und außerdem noch ein gut schließender Deckel angebracht werden muß.
Wir füllen das Glas bis 1,5 _cm_ vom oberen Rande mit Wasser und
achten dabei besonders darauf, daß die Bleifortsätze und der Teil der
inneren Glaswand, der nicht unter Wasser ist, völlig trocken bleiben,
da sonst die abschließende Vergußmasse nicht genügend fest haften
bleibt. Nun wird in der einen Ecke des Behälters mit etwas Wachs ein 3
bis 4 _mm_ weites Glasröhrchen angebracht, das oben mit dem Gefäßrand
abschneidet und unten gerade noch unter den Wasserspiegel taucht. In
der Mitte stellen wir auf die Platten ein 1 _cm_ weites, 2 bis 3 _cm_
langes Glasröhrchen. Dann wird in einem kleinen Pfännchen oder in einem
Blechlöffel Paraffin geschmolzen und in möglichst heißem Zustand auf
das Wasser gegossen, wo es sich dann rasch verbreitet und erstarrt.
Es soll überall an den Glaswänden und den Bleistreifen gut anliegen;
nötigenfalls gießt man noch etwas nach. Die Paraffinschicht braucht
nicht stärker als etwa 2 _mm_ zu sein; denn der eigentliche Verschluß
wird genau so hergestellt, wie dies oben beim Trockenelement schon
beschrieben wurde. Ist der Guß völlig erkaltet, so gießen wir das
Wasser aus.
Es sind nun noch die Bleifortsätze zusammenzulöten. Wir biegen die vier
Bleistreifen der negativen Platten nach der Mitte zusammen, umwinden
sie mit einem Draht, so daß sie fest aneinander liegen, und schmelzen
die Oberfläche der vier Enden mit einem bis zur Rotglut erhitzten
und reichlich mit Salmiak gereinigten Lötkolben zusammen; Lötwasser
darf dabei ~nicht~ verwendet werden. Ebenso werden die Streifen der
positiven Platten miteinander vereinigt. Gleichzeitig können wir sowohl
an den negativen wie an den positiven Fortsätzen je einen 10 bis 20
_cm_ langen starken Bleidraht anschmelzen.
Jetzt haben wir den Akkumulator nur noch zu füllen: wir gießen
in 9 Volumteile ~destilliertes~ Wasser 1 Volumteil konzentrierte
reine Schwefelsäure (unter Beobachtung der bereits erwähnten
Vorsichtsmaßregeln). Nachdem sich die Flüssigkeit abgekühlt hat,
wird die Akkumulatorenzelle damit angefüllt und das in den Verschluß
eingegossene Glasrohr in der Mitte mit einem _Gummi_stöpsel
verschlossen, während das kleine in der Ecke offen bleibt.
[Illustration: Abb. 59. Fertige Akkumulatorzelle.]
Die nun fertige Zelle wird in einem geeigneten Holzkasten in Sägemehl
eingebettet. An dem Holzkasten bringen wir zwei Klemmschrauben an,
zu denen die Bleidrähte geführt werden. Mit roter Ölfarbe wird unter
jede Klemme das ihr zukommende Vorzeichen gesetzt. Abb. 59 zeigt den
fertigen Akkumulator. Über das Laden und den Gebrauch der Akkumulatoren
wird weiter unten (S. 80/81) noch ausführlich gesprochen werden; jetzt
wollen wir noch sehen, wie wir uns auf einfache Weise selbst gute
Gefäße für Akkumulatoren herstellen können.
[Illustration: Abb. 60. Der Boden des Holzgestelles.]
[Sidenote: Herstellung von Glasbehältern.]
Wir verwenden gewöhnliche Glasplatten, etwa alte photographische
Platten, von denen die Schicht abzuwaschen ist, und schneiden uns für
jede Zelle fünf Scheibchen -- vier Seiten und eine Bodenfläche -- in
passender Größe. Dann fertigen wir uns aus Zigarrenkistenholz ein
Gestell, in welches die zugeschnittenen Gläser gerade hineinpassen, und
dessen Herstellungsweise aus den beiden Abb. 60 und 61 hervorgeht. Die
etwa 1 _cm_ breiten Holzleistchen müssen, wenn sie geschnitten sind,
mit Glaspapier schön geglättet und dann einige Minuten in Paraffin
gekocht werden. Hierauf läßt man sie abkühlen, schabt das oberflächlich
anhaftende Paraffin mit einem Messer ab und setzt die Leistchen, wie
Abb. 61 zeigt, zu dem Gestell zusammen. Nun bereiten wir uns wieder den
bekannten Kolophonium-Wachskitt, nehmen aber diesmal etwas mehr Leinöl,
etwa 3 bis 3,5 _g_ auf 10 _g_ Kolophonium. Mit dieser kleberigen,
fadenziehenden Masse bestreichen wir zuerst die Ränder des Scheibchens,
das den Boden bilden soll, und legen es an seinen Platz im Gestell;
ebenso verfahren wir dann mit den für die Seitenwände bestimmten
Glasplatten, die darauf zwar alle schon fest zusammenhalten, aber noch
nicht genügend dicht schließen.
