Die anfängliche Suszeptibilität von Eisen und Magnetit in Abhängigkeit von der Temperatur

Research Collection

Doctoral Thesis

Die anfängliche Suszeptibilität von Eisen und Magnetit in Abhängigkeit von der Temperatur

Author(s):

Renger, Karl Publication Date:

1913

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https://doi.org/10.3929/ethz-a-000091771

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Die anfängliche Suszeptibilität

von Eisen und Magnetit

in Abhängigkeit ^{von der} Temperatur

VON DER

EIDGENÖSSISCHEN TECHNISCHEN ^HOCHSCHULE IN ZÜRICH

ZUR ERLANGUNG DER

WÜRDE

EINES

DOKTORS DER TECHNISCHEN WISSENSCHAFTEN

GENEHMIGTE PROMOTIONSARBEIT

VORGELEGT VON

KARL RENGER

DIPL.MASCH.-ING.

AUSBÖHM.-KAMNITZ (ÖSTERREICH)

REFERENT:

HERR PROF. DR P. WEISS KORREFERENT:

HERR PROF. DR A. EINSTEIN

©°°@

ZÜRICH 1913

Buch- undKun»tdruckcrei Jean Frey

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Meinen Eltern

gewidmet.

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Die

vorliegende

^{Arbeit wurde im}

physikalischen

Laboratorium der

Eidgen.

^Techn. Hochschule in Zürich

ausgeführt.

Meinem verehrten Lehrer

Herrn Prof. ^{Dr. P. WEISS}

spreche

ich für seine wertvollen

Ratschläge,

^{mit denen}

er mir während der ganzen Dauer derArbeit zurSeite

stand,

^meinen herzlichsten Dank aus.

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Inhalts-Verzeichnis

Seite

Einleitung

9

A. Die anfängliche Suszeptibilität

^von

^Eisen

in

Abhängigkeit

^von

^der Temperatur.

1. Messmethode ₁₃

2.

Versuchseinrichtung

15

Allgemeine

Disposition ^der

Apparate

15

Ringgrösse

^und

Bewicklung

16

Der elektrische Ofen 19

Die

Temperaturmessung

21

Das Galvanometer 23

3.

Versuchsdurchführung

25

Unregelmässigkeiten

bei

Beginn

^{der Versuche 26}

Reversibilität der

Suszeptibilität

27

Untersuchungen

^{bei tiefen}

Temperaturen

²⁷

Verlauf der

Suszeptibilitätskurven

28

Tabellen ₃₁

4. Resultate der Messungen 39

Zusammenhang

zwischender

anfänglichen

Suszeptibilität ^{und der}

anfänglichen Neigung

der

Suszeptibilitätsgeraden

⁵⁰

B. Die anfängliche Suszeptibilität

^von

Magnetit

in

Abhängigkeit

^{von der}

Temperatur.

1. Unterschiede der Versuchsmittel bei den Untersuchungen ^mit

Magnetit gegenüber

denen mit Eisen 54

2.

Versuchsdurchführung

56

3. Resultate 57

C. Die Abhängigkeit

^des

Umwandlungspunktes

^von

der Feldstärke

von

Eisen

und

Magnetit.

Definition des

Umwandlungspunktes

⁶³

1. Messmethode 64

— 8 ^— 2.

Versuchseinrichtung

Erzeugung

^{des Feldes} 65

Messung

^des Drehmomentes 66

Der elektrische Ofen 68

Die

Temperaturmessung

^{• . . . . 69}

Untersuchung

^des

Magnetits

⁶⁹

3. Zusammenstellung ^der Resultate

Die

Abhängigkeit

^des

Umwandlungspunktes

^{von der Feldstärke}

a)

^{für Eisen 72}

b) für

Magnetit

⁷²

Zusammenhang ^{zwischen der}

anfänglichen Suszeptibilität,

^{der an¬}

fänglichen Neigung

^{und der}

Magnetisierungsintensität

^für ein

äusseres Feld Null

a)

^{für Eisen 72}

b) ^für Magnetit ⁷⁶

Einleitung.

Das Verhalten der

ferromagnetischen Körper

^unter dem Einflüsse der

Temperatur

bei schwachen Feldern wurde bereits mehrfach unter¬

sucht.

Hopkinson1)

untersuchte Gusseisen unter dem Einflüsse von schwachen

magnetischen

^{Kräften und fand eine} starke Zunahme der

Suszeptibilität

beim Erhitzen bis zur

Temperatur

^{von 775°C und eine}

rapide Abnahme,

sobald diese

Temperatur

überschritten wurde. Unter dem Einflüsse von starken Feldern

erfolgte

^der

Uebergang

^{vom ferro¬}

magnetischen

^zum

paramagnetischen

^Zustand

weniger

^rasch; ^er konsta¬

tierte für alle Felder denselben

Umwandlungspunkt.

^Für verschiedene Eisensorten variierte diese

„kritische Temperatur"

^{zwischen 690° C}

und variierte 870°C. Die Versuche über unreinen Nickel

zeigten

^ähnliche

Verhältnisse. Der

Umwandlungspunkt,

welcher bei 310°C

gefunden wurde,

stand in keiner

Abhängigkeit

^zur

angewendeten

Feldstärke.

Rowland2)

untersuchte die

Suszeptibilität

des Nickels bei zwei verschiedenen

Temperaturen

^und

^fand,

^{dass die}

Suszeptibilität

^für

schwache

magnetische

^Felder bei der höheren

Temperatur

^viel

grösser

war, als bei der

tieferen,

^aber bei stärkeren Feldern kleiner.

Baur3) zeigte,

dass sich das Eisen ebenso verhielt.

Bei allen diesen

Untersuchungen

^{hat man die}

Temperatur

^variiert

und darauf die

Wirkung beobachtet,

^{welche die}

magnetische ^Kraft

hervorbrachte.

Dass die erste

Wirkung irgend

^einer

Temperaturänderung

^{auf den}

Magnetismus

des Eisens nicht umkehrbar

ist,

^{hat sich zuerst aus den}

Untersuchungen

^von

Wiedemann4) ergeben.

^Er

zeigte,

^{dass die Vor¬}

geschichte

des Metalls eine

wichtige

^Rolle

spielt

und dass zuletzt der

*)

Hopkinson: Magnetic

^{and other}

Phys. Prop,

of Iron at a

high Temp.

Phil.Trans. 1889A, pag. 443.

*) Rowland: Phil.

Mag.

1874, Nov.

*) C.Baur: Exp.

Untersuchung

^{über die Natur der}

Magnetisierungs*

funktion.

Wied. Ann. Vol.

9, 1888,

S. 399.

*) Wiedemann: Galvanismus. 2.

§

^522.

— 10 ^—

Vorgang

^umkehrbar

wird,

^wenn die abwechselnde

Erwärmung

^{und Ab¬}

kühlung

oft genug wiederholt wird.

