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Elektrisches
Licht,
[* 2] jede durch den
elektrischen
Strom hervorgebrachte
Lichterscheinung. Der
elektrische
Strom erzeugt in den von ihm durchflossenen
Leitern
Wärme
[* 3] und zwar bei ungleichem
Widerstand in den einzelnen Teilen des
Leiters
die größere Wärmemenge dort, wo
er den größern
Widerstand zu überwinden findet. Schaltet
man in den Stromkreis eines kräftigen
Elements, z. B. eines Bunsenschen, einen kurzen, möglichst dünnen Eisendraht
ein, so wird derselbe heiß, und wenn er genügend fein ist, gerät er ins
Glühen und schmilzt ab. Das
Licht, welches der
glühende
Draht
[* 4] hierbei ausstrahlt, heißt mit Rücksicht auf die Art seiner Erzeugung
elektrisches Glühlicht.
Statt des Metalldrahts läßt sich jeder beliebige
Körper von passender
Leitungsfähigkeit mit gleicher
Wirkung
einschalten, z. B.
Kohle in Form eines dünnen
Stabes oder
Bandes. Auch diese wird von einem starken
Strom ins
Glühen versetzt
und verbrennt an offener
Luft. Schließt man dagegen die
Kohle in einen luftleeren Glasballon ein, so verbrennt sie wegen Mangels
an
Sauerstoff nicht und kann längere Zeit im
Glühen erhalten werden. Hierauf gründet sich das
System
der
elektrischen
Glühlampen.
Eine andre durch den
elektrischen
Strom bewirkte
Lichterscheinung ist der sogen. Davysche
Lichtbogen, welchen
Davy 1813 zuerst
beobachtete.
Davy leitete den
Strom einer
Voltaschen
Säule von 2000 Plattenpaaren durch zwei einander berührende Kohlenstifte
und entfernte dann die
Kohlen allmählich voneinander, wobei er eine glänzende
Lichterscheinung in Gestalt
eines ununterbrochenen Funkenstroms zwischen den beiden
Kohlen erhielt. Die genauere Untersuchung des Davyschen
Lichtbogens
hat ergeben, daß der Funkenstrom die
Richtung vom positiven zum negativen
Pol verfolgt, indem glühende Kohlenteilchen von der
positiven Kohlenspitze zur negativen übergeführt werden. Die positive
Kohle stumpft sich infolgedessen
ab und nimmt eine kraterförmige Aushöhlung an, während die negative ihre zugespitzte Form behält. Zugleich verbrennen
beide Kohlenpole durch den
Sauerstoff der
Luft. Der positive wird dabei rascher aufgezehrt als der negative und zwar erfahrungsgemäß
bei mittlerer Stromstärke etwa doppelt so schnell als dieser.
Der
Flammenbogen, welcher die Leitung des
Stroms zwischen den beiden
Polen vermittelt, setzt derselben einen
Widerstand entgegen, der um so beträchtlicher wird, je mehr sich der
Abstand der Kohlenspitzen infolge ihrer Aufzehrung vergrößert;
im gleichen
Maß vermindert sich die
Stärke
[* 5] des
Stroms, bis derselbe nicht mehr imstande ist, den
Flammenbogen zu bilden, und
mithin das
Licht erlischt.
Will man daher das
elektrische Bogen
licht
[* 6] zur
¶
mehr
Beleuchtung
[* 8] praktisch verwerten, so sind die Kohlenspitzen stets in der richtigen Entfernung voneinander zu erhalten. Hierzu
dienen die elektrischen Lampen,
[* 9] von denen die ältesten mit der Hand
[* 10] gestellt werden mußten. Derartige Lampen findet man noch
jetzt in Theatern, bei öffentlichen Festlichkeiten u. dgl.,
überhaupt da, wo man das e. L. nur auf kürzere Zeit erstrahlen lassen will. Für dauernde Beleuchtungseinrichtungen
benutzt man Lampen mit mechanischer Regulierung der Kohlenstellung, die sogen. Kohlen
lichtregulatoren,
von Foucault-Dubosq, Serrin und Hefner-Alteneck (Siemens).
