352 \th;t iv nirv iuvni;i .\ I' 1 .\ 1 /I' \ . \ \ I ' .1 CURSUS IN DE ::."CTR0TECHN1EK VOOR l)i: C'ADKTT .N DER ART1ELER1F. EX GENIE, DOOR C.KREDIET. Leeraar aan dc K. M. A. TEKST BRKDA. l./i. KONINKLIJKE MILITAIRE ACADEM1F 1901. r ,25 NIET IN DEN HANDEL. CURSUS IN DE ELECTROTECHNIEK VOOR DE CADETTEN DER ARTILLERIE EN GENIE, DOOR C.KREDIET. Leeraar aan de K. M.. A. TEKST BREDA. DE KONINKLIJKE MILITAIRE ACADEMIE. 1901. m INHOUD. Rladz. § I. Inleiding 1. § 2. Eenheden 10. jij IS. Het ontstaan van den eleetrisclien stroom door cellen . 20. § 4. Het meten van electrische grootheden 26. § 5. Magneten en Electromagneten 30. § (3. Militaire telegrafie 47. 8 7. Beweging van een stroomgeleider in een magnetisch veld 52. $ 8. Militaire telefonie 57. 'J. Magneto's 02. § 10. Dynamo's 07. § 11. Motoren 70. § 12. Transformatoren 78. § 13. Gloeiingspatronen 80. § 14. Spanningspatronen 85. § 15. Gloeilampen 88. §10. Booglampen 92. !j 17. Accumnlateurs 95. 18 De installatie aan de K. M.A 100. § 1. INLEIDING. \olgens Newton is de kracht, die twee hemellichamen op elkander uitoefenen , uit te drukken door waarin m en m' de massa's dier hemellichamen, r de afstand van hunne zwaartepunten en f een constante, afhankelijk van de keuze der eenheden voor A', m en ml en r. Coulomb vond dat de onderlinge werking van twee hoeveelheden magnetisme, en evenzoo die van twee hoeveelheden electriciteit, op gelijke wijze kan worden aangegevenmits m en ml hoeveelheden magnetisme, respectievelijk electriciteit, voorstellen en dat A voor gelijknamige hoeveelheden een afstooting, voor ongelijknamige een aantrekking voorstelt. Noch de wet van Newton noch die van Coulomb is toereikend om de vraag te beantwoorden: «Hoe wordt de kracht, uitgaande van elk der lichamen, overgebracht op het andere?" Tegenwoordig zijn de physici van meening dat werkingen op afstanden onmogelijk zijn, tenzij een of andere stof, welke den afstand vult, de werking overbrengt. Welke de stof is, die de overbrengster is van de zwaartekracht is nog geheel onbekend, doch omtrent de electrische en magnetische werkingen is de overtuiging algemeen dat zij de ether is, die ook, volgens Huygens, de lichttrillingen overbrengt. In verband met deze meening heeft men aan den ether een aantal eigenschappen moeten toekennen, die men vroeger niet behoefde. Deze zijn: 1°. Binnen de geleiders kan de ether zich verplaatsen; 2°. Binnen de niet-geleiders is de ether door krachten gebonden aan de eenmaal ingenomen plaats; 3°. de ether is onsamendrukbaar. Het is langzamerhand gelukt een aantal feiten langs proefondcrvindelijken weg vast te stellen , waaruit onomstootelijk lilijkt dat de stof, die de ruimte tusschen twee met electriciteit geladen geleiders vult, invloed uitoefent op elcctrische werkingen, die zich in het electrische veld, opgewekt door die geleiders, voordoen. Zooals bekend is, wordt aangenomen dat het arbeidsvermogen van het licht bestaat in dat, verbonden aan transversale trillingen van den ether. De golilengte der lichttrillingen wisselt daarbij van A = 0,7(5 (t{\ /a=\ micron =0,001 mM.) voor het rood tot A = 0,38,u voor het violet, lleeds langen tijd is geconstateerd geworden dat er, behalve deze zichtbare lichtstralen, bestaan infra-roode met kleinere breekbaarheid en grootere A, die wij als warmtestralen kennen, en ultra-violette met grootere breekbaarheid esi kleinere A, die wij kennen door hunne chemische werking en ook door hunne phosphoresccntie. Hij de ontlading van een Leidsche llesch, door middel van een draadgeleiding met gcringen clectrischen weerstand, heeft men het ontstaan van trillingen geconstateerd. Deze trillingen, electrische trillingen genoemd, zijn evenzoo transversale trillingen. De waarde van A is daarbij zeer groot, soms wel in kilometers uit te drukken. Toch heeft men ze verkregen, waarbij A slechts enkele millimeters bedroeg. De telegrafie zonder draad berust op deze trillingen Hertz heeft de terugkaatsing en de breking ervan aangetoond en daarbij de wetten gevonden, bekend uit de theorie van het licht. Röntgen heeft later de zoogenaamde A-stralen ontdekt. De waarde van A is door Haga gemeten en is gebleken ongeveer 0,0 fj. ft (I fj. fi = 1 inillimicron = 0,000001 inM ) te zijn. Deze verschijnselen wijzen er op dat het licht moet opgevat worden als een electromagnetisch versch ijnsel. Een ander verschijnsel, dat opgemerkt is geworden en dat wijst op den invloed van den niet-geleider op de electrische werkingen is als volgt te demonstreeren. Twee koperplaten staan tegenover elkander en vormen een condensator. De eene plaat is naar de aarde algeleid, de andere is geladen en in verbinding met een electroskoop. Zoodra men tusschen de twee platen een glazen of ebonieten plaat brengt wordt de uitwijking der goudblaadjes geringer, locli wordt aan de lading niets veranderd. Men is gewoon de ruimte, niet ingenomen door geleiders, het di-electricuM te noemen. De ether wordt aangegeven door electrische stof, waardoor in 't midden gelaten wordt of electrische stof (E. S.) en ether synoniemen zijn. Wanneer geen electrische verschijnselen te bespeuren zijn heeft de E. S. in het di-electricum een zekere drukking te verduren en oefent zij omgekeerd een evengroote drukking op de haar omringende E. S. uit, evenals wij dat l>ij de hydrostatica hespreken. Deze drukking zullen wij P0 noemen. Gesteld nu dut wij aan een geleider A eenige E S. toevoegen, zoo zal deze wegens de onsamendrukbaarheid der E. S. niet op den geleider kunnen blijven, daar deze met E S. gevuld is. Zij hegeelt zich dus naar de oppervlakte van A (de proeven leeren dat de zetel der electriciteit op de oppervlakte is) en dringt in het di-electricum, dat A omringt op. De E. S. in het di-electricum wordt daardoor op zij gedrongen en ondergaat een geringe verplaatsing, die wij de di-eleclrische rei plaatsing (D. E. \ .) noemen. In het di-electricum is de E S. door krachten aan hare plaats gebonden en deze werken derhalve de verplaatsing tegen. Het is alsof een veerkracht is opgewekt geworden en daarom spreekt men van de opwekking der di-eleclrische veerkracht. Beschrijven wij om A gesloten oppervlakken zoo zal, in verband met de onsamendrukbaarheid der E. S. door ieder oppervlak een hoeveelheid E. S. gaan, volkomen gelijk aan die, welke aan A is medegedeeld, doch hoe grooter een gesloten oppervlak wordt, hoe kleiner de D. E. V. bij dat oppervlak. Op grooten afstand van A is de D. E. V. gelijk aan nul te stellen. Door het opwekken der di-electrische veerkracht treden derhalve krachten op, waardoor het di-electricum in een anderen toestand geraakt. In elk punt van het di-electricum heeft de D.E. V. een bepaalde richting en een bepaalde grootte en de kracht, die de E.S. naar den oorspronkelijken stand tracht terug te voeren, maakt evenwicht met de kracht, waardoor de D. E. V. ontstond. In elk punt van het electrische veld is de E. S. onderworpen aan en oefent zij omgekeerd uit een druk P, welke een andere is dan de druk P0 en die afhankelijk is van de plaats in het electrische veld. Het verschil P—P0 noemen wij de potentiaal van het punt in het di-electricum. Even als bij de hydrostatica de hoeveelheid arbeidsvermogen van de vloeistof bepaald wordt door den overdruk boven die des dampkrings, zoo is ook P—P0 een maat voor het arbeidsvermogen der E. S. in het di-electricum. Beschouwen wij een zeer eenvoudig geval nl. een bolvormigen geleider, waarop wij een hoeveelheid E. S. aangegeven door E, brengen. Door eiken cM*. van het oppervlak gaat dan een hoeveel- lieid —— E. S. naar buiten en deze hoeveelheid is een maat voor \ ti r1 de L>. E. V. Op een afstand a van het middelpunt des geleiders is P de D. E. V. te meten door ;. Nu leert de wet van Col'lomu 4 r al dat ds kracht, die op de eenheid van electriciteit werkt, zoude zijn: en daar de eenheid zoo gekozen is, dat f—\ is, zoo hebben wij, als wij de waarde van K door de veldsterkte (F) aangeven: en dus is: 4 irD=F, indien D de D. E. V. aangeeft. De vlakken, waarvoor de waarde van P in alle punten dezelfde is en die niveau-vlakken genoemd worden, zijn thans bollen. Reschouwen wij twee op een afstand dn van elkander, (fig. 1), zoo zal als de druk bij S door P wordt aangegeven, die bij S' zijn n dP j P — — dn. dn Het volume w.dn is onder de werking ecner kracht Fm dn en dus is: „ . dP F go dn = — w dn dn waaruit: F = - — dn' In ons eenvoudig geval is derhalve: E dP a1 da zoodat: P P= 1- constante a en dus: P—P = ^ l l 0-a. zoodat: Nu is /'—/'„ de potentiaal, welke wij door V zullen aangeven. Wij hebben dus: a liij een geleider is, indien de E. S. in evenwicht is, de druk overal dezelfde, want bij verschil in druk zal de E. S. in beweging komen. Wij spreken daarom van de potentiaal eens geleiders. Voeren wij een geleider een hoeveelheid E. S. toe, zoo ontstaat in het di-electricum een D. E. V. Verdubbelen wij dc hoeveelheid E. S. zoo verdubbelt ook de D. E. V. en dus de potentiaal in elk punt. Daarom is de lading eens geleiders recht evenredig met zijn potentiaal en dus: E = cV waarin c de factor, die de Capaciteit des geleiders heet. Voor een bol met straal r is V = - en dus E = rV, zoodat daarvoor volgt r c = r. Oin het arbeidsvermogen te vinden, dat noodig is om den geleider te laden, hebben wij te bepalen £ e. v waarin e een kleine hoeveelheid E. S. die toegevoegd wordt en v de aanwezige potentiaal. Deze uitdrukking is dus feitelijk: A— f' v. dE. en dus daar: _ E c is E A = ~ f EdE c J o dus: E2 = 17 = i E Y. Is de di-electrisehe verplaatsing D zoo treedt een kracht op gelijk F waarbij F—\nD. Deze kracht verricht arbeid, zoolang de ver- plaatsing duurt en daar dc kracht van O tot F gelijkmatig toeneemt is dus de arbeid: i Fit d. i : F1 ' Deze hoeveelheid arbeid is als a. v. p. in het di-electricum aanwezig en wel per eenheid van volume. Van een bolschaal met a tot straal en da tot dikte is het volume gelijk i Tra1 da en dus is het a. v. p in dat volume: 4 7C a1 da X ~ en daar: (lz zoo is het: /r* 2 a1 en dus is in de ruimte buiten den bol met straal GO ƒ£ 2 £1 — ~da= — = * EV: >2 a2 Ir r zoodat hieruit de belangrijke wet volgt: al het arbeidsvermogen zetelt in het di-electricum. Wanneer aan een geleider E. S. wordt toegevoegd, die dus in het di-electricum overgaat, zeggen wij dat de geleider positief geladen is. Indien wij aan een geleider E. S. onttrekken zal de druk P0 in het di-electricum aanwezig, de E. S. in den geleider doen aanvullen uit bet di-electricum en daardoor ontstaan opnieuw krachten in het di-electricum, evenwel tegengesteld gericht aan die bij positieve lading. De geleider is thans negatief geladen. Men stelt daarom positieve en negatieve lading voor door figuren als figuur 2 Beschouwen wij nu een geleider A in welks nabijheid een andere JJ aanwezig is (fig. 3). Voeren wij aan A E. S. toe zoo dringt deze in liet di-electricum op en de E. S. hierin verplaatst zich. Bij B is die verplaatsing gemakkelijk, daar de E. S. zich in B vrij kan verplaatsen en van daar dat aan de naar A toegekeerde zijde van B de toestand der negatieve lading komt, terwijl aan de van .1 afgekeerde zijde B positief geladen zal zijn. Dit verschijnsel is dat der inductie. Het zal duidelijk zijn dat de gemakkelijke verplaatsing bij B van invloed is op de D. E. V. in de nabijheid van A. Zij zal tusschen A en B belangrijker zijn dan op andere plaatsen. Verbinden wij B met de aarde, zoo is de D. E. V. aan de van A afgekeerde zijde van B onmerkbaar en B bezit alleen een negatieve lading. De druk der E. S op B en de aarde is wegens de onmerkbare D. E. V. overal gelijk aan P„ en daarom is de potentiaal van B en van de aarde nul. Wordt aan een geleider A E. S. toegevoegd zoo zal de veldsterkte F in het omringende di-electricum overal een bepaalde grootte en een bepaalde richting hebben. Gaat men van een punt van A uit en verplaatst men zich steeds in de richting van /*, zoo beschrijft men een rechte of kromme lijn, die men den naam krachtlijn heeft gegeven. De richting van F is dus overal raaklijn aan de krachtlijnen. Deze krachtlijnen staan loodrecht op de niveau-vlakken, aangezien een verplaatsing van E. S. langs de niveau-vlakken geen arbeid zal kosten of opleveren. Beschrijven wij op het oppervlak van A een gesloten kromme, zoodanig dat door het oppervlak binnen die kromme ééne eenheid van E. S. naar buiten is gedrongen, zoo zullen wij, als we van uit elk punt der kromme een krachtlijn trekken, in het di-electricum een buisvormig lichaam bepalen, krachtbuis geheeten. Door elk deel van een niveau-vlak, dat binnen