Die

Untersuchungen

^von

Osmond1)

über harten Stahl und von

Hopkinson2)

^über

Nickel-Eisenlegierungen ergaben

ebenfalls Irreversi¬

bilität in

Abhängigkeit

^{von der}

Temperatur,

^so zwar, dass sich zwei kritische Punkte

ergaben,

^{ein höherer} beim Erwärmen und ein tieferer beim Abkühlen des Metalls. Eine

derartige Verschiebung

^{des Umwand¬}

lungspunktes infolge

^von

Temperaturänderungen kommt,

^{wie neuere} Versuche

zeigen,

bei reinen Metallen nicht vor.

Die

Untersuchungen,

^{welche C.}

Baur3)

^{und Lord}

Rayleigh4)

^mit

Eisen in schwachen Feldern

ausführten, zeigten

^einen

parabolischen

Verlauf der

Magnetisierungskurve.

^Die

Suszeptibilität

^{und die Permea¬}

bilität verlaufen daher

gradlinig

^{und nehmen für ein} Feld Null einen endlichen Wert an, welcher

anfängliche Suszeptibilität

resp. Permeabilität

genannt

^wird.

Tomlinson

5)

untersuchte die

Wirkung

schwacher Felder von

jener Grösse,

^{bei welchem die}

Beziehung

der Induktion B zu der Feld¬

stärke H in der Form:

B ⁼

aH+bH*

ausdrückbar ist. Er fand eine Zunahme von a und von

b,

^{sobald die}

Temperatur

^{von 0°C auf 100° C} erhöht wurde.

Ausführliche

Untersuchungen

^{über die}

Magnetisierung

^{in schwa¬}

chen Feldern in

Abhängigkeit

^{von der}

Temperatur

^führte Radovanovic für Nickel

aus.6)

Er fand eine starke Zunahme von der

anfänglichen Suszeptibilität

^{a und der}

anfänglichen Neigung

^{b der}

Suszeptiblläts-

kurve in Funktion der

Temperatur

^{bis zu einer}

Temperatur

^{von 357°C.}

Bei 358°C fiel die

Suszeptibilität

^{auf kleinere}

Werte,

^{um bei} 359°C ganz ^zu verschwinden. Es erwiesen sich auch hier die ersten

Tempe¬

raturänderungen

^als

irreversibel,

^erst

mehrmaliges

^{Erhitzen über den}

*) Osmond: Transformations du fer et du carbon. Mém. de l'Artillerie de la Marine. 1888.

2) Hopkinson: ^Proc.

Roy.

^{Soc. Dec-} 1889, Jan. ^1890,

May

^1890.

3) ^{C. Baur:}

Inaugural-Dissertation,

Zürich 1879.

4) Lord

Rayleigh:

^Phil.

Mag.

1887, ^March, p. 225—245. ^— S. auch R. Gans: Ann.der

Physik

1908, 27, ^{S. 1. — Ann. der}

Physik

^{1909, 29, S.301.}

—

Einführung

ⁱⁿ die Theorie des

Magnetismus. Leipzig

^1908.

5) Tomlinson: Proc.

Roy.

^Soc. 1889, Dec. 5. ^— Ewing: Induction of Iron.

London,

Ch. 6, p. 124—135.

*)

Radovanovic: Die anf.

Suszept.

^{vonNickel in}

Abhängigkeit

^{von der}

Temp.

^Diss. Zürich. 1911.

— 11 ^—

Umwandlungspunkt ergab

vollkommene Umkehrbarkeit. Es wurden sehr einfache

Zusammenhänge

zwischen den Grössen a und

b,

^sowie

zwischen der letzteren und der

Magnetisierungsintensität

für ein äusseres Feld H⁼0

gefunden.

Diese

Zusammenhänge

^{sind umso}

interessanter,

^als von der Grösse b die

Hysterese abhängt.

Es ist nämlich die

Hysteresisarbeit >)

Ah=\bH*

') ^{Siehe Lord}

Rayleigh,

^{loc. cit.}

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A. Die anfängliche Suszeptibilität

von Eisen

in Abhängigkeit ^{von der} Temperatur.

I. Messmethode.

Zur

Bestimmung

^der

Suszeptibilität

^{von Eisen und}

Magnetit

wurde die ballistische

Methode1) ^benützt,

nach welcher das in

Ring¬

form

2) gebrachte

^{Metall mit}

primären

und sekundären

Windungen

^ver¬

sehen wird. Die Methode sei hier kurz erläutert.

Das durch einen in der

primären Wicklung

fliessenden Strom i

(in

^absoluten

Einheiten) erzeugte magnetische

^{Feld hat} die Grösse:

4«AT, _ 2

Ar,

^.

H ^{= —}

t—f-t

wo

A/j

^die

Windungszahl

^der

primären Bewicklung

und l=2nr die mittlere

Länge

^der

Kraftlinien

bedeutet. Unter

Berücksichtigung

^des

infolge

^der

Ringstärke

^variablen

^Feldes,

^{erhält man ein} mittleres mag¬

netisches Feld:

«.-a>*(*)' ^(,>

welche Feldstärke an einem Radius

r — r2 —r'

wirkend

gedacht

^werden

^kann,

^{sobald man die}

obige Gleichung

^be¬

nützt. Durch

Aenderung

^von/um di ändert sich

Hm

^um

dHm,

wodurch in der

Sekundärbewicklung

^ein Induktionsstrom

entsteht,

^{der im}

Spiegel¬

galvanometer

^einen

Ausschlag

^x

hervorruft, proportional

der hindurch-

')

^Lord Kelvin: Phil. Trans. Vol. CLXVI _p. 693. ^—

Ewing:

Magn. ^In¬

duction in Iron and other Metals. London IIIth edition Ch. III and IV.

2)

Rowland:

Magnetisation

^{of an Iron}

Ring.

^Phil.

Mag.

^{Vol. XLVI} 1873 _{p. 151.}

— 14 ^—

gegangenen elektrischen

Menge.

^{Ist B} die Induktion des zu unter¬

suchenden

Körpers,

q sein

Querschnitt

^und

N2

die Anzahl der Sekundär¬

windungen,

^so

beträgt

^{die Anzahl} der für den sekundären Stromkreis in Betracht kommenden

Kraftlinien:

z ⁼

BqN2

und die

erzeugte

elektromotorische Kraft:

e~ dt

*N*

_dt

Durch

Kommutieren

des Primärstromes erhält die

Aenderung

^von

B die Grösse

2B,

^{und die}

gesamte

durch das Galvanometer

gehende

elektrische

Menge

^ist

"

edt

_

—

2qN2B

m ^{_~~ iedt_ _}

J

^{w ~~}

wobei w den Widerstand des

gesamten

^sekundären Stromkreises darstellt.

Wie schon

erwähnt,

^{ist die} elektrische

Menge

^M

proportional

^dem

Ausschlag

^x des Galvanometers

m ⁼ C^• x

Aus den letzten beiden

Gleichungen folgt:

s ⁼

-w* ^<2)

Die Galvanometerkonstante C wurde durch eine

Aichung

eliminiert.

Dies

geschah

^durch

Erzeugung

^eines

^bekannten.

