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Galvanismus

[888] Galvanismus, die durch Berührung ungleichartiger Substanzen eregte Elektricität. A) Erscheinung des G. Im jähre 1789 machte Galvani die Entdeckung, daß, alser mit einer kupfernen Lanzette, in der er den Nerv enes präparirten Froschschenkels hielt, die zinnerne Shüssel, auf welcher der Schenkel lag, berührte, die Muskeln in Zuckungen geriethen; nach And. bestand die erste zufällige Beobachtung darin, daß die mittlst kupferner Häkchen an einem eisernen Geländer aufgehängten präparirten Froschschenkel zuckten, sobad sie zufällig das Geländer berührten. Galvani eklärte die Erscheinung Anfangs durch eine Art elektrischer, in den Nerven enthaltener Flüssigkeit, vernöge deren der organische Körper einer Leidener Fasche ähnlich sei, für welche die Muskeln die äußere der Nerv die innere Belegung sei; die Metalle dienten als Leiter zur Entladung dieser Flasche. Doch wieen Alex. Voltas Versuche[888] nach, daß ein zum Gelingen des Versuchs nothwendiger Umstand sei, daß der vom Nerven zum Muskel führende Leitungsbogen aus zwei verschiedenen, sich berührenden Metallen bestehen müsse, daß dagegen die Anwesenheit des Muskels nicht nothwendig sei, sondern das Experiment auch mit dein bloßen Nerven sich anstellen lasse, daß die beobachtete Elektricität nicht im Organismus entwickelt werde, sondern in dem Contacte der beiden Metalle seinen Ursprung habe, u. er wies diese Ansicht direct durch folgenden Versuch (Voltascher Fundamentalversuch) nach. Auf ein Goldblattelektrometer schraubte er einen kupfernen Condensator, dessen untere Platte mit den Goldblättern in leitender Verbindung war. Berührt man nun die untere Platte mit einem Stück Zink, während man die obere zur Ableitung mit dem Finger berührt, u. bebt man, nachdem man beide Berührungen wieder entfernt hat, die ooere Condensatorplatte auf, so divergiren die Goldblättchen u. zeigen sich mit negativer Elektricität geladen. Man erhält aber keine Divergenz der Goldblättchen, also keine Elekricität, wenn man statt des Zinks ein der Materie der Condensatorplatte gleichartiges Metallstück, hier also Kupfer, wählt. Es ist mithin zur Erzeugung dieser Contactelektricität die Berührung zweier heterogener Metalle nothwendig. Die an der Berührungsstelle auf das elektrische Gemisch zersetzend wirkende u. freie + E nach dem Zink, – E nach dem Kupfer treibende Kraft heißt elektromotorische Kraft. Hierbei ist die Spannung der sich auf der Condensatorplatte verbreitenden Elektricität von der Größe der Berührungsstelle unabhängig. Die so gewonnene Elektricität zeigt sich als mit der Reibungselektricität in allen Stücken identisch; daß sie aber nicht selbst etwa durch die bei obigem Versuch unvermeidliche Reibung des Zinks an dem Kupfer entstanden ist, bewies Volta dadurch, daß er aus Zink u. Kupfer ein Stäbchen zusammenlöthele, u. während er das Zinkende in der Hand hielt, mit dem Kupferende die, niere Condensatorplatte berührte; das Elektrometer wurde dadurch ebenso stark – geladen, als zuvor, u. da die Elektricität nach den früheren Versuchen nicht aus der Berührung des Kupferstäbchens mit der Kupferplatte stammte, so mußte sie aus der von aller Reibung freien Löthstelle zwischen Kupfer u. Zink ihren Ursprung haben, u. es ist hiernach, ne solche Löthstelle eine jahrelang unverändert fortdauernde Quelle der Elektricität. Fechner gab eine noch einfachere Weise des Versuches an; auf ein Bohnenbergersches Elektroskop (die Einrichtung eines solchen siehe unten unter D) schraubte er eine völlig eben geschliffene Kupferplatte, auf welche eine eben solche Zinkplatte aufzusetzen war. Der Contact scheidet die Elektricitäten, so daß + Elektricität auf das Zink u. ebensoviel – Elektricität auf das Kupfer sich verbreitet, doch beide binden sich gegenseitig, so daß nur ein geringer Theil sich frei über die Platten verbreiten kann, bei weitem der größte aber (mehr als das 1400 fache) an den Berührungsflächen verbleibt Hebt man daher die. Zinkplatte parallel mit der Kupferplatte ab, so verbreitet sich nun die vorher gebundene Elektricität frei über die Platten u. bewirkt den Ausschlag des Goldblättchens. Daß die Elektricitäten, während die Zinkplatte noch auf der Kupferplatte ruhte, sich nicht vereinigten, hinderte dieselbe Kraft, die sie trennte, u. von der Größe dieser, für die verschiedenen Metallecombinationen specifisch zu bestimmenden elektromotorischen Kraft hängt die Spannung ab, welche während der Berührung die Elektricität an den Berührungsflächen u. mithin auch auf den ganzen Kupfer- u. Zinkplatten erreichen kann. Da jeder Berührungspunkt eine unerschöpfliche Quelle von zu scheidender Elektricität ist, so wächst diese Spannung während der Berührung nicht mit der Größe der Berührungsfläche (daher es beim Voltaschen Fundamentalversuch nicht auf diese Größe ankam), wohl aber die Menge der sich an den Berührungspunkten bindenden Elektricitäten; daher ist ein Ausschlag des Goldblättchens an dem Fechnerschen Instrument während der Berührung der Platten gleich unmerkbar, so groß man auch die Platten nahm; es vergrößert sich aber mit den Platten der Ausschlag nach dem Abheben der oberen Platte, wenn dies nur vollkommen parallel geschieht; bleiben aber hierbei wenige Punkte länger in Berührung als die übrigen, go vereinigt sich plötzich ein großer Theil der vorher geschiedenen Elektricität u. man behält nur eine der Menge der zuletzt sich berührenden Punkte entsprechende gebundene Elektricität.

B) Spannungsreihe. a) Die zwischen je zwei festen Leitern wirkende elektromotorische Kraft ist für verschiedene Metalle verschieden, so daß z.B. Zink mit Blei in Berührung gebracht viel schwächer + elektrisch wird, als mit Kupfer od. Platin, u. daß z.B. Eisen mit Zink – elektrisch, mit Platin dagegen + elektrisch wird. Man kann aber eine Reihe der festen Leiter so bilden, daß jedes vorhergehende Glied mit den darauf folgend. u. in Berührung gebracht + elektrisch wird. Sie gestaltet sich nach Henrici u. Pfaff etwa so: Zink, Blei, Zinn, Antimon, Wismuth, Eisen, Messing, Kupfer, Silber, Quecksilber, Gold, Platin, Kohle, Graphit, krystallisirtes Graubraunsteinerz. Das neuerdings erst in größerer Menge dargestellte Aluminium verhält sich, in Ätzkali getaucht, nach Wheatstone negativ gegen Zink, positiv aber gegen Blei, Zinn u. alle folgende; nach Buff ist es sogar noch mehr positiv als Zink, in Salpetersäure getaucht wird es ähnlich dem Eisen passiv u. liefert dann mit Aluminium in kaustischem Kali eine der Bunsenschen gleich starke Kette. Zugleich gilt das Gesetz, daß die zwischen je zwei Gliedern jener sogenannten Spannungsreihe wirkende elektromotorische Kraft gleich der Summe der elektromotorischen Kräfte der Zwischenglieder ist. Daraus folgt zugleich, daß, wenn man drei od. mehrere Metalle übereinander schichtet, die auf den beiden Endplatten sich sammelnde Elektricität derjenigen gleich ist, welche sich bei ihrer unmittelbaren Berührung an ihnen gesammelt haben würde. b) Anders verhalten sich die feuchten Leiter in Berührung mit den festen, indem sie den Gesetzen der Spannungsreihe nicht gehorchen. Zwar wird durch diesen Contact auch Elektricität erregt, doch dieselbe ist sehr unbedeutend u. gegen die zwischen festen Körpern erregte meist verschwindend, u. es ist also daraus, daß Zink mit reinem Wasser – elektrisch wird, nicht etwa zu schließen, daß Platin mit Wasser um so viel mehr – elektrisch werden müßte, als die elektrische Differenz zwischen Zink u. Platin beträgt; vielmehr wird es nach Buff schwächer – elektrisch, nach Henrici sogar + elektrisch. Die feuchten Leiter verhalten[889] sich also, wenn man sie in Säulen von Metallplatten einschichtet, als Elektricitätserreger meist indifferent u. wirken fast nur als Leiter. Eine Ausnahme hiervon findet nur statt, wenn die metallischen Leiter selbst sehr geringe Differenz zeigen, z.B. Kupfer u. Wismuth, u. zum feuchten Leiter, welcher beide Metalle berührt, eine Flüssigkeit, z.B. verdünnte Salzsäure, gewählt wird, welche mit einem der Metalle (Wismuth) verhältnißmäßig kräftige Elektricität erregt. c) Auch die Flüssigkeiten im Contact unter einander geben nur eine höchst geringe Spannung von Elektricität, nur die Chlorüre u. Chloride sind von Henrici als beobachtbar gefunden worden, u. die auf gleicher Chlorstufe stehenden Körper bilden unter sich eine Reihenfolge, welche der Spannungsreihe ihrer Radicale gleichlaufend ist. d) Über die Berührung fester Leiter mit Gasarten lehren Hericis u. Buffs Versuche, daß die Metalle durch Berührung mit Wasserstoffgas stark – elektrisch, mit Chlor, Brom, Kohlensäure u. Sauerstoffgas + elektrisch werden. e) Bezüglich des elektromotorischen Verhaltens chemischer Mischungen ist erwiesen, daß Metalle durch Mischungen mit Sauerstoff, Schwefel, Phosphor, Iod, Chlor u. Kohle in der Spannungsreihe dem negativen Ende näher gerückt werden. Dasselbe läßt sich jed och nach Pouillet nicht in solcher Allgemeinheit von den Legirungen der Metalle sagen, da nur einige derselben, z.B. Schriftgießermischung, Messing, zwischen die Metalle, aus denen sie legirt sind, andere dagegen, z.B. Glockenmetall, Bronze, das Arcetische Metallgemisch, ganz unterhalb od. überhalb ihrer einzelnen Bestandtheile fallen. Besonders merklich ist dies Verhältniß bei den Amalgamen von Quecksilber mit Zink, Zinn, Blei u. Wismuth, welche sämmtlich bedeutend positiver als die reinen Metalle sind, obwohl sich Quecksilber gegen dieselben negativ verhält.