die krachtbuis ligt, is dan ook de éénheid van E. S. naar buiten verplaatst. Indien wij nu zooveel van die krachtbuizen nemen als wij eenheden van E. S. aan .1 hebben toegevoerd en wij beschrijven ook alle niveau-vlakken, wier potentialen een afdalende, rekenkundige reeks vormen, waarvan de reden één is, zoo verdeelen wij het di-electricum in E V cellen, waarbij E de lading, V' de potentiaal van A. In elk dezer cellen zetelt een arbeidsvermogen => , zoodat het totale bedrag { E V is, zooals reeds vroeger is gevonden. Eindigt een dergelijke krachtbuis in het oppervlak van een geleider B, zoo zal zij op B opnieuw een gesloten kromme bepalen en door het oppervlak binnen die kromme is een eenheid van E. S. naar binnen verplaatst d. i. daarop is een negatieve lading één. Door alle krachtbuizen te vervolgen kan men dcrhaivc de geheele verdeeling der ladingen nagaan. Zij ,1 een bol met straal r, B een concentrische niet straal r'. E E De potentiaal van A is dan — die van B is —. Tussclien /I en B r r zijn dus: <(4-£) cellen. Haken wij nu B aan, zoo wordt de potentiaal van B nul en de spanning in het di-electricum buiten B wordt weder P0, d. i. de potentiaal is overal nul. Tussclien A en B is het arbeidsvermogen onveranderd gebleven en is dus : r r en dit is \ E V, indien V de potentiaal is van A na de aanraking van B. Hieruit volgt: y— -E , ' ' ~'' r ' rl I)e potentiaal van A is dus verlaagd in verhouding van 1 : ——. r Bijgevolg is de capaciteit geworden: . E V / V' e' = T=,'X-^rr en dus vergroot in dezelfde verhouding. £ Wil men A de potentiaal — teruggeven, zoo moet de lading worden: E r' £•« _ £. c. = E. —I . r r — r Daarom vormen A en B datgene, wat men een Condensator noemt Heeft men 2 vlakke platen tegenover elkander, is .4 geladen' met een lading E, is B met de aarde verbonden, zoo heeft B een lading —E en de D. E. V. is overal gelijk aan , als O het opper- E vlak van /I is. Hieruit volgt F = Xtt ^ en per eenheid van volume F1 E* is het arbeidsvermocen t;—= 2a- . Is de afstand der platen a, ° 8t O' zoo is het volume tussclien A en D gelijk aan O a en dus is liet totale arbeidsvermogen : X Oa d. i. . EU **- C. C. S-«nl.eij „„der den M,m ïan , 0im D.(.»h„d valt slro»,..s,ork,e is m „„„men ,|at ~\Ohn c" in 'talgemeen /= * ui^drfkMn'!,"' "WS/öW d6r St0f oc"°cmd, wordt gedrukt .n meto-ohms-centmelen. Omdat li in Ol.ras / in cM * ),». ' WOrfCn aan?egeVen en de «etallcn alsdan zeer klein ziin timetei^Lómn,0 "lilll0enste gedee,te va» ecn Ohm-cen- en ?r;, i :r T' ,s afhanke,iik van dc <*<»- « ongeveer A t J™ 77 J' V°n'' ^ enkelvoudi«e stoffen, van ÏZl Sn/ "" (,0°r k,ei"e 22. Electriciteit. Deze wordtbepaaUI door stroomsterkte cn tijd. De eenheid in et t. b.-stelsel » dus de hoeveelheid die in 1 sec door een draad gaat, als daarin de eenheid van stroomsterkte is. Hieruit Q = c' ^2) De hoeveelheid, in de praktijk als eenheid genomen staat in verband met de stroomsterkte van 1 Ampère en draagt 'den' naam 1 Coulomb. Deze is 3X10» E S. eenh. 23. Capaciteit. Uit de formule Q=CV volgt als dimensie: C=c-,«! Deze eenheid is, zeer groot want zij is niet minder dan (3 V 10'°i2 de" capaciteit r" ^ lj°' Ce" straal Va" 9 X 10" cM. heeft Als praktische eenheid heeft men die, waarbij 1 Coulomb electri- citeit 1 Volt potentiaal geeft. De naam is \ Farad. Ook deze eenheid is zeer groot, zoodit 10-6 Farad of 1 Microfarad de gebruikelijke eenheid is. Een bol met een straal van 9 Kilometer heeft de capaciteit van 1 Microfarad. 24. Zelf-imluctie. Deze grootheid kan op verschillende wijzen gedefinieerd worden. Zoo fungeert L ~ als een E. M. K. en £ Lï1 als een arbeidsvermogen, waarin i de stroomsterkte is. Hieruit volgt als dimensie: L = c (24) De praktische eenheid is 109 C. G. S. en heeft den naam van 1 Henry Om de benaming der praktische eenheden te memoriseeren, geven wij hier het volgende: i Volt, de eenheid van potentiaal, Van spanning en E. M. K. al te maal, Geeft bij een weerstand, gelijk aan 1 Olim, In den draad, waar z' in zetelt, 1 Ampère stroom. \ Coulomb, de eenheid van electriciteit, Gaat dan door de doorsnee in d' eenheid van tijd; Of, zoo daardoor een geleider 1 Volt spanning bad, Dan is diens capaciteit 1 Farad. De eenheid van arbeid, die past bij deez' maat Is 't geen men onder 1 Joule verstaat; »1 Joul* per secunde" of ook wel \ Walt, Is 't geen men als 1 Yolt-Ampèr' samenvat. Door zelf-inductie zal, als Ampères ontstaan, Het aantal Volts aan 't verminderen gaan; 1 Henry heet men de coëfficiënt, Als »1 Ampèr' per secunde" 1 Volt wegzendt. § 3. HET ONTSTAAN VAN DEN ELECTRISCHEN STROOM DOOR CELLEN. De electrische stof, die in geleiders cn di-electrica aanwezig is, ondervindt een werking van de materie des geleiders of van die van liet di-electricuin Hieruit volgt dan onmiddellijk dat de E. S. binnen een licliaam een andere hoeveelheid arbeidsvermogen bezit dan die in een vacuum. Die hoeveelheid zal afhangen van de stof, waaruit het licliaam bestaat. Een gevolg hiervan is dat de druk, die in het vacuum /'„ is, binnen het lichaam een ander bedrag zal zijn en dat dus het lichaam een andere potentiaal heeft dan het vacuum, waar hij nul bedroeg. Uit verschil werd door v. Hklmholtz de galvanische waaide van de stof genoemd. Door de werking in den zoogenoemden grenslaag is niettegenstaande het verschil in potentiaal liet evenwicht aanwezig. Merken wij al dadelijk op dat de galvanische waarde van een stof van de temperatuur afhankelijk is. Indien wij een stuk zink in aanraking brengen met een stuk koper zal aan de aanrakingsplaats de werking in de grenslaag veranderen. Een gevolg hiervan is dat E. S. van liet Cu op liet Zn overgaat. Deze E. S. dringt in het di-electricum op en zoodra de di-electrische veerkracht evenwicht maakt met de kracht, die de E. S. verplaatst, houdt de verplaatsing daarvan op. Alsdan is tusschen het Zn en liet Cu een potentiaal-verschil aanwezig, dat gelijk is aan het verschil der galvanische waarden en dus door Zn—Cu kan worden voorgesteld. Dit verschil werd het eerst door Volta aangetoond, liet heeft aanleiding gegeven tot het vinden van den electrischen stroom en dus tot de praktische toepassingen van de electriciteit. De electrische ladingen die door de aanraking ontstaan, worden aangegeven dooiden naam Contact-eleetriciteit. ^ 011a ontdekte daarbij de wet dei' potentiaal-verschillen en de electromotorische reeks. Neemt men de stoffen Zn, Pb, Sn, Fe, Cu, Ag die, mei vele andere, tot de reeks beliooren en laat men ze twee aan twee elkander aanraken zoo is liet potentiaal-verschil tusschen een bepaald tweetal A en 1! gelijk aan de som van de potentiaal-verschillen ontstaande bij de achtereenvolgende aanraking A en C, G en D, D en E, E en........ en li. De volgorde, waarin men de stoffen opnoemt, is, dat bij de aanraking van twee opvolgende het eerste hooger potentiaal verkrijgt dan het tweede. Bij verandering van temperatuur kan echter die volgorde veranderen. Behalve de stoffen, die tot de electromotorische reeks beliooren, zijn er andere, die wel tot het ontslaan van contact-electriciteit aanleiding geven, doch die niet de wet der potentiaal-verschillen volgen. Al deze stoflen beliooren tot de groepen die in de Scheikunde als zuren, zouten of basen bekend zijn. In vasten toestand geleiden zij niet, doch wel in opgelosten of in gesmolten toestand. Deze stoffen heeten elecliolieten. De wijze, waarop zij geleiden, is evenwel een andere dan die der stoffen , die de wet der potentiaal-verschillen volgen. Wij komen daarop later terug. Stellen wij een staaf samen uit een aantal metalen, zooals figuur 5 aangeeft. Zij V' de willekeurig genomen potentiaal van het Zn en nemen wij als ordinaat een lijn, die V voorstelt, zoo zal liet potentiaal-verloop over de geheele staaf door de gebroken lijn worden aangegeven, aangenomen dat alle aanrakingsplaatsen dezelfde temperatuur bezitten. De dalingen en stijgingen geven de potentiaalsprongen aan de contact-plaatsen. Komt een metaal meermalen in de rij voor, zoo is zijne potentiaal overal dezelfde. liet potentiaalverschil tusschen de uiteinden is hetzelfde, alsof de beide uiterste metalen direct met elkander in contact waren. Buigen wij de staaf tot een gesloten geleider om, zoo is er evenwicht , niettegenstaande de potentiaal-verschillen Dit evenwicht wordt evenwel verbroken als er verschillen in temperatuur ontstaan. Nemen we een opvolging van geleiders, waarin ook electrolieten zijn, zoo is de uitkomst een andere. Wij nemen Cu, Zn, lItSOkaq, Cu, enz. zooals figuur 0 aangeeft. Hierbij is IItSOkaq electroliet. Aangezien het potentiaal-verschil bij contact van H.jSOjiq en Zn grooter is dan dat bij Il^O^aq en Cu, is in onze figuur b > c en daarom hebben twee opvolgende stukken Cu een potentiaal-verschil e — a -j- b — c. De door ons genomen opvolging is die van de zuil in 1800 door Volta uitgevonden. Verbinden wij nu het Cu aan de eene zijde met dat aan de andere door een Cu-draad, zoo zal de E. S. van hooger naar lager potentiaal gaan door dien draad heen. Daardoor zal de potentiaal van het eerste stuk Cu verhoogen, van liet laatste verlagen en een evenwichtstoestand is onmogelijk. Immers aan de contactplaatsen blijven de potentiaal-sprongen bestaan. Door de geheele keten heen komt de E S. in beweging en gaat zij in bepaalden zin rond. Dan daalt ook in ieder onderdeel de potentiaal geleidelijk, om alleen aan de contactplaatsen met sprongen, evengroot als «, b of — c te veranderen. Het potentiaal-verloop is dus dan als in figuur 7, waarbij de strooniketen verbroken gedacht is in het punt, waar de sluitdraad het eerste stuk koper aanraakt. Door de gesloten keten gaat nu een electrisclie stroom. Op de contact-plaatsen, waar de E. S overgaat van Cu op Zn of van Zn op wordt de potentiaal met a of b verhoogd en daar dit voortdurend geschiedt met al de E S. die aankomt, moet in die plaatsen arbeidsvermogen aan de E. S worden medegedeeld. Daar waar de potentiaal daalt komt daarentegen arbeidsvermogen vrij, d i. op de contact-plaats van HtSOt ai/ en Cu en verder in ieder punt van de keten. Aan de aanrakings-plaats Zn-H^O^aq heeft een scheikundige werking plaats aangegeven door: Zn -j- HtSO,aq = Zn SOknq -f- //,. Deze werking is exothermisch d i. zij geschiedt onder ontwikkeling van warmte. De aanwezigheid van een bron van arbeidsvermogen op die aanrakings-plaats is hiermede geconstateerd. Op de aanrakings-plaats Cu-Zn daalt de temperatuur, waardoor ook aldaar arbeidsvermogen beschikbaar is. Dit feit is het eerst door I'eltier ontdekt e:i wordt het Peltiersche effect genoemd. Men kan zich hiervan op eenvoudige wijze overtuigen door de volgende proef. Door een thermo-electrische zuil, li v. van Melloni, voert men gedurende eenige oogenblikken een stroom. Op de on even en even aanrakings-plaatsen is net i'ELTiERsche effect verschillend in teeken d. i. de onevene contact-plaatsen worden alle afgekoeld, de evene alle verwarmd of omgekeerd. Verbreekt men nu de keten en stelt men de zuil in verbinding met een galvanometer zoo geeft deze een stroom aan, hetgeen niet zoude zijn als er geen temperatuursverschil tusschen de evene en onevene contact-plaatsen was opgewekt geworden. Hieruit blijkt dus dat de potentiaal-verhooging u, ten koste van warmte gaat. Behalve dat de electroliet het ontstaan var. den stroom mogelijk n.aakt, onderhoudt zij den stroom, doch met wijziging liarer samenstelling. Neemt men een glazen bakje met evenwijdige wanden, doet men hierin verdund zwavelzuur en plaatst men in de vloeistof een staafje van chemisch zuiver zink, of van gewoon zink dat goed geamalgameerd is, benevens een koperstaafje, verbindt men de beide staafjes door een kort Cu-draadje buiten het bakje, zoo heeft men een electrischen stroom opgewekt. Aan de oppervlakte van het Custaafje gaan gasbellen omhoog, die uit waterstof bestaan. Langs het Zn gaat een zware vloeistof naar beneden, nl. de oplossing \an ZnSOdie bij goede verlichting door de zoogenoemde schlieren zichtbaar is. L'it deze proef blijkt dat de electroliet den stroom op andere wijze geleidt dan de metalen. Ging de E. S. van molecule op molecule over zoo zoude het Ilt gas aan de Zii-staaf vrij komen. Door de ontwikkeling van de waterstof op de oppervlak van het Cu, hetgeen natuurlijk in de VoLTA'sche znil evenzoo plaats grijpt, wordt de opvolging der stoffen veranderd en wordt zij Cu— Zn lliSO^ai] — //2 — Cu en hierdoor ontstaat een verandering van het potentiaal verschil, dat eerst aanwezig was. Men drukt dit uit door te zeggen dat de Cw-platen gepolariseerd worden door do waterstof en deze polarisatie gaat gepaard met een vermindming van de E. M K. d. i. met het totaal der opgewekte potentiaal-verschillen. Men heeft daarom getracht de waterstof onmiddellijk bij haar ontstaan te oxydeeren of op andere wijze chemisch te binden en daarvoor tusschen de actieve vloeistof (het HtSOt a + ^ (i) Door optelling van de vergelijkingen (1), (2), (3) en (4) vindt men: £ir = Se. Een tangentenboussole is een toestel tot het vergelijken van stroomsterkten, berustende op de theoriën, die wij in de volgende paragraaf zullen ontwikkelen. Door een draadgeleiding, gewonden op een verticalen en in den magnetischen meridiaan slaanden ring, wordt een stroom i gevoerd. Een klein magneetnaaldje, waarvan het middelpunt samenvalt met dat van den ring, is draaibaar in een horizontaal vlak. Een daaraan verbonden aluminium-wijzer gaat langs een in graden verdeelden cirkel en wijst daardoor den hoek « aan, dien het magneetnaaldje door den stroom is gedraaid. Tusschen i en a. bestaat de betrekking: i = C tang x waarbij: _ 11 li ■ "2* ,r als 11 de horizontale intensiteit van het aardmagnetisme, li de straal van den ring en n liet aantal omwindingen van de geleiding op dien ring aangeeft. Voor zeer zwakke stroomen zal inen 11 groot moeten nemen, voor sterkere stroomen daarentegen minder. Menigmaal zijn dan ook twee geheel van elkander gescheiden geleidingen op denzelfden toestel aangebracht, zooals o a. bij de tangentenboussole van Siemens Wil men met een tangentenboussole nauwkeurig waarnemen zoo moeten kleine fouten vermeden worden. 