Some experiments on the velocity of transmission of electric disturbances, and their application to the theory of the striated discharge of gases. (Q1534352)

1) Um die Annahme zu prüfen, dass die Fortpflanzungsgeschwindigkeit elektrischer Schwingungen längs eines Drahtes gleich der Lichtgeschwindigkeit in dem umgebenden Dielektricum ist, lässt der Verf. den Draht sich in einem Punkte \(B\) in zwei Zweige \(BM, BM'\) von den Längen \(l\) und \(l'\) spalten, deren Enden \(M, M'\) durch eine Funkenstrecke verbunden sind; das Minimum der Funkenstrecke findet statt, wenn die Potentiale in \(M\) und \(M'\) gleich sind. Ist \(v\) die Fortpflanzungsgeschwindigkeit in dem mit Luft umgebenen Zweige \(l\), \(v'\) in dem mit einem andern Dielektricum umgebenen Zweige \(l'\), ferner \(\varphi_0 \cos nt\) das Potential in \(B\), \(P\) und \(P'\) das Potential in \(M\) und \(M'\), so ist \[ \varphi_0 \cos nt=P\cos\;\frac {nl}v =P'\cos\;\frac {nl'} {v'}\,; \] beim Minimum der Funkenstrecke muss also \(\frac lv=frac {l'} {v'}\) sein. Durch Veränderung von \(l\) ergab sich in Paraffin \(\frac {v'}v=\frac {l'}l=4:5,4\), in Schwefel \(\frac {v'}v=4:6,81\), welche Zahlen nahezu gleich den reciproken Quadratwurzeln aus den Dielektricitätsconstanten sind, wodurch die obige Annahme bestätigt wird. 2) Aus noch nicht beendigten Versuchen schliesst der Verf., dass auch in Gasen die Elektricität sich mit einer der Lichtgeschwindigkeit vergleichbaren Geschwindigkeit fortpflanzt. Nimmt man nun an, dass hierbei die Elektricität durch die geladenen Atome fortgeführt wird (vgl. die vorhergehende Abhandlung (JFM 22.1139.01)), so kann man schwerlich voraussetzen, dass hierbei die Atome sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegen, da dann die ihnen mitgeteilte kinetische Energie grösser sein würde als die potentielle elektrische Energie der Leiter, zwischen denen die Entladung übergeht. Der Verf. stellt daher folgende Theorie auf. Durch die elektromotorische Kraft werden zunächst die Gasmolecüle in der Nähe der einen Elektrode, z. B. der negativen, auf einer gewissen endlichen Strecke gespalten, und ein positives Atom begiebt sich an die Elektrode, worauf die übrigen Atome der Kette sich wieder vereinigen. Findet diese Wiedervereinigung in einer Zeit \(T\) statt, und soll die Entladung mit der Lichtgeschwindigkeit \(V\) fortschreiten, so muss die Wiedervereinigung auf einer Strecke \(VT\) stattfinden und am anderen Ende derselben ein negatives Atom ausgeschieden werden, welches dann gewissermassen die negative Elektrode für eine weitere Fortsetzung der Entladung bildet. So löst sich die ganze Entladungsbahn in einzelne ``Grotthus'sche Ketten'' von der Länge \(VT\) auf, deren Enden die Grenzflächen je einer der Schichten bilden, aus denen die geschichtete Entladung besteht. Hiermit stimmt die Wirkung eines Magneten auf die Schichten überein, indem sich dabei jede einzelne Schicht wie ein biegsamer Leiter mit befestigten Enden verhält. Nimmt man für \(T\) die zum Durchlaufen des halben mittleren Molecularabstandes mit der mittleren molecularen Geschwindigkeit nötige Zeit, so ergiebt sich für die Dicke \(VT\) der Schichten in der That ein Wert von der Ordnung des beobachteten. In der Zeit, wo zwischen den Enden einer Schicht eine Elektricitätsmenge 1 übergeht, ist die geleistete elektrische Arbeit gleich der Potentialdifferenz \(\varphi\) zwischen den Enden der Schicht; diese muss gleich dem durch die chemischen Aenderungen eintretenden Zuwachs \(w\) der potentiellen Energie sein, den man als constant annehmen kann. Befinden sich also \(n\) Schichten zwischen den Elektroden, und ist \(K\) das Potentialgefälle zwischen der ersten Schicht und der Kathode, so ist die Potentialdifferenz zwischen den Elektroden, wenn zwischen ihnen die Entladung stattfindet, \[ P=K+nw. \] Ist folglich \(l\) die Entfernung der Elektroden, \(\lambda\) die Dicke einer Schicht, \(\lambda_0\) die Dicke der Schicht an der Kathode, so ist \[ n=\frac {l-\lambda_0} {\lambda}, \] mithin \[ P=K-\frac {\lambda_0} {\lambda}\;w+\frac w{\lambda}\;l=K'+\alpha l, \] d. h. das Entladungspotential ist eine lineare Function der Funkenlänge, was mit den Beobachtungen von Paschen (Wied. Ann. XXXVII) übereinstimmt.