Naturwissenschaftliche Wochenschrift. 



Neue Folge 15. Band; 

 der ganzen Reihe 31. Band. 



Sonntag, den 9. April 1916. 



Mummer 15. 



[Nachdruck verboten.] 



Hat die Elektrizitat Masse ? 



Von K. Schiitt, Hamburg. 



Wenn wir von einem ,,elektrischen Strom" 

 sprechen, so kommt hierbei unsere Vorstellung 

 von einer stofflichenBeschaffenheit der Elektrizitat 

 zum Ausdruck. Wir stellen uns vor, dafi in dem 

 Leiter etwas fliefit und zwar hat man friaher zwei 

 elektrische Fluida, das positive und das negative, 

 angenommen. Die grundlegenden Untersuchungen 

 Faraday's um die Mitte des vorigen Jahrhunderts 

 zeigten, dafi die GroSe der anziehenden oder ab- 

 stofienden elektrischen Krafte wesentlich beein- 

 flufit wird durch das Medium, in welches die Kon- 

 duktoren eingebettet sind, das Dielektrikum. Die 

 Folge dieser Entdeckung war, dafi man sich in 

 der nachsten Zeit weniger mit den Vorgangen in 

 dem stromdurchnossenen Draht, als mit den Er- 

 scheinungen in seiner Nachbarschaft , dem Felde, 

 beschaftigte, Untersuchungen, die in der Max- 

 well'schen Theorie der elektromagnetischen 

 Felder und in der experimentellen Bestatigung 

 der M a x w e 1 1' schen Anschauung durch Hertz 

 ihre Kronung fanden. Erst in neuerer Zeit hat 

 man den Vorgangen im Innern des Leiters wieder 

 mehr Interesse zugewandt; das Resultat ist die 

 Elektronentheorie. die die stoffliche Auffassung 

 der Elektrizitat bestatigt, allerdings mit der Ein- 

 schrankung, dafi man heute nur ein einziges elek- 

 trisches Fluidum, die negative Elektrizitat, annimmt. 

 Im folgenden soil die Entwicklung dieser An- 

 schauung in ihren wesentlichen Ziigen geschildert 

 werden ; dabei wird sich die Beantwortung der 

 Frage nach der Masse der Elektrizitat von selber 

 ergeben. 



Den Anstofi zu der neuen Theorie haben eben- 

 falls die Untersuchungen Faraday's iiber Elek- 

 trolyse gegeben. Schickt man den Strom durch 

 eine Reihe hintereinander geschalteter Zersetzungs- 

 zellen, die die wasserigen Salzlosungen verschie- 

 dener Metalle enthalten, so findet man, daS sich 

 die am negativen Pol abgeschiedenen Metall- 

 mengen wie die Aquivalentgewichte (Atomgewiclit 

 dividiert durch Wertigkeit) verhalten. Da die 

 Stromstarke in der ganzen Leitung dieselbe ist, 

 folgt daraus, dafi das Grammaquivalent jedes Ions 

 dieselbe elektrische Ladung, namlich 96530 Cou- 

 lombs durch den Elektrolyten beforclert hat. Aus 

 chemischen Versuchen iiber die Gewichtsverhalt- 

 nisse, unter denen die chemischen Elemente Ver- 

 bindungen miteinander eingehen, geht hervor, daQ 

 chemisch aquivalente Mengen eine gleiche Anzahl 

 ,,Valenzstellen" enthalten, d. h. folgendes: die Zahl 

 der Atome in einem Grammaquivalent (i g) Wasser- 

 stoff sei n , und da Wasserstoff einwertig ist, ist 

 die Zahl der Valenzstellen auch n. Ein Gramm- 

 atom Zink enthalt auch n Atome, da es zwei- 



wertig ist, ist die Zahl seiner Valenzstellen 2n, 

 die eines Grammatoms des dreivvertigen Alu- 

 miniums 3 n. Nehmen wir an, dafi man durch 

 Verbindungen der drei Elemente in wasseriger 

 Losung 96 350 Coulombs hindurchschickt, so schei- 

 den sie aus: I Grammaquivalent H, *! Gramm- 

 aquivalent Zn, '/g Grammaquivalent Al; doch ist 

 die Zahl der in jeder Losung ausgeschiedenen 

 Valenzstellen n. Jede Valenzstelle irgendeines 

 Elements fiihrt also ein und dieselbe Ladung mit 

 sich, deren Grofie wir erhalten, wenn wir 96350 

 durch n dividieren. Helmholtz war der erste, 

 der in einer 1881 zum Gedachtnis Faraday's 

 gehaltenen Rede diese SchluSfolgerungen zog. 

 Gleichzeitig sprach er aus, dafi man gezwungen 

 sei, gevvissermafien positive und negative Atome 

 der Elektrizitat anzunehmen. Die Ladung einer 

 Valenzstelle nannte er ein Elementarquantum. 

 Wie sich aus dem oben Gesagten ohne weiteres 

 ergibt, tragt ein Atom als Ion so viele Elementar- 

 quanten als seine Wertigkeit angibt. Die Ladung 

 des Elementarquantums lafit sich leicht berechnen, 

 da neuerdings die Zahl der im Grammolekul ent- 

 haltenen Molektile (Avogadro'sche Zahl) nach sehr 

 vielen verschiedenen Methoden bestimmt ist: 

 n = 66-lO 22 . Das ist also die Zahl der in 2 g 

 Wasserstoff enthaltenen Molekiile; da Wasserstoff 

 zweiatomig ist, ist die Zahl der im Grammaqui- 

 valent (i g) enthaltenen Atome oder lonen ebenso 

 grofi. Dividiert man die mit diesem beforderte La- 

 dung von 96550 Coulombs durch n, so erhalt 

 man die Ladung e des Elementarquantums m zu 



1,5-10 1!l Coulombs. 



Da ein Coulomb gleich 3-IO 9 elektrostatische 

 C. G. S. Einheiten ist, ergibt sich fur e 

 4,5 icr* 1 " C. G. S. Einheiten. 

 Eine wesentliche Sttitze und Erweiterung er- 

 hielt die Elektronentheorie durch Untersuchungen 

 iiber die Entladungserscheinungen in stark evaku- 

 ierten Rohren, die von einer Reihe von Forschern 

 in den QOerJahren des vorigen Jahrhunderts aus- 

 gefiihrt wurden. Besonderes Interesse nahmen 

 die Kat hodenstrahlen in Anspruch. Die 

 Tatsache, dafi sie aus ihrer geradlinigen Bahn 

 senkrecht zur Kathodenoberflache durch magneti- 

 sche und elektrische Felder abgelenkt werden, 

 zeigt, dafi sie nicht identisch mit Licht sind; sie 

 sind vielmehr eine korpuskulare Strahlung, die 

 negative Elektrizitat mit sich fiihrt. Durch ziem- 

 lich schwierige Versuche gelang es ihre Geschwin- 



p 



digkeit v und ihre spezifische Ladung , d. h. 



die von der Masse I g mitgefiihrte Ladung in 

 Coulombs zu messen. Blendet man namlich durch 



