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Einrichtung zur Erzeugung länger andauernder, schneller, elektrischer Schwingungen.
Die Schwingungen eines Senders für drahtlose Telegraphie klingen vorzugsweise infolge ihrer Enorgiestrahlung sehr schnell ab. Dieser überstand würde vermindert werden können, wenn es gelänge, z. B. folgendes zu erreichen. Ein Sender sei in direkter oder induktiver Schaltung gekoppelt mit einem Schwingungskreis a (vgl. die angeschlossene Zeichnung).
Wenn, sagen wir, zehn Schwingungen des Senders abgelaufen sind, setze, und zwar in genau richtig bemessener Phase, ein zweiter mit a identischer Schwingungskreis b ein. Für den
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sich auf einen und denselben Sender oder auf zwei Senderdrähto übertragen, ob, mit anderen Worten, die Superposition der Schwingungen schon im Drahte oder erst im Luftraum erfolgt. Desgleichen ist Identität der Kreise a und b nicht gefordert. Sie stellt nur eine übersichtliche nnd praktisch einfache Form dar.
Es genügt aber, dass die Koppelungsgrade und Eigenschwingungen der Kreise o und b derart bemessen sind, dass diejenige Schwingung, mit welcher gearbeitet werden soll, in beiden nacheinander entstehenden. vom Sender ausgehenden Wellenzügen vorhanden und möglichst stark ausgeprägt ist.
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regt werden können, welche mindestens eine oder mehrere Schwingungsdanorn umfassen.
Diese Aufgabe wird hier gelöst durch die Kombination zweier neuer Einrichtungen, welche aber, wie gleich an dieser Stelle bemerkt werden soll, nicht nur für den speziellen in Rede stehenden Zweck (d. h. nicht nur für Zeitdifferenzen, welche Multipla der Schwingungsdauer, sondern auch für Zeitdifferenzen, welche Bruchteile einer Schwingllngsdauer darstellen) verwendbar sind.
Die erste Einrichtung erfiillt die Aufgabe, überhaupt phasenverschobene, schnell veriinderliche Ströme zu erzeugen, während die zweite gestattet, mit Hilfe der durch die erstere erzeugten Ströme einen Schwingungskreis in dessen eigener Periode, welche im allgemeinen von derjenigen der erstgenannten, passend als #Ladungsströme" zu bezeichnenden Ströme verschieden ist, zu erregen.
Die Einrichtung zur Erzeugung phasenverschobener, schneller Wechselströme beruht auf der folgenden allgemeinen Überlegung. Ein aus Kapazität und Selbstinduktion hergestellter Schwingungskreis A wirkt auf einen zweiten/ mit dern ersten auf Resonanz gebrachten, metallisch geschlossenen, induktiv. Strom und Spannung (gemessen an den
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gleichen v2 gegen v 1 um 90 verschoben.
Dieses gibt die Theorie für den Fall sehr loser Koppelung, da in diesem Falle die einfachen Gleichungen für das Mitschwingen eines materiallen Punktes gelten (vgl. Helmholtz:
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Mit wachsender Stärke der Koppolung nimmt die Phasenverschiebung ab, da sich das Ganze dadurch einem einzigen schwingenden System nähert, was durch Versuche be- stätigt wird. Zur experimentellen Beurteilung der Phasenverschiebung) lassen sich sowohl die Strom-wie die Spannungswirkungen heranziehen (vgl. die von Braun angegebenen Methoden der Messung mittels Wärme- oder Funkenvwirkungen in einem Resonanzflaschenkreise, physikalische Zeitschrift", Jahrgang 1904, S. 198). Für Frequenzen von etwa 6000 bis 10000 pro Sekunde lassen sich die Phasenverschiebungen, ebenso wie der ganze zeitliche Verlauf der Erscheinungen, mittels der Kathodenstrahlröhre verfolgen. Versuche ergaben z.
B., dass, wenn zur Koppelung durch gegenseitige Induktion nur je 120/0 der in jedem der beiden genau identischen Kreise gelegenen Selbstinduktionen herangezogen werden und die Koppelung durch Einhaltung einer entsprechenden Entfernung lose gestaltet ist, doch reichlich 300/0 der Energie des Primärkreises auf den sekundären Kreis mit einer Phasenverschiebung von 720 bis 780 übertragen werden. Durch verstärkte Koppelung lässt sich die Energieleitung weiter treiben, allerdings auf Kosten der Reinheit der Erscheinungen.