Feldes mittels eines

langen Solenoides,

über das ein schmaler

Ring

^mit einer Anzahl von

Sekundärwindungen geschoben

^{wurde. Ein durch das} Solenoid ge¬

schickter Strom i

erzeugt

^im Innern desselben ein Feld:

H0=hn

^—

2jiLj-Yln

^{• i}

wo d und L Durchmesser und

Länge

^{des Solenoides und n die}

Windungszahl

pro ^cm

Solenoidlänge

^bedeuten.

Beträgt

der Durchmesser der sekundären

Spule d',

^{ist N' die}

Anzahl der sekundären

Windungen

und q der

Solenoidquerschnitt,

^so

ist die Gesamtzahl der für die

Sekundärspule

ⁱⁿ Betracht kommenden

Kraftlinien

^:

z⁼ 4ti

inq

^N'

^Il jA

— 15 ^—

Durch

Kommutieren

des Stromes ändert sich z um 2_z, welche

Grösse,

^{wie früher dem}

Galvanometerausschlage

^a

proportional

^ist.

—- = C ^• a W

w bedeuted hier wieder den Gesamtwiderstand des sekundären Strom¬

kreises. Aus dieser

Gleichung

wird durch Division mit

Gleichung (2)

die Galvanometerkonstante C eliminiert.

B=*.~L.JL

qN2 ^{w et}

Diese

Gleichung

^ist

jedoch

^nur

richtig,

sobald sich die sekundäre

Bewicklung

unmittelbar über dem zu

untersuchenden Körper

^befindet.

Ist die sekundäre

Bewicklung

^{über der}

primären,

^{so muss eine}

Kor¬

rektur

angebracht

^{werden von} der Grösse:

— H

SL

wobei

q'

^{den mit Metall}

ausgefüllten Querschnitt

^der

Bewicklung

bedeutet.

Es ist somit:

d _

zvrx q' ^„

D ^~

qN2wa~

q

'""

Die

Magnetisierungsintensität

^/

ergibt

^{sich aus} der Induktion B und der verwendeten Feldstärke

Hm:

B^— Hm 1=

und daraus die

Suszeptibilität

^k:

k ⁼ 4n

Hn

n. Versuchseinrichtung.

Allgemeine Disposition

^der

Apparate.

Der

primäre Strom,

^{der in der}

Regel

durch zwei Akkumulatoren

erzeugt wurde, ging

^{durch die}

Primärwicklung

^des

Ringes,

^{durch das}

Amperemeter,

^die

Wippe

^{und den}

Regulierwiderstand.

Der induzierte

Strom, erzeugt

^{in den}

Sekundärwindungen

^des

Ringes,

^{lief durchs}

— 16 ^—

Galvanometer,

durch die

Sekundärwindungen

^des Solenoides und durch eine

Dämpfungsspule.

^{Bei der}

Aichung

^durch das Solenoid wurden die

Primärwindungen ^des

^zu untersuchenden

Ringes ausgeschaltet

^und

die

Windungen

des Solenoides in den

primären

^Stromkreis

gebracht.

Der

Ring

^{selbst befand}

sich, gut isoliert,

in einem elektrischen Ofen.

Ringgrösse

^und

Bewicklung.

Untersucht wurde Eisen

elektrolytischer ^Herkunft,

^{welches als}

sehr rein zu bezeichnen

ist,

^{wie die}

folgende Analyse zeigt:

C ⁼

0,004 o/o

Si ⁼

0,007%

5 ⁼

0,006%

Ph ⁼

0,011%

0,028 %

Es

lag

^{in Form einer}

dünnwandigen

^{Röhre vor.}

Die Grösse des

Galvanometerausschlages hängt,

^{wie aus den}

Gleichungen (1)

^und

(2)

^{zu ersehen}

^ist,

^{ab vom}

Ringquerschnitt,

^der

Anzahl der sekundären

Windungen

und dem Widerstände des sekun¬

dären Stromkreises. Bei den zuerst untersuchten

Ringen

wurde davon ausgegangen, die

Ringhöhe

^mit den Ofendimensionen in Ueberein-

stimmung

^zu

bringen.

^{Da mit den} Ofendimensionen auch die Schwie¬

rigkeiten wachsen,

^die

Temperatur

ⁱⁿ allen Teilen des Ofens konstant

zu

halten,

^{war von} vornherein eine obere Grenze der Höhendimension des

Ringes gegeben.

Diese ersten

Voruntersuchungen

^{wurden an zwei}

Ringen

vorgenommen, ^von denen der eine bei

Temperaturen

^{bis zu} 600°

C,

^{der andere bei}

Temperaturen

^{über 500° C untersucht wurde.}

Beiden

Ringen

^{wurde eine Höhe von 7 cm}

gegeben;

^die

Ringstärke betrug

^{2 mm. Das hiedurch erhaltene}

Ringvolumen

erwies sich als vollkommen

genügend.

Die verschiedenen

Ringe

bestanden sämtlich aus demselben

Material,

verschieden war ^nur die

Ringdimension

^und

Ringbewicklung.

Der

Ring

No. I hatte

folgende

Dimensionen:

äusserer

Radius: 2,905

^cm

innerer

Radius: 2,718

^cm

Ringhöhe 7,100

^cm

Ringquerschnitt

^:

1,3242

^cm2

— 17 ^—

Die

Bewicklung

^des

Ringes

^mit

primären

und sekunderen Win¬

dungen,

welche derart isoliert werden

mussten,

^dass

Temperaturen

^bis

nahe 800° C erreicht werden konnten, ^erwies sich als

schwierig.

^Für die

primäre

^und die sekundäre

Bewicklung

wurde blanker Draht aus

Feinsilber von

0,5

^mm Durchmesser verwendet. Zwischen Primär¬

bewicklung

^und

Sekundärbewicklung

^einerseits und zwischen Primär¬

bewicklung

^und Metall anderseits befanden sich

doppelte Lagen

^von

sehr dünnen

Glimmerscheiben;

^{die einzelnen}

Windungen

waren, ^um ein Berühren zweier Drähte

unmöglich

^zu

^machen,

^auf der äusseren und auf der inneren

Zylinderfläche

^mittels

durchgeflochtener

^Glimmer¬

streifen voneinander

getrennt. Ringförmige

Glimmerstreifen trennten die radial verlaufenden Teile der

Primärbewicklung

^{von Metall und der}

Sekundärbewicklung.

^Ein Bestreichen der

Windungen

^{mit Kaolin und}

Wasserglas,

welches ein besseres Festhalten der Drähte bei den hohen

Temperaturen

^bezweckt

hätte,

erwies sich als

ungünstig,

^{da das Kaolin}

bei den höheren

Temperaturen

leitend wurde.

Die Anzahl der

primären Windungen

wurde derart

bestimmt,

^dass

ein Berühren zweier Drähte nicht

möglich

^{war. Bei einer}

primären Windungszahl

^{von 55} überschritt der Strom nicht

0,07 Amp.;

^eine

Erwärmung

^des

Ringes

^durch den Strom fällt daher ganz ^ausser Be¬

tracht. Die Anzahl der sekundären

Windungen

^{wurde mit Rücksicht}

auf den voraussichtlich kleinsten

Ausschlag berechnet,

^{der erhalten} werden sollte. Durch

angenäherte Rechnung ergab

^{sich bei einer an¬}

genommener.

