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Elektroskop. Die Erfindung betrifft ein Elektroskop, also einenApparat,
der auf elektrische Spannungsunterschiede anspricht. Die Erfindung benutzt die Erkenntnis,
daß zwischen zwei Platten eines geladenen Kondensators eine Anziehungskraft besteht,
welche von dem Material, das zwischen die Platten gelegt ist, ihrer Größe nach abhängt.
Insbesondere benutzt sie als derartige Zwischenlagen, die gewöhnlich als Dielektrikum
bezeichnet werden, Materialien, die eine gewisse geringe elektrische Leitfähigkeit
besitzen und als Halbleiter bezeichnet werden können.
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Die Erfindung schafft unter Anwendung des auseinandergesetzten Prinzips
ein Elektroskop, das auch auf ganz geringe Spannungsdifferenzen mit großer Empfindlichkeit
anspricht.
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Die Zeichnung zeigt einige Ausführungsbeispiele der Erfindung.
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In Abb. i ist i ein Dielektrikum, das in gutem Kontakt mit der etwa
zylindrisch geformten Kondensatorplatte:2 ist. Die andere Platte besteht aus einem
elastischen und biegsamen Stück 3, dessen unteres Ende dauernd an dem Zwischenstück
i anliegt, so daß es tangential an dem Stück i angelegt ist. Wird der Leiter
3 durch einen besonderen Träger gehalten, so soll er das Stück i leicht in
der Gegend, 5 berühren, und es schadet auch nichts, wenn hierbei ein geringfügiger
Luftzwischenraum vorhanden ist. In jedem Fall hat das Anlegen einer Spannung_an
den Metallbeleguligen.2 und 3 die Wirkung, daß in der Nähe der Stelle
5, in der die Belegung 3
sehr nahe oder vollkommen an dem Dielektrikum
anliegt, diese Belegung mit erheblicher Kraft an das Dielektrikum gezogen wird und
die elastischen Gegenkräfte überwindet. Hierdurch werden weiter von der Stelle
5 entfernte Teile der Belegung 3 an die Zwischenlage i angedrückt.
Hierdurch gelangen neue Punkte des Leiters 3 in Berührung mit der Zwischenlage
i, und die Wirkung ist die, daß der früher abstehende Teil des Leiters
3 ganz oder nahezu ganz an das zylindrisch geformte Stück i herangezogen
wird, und zwar auch dann schon mit sehr erheblicher Kraft, wenn eine au#jerordentlich
geringe Spannung an die beiden Leiter angelegt wird. Die Empfindlichkeit ist besonders
hoch bei Anwendung eines Halbleiters, der dann eine verhältnismäßig große Dicke
haben kann und grundsätzlich ein Stück mit gekrümmter Oberfläche darstellt. In solchen
Fällen kann die Belegung 2, ganz ddiiii sein und beispielsweise aus einer Metallfolie
oder einem metallischen Anstrich beliebiger Art bestehen.
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Das freie Ende des Leiters 3 wird verhältnismäßig große Bewegungen
ausführen und kann zu Anzeigen des Vorhandenseins einer Spannung dienen oder eine
andere Anzeigevorrichtung bei seiner Bewegung beeinflussen.
Wenn
das Dielektrikurn entsprechend dünn ist, so kann es mit dem Leiter 3 verbunden
sein, wie dies Abb. 2 zeigt, so daß der Leiter 3 und das Dielektrikum ein
zusammenhängendes biegsames Stück darstellen, das sich wiederum gegen die Platte
2 anlegen kann. Der Leiter 3 kann beispielsweise mit einem als Dielektrikum
wirkenden Gelatineband (Film 7) belegt sein, wie Abb. 3 zeigt.
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Bei der Ausführungsform nach Abb. 4 ist das Dielektrikum i als gesondertes
Stück 8
ausgebildet, und beide Platten 2 und 3 sind gebogen und biegsam
und so zu dem Stück 8
angeordnet, daß sie sich beide gleichzeitig der Zwischenlage
8 nähern, sobald eine auch gegeringfügige Spannung an sie gelangt.
