HET KARAKTER VAN
DE WATERSTOFBOOG
W. R. VIJVERBERG
BIBLIOTHEEK DER
RUKSUNiVfPSITEIT
U T R E H T.
-ocr page 2- -ocr page 3-V
- V'
■tv
^ -
\
miA
m'
%
iïr^vV'
HET KARAKTER VAN DE WATERSTOFBOOG
-ocr page 6- -ocr page 7-HET KARAKTER VAN
DE WATERSTOFBOOG
TER VERKRIJGING VAN DEN GRAAD VAN
DOCTOR IN DE WIS- EN NATUURKUNDE
AAN DE RIJKSUNIVERSITEIT TE UTRECHT,
OP GEZAG VAN DEN RECTOR MAGNIFICUS
Dr. W. E. RINGER. HOOGLEERAAR IN DE
FACULTEIT DER GENEESKUNDE, VOLGENS
BESLUIT VAN DEN SENAAT DER UNIVERSI-
TEIT TEGEN DE BEDENKINGEN VAN DE FA-
CULTEIT DER WIS- EN NATUURKUNDE TE
VERDEDIGEN OP MAANDAG 21 JUNI 1937.
DES NAMIDDAGS TE 3 UUR
DOOR
GEBOREN TE HILVERSUM
19 3 7
N.V. DRUKKERIJ EN UITGEVERSZAAK DE MERCUUR - HILVERSUM
BIBLIOTHEEK DER
RUKSUNIflRSlTElT
UTRECHT.
AAN MIJN OUDERS
-ocr page 10- -ocr page 11-PROMOTOR:
PROF. Dt. L. S. ORNSTEIN
-ocr page 12- -ocr page 13-BLADZ.
INLEIDING ........................................................................................1
HOOFDSTUK 1. Opstelling en optische meetmethode.
§ 1. De opstelling ............................................................3
§ 2. De schakeling voor gelijk- en wisselstroom . .nbsp;5
§ 3. De fotografisch-fotometrische methode ..............6
§ 5. De absolute intensiteit der H a lijn........................8
§ 6. De relatieve intensiteiten der B a 1 m e r lijnennbsp;12
§ 7. De bepaling der diameters ....................................13
HOOFDSTUK II. De metingen aan de gelijkstroomboog.
§ 2. De kool-wolfraamboog bij 6 ampère en 8 c.m.
druk ............................................................................16
§ 3. De gelijkstroomkarakteristiek ............................17
§ 4. De diameter en de stroomdichtheid ....................18
HOOFDSTUK III. De wolfraamwdsselstroomboog.
§ 1. De boog van 6 ampère en 1 atmosfeer................20
§ 2. De boog van 17 y2 ampère en 1 atmosfeer ....nbsp;22
§ 3. De boog van 171/2 ampère en 68, 40, 30, 20 c.m.
druk ............................................................................22
§ 4. De diameters ............................................................24
HOOFDSTUK IV. De koolwisselstroomboog.
§ 1. Bijzonderheden der metingen................................25
§ 2. De verschijnselen bij de verschillende stroom-
sterkten ....................................................................27
§ 3. De resultaten ............................................................29
-ocr page 14-HOOFDSTUK V. De electrische metingen aan de wissel-
stroomboog.
§ 1. Apparatuur en methode ........................................35
§ 2. Het verloop van stroom en spanning gedurende
de periode ................................................................38
§ 3. De veldsterktemetingen bij de koolboog............42
§ 4. De veldsterktemetingen bij de wolfraamboog .nbsp;47
HOOFDSTUK VL Discussie der resultaten.
§ 1. Het karakter van de boog ....................................48
§ 2. De thermische theorie ............................................52
§ 3. De aanslag door electronen ................................55
§ 4. Conclusie ..................................................................56
LITERATUUR ....................................................................................58
-ocr page 15-INLEIDING.