Bei der elektrischen Lampe [* 11] von Dubosq [* 7] (Fig. 1) wird die positive (untere) Kohle von dem Metallstab O, die negative (obere) von dem Stab [* 12] D, welcher in dem Metallrohr B mit sanfter Reibung [* 13] verschiebbar ist, getragen. Beide Stäbe laufen nach unten in Zahnstangen aus, deren erstere J beiderseits, die letztere F nur auf der einwärts gekehrten Seite Zähne [* 14] trägt. Eine in einem Gehäuse eingeschlossene Uhrfeder sucht die auf der nämlichen Achse befestigten Räder G und H, von denen das erstere in die Zahnstange F, das letztere von doppelt so großem Durchmesser in die Zahnstange J eingreift, in der Richtung des Pfeils zudrehen.
Dadurch werden die beiden Kohlenspitzen gegeneinander geschoben, und zwar wird die untere (positive) nach Maßgabe ihrer stärkern Abnutzung doppelt so rasch gehoben, als die obere (negative) gesenkt wird. Mit ihrer andern Seite greift die Zahnstang J in einen Trieb des Rades K ein, welches seinerseits mittels eines Triebes das Rad L in Bewegung setzt. Dieses versetzt durch Vermittelung der endlosen Schraube M eine vertikale Achse in Umdrehung, auf welcher ein Windflügel und das horizontale Rad N sitzen.
Dieses Rad N kann von außen her durch einen Stift arretiert und somit die Bewegung der Zahnstangen gehemmt werden. Wenn aber das Rad nicht von außen arretiert ist, so bewirkt der Elektromagnet P die Hemmung, indem er den ringförmigen eisernen Anker [* 15] Q anzieht, der an dem einen Ende eines um R drehbaren Winkelhebels QRST sitzt, dessen andres Ende beim Niedergehen des Ankers einen Hebel [* 16] U in die Zähne des Rades N schiebt. Der positive Strom tritt bei der Klemmschraube V ein, umkreist den Elektromagnet P, geht durch J und O zur untern, von da zur obern Kohlenspitze und kehrt durch die Klemme C wieder zum negativen Pol der Batterie zurück.
Solange die Kohlenspitzen die richtige Entfernung haben, um bei hinreichender Stromstärke starkes Licht zu geben, ist auch der Elektromagnet stark genug, um seinen Anker anzuziehen und das Gangwerk zu hemmen; sobald aber die Stromstärke infolge der Abnutzung der Kohlen abnimmt, wird der Anker losgelassen, das Rad N wird frei, und die Kohlenspitzen nähern sich einander, bis der Strom wieder stark genug ist, worauf der Elektromagnet, ebenfalls wieder erstarkt, von neuem die Hemmung vollzieht.
Die elektrische Lampe von v. Hefner-Alteneck (Siemens u. Halske), [* 7] Fig. 2, ist ausgezeichnet durch einfachere Konstruktion und hohe Präzision der Regulierung. Die Kohlenspitzen, welche sich unter dem Einfluß des Übergewichts des obern (positiven) Kohlenhalters einander nähern, werden durch die Thätigkeit eines kleinen elektromagnetischen Motors wieder voneinander entfernt. Derselbe besteht aus einem Elektromagnet E, dessen Anker A, welcher von dem um a drehbaren Hebel H getragen wird, eine mittels der Schraube r regulierbare Feder f von dem Elektromagnet weg und gegen den Ruheanschlag b zu ziehen bestrebt ist. Wird aber der Anker vom Elektromagnet angezogen, so wird durch den Hebel der Kontakt bei c geschlossen, welcher dem elektrischen Strom einen Weg von geringerm Widerstand an den Windungen des Elektromagnets gestattet. Infolgedessen fällt der Anker wieder ab, der Kontakt c wird geöffnet, der Anker wieder angezogen etc. Der Ankerhebel
[* 7] ^[Abb.: Fig. 1. Elektrische Lampe [* 17] von Dubosq.]
[* 7] ^[Abb.: Fig. 2. Elektrische Lampe von Hefner-Alteneck.] ¶
mehr
H gerät demnach, sobald die Stromstärke so groß geworden ist, daß der Elektromagnet die Spannung der Feder zu überwinden vermag, in oszillierende Bewegung, welche so lange anhält, bis die Stromstärke unter die angegebene Grenze gesunken ist. Indem der Ankerhebel H hin- und hergeht, greift die an seinem Ende angebrachte Sperrklinke s in die schräg gestellten Zähne des Sperrrades t, welches, indem es sich umdreht, durch Vermittelung einer Reihe von Zahnrädern und Zahnstangen die beiden Kohlenhalter langsam voneinander entfernt, bis der Strom so schwach geworden ist, daß der Anker zu oszillieren aufhört und an seinem Ruheanschlag b liegen bleibt. In dieser Stellung wird die Sperrklinke durch einen Stift u gänzlich aus den Zähnen des Sperrrades gehoben, das Übergewicht des obern Kohlenhalters kommt wieder zur Geltung und nähert unter Rückwärtsdrehung des Räderwerks die Kohlenspitzen einander wieder, bis infolge des damit verbundenen Anwachsens der Stromstärke die Schwingungen des Ankers wieder beginnen, etc. Bei Anwendung von Wechselströmen, wie sie unter Umständen von magnetelektrischen und dynamoelektrischen Maschinen hervorgebracht werden, werden beide Kohlen gleichmäßig abgenutzt und müssen daher durch die elektrische Lampe auch mit gleicher Geschwindigkeit geschoben werden.