Suszeptibilität

^von

10,0

C. G. S. für

gewöhnliche Tempe¬

ratur, bei einer Feldstärke von

0,05

^{C. G. S. und einer sekundären}

Windungszahl

^{von 98}

Windungen,

^ein

Ausschlag

^von 130 mm, der als

genügend

gross angenommen wurde.

Die

Silberbewicklung

^{erwies sich als}

günstig

^{bis zu}

Temperaturen

nahe 700°

C;

^{in der} Nähe dieser

Temperatur

^{nahm das Feinsilber eine}

derart kristallinische Struktur _an, dass die Mehrzahl der

primären

^und

sekundären

Windungen

zersprang. ^Die

Temperaturen

^{über 500°C}

wurden daher mit einem zweiten

Ringe untersucht,

^{der mit}

Nichrom,

einem sehr

widerstandsfähigen

^Draht amerikanischer

Herkunft,

^von

0,5

^{mm Dicke bewickelt wurde. Die}

Isolierung

^{wurde bei diesem}

Ringe

^{No. 2 in der}

gleichen

^Weise

durchgeführt

^{wie bei dem}

Ringe

^{No. 1.}

Die Dimensionen des

Ringes

^{No. 2 waren die}

folgenden:

2

— 18 ^—

äusserer Radius:

2,915

^cm innerer Radius^:

2,7065

^cm

Ringhöhe

^:

7,200

^cm

Querschnitt: 1,5012

^cma

Die Anzahl der

Primärwindungen

wurde mit 48 bestimmt. Die sekundäre

Windungszahl

wurde mit dem

grössten

erhaltenen Werte be¬

rechnet,

^{der bei 500°C mit dem}

Ringe

^{No. 1 erhalten}

wurde;

^es musste

gleichzeitig ^Rücksicht

genommen werden auf den Widerstand der

Bewicklung,

der bei Nichrom ca. 60 mal

grösser

^{war als bei Silber.}

Es wurden 70 sekundäre

Windungen ausgeführt.

^Die

geeignetste Dämpf¬

ung des Galvanometers wurde durch Nebenschlüsse ^zum Galvanometer erreicht.

Die bei beiden

Ringen

angenommenen Werte der sekundären

Windungen

^{erwiesen sich als}

genügend,

^{da die}

Suszeptibilität

^Werte

ergab,

^{die fast}

durchwegs grösser

war, als bei der

Berechnung

^der

Windungen

angenommen ^wurde.

Um

Kurzschlüsse

^durch

Oxydteilchen,

^{welche bei den höheren}

Temperaturen

^von der Innenseite des

Kupferofens absprangen,

^{zu ver¬}

meiden,

wurden die

Ringe,

durch Glimmerscheiben

vollständig einge¬

hüllt,

^im elektrischen Ofen

aufgestellt.

^Sie

^ruhten,

isoliert durch Poi-

zellanröhrchen,

auf dem Boden des Ofens.

Da sich die grosse Höhe dieser

Ringe

bei den hohen

Temperaturen

als störend

erwies,

^wurden

endgültige

^Versuche

ausgeführt

^{mit einem}

Ringe

^{mit kleinen}

Höhenabmessungen. (Ring

^No.

3).

Er hatte

folgende

Dimensionen:

äusserer

Radius: 2,910

^cm innerer

Radius: 2,710

^cm

Ringhöhe: 0,800

^cm

Ringquerschnitt: 0,160

^cm2

Da bei diesen Versuchen ein viel

empfindlicheres

Galvanometer verwendet

wurde,

konnte trotz der bedeutenden

Querschnittreduktion

auch die sekundäre

Windungszahl herabgesetzt

^werden.

Anzahl der

Primärwindungen:

⁵⁸ Anzahl der

Sekundärwindungen:

⁷⁵

Die

Bewicklung

^des

Ringes gestaltete

^sich

infolge

^der

geringen

Ringhöhe

einfacher als bei den zwei ersten

Ringen.

^Zur

Isolierung

- 19 ^—

wurden Glimmerbänder um Metall und sekundäre

Windungslage

ge¬

wunden. Als

Bewicklung

^{wurde auch hier}

Nichromdraht

von

0,5

^mm

Durchmesser verwendet. Um eine

möglichst gleichmässige Temperatur¬

verteilung

^im

Ringe

^zu

erzielen,

wurde derselbe nicht direkt im Ofen

aufgestellt,

sondern in zwei

schachtelartigen

^Hüllen

/Q

^u.

K2

^{aus 2 mm}

dickem

Kupferbleche aufgestellt,

^{wie es}

Figur

¹

zeigt.

^{Zum Schutze}

gegen

abspringende Oxydteilchen

^{wurde der}

Ring gänzlich

^durch

Glimmerscheiben G

eingehüllt.

Der elektrische

Ofen.

Zur

Erzeugung

^der

Temperaturen

^{diente ein} elektrischer

Ofen,

welchen schon Radovanovic bei seinen

Untersuchungen

^über

Nickel1)

mit

gutem Erfolge

^{benützt hatte.}

(Fig. 1).

^Der

zylindrische

^Mantel

Q,

^{bestehend aus 2 mm dickem}

Kupferblech,

^war auf eine Höhe von

135 mm mit 1 mm dickemNickeldrahte

//t bewickelt,

der durch Asbest isoliertwar. Zwischen diesem

Zylinder

und einem zweitenvon

grösserem

Durchmesser

C2

^{befand sich zur} Wärmeisolation eine Schichte

Mag¬

nesiaM. Dieser

zylindrische Hauptteil

^{ruhte auf einer}

Kupferplatte Pv

während den Abschluss nach oben ein mit

Magnesia gefüllter

^{Deckel D}

bildete. Der Boden sowohl als

auch]

^{der Deckel}

ragten

^{ca. 20 mm}

in den

Zylinder hinein,

^{um eine}

möglichst gleichförmige Temperatur¬

verteilung

^{zu erzielen.} Die mit der

Grundplatte Pj

durch Stehbolzen verbundenen Platten

P%

^nahmen zwischen sich den Heizdraht

H2

^auf.

Der Raum ^zwischen

Px

^und

Pa

^{war mit} Asbestschnüren

ausgefüllt.

Um einer

Wärmeableitung

^{in das Gestell}

vorzubeugen,

wurde auch die

Bodenplatte P1

^durch

spiralförmig gewundenen

Nickeldraht

H3 geheizt.

In der Mitte des Bodens befand sich eine

Oeffnung L,

durch welche die

Temperaturmesseinrichtung eingeführt wurde,

^{während zwei weitere}

Oeffnungen /?2

^und

R3

^im

^Boden,

^{die durch} Porzellanröhrchen isolierten

Zuleitungsdrähte

^der

primären

und sekundären

Wicklung

hindurchtreten Hessen. Der

zylindrische

Teil ruhte einesteils auf der Bodenfläche

Pv

andernteils auf einem

ringförmigen

^Gestell

Ov

^{um beim} Abheben des Mantels keine

Veränderung

^des

Ringes

herbeizuführen. Sämtliche Heiz¬

drähte warenbifilar

gewickelt,

^'um

jede Feldwirkung

^zu vermeiden und wurden beim Heizen hintereinander

geschaltet.