1°. Staat de punt, waarop de magneetnaald rust, niet juist in 't middelpunt der graadverdeeling, zoo moeten de aanwijzingen van beide punten genomen worden om, door het gemiddelde te nemen, den draaiingshock van den magneet te leeren kennen: 2°. Is de ring met omwindingen niet volkomen in den magnetischen meridiaan, zoo voert men den stroom eerst in de ecne en daarna in de andere richting door den draad, liet gemiddelde der gevonden afwijkingen geeft dan de juiste waarde voor den draaiingshoek. Zoo mogelijk zorgt men er voor dat de uitwijkingen der boussole noch te groot, noch te klein zijn. Bij de aflezing maakt men een kleine waarnemingsfout, laat ons zeggen dx. De invloed hiervan is d tanq x . . . het kleinst wanneer — minimum is. INu is: tang =C"1"3a' = -R+F en hieruit volgt: cola. — cota x - v . — cola, — col a dus in ons geval is: x==5v *,*95 — 0,832 = c g3 0hm A 1,303 — 0,832 In den yierimk mn mtlifar"ABCd'""- 'r h"' gegeven door liet e1enie.il I: ' S"'"' '' wordt str001" -ortaiCl' nWfkte'te« 21' ,nr'„„d'ÏT» ÏÏV.Tn in AC 'at ZiV'''" DC\T"'"° '''''' "' AD ADC aangegeven ^ " '»: rt = r,: r, lil: T^rzXl%'~ Ifrv ™c" lioodTng , -t lf J «"''"nomclor „iet uitwijk, Nu is de ver- cl.Iefvde2"5" rr?SF^ iar-sr;— gevonden. Figuur l'l " '' ef" '"-'kc"de weerstand zoo is r, Kei, stop-rheostaat li. f, "''f™ v,n de" "««Wen toestel! 100 en 1000 Dl.. - r * "eerstanden, respectievelijk van 1, 10, die welke nmkt d't 'Ll1er l),lloScn wordt weggenomen en wel i O' komt te sh n n ^ f° ^ "l0gdlJk '"J dc aanwijzing „iSum\rr!,de,,jke s11 'ake 1 en^11e'tgec„(1 va'n" behn^is gaI?,;0metcr «emakkelijk uit te een galvanometer gevoerd mof en worden! *** Ste''ke Stl'°°men d°°r l) m'! r6" 7 0nb,ekenden veerstand meten, zoo zal de plaats waar r e„ zjlti t ?:;rr- ™ f men U nu tussell 'os" b,J 'fe "ldi»8- «"M uitwijking ,ia"aan naar welke i 1 Z°n "" * der j o -i0aan naar welke zyde ü verschoven moet worden en aldus bcnadcrenderwijzc den juiste,, stand bepaien. ,s £?£ beste weten verkregen zoo beweegt men het handel h heen en weer in een tijd, overeenkomende met den schommeltijd van den magneet des galvanometers. Blijft ook dan de magneet geheel in rust, zoo is de weerstand x bepaald. Door in plaats van x bekende weerstanden te nemen kan men de verdeeling en de weerstanden van den Rheostaat controleeren. 3. liet vergelijken van EUcfromotorische krachten volgens Bosscha. Wij nemen als voorbeeld een element van Bunsen en een van Daniell. De E. M. K. geven wij door B en D aan. In fig. 20 zijn IV en IV, twee stop-rheostaten; k en k twee kwikbakjes. Wijkt de galvanometer niet uit zoo hebben de kwikbakjes dezelfde potentiaal. In de overige draden heerscht dan overal dezelfde stroomsterkte. Is lib de weerstand in den tak waarin D, dus de som der weerstanden van draden, element en die in den weerstandsbank IV, is Rd die in den anderen tak, zoo is: D _ D l~ nt~nd- Vermeerderen wij den weerstand in 11 met een bedrag rb, die in IV, met een bedrag rd en wel zoodanig dat de galvanometer ook thans niet uitwijkt, zoo is nu: D D Rb -f~"1"'j Wij hebben dus ook: n __n rb rd en bijgevolg: R i'b U rd ' waardoor de verhouding gevonden is. Aangezien de bedragen Rh en Rd onbekend zijn, is de eeiste waarneming alleen niet toereikende. Bij deze waarneming zal het zelden gelukken de uitwijking van den galvanometer met behulp van de stop-rheostaten geheel te doen verdwijnen. Men handelt dan als volgt. Men regelt den weerstand op den eencn rheostaat zoodanig dat de galvanometer zoo weinig moge- 3 lijk uitwijkt. Door dan de plug bij den kleinsten der op den rlieostaat aanwezige weerstanden weg te nemen (of als zij er niet in is, er in te plaatsen) verkrijgt men een tweede uitwijking. Stel, deze kleinste weerstand is 1 Ohm. De eerste uitwijking is 3°,2 naar links, 3 2 de tweede 7°,G naar rechts. Men brengt dan liet „ _ de deel 3,2 + 7,0 van dien weerstand in rekening, d. i.: 0,3 Ohm. Voorbeeld: W bevat: W, bevat: ' Aanwijzing des galv. 50 Ohms 20 Ohms 3,2 naar links 50 » | 27 i) 7,0 » rechts 100 » 54 » 2,2 » links 100 » 55 » 1,5 » rechts In 't eerste geval is er noodig 20,3 Ohms in VI7, » 't tweede » » » n 54,G » » IV, dus: D: D = 50 : 28,3 J3= 1,78 D 4. Het vergelijken van eleelromolorische krachten volgens OiiM. Men vormt een gesloten keten, bestaande uit een element D (E. M. K. == li), een tangentenboussole en een wcerstandsbank en regelt de stroomsterkte tot de uitwijking "(/") gelijk aan (p'q') X ^ • Wij hebben dus: Hieruit volgt: k = 3±{p"q") en dus: K = (P'Y)- Nu is: 2(p"q") = (ab) en daar (ma) — cos - 18,72 X10' 18,72X10' - 15X107 pK_. 00 nr ■18,72X730X10' een arbeid, die niet te venvaarloozen is. § 6. MILITAIRE TELEGRAFIE. Wij onderscheiden de telegrafie te velde en die in de verdedigingsHellingen. Bij de eerste heeft men transportabele toestellen, geborgen in een zoogenaamden stationwagen, of, wat de voorposten-telegrafie aangaat, in handkarren. Bij de tweede heeft men vastopgestelde toestellen. Wat de inrichting dezer stations aangaat, verwijzen wij ook naar de daarvoor bestaande «Leiddraad" en «Handboek" uitgegeven voor rekening der Koninklijke Militaire Academie. a. Telegrafie te velde. Men maakt hierbij uitsluitend gebruik van gewijzigde MonsE-toestellen. Aan elk station is noodig: 1°. Een batterij. 2°. Een seingever. 3". Een seinontvanger. 4°. Een galvanometer. Aan de eindstations is bovendien noodig een aardplaat. De draad, die den electrischen stroom overbrengt, d. i. de lijn, maakt de verbinding tusschen de stations uit. De aardplaten kunnen weggelaten worden, indien een heen- en terugleiding gebruikt wordt, zooals bij de voorposten-telegrafie vroeger liet geval was. De batterij bestaat uit gewijzigde lecxancmé-elenienten, welke in de batterijkist worden geplaatst. De inrichting dezer cellen is reeds besproken (zie hoofdstuk 3). Bij de voorposten-telegrafie zijn ook de siemen's'schc pap-elementen in gebruik. De seingever of sleutel (fig. 30) is een koperen hefboom, draaibaar om een stalen as A. "ü kan in geleidend contact gebracht worden met ieder van de twee plaatjes R en W. Een veer zorgt er voor dat in den rust-toestand het contact met R aanwezig is; van daar de namen n/sf-contact en werA-contact. Hij de voorposten-telegrafie is de sleutel eenigszins gewijzigd. Wij komen hierop terug. De seinontvanger of het schrijf toestel (fig. 31) bestaat uit een electromagneet », met vele omwindingen van een dunnen, geïsoleerde» draad. De stroomen toch zijn over 't algemeen zwak, zoodat de magnetiseerende werking alleen belangrijk kan worden door een groot aantal omwindingen te nemen. De kern q, is hoefvormig; de poolvlakkcn zijn omhoog gericht. In dc figuur is «, een deel der bobine en is 7, de daarin aanwezige ijzerkern. De tweede bobine is achter «, verborgen. Boven de poolvlakken bevindt zich het anker li van weekijzer. liet is gevat is een koperen hefboom aa, die om een as b draaibaar is. Bij de beweging van den hefboom, die beperkt wordt door de schroefjes (/ en «, mag het anker li de kernen q niet aanraken. Is h aangetrokken geweest, zoo haalt een zwakke veer, door schroef / te regelen, den hefboom weder omhoog. De beide kernen q rusten op een ijzerplaat, bevestigd aan p en zijn door middel van de moer t iets verplaatsbaar. De afstand tusschen li en q kan daardoor geregeld worden. Het van li afgekeerde uiteinde van den hefboom aa draagt een as tv, welke door middel van een raderwerk, door een sterke veer in beweging gebracht, draait. Aan w is een dun iuktschijfje x bevestigd, dat iets opgelicht wordt als h wordt aangetrokken en dan een tecken (streep of stip) aanbrengt op een band papier, die, door evengenoemd raderwerk, langzaam wordt voortbewogen. De galvanometer is meestal voorzien van een magneet, draaibaar om een horizontale as. Een riehtmagneetje dient om, indien geen stroom door de draad gaat, den magneet op het nulpunt der schaalvcrdeeling te brengen. Bij de toestellen, in gebruik bij dc militaire telegrafie zijn seingever, seinontvanger en galvanometer tot één geheel vereenigd. Een commutator, met bliksemafleider, is aan den toestel toegevoegd. De inrichting hiervan wordt aangegeven door figuur 32. De stop, die de blokjes I, en E met elkander in contact brengt kan ook aangebracht worden op de plaatsen door b aangegeven. Zij is tusschen L2 en E als dc lijn aan Lt is aangebracht. Zij staat op de andere plaats d. i tusschen de verhoogingeii van Ll en L1 bij omveder. Bij de telegrafie te velde maakt men gebruik van de verbindingen bij arbeblsslroom d. w z. de verbindingen der verschillende toestellen worden zóó aangebracht, dat alleen dan stroom op de lijn is als er geseind wordt. De aan te brengen verbindingen zijn in fig. 33 aangegeven. Hierbij zijn A en 6' eindstations en is II een tusschenstation. Men kan gemakkelijk meerdere stations tussclien A en C opnemen. Indien in een der drie stations de sleutel wordt neergedrukt, geeft de batterij van dat station stroom en deze gaat alsdan door de electromagneten van al de andere stations, doch niet door dien van het station zelve, liet bericht wordt dus in al de overige stations opgenomen. Ten einde zeker te zijn dat ieder aankomend bericht wordt opgenomen, ook dan als niemand in het station aanwezig is, is in den schrijftoestel een zoogenoemde zelf-arrèteering aangebracht. Deze is in fig. 31 getcekend. Op een knie van den hefboom a a rust een hefboom a', draaibaar om de as b'. Door eigen gewicht staat hij in den stand der figuur, terwijl k' dient om dien stand te regelen. De met de as m' draaibare staaf c' kan dan door de veer cl' niet weggetrokken worden. Wordt a a door de werking van den electromagneet in beweging gebracht, zoo komt c' vrij en d' trekt haar naar rechts, waardoor ook de as tn' een kleine hoekbeweging verkrijgt. Een inkeeping in die as stelt nu het metaalstuk o' in staat om met de as p', waaraan het vast verbonden is, te draaien en daardoor kan de opgewonden veer het raderwerk van den schrijftoestel in beweging brengen. Een uitstekend stiftje r' gaat daarbij langs het gebogen gedeelte van c' en voert deze staaf weder in den stand der figuur terug. Is - '1 e = -7- en e = —. dt dl Nu is ds . dl de oppervlakte van den door het element beschreven rechthoek en dus is F ds dl het aantal door den geleider gesneden krachtlijnen. Noemen wij dit aantal dn zoo vinden wij: dX=^. dl Wij maken er op opmerkzaam dat dn een oneindig kleine van de tweede orde is. De potentiaal-verhooging (/V is geheel onafhankelijk van de waarde van i. Zij bestaat ook als i—O, doch bovenstaande is niet toereikend 0111 het ontstaan van dV alsdan te verklaren, want als i=0 is, is ook K — O en dus is dan van geen arbeid verrichten sprake. Het ontstaan van den potentiaal dX en dus van een Electromotorische kracht dX in een oorspronkelijk stroomloos geleider-element moet dus aan een oorzaak toegeschreven worden, gelegen in het wezen van electriciteit en magnetisme. Veronderstellen wij dat AU en CD, lig. 40, twee geleiders zijn, waarover