[Illustration: Abb. 61. Das Holzgestell.]
Einen an Leinöl ärmeren Kitt (0,5 bis 1 _g_ : 10 _g_), dem wir etwas
gewöhnlichen Asphalt (3 _g_) zusetzen, erhitzen wir unter tüchtigem
Umrühren bis zum Sieden[3] und gießen damit die inneren Kanten des
Gefäßes aus. War der Guß genügend heiß, so wird er sich überall gut an
das Glas angeschlossen haben, was man daran erkennt, daß die Masse
in den Kanten hohl liegt, wie dies in Abb. 62 _a_ angedeutet ist. Ist
sie dagegen nicht in dieser Weise auf die Glasplatten übergeflossen,
sondern zusammengeballt geblieben, wie in Abb. 62 _b_, so muß man
sie an Ort und Stelle mit einem dicken, glühenden Nagel nochmals zum
Schmelzen bringen, wobei sie sich dann richtig an das Glas anschmiegt.
Ein anderer für solche Zwecke ebenfalls sehr geeigneter Kitt wird
dadurch hergestellt, daß man erst 50 Teile Kolophonium schmilzt, dann
50 Teile rohes Bienenwachs zugibt und in der siedenden Masse 10 bis 20
Teile Guttapercha auflöst. Endlich können wir die Kittfugen noch mit in
Alkohol gelöstem roten Siegellack überstreichen, der aber vollkommen
trocken sein muß, bevor die Gläser gefüllt werden.
[Illustration: Abb. 62. Ausgießen der Kanten des Gefäßes.]
Die Rahmen für solche Gefäße können wir uns auch aus Blechstreifen
zusammenlöten, doch ist gerade bei Akkumulatoren paraffiniertes Holz
vorzuziehen, da Metall von der Säure sehr stark angegriffen wird. Die
Glasplatten halten auch ganz ohne Rahmen sehr fest zusammen, doch sind
sie in solchen vor dem Zerbrechen mehr geschützt und können bequemer
getragen werden. Sollen sie dennoch ohne Gestell gefertigt werden, so
ist es zu empfehlen, die zusammenzukittenden Ränder der Glasscheiben
vorher mit Flußsäure rauh zu machen. (Über die Handhabung der Flußsäure
siehe Seite 12.) Auf alle Fälle müssen sie unbedingt rein sein, weshalb
sich ein vorheriges Abwaschen mit Natronlauge empfiehlt. Die so
gereinigten Stellen sollen mit den Fingern nicht mehr berührt werden.
~Für die Bedienung und Instandhaltung der Akkumulatoren~ beachte man
folgendes: Jede geladene Akkumulatorenzelle hat eine Spannung von 2,2
(max.) Volt. Beim Zusammenschalten mehrerer Zellen gilt genau das
gleiche, was auf den folgenden Seiten allgemein von Elementen gesagt
ist. Der Ladestrom für eine Akkumulatorenbatterie muß immer eine etwas
höhere Spannung haben, als die geladene Batterie. Die Stromstärke
richtet man mit Hilfe eines Regulier- oder Lampenwiderstandes
(siehe Anhang) so ein, daß beim Beginn der Ladung gerade eben eine
leichte Gasentwicklung zu bemerken ist; es sollen nur vereinzelte
kleine Gasbläschen von den Platten aufsteigen. Die Ladung soll dann
bei gleichbleibendem Strom so lange fortgesetzt werden, bis die
Gasentwicklung anfängt stürmisch zu werden. Man kann im allgemeinen
rechnen, daß der Ladestrom pro Quadratdezimeter Oberfläche der
positiven Platten während 8 bis 10 Stunden mit 0,5 Ampere wirken
soll. Stärker darf auch der Entladestrom nicht sein; nur ganz kurze
Augenblicke (5 bis höchstens 10 Sekunden) kann man etwa die vierfache
Stromstärke dem Akkumulator entnehmen, ohne ihn zu schädigen.