C) Die Voltaische Säule (Galvanische Kette, Hydroelektrische Kette). Die Eigenschaft der feuchten Leiter, sich zwischen Metallplatten als Elektromotoren ziemlich indifferent zu verhalten, macht das Princip der Multiplication der geschiedenen Elektricität u. die Darstellung eines Stromes möglich, der fortwährend den Verbindungsdraht zweier sich berührender fester Leiter durchströmt. Hat man nämlich ein galvanisches Plattenpaar, z.B. von Kupfer (K) u. Zink (Z), so wird in ihm durch die elektromotorische Kraft + Elcktricität nach Z – Elektricität nach K getrieben. Das Nämliche findet für ein zweites Paar statt. Um aber beide Kräfte zu addiren, darf man nicht das zweite Paar unmittelbar auf das erste schichten, so daß K, Z, K, Z abwechselt, denn dann hat man außer den beiden Berührungsflächen der beiden einzelnen Paare eine dritte nach entgegengesetztem Sinne wirkend zwischen der oberen Platte des ersten u. der unteren des zweiten, welche den Erfolg der einen von beiden anderen aufhebt; folglich ist zwischen der untersten K u. obersten Z die nämliche Spannungsdifferenz als bei, einem Paare. Dasselbe findet bei unmittelbarer Übereinanderschichtung von drei od. mehreren Paaren statt. Wenn man ferner die oberste Z u. die unterste K durch einen Draht z.B. von K verbindet, so kommt eine neue Berührung zwischen Z u. K in das System, welche der zwischen K u. Z entgegenwirkt u., da es auf die Größe der Berührungsfläche nicht ankommt, jene gerade aufhebt, so daß nirgends eine Spur von Elektricität zu bemerken ist. Anders verhält sich die Sache bei Anwendung eines feuchten Leiters (f. L.). Schiebt man nämlich zwischen je zwei Plattenpaare, welche so geordnet sind, daß in allen zugleich entweder K od. Z zu unterst liegt, eine mit Feuchtigkeit (sehr verdünnter Säure od. einer Kochsalzlösung) getränkte Pappe od. Tuchscheibe ein, so vermeidet man dadurch die Entstehung der neuen, nachtheilig wirkenden Berührungsflächen, u. die in gleichem Sinne geschiedenen Elektricitäten, welche durch die f. L. von einem Paare zum anderen fortgeleitet werden, summiren sich. Daher beträgt jetzt der Spannungsunterschied der ersten u. letzten Platte das Sovielfache des Spannungsunterschiedes von einem Plattenpaare, als wie viele Paare über einander geschichtet sind. Diese Anordnung von Plattenpaaren heterogener Metalle u. feuchten Leitern nach dem Schema K Z f. L. K Z f. L... f. L. K Z ist die Voltaische Säule; das mit Z bezeichnete Ende heißt das Zinkende od. der + Pol, das mit K das Kupferende od. der – Pol. Wird der – Pol ableitend berührt, der + Pol aber isolirt gelassen, so verschwindet die nach dem ersteren getriebene – Elektricität für die Beobachtung, die + Elektricität aber wird in jedem Paare nach dem Zinkende hingetrieben, u. indem man also vom Kupferende zum 2, 3,_... 10,_... 20_... Paare fortschreitet, kommt man an Punkte der Säule, die an + Elektricität mit dem 2-, 3-_... 10-_... 20-_... sachen derjenigen Elektricität geladen sind, welche ein Paar an dem freien Z zeigen würde, wenn K ableitend berührt wird. Das Analoge würde eine Säule zeigen, von deren Zinkende die + Elektricität abgeleitet wird. Hat man gber eine Säule von z.B. 100 Plattenpaaren u. keins der beiden Enden ableitend berührt, so wird auch hier in jedem Paare + Elektricität nach Z – Elektricität nach K getrieben. Am K Ende summiren sich die – Elektricität aus 100 Paaren, in dem 10. Paare von ihm aus die – Elektricität aus 90 u. die + Elektricität aus 10 Paaren, es ist also hier die Spannung der Zahl – 80 proportional; in den beiden mittelsten Paaren summiren sich die – Elektricität aus 50 u. die + Elektricität aus eben so vielen Paaren, hier ist also die Spannung 0; am Z Ende endlich ist sie + 100 proportional. Der Spannungsunterschied bei dieser isolirten Säule ist also der Zahl 200 proportional u. demjenigen gleich, welcher den beiden Polen der einseitig abgeleiteten Säule zukommt; der Unterschied besteht aber darin, daß bei der ersteren der Nullpunkt der Elektricität in der Mitte liegt, bei der letzteren am abgeleiteten Ende.

B) Eine Vergleichung der Voltaischen Säule mit der gemeinen Elektrisirmaschine, welche durch Reibung eines Isolators an einem Leiter die Elektricität scheidet, ergibt a) für die offene Säule, d.i. für eine solche, deren Pole nicht unter einander leitend verbunden sind, daß eine solche fortwährend von selbst geladen bleibt, indem der Verlust an Elektricität, welchen die Pole durch die ableitende Kraft der Luft, od. sonst erleiden, durch die aus der Säule zugeführte Elektricität immer wieder ersetzt wird, während die Elektrisirmaschine nur durch ununterbrochene Bewegung[890] in Wirksamkeit erhalten wird. Diese fortwährende Ladung der galvanischen Kette gilt in besonderem Sinne, wo der feuchte Leiter so gewählt wird, daß er mit der Zeit nur unmerkbare Änderungen erfährt. Dies ist bei Zambonistrockener Säule der Fall. Da nämlich alle organischen Stoffe (z.B. Papier) Wasser enthalten, so sind sie auch tauglich, als indifferente Leiter in der Säule zu dienen, so trocken sie auch scheinbar sein mögen. Belegt man daher Papier einerseits mit Zink-, andererseits mit Kupferschaum u. schichtet sehr viele, z.B. 2000 Scheibchen davon so übereinander, daß alle Zinkseiten nach einer Seite gerichtet sind, preßt auch zu vollständigerer Berührung der Blätter die Säule zusammen: so hat man einen Apparat, der an seinen Polen dieselbe Spannungsdifferenz zeigt, wie eine andere Voltaische Säule von 2000 Paaren, nur daß, wenn den Polen etwas Elektricität entzogen wird, der Verlust wegen der Schlechtigkeit der Leitung durchs Papier nicht so schnell wieder ersetzt wird. Daher die Zambonische Säule in feuchter, die Elektricität schnell ableitender Luft immer weniger geladen ist, obwohl die dem Papier sich mittheilende Feuchtigkeit auch wieder die Zuleitung zu den Polen aus der Säule etwas unterstützt. Rousseau hat die Zambonische Säule zum Diagometer benutzt. Der eine Pol derselben steht mit der Erde in Verbindung, von dem anderen führt ein Leiter zugleich zu einer Magnetnadel u. zu einem, ihrem Nordpol nahe gegenüberstehenden Metallkügelchen, so daß die Nadel vermöge der Abstoßung gleichartiger Elektricität bis auf einen, der constanten Stärke der Zambonischen Säule entsprechenden Grad abgelenkt wird. Die Zeit, in der sich jedoch Nadel u. Metallkugel soweit laden, daß ein Maximum der Abstoßung eintritt, richtet sich nach der Güte des vom Pole der Säule ausgehenden Zuleiters. Je nachdem man hierzu z.B. Olivenöl od. Mohnöl anwendet, so braucht jene Ladung 40 od. 27 Minuten Zeit. Es dient also das Diagometer zur Erkennung der Leitungsfähigkeit u. mittelbar auch gefälschter Stoffe. Stellt man zwei gleiche Zambonische Säulen neben einander so auf, daß bei der einen der + Pol, bei der anderen der – Pol nach oben gekehrt ist, u. verbindet man die beiden unteren Pole durch einen gut leitenden Metallstreifen, so ist es so gut, als hätte man eine Säule, deren beide Pole nach oben gekehrt sind. Hängt man genau in der Mitte zwischen ihnen ein Pendel auf, so bleibt dasselbe, von beiden Polen gleich stark angezogen, in Ruhe; gibt man ihm jedoch einen Stoß nach dem + Pole hin, so wird es in der Berührung mit ihm selbst + elektrisch u. dann von ihm ab-, vom – Pole angezogen; hier – elektrisch gemacht, schwingt es zum + Pole zurück, u. man würde in diesem Instrumente ein Perpetuum mobile haben, wenn es nicht ganz von dem Feuchtigkeitszustande der Luft abhinge, wie schnell zur Unterhaltung der Schwingungen die den Polen entzogene Elektricität aus der Säule wieder ersetzt wird, u. wenn überhaupt anzunehmen wäre, daß durch den elektrischen Proceß in der Säule wirklich nicht die geringste Veränderung vor sich ginge. Besteht das Pendel in einem langen u. schmalen Goldblättchen, so ist auch dies an sich wegen der entgegengesetzten Wirkung der beiden Pole in Ruhe. Theilt man ihm aber nur die geringste – Elektricität mit, so wird es augenblicklich vom + Pole angezogen u. beginnt nun eine Reihe von Schwingungen. Führt man überdies von den Polen der Zambonischen Säule Drähte zu zwei Messingscheiben, welche man jederseits dein Goldblatt beliebig nähern kann, u. verbindet man letzteres mit der unteren Platte eines Condensators, so hat man ein Elektroskop, das den höchsten Grad der Empfindlichkeit erreicht. Von seinem Erfinder heißt es das Behrenssche, von seinem Vervollkommner aber gewöhnlich das Bohnenbergersche Elektroskop. Zu vergleichenden Messungen ist freilich das Instrument in der beschriebenen Form unbrauchbar, weil die elektrische Ladung der beiden Messingscheiben in Folge der unvollkommenen Leitfähigkeit der Säule auf die Dauer nicht in gleicher Stärke erhalten werden kann. Diesem Übelstande hat jedoch Hankel dadurch abgeholfen, daß er die trockne Säule mit einer hydroelektrischen Kette in Gestalt eines kleinen, aus vielen Zellen bestehenden Trogapparates vertauschte. Weil hier die Spannung auf keiner Scheibe sich ändert, so bleibt das ungeladene Blättchen auch bei großer Annäherung der Scheiben ruhig, u. die Größen der Ausschläge, so lange sie nicht bis zur Berührung gehen, sind unter einander vergleichbar. Auch läßt sich die Empfindlichkeit des Instrumentes dat urch so erhöhen, daß schon die schwache Spann ung, welche aus der Berührung eines Stück Zink mit Kupfer hervorgeht, ohne Anwendung des Condensators unmittelbar nachgewiesen werden kann. Indem die Ausschläge mittelst eines zusammengesetzten Mikroskopes, das in dem Brennpunkte seines Oculars ein Glasmikrometer trägt, beobachtet werden, ist das Elektroskop zu einem wirklichen Meßinstrument erhoben. b) Der Umstand, daß die von den Polen abgeleitete Elektricität bei der Voltaischen Säule im Momente ersetzt wird, bei der Elektrisirmaschine aber die meßbare Zeit einer Umdrehung nöthig ist, um den Cylinder einmal zu entladen, wird von der höchsten Bedeutung, wenn es sich darum handelt, nicht Elektricität anzusammeln, sondern durch einen Conductor zu treiben. Bildet man also eine geschlossene galvanische Kette, d.h. verbindet man die beiden Pole der Voltaischen Säule durch einen Draht, so gleichen sich in ihm die, in verschiedenen Spannungen an den Polen vorhandenen Elektricitäten aus, die + u. – Elektricität strömen innerhalb des Drahtes nach entgegengesetzten Richtungen; während dessen aber strömen bei guter Leitung den Polen schon von Neuem u. unaufhörlich wieder die nämlichen Quantitäten Elektricität aus der Säule zu, um sich im Leitungsdraht wieder zu vereinigen. In einer gegebenen Zeit geschieht diese Entladung unzählige Male. Obwohl daher die Spannung an der Voltaischen Säule bei weitem nicht diejenige an der Elektrisirmaschine erreicht, so leistet doch jene wegen der unendlichen Geschwindigkeit der Entladung hier größeren Dienst als diese, bei der zu jeder Entladung eine meßbare Zeit gehört. Die Strömung der Elektricität durch den Conductor ist mithin das Gebiet des G.