de geleiders ab cn cd verschoven kunnen worden. Nemen wij aan dat de krachtlijnen loodrecht staan op liet vlak van teekening en dat zij van ons af loopen. De gesloten geleiding abcd is stroomloos. Verplaatsen wij ab in een tijd dt naar a'b' cn cd naar c'd' zoo treden in beide geleiders clectromotorische krachten op, waarvan de waarden worden bepaald door de aantallen krachtlijnen welke binnen abb'a' cn cdd'c' zijn. Zijn deze aantallen respectievelijk p en ij zoo zijn die clectromotorische krachten In do geleiding a'b'c'd' zullen deze twee electroniotorische krachten elkander tegenwerken en bijgevolg ontstaat in die geleiding een stroom, die veroorzaakt wordt door een E. SI. K. e — e' d i. door P — 1 dl Waren binnen den gesloten geleiding a bed eerst N krachtlijnen, zoo zijn er nu binnen a'b'c'd' iï—p + q en daar dit aantal door N -f grooter wordt als een solenoïde in de keten is opgenomen, en dat liet plaatsen van een ijzerkern daarbinnen, de waarde van L sterk doet toenemen. Men kan dit aan de vonk, die optreedt bij het verbreken, duidelijk waarnemen. De beweging van een geleider in een magnetisch veld heeft geleid tot de bepaling van de eenheid van E. M.K. NVij vonden dat in een geleider, van een lengte ds, geplaatst loodrecht op de krachtlijnen van een magnetisch veld met veldsterkte I' en zich bewegende niet een snelheid v loodrecht op beide richtingen, een E. M.K. e ontstaat, welke wij uitdrukken door: e = F. v. ds. Hieruit blijkt dat e = 1 is als ƒ♦'■= 1 , u = l cn ds = I, In werkelijkheid is het bedrag van de opgewekte E. M K. zeer klein cn men heeft in de praktijk als eenheid 10" van deze C G.S-eenheden genomen, onder den naam van 1 Volt. Door de bepaling van de eenheid van E M. K. en de eenheid van stroomsterkte (met behulp van de formule van L.aplace) is ook de eenheid van weerstand gedefinieerd als die, welke noodig is opdat de eenheid van E M. K. een stroomsterkte 1 geve. Deze weerstand is al zeer klein. Men heeft in de praktijk het 10®-voud genomen onder de benaming van 1 Ohm (vergelijk § 2). Wij zullen nu enkele der toepassingen nagaan van het opwekken van een E. M.K. door middel van de beweging van een geleider in een magnetisch veld. Merken wij even op dat het voor dit ontstaan onverschillig is of de geleider dan wel of het magnetische veld beweegt. De formule waarop de berekeningen berusten is steeds dezelfde, nl.: * = -f . (lt 8 8. MILITAIRE TELEFONIE. De militaire telefonie is wederom te onderscheiden in die te velde en in die in de verdedigingsstellingen. Wij beginnen met de eerste. a Telefonie te velde. De telefoon is een uitvinding van Graiiam Bell (1870). Tegen een magneet NZ (tig. 41), is een stukje week ijzer a geplaatst, omgeven door een inductie-klosje k, met zeer vele dunne windingen. fegenover a bevindt zich een ijzeren of blikken trilplaat t De draadklosjes van twee stations .1 en D zijn door 2 lijnen, waarvan de aarde er een kan vervangen, verbonden. Wordt tegen of liever dicht bij de trilplaat t te A gesproken, zoo Komt deze plaat in een trilling, afhankelijk van de aanwezige geluidstrillingcn. De krachtlijnen van den magneet NZ, die door « en I heen verloopen, worden daardoor gewijzigd. Dit heeft ten gevolge, dat binnen het inductie-klosje een verandering van het aantal krachtlijnen plaats grijpt en hierdoor ontstaat in den draad een electromotorische kracht aangegeven door E— — —De waarde dl van E volgt dus de schommelingen der krachtlijnen. In den gesloten keten, bestaande uit de lijnen en de draadklosjes, treedt nu een stroom i op, welke de waarde van E volgt en deze stroom gaat door het draadklosje te li. Tengevolge van de aanwezigheid van i treden aldaar krachtlijnen op, die de noordpool «versterken of verzwakken en dus de spanning in de trilplaat vermeerderen of verminderen. Deze komt dus in trilling en hare beweging is een copie van die der trilplaat te A, evenwel op verkleinde schaal. De lucht, die t te li omgeeft, komt nu ook in trilling en ccn oor, onmiddellijk liij de trilplaat gehouden, kan duidelijk onderscheiden hetgeen te .1 is gesproken. De verbeteringen van de telefoon hebben het principe niet gewijzigd. De SiEMEN's-telefoon in gebruik bij de telefonie te velde, heeft een hoefijzermagneet in plaats van een staafmagneet. Er zijn twee inductieklosjes k (zie de doorsnede, tig. 42). De afstand van trilplaat en klosjes is te wijzigen door middel van een schroef aan de onderzijde van de telefoon. Bij elk dezer telefonen behoort een fluitje, dat de trilplaat in zeer sterke trilling kan brengen en daardoor de trilplaat van de telefoon in het seinontvangende station zoodanig doet trillen, dat het geluid op enkele meters afstand hoorbaar is. De telefoon van Siemens, gewoonlijk dubbel-telefoon genoemd, wordt vooral bij de voorposten gebezigd. De verbindingen, daarbij in gebruik, zijn in tig. 43 aangegeven Voor het gemak heeft men een hoor- en een spreek-telefoon aangebracht, zij zijn door IIT en ST aangegeven. Wordt er niet gesproken , zoo hangt de IIT aan een commuteerende haak CII; wil men spreken, zoo wordt hij van de haak afgenomen en tegen het oor gebracht. De veer v, die door het gewicht van den IIT was uitgerekt, trekt zich samen en de CII vormt daardoor een andere verbinding, terwijl zij de eerst aanwezige verbreekt. In het station is namelijk een kleine magnelo M(iic later), waarvan het anker door een kruk gedraaid kan worden en waardoor dan een wekker-inrichting op het seingevende en een op het seinontvangende station in beweging wordt gebracht. De inagneto geeft wisselstroomen en daardoor wordt een klein magneetje in beweging gebracht, dat aan den klepel van 2 belletjes W is vastgemaakt. Wordt de telefoon «afgehaakt", zoo wordt de »wekkerleiding" verbroken en de telefoonleiding gesloten. Wordt nu tegen den ST gesproken, zoo zal de opgewekte stroom door den eigen UT gaan en door den ST en den UT van het andere station. De stroomloop is gemakkelijk uit de figuur op te maken. Bij de telefoon te velde is een bliksemafleider van een constructie, aangegeven door (ig. 44. Drie koperstukjes /,, e en /2 hebben ieder een cilindrische boring. De assen dezer boringen vormen een rechte lijn Een staafje abc kan in deze openingen geschoven worden, en wordt dan door de veeren d gedrukt. De verdikkingen a en c zijn door een dunne eboniet-ring van het middelgedeelte gescheiden. Een geïsoleerde draad begint bij a, is om het middelgedeelte gewonden, bij de verdikking b ingelaten en eindigt in c. Hij vormt de geleidende verbinding van /, en /, en is geïsoleerd van e. Dit blok e is met de aarde in verbinding (zie vorige figuur, blokje 2). Komt een bliksemslag op de lijn, zoo verschroeit de isoleering van het draadje en is er onmiddellijk contact door b met e. De toestellen zijn dan buitengesloten. Neemt men abc weg, zoo maakt de veer g, die anders door de ebonietenschijf h iets opgelicht is, het contact tusschen /, en lt. De blokjes U en e, zijn bovendien voorzien van punten, zooals bij gewone telegraaf-blikseinalleiders. b. Telefonie in de verdedigingsstellingen. Ook hier is een dubbel-telefoon nl. die van IIartmaNN en Braun in gebruik. Van de telefoon geeft lig. 45 een doorsnede. Het magnetische veld, waarin de inductieklosjes zijn, is zeer sterk. De beide veldmagneten zijn voorzien van kleine inagneetschoenen, die zeer dicht bij de trilplaat eindigen. De verbindingen zijn geheel overeenkomende met de SlEMENS-dubbeltelefoon te velde. Er zijn evenwel 2 hoortelefonen, die naast elkander ingeschakeld zijn en aan de blokjes a, b (zie lig. 43) verbonden worden. Een van hen komt aan de commuteerende haak te hangen. Meer wordt echter gebruik gemaakt van de tele-microfoon-inrichtingen van Bell—Blake en van Hartmann en Braun. De microfoon is een uitvinding van Hughes. Wanneer een electrische stroom van een geleider A op een geleider B overgaat, geschiedt dit door de punten van aanraking. Is dit aantal punten gering, zoo ontstaat aan de aanrakingsplaats een weerstand, die contact-weerstand genoemd wordt. Bij elke aanraking is een dergelijke weerstand aanwezig, doch meestal is hij zoo gering, dat men met het bedrag ervan geen rekening kan houden. Liggen twee geleiders los oj) elkander, zoo is de contact-weerstand niet te verwaarloozen, doch is hij meermalen gelijk aan ecnige Ohms. Men kan dezen weerstand ook gemakkelijk opmerken l ij een weerstandsbank, als men de pluggen niet met eenige kracht er in zet. Wanneer de geleiders zich ten opzichte van elkander bewegen, is de contactweerstand veranderlijk, wegens verandering van de punten van aanraking. Hierop berust de microfoon. In zijn eersten vorm, zooals hij door den uitvinder Hughes is gegeven, zijn het twee stukjes gaskool a en b, lig. 40, bevestigd aaneen dun plankje, terwijl een los koolstukje c in kleine uithollingen van a en b rust. Het dunne plankje, dat verticaal staat, is bevestigd aaneen dikker, dat horizontaal is en als steun dient. De electrische stroom, verkregen met behulp van één of een paar elementen gaat daarbij den weg neb (of ben) en alzoo door twee losse contactplaatsen. Spreken tegen het dunne plankje doet dit trillen en daarmede de staafjes a en b. De contactweerstanden veranderen en daarmede de stroomsterkte. Gaat nu die stroom ook door het draadklosje van een telefoon T, zoo zullen de stroom veranderingen veranderingen van het magnetische veld in de nabijheid van de trilplaat van de telefoon teweegbrengen, dat plaatje zal gaan trillen en daardoor het trillen van het microfoonplankje herhalen, d.i.: het gesprokene copiëeren. Daar de stroomsterkte, volgens de wet van Ohm, wordt uitgedrukt door . E l=R vindeu wij: di__ E en bijgevolg is de stroomverandering, waarop de microfoonwerking berust, omgekeerd evenredig met liet vierkant van den totalen weerstand. Zij zal dus gering zijn als R groot is. Daarom is de bovenbeschreven inrichting niet anders dan voor kleine afstanden te gebruiken. Ten einde de overbrenging van het geluid over grootere afstanden te verkrijgen heeft men nog een inductie-klosje ingelascht. Het beginsel van den te'.e-microfoon blijkt uit de teekening. Een batterij van een of twee Leclanché elementen (fig' 47) geeft stroom, die door een microfoon M en den primairen draad van een inductie-klos / gaat. De secundaire draad is met de telefoon T in verbinding. Een der beide laatste geleidingen kan door de aarde worden vervangen. Een trilling van het microfoonplaatje geeft stroomveranderingen in de primaire geleiding , waarin een kleine weerstand. De ijzerkern van het inductie-klosje wordt daardoor meer of minder magnetisch of liever: het aantal krachtlijnen binnen het klosje met kern opgewekt, ondergaat daardoor een verandering, welke het opwekken van een E M.K. in de secundaire geleiding ten gevolge heeft. De verandering in het aantal krachtlijnen volgt die van de stroomsterkte in den primairen keten en dus zal de stroomsterkte in de secundaire geleiding afhankelijk zijn van de trillingen van liet microfoonplaatje. De in deze leiding opgenomen telefoon geeft daarom een copie van het geluid. Bij de telefonie in de verdedigingsstellingen gebruikt men de telc- microfoon-inrichtingen, die in de twee volgende figuren geschetst zijn. De microfonen zijn wijzigingen van die van Hughes, doch het principe is niet veranderd. In elk station is een element om den primairen stroom te geven, een kleine magneto om een wekkersein te hebben en dus om het seinontvangende station op te roepen. De telefoon, meestal zijn er twee, hangt aan een commuteerende haak als er niet gesproken wordt. Die haak maakt het wekkersein mogelijk ; doch, wordt de telefoon afgehaakt, zoo wordt de wekkerleiding verbroken, terwijl de primaire en de secundaire leidingen gesloten worden. Bij de Bf.ll-Blake inrichting, (ig. 48, zijn de tusschenstations geheel ingericht als de andere, alleen zijn aan den bliksemafleidercommutator twee lijnen en eene aardgeleiding, terwijl de eindstations twee aardlijnen en eene lijn hebben. Bij de inrichtingen van Hartman en Braun zijn de tusschenstations, fig. 40, voorzien van een commutator, die in gewonen stand zóó staat dat alleen een wekkersein kan ontvangen worden, terwijl een telefonisch gesprek kan doorgelaten worden, zonder de telefoon van het station te passeeren. Wordt de commutator verplaatst, zoo is liet kantoor voor liet telefonceren eindstation geworden, en, is liet met kantoren links in gesprek, zoo kan van rechts nog steeds een wekkersein ontvangen worden. Het handel k kan naar links of naar rechts verplaatst worden. In 't eerste geval