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Zweifadenelektrometer Gegenstand der Erfindung ist ein Elektrometer,
das insbesondere für hohe Frequenzen sehr gut geeignet ist.
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Sollen beispielsweise bei Frequenzen der Größenordnung i o7 bis i
os Hz Spannungen gemessen werden, etwa an einem Schwingungskreis, so ergibt sich
die Forderung, daß die Kapazität des Meßinstrumentes außerordentlich klein sein
muß. Aus diesem Grunde ist das an sich bekannte Prinzip des Zweifadenelektrometers
besonders geeignet, und das neue Instrument stellt eine Fortentwicklung dieser bekannten
Ausführungsform dar. Die sehr dünnen Fäden besitzen eine geringe Kapazität, und
es ist auch günstig, daß hier die einzelnen Elemente symmetrisch aufgebaut sind,
im Gegensatz beispielsweise zum Einfadenelektrometer.
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Trotz dieser vorteilhaften Eigenschaften besitzt ,aber auch das Zweifadenelektrometer
noch gewisse Fehler, die sich bei hohen Frequenzen bemerkbar machen und dadurch
den Bereich, innerhalb dessen das Instrument verwendbar ist, begrenzen.
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Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, diese Fehler zu beseitigen,
dadurch die obere Grenze zu verschieben und somit ein Instrument zu schaffen, das
- auch bei höchsten Frequenzen mit befriedigender 'Genauigkeit arbeitet. Es hat
sich gezeigt, daß eine wesentliche Fehlerursache in der Kapazität der Fäden liegt,
die an sich zwar, wie gesagt, gegenüber den meisten übrigen Instrumenten außerordentlich
klein ist, trotzdem aber bei höchsten Frequenzen eine nennenswerte Rolle spielt.
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Gemäß vorliegender Erfindung wird in. dieser Hinsicht eine erhebliche
Verbesserung dadurch erzielt, daß die an die Spannung zu legenden Fäden durch nicht
leitende Fäden verlängert werden. Auf diese Weise kann man die eigentlichen Meßfäden
sehr kurz halten, was bei den bisherigen Ausführungsformen nicht möglich ist, da
beispielsweise eine Verkürzung der Meßfäden gleichzeitig immer eine Verminderung
der Empfindlichkeit mit sich brachte. Bei dem neuen Instrument hingegen können die
Verlängerungsfäden sehr lang gewählt werden, so daß die Spreizfähigkeit der Anordnung
,auch bei kürzen Meßfäden in keiner Weise behindert wird.
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Gemäß weiterer Erfindung wird die Ablesevorrichtung des Elektrometers
so angeordnet, daß sie den Verlängerungsfäden gegenübersteht. Hierdurch wird- der
Vorteil erzielt, daß man sehr dicht an das zu beobachtende Fadensystem herangehen
kann. Da die Verlängerungsfäden, die ja nicht leitend sind, praktisch keine Ladungen
führen, ist
eine Beeinflussung des Fadensystemes im Gegensatz zu
den früheren Ausführungen vermieden. Es ist ,also nicht nur trotz Verringerung der
Kapazität die Möglichkeit einer weiten Spreizung gegeben, sondern die geschilderte
Anbringung des Mikroskops gestattet es auch, die an sich schon großen Ausschläge
noch besonders deutlichabzulesen.
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Zur Erläuterung des Erfindungsgedankens ist in der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel
dargestellt. Die spannungführenden Fäden A sind an ihrem oberen Ende befestigt und
laufen an ihrem unteren Ende in die Verlängerungsfäden Baus, die in an sich bekannter
Weise mit Hilfe der Quarzschlinge Q gespannt werden. Diese Spannung erfolgt mittels
einer Kordelschraube K, die auf einen die Quarzschleife Q haltenden Träger T einwirkt.
Der verschiebbare Teil wird durch eine Führungsstange F getragen. Das Ganze ist
auf einer: Grundplatte P angeordnet und wird von einem Gehäuse G überdeckt, das
gleichzeitig als elektrostatischer Schirm dient. In diesem Gehäuse 0 ist das Mikroskop
M angeordnet, dessen Objektiv 0 sich auf die Verlängerungsfäden B richtet, und zwar
auf eine Stelle, die so weit unterhalb des unteren Endpunktes der Fäden A liegt,
als es mit Rücksicht auf die elektrostatische Beeinflussung erforderlich scheint.
Zur Verdeutlichung der Darstellung sind die Fäden A in der Abbildung wesentlich
stärker gezeichnet als die Fäden B, und zwar deshalb, weil die Meßfäden meist als
dünne Bänder, die Verlängerungsfäden jedoch als Drähte ausgebildet werden.
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Die Verringerung der Kapazität bringt nicht nur den Vorteil mit sich,
daß die den zu messenden Kreisen entnommene Energie verschwindend klein ist, sondern
es wird auch die Anzeige als solche wesentlich genauer. Es treten nämlich infolge
der in den Fäden fließenden L Ladeströme Anziehungskräfte auf, die den Kräften des
elektrischen Feldes entgegenwirken. Diese störenden Kräfte sind etwa proportional
dem Quadrat der Frequenz, während sie von der Spannung nur wenig abhängen. Die durch
die Verkleinerung der Kapazität bewirkte Herabsetzung der Ladeströme mildert diesen
Fehler.
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Auch der Spannungsabfall in den Meßfäden bringt einen Fehler mit sich,
der etwa mit dem Quadrat der Frequenz wächst. Aus diesem Grunde sind dünne Silber-
und Aluminiumbänder sehr geeignet, da solche Bänder einen so kleinen Widerstand
besitzen, daß die das Meßsystem gefährdenden Stromwärmeverluste klein bleiben. Auch
die Erfüllung dieser Forderung, die Stromwärineverluste so weit als möglich herabzusetzen,
wird durch die neue Ausbildung wesentlich unterstützt.
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Der Spannungsmeßbereich, in dem das Instrument verwendbar ist, erstreckt
sich von einigen Volt bis zu sehr hohen Spannungen, wenn für diese eine Spannungsteilung
vorgenommen wird. Die Empfindlichkeit des Instrumentes kann durch Vergrößerung der
Fadenspannung etwa auf den zehnten Teil herabgesetzt werden, während die Wahl eines
stärkeren Objektivs eine Steigerung auf das Fünffache der normalen Empfindlichkeit
gestattet. Allerdings muß in diesem Falle dafür Sorge getragen werden, daß die Aufstellung
möglichst erschütterungsfrei erfolgt, da andernfalls die Ablesung durch Erschütterung
der Fäden sehr erschwert werden kann. Auch durch die Verwendung von Fäden mit möglichst
kleiner Masse können solche störenden Einflüsse in erträglichen Grenzen gehalten
werden.