E) Vervollkommnung der Voltaischen Säule. Für den Gebrauch der Voltaischen Säule ist die Güte der Leitung in ihrem Inneren von größter Bedeutung. Aber bei Voltas Vorrichtung trockneten entweder die feuchten Leiter bald, od., wollte man dem durch starkes Tränken der Pappscheiben[891] mit Wasser vorbeugen, so preßte der Druck der aufliegenden Platten die untersten Scheiben aus, so daß das Wasser herabrann. Eine solche unmittelbare feuchte Leitung zwischen mehr als zwei auf einander folgenden Paaren vereitelt aber die Multiplication binnen dieser Paare Diesen Übelständen zu begegnen, construirte man zunächst den Trogapparat, der aus einer Anzahl Plattenpaaren von zusammengelöthetem Kupfer u. Zink in Gestalt von Rechtecken besteht, welche in einem hölzernen, innen mit Harz überzogenen Kasten befestigt sind, so daß je zwei in einem Abstand von etwa 3''' stehen u. einen trogartigen Zwischenraum bilden, der mit Flüssigkeit ausgefüllt wird. Örsted bildete von Kupferblech einen sehr schmalen Kasten mit zwei großen Wänden u. schob in diesen, den letzteren parallel, eine etwas kleinere Zinkplatte mittelst eines hölzernen Rahmens so ein, daß sie das Kupfer nirgends berührte. Den Zwischenraum füllte er mit gesäuertem Wasser. Eine solche Vorrichtung heißt ein Voltaisches Element, u. man bildet aus ihm eine einfache Voltaische Kette, wenn man außerhalb der Flüssigkeit das Zink mit dem Kupfer durch einen Draht verbindet, den man in zwei zu diesem Ende an den oberen Rändern des K u. Z angebrachte Quecksilbernäpfchen taucht. Da durch diese metallische Verbindung dasselbe erreicht wird, als wenn sich Z u. K unmittelbar berührten, so geht die + Elektricität nach dem Z durch die Flüssigkeit nach beiden Seiten hin zum K, daher erscheint der + Pol am K (dem negativen Metalle), der – Pol am Z (dem positiven Metalle). Statt der einfachen kann man aber auch eine zusammengesetzte Kette (Galvanische Batterie) bilden, indem man das Zink des ersten Elementes mit dem Kupfer des zweiten u.s.f. verbindet. Dann hat man bei offener Kette an den beiden äußersten Gliedern einen Spannungsunterschied, welcher der Summe der Spannungen entspricht, welche durch alle Berührungen der Metalle unter sich u. mit den Flüssigkeiten hervorgebracht werden. Man schließt die Kette, indem man das Z des letzten Elementes mit dem K des ersten verbindet. Ähnlich ist die noch jetzt häufig gebrauchte Wollastonsche Batterie, Zinkstäbe, um welche beiderseits in möglichster Nähe Kupferplatten herumgebogen sind u. welche in Glasbecher mit verdünnter Schwefelsäure (¹/₁₆ Schwefelsäure) gestellt werden. Gassiot stellte aus 3520 Kupfercylindern mit Zinkstäben, welche sich paarweise in Gläsern mit reinem Wasser befanden, eine Batterie zusammen, welche Monate lang eine sehr hohe Spannung behielt. Die Smeesche Kette ist der Wollastonschen ähnlich, das Kupfer ist aber durch platinirtes Silber ersetzt; man erhält nämlich auf dem Silber einen Überzug von Platinmoor, wenn man die gereinigte Metallplatte in Platinkaliumchlorür taucht, mit dem negativen Pol einer nicht gar starken Säule in Verbindung bringt u. den positiven Pol gleichfalls in die Lösung eintaucht. Diese Smeesche Kette wird von vielen Seiten gerühmt, doch haben Müllers Messungen nicht eben einen Vorzug vor der Wollastonschen nachgewiesen. Da ferner die Leitungsfähigkeit der Flüssigkeit sich im Verhältniß ihres Querschnittes vergrößert (s. Elektrisches Leitungsvermögen), so änderte Davy (auch Children u. Hare) den Apparat dahin ab, daß die Kupfer- u. Zinkplatten, ohne daß sich dieselben berührten, spiralförmig in einander gewunden waren, so daß bei möglichster Raumersparniß möglichst große Flächen möglichst nahe einander gegenüberstanden, also ein recht kurzer Weg von recht großem Querschnitte der Elektricität geboten wurde. Mit einem solchen Elemente kann (da schon die eine Berührungsstelle außerhalb der Flüssigkeit mittelst des Schließungsdrahtes hinreicht, während der Ableitung, unaufhörlich neue Elektricität zu liefern) eine sehr große Quantität Elektricität in Umlauf gesetzt werden, wenn auch die Spannung gering u. nicht größer ist, als bei einem gewöhnlichen Plattenelemente. Mit diesein seinen Deflagrator od. Calorimotor entdeckte Davy zuerst die Erwärmung des Leitungsdrahtes u. die chemische Zersetzung mehrerer Flüssigkeiten, deren verschiedene Bestandtheile sich nach den verschiedenen Polen, d.i. den in die Flüssigkeit getauchten Platten, begaben. Eben diese Zersetzung u. die mit ihr verbundene Ablagerung fremdartiger Stoffe auf den Polplatten bringt den Zustand der Polarisation od. Ladung der Platten hervor, welcher den Übelstand nach sich zieht, daß die Stärke des Stromes nicht constant bleibt, sondern rasch abnimmt. Befindet sich z.B. eine Platinplatte (P) gegenüber einer Kupferplatte (K) in Kupfervitriol getaucht, so wird nach Schließung dieser einfachen Kette das P sich mit K bedecken; man erhält also ein System von drei sich berührenden Metallen K P K, welches nicht anders wirkt, als hätte man blos E; der Strom hört also auf. Stehen die Polplatten in verdünnter Schwefelsäure, so wird Wasserstoffgas an der negativen frei, Sauerstoffgas aber umhüllt entweder die positive, od. bildet mit ihr ein Oxyd, das sich in der Säure auflöst. Nun aber bildet Wasserstoffgas sowohl mit Sauerstoffgas als mit jedem Metall, aus dein die + Polplatte bestehen kann, einen dem ursprünglichen entgegengesetzten Strom. Es muß also eine Schwächung des Stromes eintreten u. sein gänzliches Verschwinden wird beim Trog- u. Becherapparate nur dadurch verhindert, daß das Wasserstoffgas die – Platte nicht vollkommen überzieht, sondern seiner Leichtigkeit wegen sich immer ablöst u. in Blasen aufsteigt. Bei einer aus Metallplatten u. Pappscheiben aufgebauten Säule ist dem Gas diese freie Bewegung nicht in dem Grade verstattet u. tritt daher die Polarisation noch stärker ein. Die Polarisation, welche für die galvanische Kette von größter Bedeutung ist, ist erst in der neueren Zeit Gegenstand der wissenschaftlichen Betrachtung geworden. Um der die Wirksamkeit der Kupfer-, Zink- od. ähnlichen Ketten allmälig schwächenden Polarisation vorzubeugen, hat Daniell die constante Batterie erfunden. Das Wesentliche derselben ist die Anwendung zweier Flüssigkeiten Behufs der Wegschaffung der aus den Flüssigkeiten entwickelten Gase von den Polplatten. In Bezug auf das Sauerstoffgas am Zink wird dies leicht dadurch erreicht, daß man der das Zink umgebenden Flüssigkeit einen Theil Schwefelsäure zusetzt, indem dann das Zink durch den hinzutretenden Sauerstoff oxydirt wird u. das Oxyd mit der Säure ein im Wasser lösliches Salz bildet. Um aber auch die Abscheidung des Wasserstoffes am Kupfer zu verhindern, nahm Daniell zu der das Kupfer umgebenden Flüssigkeit aufgelösten Kupfervitriol. Dieser zersetzt sich bei hinzutretendem Wasserstoffgas (H) in Schwefelsäure[892] (SO₃) u. Kupferoxyd (Cu O); von letzterem verbindet sich O mit H zu Wasser, Cu aber schlägt sich auf der Platte metallisch nieder (s. Galvanoplastik), die SO₃ geht zu der das Zink umgebenden. Die Schwierigkeit, die verschiedenen Platten mit verschiedenen Flüssigkeiten zu umgeben, die doch gemeinschaftlich nur einen Leiter bilden sollen, hat Becquerel durch Anwendung einer porösen Scheidewand zwischen beiden Flüssigkeiten gelöst, indem letztere in die Poren wohl eindringen, aber nicht ausfließen, so daß sie sich wohl berühren, aber nur sehr langsam vermischen. Daniell brachte also das Zink in Form eines massiven Cylinders in ein unten verschlossenes Stück Ochsengurgel, setzte diese in einen weiteren Kupferbecher u. füllte nun die innere Zelle mit verdünnter Schwefelsäure, die zwischen Gurgel u. Kupfer enthaltene aber mit Kupfervitriollösung. Um endlich die Consumtion des Zinks auf das durch den Strom allein verbrauchte Quantum zu beschränken, brachte er amalgamirtes Zink in Anwendung, das nicht so wie das reine Zink von der Säure angegriffen wird u. dazu auch in der Spannungsreihe noch über dem Zink steht. Als poröse Scheidewand benutzt man auch Blase, Segeltuch, Packpapier, Pergament, Holz, Leder, bes. Zellen aus verglühtem Porzellan Man nennt oft Becquerel als Erfinder der constanten Kette, u. allerdings ist er der Erste, der eine Kette mit zwei verschiedenen Flüssigkeiten construirte; allein er ging dabei von ganz anderen Principien aus, daher auch die von ihm angewandten Flüssigkeiten, nämlich salpetersaures Kupferoxyd u. salpetersaures Zinkoxyd, nicht geeignet waren, der Polarisation der Metallplatten vorzubeugen, u. so sank denn auch bei ihm die Ablenkung der Galvanometernadel bereits nach 15 Minuten von 84° auf 72°. Eine Kette, welche mehrere Monate lang constant wirkt u. sehr nützlich ist, wenn auch der Strom nicht sehr stark ist, erhielt Eisenlohr, indem er das Zink mit einer gesättigten Lösung von Weinstein, das Kupfer mit verdünnter Schwefelsäure (¹/₁₆) umgab. Statt des Kupfers wandte Grove Platin an, welches man in concentrirte Salpetersäure stellen kann, ohne daß es angegriffen wird, u. diese braucht durch den Strom nur einfach in Sauerstoff u. salpeterige Säure zerlegt zu werden, während bei Kupfervitriol eine doppelte, die