Der obere Plattenrand soll immer von der Säure bedeckt sein; ist
sie durch Verdunsten weniger geworden, so wird destilliertes Wasser
nachgegossen. Sollen mehrere Zellen dauernd zu einer Batterie
vereinigt werden, so dürfen die Verbindungen nur aus Blei (Draht oder
Blechstreifen) bestehen und müssen in der oben angegebenen Weise
verschmolzen werden. Man sehe immer von Zeit zu Zeit zwischen den
Platten durch, ob sich nichts dazwischen gesteckt hat, denn es kommt
leicht vor, daß losgelöste Mennige zwischen den Platten Kurzschluß
bildet; solche Teilchen sind zu entfernen. Akkumulatoren, die zum
Laden nicht aus dem Haus getragen werden müssen, werden vorteilhaft
nicht mit einem festen Verguß, sondern nur mit einem lose aufsitzenden
Deckel verschlossen. Werden die Akkumulatorenzellen in Holzkästen
eingebaut, so sollten diese stets seitliche Öffnungen haben, durch die
man zwischen die Akkumulatorenplatten sehen kann. Sind Platten infolge
langen Gebrauches schlecht geworden oder haben sie sich verbogen, so
werden sie herausgenommen und getrocknet; dann entfernt man durch
leichtes Klopfen alles lose sitzende Bleisuperoxyd und streicht
in die mit verdünnter Schwefelsäure angefeuchtete Platte wie oben
neuen Mennigebrei ein. Darauf werden die Platten zwischen feuchten
Leinenlappen ein paar Stunden gepreßt und endlich wieder eingesetzt.
[Sidenote: Kupronelement.]
Endlich sei noch das Kupronelement (Kupferoxydelement) erwähnt, das
wohl von allen primären Elementen -- so nennt man alle obengenannten
Elemente zum Unterschied vom Akkumulator, den man auch sekundäres
Element nennt -- das beste ist; es liefert bei 0,9 Volt einen sehr
konstanten Strom und erfordert fast keine besondere Bedienung. Es hatte
aber für Rudi einen sehr großen Nachteil: die guten Fabrikate sind sehr
teuer und die billigeren älteren Konstruktionen nicht empfehlenswert.
[Illustration: Abb. 63. Luftthermometer zum Nachweis des
Peltiereffektes.]
[Sidenote: Thermoelemente.]
Zum Schluß seien auch noch die Thermoelemente erwähnt, die für unsere
Zwecke nur theoretisches Interesse haben, da sie als Stromquellen
nicht in Betracht kommen. Rudi führte in seinem Vortrage ungefähr
folgendes aus: Wir haben gesehen, daß bei der Berührung von zwei
verschiedenen Metallen auf diesen eine Spannungsdifferenz auftritt,
die unter Zwischenschaltung von Elektrolyten recht groß werden kann.
Es zeigen sich überhaupt immer eigentümliche Erscheinungen und nicht
nur solche elektrischer Natur bei der Berührung verschiedener Stoffe.
So hat man (Peltier) z. B. gefunden, daß die Temperatur der Lötstelle
zweier verschiedener Metalle sich beim Stromdurchgang verändert,
und zwar je nach den Metallen und der Stromrichtung positiv oder
negativ. Zum Nachweis dieser Temperaturveränderung baute sich Rudi
folgenden Apparat, der im wesentlichen zwei hintereinander geschaltete
Luftthermometer darstellt. Die Anordnung erkennen wir aus der etwas
schematisierten Abb. 63. Die Thermometergefäße bestehen aus zwei
kurzen Stücken eines weiten Glasrohres _a_, _a₁_ (in der Abbildung
im Schnitt gezeichnet), die beiderseits durch Korke verschlossen
sind; die Korke _b_ und _b₁_ erhalten je ~eine~, _c_ und _c₁_ je zwei
Bohrungen. Einen etwa 3 _mm_ starken Eisendraht _d_ hämmert man an
seinen Enden _e_, _e_breit und schneidet gerade ab; an die dadurch
entstandenen Schneiden lötet man die ebenso hergerichteten Enden je
eines 3 _mm_ starken Kupferdrahtes _f_ und _f₁_; die freien Enden
werden mit Klemmschrauben _g_ und _g₁_ versehen. Dieser Streifen
_f_, _d_, _f₁_ wird mittels der Korke _b_ und _c_ so zwischen den
beiden Glasrohrstücken festgehalten, wie dies aus der Figur erhellt.