Alle Metallteile waren durch

Asbestplatten

voneinander

getrennt

Der Heizraum des Ofens hatte eine Höhe und einen Durchmesser von

9,5

^cm.

')

Radovanovic: loc cit. Zürich 1911.

flg. 1

— 21 ^—

Die

Herstellung

^{des Ofens aus}

Kupfer

bewirkte eine sehr

gleich- massige Wärmeverteilung

^{im Innern des}

^Ofens,

welche noch verbessert

wurde,

sobald sich der zu untersuchende

Körper

^darin befand. Die

Temperaturverteilung

^{wurde mittels eines}

Silber-Konstantan

^-Thermo¬

elementes untersucht. Die

Temperaturen

^{wurden direkt an einem Mikro-}

voltmeter mit

Gradeinteilung

^von Siemens und Halske

abgelesen.

^Da

es sich für die

Untersuchung

^der

Temperaturverteilung

^{im Ofen nur}

um relative

Messungen ^handelte,

^{war eine}

Aichung

des Thermoelementes nicht

nötig.

^Die

Temperaturmessungen,

vorgenommen in 9

je

^{1 cm}

voneinander entfernten

Ebenen, ergab

^{bei einer}

Temperatur

^{von 600°C}

in den 7 Mittelebenen eine vollkommen konstante

Temperatur,

^{in der}

obersten und untersten Schicht

dagegen

^{wurde eine Abnahme der}

Temperatur

^{um ca.}

11/2°

^C

wahrgenommen.

^{Da für die}

Untersuchungen

bei hohen

Temperaturen

^{eine absolut}

gleichmässige Temperaturverteilung notwendig

war, wurden die schon früher erwähnten

Kupferhülsen Ki

^und

K2 verwendet,

^{so dass bei 800°}C innerhalb der 3 cm hohenHülsen keine

Temperaturveränderung

^mehr

nachgewiesen

^{werden konnte. Die}

Figur

¹

zeigt

^die

Anordnung,

wie sie für

Magnetit

ⁱⁿ

Verwendung

^kam.

Um eine zu starke

Oxydation

^des

Metalls,

^{sowie des Ofens zu}

vermeiden,

^wurde

Manganpulver

^{in den Ofen}

gebracht;

^die

Oxyda¬

tion wurde dadurch nicht

gänzlich verhindert, jedoch

bedeutend ein¬

geschränkt.

Die

Temperaturmessung.

Die

Temperaturen

^{im Innern des} Ofens wurden bei den 7 cm

hohen

Ringen

^miteinemPlatin-WiderstandsthermometervonW.C. Heraus gemessen; ^es wurde durch die im Boden des Ofens befindliche Oeff- nung L in denselben

eingeführt.

Es besteht im Wesentlichen aus einer

Spirale

^{aus reinem} Platindraht

von 55 cm axialer

Länge,

^{die auf einer}

Quarzglasröhre

^{von 2 mm}

Durchmesser

aufgewickelt

^ist. Das Ganze ist in einer

Quarzglasröhre

von 4 mm Durchmesser

untergebracht;

^die

Zuleitungsdrähte

^{sind aus}

0,5

^mm dickem Silberdraht

hergestellt.

Zur

Aichung

^des

Widerstandsthermometers

wurde der Widerstand bei fünf verschiedenen

Temperaturen

^{mit einem}Präzisions-Widerstandskasten

von

Carpentier

gemessen, der nach dem

Prinzip

der Wheatstonschen Brücke konstruiert war; ^er erlaubte den Widerstand auf

0,001

^fi _genau

zu messen, während durch

Interpolation

^noch

^0,0001

^" bestimmt werden konnten.

- 22 ^-

Für die verschiedenen

Temperaturen

^wurde

gefunden:

Schmelz- _resp.

Siedepunkt

^{fC Widerstand}

(Q)

Schmelzendes Eis 0°C

24,907

⁼w0

Wasserdampf 98,4° 34,484

Zinn

231,7° 46,765

Quecksilber 354,2° 57,480

Zink

419,0° 65,417

Der Widerstand des Platins kann

dargestellt

^{werden durch die}

Gleichung

^:

w =w0

(/+ at—bt2)

Die

Koeffizienten

^a und b

ergaben

^für

a b

Wasserdampf

^und

Quecksilbersiedepunkt 3,94.10~3 0,772.10~6

„ Zinn

3.94.10-3 0.776.10-6

„ Zink

3,94.10-3 0,7737.

IQ-6

am=

3,94.10-3 6m

⁼

0,774.10-6

Diese Mittelwerte wurden zur

Bestimmung

^der

Temperaturen

benützt.

Während der Versuche wurde der Widerstand mittels einerWheatston- schen

Brückenanordnung geftiessen,

^welche

erlaubte,

den Widerstand auf

0,01^

genau ^zu messen, während durch

Interpolation

^noch

0,001Q

bestimmt werden konnten. Ausserdem kam noch in

Verwendung

^ein Leclanché-Element und ein Galvanometer von

Deprez-d'Arsonval,

^das

als

Nullpunktgalvanometer

^{benützt wurde. Die}

Empfindlichkeit

^des

Galvanometers war

derart,

dass bei Zunahme der

Temperatur

^um

0,2

^°C bei höheren

Temperaturen

^{noch ein} bedeutender

Ausschlag erfolgte;

bei

niedrigen Temperaturen

^{war die}

Empfindlichkeit

^noch

grösser.

Dieser

Genauigkeitsgrad genügte,

^da

Temperaturschwankungen

^bis

1jz°

^C

nicht vermieden werden konnten.

Beim

Ringe

No. 3 wurde wegen der kleinen

Höhenausdehnung

des

Ringes

^die

Temperatur

^{mittels eines} Platin-Platinrhodiumthermo¬

elementes gemessen. Die Lötstelle wurde in nächste Nähe des Eisen¬

ringes gebracht,

^{während die beiden Drähte auf einer}

Länge

^von

ca. 7 cm vor der Lötstelle

spiralförmig angeordnet wurden,

^{um den}

Einfluss der

Wärmeleitung

auszuschalten. Die Drähte selbst waren durch

Hartglasröhrchen

voneinander isoliert. Die zwei freien Enden desThermoelementes wurdendurch schmelzendes Eis auf einer

Temperatur

- 23 ^-

von 0° C

gehalten.

^Die thermo-elektromotorische

Kraft

ist dann nur

abhängig

^{von der}

Temperaturdifferenz

^{zwischen Lötstelle und freiem}

Ende. Sie wurde miteinem

Kompensationsapparat

mit konstantem Strom von Franke gemessen. ^{Als konstante} elektromotorische

Kraft

^wurde ein Akkumulator undzur

Vergleichseinstellung

^einWestonnormalelement verwendet. Zur

Bestimmung

der Aichkurve dienten die

Schmelzpunkte folgender

^Metalle:

Schmelzpunkt

^{von Zinn: 232° C}

, Blei: 327° C

„ Zink: 419° C

„ , Antimon: 626° C

, Silber: 961° C

» Gold: 1064° C

Für diese Punkte wurde die elektromotorische Kraft

aufgetragen

und eine

Kurve

erhalten, ^die ihrer ganzen

Ausdehnung

^{nach etwas}

tiefer

lag

^als

die,

^{welche für ein ähnliches} Thermoelement von der

Reichsanstalt beigegeben

^{worden war.}

Das Galvanometer.