is een telefonisch gesprek met een kantoor links, in 't andere met een kantoor rechts mogelijk. De veeren e en f zijn, evenals g en h, door een stukje eboniet aan elkander verbonden; wordt k naar links gedrukt, zoo verlaat e een opstaand stukje op de L-vormige koperen reep a en komt f hier tegen aan. De stroomverbindingen verkrijgen hierdoor de gewenschte verandering, zooals uit de figuur is op te maken. § 9. MAGXETO'S. Wanneer men mechanisch arbeidsvermogen omzet in clectrisch door de onderlinge beweging van een stroomgeleider en een magnetisch veld (§ 7) spreekt men van een magnelo, als het magnetische veld onafhankelijk van den verkregen stroom is opgewekt geworden. Is dit niet het geval zoo heeten de toestellen dynamo's. Als type van een magneto nemen wij die van Gramme. a. Inrichting, liet magnetische veld wordt verkregen door middel van een bundel magneetlamellen in hoefvorm. Aan de polen bevinden zich magneetschoenen, die een cilindrische holte bijna geheel omsluiten. In deze holte draait het anker d. i. de draadomwinding, waarin de electrische strroin zal worden opgewekt. Om het magnetische veld te versterken is binnen de draadomwinding een ijzeren ring, uit ijzerdraad dat op de oppervlakte gevcrnisd is, samengesteld. De lengte-richting van den draad komt overeen met den omtrek van den cirkel. Ten gevolge van deze inrichting, waarvan lig. 50 een voorstelling geeft, ontstaat een vrij sterk magnetisch veld. Om den ring van ijzerdraad zijn geïsoleerde koperdraden gewonden in een groot aantal, doch zoo dat elke draad slechts om een klein deel van den ijzerring gewikkeld is, lig. 51. De uiteinden dezer draden zijn van de isoleering ontdaan en vastgesoldeerd aan Lvorinige koperen reepen r. De draden zijn zoo aan die reepen bevestigd, dat een gesloten geleiding ontstaat, gevormd door al de draden die om den ijzerring gewikkeld zijn. De L-vormige koperen reepen zijn door zeer dunne plaatjes eboniet of door laagjes geparaflinecrd papier van elkander geïsoleerd, doch vereenigd tot een cilinder oir. de as van het anker. Zij zijn van die as geïsoleerd door een dunnen ring van eboniet. Langs dezen cilinder, commutator genoemd, slepen twee borstels uit blank koperdraad bestaande. Zij drukken veerend legen den commutator aan. Deze borstels staan in geleidend verband met de klemscliroeven, waaraan de buitenleiding wordt aangebracht. b. Het magnetische veld. Het magnetische veld tusschen de beide magneetschoenen van de veld-magneten der Gramme-magneto is ongeveer eenparig. De krachtlijnen zijn rechte lijnen. Door het aanbrengen van het anker buigen deze krachtlijnen, ten einde zooveel mogelijk door het ijzer van den ijzerring te verloopen. Bovendien wordt door de aanwezigheid van dat ijzer de veldsterkte vergroot. Het magnetische veld van de stilstaande magneto is dan ook zooals lig. 52 aangeeft. Indien het anker gedraaid wordt, zullen de ijzerdeelen van den ring afwisselend tegenover den noord- en den zuidpool van de veldmagneten komen. In den ring heeft dus het verschijnsel der hysteresis plaats en dit maakt dat de lijn van symmetrie AC zich verplaatst en den stand SS gaat innemen. De hoek tusschen AC en SS is afhankelijk van de snelheid van het anker. c. Werking. Denken wij ons bij /I lig. 52 om den ijzerring ééne enkele winding van een geleidenden draad. Door die winding gaan dan een zeker aantal krachtlijnen van links naar rechts. Zij dit aantal A0. Verplaatsen wij dezen geleider over den ijzerring. Als zijn stand door den hoek a is aangegeven, is het aantal krachtlijnen minder dan N0 en dit aantal vermindert naarmate de ringvormige geleider D nadert. In B is het aantal krachtlijnen nul. Van D naar C neemt het aantal toe, doch zij gaan voor den geleider van rechts naar links en in C is het aantal opnieuw A'0, doch wat de richting aangaat moeten wij schrijven —Ar0, als wij bij A -f- N0 nemen. Bij de beweging van A tot C neemt dus het aantal krachtlijnen voortdurend af van +iY„ in A tot —N, in C Bij de beweging van C naar A over D neemt omgekeerd het aantal krachtlijnen van —N0 tot -\-N0 toe. De verandering in het aantal krachtlijnen heeft een optreden van een electromotorische kracht tengevolge. Is in den stand door ot aangegeven het aantal krachtlijnen bij benadering door N = N0eos;x aan te geven, zoo volgt uit de vroeger afgeleide formule: E™ dt dat in dit geval de betrekking r. 11»r • d;X E=-\-N0umx. - bestaat. Daar nu — de hoeksnelheid co voorstelt, waarmede de dl ringvormige geleider over den ijzerring bewogen wordt, zoo is dus: E = A7„ 'j> sin a Op de anker-omwikkeling van de Gramme-magneto zijn tussclien A en C een groot aantal n omwindingen. In elk dezer treedt een een E. M. K. op, doch in die bij B is zij het sterkst, bij die in A cn C is zij nul. De som van al die E. M. K. in den geheelen geleider is nul, doch tussclien A en C ontstaat een belangrijk potentiaal-verschil, gelijk aan E, indien E — 2 N0 co sin a waarbij het 2 teeken zich uitstrekt tot alle omwindingen van het deel ABC of het deel ADG. Deze waarde E is gemakkelijk te bepalen. Rij de beweging van A naar G is de verandering in het aantal krachtlijnen 2Ar0 en deze geschiedt in een tijd t = ~ secundcn. Het gemiddelde potentiaalverschil, dat in iederen ringvormigen geleider optreedt is dus: e= 2 N0 = tN^ 7T TC Ci) Voor de n omwindingen is dit met n te vermenigvuldigen, aangezien die « omwindingen regelmatig over ABC verdeeld zijn. Daarom is: E= 2A>>. 7T Zijn de klemschroeven der magncto door een draadgeleiding met een weerstand /{ verbonden , zoo treedt in dien draad en in het anker een stroom op. Hij loopt van den borstel met den hoogstcn potentiaal door de buitenleiding en splitst zich bij den anderen borstel in twee dcelen, die door de beide helften van het anker stroomen. Is dus de weerstand van het halve anker r Ohms, zoo is de stroomsterkte: /= E /{+.- r- Ingeval de borstels niet aangebracht zijn op de plaatsen van den commutator, die het grootste potentiaal-verschil hebben, zal de stroom zwakker zijn, aangezien alsdan de waarde voor de E. M. K. kleiner zal wezen. Het verschijnsel van hysteresis, dat plaats heeft omdat de ijzcrring noodzakelijk moet meedraaien, maakt dan ook dat de borstelplaats wordt aangewezen door de lijn SS. Het potentiaal-verloop in een Gramme-magneto met buitenleiding is in figuur 53 geschetst. Tussclien de klemschroeven A en C is een potentiaal-verschil e aanwezig, terwijl de totale electromotorische kracht E is. Daar alleen de stroom in de buitenleiding voor bepaalde doeleinden gebruikt kan worden, is het nuttig effect der machine aangegeven door eJE. Uit de waarden van E en / zoude volgen dat I recht-evenredig is met de hoeksnelheid der draaiing. Geheel juist is dit niet. Het optreden van den stroom vermindert het aantal krachlijnen N0 en wel des te sterker, naarmate / sterker is. Iiij benadering mag evenwel de recht-evenredigheid aangenomen worden. Is w standvastig, zoo is ook I dit en daarom kan de magneto de electrische cellen vervangen. Aangezien de deelen der omwindingen van het anker, die op de binnenzijde van den ijzeren ring gelegen zijn, weinig krachtlijnen snijden, is het potentiaal-verschil, dat in deze deelen optreedt zeer gering. Men noemt ze daarom wel eens de «doode" deelen van het Gramme-anker. Siemkns heeft getracht een ander anker te construeeren (en is daarin ook ten deele geslaagd) waarbij zulke doode deelen niet aanwezig zijn. Dit anker heet het trommelanker van Siemens. Om een ijzeren cilinder van niet te geringe wanddikte, en bij voorkeur samengesteld uit ijzerdraad, waarvan de lengterichting met do omtrekken van grond- en bovenvlak evenwijdig loopt, liggen de omwindingen, overeenkomende met de beschrijvende lijnen des cilinders, fig. 54. Een commutator, ook wel collector genoemd, geheel ingericht als die bij het Gramme-anker, is aan het ecne einde van de as, waarom de cilinder kan draaien. In de figuur bestaat deze commutator uit 12 deelen, in weikelijkheid is het aantal belangrijk grooter. De buitenste cilindermantel is verdeeld in zooveel deelen als overeenkomt met het dubbel aantal commutator-stukken. Nemen wij het commutator-stuk genummerd 12; van hieruit gaat een draad naar het mantel-deel genummerd 1, deze draad is eenige malen gewikkeld om den cilinder en bedekt daardoor de deelen 1 en I, het uiteinde is in verbinding met het commutator-stuk 1. Van hieruit gaat een draad naar mantel-deel 2; deze wordt eenige malen langs 2 en II gewikkeld enz., tot dat het gelieele mantel-deel gevuld is, enz. Zijn de veldmagneetpolen rechts en links van de teekening, zoo is de lijn 3 S de neutrale lijn, als de draaiing van het anker plaats heeft volgens de wijzers van een uurwerk. Men kan dan gemakkelijk nagaan dat een constante stroom verkregen zal worden als de omwentelings-snelheid constant is. De horstelvlukken staan hier evenwijdig aan de neutrale lijn, bij de Gramme-magneto staan zij er loodrecht op. Het Siemens-trommelanker bevat evengoed doode deelen als het Gramme-anker, want de deelen van den draad die langs de eindvlakken des cilinders loopen fungeeren als zoodanig. Ook hinderen deze deelen elkander bij het opwinden en daardoor wordt de lengte van het trommelanker belangrijk vermeerderd. Andere inagneto's dan deze zullen wij niet bespreken. Deze twee kunnen als typen beschouwd worden. In oudere inagneto's komt nog het dubbel-T-anker van Siemens voor, in fig. 55 gedeeltelijk in doorsnede geschetst. § 10. DYNAMO'S. Rij deze toestellen dient de opgewekte electrisclie stroom om liet magnetische veld te vormen, dat de krachtlijnen, welke door de draden van het anker worden gesneden, in het leven roept, liet denkbeeld is uitgegaan van Siemens. Stellen wij dat een deel der buitenleiding van een Gramme-magneto zoodanig om de veldmagneten gewonden wordt, dat de electrisclie stroom, die ontstaan zal bij draaiing van het anker, het magnetisme van de veldmagneten verhoogt. In dat geval mogen die veldmagneten in den beginne zeer zwak zijn, want een zwakke stroom zal bet magnetisme reeds versterken. Hierdoor ontstaat een sterkere stroom en deze versterkt opnieuw de magneten, enz. Aangezien de magnetiseerings-intensiteit niet onbepaald toeneemt, doch tot een maximum nadert, zal de wederkeerige versterking van stroom en veldmagneten niet onbepaald doorgaan, doch zal een eindtoestand bereikt worden, welke, zooals duidelijk is, ook zal afhangen van den arbeid, besteed ter draaiing van het anker. De permanente magneet van de Gramme-magneto, mag nu ook vervangen worden door een wcek-ijzeren electromagneet aangezien deze, wegens het hystcresis-verschijnsel, eenig magnetisme blijft behouden. liet is duidelijk dat de veldsterkte ter plaatse van het anker een functie is van de stroomsterkte, welke heerseht in de omwikkeling der veldmagneten, doch tevens dat zij afhankelijk zal zijn van den bouw der machine. Is de veldsterkte zonder aanwezigheid van ijzer F, zoo is zij, als ijzer is aangebracht, D — en daar I functie is van F, is ook li functie van F. Daar nu F afhankelijk is van de stroomsterkte i in de omwendingen der veldmagneten is te stellen: Frühlich heeft aangetoond d;it in de praktijk de waarde van D kan voorgesteld worden door: b=-.tït waarhij a en b constanten, afhankelijk van den bouw der machine. Wij zullen deze formule bij onze beschouwingen vooropstellen. De dynamo's worden verdeeld in gelijkstroom en wisselstroom-dynamo's. Bij de laatsten is dikwijls een magnetisch veld opgewekt door middel van een stroom, niet afkomstig van den dynamo zelf. De gelijkstroom-dynamo's worden verdeeld in Series-, Shunt- en Co»!/>oi/n(/-dynamo's. Bij de eerste is de buitenleiding eerst om de veldmagneten gewonden, zoodat anker, veldmagneten en buitenleiding in een serie doorloopen worden door den stroom. Bij de tweede is de omwikkeling der veldmagneten een shunt op de buitenleiding. Bij de derde zijn beide wijzen van wikkeling aanwezig, hetgeen door den naam wordt aangegeven. a. Series dynamo. In figuur 56 is een diagram der inrichting aangegeven. De stroom, in het anker opgewekt, wordt door borstels van een commutator afgenomen en geleid in de omwindingen van den draad, welke om de veldmagneten loopt. Daarna gaat hij door de buitenleiding. De magnetische krachtlijnen verloopen van den noordmagneetsehoen door het anker, den zuidmagneetschoen en verder door het ijzer der veldmagneten. Behalve een kleine onderbreking op de grenzen van het anker verloopen zij dus zooveel mogelijk in ijzer. Wij kunnen bij dezen toestel, waarbij het anker draait in een veld, waarvan de sterkte afhankelijk is van de stroomsterkte i, het opgewekte elcctromotorische vermogen voorstellen door: n ' L = (t) ——— ct-f /?i waarin x en [i constanten, afhankelijk van den toestel. Aangezien E . i— is, volgt hieruit: V g> « + /?!