Durch die zweite Bohrung der beiden Korke _c_ und _c₁_ sind die oben
rechtwinkelig umgebogenen Glasröhren _h_ und _h₁_ eingelassen, deren
untere Enden durch den Gummischlauch _i_ miteinander verbunden sind.
_h_ und _h₁_ sind etwa zur Hälfte mit irgend einer farbigen Flüssigkeit
gefüllt. Die Korke werden mit Siegellack oder Kolophonium-Wachskitt
abgedichtet. Der ganze Apparat ist auf einem Grundbrett _k_
aufmontiert, auf dessen Unterseite die Leiste _l_ angeschraubt wird,
die so hoch sein muß, daß _k_ mit der Tischebene einen Winkel von
etwa 10° bildet. Leitet man von einem oder mehreren Elementen (bei
Akkumulatoren muß, weil sonst durch Kurzschluß Schaden entstehen
könnte, ein Widerstand vorgeschaltet werden) einen Strom z. B. von
_g_ nach _g₁_, so sieht man, daß in _h_ die Flüssigkeit steigt und
in _h₁_ entsprechend fällt; d. h. so viel, als daß sich die Luft in
_a_ zusammenzieht, also ~abgekühlt~ wird, in _a₁_ sich ausdehnt,
also ~erwärmt~ wird. Wird die Stromrichtung umgekehrt, so dreht sich
auch die Temperaturerscheinung um. Indem man diesen Versuch auch mit
anderen Metallen als mit Eisen und Kupfer ausführt, ergibt sich wie
bei der Voltaschen Säule eine Spannungsreihe, in der die Metalle so
angeordnet sind, daß, wenn der Strom von einem vorstehenden zu einem
nachstehenden fließt, die Lötstelle immer abgekühlt wird und daß der
Grad der Abkühlung umso stärker ist, je weiter die beiden Stoffe in der
Reihe auseinanderstehen. Die wichtigsten Stoffe der Reihe sind: Wismut,
Quecksilber, Platin, Gold, Kupfer, Zinn, Blei, Zink, Silber, Eisen,
Antimon.
Wenn man nun den Apparat so abändert, daß man den in Abb. 63 mit
_d_ bezeichneten Eisendraht länger (etwa 20 _cm_) macht und ihn
nicht in ein Luftthermometer einschließt, sondern die eine Lötstelle
in eine Kältemischung (Salz-Eis), die andere in siedendes Wasser
bringt, also die eine abkühlt und die andere erwärmt, und die Klemmen
_g_ und _g₁_ mit einem Galvanoskop verbindet, so zeigt dieses das
Vorhandensein eines Stromes an, der um so stärker ist, je größer die
Temperaturdifferenz an den beiden Lötstellen ist. Untersucht man auch
hier verschiedene Metalle, so ergibt sich die gleiche Spannungsreihe
wie oben, bei welcher Anordnung der positive Strom an der wärmeren
Lötstelle von einem in der Reihe früher zu einem in der Reihe später
stehenden Metall fließt.
Die in solchen Thermoelementen erzeugten Ströme, die thermoelektrischen
Ströme, sind aber so schwach, daß sie in der Praxis nur für eine ganz
spezielle Verwendung Bedeutung haben, nämlich zu Temperaturmessungen.
Da man auch die schwächsten elektrischen Ströme noch mit großer
Genauigkeit messen kann und da bei einem Thermoelement sich die
allergeringste Temperaturänderung in einer, wenn auch geringen, so
doch meßbaren Änderung des Thermostromes äußert, so benutzt man das
Thermoelement, verbunden mit einem feinen Galvanometer, direkt zur
Messung kleinster Temperaturdifferenzen.
Nachdem wir die Herstellung der verschiedensten Elemente kennen gelernt
haben, wollen wir hören, was Rudi über die Gesetze des galvanischen
Stromes vorgetragen und welche erklärenden Versuche er dabei ausgeführt
hat.
[Sidenote: Die Gesetze des galvanischen Stromes.]
Was wir unter elektromotorischer Kraft verstehen, haben wir schon
gehört, wie auch, daß sie abhängig ist von der Größe der Spannung, die
infolge der chemischen Einflüsse auf den beiden Elektroden auftritt.