Um bei kleinen

Ringvolumen,

^{bei nicht zu} grosser sekundärer

Windungszahl

^{und bei kleinen}

^Feldstärke

^{noch einen} Galvanometer¬

ausschlag

^zu

erhalten,

^der genau

abgelesen

^werden

^kann,

^{wurde das}

für die Versuche mit den

Ringen

^{1 und 2 verwendete} Galvanometer

von

Deprez

^d'Arsonval

möglichst empfindlich gemacht.

^Dies

geschah

durch

Aenderung

^der

Torsionskonstanten,

^des

Trägheitsmoments

^der

Spule

und des Widerstands des Galvanometerstromkreises.

Da für den

aperiodischen

^{Grenzfall die} Verhältnisse besonders einfach

liegen,

^wurde das Galvanometer für ihn berechnet und durch

Veränderung

^{des äusseren} Widerstandes die

geeignetste Dämpfung hergestellt

Für eine angenommene

Ausschlagszeit ^t\

^{von 6 Sekunden}

ergibt

sich für den Grenzfall für eine halbe

Schwingungsdauer ^T0

^des

ungedämpften Systems

7"0

⁼

/i-7r=18,9Sek. x)

Ein ballistischer

Ausschlag geht

^dann auf ein Promille seines Wertes zurück in der Zeit

Ti ⁼

_r£

.

T0

^{=62 Sek.}

n

') Diesselhorst: Ueber ballistische Galvanometer mit

bewegl. Spule.

Annalen der

Physik

1902, 9, Seite 548 u. f.

— 24 ^—

Diese zugrosseRückkehrzeitverkleinert sich rasch im

periodischen Zustand;

ausserdem leistete die in diesem Falle verwendete

Dämpfungs¬

spule1) gute

^Dienste.

Aufhängedraht

^{und Feder} des Galvanometerswaren aus

Phosphor¬

bronze von

0,008x0-11

^mm2

Querschnitt.

^Der

gesamte

Galvanometer¬

widerstand

betrug 21ß.

Eine wesentliche

Empfindlichkeitsvergrösserung

^der

Anordnung

wurde dadurch

erzielt,

dass ein

Spiegel

^von grosser Brennweite benützt

wurde,

sodass Skala und Galvanometer ^ca.

4x/2

^m voneinander entfernt werden konnten.

Bezeichnetman mit«' den beobachteten

Ausschlag

^{eines Galvano¬}

meters und mit a den

korrigierten,

^{so besteht im}

allgemeinen

^die

Beziehung:

_a =a'^—ka'»

wenn man

Symmetrie

^der

Ausschläge

^{fur die}

Nullage voraussetzt,

ⁱⁿ welchem Falle das Glied mit d~ herausfällt.

Zur

Bestimmung

^{von k wurde das}

gleiche

^Solenoid

benützt,

^das

zur

Aichung

^des Galvanometers diente. Setzt man vollkommene

Proportionalität

voraus, ^so sind die

Ausschläge

^{beim Oeffnen und}

Schliessen des Stromes halb so gross wie beim

Kommutieren,

^{da die}

Elektrizitätsmenge

^{im letzteren Falle}

doppelt

^so gross ^{ist wie}im ersteren.

Um Fehler zu

eliminieren,

wurde die

Stromrichtung

^im Solenoid und in der sekundären

Spule umgedreht.

Die

Untersuchung ergab folgende

Mittelwerte:

Schliessen des Stromes

(0—0,15 Amp.)

^{am =}

86,72

^mm Oeffnen des Stromes

(0,15—0 Amp.) ^86,74

^mm

Kommutieren ^des Stromes

173,47

^mm

Wie aus diesen Werten ersichtlich

ist,

^ist der Unterschied derart

klein,

^dass vollkommene

Proportionalität

angenommen werden konnte.

Sie wurde bis zu

Ausschlägen

^{von 400 mm untersucht und}

bestätigt gefunden.

Da sich dieses Galvanometer für den

Ring

No. 3 und besonders für die

Untersuchungen

^des

Magnetits

^{als zu}

unempfindlich erwies,

wurde für diese

Messungen

^ein astatisches

Nadelgalvanometer verwendet,

wie es P. Weiss

2)

beschrieben hat. Dasselbe besteht aus zwei verti- ') Rowland: Phil.

Mag.

^{1873 Vol.} XLVt p. 147. ^— Ewing: ^{loc. cit.}

Ch. III. p. 63.

2)P. Weiss: Un Galvanomètre extrêmement sensible

Éclairage ^Élec¬

trique

^1894.

- 25 ^-

kalen

Magnetnadeln,

^deren Parallelität durch kleine Schräubchen her¬

gestellt

werden kann. Dieses

System

^{ist an einem}

^Kokonfaden

^{so auf¬}

gehängt,

^{dass die} oberen Pole der kleinen

Magnete

^sich zwischen zwei

Spulen befinden,

welche das variable Feld erzeugen, während die unteren sich in der

Oeffnung

^eines

Kupferstückes

drehen können. Durch eine

Vertikalverschiebung

^dieser

Kupfermasse

^{kann die}

geeignetste Dämpfung eingestellt

^{werden. Dieselbe wird auch} beeinflusst durch einen ausserhalb des Galvanometers

angebrachten Richtmagneten.

Vollkommene Astasie besteht nur bei Parallelität der

Magnete;

die äusseren Einflüsse konnten nie derart

ausgeschaltet werden,

^{wie es für die}

Messungen nötig

war; der

grösste

^{Teil dieser}

Untersuchung

wurde daher während der Nacht

ausgeführt.

^Die

Empfindlichkeit

dieses Galvanometers war

rund 15 mal

grösser

^als bei dem vorher beschriebenen

Deprez

d'Arsonval- Galvanometer. Sie hätte noch nach Belieben

gesteigert

werden können.

IQ. Versuchsdurchführung.

Der

Ring

^{wurde im} elektrischen Ofen auf die

gewünschte Tempe"

ratur

gebracht

^{und diese durch}

Regulierung

des Heizstromes so kon¬

stant als

möglich gehalten. Temperaturänderungen

^{konnten am Null¬}

punktgalvanometer

^sofort konstatiert werden. Bei den hohen

Tempe¬

raturen musste die

geringste

Variation der

Temperatur

^vermieden

werden,

da dieselbe schon eine bedeutende Variation der

Suszeptibilitätswerte

zur

Folge gehabt

^{hätte. Um sicher zu} sein, dass das Metall die der Feldstärke

entsprechende

Induktion angenommen

hatte,

^{wurde der}

Ring

vor

jedem

^Versuche

vollständig entmagnetisiert;

^der

Uebergang

^von

einer Feldstärke ^zur nächst höheren oder tieferen wurde derart vorge¬

nommen, dass bei fortwährendem Kommutieren der Primärstrom stufen¬

weise

vergrössert,

resp. verkleinert wurde. Die

Zeitdauer,

^{in welcher}

eine konstante

Temperatur

erzielt wurde und konstante Verhältnisse des Versuchsmaterials

eintraten, betrug

^{in der}

Regel

^{mehrere Stunden.}

Die

anfängliche Suszeptibilität ergibt

^sich

graphisch

^auf

folgende

Weise. Die berechneten Werte der

Suszeptibilität

^{wurden in Funktion}

der Feldstärke

Hm aufgetragen.