Gedurende de laatste jaren zijn er in het Physisch Laboratorium
der Rijks Universiteit te Utrecht onderzoekingen gedaan over de
boogontladingen (i). Voor de gelijkstroomboog tussen 2 koolpolen
in lucht en stikstof is door ORNSTEIN en BRINKMAN bewezen, dat
deze zich gedraagt als een B o 11 z m a n n-straler (2, 4) Ver-
volgens heeft TER HORST (5, 6) aangetoond, dat ook de wissel-
stroomboog tussen koolpolen in lucht met de thermische boog-
theorie te beschrijven is. VAN LINGEN (7) Het zien, dat de
koperboog in lucht en stikstof bij lage stroom electronenaanslag
vertoonde, maar bij hogere stroom in een thermische boog overging.
De bedoeling van deze dissertatie is nu het karakter der boog-
ontlading in waterstof nader te onderzoeken. Metingen aan een
waterstofboog door ORNSTEIN, Mej. EYMERS en WOUDA («) bij
6 ampère en 1 atmosfeer verricht, deden een thermische boog
verwachten. We hebben om, ook bij lager druk te kurmen meten,
de waterstofvlam, waarin de boog werd getrokken, vervangen door
een dichte ballon. Tevens hebben we zo nodig de wolfraampolen
door kool vervangen, om uit het dan optredende bandenspectrum
de temperatuur te kunnen bepalen.
In Hoofdstuk II zijn beschreven de metingen, verricht aan een
gelijkstroomboog tussen een wolfraam en een koolpool, zowel bij
1 atmosfeer als bij een druk van 8 c.m. Het is opmerkelijk, dat het
spectrum van het waterstofmolecuul geheel ontbreekt en ook bij
geen enkele stroom en druk gevonden is. Bij 1 atmosfeer vonden
we bij 6 ampère een bandentemperatuur van 4700 ° uit de banden
van CN en 3500 ° uit die van C2. Uit de verhouding van de inten-
siteiten der B a 1 m e r lijnen volgde met behulp der theoretisch
berekende overgangswaarschijnlijkheden een temperatuur van on-
geveer 3500 Bij 8 c.m. was er een CN bandentemperatuur onder
de 4000 °, terwijl van een temperatuur uit de Balmerlijnen
niet meer gesproken kon worden. De absolute-temperatuur, die uit
de intensiteit der Ha volgde, was veel hoger dan de bandentem-
peratuur. Bij meting bleek dat zowel de veldsterkte als de stroom-
dichtheid van de waterstofboog veel groter waren dan bij de kool-
boog in lucht.
Om een overzicht van het karakter van de boog te verkrijgen zijn
metingen gedaan aan een boog tussen wolfraamelectroden (Hoofd-
stuk ni). Bij deze boog bleek, dat men steeds kon spreken over
d e temperatuur uit de verhouding van de intensiteiten der B a 1-
m e r serie. Bij 7 ampère verliep deze temperatuur echter met de
phase van 10.000—3000 Het intensiteitsverloop met de phase
was echter veel te gering om dit grote verschil uit de thermische
theorie te kunnen begrijpen. We hebben daarna metingen uitge-
voerd bij 17 ampère en drukken van 76, 68, 45, 30 en 20 c.m.
In Hoofdstuk IV is nagegaan, of de wolfraampolen de oorzaak
van de door ons gevonden afwijkingen konden zijn. We hebben
daarom de wisselstroomboog met koolpolen systematisch onder-
zocht van 2,5—40 ampère en van 1 atmosfeer tot 8 c.m. druk, steeds
in 4 phasen van de boog. Hierbij bleek, dat er zeker voor een deel
ook bij de koolpolen electronenaanslag aanwezig moest zijn en
het werd dus van belang de daarvoor maatgevende grootheden
als de veldsterkte en de stroomdichtheid in de verschillende
phasen te bepalen.
Deze metingen, met een oscillograaf uitgevoerd, zijn in Hoofd-
stuk V beschreven. Hierbij bleek, dat er zowel quantitatief als
qualitatief verschillen met de koolboog in lucht optraden.
Tenslotte hebben we in Hoofdstuk VI de voor de boog karak-
teristieke resultaten samengevat en hebben nagegaan in hoeverre
deze met de verschillende aanslagmogelijkheden zijn te ver-
klaren.
HOOFDSTUK I.
Opstelling en optische meetmethode.
§ 1. De opstelling.