Stromkraft consumirende Zersetzung nothwendig war. In Callans Kette steht statt des Platin dem Zink platinirtes Blei gegenüber, u. statt der reinen Salpetersäure enthält der Trog für das Blei ein Gemisch von vier Gewichtstheilen concentrirter Schwefelsäure, zwei Theilen Salpetersäure u. zwei Theilen gesättigter Salpeterlösung. Sie ist in ihren Wirkungen der Groveschen ziemlich gleich u. weit wohlfeiler. Morse setzte als Scheidewand zwei poröse Gefäße in einander u. füllte den Zwischenraum mit Salpetersäure, damit die Endosmose nicht sogleich die ganze Flüssigkeitsmenge ändere, sondern zunächst die Zwischenflüssigkeit. Anstatt des Platin wurde von Cooper Kohle u. von Bunsen eine durch Glühen von pulverisirten Coaks u. gut backenden Steinkohlen bereitete Masse eingeführt. Nach der Cooperschen Einrichtung vertritt der Kohlencylinder zugleich die Stelle der porösen Zelle; nach der Bunsenschen dagegen sind die Kohlencylinder in Glasgefäße gestellt u. in sie wieder das poröse Porzellangefäß mit der verdünnten Schwefelsäure u. dem Zinkstabe, während der Kohlencylinder mit Salpetersäure umgeben ist. Osann hat der Kohlenzinkkette noch eine veränderte Einrichtung gegeben, welche bedeutende ökonomische Vortheile bieten soll. Solide Kohlencylinder von 1, 25 Zoll Dicke sind von Zinkcylindern von 1,9 Zoll Durchmesser umgeben, welche in verdünnte Schwefelsäure tauchen. Die porösen Thonzellen sind fortgelassen, u. die Salpetersäure findet sich nur in den Poren der Kohle, welche, nachdem ihre Porosität durch Kochen in einer Lösung von kohlensaurem Natron erhöht worden, eine Zeit lang in Salpetersäure gestellt werden; letztere Operation ist zu wiederholen, wenn man findet, daß die Kraft der Kette abnimmt. Auch die hier angeführten sogenannten constanten Ketten sind nicht vollkommen constant, sondern nachdem eine Zeit lang die Kraft der Kette gestiegen ist (wahrscheinlich wegen besserer Durchdringung der porösen Scheidewände u. des dadurch verminderten Leitungswiderstandes), nimmt sie allmälig u. nach stundenlangem Gebrauche ab. Nach Buff ist namentlich bei der Daniellschen Kette der Grund davon in dem Umstande zu suchen, daß allmälig durch die Poren der Scheidewand ein Übergang det einen Flüssigkeit zur anderen erfolgt, u. das in Folge dessen an der Zinkoberfläche ausgefällte Kupfer den Oberflächenzustand dieses Metalls verändert. Außer diesen, durch Berührung heterogener Metalle wirkenden Ketten hat Grove eine auf die Berührung von Gasen beruhende (Gasbatterie) construirt. Platinirte, d.h. mit pulverförmigem Platin überzogene Platinstreifen sind in Glasröhren eingeschmolzen, die, an einer Seite verschlossen, abwechselnd mit Sauerstoff u. Wasserstoff gefüllt u. paarweise mit offenen Enden soweit in Glasgefäße mit angesäuertem Wasser getaucht sind, daß dabei die Platinstreifen in das Wasser reichen. Verbindet man nun das Platin des Wasserstoffcylinders des ersten Gefäßes mit dem des Sauerstoffcylinders des zweiten u. so fort, das Platin des Wasserstoffcylinders des letzten Gefäßes mit dem des Sauerstoffcylinders des ersten, so entsteht ein elektrischer Strom vom Wasserstoff durch die Säure zum Sauerstoff. Dabei werden die Gase ziemlich im Verhältniß ihrer Äquivalente absorbirt, dazu ziemlich in derselben Menge, als in einem eingeschalteten Voltameter (s. unten) Gase entwickelt werden. Füllt man die eine Röhre, statt mit Sauerstoff, mit atmosphärischer Luft, so wird derselben aller Sauerstoff entzogen, der Stickstoff bleibt zurück; daher empfiehlt Grove die Gasbatterie zur Eudiometrie. Die Gasbatterie hat große Ähnlichkeit mit den Ladungs-(secundären) Säulen, von denen die Rittersche in einer abwechselnd aus Kupferscheiben u. angefeuchtetem Papier aufgebauten Säule besteht, welche, wenn ihre beiden Enden eine Zeit lang mit den Polen einer Voltaischen Säule von starker Spannung in Berührung gebracht worden sind, dann für sich in Folge ihrer Ladung einen secundären Strom entwickelt. Es ist nämlich durch den Strom von der Voltaischen Säule das Wasser der Pappscheiben in der secundären Säule zersetzt worden, die verschiedenen Gase haben dabei sich nach den verschiedenen Seiten an die Kupferplatten begeben u. dienen nachher zur Erregung eines dem ersten Strome entgegengesetzten Stromes, Die Poggendorffsche Ladungssäule[893] besteht in einer Reihe von Platinplatten, welche zu je zwei in Gefäße mit einer Flüssigkeit tauchen, u. von denen die einzelnen Paare durch eine constante galvanische Kette geladen, dann aber selbst zu einer Kette verbunden werden, die nun eine Zeit lang wirksam ist. Um sie schnell wieder laden zu können, hat Poggendorff einen Apparat, die Wippe, erfunden. Die gegenwärtig am häufigsten gebrauchten Batterien sind: die Grovesche Zink-Platin-Batterie in physikalischen Laboratorien u. zu Zwecken des Unterrichtes, weil ihre Wirkung stark u. ziemlich lange constant u. ihre Reinigung u. Zusammenstellung mit wenig Mühe verbunden ist; die Bunsensche, ebenso stark aber weniger reinlich; die Daniellsche, nur halb so kräftig, aber mit dem Vorzuge, daß sie keine Salpetersäure bedarf, deren Dämpfe doch lästig sind; die Eisenlohrsche u. die Wollastonsche. Für Telegraphen u. andere technische Zwecke hat sich noch die Modification der Daniellschen Kette sehr brauchbar erwiesen, daß Zink u. Kupfer in Glaströge gestellt werden, welche fest mit Sand ausgefüllt werden, der mit acht Theilen Wasser u. einem Theil Schwefelsäure befeuchtet wird.

F) Die Kraft der galvanischen Kette dängt nach dem Ohmschen Gesetze von der Quantität Elektricität ab, welche von den Polen der Kette aus in einer gegebenen Zeit den die Kette schließenden Leiter durchströmt. Es kommt aber hierbei auf die Spannung der in der Kette erregten Elektricität u. auf die Größe des Leitungswiderstandes an, der ersteren ist die Stärke des Stromes direct, der letzteren umgekehrt proportional; die erstere hängt von der Stellung der sich berührenden Metalle in der Spannungsreihe mit Rücksicht auf die sie umgebenden Flüssigkeiten u. von der Zahl der Plattenpaare ab; der Widerstand aber wächst im directen Verhältniß mit der Länge u. im umgekehrten des Querschnitts des Conductors u. ist außerdem von dem specifischen Leitungsvermögen desselben abhängig. Wenn also für einen Leiter von der Länge 1, dem Querschnitt 1 u. dem Leitungsvermögen 1 der Widerstand = 1 gesetzt wird, so ist er für die Länge 1, den Querschnitt q u. das Leitungsvermögen k eben so groß, als der Widerstand eines Leiters von dem Querschnitt 1, u. dem Leitungsvermögen 1, wenn nur die Länge des letzteren = 1 qk ist; diese Länge heißt bei Ohm die reducirte Länge. Es folgt hieraus: a) die Wirkung der Säule wird vermehrt durch Verkürzung des Weges durch die Flüssigkeit in der Säule u. durch Vergrößerung ihres Querschnitts, weil dadurch der Leitungswiderstand vermindert wird. Deshalb geben Voltaische Säulen von großen Platten eine stärkere Wirkung als von kleinen Platten, nicht aber wegen der dadurch bewirkten größeren Anzahl der Berührungspunkte zwischen Z u. K. b) Ist die Verbindung zwischen den Polplatten eine gute, also in einem kurzen Metalldraht bestehend, so verschwindet dessen Widerstand gegen den, welchen der Strom innerhalb durch den feuchten Leiter findet, ganz u. gar. Schichtet man in diesem Falle mehrere Voltaische Elemente auf einander, so wird dadurch zwar die Spannung an den Polen vervielfacht, in demselben Verhältnisse aber auch der Widerstand der ganzen geschlossenen Kette; daher setzt man auf diese Weise keineswegs mehr Elektricität in Umlauf, als durch ein Paar. Ist dagegen der Widerstand im Verbindungsleiter bedeutend, so vervielfacht sich bei Anwendung mehrerer Elemente der Widerstand der ganzen Kette nicht in gleichem Verhältnisse, weil sich nur ein kleiner Theil des ganzen Widerstandes vervielfacht, der andere Theil aber constant bleibt, da aber doch die Spannung der Zahl der Elemente proportional zunimmt, so ist hier die Anwendung von viel Elementen vortheilhaft. Es geht daraus hervor, daß man die Einrichtung u. die Zahl der Elemente immer nach Maßgabe des Leiters, durch welchen man den Strom führen will, modificiren muß. Hat man über mehrere Elemente zu verfügen, so kann man entweder die Elemente hinter einander brauchen, d.h. immer die + Platte des einen mit der –Platte des nächsten verbinden, od. auch neben einander. d.h. alle + Platten unter einander u. alle –Platten unter einander verbinden; bei der ersteren Weise wird die elektromotorische Kraft, aber auch der Leitungswiderstand vervielfacht, bei der letzteren bleibt die elektromotorische Kraft gleich der eines einzigen Elementes, aber der Widerstand ist verringert. Man erreicht nun nach dem Ohmschen Gesetz ein Maximum der Wirkung, wenn man die Kette so gestaltet, daß inner- u. außerhalb der Säule der nämliche Widerstand ist. Man wird also die Elemente hinter einander verbinden, wenn der Widerstand im Schließungsbogen groß ist, man wird sie neben einander setzen, wenn der Widerstand im Schließungsbogen klein ist. Die Gesetze über die Stärke der galvanischen Kette sind von Ohm (Berlin 1827) mathematisch aufgestellt, u. von Pouillet u. Kohlrausch experimentell erwiesen worden.