^{Der durch}

Extrapolation1) gefundene

Schnitt dieser Kurve ^{mit der} Ordinatenachse

ergibt

^die

anfängliche Suszeptibilität

für die betreffende

Temperatur.

') Lord

Rayleigh

^: Magnétisme in weak fields. Phil. Mag. ^{1887. March} p. 225-245.

C Baur: Inaug.-Diss. Zürich 1879.

- 26 ^-

In der

Regel

^{wurden die}

Untersuchungen

^{mit 7—10}verschiedenen Feldstärken

ausgeführt,

welche Zahl

genügte,

^{um die}

Suszeptibilitäts-

kurve mit Sicherheit

extrapolieren

^{zu können.}

Bei den

Untersuchungen

^{mit höheren}

Temperaturen

^wurden

kleinere Feldstärken

angewendet

^{als bei niederen}

Temperaturen,

^weil

der Bereich des

gradlinigen

Stückes der

Suszeptibilitätskurve

^k

—f {H)

mit der

Temperatur

^abnimmt.

Da Stromstärken benützt

wurden,

die eine genaue

Nadeleinstellung

des

Milliamperemeters erlaubten,

konnten die Feldstärken auf 1-—2 Pro¬

mille genau gemessen ^werden. Wenn bei den

Galvanometerausschlägen

Fehler von

0,1—0,2

^mm

zugelassen ^werden,

^so

beträgt

^{der Fehler}

in der Induktion bei einem

Galvanometerausschlage

^{von 100 mm 2—4}

Promille,

^der

gleiche Genauigkeitsgrad

wird auch bei den Werten der

Suszeptibilität

^{k erzielt. Da die}

Galvanometerausschläge

^{fast durch¬}

wegs

grösser

^{als 100 mm} waren, wird der

Genauigkeitsgrad

^noch

grösser.

Unregelmässigkeiten

^bei

Beginn

^{der Versuche.}

Die ersten

Untersuchungen

^bei

gewöhnlicher Temperatur ergaben

eine

anfängliche Suszeptibilität

^{von a =}

^8,075

C. G. S. bei einer an¬

fänglichen Neigung

^der

Suszeptibilitätsgeraden

^{b =}

0,678

^{C. G. S.}

Ein

mehrmaliges

^{Erhitzen des}

Ringes

^{1 auf die}

Temperatur

^von 400°C hatte eine Zunahme von a und b bei

gewöhnlicher Temperatur

zur

Folge.

^Aehnliche

Erscheinungen

^{wurden bereits mehrfach beob¬}

achtet und treten auch bei anderen Metallen

auf.1)

^Um

endgültige

Werte zu

erhalten,

^{wurde der}

Ring

^{1 über die}

Umwandlungstemperatur

erhitzt und

längere

Zeit dieser

Temperatur ausgesetzt.

^{Wie schon er¬}

wähnt,

^{hielt die}

Silberbewicklung

^dieser

Temperatur

^nicht

Stand,

^so dass nur

Temperaturen

^bis

^600°

C damit untersucht wurden.

Die Versuche mit dem

Ringe

1 wurden derart

durchgeführt,

^dass

das Eisen vor dem Bewickeln

ausgeglüht ^wurde;

^{es wurde so in der}

Tat

erreicht,

^{dass während}

einiger

^Zeit

korrespondierende

^{Werte er¬}

halten wurden. Die

Suszeptibilität

^bei

gewöhnlicher Temperatur

^wurde

zur

Kontrolle

öfters bestimmt. Sie sank im Laufe der Zeit

infolge

^des

„Alterns"

dennoch auf kleinere Werte. Es wurden so mit dem

Ringe

') Wiedemann: Galvanismus

2, §

^{522. — Perrier: Les Variations ther¬}

miques

^de

l'Hyst.

^{tourn. et de}

l'Hyst.

altern. Thèse. Zürich 1909. _{p. 40.} ^— Radovanovic:

Inaugural-Dissertation.

^Zürich 1911.

- 27 ^-

No. 1 drei Versuchsreihen

durchgeführt,

^die sämtlich die

gleichen

^Ge¬

setze aufweisen.

Da die

Untersuchungen

^{mit dem}

Ringe

^{No. 2}

(Nichrombewicklung)

wegen seiner grossen Höhe nicht

zuverlässig sind,

werden für hohe

Temperaturen

^{nur die}

Resultate angegeben,

die mit dem

Ringe

^{No. 3}

erhalten wurden. Es

ergab

sich auch hier eine

anfängliche Suszepti-

bilität von der

Grössenordnung

^{wie oben}

angegeben,

^nur konnte wegen des

geringen Ringvolumens

^{keine so} grosse

Genauigkeit

erzielt werden wie bei

Ring

^{1. Ein}

mehrmaliges längeres

^{Erhitzen über den Um¬}

wandlungspunkt

^{stellte auch hier Zustände}

^her,

^{die unter}

gewissen

Umständen keine Irreversibilität

infolge Temperaturänderung zeigten.

Aus

Gründen,

^die

später

^erörtert

werden,

wurden auch mit dem

Ringe

No. 3 mehrere Versuchsreihen

ausgeführt.

Reversibilität

^der

Suszeptibilität.

Die für eine bestimmte

Temperatur aufgenommene Suszeptibilitäts-

kurve

k=f(H)

^{blieb unter}

gewissen, später

erläuterten Umständen

dieselbe,

ob diese

Temperatur

durch Erwärmen oder durch Abkühlen erhalten wurde. Um die Reversibilität ⁱⁿ

Bezug

^auf die Feldstärke

zu

prüfen,

^{wurde die}

Suszeptibilitätskurve

^{sowohl für}

zunehmende,

als als auch für abnehmende Felder bestimmt.

Bei 769° C trat ein Verschwinden der

Galvanometerausschläge

ein. Diese

Temperatur

^{wurde sowohl für}

zunehmende,

als auch für abnehmende

Temperaturen

^{bestimmt und kein} Unterschied konstatiert.

Die

Untersuchungen

^bei

tiefen Temperaturen.