•• Is liet aantal omwentelingen per minuut N, zoo is N rcclit-evcnredig met w en ilus kunnen wij stellen: -f =a'+b'i, iV . . zoodat — een lineaire functie van i is. Door deze lineaire functie r langs proefondervindelijken weg te bepalen, worden de constanten van den toestel bekend. De vergelijking E= co. —, waarbij w als constante opgevat wordt, geeft, als wij i als abscis en E als ordinaat bezigen, een vergelijking van den tweeden graad nl.: « E + P E i = u i :>f wel: , « co 1+y i-y— zijnde die van een hyperbool met asymptoten evenwijdig aan de assen. De kromme beet de karakteristiek van den toestel. In figuur 57 stelt OP i, PM E voor, dus is r voorgesteld door tang. MOP. Hieruit volgt dat, voor de gegeven waarde van co, r niet grooter mag zijn dan tang. TOP. Daar E recht evenredig is met co is er voor elke waarde van r een aantal omwentelingen per minuut aan te wijzen.dat als minimum dient voor het verkrijgen van een stroom. Dit aantal heet het aantal doode slagen van den toestel. In de figuur is de karakteristiek geteekend die raakt aan OM. De waarde van co, die bierbij behoort, geeft het aantal doode slagen aan. Zij p de ankerweerstand, rv die van de veldmagneten en rb die van de buitenleiding, zoo is r = p -j- rv rh. Hierbij is alleen rb veranderlijk. Het potentiaal-verschil tusschen de klemschroeven der machine E r is — X''6> zoodat het gelijk is aan E', als E' = — E. r P + 'v + rb Hieruit volgt dat het nuttig effect hoogstens gelijk is aan -■ P + Het potentiaal-verloop in de geheele geleiding is in fig. 58 aangegeven. b. De shunt-dynamo. Een diagram der machine is in lig. 59 aangegeven. De inrichting zal daardoor duidelijk zijn. Zij i de stroomsterkte in de shunt S, zoo is de E. M K. voor (e stellen: E=z " <') Is /•„ de weerstand in de shunt, rb die in de buitenleiding, zoo is de stroomsterkte I in de buitenleiding: / = (2> en die in bet anker: (3) 'fc Is de weerstand van bet anker p, zoo is nog: E=(i + I)P + irt (4) dus ook: E_ • rhP + r,P + rbr, ' Nemen we rb als veranderlijke, terwijl r„ en p standvastig zijn, zoo is in verband met (2), (I) en (•!■) dl _ _ di . _n_ jlE_ _ a co di drb rb drb rbl drb («-)- /? ij1 drb en: dE di p -f-1\,p -|- >'t rt, . r,p di'b drb rb ~1' rJ~ en dus: \ «<■> _ rtP + r,p + rtr, I _di . ,vp / («+/? i f rb J <ïrb ~— ,_r7 ' waaruit: ! \ dl _ . | ';„1 I / rfri '4 ) 't /° + ^ + >'t r» >'» ( f (« + £ i,» Vb J Deze waarde is nul voor: >iP-\->\P-|->yy _ _ '\P _ o 'j1 (a + ZJi)'/» r»* dus voor: «W fi+r'=ïï+M of als: i *_ w J_ _ _ g(w+>ï/?+'yJ ' ' 'r— »(«4-/9i) * « + /Si <"> — »(«+#) _ »i(«+0') dus: Ov 4*(a "l- fii)=x (rtP 4" r*p ~t~ 'b rv) of eindelijk: fii __ (l'r ~f~ p) rh « >\p In dit geval is dus 1 een maximum, en aangezien , . r„ I=i — rb is: . _ « >\?P Im"-0\rt + P)rb>- Hut electromotorisch vermogen is dan: „ « w >\P w v + v + v. £=0XM^rX 7. terwijl liet nuttig eflect gelijk is aan: r*P \ / r, r y r,. ^ h,as Mty+y) ''6+'v _ 'j + ''<• rt-|-ri £ 'M y, »V/> vlP + V» V»+' (''»+»'.) ('"t.'"(> Men kan nog hieruit allciden dat I maximum is als: _^Vf Zijn /■„ en p bekend dan kan men r, zoo kiezen dat aan deze voorwaarde voldaan wordt. Daarvoor dient de shunt-regulalcur. c. De Coniiiound-djiiamo zouden wij op analoge wijze kunnen behandelen. Een schema der bewikkeling, zooals (ig. 0() voorstelt, geeft aan dat de EJI.K. wordt uitgedrukt door: F— W'- l w 1 ~ * + 0i+T+B~ï waarin i de stroom in de shunt- en 1 in de se/fVs-windin^en. Verder is ï * */t 1 ' *er of gemakkelijker ir = l II. De stroom in bet anker is i —f— ƒ. Is de ankerweersland p zoo is: E = (i + l)p + IR. Wij zullen hierop niet verder ingaan. Men tracht E constant te doen zijn en moet dus zooveel mogelijk beantwoorden aan de voorwaarden, die (IE = o maken. (I. Wisselstroom-dynamo of alternator. Hij deze toestellen neemt de stroomsterkte regelmatig af en toe. Zet men den tijd als abscis, de stroomsterkte als ordinaat uit, zoo is de kromme, die het verband tusschen i en t geeft, meestal een sinusoïde. De tijd, waarin een volledige periode verloopt, is klein en bedraagt veelal minder dan j'5ste secunde. Wij nemen als voorbeeld de wisselstroom-machine van Ferranti, die zeer eenvoudig is samengesteld. Het anker is zonder ijzer; het bestaat uit een koperen band, die heen en weer is gebogen, zie fig. 61, en waarvan de uiteinden verbonden zijn met '2 sleepringen, op dé as van het anker aangebracht. Aan weerszijden van het anker zijn 16 magneetpolen aanwezig, totaal 32, waarvan in het schema een groot gedeelte der eene helft is aangegeven. Door een afzonderlijken, door een gelijkstroom dynamo opgewekten stroom worden zij gevoed! Een paar borstels slepen langs de zooeven genoemde sleepringen en «nemen den stroom daarvan af." De deelen van den koperen band gaan gelijktijdig door sterke magnetische velden. welker krachtlijnen loodrecht staan op de be- wegingsrichting van den band en aangezien de krachtlijnen dier velden beurtelings in tegengestelde richting loopen, ontstaan op ieder oogenblik in de radiaal-verloopende deelen van den band electroniotorische krachten, die voor den geheelen band gesommeerd kunnen worden. Na j'sde omwenteling komt ieder dier deelen in het opvolgende magnetische veld en verandert dus de E M. K. van richting. Daar de machine ongeveer 30 omwentelingen per secunde doet hebben in 't geheel 480 wisselingen per secunde plaats en is de periode ongeveer Het ontbreken van ijzer in het anker, maakt dat van hysteresis geen sprake is. Het potentiaal-verschil dat tusschen de klemschroeven /I en B optreedt is zeer groot, dikwijls tot 10000 Volts. Dit gevoegd bij de snelle wisseling maakt dat het aanraken der draden, dus ook die der buitenleiding zeer gevaarlijk is. De draden worden daarom op die plaatsen, waar aanraking mogelijk is door een zeer dikke isoleering minder gevaarlijk gemaakt. Toch is het raadzaam bij wisselstroom-machines zeer behoedzaam te zijn. Andere wisselstroom machines hebben gewoonlijk wel ijzer in het anker. Merkwaardig is bet dat de meeste wisselstroom-dynamo's, die in functie zijn, veel geruisch veroorzaken. Gelijkstroom-dynamo's kunnen geruischloos loopen. Door Tesla zijn wisselstroom-dynamo's bedacht, waarvan de frequentie (het aantal wisselingen per secunde) tot een zeer hoog bedrag is opgevoerd. De verschijnselen, die hierbij optreden en in vele opzichten afwijken van die bij de gewone machines, zijn zeer merkwaardig. Wij kunnen ze evenwel niet bespreken. e. Do draaistroom-dynamo, of meerphasige wisselstroom-machine (meerphasige allemator.) Om het denkbeeld, dat aan deze toestellen ten gronde ligt, duidelijk te maken, stellen wij in fig. 02 een Gramme-anker voor, dat een wijziging heeft ondergaan, wat den collector aangaat. In plaats van de koperen repen, die tot een cilinder vereenigd waren, zijn drie sleepringen nnast elkander geplaatst, waarlangs drie borstels om den stroom af te nemen. Elk dezer drie is niet een buitenleiding verbonden en de drie buitenleidingen , zooveel mogelijk v.an gelijken weerstand, zijn aan het einde onderling vereenigd Dit uiteinde heeft de potentiaal nul. De drie sleepringen staan in geleidende verbinding met drie punten der ankeromwikkeling, die op 120° afstands van elkander zijn. De omwikkeling is dus ver- kregen door middel van drie geisolcerde draden, welker uiteinden aan elkander en aan de geleidingen 1, 2 en 3 gesoldeerd zijn. Zooals in § 9 is besproken neemt de potentiaal van A tot C zoowel langs ABC als langs ADC toe. Is zij — V bij ^1 en -f V bij C dan is zij O bij D en heeft de toeneming plaats volgens een sinusfunctie. \erdeelen wij nu den omtrek in bv. 12 deelen, zoo zal draad 1 nu achtereenvolgens de standen, overeenkomende met de letters «, /?, y, S der figuur, ingenomen te hebben, in stand 2 komen, dan is 2 in 3 en 3 in 1. Wat wij dus voor de 4 standen, waarbij 1 in a, ƒ?, y, 5, opmerken, kan onveranderd overgebracht worden op de \olgende standen , mits gedachtig aan de onderlinge verwisseling der drie draden. In den stand <* is de potentiaal in draad 1 gelijk — V; door den draad I loopt dus naar A toe een stroom van de sterkte i = r als /■ de weerstand in draad I. Bij 2 is de potentiaal + V sin 30, of: J V, evenzoo bij 3. In de draden II en III zijn dus stroomen, w van het anker af gelijk aan —— d. i.: J i. De stroomloop zal daardoor duidelijk zijn. Is draad 1 in stand /?, zoo is de potentiaal V.sin(— 60) = — \ V|/3~ cn in draad I is een_ stroom Jij/iTnaar het anker toe, in draad II is een stioom li]/3 van het anker af, aangezien bij 2 de potentiaal Vsin 60=JVl/3 is. In draad III is de stroom nul. In stand y is de stroom in I — \ i, evenzoo in III, d.i.: Ji naar het anker 'toe, in draad 11 is hij -j-' enz. Een grafische voorstelling, zooals fig. 63, geeft een duidelijk beeld van het stroomverloop in de drie draden I, II en III. Liggen deze drie draden naast elkander, zoo is de som der drie stroomen nul. De naam «draaistroom-machines" ontleenen deze toestellen aan de volgende eigenaardigheid. Is de stroom in draad I isinx, zoo is zij in II i sin ( = 0,08 en = 1,63 X 10~6 Jus /?, = 4,2 Ohm. mr = 4 X 0,8 X 1,05 = 3,36 dus mr -)-ƒ?,=: 7,50. liijgevolg vinden wij: P*w P* X 0,7 _ - ,r n 100 — ' p1 = 1080 p = 33. Nu is 33 geen factor van 100, wel van 90. Wij doen daarom beter 99 cellen te nemen en deze in 3 rijen van 33 te groepeeren. Om de 100 elementen te gebruiken moeten wij 4 rijen van 25 nemen, zijnde 25 de deeler van 100 die liet dichtst bij 33 valt. 99 cellen nemende is dus: 1 = nw^1'^ = 3,i35 AmPèrc- 0,7 * 33 + 7,50 O 100 cellen nemende, in 4 rijen, is: 25X1,^5 Qfm . . 1 = mvr, = 3,037 AmPere- 7>5C 4 Neemt men de cellen achter elkander zoo is: 100 XM5 i on 4 . ' = • pcrc' De stroom van 3,135 Ampère geeft per strekkende cM. van het draadje per secunde 0,24 X 3,135' X 1,05 = 2,47 calorie dus in TJ0ste secunde W= 0,0247 calorieën. Nu is te verwarmen 0,873 X 10-5 cM1., dus voor 1° verwarming zijn noodig 0,032 X 21,3 X 0,873 X 10_5 = 0,595 X 10-5 cal. zoodat de temperatuur zal stijgen tot: 0 0247 -O^SxV-™"4000"- De ontsteking der mijnen is dus in -,iV' verzekerd. Men had de mijnen ook naast elkander kunnen plaatsen en de stroom der batterij wordt alsdan gesplitst in 4 deelen. Men moet dan evenwel zorgen dat de weerstanden der 4 takken onderling gelijk zijn, aangezien anders de tak met den grootsten weerstand den zwaksten stroom verkrijgt. De schakeling der batterij wordt daardoor anders. Aangezien de weerstand van de draden met de temperatuur toeneemt, zal vorenstaande berekening niet geheel juist zijn, doch een te groote waarde geven. Men kan de gesteldheid van het draadje eener gloeiingspatroon door een weerstandsmeting onderzoeken, doch moet zorgen daarbij zeer zwakke stroomen te gebruiken. De waarde van den gevonden weerstand, geeft in verband met de bekende lengte en dikte van het draadje aan of dit in goeden staat is of niet. §14. SPANNINGSPATRONEN. De spanningspatronen, die evenzoo ter mijnontsteking gebezigd worden, worden ontstoken door middel van een electrisclie vonk. Hierbij treedt dns electriciteit van hooge spanning op. Een batterij van een honderdtal elementen is niet voldoende om de slagwijdte te leveren, die vereischt wordt. In ons land worden als ontstekingsmiddel aangewend de exploder van Siemens en IIalske en de eleclriseermachine van Ebner (Oostcnrijksche Genie-toestel). , De eerste is een kleine Series-dynamo, waarbij de buitenleiding is verkort tot twee veeren. liet anker is een zoogenaamd «dubbelT-ankcr" van Siemens. Om een dubbel-T-ijzer, waarvan de breede vlakken volgens een cilinder-oppervlak zijn afgewerkt (zie liet schema in lig. 07) is volgens de lengte-richting een geïsoleerde draad gewonden. De uiteinden zijn gesoldeerd aan twee koperen halve cilinders a en b, waarlangs twee veeren a' en h' slepen. De leiding der veldmagneten is van vrij dunnen draad en zeer lang. Hierdoor is verkregen dat de sterkte van het magnetische veld, zelfs bij niet zeer sterken stroom, hoog wordt opgevoerd. Men moet echter het anker snel draaien, aangezien het aantal «doode slagen" vrij belangrijk is (zie series-dynamo § 10). Door een kruk (in de teekening niet voorgesteld) wordt een tandrad met groot aantal tanden rondgevoerd. Dit tandrad grijpt in op een rondsel met weinig tanden, geplaatst op de as van het anker, dat daardoor zeer snel