Die Siemenssche Lampe ist sowohl für gleichgerichtete als für Wechselströme anwendbar; sie besitzt nämlich die Einrichtung,
daß durch Drehen eines nach außen vorragenden Knopfes die beiden Zahnstangen entweder zum Eingriff in
einen und denselben Trieb (bei Wechselstrom) oder in zwei verschiedene, auf gleicher Achse sitzende Triebe (bei gleichgerichtetem
Strom), deren Durchmesser sich wie 1:2 verhalten, gebracht werden können. Alle diese Lampen stellen nicht sowohl eine bestimmte
Bogenlänge als vielmehr unter Veränderung des Widerstandes im
Lichtbogen eine bestimmte Stromstärke
her.
Eine sich gleichbleibende Länge des
Lichtbogens, wie sie zur Erzeugung eines brauchbaren elektrischen Lichts nötig ist, wird
dabei nur insoweit erzielt, als die betreffende Stromstärke immer bei dem gleichen Widerstand des
Lichtbogens eintritt, d. h.
wenn die elektromotorische Kraft und der Widerstand im ganzen Stromkreis unveränderlich sind. Aus diesem
Grund können solche Lampen nur als Einzel
lichter Verwendung finden, die Einschaltung mehrerer derselben in einen gemeinsamen
Stromkreis ist nicht möglich, weil jede einzelne Lampe Veränderungen in den Widerstandsverhältnissen hervorruft,
welche
eine selbstthätige Regulierung der übrigen Lampen verhindern. Mit andern Worten: die Teilbarkeit des elektrischen
Lichts läßt sich unter Anwendung der bis jetzt beschriebenen Lampen nicht erreichen.
Die erste Lampe, welche eine Teilung des elektrischen Lichts in dem angedeuteten Sinn zuließ, war die von v. Hefner-Alteneck (Siemens u. Halske) angegebene Differentiallampe (1879). Das Prinzip dieser Lampe ist aus der schematischen Darstellung [* 18] (Fig. 3) ersichtlich. An dem einen Arm a eines um c drehbaren Hebels ist die obere Kohle K, an dem andern Arm b ein lotrechter Eisenstab S befestigt, dessen unteres Ende in eine aus dickem Draht gewundene Spule, das obere Ende dagegen in eine Spule aus sehr feinem Draht hineinragt; letztere Rolle ist bei d und e als Nebenschließung von großem Widerstand dem Hauptschließungskreis L1dR1caK1K2L2 angefügt.
Findet nun z. B. der eintretende Strom die Kohlenstäbe weit getrennt, so geht er ganz durch die dünndrähtige Spule R2, da die Leitung durch die dickdrähtige Spule an der Trennungsstelle der Kohlenstäbe unterbrochen ist. Die Spule R1 zieht daher den Stab S in sich hinein, der Arm b des Hebels steigt, der Arm a läßt die obere Kohle herabsinken, bis die Kohlenspitzen sich treffen. In diesem Augenblick wird die Nebenschließung, in welcher sich die Spule R2 befindet, wegen ihres großen Widerstandes fast stromlos, während in der Spule R2 jetzt ein kräftiger Strom fließt; diese zieht den Eisenstab wieder herab, hebt dadurch die obere Kohle, und der Lichtbogen stellt sich her.
Infolge des Widerstandes des Lichtbogens wird der Strom in R1 wieder schwächer und wächst dafür wieder in R2, bis bei einem bestimmten Widerstand, d. h. bei einer bestimmten Länge des Bogens, die von R1 und R2 auf den Stab S ausgeübten Anziehungen sich das Gleichgewicht [* 19] halten. Es brennen darauf die Kohlenstäbe langsam ab, aber stets erhält sich die gleiche Bogenlänge, indem die Gleichgewichtslage bei einer entsprechend immer höhern Stellung des Eisenstabes eintritt.
