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Elektrische Spannung 



4b) Direkte Spannungsmessung! 

 nach dem Elektrometerprinzip. a) ! 

 Elektrostatische Elektrometer. Wie 

 eingangs erwhnt, ist das Kompensations- 

 verfahren oder das Prinzip der Abgleichung 

 nicht in den besonderen Eigenschaften der 

 Spannung begrndet, sondern ganz allge- 

 mein anwendbar. Das eigentliche Spannungs- 

 meprinzip besteht darin, aus den von der 

 Spannung ausgebten Krften auf ihre 

 Gre zu schlieen. Dieses Prinzip ist in 

 den Elektrometern angewandt. Da diese 

 jedoch zum grten Teile in dem Artikel 

 Elektrostatische Messungen" ausfhr- 

 lich behandelt sind, kann hier nur kurz auf 

 sie eingegangen werden. 



Die Quadrantelektrometer bestehen 

 aus vier leitenden Quadranten, die von- 

 einander sorgfltig isoliert sind und eine 

 geschlitzte Schachtel bilden. Je zwei gegen- 

 berliegende Quadranten sind untereinander 

 leitend verbunden. In der Schachtel schwingt 

 die bisquitfrmige Nadel, die zusammen mit 

 einem Ablesespiegel an einem feinen leitend 

 gemachten Faden aufgehngt ist. Legt 

 man zwischen die beiden Quadrantenpaare 

 eine Spannung, wobei das eine von ihnen 

 geerdet ist, und an die Nadel eine konstante 

 Hilfsspannung, so wird die Nadel mit dem 

 Ablesespiegel durch die Anziehungs- und 

 Abstoungskrfte zwischen ihr und den 

 Quadranten um einen von der Gre der 

 Spannungen abhngenden Winkel gedreht. 

 Die Drehung wird durch einen auf den 

 Spiegel geworfenen Lichtstrahl in vergrer- 

 tem Mae angezeigt. Ein anderes Verfahren 

 besteht darin, auch die Nadel an Erde zu 

 legen. 



Da die wirkenden Krfte uerst gering 

 sind, so sind die Quadrantelektrometer sehr 

 empfindliche Apparate, die eine sehr sorg- 

 fltige Behandlung verlangen und erst 

 nach einiger Uebung gemeistert werden. 

 Andererseits lt sich mit ihnen bei Inne- 

 haltung der ntigen Vorsichtsmaregeln eine 

 groe Genauigkeit erreichen. 



Die Eichung der Quadrantelektrometer 

 wird mit dem Cadmiumnormalelement aus- 

 gefhrt. Sie messen ebensogut Gleich- wie 

 Wechselspannungen und geben im letzteren 

 Falle die Effektivwerte. 



Zur Messung hoher Spannungen benutzt 

 man das Prinzip des Elektroskopes. Zwei 

 nebeneinander in einer abgeleiteten Metall- 

 lille herabhngende dnne Metallblttchen 

 stoen einander ab, wenn sie auf ein hohes 

 Potential geladen werden. Die Gre der 

 Abstoung lt sich an einer geeichten 

 Skale ablesen. Das Verfahren ist roh. 



) Das Kapillarelektrometer. Wich- 

 tig zu Messungen kleiner Spannungen bis zu 

 einem Volt ist das Kapillarelektrometer nach 

 Li pp mann. Da es in den Abschnitt ber 



elektrostatische Messungen nicht aufgenom- 

 men ist, mge es hier genauer beschrieben 

 werden. Es kann nur zur Messung von 

 Gleichspannungen benutzt werden. 



Die Grundlage des Kapillarelektrometers 

 ergibt sich aus folgendem Versuche: Eine 

 sehr groe und eine sehr kleine, durch den 

 Meniskus eines kapillaren Fadens gebildete 

 Quecksilberoberflche werden als Elektroden 

 in verdnnte Schwefelsure gebracht. Wer- 

 den sie leitend miteinander verbunden, so 

 stellt sich der Quecksilbermeniskus in der 

 Kapillaren auf einen bestimmten Punkt 

 ein. Legt man dann eine Spannung an die 

 Elektroden, so ndert sich die Stellung des 

 Quecksilbers der Spannung entsprechend, 

 solange die angelegte Spannung unter einem 

 Volt bleibt und der Meniskus die negative 

 Elektrode (Kathode) ist. 



Dieses eigentmliche Verhalten des Me- 

 niskus rhrt daher, da das Quecksilber in 

 einer Kapillaren, die sich oben zu einem 

 Keservoir voll Quecksilber erweitert, durch 

 die Oberflchenspannung gegen die Schwer- 

 kraft in die Hhe gehoben wird. Wird eine 

 Spannung an die Zelle gelegt, so polarisieren 

 sich ihre beiden Elektroden und zwar im 

 umgekehrten Verhltnis ihrer Oberflchen- 

 gre. Das heit, es polarisiert sich prak- 

 tisch nur der Meniskus in der Kapillaren. 

 Die Polarisation besteht darin, da von 

 dem durch die Spannung negativ geladenen 

 Quecksilber aus dem Elektrolyten positive 

 Ionen angezogen werden und ber seiner 

 Oberflche eine Schicht bilden, wie Figur 6 

 zeigt. Die entstandene elektrische Doppel- 



Fig. G. Elektrische 

 Doppelschicht zwischen 

 Quecksilber und ver- 

 dnnter Schwefelsure. 



-Hg 



rzr-_z-^,-- -Elektrolyt 



Schicht sucht die gekrmmte Flche des 

 Meniskus zu strecken, weil dann die ein- 

 ander abstoenden gleichen, dicht neben- 

 einander liegenden Elektrizittsteilchen am 

 weitesten voneinander entfernt sind. Die 

 Doppelschicht verringert also die Ober- 

 flchenspannung des Quecksilbers und die 

 Folge ist, da der Meniskus sinkt. Die 

 nebenstehende Figur 7 lt den Zusammen- 

 hang zwischen polarisierender Spannung und 

 Oberflchenspannung erkennen. Die Figur 

 zeigt, da die Oberflchenspannung ein 

 Maximum besitzt, wenn der Meniskus ka- 

 thodisch mit 1,0 Volt polarisiert ist. Das 

 bedeutet, da gerade bei dieser Polarisation 

 keine Doppelschicht vorhanden ist, da sich 

 also schon beim Eintauchen des Queck- 