wordt gedraaid. Op het tandrad grijpt nog een tweede rad in, geplaatst op een as evenwijdig aan die van het tandrad, en daardoor wordt een cirkelvormige schijf S, van een inkeeping voorzien, gedraaid. Zoolang de omtrek der schijf tegen de veer c drukt is er bij p contact en is de buitenleiding van den dynamo gesloten. De inkeeping van S maakt dat die leiding verbroken wordt, als de kruk een bepaald aantal slagen heeft gedaan (2 ;ï 3). De veldmagneten worden dan plotseling stroomloos en tengevolge der zelf-inductie treedt nu in de omwindingen een zeer groote E. M. K. (e = — ~\ op. De hierdoor op¬ gewekte stroom van hooge spanning vindt haren weg door de geleidingen naar de patroon en doet een vonk ontstaan ter plaatse waar de geleiding in de patroon is onderbroken. De condensator bij den toestel aanwezig, heeft ten doel die vonk zwaarder te maken , ofschoon hij het potentiaal-verschil, dat optreedt tusschen de beide draadjes der patroon, vermindert. Het dubbel-T-anker, hier genoemd, geeft aanleiding tot wisselstroomen, doch door de inrichting van den collector ontstaat in de leiding buiten het anker gelijkstroom. Toch is de stroom in de buitenleiding en de veld-magnetenleiding niet van constante sterkte. Hij wisselt tusschen nul, verkregen als de beide cilindrische gedeelten van het T-anker juist tegenover de polen van de veldmagneten staan, en een maximum, aanwezig als het anker 90° is gedraaid. Men zal inzien dat de onderbreking der buitenleiding op het oogenblik van maximale stroomsterkte moet intreden. Heeft die onderbreking plaats als de draad stroomloos is, dan verdwijnt wel is waar het magnetische veld, dat door de hysteresis is gebleven, doch de stroom naar de patronen is belangrijk zwakker dan bij verbreking bij maximale stroomsterkte. De toestel der Oostenrijksche Genie is een met zorg vervaardigde wrijvings-electriseermachine, waarbij de conductor is vervangen door een Leidsche flesch van vrij groote capaciteit. Ter bescherming voor vochtigheid is de eigentlijke electriseermachine ingesloten in een geheel gesloten doos. De figuur (tig. G8) stelt een verticale en een horizontale projectie van den toestel voor, de houten doos is daarbij doorgesneden. Daarin geeft 1 de beide eboniet-platen aan, die voor wrijving tegen de gemsledercn kussens 2 positief electrisch worden. 3 is de Leidsche llesch, die als conductor dient en die den geleider ■1 met de zuigpunten draagt, die de lading overbrengen op het binnenbekleedsel van de llesch De ontlading geschiedt door te drukken tegen het knopje 6. Een hefboom komt daardoor in beweging en slaat een koperen staafje, dat met knopje 5 verbonden is, tegen de knop der flesch. Die hefboom zelve is geheel of gedeeltelijk van eboniet. Aan 5 wordt aan de buitenzijde de draad naar de patroon aangebracht. Bij ontlading van de flesch gaat de lading door dezen draad, de patroon en de terugleiding naar het staafje 7, dat met het buitenbekleedsel der llesch in geleidend contact is. De vonk springt in de patroon over. Om te onderzoeken of de toestel goed werkt is 7 ingericht als vonken-micrometer. 't Spreekt wel van zelf dat de draad van 5 naar de patroon tijdelijk verwijderd moet worden bij dat onderzoek. Het onderzoek naar de spanningspatronen is moeielijker dan dat der gloeiingspatronen. Er kunnen zich daarbij drie gevallen voordoen nl. 1°. de uiteinden der draadjes raken elkander; 2°. de uiteinden raken elkaar niet, doch de patroon is niet gevuld met sas; 3". de patroon is goed. Daar een stroom van een paar elementen geen vonk geeft, als geen deelen inet groote zelf-inductie in de keten aanwezig zijn, kan men met behulp van een telefoon het onderzoek doen. Men neemt in de draadgeleiding een onderbrekingsplaats op, waarmede men minstens 32-maal per secunde een sluiting en verbreking kan verkrijgen. Bovendien is in de geleiding een telefoon. Spreekt deze sterk aan, zoo zullen de draadjes elkander aanraken. Spreekt hij zeer zwak aan zoo is de patroon goed. Immers het sas bevat een weinig koolstof en dit geleidt den stroom, doch geeft een zeer groote weerstand. Het zwakke spreken van de telefoon wordt hierdoor veroorzaakt. Geeft de telefoon totaal geen geluid, dan is ook het sas afwezig of is dit niet goed dooreengemengd. Haken de draadjes elkander aan, zoo kan een galvanometer gebruikt worden om den stroom aan te toonen. § 15. GLOEILAMPEN. Voor liet gloeien van draden, teneinde licht te verkrijgen , gebruikt uien tegenwoordig veelal kooldraden, die in een luchtledige ballon worden gedaan. De verwijdering der lucht heeft natuurlijk teil doel de verbranding der kool te beletten. De kooldraden worden uit een taai, verkoolbaar deeg (collodion, cellulose, enz.) gemaakt en dan tot dunne platen gewalst en in draden gesneden of wel de deeg wordt uit een mondstuk met fijne opening geperst. Met een buigijzer wordt de gewenschte buiging aangebracht. Daarna wordt de draad verkoold in een gloeioven, waarbij de draden laagsgewijze in een kroes van chamotte-steen gepakt en met grafietpoeder bedekt worden. De draad wordt dan aan de uiteinden versterkt dooi' middel van petroleum-ether, die door den een weinig gloeienden draad ontleed wordt, waardoor de kool zich afzet. Alsdan wordt hij gelijkmatig gemaakt en op juisten weerstand gebracht door hem te laten gloeien in een ruimte gevuld niet verdunde koolwaterstofgassen. De platinadraadjes (platina is noodig, omdat het evenveel uitzet als glas) worden aan hun uiteinde plat geslagen en daarna tot een buisje omgebogen, hierin worden de kooldraad-uiteinden gestoken en door een kit, die verhardt, bevestigd. Eerst hierna wordt het stukje glas, waarin de platinadraadjes zijn vastgesmolten, in het glazen ballonnetje gesmolten, de ballon ledig gepompt met een kwik-luchtpomp en dan toegesmolten. liet is voor een verlichting met gloeilampen bepaald noodzakelijk, dut alle lampen denzelfden weerstand hebben en de grootste zorg moet dan daaraan ook besteed worden. Door het gloeien in koolwaterstofgas zullen op de plaatsen, waar de draad wat dunner is, de gassen door de hoogere temperatuur meer ontleed worden en daarom is na de gloeiing de draad meer gelijkmatig. Gedurende dat gloeien neemt de weerstand af, omdat de dikte toeneemt. Is de vereisclite weerstand bereikt, dan wordt automatisch de stroom, die de gloeiing veroorzaakte, verbroken. Is de weerstand voor alle draden dezelfde, zoo zullen zij, bij gelijke potentiaal-verschillen aan de uiteinden, gelijke stroomsterkten verkrijgen en, daar de overige omstandigheden zooals dikte, lengte enz. ook gelijk zijn, zullen zij op gelijke wijze gaan gloeien en gelijkelijk licht verspreiden, Blijft dus het potentiaal-verschil aan de uiteinden der lamp standvastig, zoo is het lichtgevend vermogen constant. Een eigenschap van de koolstof, die bij de gloeilampen niet uit het oog verloren mag worden, is dat de weerstand van den draad «/neemt als de temperatuur vermeerdert. Metalen gedragen zich geheel anders, aangezien hun weerstand met de temperatuur toeneemt. De weerstand van een gloeietiden kooldraad is niet meer dan de helft van dien, welken hij bij de gewone temperatuur heeft. liij een verlichting door middel van gloeilampen is het een noodzakelijk vereisclite dat het lichtgevend vermogen eener lamp niet merkbaar gewijzigd wordt door het al of niet lichtgeven van een naburige lamp. Men moet daarom de lampen r.aast elkander plaatsen. Wel is waar is een middel bedacht om achter-elkander schakeling der lampen mogelijk te maken. In dit laatste geval zullen de lampen, bij een klein potentiaal-verschil tusschen de draad-uiteinden, een sterken stroom moeten hebben en dus zullen draden van geringen weerstand noodig zijn, doch in het eerste geval is het wenschelijk lampen te hebben die Dij een betrekkelijk hoog potentiaal-verschil door een zwakken stroom gevoed kunnen worden. In de praktijk is een potentiaal-verschil van 110 Volt veel in gebruik. De stroomsterkte wisselt af van 0,5 tot 0,8 Ampère Een lamp eischt dus 55 tot 88 Watts of 0,073 tot 0,119 paardekracht. Worden de lampen door een dynamo gevoed zoo worden zij aangebracht tusschen twee zeer dikke kabels (die meestal tot een vercenigd zijn) die met de klemschroeven van den dynamo verbonden zijn. Een weerstand-regulateur ƒ?, zie fig. 09, is in de geleiding van den dynamo opgenomen. Een voltmetcr V dient om te kunnen nagaan of het potentiaal-verschil tusschen de beide kabels standvastig is. Al de aangebrachte lampen zijn zooveel mogelijk van gelijken weerstand en stroomsterkte. Stel er zijn n lampjes, die ieder een stroom van i Ampères eischen, terwijl zij een weerstand van v Ohms (in gloeienden toestand) hebben. De dynamo moet dan een stroom van ni Ampères leveren. De weerstand tusschen de beide kabels is alsdan — Ohms. Is nu p Obms n de eigen-weerstand van de dynamo en R die van den regulateur zoo is de E. M K. van den dynamo E volts, wanneer Nu moet i standvastig zijn even als r. Ook zal E vrij wel standvastig zijn als men den dynamo als shunt-dynamo inricht. Daarom moet n (fi -f R) constant zijn, waaruit volgt dat bij toeneming van n, R moet verminderen; p ondergaat geene verandering. Is n zoo groot geworden dat R nul is, zoo is het maximum aantal lampen ingeschakeld. Zijn de kabels bijzonder lang, zoo is hun weerstand niet geheel te verwaarloozen en een gevolg hiervan is, dat de ver van den dynamo verwijderde lampen zwakker stroom krijgen dan die dicht bij. Bovendien is de warmte-ontwikkeling evenredig met i1 en dus is de invloed vrij spoedig merkbaar. Men neemt daarom wel de inrichting, voorgesteld door fig. G9, blad 24. De eene kabel begint bij den dynamo en loopt in de eenen zin langs de geleiding, de andere loopt juist in anderen zin. Het potentiaal-verschil is nu voor alle lampen ongeveer even groot. Is het aantal lampen, dat gevoed moet worden groot, zoodat 2 dynamo's noodig zijn, zoo kan met vrucht het drieleidings-sijsleem worden toegepast. Men heeft dan de beide dynamo's, zie tig. 70, in spanning verbonden. De vrije uiteinden zijn elk, met tusschenkomst van weerstandsregulateurs verbonden aan een kabel A en D, ingericht voor de helft van het aantal lampen. De verbinding van de beide dynamo's is in contact met een kabel C van geringere dikte, gewoonlijk ingericht voor het vierde deel van het aantal lampen. De gloeilampen zijn in twee helften verdeeld, de eene helft is gebracht tusschen de kabels A en C, de andere tusschen C en D. De stroom i, die een lampje tusschen A en C gevoed heeft, kan nu nog een lampje tusschen C en D voeden. Bij verschil in aantal lampen tusschen de beide groepen gaat door C een stroom gelijk aan mi Ampères, indien m bedoeld verschil is. Men kan nu nog tussclien de kabels .1 en C toestellen, bv. motoren, plaatsen die een grooter potentiaal-verschil eischen. In Rotterdam is voor de levering van licht en arbeidsvermogen het vijfleidings-systeem in gebruik. De aanleg der leiding wordt door deze wijze van handelen belangrijk goedkooper, omdat de koperdoorsnede der geheele leiding veel geringer wordt. 