[* 18] Fig. 4 stellt einen Durchschnitt der v. Hefner-Alteneckschen Differentiallampe dar. Der den obern Kohlenstab k1 tragende Halter a ist an einer Zahnstange Z befestigt. Letztere findet ihre Führung in einem Teil A, welcher, an dem in der [* 18] Figur nach rechts hin liegenden Ende c1 des Hebels c1c2 angehängt, durch
[* 18] ^[Abb.: Fig. 3. Schematische Darstellung der elektrischen Differentiallampe von Hefner-Alteneck.]
[* 18] ^[Abb.: Fig. 4 Differentiallampe von Hefner-Alteneck. Durchschnitt.] ¶
Im Meyers Konversations-Lexikon, 1888
Elektrisches
[* 7] Licht, für militärische Zwecke. Soviel bekannt, wurde für Kriegszwecke zuerst im Oktober 1855 bei der Beschießung der taurischen Festung [* 20] Kinburn von der französischen Flotte e. L. verwendet, um die nächtliche Wiederherstellung der am Tage beschossenen Festungswerke zu verhindern. Die Franzosen bedienten sich seiner wieder bei den Belagerungen von Paris [* 21] und Belfort [* 22] 1870/71. Auf dem Montmartre und in Double Couronne vor St.-Denis waren Scheinwerfer aufgestellt, aber das elektrische Licht wurde noch von großen galvanischen Batterien erzeugt.
Der Erfolg war zwar gering, teils wegen Unvollkommenheit der Beleuchtungsapparate,
[* 23] teils wegen Vorsicht der deutschen Truppen,
die sich beim Erscheinen des Lichtbündels auf die Erde oder hinter Deckungen legten und ruhig verharrten,
bis das Licht fortging, aber man hatte doch die Überzeugung gewonnen, daß
elektrisches Licht mit verbesserten Apparaten für Kriegszwecke
von Nutzen sein könnte. 1873 waren denn auch auf der Wiener Ausstellung von Siemens u. Halske in Berlin
[* 24] und
Sautter-Lemonnier in Paris Apparate von bedeutend gesteigerter Leistungsfähigkeit aufgestellt, welche nach weiterer Entwickelung
von 1877 an in den Kriegsmarinen wie in Küstenbefestigungen Verwendung fanden, zunächst auf den Panzerschiffen, um die nächtliche
Annäherung feindlicher Torpedoboote, deren Einführung damals begonnen hatte, zu entdecken; aber diese Apparate waren feststehend
oder doch nur sehr wenig für Ortswechsel geeignet, und für den Festungskrieg forderte man die Fahrbarkeit.
Sautter-Lemonnier wie Siemens u. Halske, später Schuckert in Nürnberg [* 25] und Fein in Stuttgart [* 26] haben sodann in der Herstellung fahrbarer Apparate gewetteifert. Nachdem Versuche mit Sautter-Lemonnierschen Festungsapparaten in Deutschland [* 27] nicht befriedigt hatten, gelangten die von Schuckert zur Einführung. Sie bestehen aus zwei mit 2 Pferden bespannten Wagen, von denen der eine die Dampfmaschine [* 28] von 14 Pferdekräften zum Betrieb der Dynamomaschine, welche bei etwa 700 Umdrehungen in der Minute eine Lichtstarke von 30,000 Normalkerzen entwickelt, trägt; auf dem andern Wagen steht ¶
mehr
die elektrische Bogenlampe mit Scheinwerfer von 90 cm Öffnungsweite. Beide Wagen sind durch ein 100 m langes Leitungskabel verbunden. Man erzielt eine genügende Erleuchtung bis auf etwa 4 km und wird hier ein Streifen von 50-60 m belichtet. Durch Einschieben eines Zerstreuers (konvexe Cylinderlinsen) kann eine 8-10malige Verbreiterung des erleuchteten Gesichtsfeldes erzielt werden, wobei die Intensität des Lichtes entsprechend abnimmt. Der Scheinwerfer ist derart aufgehängt, daß er nach allen Seiten gerichtet werden kann, wie es das Absuchen des Vorfeldes erfordert. Für die Beobachtung ist ein Standpunkt 300-400 m oder weiter seitwärts und vorwärts des Scheinwerfers zweckmäßig, beide Standpunkte werden zur gegenseitigen Verständigung durch Fernsprecher [* 30] (Feldtelegraphenkabel) verbunden.