Hier ist nämlich folgendes zu bemerken : Von einer Resonanz im einfachen Sinne der meisten akustischen Erscheinungen kann nicht gesprochen werden. Dort versteht man unter Resonanz zweier Körper, welche die Eigenschwingungen bezw. v1 und v2 haben, den Fall, dass l'l = v2 = v wird und nennt v die Resonanzschwingung, welche dann mit der Eigen- sehwingung zusammenfällt. Im elektrischen Falle treten aber im allgemeinen, wenn zwei solcher schwingenden Körper gekoppelt werden, in jedem derselben zwei Schwingungen M,
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sagen, dass in den beiden Teilen des gekoppelten Systems je n, und n2 in Resonanz zueinander sind.
Die Forderung, dass die Eigenschwingung vl und v2 der beiden isolierten Systemteile die gleiche (v) sei, wird daher keine prinzipielle mehr, sondern nur eine praktische, von der man sich bis zu gewissen Grenzen entfernen darf. Bezeichnet man aber den Fall v == v2 als Resonanz, so ist für diese (oder wenigstens deren Nähe) die Energieübertragung auf das erregte System gleichzeitig mit der Grösse der Phasenverschiebung ein Optimum. Nur in diesem S'inne darf überhaupt und soll daher hier von einer elektrischen Resonanz gesprochen werden. Durch sehr) oso Koppelung nähert man sich dem einfacheren akustischen Falle.
Der Vorteil der beschriebenen Einrichtung zur Erzeugung phasenverschobener Schwingungen besteht in den geringen Energieverlusten, welche dabei auftreten. Anordnungen, z. B. bei welchen Ohmsche Widerstände benutzt werden, versagen praktisch um so mehr, je höher die Frequenz wird und daher die induktiven Widerstände fast ausschliesslich die Stromstärken bestimmen. Die Ohmschen Widerstände müssten. sehr gross werden und die damit bedingten Energieverlusto würden gerade hier, wo man Energie sparen muss, unleidlich hoch werden.
Die Erregung eines Systems grösserer Frequenz mit einer im allgemeinen geringeren Frequenz kann durch die in der Zeichnung angegebene direkte. Koppelung bewirkt werden.
Hier erregt der mit grosser Energie ausgestattete Kreis A den Kreis a, der Kreis B den Kreis b. Durch passende Bemessung der Selbstinduktion in A einerseits, den Zuleitungen m p und n q andererseits lässt sich sogar, wie die Erfahrung zeigt, wahrscheinlich infolge verringerter Funkendämpfung die elektromagnetische Energie der im erregten Kreise a entstehenden Schwingungen wesentlich über denjenigen Betrag hinausbringen, der bei statischer Ladung des Kreises auf die gleiche Funkenlänge entsteht.
Die Kreise a und b können auch ohne Funkenstrecke geschlossen sein. Die Punkte p und q liegen dann besser durch grössere Selbstinduktion getrennt, ausserhalb der Kon- densatoren. Die Lage der Punkte mund n einerseits, p und q andererseits bedingt die
Stärke der Koppelung.
Wie mittels der angegebenen Methode die Aufgabe gelöst wird, mag ein beliebiges Zablonbeispir) erläutern. Wir roden dabei immer nur von dem Grenzfall je einer einzigen
Schwingung in jedem gekoppelten Systom (lose Koppelung). Angenommen, es seien in den
Kreisen a n b Schwingungen von der Frequenz (ganze Schwingungen) 106 gefordert ; es soll b anfangen zu schwingen, nachdem im Kreise a schon zehn seiner Schwingungen ab-
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langsameren, auf bekannten Wegen (mechanisch oder elektrisch) in Phase verschobenen Schwingungen erregt werden.
Ebenso ist die Ausdehnung auf mehrere, z. B. zwei Kreise B, mit bezw. etwa 360 und 720 Phasendifferenz gegeben.
Die Methode der Erzeugung phasenverschobener, schneller Schwingungen für andere Zwecke, z. B. gerichtete Telegraphie, ist gleichfalls offenbar und sie wird vorteilhaft auch für solche Zwecke benutzt.
Mittels der phasen verschobenen Ströme lassen sich, ganz analog den Anordnungen der Wechselstromtechnik, sehr schnell rotierende Magnetfelder herstellen, aus denen Ströme jeder beliebigen Phasendifferenz entnommen werden können, desgleichen rotierende, elektrostatische Felder.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Schaltungseinrichtung zur Erzielung einer länger andauernden Aussendung schneller, elektrischer Schwingungen, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehrere Kreise (a, b) von gleicher und relativ grosser Schwingungszahl zeitlich nacheinander erregt werden, und zwar von Schwingungskreisen (A, B) mit in Phase gegeneinander verschobenen Wechsel- strömen, deren Frequenz geringer ist als die der Ströme in den Kreisen (a, b).