Noch nicht erwähnt haben wir, wie Rudi an einem sehr einfachen
Experimente zeigte, von welcher Bedeutung für die elektromotorische
Kraft eines Elementes sowohl die Natur der beiden Elektroden als auch
die der Flüssigkeit sei: In ein Standglas mit Wasser stellte er eine
Eisen- und eine Zinkplatte, die je mit einem längeren Draht versehen
waren, und wies mit einem Multiplikator, dessen Herstellung später
beschrieben wird (Seite 92 bis 96), das Vorhandensein eines sehr
schwachen Stromes nach. Dann schaltete er den Multiplikator aus und
eine 1,5 Volt-Glühlampe in den Stromkreis ein, die ~nicht~ glühte;
aber als er etwas Schwefelsäure unter das Wasser mischte, begann der
Kohlenfaden schwach rot zu werden, leuchtete aber erst dann hell auf,
als die Eisenplatte durch eine solche von Kupfer ersetzt wurde.
Ein zweiter Versuch sollte zeigen, daß je nach den Verhältnissen ein
Strom bei gleichbleibender elektromotorischer Kraft verschieden stark
sein kann: In den Stromkreis eines Leclanchéelementes schaltete Rudi
mit zwei kurzen Drähten eine 1,5 Volt-Glühlampe ein, die hell glühte.
Dann ersetzte er den einen der kurzen Drähte durch einen sehr langen
und sehr dünnen Kupferdraht, worauf das Lämpchen nur noch mit halber
Kraft glühte. Darauf vertauschte er den Kupferdraht mit einem kurzen
Nickelindraht, und die Lampe wurde noch etwas dunkler. An Hand dieser
Versuche wies er darauf hin, daß die Stärke eines Stromes nicht nur
von der ihn treibenden Kraft abhängt, sondern auch von der Natur
der ihn leitenden Stoffe und von der Länge und Dicke seines Weges.
In dem langen Draht ist der Strom schwächer als in dem kurzen; bei
gleichlangen Drähten verliert er in Nickelin mehr von seiner Kraft als
in Kupfer, in einem dünnen Draht mehr als in einem dicken. Es scheinen
also die Metalle zwar den Strom zu leiten, aber nicht, ohne ihm einen
gewissen Widerstand entgegenzusetzen; denn sonst würde der Strom nicht
in einem langen Leiter mehr geschwächt werden als in einem kurzen, in
einem dünnen nicht mehr als in einem dicken. Auch leiten verschiedene
Metalle verschieden gut. Haben wir nun recht aufgepaßt, so konnte uns
nicht entgehen, daß wir es hier mit drei Größen zu tun haben: 1. mit
der elektromotorischen Kraft, unmittelbar abhängig von der Spannung,
die auf den Elektroden entsteht, und deren Maßeinheit das ~Volt~ ist;
2. mit der Stromstärke, denn je heller die Lampe glühte, desto stärker
mußte der sie durchfließende Strom sein; die Einheit für die Stärke
oder die Intensität des Stromes ist 1 ~Ampere~; 3. mit dem Widerstand,
den wir in ~Ohm~ messen. (Die elektromotorische Kraft sei fernerhin
immer mit _E_, die Intensität des Stromes mit _J_ und der Widerstand
mit _W_ bezeichnet; man setzt oft auch die Anfangsbuchstaben der drei
Einheiten: _V_, _A_, _O_.) Durch genaue Messungen hat man nun ein sehr
einfaches Gesetz gefunden, das zwischen diesen Größen besteht: es ist
das Ohmsche Gesetz und sagt aus, daß _J_ umso größer ist, je größer _E_
und je kleiner _W_ ist, oder in eine Formel gefaßt: _J_ proportional
_E_/_W_. Man hat zur Vereinfachung die drei Einheiten so gewählt, daß
sogar _J_ = _E_/_W_ ist. Daraus ergibt sich _E_ = _J_ · _W_, oder in
Worten: _E_ ist umso größer, je größer _J_ und je größer _W_ ist;
ferner ergibt sich, daß _W_ umso größer ist, je größer _E_ und je
kleiner _J_ ist: _W_ = _E_/_J_.