G) Die Wirkungen der galvanischen Ströme zerfallen in: a) Mechanische. Sie bestehen zunächst in Anziehung leichter Körper u. Abstoßung gleichartig elektrischer, ähnlich den bei der Elektricität durch Reibung beobachteten Erscheinungen. Doch sind diese bei geschlossener Kette fast völlig verschwindend, weil die Spannungsunterschiede der Pole durch die Leitung stets wieder ausgeglichen werden. Selbst bei offener Kette erreicht die Spannung bei weitem nicht den Grad, den man bei Gebrauch der Elektrisirmaschine zu sehen gewöhnt ist, weil die Stärke der elektromotorischen Kraft, welche von der Berührung der Metalle ausgeht, nicht so bedeutend ist, als welche von Isolatoren herrührt, u. weil bei offener Kette die größte Menge der geschiedenen Elektricität an den Berührungspunkten verharrt. Daher zeigt ein mit dem einen Pole einer offenen Batterie in Verbindung gesetzter Elektrometer nur bei Anwendung sehr vieler Plattenpaare eine bedeutende Wirkung. Bei der Gassiotschen Batterie von 3520 Elementen divergirten die Blättchen eines Goldblattelektrometers 2–3 Zoll. Zweitens offenbart sich die mechanische Wirkung des galvanischen Stromes durch die galvanische Endosmose, d.i. die Erscheinung, daß bei geschlossener Kette, wenn die beiden Metallplatten sich in Flüssigkeiten befinden, die durch eine poröse Scheidewand getrennt sind, die Flüssigkeit in der Richtung von der positiven Polplatte zur negativen übergeführt wird. Nach Wiedemann ist die Menge dieser in gleichen Zeiten wandernden Flüssigkeiten, unabhängig von der Oberflächengröße der porösen Wand, der Stromstärke proportional. Auch die Dicke der Wand scheint unter Voraussetzung gleicher Stromstärke nur von geringem[894] Einfluß zu sein. Für verschiedene Flüssigkeiten ist aber dieses Wanderungsvermögen sehr verschieden u. im Allgemeinen um so größer, je größer der Leitungswiderstand ist; so nimmt für Kupfervitriollösungen die Geschwindigkeit der galvanischen Endosmose mit wachsender Verdünnung zu; reines Wasser wird sehr schnell übergeführt; verdünnte Schwefelsäure, welche gut leitet, nur sehr langsam. Will man die Strömung verhindern, so ist ein hydrostatischer Druck nöthig, welcher bei jeder einzelnen Flüssigkeit der Stromstärke proportional, ferner unter sonst gleichen Umständen der Flächengröße der Wand umgekehrt u. der Dicke der Wand direct proportional, für verschiedene Flüssigkeiten aber unter sonst gleichen Umständen dem Leitungswiderstande proportional ist. b) Elektrodynamische, Anziehungen u. Abstoßungen zwischen einander genäherten beweglichen Strömen, s. Elektrodynamik. c) Inductorische, Erregung elektrischer Ströme in geschlossenen Leitern durch Entstehung od. Verstärkung von Strömen in einem nahe liegenden Leiter od. durch Näherung eines stromführenden Leiters (Voltainduction), s. Elektricität. d) Magnetische, Ablenkung beweglicher Stahlmagnetnadel od. Magnetisirung von weichem Eisen od. magnetisirbaren Körpern unter dem Einfluß von galvanischen Strömen, s. Elektromagnetismus. e) Physiologische. Die Voltaische Säule kann gleich empfindliche Schläge ertheilen, als die gewöhnliche Batterie. Man empfindet nämlich jedesmal einen Schlag, wenn plötzlich eine bedeutend größere od. geringere Menge von Elektricität den Körper durchströmt, als vorher. Da nun der menschliche Körper ein schlechter Leiter ist, so ist eine große Spannungsdifferenz an den Polen nöthig, um Elektricität hindurchzutreiben. Man braucht daher zu diesen physiologischen Versuchen eine (nur nicht trockene) Voltaische Säule mit vielen Platten. Nachdem man bei Berührung der beiden Pole der Säule mit feuchten Fingern einen Schließungsschlag erhalten hat, empfindet man bei hinreichend kräftiger Säule ein fortdauernd brennendes Gefühl in der Hand, durch welche die + Elektricität einströmt; öffnet man dann die Kette wieder, so fühlt man einen zweiten, doch minder starken, den Trennungsschlag, u. darauf ein plötzliches Erkalten an der Stelle, wo man vorher das Gefühl der Wärme hatte. Doch sind verschiedene Menschen für diese Gefühle verschieden empfänglich. Öffnet u. schließt man die Kette oft u. schnell hintereinander, so wird dadurch die Wirkung auf die Nerven bedeutend gesteigert. Dies kann man aber durch den Mutator von Jacobi od. durch das Blitzrad von Neef bewerkstelligen, mit deren Hülfe der G. neben den Inductionsströmen durch den Neefschen Apparat u. durch die Saxtonsche Maschine auch nicht ohne Erfolg gegen manche Übel medicinische Anwendung findet. Die starke Wirkung des galvanischen Stromes auf die Nerven lebender od. frisch getödtetet Thiere ist bekannt (s. oben), u. lange Zeit war der präparirte Froschschenkel das empfindlichste Galvanometer. Humboldt rief halbtodte Thiere durch den Strom auf kurze Zeit wieder ins Leben zurück. Die Wirkung auf den Augennerv, eine blitzartige Erscheinung, empfindet man schon, wenn man eine Silberplatte, die man mit einem schlechten Leiter (trockenem Papier) in der Hand hält, an den Augapfel od. das gut befeuchtete Augenlid drückt u. dann mit einer im Munde gehaltenen Zinkplatte in Berührung bringt. Legt man ferner ein Zinkstück über die Zunge u. ein Silberstück unter dieselbe, u. läßt die vorderen Enden sich gegenseitig berühren, so hat man von dem dadurch entstehenden Strom eine Geschmacksempfindung u. zwar auf der Zunge sauer, unter derselben alkalisch. Deutlicher empfindet man noch den sauren Geschmack, wenn man die Zunge in einen mit Salzwasser gefüllten Zinkbecher taucht, gegen welchen man eine Silberplatte, die man in der feuchten Hand hält, stark andrückt. f) Die physikalischen Wirkungen zerfallen in Erwärmung der Leiter u. Hervorbringung von Licht. Das Rießsche Gesetz für die Entladung der Leidener Flasche, daß die dadurch in einem geschlossenen Leiter entwickelte Wärme seiner reducirten Länge (vgl. oben) proportional sei (s. Elektricität V. F), ist auch für galvanische Ströme durch Joule, Becquerel u. Lang experimentell bewiesen. Um den metallenen Leitungsdraht ins Glühen zu bringen, ist nicht gerade eine Kette von großer Spannung nöthig, wohl aber von guter Leitung, also großem Querschnitt der Flüssigkeit, weil der Metalldraht selbst ein sehr guter Leiter ist. Daher eignen sich dazu bes. die Deflagratoren u. Calorimotoren (Verbrenner od. Erhitzer); desgleichen die Daniellschen u. ähnlichen Elemente, welche man hier so verbinden wird, daß die Zinkplatten der verschiedenen Elemente unmittelbar zusammenhängen u. gleichsam eine einzige Platte ausmachen (s. oben u. F) b). Je größer diese ist, desto dickere Drähte kann man glühend machen. Mit einer Kette von sehr kleinem Flüssigkeitsquerschnitt kann man auch nur einen sehr seinen Draht ins Glühen bringen, u. dies hat Wollaston mit seinem Fingerhutapparat am weitesten getrieben. Derselbe besteht in einem silbernen Fingerhute, in welchem ein Zinkplättchen mittelst Siegellack so befestigt ist, daß es sich nicht mit dem Silber berührt; ein beide Metalle verbindender sehr seiner Drahtbogen erglüht, sobald man den Fingerhut in eine verdünnte Säure taucht. Von dem Erglühen der Drähte durch den galvanischen Strom hat Arago eine Anwendung auf die Beleuchtung der Mikrometerfäden im Fernrohre gemacht; doch kann man nicht diese selbst aus Draht fertigen u. glühend machen, weil sie zugleich erschlaffen würden, sondern man muß sie erst durch andere Drähte erleuchten. Eine Anwendung der galvanischen Wärme u. Lichterscheinungen im Großen ist der zwischen zwei innerhalb eines luftleeren Ballons sich gegenüberstehenden Kohlenspitzen erzeugte glänzende Lichtbogen, s. Galvanisches Kohlenlicht. Einen Funken bemerkt man auch schon, wenn man die beiden Poldrähte einer starken Säule mit einander in Berührung bringt, u. befestigt man an dem einen ein Stück Blattgold, so verbrennt dies bei Schließung der Kette unter dem blendendsten grünen Lichte. Während in der Luft der galvanische Funke gewöhnlich erst bei der Berührung der Conductoren erscheint u. auch Kohlenspitzen erst nach vorhergegangener Berührung ein wenig sich von einander entfernen lassen, um noch den Lichtbogen zu erzeugen, geht im luftleeren Raume der Funke einer kräftigen Batterie auch in einer Entfernung von 1–5 Centimeter über. Gassiots Batterie von 3520 Elementen aber gab auch im lusterfüllten Raume fünf Wochen lang unausgesetzt Funken[895] bei einem Abstande der Poldrähte von, ¹/₃₀ Zoll. g) Chemische Wirkungen. 