Diese wurden

durchgeführt

^{bei den}

Temperaturen

^der

flüssigen Luft,

der mit Aether vermischten

Kohlensäure,

des mit Eis

gemischten Chlorcalciums,

des mit Eis

gemischten

Chlornatriums und des schmel¬

zenden Eises. Die Versuche mit der

Kohlensäure,

^{mit den}

Kälte¬

mischungen

und mit dem schmelzenden Eise wurden derart

angeordnet,

dass der

Ring

^vollkommen wasserdicht in ein

Metallgehäuse einge¬

schlossen

wurde,

^{welches von} dem kalten

Körper

^vollkommen

umgeben

wurde. Die Versuche bei den

Temperaturen

^der

flüssigen

Luft wurden in der Weise vorgenommen, dass der

Ring

^{in einem} Dewar'schen Ge- fäss

aufgestellt

wurde und in direkte

Berührung

^{mit der}

flüssigen

^Luft

kam. Die

Abkühlung erfolgte

^{zuerst mit}

gasförmigen

^{kalten Luft¬}

dämpfen

^und hierauf erst mit

flüssiger Luft,

^{welche den} betreffenden

— 28 ^—

Ring

vollkommen bedeckte. Die

Abkühlung

^{wurde so}oft vorgenommen, bis vollkommene

Reversibilität eintrat,

^{was bereits nach} der zweiten

Abkühlung

^{der Fall war. Die Werte für die}

gewöhnliche Temperatur

wurden als

Kontrolle

immer mitbestimmt. Der

Ring

^{wurde ca.}

3/4

^Stun¬

den der

Temperatur

^der

flüssigen

^Luft

ausgesetzt,

^so dass anzunehmen war, dass der ganze

Körper

^dieselbe

Temperatur

angenommen hatte.

Sobald hinreichend rasch verfahren

wurde,

^{hatte die}

steigende Tempe¬

ratur der

flüssigen

^Luft keinen Einfluss auf die

Suszeptibilitätswerte.

Um Werte zwischen der

Temperatur

^der

flüssigen

Luft und der¬

jenigen

^der

Kohlensäure

^zu

bekommen,

^wurden

Untersuchungen

^bei

variablen

Temperaturen

^{mit einer}

einzigen

^Feldstärke vorgenommen.

Der

Ring

^{wurde in}

flüssiges

^Pentan

gelegt

^und dieses durch

flüssige

Luftso weit als

möglich abgekühlt.

^{Durch das}Verdunsten der

flüssigen

Luft sank die

Temperatur

^des Pentans ganz

langsam

^{auf tiefere}

Werte;

es wurden so die

Suszeptibilitätswerte

^{für eine} Feldstärke in einem

Temperaturintervalle

^{von —160°C bis zur}

gewöhnlichen Temperatur

untersucht.

Die

Temperaturmessung

^{wurde mittels eines} Toluolthermometers vorgenommen,

Verlauf

^der

Suszeptibilitätskurven.

Wie aus den

Figuren

2—5 ersichtlich

ist,

verlaufen die

Suszepti¬

bilitätskurven

geradlinig,

^{wenn die Feldstärke}

^Hm

^{einen bestimmten}

Betrag

nicht überschreitet.

Lord

Rayleigh

^{fand in} schwachen Feldern für die

Magnetisierungs¬

intensität / die

folgende

^Form:

/ ⁼

aH+bfJ*

woraus sich der lineare

Zusammenhang

^der

Suszeptibilität

^{k mit der}

Feldstärke H

ergibt:

k =

a-\-bti

In dieser

Gleichung

^{bedeutet a die}

anfängliche Suszeptibilität

und b die

Tangente

^der

Suszeptibilitätsgeraden,

^{d. h.}

„die anfängliche Neigung."

Für ein

homogenes

^Feld

Hm

_

2AH /r«\

Hm

lg (

^{—\ l}.

könnten die Werte der

anfänglichen Neigung

^{b direkt den}

^Kurven

entnommen werden.

Jb'

005

- 30 ^-

, k^—a b ⁼

Da diese Annahme eines

homogenen ^Feldes

^im

allgemeinen

^nicht

zutrifft,

^{muss b aus der}

Gleichung

^{für die Induktion} B berechnet werden.

Bedeutet h-dr ein Flächenlement des

Ringes,

^{so ist}

dB⁼

(4nI+H)hdr

oder

dB⁼

[(1 ⁺

^4ji

a) ^H-h

^4nb

ff2]

^{h dr}

Setzt man in dieser

Gleichung

für die Feldstärke ff den Wert

ein,

2M

H=^±^• i r so erhält man die

anfängliche Neigung

^b

B_(lH-4«a)2^1/Alg(^)

rr

b ^{mm i—l . _i—?}

Anh(2Nxi)2

r%-rl

Für ein

homogenes

Feld bekommt man

analog

^:

ß-(l+4Wa)2A^/Alg(-J) ^rm2

b' =

Ajxh(2NliY

r^-rx

Die ^beiden

Neigungen

^{b und b'} unterscheiden sich ^nur durch die

folgenden

^Faktoren:

/

⁼ T\^• r2 ^und

/'

⁼ rm Es ist somit

b ⁼

b'.IIl

r ⁱ

•m

Es können somit die wirklichen

anfänglichen Neigungen

^ausden

in den

Figuren 2,

^{3 und 13}

dargestellten Neigungen

^{b' durch}

Multipli¬

kation mit einem konstanten Faktor

gefunden

^werden.

Für den

Ring

¹

ergab

^sich:

b ⁼ b'^•

0,9986

Für den

Ring

^{3 war:}

b ⁼ b'^•

0,9985

Die

folgenden

^{Tabellen No. 1}

zeigen

^den

Zusammenhang

^von a, b' und b mit der

Temperatur.

^{In den}

Reihen 1,

^{2 und 3 sind die} Resultate

dargestellt,

welche mit dem

Ring

^{No. 1 bei}

Temperaturen

^bis 600° C

gefunden

^wurden.

^Reihe

^{4 und Reihe} 5 enthalten die

Werte>

welche mit dem

Ring

3 erhalten wurden. Ausserdem sind noch mehrere Versuchsreihen

angegeben,

welche für tiefe

Temperaturen

und für stark

gealtertes

Eisen unter 150°C erhalten wurden.

- 31 ^-

Tabelle No. 1

Ring

^Versuchs- _taC

a b1 b

No. Reihe

t.

1 1 20

25,80 16,90 16,89

230,6 30,50 20,35 20,32

300,5 37,10 27,8 27,76

358,1 43,98 37,3 37,25

394,0 50,96 46,1 46,05

450,5 61,59 66,9 66,82

496,0 74,05 90,0 89,87

589,0 ^116,66 188,0 187,7

1 2 17

20,40 13,5 12,48

214,8 24,34 14,6 14,58

274

28,39 17,9 17,87

340

34,19 24,7 24,66

400,5 ^{40,32 35,3} 35,25

450,5 ^48,40 49,0 48,93

515,6 62,82 75,4 75,3

592,1 91,83 107,0 136,8

1 3 20

18,30 11,92 11,90

62,5 19,33 10,98 10,96

186,0 20,48 12,3 12,28

262,1 ^{22,62 13,2 13,18}

352

31,55 21,6 21,57

398,0 36,80 28,5 28,46

446,5 ^{43,60 39,3} 39,24

502,5 54,21 52,5 52,43

559,3 71,97 77,0 76,89