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Vorrichtung zur Demonstration von Wechselstromkurven für Lehr- und
Anschauungszwecke Bekanntlich geben die mittels eines Oszillographen aufgezeichneten
Wechselstromkurven nur einen. Ausschnitt aus einem kontinuierlich verlaufenden Vorgang
wieder. Diese Kurven besitzen den Nachteil, daß sie den Anfang bzw. das Ende der
einzelnen Schwingungen nicht anzudeuten vermögen. Aus diesem Grunde wird die auf
diese Weise erstellte Kurve durch Hinzufügen einer Mittellinie in Kurventeile zerlegt
und angenommen, daß die Kurven oberhalb dieser Linie den Verlauf der Stromschwingungen
die in der einen Richtung und die Kurven unterhalb der Linie den Verlauf der Stromschwingungen
andeuten, die in der anderen Richtung durch den Stromkreis fließen.
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Bei dieser Maßnahme bzw. Annahme bleibt u. a. unklar, warum die einzelnen
Kurven auf der Mittel-Linie steil anfangen und enden, während eine Stromschwingung
wie jede andere Schwingung nur beschleunigend beginnen und enden kann. Zudem wird
aus diesen Kurven nicht ersichtlich, in welchem Moment der Kraftfluß eines Feldes
auf die Entstehung einer EMK in den stromerzeugenden Spulen beginnt bzw. eine EMK
mit ihrem Scheitelwert in einer solchen Spule auftritt.
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Um diese Unstimmigkeit zu beheben und um feststellen zu können, an
welcher Stelle zwischen den Kraftfeldern eine Stromschwingung mit ihrem Scheitelwert
durch eine Spule kreist, wurde die in der Zeichnung dargestellte Einrichtung geschaffen.
Bei dieser Anordnung wird jede Stromschwingung direkt an einen kleinen Gleichstromanker
A in Abb. i übertragen, wobei dieser, in einem stabilen
Kraftfeld
pendelnd, seine Bewegungen auf einen fest mit der Welle verbundenen Papierstreifen
bzw. -trommel P aufzeichnet.
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Infolge der starren Verbindung der Papiertrommel mit den stromerzeugenden
Spulen W1 und W2 kann aus der Aufzeichnung der Kurve die jeweilige Stellung der
Spulen während deren Bewegung durch die Kraftfelder genau festgestellt werden. Die
Kraftfelder und die Spulen sind so bemessen, däß schon bei, mäßiger Umdrehung des
Ankers mittels Handkurbel K Stromschwingungen von genügender- Intensität erzeugt
werden, um 'dem Läufer A ein genügendes Drehmoment zu erteilen. Während jeder Stromschwingung
pendelt der Läufer zwischen zwei Endstellungen hin und her und überträgt seine Bewegungen
über einen Hebelarm bei D an den Schreibhebel S. Dieser wird bei dem festen Punkt
M verschiebbar geführt, wobei der Schreibstift an dem anderen Ende des Hebels eine
gerade Linie beschreibt.
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Im stromlosen Zustand, also nach dem Abklingen einer und vor Beginn
der nachfolgenden Stromschwingung, befindet sich der Läufer A und der Schreibstift
in einer der beiden Endstellungen; zu dieser Zeit zeichnet der letztere auf die
sich mäßig drehende Papiertrommel einen Scheitelpunkt der Kurve auf. Bei der nachfolgend
entstehenden Stromschwingung pendelt der Schreibstift in Form einer geraden Linie
in die andere Endstellung hin, er zeichnet aber auf die sich bewegende-Papiertrommel
eine Kurve auf. Weil der Läufer und der mit ihm verbundene Schreibstift sich nur
während der Einwirkung eines Stromflusses bewegen kann, wird bei dieser Anordnung
aus der in Abb. 4 gezeichneten Kurve ersichtlich, daß die einzelnen Stromschwingungen
an den Scheitelpunkten beginnen und enden.
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In anderer Weise stellt der mechanisch betätigte Kurvenschreiber bei
Benutzung eines Drehspulinstrumentes (mit Nullstellung in der Mitte) ein vorzüglich
geeignetes Lehrmittel dar, mittels dessen bei mäßiger Bewegung der Spulen durch
dic Kraftfelder der induktive Einfluß des Kraftflusses auf die Entstehung einer
EMK sichtbar gemacht werden kann.
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Um den Einfluß eines veränderlich wirkenden Kraftflusses auf eine
bewegte Spule und die hierbei entstehende. EMK bzw. erzeugte Stromschwingung dem
Lehrzweck entsprechend - genau zu verfolgen und erklären zu können, wurden bei dieser
Einrichtung die Pole E2 und E4 herausnehmbar angeordnet. Durch Umschalten der Erregerspule
Ei über den Umschalter Ui und Umschalten der Ankerspule W1 über den Umschalter U2
kann dann das vierpolige System in ein zweipoliges umgewan-Belt werden. Bei dieser
Anordnung werden die, stromerzeugenden Spulen W1 und W2 während ihrer Bewegung gänzlich
aus dem einen Kraftfeld herausgeführt, bevor sie unter dem Einfluß des nächsten,
in anderer Richtung auf sie wirkenden Kraftflusses gelangen. In diesem Fall werden
die Spulen W1 und W2 und damit auch der Läufer A nicht nur in dem Moment stromlos,
in dem sie wie, in Abb. 2 unter den maximalen Einfluß der Felder kommen, sondern
natürlich auch während der Zeit, wenn sie sich bei diesem auseinandergezogenen zweipoligen
System zwischen den Kraftfeldern bewegen und kein Einfluß auf sie einwirken kann.
Die in Abb. 5 dargestellte Kurve gibt den Verlauf der beiden Stromschwingungen wieder,
die während einer Umdrehung erzeugt werden. Hierbei wirkt der Kraftfluß, auf der
Kurvenstrecke a-b zu- und wieder abnehmend, in der einen und erst nachfolgend, auf
der Strecke b-c zu- und wieder abnehmend, in der anderen Richtung auf die
Ankerspulen ein.
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Um mit dieser Einrichtung auch den Einfluß der Kraftfelder bei der
Erzeugung von Gleichstrom erklären zu können, ist bei dieser noch eine Spule G ähnlich
auf dem Anker angebracht, wie das bei einem normalen Gleichstromanker üblich ist,
bei dem eine Spüle oder eine Windung zwei benachbarte Kollektorsegmente G verbindet.
Auf diese Weise kann die wechselhafte Einwirkung .der Kraftlinien auf die einzelnen
Ankerwindungen bei Benutzung eines Drehspulinstrumentes sichtbar verfolgt und über
den Umschalter U3 mit dem Schreibgerät aufgezeichnet werden.
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Da bei dieser Einrichtung die stromerzeugenden Spulen mit dem Läufer
A einen geschlossenen Stromkreis bilden, in dem die in den Spulen erzeugten Stromschwingungen
restlos in dem Läufer verbraucht werden, verlaufen dessen Bewegungen vollkommen
synchron mit den einzelnen Stromschwingungen. Damit der Läufer selbst bei sehr unregelmäßiger
Bewegung der Handkurbel K innerhalb gewisser Endstellungen hin und her und nicht
darüber hinaus pendelt, sind an dessen Umfang bei bi und b2 (Abb. 3) und an den
Polflächen bei ei und e2 Eisenlamellen angebracht.