1800 machten Carlisle u. Nicholson die Entdeckung, daß, wenn man die beiden Poldrähte einer galvanischen Säule in Wasser taucht u. in kleine Entfernung von einander hält, das Wasserstoffgas am + Pole sich ausschied, das Sauerstoffgas aber am + Pole das Zink oxydirte od., wenn man zur + Polplatte Platin od. Silber wählte, ebenfalls in Blasen aufstieg. Ist der Boden eines Glases mit zwei seinen Löchern durchbohrt, sind durch diese zwei Platindrähte geführt u. eingeschmolzen, ist ferner das Glas mit Wasser gefüllt u. über jeden der unter Wasser befindlichen Platindrähte eine mit Wasser gefüllte, graduirte Röhre gestürzt, so hat man einen Wasserzersetzungsapparat, welcher, wenn man die Platindrähte mit den Polen einer Säule in Verbindung setzt, zeigt, wie die Gase in demselben Verhältnisse ausgeschieden werden, als sie vorher zu Wasser verbunden waren, nämlich dem Volumen nach halb so viel Sauerstoff als Wasserstoff. Zu besserer Fortleitung des Stromes durch die Flüssigkeit kann man am Ende der Platindrähte auch Platinplatten anbringen, u. diese sich einander sehr nähern, wenn man nicht die Gase getrennt auffangen will; dann ist die Entwickelung sehr lebhaft u. das entweichende Gas Knallgas. Auch schon mit einfachen Ketten gelingt diese Zersetzung. Berührt man eine im Wasser liegende Silberplatte mit einem Zinkstücke, so steigen Bläschen von Wasserstoff auf. Grotthuß hat von dieser merkwürdigen Erscheinung der chemischen Zersetzung durch den galvanischen Strom folgende gegenwärtig fast von allen Physikern als richtig angenommene Erklärung gegeben: durch die Berührung der Wasserstoff- u. Sauerstoffatome im Wasser werden die ersteren positiv, die letzteren negativ elektrisch; wegen der gleichförmigen Vertheilung der Wassermolecüle aber kann sich keine freie Elektricität zeigen. Befindet sich nun Wasser zwischen den Polplatten einer galvanischen Batterie, so zieht das positive Metall die elektronegativen Sauerstoffatome der nächstliegenden Wassertheilchen an, während die negative Metallplatte die Wasserstoffatome anzieht u. auch in dem ganzen Zwischenraume zwischen beiden Platten richten sich in Folge der Anziehung ungleichartiger Elektricitäten alle Molecüle so, daß sie ihr Sauerstoffatom der positiven, ihr Wasserstoffatom der negativen Polplatte zukehren. Ist nun die Anziehung der Polplatten gegen die betreffenden Atome groß genug, so entreißen sie dieselben ihrer Verbindung, u. es scheiden sich beiderseits die Gasarten aus. Auf der ganzen Strecke zwischen den Polplatten verbinden sich aber nunmehr die neben einander liegenden Atome, die vorher zu verschiedenen Wassermolecülen gehörten, u. sobald dies geschehen, erfolgt aufs Neue eine Ausscheidung durch die Kraft der Kette. Auf diese Weise geht innerhalb der Flüssigkeit selbst beständig eine Zersetzung u. Neubildung des Wassers vor sich, nur an den Polplatten können die Bestandtheile frei werden. Wie das Wasser, so werden auch sehr viele andere flüssige Körper durch den galvanischen Strom zersetzt, u. es scheinen dieselben eben vermöge ihrer Zersetzbarkeit Leiter des Stromes zu sein, da schwerflüssige Körper viel schlechtere Leiter sind. Feste Körper kann man zu dem Ende durch Auflösen in Wasser od. durch Schmelzen in flüssigen Zustand versetzen. Hierbei geht bei Metallverbindungen Sauerstoff, Chlor, Jod, Brom, der Sauerstoff, Chlor, Jod, Brom zum +, die Metalle zum – Pole. Alkalien u. Erden, welche man vorher für unzerlegbare Stoffe hielt, hat zuerst 1807 Davy durch den Strom in Sauerstoff u. metallische Radicale zerlegt. Von den Salzen erscheint die Säure am +, die Basis am – Pole. Bei allen diesen Zersetzungen gilt das Gesetz, daß an den Polen gleiche chemische Äquivalente ausgeschieden werden, Verbindungen zweier Elemente in einem andern Verhältnisse als zu gleichen Äquivalenten sind nach Faraday keine Elektrolyte, d.h. sind durch den Strom nicht direct zerlegbar, von ihnen können nur secundäre Zersetzungen bewirkt werden. Wird z.B. Salpetersäure dem galvanischen Strome unterworfen, so wird dieselbe erst durch den aus dem Wasser ausgeschiedenen Wasserstoff, der in statu nascente ist, in Sauerstoff u. salpetrige Säure geschieden, wovon der Sauerstoff sich mit Wasserstoff sogleich zu Wasser verbindet, die salpetrige Säure aber an den negativen Pol geht, während der Sauerstoff aus dem direct zersetzten Wasser an den + Pol geht. Eine eben solche secundäre Zersetzung ist die des Kupfervitriols, auf welcher die Galvanoplastik beruht (s. oben E) bei Beschreibung von Daniells constanter Batterie). Beispiele, wie auch andere Metalle sich auf ähnliche Weise fällen lassen, geben die Nobilischen Farbenringe. Bringt man über eine Silber-, Gold- od. Platinplatte einige Tropfen essigsaures Bleioxyd u. berührt sie in ihrer Mitte mit der Spitze eines Zinkstückes, so bilden sich in Folge dieser einfachen Kette um den Berührungspunkt concentrische Ringe, welche, den Newtonschen ähnlich, in Regenbogenfarben schillern. Ihre Gestalt modificirt sich eigenthümlich, wenn sich mehrere solche Systeme durchkreuzen. Man kann auch die Platte u. die Spitze zu entgegengesetzten Polen einer zusammengesetzten Kette nehmen. Es werden aber nicht blos aus Einer Flüssigkeit, durch welche der Strom geht, die Elemente im Verhältniß ihrer Äquivalente ausgeschieden, sondern führt man denselben Strom noch durch andere Zellen, welche beliebige andere zersetzbare Flüssigkeiten enthalten, so werden auch diese in dem Maße zersetzt, daß die ausgeschiedenen Quantitäten unter sich u. mit den vorigen im Verhältniß der Äquivalente stehen. Auch für die den Strom erregenden Zellen findet die nämliche Proportionalität der Zersetzungsproducte der in ihnen enthaltenen Flüssigkeiten statt. Faraday betrachtet daher den Strom als einen von einer Zelle auf die andere übertragenen chemischen Proceß, s. das Weitere unt. Elektrolyse u. Galvanoplastik. Die Elektrolyse ist übrigens, im Fall die Flüssigkeit eine Auflösung irgend eines Stoffes in Wasser ist u. sie in mehrere unter einander communicirende Gefäße vertheilt ist, von einer Wanderung des gelösten Stoffes von dem einen Pole zum anderen begleitet. Diese elektrolytische Wanderung ist mit der unter den mechanischen Wirkungen des Stromes angeführten galvanischen Endosmose nicht zu verwechseln; während die letztere in einem Fortschieben der gesammten Flüssigkeit immer in der Richtung von dem positiven zum negativen Pole besteht, ist die elektrolytische Wanderung ein Überführen des gelösten Stoffes innerhalb der Flüssigkeit u. erfolgt für verschiedene Stoffe in verschiedenem Sinne; die Säuren gehen vom negativen zum positiven Pole,[896] die Alkalien vom positiven zum negativen. Sind die gelösten Stoffe nicht chemisch zersetzbar, so wandert eine der circulirenden Elektricitätsmenge proportionale Menge des gelösten Stoffes, wie groß od. wie klein auch die Concentration der Lösung sei; doch ist die Geschwindigkeit der Wanderung für verschiedene Stoffe verschieden. Sie beträgt für Schwefelsäure 18, für Salpetersäure 14, für Ätzkali 23, für Ätznatron 26 Proc. des Äquivalents der bewegten Elektricität. Sind die aufgelösten Stoffe chemisch zersetzbar, so wandert die Basis vom positiven zum negativen Pole. Ist die Basis das Oxyd eines schweren Metalls, so wurde dieses Verhalten von Daniell u. Miller geleugnet, doch haben Hittorf u. Wiedemann diese Ansicht widerlegt, u. Letzter sogar nachgewiesen, daß die schweren Metalle das stärkste Wanderungsvermögen besitzen, z.B. für Silber 54, für Kupfer 36 Proc., nur muß man verhindern, daß am positiven Pole Säure frei werde, man darf also nicht Platinplatten als Elektroden anwenden.