Die Einführung weittragender kleinkalibriger Gewehre mit rauchschwachem Pulver kann es unter Umständen schwierig oder unmöglich machen, eine vom feindlichen Feuer beherrschte Fläche zu durchschreiten und dazu auffordern, die Dunkelheit zur Annäherung zu benutzen. Glaubt eine Truppe solchen nächtlichen Angriffen ausgesetzt zu sein, so ist sie genötigt, ihre Sicherheitslinien zu verstärken und womöglich weiter hinaus zu schieben. Zur Entlastung und Unterstützung des aufreibenden Sicherheitsdienstes hat man in neuer Zeit auch die Ausrüstung der Feldarmeen mit fahrbaren elektrischen Scheinwerfern in Aussicht genommen, wozu der vorbeschriebene von Schuckert mit Erfolg versucht wurde.
Man verspricht sich namentlich dann Nutzen von seiner Anwendung, wenn man den Angriff des Feindes in einer vorbereiteten Stellung erwartet, zu welcher bestimmte Annäherungswege führen. In französischen Militärzeitschriften wird sogar die Ausrüstung von zur Nacht ausgesendeten Erkundungsabteilungen der Kavallerie mit kleinen fahrbaren Scheinwerfern besprochen. Täuschungen, zu denen das Orientieren nach dem elektrischen Scheinwerfer und das Erkennen ferner feststehender Gegenstände im elektrischen Licht Veranlassung gibt, sucht man durch genaue Orientierung am Tage vorher zu vermeiden. In Küstenwerken und auf Schiffen fallen diese Täuschungen zwar fort, aber auch hier erfordert das Erkennen feindlicher, grauschwarz angestrichener Schiffe [* 31] ebenso große Übung wie die Beobachtungen zu Lande.
Auf der Weltausstellung in Paris 1889 befanden sich fahrbare elektrische Festungsapparate von 35,000 Normalkerzen, aus einem Maschinen- und einem Projektorwagen (Sautter-Lemonnier) bestehend; ersterer trägt eine Parsensche Dampfturbine mit direkt gekuppelter Dynamomaschine (turbo-moteur électrique), die Turbinen machen 9000-10,000 Touren in der Minute. Jedes Armeekorps in Frankreich soll mit einem solchen Apparat M/88 ausgerüstet sein. Die Schweiz [* 32] führt gleiche Apparate, aber mit Brotherhoodmaschinen.
Ein Küstenapparat hatte einen aplanatischen Glasspiegel nach Mangin von 1,50 m Durchmesser mit einem Beleuchtungseffekt von 80-99,000 Normalkerzen. Auf Schaffen sind die Scheinwerfer in der Regel in den Marsen aufgestellt, die Innenräume, namentlich die Munitionskammern, sind durch Glühlampen erhellt. Kleinere fahrbare Scheinwerfer dienen auch zum Absuchen der Schlachtfelder nach Verwundeten. Um das Absuchen von Gebüschen, Gehöften etc. zu ermöglichen, hat man in England tragbare Glühlampen durch 50 m lange Lichtkabel mit der fahrbaren Dynamomaschine verbunden.
Noch zweckmäßiger sind die auf Anregung des Roten Kreuz [* 33] von Trouvé konstruierten selbständigen elektrischen Handlampen von 6 Normalkerzen und 3-4 Stunden Glühdauer, weil sie den Träger [* 34] unabhängig vom Gelände machen und ihm das Absuchen von Wäldern gestatten. Fein in Stuttgart hat einen elektrischen Beleuchtungswagen in zwei Größen, sowohl für Fernbeleuchtung wie Teilungslicht zur Verwendung bei den Eisenbahntruppen gebaut. Sie gestatten den Betrieb von 6-8 Bogenlampen von je 500-1000 Normalkerzen und einiger Glühlampen, oder eines Einzellichts mit Scheinwerfer. Die Bogenlampen, durch Lichtkabel mit der Dynamomaschine verbunden, werden an mitgeführten eisernen Tragestangen aufgehängt, um nächtliche Arbeiten an Eisenbahnen, Straßen, Brücken [* 35] etc. zu beleuchten. Es ist außerordentlich schwer, auf unbekannte Entfernungen aufgestellte Scheinwerfer durch Mitrailleusen- oder Gewehrfeuer zu treffen, weil selbst annähernd richtiges Abschätzen der Entfernung kaum möglich ist.