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Einrichtung zur Verminderung der Dämpfung elektrischer Wellen.
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wobei dnrcb Verminderung des Stromes, welcher nötig ist, um die erforderliche Energie zu übertragen, die Abschwächung solcher Wellen vermindert und daher die Wirksamkeit
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dadurch erziette Vergrösserung der Induktanz erwies sich jedoch als nicht genügend, um die Abschwächung der Wellen zu verhindern oder auch nur in für praktische Zwecke
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durch Einschalton von Spulen in gleichen Abständen zweckmässig vergrössert werden kann. Ein solcher Vorschlag rührt von 0. Heaviside her (#Electromagnetic Theory", Vol. I,
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ausdrücken, sind sie zur Erreichtung eines technischen Fortschrittes unzureichend.
Es genügt nicht, die Anzahl der Spulen möglichst zu vergrössern, sondern zur Erreichung des an-
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den unter Hinzufügung der Induktanz sich ergebenden Wellonlä. cgcn der über den Leiter fortzuleitenden Wellen genau angepasst werden. Dass die von Heaviside ausgesprochene Erkenntnis nicht genügte, den gewünschten Effekt zn erreichen, geht am besten aus dem \on ihm gewählten Beispiel hervor, wonach bei einem Leiter, dessen Widerstand 4 Ohm per Kilometer beträgt, eine Induktanzspule per Kilometer eingeschaltet werden sollte, deren Widerstand 1 Ohm beträgt und deren Zeitkonstante möglichst gross ist.
Bei einem Seekabel, an das Heavisido offenbar gedacht hat, wie aus seinen weiteren Angaben ge- schlossen worden muss, erzielt man aber in der angegebenen Weise absolut kein Resultat.
Aber auch bei anderen Leitern erzielte man in der von Heaviside angegebenen Weise nur
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wesentlichen gleicher Konstruktion eingeschaltet ; die Entfernung zwischen zwei aufeinander folgenden Spulen ist ungefähr dieselbe.
Diese Gleichheit der Spulen und Entfernungen ist nicht notwendig, aber sie ist vorzuziehen. Hier z. B. hat man einen homogenen Leiter mit periodischen, selbstinduktiven Belastungen, welche Induktionsquellen genannt werden. Die Punkte 1, 2, 3..., wo die
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In Fig. 1 ist die voll ausgezogene Linie a, b, c, d . . . l, m eine schwere, biegsame, unausdohnbare Schnur, welche unter Spannung zwischen einer Stimmgabel jaud einer Wand
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eine grössere Anzahl (z. B. 1 G wie dargestellt) Massenpunkto entfallen. In diesem Falle wird, wie aus den theoretischen Arbeiten des Erfinders hervorgeht ("Wave Transmission over Non-Uniform Cables and Long-Distance Air-Lines" in Transactions of the American Institute of Electrical Engineers), die Schwingung der Schnur (Fig. 2) mit einer Genauigkeit bis zu einem Bruchteil von 10/0 dieselbe sein, wie die einer #gleichförmigen" Schnur (d. h. einer Schnur, die an allen Punkten gleich dick ist) von derselben Länge, Spannung, Reibungswiderstand und Masse.
Das heisst, die charakteristischen Grössen der WeHcnfort- pflanzung, nämlich die Wellenlänge und die Dämpfungskonstante, worden bis auf ungefähr
1% dieselben sein auf der belasteten Schnur, wie auf der gleichförmigen Schnur.
Die Analogie, die zwischen einer schwingenden Schnur und einem elektrischen Wellenleiter besteht, war schon von Heavisido orKannt und in seinem Werke #Electromagnetic Theory", Vol. I, Seite 429 eingehend erörtert, wobei er auf die Verringerung der Dämpfung durch die Vergrösserung der Masse der Schnur hinwies. Dort. ist jedoch'nur von den Schwingungen einer gleichförmigen Schnur die Rede ; von den Schwingungen einer un-
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Für alle praktischen Zwecke ist es genügend, die Entfernung zwischen den Belastung punkten gleich einem kleinen Bruchteile (etwa zwischen einem Viertel und einem Sech-
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Übertragungen eine kaum bemerkbare Verzerrung der Sprache verursachen, wenn das Verhältnis der Reaktanz zu dem Widerstande gross ist. Diese Bedingung lässt sich in Leitern dieser Art leicht erfüllen. Wenn die eingeschalteten Reaktanzquellen aus einfachen Spulen bestehen, so ist es besser, sie ohne eisernen Kern herzustellen, um, soweit als möglich, Hysteresis und Verluste durch Foucault-Ströme zu vermeiden. Dieses kann in jedem Falle erreicht werden, ohne die Spulen zu schwer und zu hoch an Ohmschen Widerstand zu machen.