8 16. BOOGLAMPEN. Wanneer een vrij sterke stroom door twee koolstaven gaat, + SOt -f 211,0 = PbO, + 2II,SO, Pbo + so, + n,o = Pbo, + n,so,. Aan de katode komt II, vrij en aldaar hebben wij de reacties: PbSOt + II,= Pb-\-II,SOt. PbO + II, = Pb + 11,0. Wij zien hieruit dat de anode zich geheel bedekt met bruin PbO,, de katode met «sponsachtig" lood en dat het zwavelzuur weder in de vloeistof terugkeert. Is de lading afgeloopen, zoo is de E. M Iv. van den accnmulateur ongeveer 2,2 Volt. Hij werkt nu als cel en de anode wordt de positieve pool. Verbindt men deze door een geleiding met de nega- tievc plaat, zoo heeft men opnieuw ontleding van het //2S0t en de ionen llt cn S0k komen respectievelijk aan de positieve en negatieve plaat. Aan de positieve heeft een secundaire werking plaats aangegeven door: PbO, + II, + II,SOi =PbSOi -f 211,0. Aan de negatieve daarentegen: Pb -f SO„ = PbSOv Het gehalte aan zwavelzuur in de vloeistof wordt dus minder cn daarmede ook het soortelijk gewicht. Daarom doet dikwijls een gevoelige areometer dienst om den toestand van lading cn ontlading aan te geven. Wij moeten de opmerking maken dat de hier aangegeven scheikundige reacties de voornaamste zijn, die plaats hebben. De andere, die gewoonlijk plaatselijk zijn, kunnen wij stilzwijgend voorbijgaan. Gedurende de lading hebben de accumulateurs een tegcn-electromotorische kracht. Zij stijgt van 2,0 tot ongeveer 2,7 Volt. Is deze laatste waarde bereikt, zoo heefteen levendige gasontwikkeling plaats, welke evengoed als aanwijzer voor het volledig laden aangemerkt kan worden. Bij de ontlading daalt de E. M. K. spoedig tot 2,0 Volt; deze waarde behoudt zij gedurende eenigen tijd, om daarna te dalen. Gewoonlijk rekent men de ontlading afgeloopen, als de E. M. K. nog 1,85 Volt is. liet is gebleken niet wenschelijk te zijn de ontlading verder voort te zetten. De stroom, die voor lading dient, of die, welke bij ontlading ontstaat, mag een bepaalde sterkte, die in verband staat met de oppervlakte der platen, niet overschrijden. Men kan dit uitdrukken door te zeggen dat de stroomdichtheid in de accumulateurs een zekere waarde niet mag overtreffen. Deze is op ongeveer 1 a 2 Ampère per vierkante decimeter te stellen. Bij grootere stroomdichtheid trekken de looden platen ecnigszins krom cn is de ontwikkeling der ionen te snel. liet eerste heeft tengevolge dat de «specie" uit de loodplaten valt. Aangezien de inwendige weerstand van een accumulator zeer klein is, zalmen, om te groote stroomdichtheid te voorkomen, vooral moeten letten op zoogenoemde kortsluitingen, d.w. z. op verbindingen tusschen neg. en pos. plaat die zeer geringen weerstand hebben. De capaciteit van een batterij van accumulateurs wordt aangegeven in Ampère uren. Wordt een batterij, om geladen te worden, gedurende I uren geladen door een stroom van n ampères, zoo is de lading nt Ampère-uren. In het algemeen kan zij dan een stroom van 7 n1 Ampères gedurende /'uren leveren, als n't1 =nl; mits « en n1 niet veel verschillen. Gedurende de lading is voor ieder der p elementen , waaruit de batterij bestaat, een E. M.K. van 2,7 Volt noodig; gedurende de ontlading levert elk element een E. M.K. van 2,0 Volt. De voor de lading noodige arbeid is dus: -,7 P X " I X 3000 Joules en hiervan komt gedurende de ontlading terug 2,0 j) X nxlx X 3600 Joules of, in meer gebruikelijke namen: er zijn noodig 2,7 p n t Watt-uren en er komen terug 2,0 p n' lx Watt-uren. Neemt men een batterij van elementen in gebruik om een clectromotorischc kracht van bv. 110 Volt te ontwikkelen, zoo zal men MO daarvoor= 60 elementen noodig hebben. Zijn de elementen pas geladen, zoo heeft ieder een E. M. K. van 2,2 volt en alsdan zouden 50 voldoende zijn. Men neemt daarom 10 zoogenoemde schakelcellen om van deze er meer of minder bij de overige 50 te voegen, ten einde de E. M.K. van 110 volt te ontwikkelen. liij de lading dezer batterijen is dan aan de polen daarvan een potentiaal-verschil van ongeveer 140 volt noodig. Deze wordt door een dynamo geleverd. Bij het begin der lading worden alle 00 cellen ingeschakeld. De tegen-E. M. K. is dan ruim 2,2 volt per clement en de ladingsstroom ontstaat door een potentiaal-verschil van + 8 Volt. Naarmate de lading toeneemt, neemt ook de tegen-E. M. K. van ieder clement toe. Daalt daardoor de stroomsterkte te veel zoo schakelt men 1 element uit, daarna een tweede enz. tot eindelijk alle 10 schakelcellen zijn uitgeschakeld. Alsdan is de tegen-E M. K. nog ongeveer 135 Volt. De 60ste cel krijgt dus gedurende een korteren tijd een lading als de 59ste, cn deze weer gedurende korteren tijd als de 58ste, enz. Dij de ontlading evenwel worden ook deze cellen het minst gebruikt en indien men dus in den beginne de schakelcellen een flinke lading geeft, zal met behulp der 50 cellen en de 10 schakelcellen een constante E. M.K. en daardoor een constante stroom te verkrijgen zijn, die voor electrische verlichting zeer bruikbaar is. Men kan ook bij do lading de batterij in twee onderdeden verdcelen, die naasl elkander geschakeld worden. De dynamo kan dan van kleiner spanning zijn. Het in- en uitschakelen van schakelcellen geschiedt door middel van een handel, dat over koperen blokjes gaat, die met de verbindingen tusschen de cellen in contact staan. Het handel (fig. 75) is draaibaar om een as. liet draagt een koperstuk a van zoodanige breedte, dat gedurende de beweging de stroom niet onderbroken wordt, doch aangezien hierdoor gedurende korten tijd voor de schakelcel, die in- of uitgeschakeld wordt, een kortsluiting zou kunnen ontstaan, is de inrichting iets samengestelder gemaakt. Aan het handel is een zijarm b, die van a is geïsolecid en die met twee contacten langs het koper sleept. De draden, die naar de schakelcellen voeren , zijn vastgemaakt aan kopcrblokjes 1,2... Aan weerszijden daarvan zijn stukken koper P, en I\, die onderling verbonden zijn door een weerstand IV. Staat n op 1 of op 2, zoo gaat geen stroom door P, of P,. Verplaatsen wij nu het handel naar links, zoo komt b met het eene contact op 1 en met het andere blijft het op P,, a staat dan met P, in contact. De stroom gaat nu door a op P2 over en komt door IV en b op 1 en zoo in de batterij. Bij nog verdere verschuiving komt a op 2, doch intusschen heeft « een oogenblik verbinding gebracht tusschen P2 en 2 terwijl b contact tusschen 1 en maakt. Alsdan vormt de cel tusschen P, en P, met 1, b, /»,, IV, P, en a, een gesloten keten. I)e weerstand IV is daarom zoodanig gekozen, dat de stroom dan door de cel geleverd, geen grooter sterkte heeft dan de maximale, waarvoor de accumulator vervaardigd is. § 18. DE INSTALLATIE AAN DE K. M. A. De electrische installatie aan de K. M. A. is ingericht met liet oog o]) de behoeften van het onderwijs in de clectrotechniek. Zij is geleverd door de llaarlemsche Machine-fabriek te Haarlem en ontworpen door den ingenieur Dufoir. De toestellen staan gedeeltelijk in het Stoomketeliiuis, gedeeltelijk in Leerzaal 4. In het stoomketelhuis, lig. 70, bevinden zich de stoomketel, de stoommachine, de shunt dynamo en een schakelbord. l)e stoomketel geeft 5 atmosfeeren druk en voert den stoom naar een verticale stoommachine van 2 effectieve paardekrachten Kr wordt gerekend op 300 slagen per minuut. De zuigerstang doet de krukas 300 omwentelingen per sccunde maken, liet vliegwiel is omgeven door een riem zonder einde, die over een poelie, verbonlen aan het anker van den dynamo, gaat en 5-voudige overbrenging geeft, liet anker doet daarom 1500 wentelingen per minuut. De shunt-dynamo heeft een Granime-ankcr. De figuur geeft een schema van de wikkeling der veldmagneten. Op het schakelbord bevinden zich nog eenige andere toestellen: a. De shunt-regulateur. Ilij heeft twee soorten draden, nl. een stel dunne voor ruwere en een stel dikkere voor fijnere regeling van den weerstand in de shunt. b. Een Volt-meter, door dunne draden verbonden met ile beginpunten der buitenleiding. Hij geeft de klemspanning aan. Deze kan tot 05 Volt opgevoerd worden, doch bij de lading der accumulateurs wordt zij meestal 50 Volt genomen. c. Een automatische stroomverbreker. Hierdoor wordt de buitenleiding automatisch verbroken als de stroom beneden een bepaald bedrag daalt. De buitenleiding is in enkele windingen gevoerd om een stuk week ijzer. Een koperen hefboom, die door een sterke veer wordt teruggetrokken, heelt aan het eene einde een haak, die door een uitstekend deel van het anker van den zooeven bedoelden electroinagneet wordt vastgehouden, als de stroom sterk genoeg is; doch door de veer wordt teruggetrokken als de stroom te zwak wordt. Komt door onvoorziene omstandigheden een kortsluiting in de buitenleiding, zoo zullen de veldmagneten hun magnetisme verliezen en zal de stroom al spoedig zoo zwak worden dat de automaat werkt. d. Een gewone stroomverbreker, die met de hand bestuurd wordt. e. Een loodsluiting, d.i. een loodplaatje of looddraadje, waardoor de stroom gaat en dat zoodanigen weerstand heeft, dat liet bij een stroomsterkte, die het maximum der gewoonlijk geleverde stroomsterkte, nl. 1G Ampère, overschrijdt, door de warmte-ontwikkeling smelt. Vanaf het schakelbord loopen 2 blanke koperdraden van ongeveer 4 mM. dikte, door liet stoomketelhuis en over het terrein der K. M. A. naar Zaal 4. In deze zaal bevindt zich een accumulatoren-batterij van 31 cellen, waarbij 4 schakelcellen, benevens een schakelbord. In tig. 77 is de inrichting schematisch aangegeven. Aan de westzijde van het lokaal komen de draden, van het stoomketelhuis afkomstig, binnen en staan in verbinding met twee koperblokjes M, M, op liet schakelbord (de rechtsche twee blokjes). Door draden, achter het bord verborgen, staan die blokjes in contact met twee roodkoperen platen -f- cn —• De draad die naar -f- gaat, voert den stroom door een Ampère-meter, die tot 30 Ampères kan aanwijzen. Deze toestel is van het systeem Hummel. Vanaf de koperdraden -f- en — loopen een aantal draden. 1°. Drie stel, waaraan de buitenleiding aangebracht kan worden cn wel voor stroomen tot een maximum van 5, van 10 of van 25 ampères. In elk dezer draden is een loodsluiting (L. S.). 2°. Vanaf -f- gaat een draad naar het blokje a van een commutator met handel. Staat liet handvat loodrecht op het schakelbord, zooals in de teekening is verondersteld, zoo zijn alle verbindingen verbroken, doch is het naar boven overgedrukt, zoo staat a in contact met liet 4de blokje b (van rechts gerekend) cn daardoor met de positieve pool van een batterij van 10 elementen, waaronder de 4 schakelcellen. Deze accumulateurs zijn geplaatst in een kast met luchtkoker, in den zuidwesthoek van het lokaal. De negatieve pooldraden der scliakelcellcn gaan naar den cellenschakelaar, waarvan de inrichting in de vorige paragraaf is beschreven. Vanaf dezen schakelaar gaat de stroom naar den onderste van 2 weerstands- regulateurs (W. R.), voorzien van nieuwzilverd raden en een loodsluiting, verder naar een stroomrichting-aanwijzer en eindelijk naar plaat — 3°. Vanaf -}- gaat een draad naar de positieve pool van een afdeeling van 15 accumulateurs, in dezelfde kast onder de vorige geplaatst. Vanaf de negatieve pool gaat de stroom naar de bovenste der twee weerstandsregulateurs, van daar naar een Ampère-meter, wijzende tot 10 ampères en eindelijk naar de plaat —. Bij de beschrijving der sub 2° en 3° bedoelde geleiding is verondersteld dat de dynamo stroom levert en dat deze dient ter lading van de accumulateurs, die, zooals daaruit blijkt, in twee naast elkander geplaatste deelen gesplitst zijn. De eerstbeschreven Ampère-meter geeft dan de stroomsterkte van den onverdeelden stroom aan, de sub 3° genoemde, die van het eene deel; het verschil is dus de stroomsterkte in de batterij met 16 cellen (bovenste batterij). De accumulateurs zijn geleverd door de fabriek te Hagen. Zij zijn berekend op een ladingsstroom van 8 Ampères en hebben een capaciteit van 24 Ampère-uren. De weerstand der weerstand-regulateurs is zoodanig, dat, als deze weerstanden den geheelen buitenweerstand uitmaken, de ontladingsstroom ongeveer 8 Ampères is. In gewone omstandigheden worden de batterijen om de drie tl vier weken geladen, doch dit is afhankelijk van het stroomverbruik in de les. Men kan door de getroffen inrichting een stroom van 10 Ampères bij 30 Volt spanning verkrijgen, doch ook 8 Ampères bij 00 Volt. Indien nl. de commutator in den beschreven stand blijft staan en de dynamo uitgeschakeld, doch de buitenleiding aangebracht wordt, zoo zullen de beide batterijen stroom in de buitenleiding geven en deze zal 2 X 8 Ampères kunnen bedragen. Zet men evenwel liet handel van den commutator naar beneden, zoo staan de beide batterijen achter elkaar, en is dus de stroom 8 Ampères bij 00 Volt spanning. Die spanning kan evenwel niet behouden blijven gedurende de geheele ontlading, echter wel 55 Volt. Uit de figuur is gemakkelijk de stroomloop na te gaan. Op het schakelbord is verder nog een Volt-meter, wijzende tot 00 Volt. Hij staat in verbinding met een commutator. Daardoor is hij in staat verschillende aanwijzingen te geven als: 1°. het potentiaal-verschil tusschen de + en — plaat; 2°. dat tusschen de polen der boven-batterij; 3°. dat tusschen die der beneden-batterij; 4". dat der geheele batterij. In de figuur is het handel niet geteekend. De verbindingsdraden zijn gestippeld. Ten overvloede zijn de uiteinden van een zelfden draad door gelijke cijfer 1, 2, 3, 4 of 5 aangeduid. Om ook met den toestel een stroom te verkrijgen, zooals hij door een paar Bun=en-cellen geleverd zoude worden, zijn in de verbindingsplaatsen van schakelcellen en cellen-schakelaar kleine boringen aangebracht. Men kan daardoor den stroom afnemen van i, 2, 3 of 4 schakelcellen, dus voor 2, 4, G of 8 Volt. Dij gebruik van den inductor van Ruhmkorff zijn 8 Volt meestal voldoende. Het is mogelijk met deze inrichting een stroom van 24 Ampères te verkrijgen. Men laat dan den dynamo een stroom van 10 Ampères geven, schakelt de cellen der twee batterijen in spanning en verkrijgt aldus nog 8 Ampères.