H) Bestimmung der Constanten des galvanischen Stromes. Unter den Constanten des galvanischen Stromes versteht man die in der Kette wirksame elektromotorische Kraft, den in ihr enthaltenen Leitungswiderstand u. die Stärke des Stromes. Da nach dem Ohmschen Gesetze die Stärke des Stromes gleich der elektromotorischen Kraft dividirt durch den Leitungswiderstand ist, so kann immer, wenn zwei dieser Größen durch die Beobachtung gegeben sind, die dritte berechnet werden. Gewöhnlich stellt sich nun das Problem so, daß entweder die elektromotorischen Kräfte verschiedener Combinationen von Metallen u. Flüssigkeiten, od. die Leitungswiderstände verschiedener Conductoren mit einander verglichen werden sollen. In diesem Falle bedarf man nur relativer Messungen der Stromstärken nach einem gemeinschaftlichen Maße, dessen absolute Größe nicht weiter bestimmt zu sein braucht. Eine vergleichende Messung der Stromstärken gewinnt man aber durch die Beobachtung ihrer Wirkungen u. zwar zeigen sich hierzu am bequemsten die magnetischen Wirkungen, namentlich unter Anwendung der Tangentenbussole. Indem bei ihr der elektrische Strom durch einen breiten, kreisförmigen, in der Ebene des magnetischen Meridians befindlichen Kupferring von etwa einem Fuß Durchmesser geleitet wird, so wird dadurch eine kleine in seinem Mittelpunkte befindliche Magnetnadel von einem Zoll Länge abgelenkt, u. die Stärke des Stromes ist dann der trigonometrischen Tangente des Ablenkungswinkels proportional. Um nun den in einer Kette enthaltenen Leitungswiderstand mit demjenigen eines gegebenen Drahtes zu vergleichen, beobachtet man die Ablenkung der Magnetnadel erstlich bei unmittelbarem Schluß der Kette durch die Tangentenbussole u. sodann die verminderte Ablenkung nach Einschaltung des gegebenen Drahtes. Hierdurch findet man zwei Gleichungen, aus denen man sowohl den gesuchten Widerstand der Kette, als auch eine der elektromotorischen Kraft der Kette proportionale Zahl berechnen kann. Auf solche Weise ergaben vergleichende Messungen der elektromotorischen Kräfte verschiedener Elemente nach Petruschessky, immer unter Anwendung amalgamirten Zinks, für das Grovesche Zinkplatinelement 1,78 für das Bunsensche 1, 69, für das von Eisenlohr 1,05, von Daniell 1,00, von Wollaston 0,93, für das aus Gußeisen u. Zink 1,72; dagegen fand Müller für ein Bunsensches Element gefertigt von Deleuil 839, für ein Bunsensches von Stöhrer 777, für ein Grovesches 829, für ein Daniellsches 470, für ein Smeesches 210, für ein Wollastonsches 208; die Widerstände fand Müller für das Deleuitsche 21, für das Stöhrersche unter Anwendung von dessen seinen porösen Thonzellen 12, unter Anwendung schlechterer Thonzellen 42, für das Daniellsche mit schlechten Thonzellen 78, für das Wollastonsche 13. Allerdings sind solche für die Widerstände gefundener Zahlen von dem willkürlich gewählten Drahte, u. die Zahlen für die elektromotorischen Kräfte außerdem noch von der besonderen Construction der Tangentenbussole abhängig, u. dieser Übelstand wird um so fühlbarer, weil es nicht einmal genügt, den gefundenen Zahlen eine Angabe über den Stoff u. die Ausdehnung des gewählten Drahtes hinzuzufügen, indem die Leitungsfähigkeit der Metalle durch eine geringe chemische Beimischung u. durch veränderte Beschaffenheit ihres Aggregatzustandes (Dichtigkeit, Elasticität) wesentlich geändert wird. Es stellte sich also zunächst, um allgemein vergleichbare Werthe zu gewinnen, das Bedürfniß nach einem allgemeinen Grundmaße des Leitungswiderstandes heraus. Als solches gilt jetzt fast allgemein die Jacobische Einheit, dies ist ein von Jacobi in Petersburg dargestellter Kupferdraht von 25 russ. Fuß – 7,61975 Meter Länge u. 0'',02625 = 0,667 Millim. Dicke, zwischen Glasröhren wohl verwahrt u. an beiden Enden mit Schrauben zum Einschalten versehen, welcher zur Anfertigung u. genauen Vergleichung ähnlicher Etalons durch viele physikalische Cabinete gewandert ist. Um aber auch für die elektromotorische Kraft, od. was nunmehr auf dasselbe hinauskommt, für die Stärke des Stromes ein absolutes Maß zu haben, sind verschiedene Vorschläge gemacht worden. Nach Jacobi soll die Einheit des Stromes ein solcher sein, welcher durch Zersetzung des Wassers in einer Minute ein Cubikcentimeter Knallgas von 0° Wärme u. 760 Millimeter Spannung liefert. Nur der Größe, nicht dem Princip nach hiervon verschieden ist es, wenn man als Einheit denjenigen Strom nimmt, welcher in einer Secunde ein Milligramm Wasser zersetzt, u. dies gilt gegenwärtig als das elektrolytische Maß. Weil aber diese Einheit wenigstens unmittelbar in vielen Fällen nicht anwendbar ist, indem schwache Ströme durch Einschaltung des hierzu nöthigen Voltameiers bis zu einer unmerkbaren Größe geschwächt werden, hauptsächlich aber aus wissenschaftlichen Gründen hat W. Weber ein anderes auf die Einheit des Magnetismus sich stützendes Maß eingeführt. Danach gilt als magnetisches Maß der Stromstärke derjenige Strom, welcher die Einheit der Fläche umkreisend, dieselbe elektromagnetische Wirkung hervorbringt, wie die Einheit des freien Magnetismus; letztere ist aber der Magnetismus eines solchen Stabes, welcher, wenn er aus großer Entfernung R auf einen anderen gleich starken Magnetstab wirkt, dessen Achse in die Verbindungslinie der beiden Mittelpunkte fällt, während seine eigene Achse senkrecht dagegen ist, ein Drehungsmoment auf ihn ausübt, welches sich zu dem absoluten Maße des Drehungsmomentes wie 1_: R₃ verhält. Weber hat ferner nachgewiesen, daß die elektrolytische Maßeinheit 106²/₃ magnetischen Einheiten[897] gleich ist. Endlich hat Weber noch eine mechanische Maßeinheit der Stromstärke aufgestellt. Definirt man nämlich als elektrostatische Einheit der Elektricität diejenige Menge, welche in einem Millimeter Abstand auf die gleiche Menge einen Druck ausübt, der einem Milligramm in einer Secunde die Beschleunigung von einem Millimeter geben würde, so ist die mechanische Einheit der Stromstärke die Stärke des Stromes, bei welchem in einer Secunde die Einheit der freien positiven Elektricität in der einen Richtung u. die Einheit der freien negativen Elektricität in der entgegengesetzten Richtung durch jeden Querschnitt der Kette fließt. In Gemeinschaft mit Kohlrausch hat Weber die früheren Stromeinheiten nach mechanischem Maße gemessen, u. es ergibt sich, daß die magnetische Maßeinheit 155,370 Millionen, die elektrolytische 16,573,000 Millionen mechanischen Einheiten gleich ist. Es folgt hieraus zugleich, daß die Wasserstoffatome in einem Milligramm Wasser 16,573,000 Millionen Einheiten freier + Elektricität, die Sauerstoffatome eine gleiche Menge freier + Elektricität enthalten, u. es müßte also bei dieser Wassermenge auf die Wasserstoffatome ein Druck von 2956 Centern nach einer Seite u. ein gleicher Druck auf die Sauerstoffatome nach der anderen Seite wirksam sein, wenn in einer Secunde ein Milligramm Wasser zersetzt werden sollte.

l) Theorie des G. Für die Art u. Weise, wie man sich die Erzeugung der galvanischen Elektricität denken soll, gibt es zwei Theorien, die Contact- u. die chemische Theorie. a) Die Contacttheorie, schon von Volta aufgestellt, von Ohm, Fechner, Pfaff weiter begründet, erkennt es als Thatsache an, daß zwei heterogene starre Körper, welche Elektricitätsleiter sind, durch bloße Berührung, ohne Mitwirkung irgend eines chemischen Processes, das elektrische Gleichgewicht stören u. die vorher zu neutralem Gemisch verbundenen Elektricitäten scheiden, so daß, wenn beide isolirt sind, an dem einen + -, an dem anderen – Elektricität auftritt. Die Spannung der Elektricität zeigt für je zwei solche Körper einen bestimmten, unabänderlichen Grad. Alle Körper sind in eine Reihe (Spannungsreihe) zu ordnen (s. oben). Nach Fechner denkt man sich den Vorgang der Erregung so, daß, wenn z.B. Kupfer u. Zink in Berührung kommen, in dem kleinen Zwischenraum zwischen beiden Platten wegen der elektromotorischen Kraft sich ein Theil – Elektricität von Zink u. + Elektricität von Kupfer neutralisiren u. dadurch beide Platten mit den beziehentlich entgegengesetzten Elektricitäten geladen zurückgelassen werden. Wird durch einen feuchten Leiter die Kette der sich berührenden Metalle geschlossen, so vermittelt die chemische Zersetzung desselben den Strom, dessen Quelle jedoch die im Contact wirksame Kraft ist. Während die Anhänger der Contacttheorie die weitere Frage nach dieser Kraft offen lassen, wollen die Vertheidiger b) der chemischen Theorie einen Abschluß finden in der Hypothese, der Chemismus sei nicht eine Folge des G., sondern die Ursache. Die Induction nämlich, daß geschlossene galvanische Ketten nur dann wirksam seien, wenn sie einen feuchten, chemisch zersetzbaren Leiter enthalten, u. daß, wenn in der Kette zwei sich berührende Metalle thätig seien, das am stärksten angegriffene sich stets als positiv verhalte, veranlaßte De la Rive als Ursache der Elektricitätserregung den chemischen Proceß hinzustellen. Auch wo die Kette nicht geschlossen sei, sei die Spannung der Elektricität gleichfalls durch den chemischen Proceß bedingt. Berühre man z.B. mit einem Zinkstücke die messingene Collectorplatte eines Condensators, so erscheine – Elektricität in demselben, weil an der Berührungsstelle zwischen Zink u. dem feuchten Finger eine Oxydation entstehe, welche die + Elektricität durch den Finger abfließen, aber die – Elektricität auf das Zink u. von da auf das Messing übergehen lasse. Diese Ansichten stimmen jedoch nicht überein mit den Thatsachen, daß sich immer wieder der nämliche Grad der Spannung zeigt, wie oft auch der Versuch wiederholt werden mag, daß kaum eine Spur von Elektricität wahrgenommen wird, wenn man die Collectorplatte von demselben Metall (Zink) fertig:, als mit welchem man sie berührt; daß man auch bedeutende Elektricität erhält, wenn man die Platte mit Körpern berührt, bei denen eine chemische Action kaum denkbar ist, wie Graphit od. Holzkohle, od. Platin. Noch weniger läßt sich nach De la Rives Hypothese die regelmäßige Spannungsreihe erklären, welche sich als alle feste Körper umfassend darstellt, wenn man nach der Reihe dasselbe Metall mit den übrigen in Berührung bringt. Weiter als De la Rive geht noch Faraday. Nach dem er nämlich eine Elektricitätserregung zwischen festen Leitern u. Flüssigkeiten nachgewiesen hat, so findet er nun nicht mehr in den chemischen Processeen u. den Affinitätskräften die Quelle der Elektricität, sondern erklärt Elektricität u. chemischen Proceß für identisch u. den elektrischen Strom für die in die Ferne übertragene Verwandtschaft. Nach Poggendorf ist die Contacttheorie nicht widerlegt u. die chemische nicht erwiesen.