Wenn aus irgendwelchen besonderen Gründen Spulen kleiner Raumabmessungen per Einheit der Induktanz nötig werden, so kann fein verteiltes J isen (wie z. B. feiner
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Es ist nun leicht zu ersehen, wie man die eben gegebene Regel bei technischen Problemen anzuwenden hat. Es sei z. B. die Aufgabe gegeben : ein Tclephonkabel von 160 km Länge zweckmässig zu belasten. Die Kabelader habe 20 Ohm Widerstand und 0#05 Mikrofarad Kapazität per Kilometer. Die Stärke des Empfangsstromes, mit dem man
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für die Strecke von 160 km nötige Dämpfungskonstante. Das Produkt der Dämpfungskonstante ss und der Entfernung muss bei guter telephonischor Übertragung nicht grösser sein als eine bestimmte Zahl. Der Wort 2 wird für diese Zahl gewöhnlich angenommen.
Also 160 ss = 2, daher ss = 0#0126.
Um diese Dämpfungskonstante zu erhalten, muss dem Kabel eine ganz bestimmte luduktanz zugeführt worden, wobei die dadurch eintretende Widerstandsvermehrung zu berücksichtigen ist. Man nehme nun an, dass diese Induktanz und dieser Widerstand der Kabelader zugeführt und auf derselben ganz gleichmässig verteilt seien und für die so er-
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zahl, welche bei telephonischen Übertragungen von Bedeutung ist.
Die dazu nötigen Formeln sind dieselben wie bei einem gleichförmigen Leiter, da das Endresultat darauf hinzielt, dass der belastete Leiter seinem entsprechenden gleichförmigen Leiter angenähert äquivalent gemacht wird. Also wie bekannt
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zahl, dieselbe befriedigt sein wird auch für alle niedrigeren Schwingongszahlon.
Die einzige Unbestimmtheit die in dieser Beziehung entstehen kann, hängt zusammen mit der Frage, welches ist die höchste Schwingungszah), die beim Fernsprechen noch von Bedeutung ist ? Dipsc Frage ist noch nicht endgiltig beantwortet. Die experimentellen Erfahrungen haben bewiesen, dass man bei mit geeigneten Spulen belasteten Telephonleitungen, wenn man zwei Spulen pro Wellenlänge einschaltet, ausgezeichnete Resultate erhält, falls man 3000 Perioden per Sekunde der Berechnung der Wellenlänge zugrunde legt ; bei 1500 Perioden erhält man noch eine bemerkbare Verbesserung, bei 1000 Perioden bereits eine merkliche Verschlechterung der Wirkung.
Es war hier nur dio einfachste und direkteste Weise die Reaktanz der Leitung zu vergrössern gezeigt worden, nämlich diejenige durch Einführung einfacher Spulen.
Es gibt indessen verschiedene andere Wege, welche in der Technik bekannt sind, um dieselbe Wirkung hervorzubringen.
Zum Beispiel kann man jede Spule mit einer zweiten Windung versehen und einen Kondensator in den Stromkreis dieser zweiten Windung einschalten. Durch geeignetes Ab-
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der effektive Widerstand der Spule vergrössert oder verringert werden, und zwar in ziem- lich weiten Grenzen. Es könnten hier noch sehr viel andere Verbindungsweisen von Induktionsquellenangegebenwerden.
Damit dieselben wirksam sein sollen, müssen sie den so erhaltenen ungleichförmigen Reaktanzleiter von hoher Reaktanz annähernd äquivalent machen seinem entsprechenden gleichförmigen Leiter, in' Übereinstimmung mit der hier entwickelten Regel.
Die Äquivalenz zwischen einem Reaktanzleiter und seinem entsprechenden homogenen Leiter gilt natürlich auch für freie elektrische Schwingungen. Sie gilt also auch für periodische gleich gerichtete Impulso. Jeder gleichgerichtete elektrische Impuls, der bei der gewöhnlichen Telegraphie und bei Kabeltelegraphie angewendet wird, kann durch eine konvergente Reihe sinusoidaler Impulse dargestellt werden, welche harmonisch miteinander verwandt sind. Damit ein Roaktanzloiter ebenso wirkt wie sein entsprechender homogener Leiter für gewöhnliche Methoden der Telegraphie durch elektrische Impulse, muss er den oben gegebenen Bedingungen Genüge leisten für eine Schwingungszalll, deren Periode genügend klein ist im Verhältnis zu der Zeit der Dauer des Impulses ; ihr Verhältnis sollte gleich 25 oder grösser sein.
PATENT-ANSPRÜCHE : 1. Einrichtung zur Verringerung der Dämpfungskonstanto eines Leiters für wellen-
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zeichnet, dass diese InduktanzqueHen in Abständen Mtr Einschaltung gelangen, die gleich einem Bruchteil, und zwar einhalb bis ein Sechzehntel der nach Hinzufügung der Induktanz sich ergebenden Wellenlängen der Wellen sind, welche über den Leiter fortgepflanzt worden sollen, wobei bei telephonischor Übertragung nur Schwingungszahlen bis zu 1500 Perioden pro Sekunde zu berücksichtigen sind.