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Vorrichtung zur Bestimmung des Widerstandes stabförmiger Leiter. Stabförmige
Leiter von verhältnismäßig großem Querschnitt, deren Widerstand gemessen werden
soll, pflegt man in besonderen Einspannvorrichtungen zu befestigen, die meist aus
zwei Paar von Klemmvorrichtungen bestehen. Zwei von ihnen werden zur Stromzuführung,
die beiden anderen zwischen ihnen liegenden zur Spannungsabnahme benutzt. Handelt
es sich um laufende Messungen von Widerständen in einem Fabrikgetriebe, die rasch
ausgeführt werden
müssen, z. B. bei der Prüfung von Stahl oder
Eisen in Stahlgießereien, so sind derartige Vorbereitungen zur Widerstandsmessung
als zu zeitraubend nicht erwünscht.
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Gemäß der Erfindung wird eine stets gebrauchsfertige und leicht zu
handhabende Vorrichtung zum raschen Versehen der zu messenden Stäbe mit Anschlüssen
für Stromzuleitung und Spannungsabnahme ohne Verwendung verwickelter Einspannvoriichtungen
dadurch geschaffen, daß je zwei Isolierkörper mit je zwei zweckmäßig winkelförmig
ausgebildeten Schneiden von entgegengesetzten Seiten her gegen den zu untersuchenden
Stab gedrückt werden, wobei das eine Schneidenpaar zwischen dem anderen liegt und
eins oder beide als Stromzuleitungs- oder Spannungsklemmen dienen.
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Die Handhabung einer derartigen Vorrichtung ist außerordentlich einfach.
Man braucht den Stab nur in die Schneidenwinkel des einen Schneidenpaares einzulegen
und setzt dann von der anderen Seite her das andere Schneidenpaar auf. Dabei kann
der obere Isolierkörper, wenn die Messung rasch erfolgen soll, einfach mit der Hand
aufgepreßt werden. Es können aber auch die beiden Isolierkörper auf einer Grundplatte
angeordnet sein, wobei der eine fest und der andere gegen ihn mittels eines Schraubengewindes
verschiebbar ist.
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In der Zeichnung ist zunächst ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
in Abb. r schematisch dargestellt, Abb. a ist das zugehörige Schaltungsschema, das
die Anwendungsweise der neuen Vorrichtung bei einer Widerstandsmessung veranschaulicht.
' Die Vorrichtung zum Festhalten des stabförmigen Leiters s, die gleichzeitig die
Anschlüsse für die Stromzuführung und die Klemmen zur Spannungsabnahme enthält,
besteht aus .zwei ähnlichen Teilen, zunächst einem Isolierkörper il in Form einer
kräftigen rechteckigen Platte, an deren kurzen Seitenkanten zwei Schneiden s1, s2
angeordnet sind. Die Schneiden bestehen aus bestem gehärteten Stahl, damit sie bei
starkem Anpressen an den zu untersuchenden Stab s oder beim Hineindrücken in seine
Oberfläche, auch wenn dieser selbst aus Eisen oder Stahl besteht, nicht beschädigt
oder stumpf werden. Ihre Form ist die eines einspringenden Winkels, damit der hineingedrückte
Stab nicht nach der Seite ausweichen kann und möglichst von beiden Seiten her umfaßt
wird. In ähnlicher Weise ist ein zweiter Isolierkörper i, mit den Schneiden s3,
s4 hergestellt, nur mit dem Unterschied, daß er eine geringere Länge besitzt, so
daß die beiden Schneiden dichter zusammenliegen. Außerdem ist noch die Entfernung
der Schneiden s3, s, einstellbar, und zwar mittels einer Mikrometerschraube in,
die zweckmäßig auf ihrem Umfange eine mit einem ruhenden Zeiger z zusammenarbeitende
Teilung nach dem Gewicht des jeweilig zu untersuchenden Eisenstabes trägt. Beide
Isolierkörper il, i., tragen j e ein zweiadriges Anschlußkabel a1, a.2, dessen Adern
an die Schneiden s1, s2 und s3, s., angeschlossen sind. Für den oberen Isolierkörper
i, ist eine seitliche Führungsvorrichtung vorgesehen, die zur Vereinfachung Lder
Darstellung in der Abbildung weggelassen ist. Die Schneiden sind an den Isolierkörpern'.
leicht lösbar befestigt, um sie auswechseln oder nachschärfen zu können.
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Mit der beschriebenen Vorrichtung kann der Widerstand des zu untersuchenden
Stabes s in der Weise gemessen werden, daß ein Strom J aus der Stromquelle q, dessen
Stärke mittels des Stromzeigers a gemessen und mittels eines Regelwiderstandes r
auf bestimmte Beträge eingestellt werden kann, über die Schneiden s1, s.= des unteren
Isolierkörpers il und den Stab s geleitet wird. An die beiden anderen Schneiden
s3, s,, wird der Spannungszeiger v angeschlossen.