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Schließlich können zwei biegsaine und gekrümmte Filme 9 benutzt
werden, die einander zweckmäßig an einem Ende tangential berühren und deren äußere
Seiten mit leitenden Substanzen bedeckt sind, welche die Belegungen 2 und
3 darstellen. Diese Ausführungsform zeigt Abb. 5.
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In Abb. 6 und 7 ist eine Anordnung gemäß Abb. i in einem
Gehäuse 7 eingeschlossen, das robrartig ausgebildet sein kann und zwei Herausführungen
i o und i i besitzt. Ist ein Teil des Gehäuses 7 durchsichtig, so kann die
Bewegung der einen oder anderen Belegung beobachtet werden. Hierzu ist z. B. eine
Öff-
nung 12 vdr,-esehen. Derart erhält man ein Elektroskop.
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Zwischen die Belegung 2 und die Herausführung io kann ein hoher Ohmscher
Widerstand 13 geschaltet sein, der bei sehr geringer Leitfähigkeit des Dielektrikums
mehrere Megohm betragen kann, ohne daß die Empfindlichkeit des Apparates beeinflußt
wird. Er schützt vor einem Kurzschluß in dem beobachteten Stromkreis bei einem Fehler
in der Isolation oder bei Zerstörung des Dielektrikums. Ebenso kann ein erheblicher
Ohmscher Widerstand zwischen die Herausführung i i und die Belegung 3 geschaltet
werden.
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Mit einem Elektroskop nach der Erfindung kann man beispielsweise feststellen,
ob eine Leitung eines Elektrizitätswerkes Spannung gegen Erde besitzt, indem man
einfach die eine Herausführung in der Hand hält und die andere mit der zu prüfenden
Leitung in Kontakt bringt. In diesem Falle bedeutet der Widerstand 13 einen Schutz
der Person bei Benutzung des Apparates.
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Abb. 8 zeigt ein Elektroskop nach der Erfindung in einer Ausbildung
als Taschenapparat. Hier ist die Klappe 2 ein wenig gebogenes Metallstück, das mit
dem Dielektrikum i bedeckt ist und durch ein Metallstück 14 gehalten wird, das in
das Isolierrohr 15 aus Ebonit o. dgl. eingelassen ist. Das Rohr 15 ist an
einem Ende mit einerMetallspitze 17 versehen, welche über einen hohen Widerstand
16 aus Graphit o. dgl. mit dem Tragstück 14 bzw. der Belegung 2, verbunden ist.
Die biegsarne Belegung 3 ist durch das Stück 18 mit einem Kontaktring verbunden,
welcher federnd sein kann und als Metallgehäuse ig ausgebildet ist, 23 das oben
auf dem Rohr 15 angebracht ist ,Lind eine durch Glas o. dgl. verschlossene
Offnung 2o besitzt, durch welche die Bewegung einer Anzeigemarke 21 beobachtet werden
kann, die an der Be'egung, 3 befestigt ist. Die Bewegung kann auch durch
ein Fenster beobachtet werden.
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Wenn der Apparat gemäß Abb. 6 und 7 mit besonderen Kontakten
ausgerüstet wird, so kann er als elektrostatisches Relais wirken. In Abb.
9 sind in Verbindung mit den Enden io und ii zwei Kontakte22, 24 gezeigt,
welche durch das Stück3 in seinen beiden äußeren Lagen berührt werden. Werden die
Herausführungen io, i i an eine Spannung E
gelegt, so wird die Belegung
3 den Stromkreis G unterbrechen und den Stromkreis F schließen. Ein
derartiger Apparat kann beispielsweise zum Bewegen einer Alarmvorrichtung benutzt
werden, oder es kann eine Erdung eines Leiters beispielsweise für niedrigeSpannung
in bestimmten Fällen bewirkt werden, beispielsweise wenn dieser Leiter mit einer
Hochspannungsleitung in Berührung kommt und derart eine abnorm hohe Spannung gegen
Erde erhält.