K) Der zur Darsteuung u. Beobachtung der galvanischen Erscheinungen nöthige Apparat besteht gußer den beschriebenen galvanischen Elementen u. Säulen u. den gleichfalls erwähnten, zur Beobachtung der Spannungsverhältnisse der Säule nöthigen Elektroskope mit Condensator: a) aus Instrumenten, welche zur Schließung der Kette dienen. Hierher gehören neben aa) den Leitungsdrähten von verschiedener Länge u. Dicke u. bb) den Klemmschrauben, mittelst deren dieselben mit den Polen der Säule u. unter sich in Verbindung gebracht werden, die Mutatoren u. Commutatoren. Der von Jacobi erfundene cc) Mutator (Rheotom, Elektrotom) dient dazu, den Strom oft u. rasch hinter einander zu schließen u. wieder zu unterbrechen, u. besteht aus zwei an derselben horizontalen Achse befestigten, unter einander in leitender Verbindung stehenden Kupferscheiben, von denen die eine an ihrer Peripherie in eine Anzahl (z.B. 36) gleiche Abschnitte getheilt ist, welche abwechselnd ausgeschnitten u. durch Ebenholz ausgefüllt sind. Zwei kupferne Hebel liegen mit ihren langen Armen auf diesen Scheiben auf u. tauchen mit ihren kurzen in Quecksilbernäpfchen, welche die Zuleiter des Stromes bilden. Dreht man nun die Scheibe, so wird die Kette unterbrochen u. wieder geschlossen, je nachdem der eine Hebelarm das Ebenholz od. Kupfer berührt. Das Neefsche Blitzrad unterscheidet sich von diesem Apparate nur dadurch, daß bei ihm die Scheiben horizontal liegen. Mittelst desselben kann man in einer Secunde 160 Schließungen u. Öffnungen bewirken. dd) Der [898] Commutator (Gyrotrop, Inversor) ist ein zum Umkehren der Ströme dienendes Instrument. Er besteht aus einem hölzernen Bretchen, auf welches an zwei gegenüberstehenden Seiten je drei mit Quecksilber gefüllte Näpfchen gestellt sind. Nennt man die an einer Seite stehenden 1, 3, 5, die an der anderen 2, 4, 6, so ist das Quecksilber in 1 mit dem in 6 durch einen Metallstreifen verbunden, das in 2 mit dem in 5 durch einen zweiten, der sich mit jenem in der Mitte kreuzt, ohne ihn zu berühren. In das Näpfchen 1 ist der + -, in 2 der – Poldraht geführt, von 3 u. 4 gehen Drähte nach dem Leiter, welcher durchströmt werden soll. Je nachdem nun 1 mit 3 u. 2 mit 4 od. 5 mit 3 u. 6 mit 4 durch Metallbogen verbunden wird, geht der positive Strom von 3 durch den Leiter nach 4 od. umgekehrt. Man erreicht dies aber durch eine Wippe, d.i. eine Glasstange, so lang als das Bretchen breit, welche an jedem Ende drei Metallspitzen trägt, von denen die mittelsten am längsten sind u. in 3 u. 4 tauchen, die zu beiden Seiten aber entweder in 1 u. 2 od. in 5 u. 6, je nachdem man die Wippe auf die eine od. andere Seite wirst. b) Instrumente zum Erkennen u. Messen der galvanischen Ströme. Lange Zeit diente aa) zum Ersteren das Froschpräparat; das von Schweigger erfundene u. von Nobili vervollkommnete Galvanometer (s.d.) hat vor ihm nur den Vorzug, daß man an ihm zugleich die Richtung des Stromes daraus erkennen kann, nach welcher Seite die Magnetnadel geworfen wird (s. Elektromagnetischer Multipticator). Die Intensität des Stromes ist bei ihm jedoch nicht der Größe des Ausschlagswinkels proportional, weil die Nadel durch die Drehung in merklich veränderte Lage gegen den Multiplicatorring kommt u. daher, je weiter sich die Nadel bereits gedreht hat, die fernere Wirkung desto schwächer wird. Daher haben bb) Pouillet u. W. Weber zu Intensitätsmessungen Tangentenboussolen construirt. Es wird hier der zu messende Strom durch einen großen, kreisförmigen, verticalen u. in der Ebene des magnetischen Meridians aufgestellten Kupferstreifen geleitet. Mit seinem Mittelpunkte fällt der Mittelpunkt einer kleinen Boussole zusammen, welche, wenn durch den Kupferstreifen ein Strom geht, von der ursprünglichen Lage soweit abgelenkt wird, bis die magnetische Richtkraft der Erde mit der Abstoßungskraft des Stromes sich das Gleichgewicht hält. Weil hierbei die Pole der Nadel sich nicht merklich von dem Ringe entfernen (die Nadel darf nicht länger als ¹/₄ des Durchmessers des Ringes sein), so steht hier die Stromintensität in einem einfachen Verhältnisse zum Ablenkungswinkel, sie ist gleich seiner trigonometrischen Tangente. Ist aber das Instrument so eingerichtet, daß der Ring einen Multiplicatordraht trägt u. man denselben, wenn die Nadel durch den Strom abgelenkt ist, um eine verticale Achse drehen kann, soweit bis die Nadel wieder in die Ebene des Ringes fällt, so ist dann die Stromintensität dem Sinus des gemessenen Deckungswinkels proportional, daher heißt dieses Instrument die Sinusboussole. Bei ihr braucht die Boussole nicht kleiner als der Durchmesser des Ringes zu sein, weil die Nadel immer wieder in die nämliche Lage gegen den Ring gebracht wird. Die Übelstände, welche noch mit diesen Instrumenten verbunden sind, daß die Ablesungen nicht unmittelbar der Stromstärke proportional sind, sondern erst trigonometrische Functionen derselben, daß die Beobachtungen bei der Tangentenboussole für große Ausschläge sehr ungenau werden, bei der Sinusboussole aber bald 900 erreichen, machten ein Instrument wünschenswerth, welches Mohr construirte, das Torsionsgalvanometer. Ein Paar astatische Magnetstäbe befinden sich wie beim Galvanometer theils zwischen, theils über einem Multiplicatorringe u. sind an einer gestreckten Uhrfeder aufgehängt, welche oben an den Zeiger einer Kreistheilung befestigt ist. Hat nun der durch den Multiplicator geleitete Strom den Magneten abgelenkt, so dreht man den Zeiger oben so weit, bis die Nadeln unten wieder an der vorigen Stelle einspielen, bis also die Torsionskraft der Stahlfeder der Kraft des Stromes das Gleichgewicht hält. Da sich dieselbe dem Torsionswinkel durch Versuche genau proportional ergeben hat, u. die Feder bis auf vier Umdrehungen vollkommen elastisch ist, so erfüllt das Instrument obige Bedingungen. Ein auf dem Princip der thermischen Wirkungen des Stromes beruhendes Galvanometer hat Hankel erfunden. Der Strom wird durch einen seinen Draht geführt, der sich in Folge dessen erwärmt u. ausdehnt. Der Draht ist oben an dem einen Ende eines Hebelarms befestigt, an dessen anderen ein Spiegel angebracht ist u. ein Gewicht, welches den Faden immer in gleicher Spannung erhält, dabei aber, wenn er sich ausdehnt, den Hebel so bewegt, daß man durch ein gegenübergestelltes Fernrohr mit einer Scale im Spiegel verschiedene Scalentheile vorübergehen sieht. Die Erwärmung ist dem Quadrate der Stromintensität proportional, es ist für sie die Richtung des Stromes gleichgültig, daher kann man mit diesem Instrumente auch Ströme messen, welche unaufhörlich u. sehr schnell hinter einander ihre Richtung umkehren. Man kann ferner den Strom nach seinen chemischen Wirkungen durch das Voltameter messen. Faraday hat nämlich das Gesetz nachgewiesen, daß, wenn eine Flüssigkeit durch einen constanten galvanischen Strom zersetzt wird, die Quantität der Zersetzungsproducte der Zeit u. der Stromintensität proportional ist, daß also die in der Zeiteinheit zersetzte Masse ein Maß für den Strom ist. Es kann also der oben unter G) f) beschriebene Zersetzungsapparat zum Voltameter dienen. Endlich kann man die Intensität der galvanischen Ströme noch am Elektrodynamometer (s.d.) durch die Ablenkung messen, welche, wenn derselbe Strom hintereinander durch zwei einander nahe Drahtringe geführt wird, der eine durch den andern erleidet. c) Instrumente zum Messen des Widerstandes: Wheatstonscher Rheostat od. Stromregulator, durch welchen man eine in einen galvanischen Strom eingeschaltete Drahtlänge ohne Unterbrechung des Stromes beliebig verlängern od. verkürzen kann; er besteht in einem hölzernen, um seine Achse drehbaren Cylinder, schraubenförmig mit Neusilberdraht umwunden. Der eine Poldraht wird nun zu dem einen Ende des Drahtes geführt, der andere zu einer Metallhülse mit einer Feder, die gegen den Draht drückt, u. während der Drehung des Cylinders längs desselben sich verschiebt, so daß nach ein, zwei, drei u. mehreren Umdrehungen ebensoviele Windungen des Drahtes in die Kette eingeschaltet sind. Man kann mit diesem Instrumente leicht diejenige Drahtlänge[899] finden, welche einem anderen früher eingeschalteten Leiter an Widerstand gleich ist. Das Differentialgalvanometer besteht in der von Hankel verbesserten Gestalt aus einem Ringe von 3 Fuß Durchmesser, über welchen im entgegengesetzten Sinne zwei Drähte von ganz gleichem Widerstande gewunden sind u. in dessen Mittelpunkt ein Magnetstab von 3 Zoll Länge an einem Coconfaden aufgehängt in. Spaltet man nun einen Strom, daß er die beiden Drähte gleichzeitig durchläuft, so muß die Nadel auf 0 stehen bleiben. Schaltet man aber in den einen Zweigstrom einen noch zu untersuchenden Leiter ein, so muß man in den anderen zugleich eine gewisse Länge bekannten Drahtes einschalten, bis die Ablenkung der Nadel, die durch ein Fernrohr mit Scale beobachtet wird, = 0 ist.

Vgl. Galvani, Dell' usu e dell' attivita dell arco conduttore nelle contrazione de' muscoli, Bologna 1794; I. I. Reinhold, De Galvanismo, Lpz. 1797; Sué, Geschichte des G. u. aller bis jetzt darüber gemachten Beobachtungen, übersetzt von Clarus, Lpz. 1802; Voltas Schriften über Elektricität u. G., herausgegeben von Nasse, Halle 1803; Cavalla, Darstellung der Lehre von der Elektricität, dem G., u. Magnetismus, Erf. 1806; Ohm, Die galvanische Kette mathematisch bearbeitet, Berl. 1827; Pfaff, Parallele der chemischen Theorie u. der Voltaischen Contacttheorie, Kiel 1845; Fechner, Maßbestimmung über die galvanische Kette, Lpz. 1831; W. Weber, Elektrodynamische Maßbestimmungen, Abh. der Leipz. Ges. der Wiss., math. phys. Klasse I., 215 u. 483, Lpz. 1850 u. 1852; Weber u. Kohlrausch, ebenda), 221, Lpz. 1856; Humboldt, Die gereizte Muskel- u. Nervenfaser, Berl. 1797 u. 1799; Ed. Weber, Quaestiones physiol. de pharm. galvan. in corp. hum. observ., Lpz. 1836.