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Bei der Prüfung von Metallen, z. B. Eisen-oder Stahlproben, hat man
nicht den von den Abmessungen der Probe abhängigen Gesamtwiderstand, sondern den
spezifischen Widerstand zu bestimmen. Man müßte daher an sich nach der Feststellung
des Widerstandes einer Probe eine Umrechnung vornehmen, um den spezifischen Widerstand
zu erhalten. Dies soll dadurch vermieden werden, daß die zur Abnahme der Meßspannung
dienenden Schneiden s3, s4, je nach dem Gewicht der zu untersuchenden Stäbe, in
verschiedenem Abstand voneinander eingestellt werden. Das geschieht mittels der
in Gewichtseinheiten eingeteilten Mikrometerschraube m.. Hierbei ist Voraussetzung,
daß die Proben stets auf eine gewisse Länge L zugeschnitten werden.
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Bezeichnet man nun mit L' den Abstand der beiden zur Spannungsabnahme
dienenden Schneiden s3, s1, mit Q den Querschnitt der Probe, mit u, den gemessenen
Widerstand, so ist der gesuchte spezifische Widerstand
Q läßt sich, sofern die Probe auf ihrer ganzen Länge gleichmäßigen Querschnitt aufweist,
wobei sie zylindrisch oder prismatisch geformt sein kann, aus dem Gewicht der Probe
feststellen, wenn diese stets eine bestimmte Länge L besitzt. Es ist nämlich, wenn
y das spezifische Gewicht, G das absolute Gewicht der Probe bedeutet, der Querschnitt
Der spezifische Widerstand ist demnach gegeben durch den Ausdruck
Hierin ist der erste Faktor bei Untersuchung
eines und desselben
Stoffes eine Konstante, der zweite Faktor muß durch Wählen eines entsprechenden
Abstandes L' bei gemessenem G ebenfalls gleich einer Konstante gemacht werden, damit
der gesuchte Wert a- unmittelbar an einem Widerstandsmesser oder dem Spannungszeiger
v und dann bei konstantem Meßstrom ohne Umrechnung abgelesen werden kann. Die hierdurch
geforderte Beziehung zwischen dem Gewicht G der Probe und dem Abstand L' der Spannungsabnahmeschneiden
s3, s4 wird dadurch selbsttätig eingehalten, daß man die den Abstand dieser Schneiden
beeinflussende Vorrichtung, also die Mikrometerschraube m, nicht in Abständen der
Schneide, sondern nach Gewichtseinheiten eicht.
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Die Untersuchung einer Eise.- oder Stahlprobe bei Verwendung einer
Schaltung nach Abb. 2 geht demnach in folgender Weise vor sich: Man bestimmt zunächst
das Gewicht G der vorher auf die Länge L zugeschnittenen Probe, stellt den Abstand
der Schneiden s3, s, nach dem festgestellten Gewicht ein, legt den Stab s in die
Stromzuleitungsschneiden s1, s2 und drückt von der Gegenseite her den Isolierkörper
i2 mit den Spannungsabnahmeschneiden s3, s4 fest hinein. Dann wird ein Strom von
bestimmter Stärke, z. B. io Amperes, durch Einregeln mittels des Widerstandes r,
durch den zu untersuchenden Stab hindurchgeleitet. Man liest dann an dem Spannungszeiger
v unmittelbar den gesuchten spezifischen Widerstand a- ab.
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Man kann, statt den Widerstand durch Messung von Strom und Spannungen
zu bestimmen, auch einen Widerstandsmesser, beispielsweise ein Kreuzspulmeßgerät
gemäß der Schaltungsanordnung nach Abb. 3, verwenden. Dann sind die beiden äußeren
Schneiden s1, s2 nur Stützen für die Probe s, und die beiden inneren Schneiden s3,
s,, bilden die Zuführungsklemmen. Die von der Stromquelle q gespeisten ` Kreuzspulen
k1, k2 sind derart geschaltet, daß die Probelänge L' des Stabes s in Reihe mit der
Spule k1, ein Widerstand w in Reihe mit der anderen Spule k, liegen. Es erübrigt
sich dann eine besondere Einstellung der Stromstärke auf einen bestimmten Wert.
Das Kreuzspulmeßgerät gibt unabhängig von der Spannung der Stromquelle und Stärke
des die Probe durchfließenden Stromes den absoluten Widerstand. Wählt man aber in
der obenbeschriebenen Weise die Länge des zur Widerstandsmessung abgezweigten Teiles
der Probe entsprechend dem Gewicht der ganzen Probe, so kann man das Meßgerät unmittelbar
in Werten des spezifischen Widerstandes eichen. ° Schließlich kann man den Widerstand
der Probe auch mittels einer Wheatstoneschen Brücke oder eines Kompensationsapparates
bestimmen. Auch hierbei wird man zweckmäßig den Abstand der Spannungsabnahmeklemmen
nach dem vorher. festgestellten Gewicht der Probe einstellen, statt des Widerstandes
unmittelbar den spezifischen Widerstand zu bestimmen.