Des weiteren schaltete Rudi in den Stromkreis eines Leclanchéelementes
eine 2 Volt-Glühlampe[4], die nur schwach glühte; dann schaltete
er zwei Elemente hintereinander, das heißt so, daß er den Kohlepol
des einen mit dem Zinkpol des anderen verband; als er nun die Lampe
einschaltete, glühte sie hell. Diesen Vorgang erklärte er wie folgt:
Wie schon erwähnt, besteht auf den Elektroden eines Elementes eine
Spannungsdifferenz; hier beträgt sie etwa 1 Volt; das Zink hat eine
Ladung ~negativer~ Elektrizität von ½ Volt, das Kupfer eine solche
~positiver~ Elektrizität von ½ Volt. Bringe ich nun das Zink mit der
Erde in leitende Verbindung, so sinkt sein Potential (= Spannung) auf
den Wert 0; da aber die Spannungsdifferenz des Elementes immer gleich
1 ist, so muß nun das Potential des Kupfers auf 1 Volt steigen. Bringe
ich das Zink in Verbindung mit dem Konduktor einer Elektrisiermaschine,
so steigt seine Spannung auf 100000 Volt und folglich die des Kupfers
auf 100001 Volt. Daraus ergibt sich nun folgende praktisch sehr
wichtige Tatsache: Schalte ich eine größere Anzahl von Elementen,
sagen wir zehn, so, daß jeweils die negative Elektrode des einen mit
der positiven des nächsten verbunden wird, so wirkt in der dadurch
entstandenen Reihe (Kette) eine zehnmal größere elektromotorische
Kraft als in ~einem~ Element; denn nehmen wir die Spannung auf dem
Kupfer des ersten Elementes als 1 Volt an, so werden alle mit ihm
verbundenen aber sonst isolierten Leiter dieselbe Spannung annehmen.
In unserem Fall wird das Zink des zweiten Elementes ebenfalls die
Spannung von 1 Volt erhalten, damit steigt aber das Potential des
Kupfers im zweiten Element auf 2 Volt; da mit dieser Kupferplatte aber
die dritte Zinkelektrode ebenfalls eine Spannung von 2 Volt erhält, so
steigt diese beim dritten Kupferpol auf 3 Volt und so fort, bis wir
bei der zehnten und letzten positiven Elektrode eine Spannung von 10
Volt haben. Bei dem Zink des ersten Elementes haben wir das Potential
0 angenommen und so ergibt sich eine Spannungsdifferenz von 10 Volt;
es ist also auch die elektromotorische Kraft dieser Kette zehnmal
größer als die eines einzelnen Elementes. Wir können nun aber auch alle
gleichnamigen Elektroden miteinander verbinden, also die Zinkplatten
aller Elemente zusammen und die Kupferplatten zusammen; dadurch
gewinnen wir an elektromotorischer Kraft nichts. Die Vorteile dieser
Schaltungsweise werden wir nachher kennen lernen.
Wir können nun mit Hilfe des Ohmschen Gesetzes einige einfache
Berechnungen machen. Nehmen wir an, wir hätten eine Anzahl von
Elementen und einen Stromkreis von einem bestimmten Widerstand
gegeben. Wir wollen nun berechnen, wie wir die Elemente schalten
müssen, ob hintereinander oder nebeneinander, um einen möglichst
starken Strom zu erhalten. Nehmen wir ein Bunsenelement und verbinden
wir seine Pole mit irgend einem Widerstand (z. B. einer Glühlampe),
so ist nach dem Ohmschen Gesetz die Intensität des Stromes gleich
der elektromotorischen Kraft des Bunsenelementes dividiert durch den
gesamten Widerstand; dabei ist nicht zu vergessen, daß der Strom
auch die Flüssigkeit des Elementes zu passieren hat und in ihr einen
Widerstand findet, der umso kleiner ist, je größer und einander näher
die Elektroden sind; man nennt ihn den ~inneren~ Widerstand des
Elementes.
Vereinige ich nun etwa zehn Elemente so, daß ich jeweils den Kupferpol
des einen mit dem Zinkpol des nächsten verbinde, also hintereinander
oder, wie man auch zu sagen pflegt, in Serie, so tritt in dieser
Anordnung von Elementen die zehnfache elektromotorische Kraft eines
einzigen Elementes auf. Aber auch der innere Widerstand ist nun zehnmal
so groß, so daß sich für die gesamte Stromstärke ergibt: ~zehnfache
elektromotorische Kraft eines Bunsenelementes geteilt durch den äußeren
Widerstand plus dem zehnfachen inneren eines Elementes~; oder in einer
Formel geschrieben: _J_ = 10 _E_/(_O_ + 10 _W_). Dabei sei mit _O_ der
äußere, mit _W_ der innere Widerstand bezeichnet. Ist nun der äußere
Widerstand so klein im Verhältnis zum inneren, daß wir ihn, ohne einen
allzu großen Fehler zu begehen, vernachlässigen können, so haben wir
_J_ = 10 _E_/(10 _W_) oder _J_ = _E_/_W_. In diesem Falle ist es also
ziemlich gleich, ob man ein oder zehn hintereinander geschaltete
Elemente benützt.