De boog brandt in een glazen ballon. De opstelling van de
glazen ballon, die met zijn uiteinden rust op twee dwarssteunen
in een zinken bak van 55 bij 35 c.m., is aangegeven in fig. 1. Voor
de koeling circuleerde water door de bak en de poolbussen A en
Al. De ballon zelf, die een diameter van 14 c.m. had, bleef nu zo
koel, dat alle dichtingen met piceïne konden geschieden. Bij
B en C bevonden zich de aan- en de afvoer van de waterstof, ter-
wijl bij D nog een extra gelegenheid voor afzuigen was aange-
bracht. Het bleek namelijk, dat bij doorspoehng der ballon met
waterstof in de tuit altijd nog lucht overbleef. In de koperen sluit-
bussen (E) der ballon werden verlengstukken (F) geschroefd,
waardoor de polen naar buiten de bak werden uitgevoerd. Aan de
bak was een buis G van 3 c.m. lengte en 4 c.m. diameter gesoldeerd
en een stuk fietsband, dat nu zowel om E als G werd geschoven,
dichtte het geheel af. Aanvankelijk verHet het hcht door een slijp-
stuk met opgekit glasvenster via een waterlaag van 2 a 3 c.m. en
een 2e glasvenster de bak. Later werd ook hier een soortgelijke
dichting als bij de polen aangebracht, zodat het licht dadelijk van
de ballon in de buitenlucht kwam door één enkel glasvenster. De
polen waren ieder over een afstand van 3 c.m. uitschroefbaar,
waardoor gedurende het branden de booglengte bijgeregeld kon
worden. De koperen poolhouders bevatten de koolpool van 5 m.m.
of de wolfraampool van 3 m.m. diameter. De homogene koolpool
(Conradty Noris) werd zo dun gekozen om het verlopen van de
boog over de pool te beperken. Het uitgeblazen gedeelte H der
ballon diende om reflectie tegen de achterwand te verhinderen.
Door het verdampen der koolpolen werd de ballon echter spoedig
geheel zwart.
De waterstof werd nu van de cyhnder via een manometer naar
de ballon gevoerd en vandaar naar een glazen vat van 6 1., om
de drukvariaties in de ballon te verminderen. Langs een uitlaat-
inrichting onder water, die bij 1 atmosfeer gebruikt werd om een
overdruk te voorkomen en die anders afgesloten was, ging de
waterstof naar een wasfles, die op een ohepomp was aangesloten.
Als manometer werd een gesloten kwikmanometer gebruikt. Voor
alle verbindingen was vacuumslang gekozen. Zij waren met
piceïne gedicht.
In fig. 2 is de optische opsteUing getekend, zoals die bij de meeste
opnamen werd gebruikt. De boog B werd door middel van een
achromaat L (f = 20 c.m.) afgebeeld op de spleet van een spectro-
graaf, die ongeveer 160 c.m. daarvan verwijderd was. Een diafragma
Dl diende om de boog ten opzichte van de bandlamp, die later
op dezelfde plaats gezet werd, te kunnen verzwakken. Het licht
viel dan eerst op een scherm D^, waarin een opening was aan-
gebracht, die al het licht van de polen afschermde. Door de boog,
die op dit scherm al een vrij scherp beeld vormde, midden op de
opening af te beelden, wisten wij dan tevens, dat zij ook op het
midden van de spleet stond. De synchroonmotor M, die bij de
wisselstroomboog gebruikt werd, stelde ons in staat in de phase
te meten. Hierna volgt de sluiter F, waarin tevens een blauw glas
als filter was aangebracht, dat diende om de intensiteit der Ha
lijn ten opzichte van het overige spectrum te verzwakken. Als
spectrograaf werden 3 verschillende apparaten gebruikt, waarvan
de gegevens bij de afzonderlijke metingen medegedeeld zullen
worden.
§ 2. De schakeling voor gelijk- en wisselstroom.
De schakeling is in fig. 3 weergegeven. Een transformator T
werd primair op 220 V aangesloten. Zij was zo gewikkeld, dat we
naar verkiezing 660, 550, 440 of 330 V secundair konden verkrij-
gen. Door middel van de schakelaars 1—6 en de kortsluitweer-
standen A, B, C en D, die tevens als voorweerstand voor de boog
?
V | |
c |
Bj
VWWW^
c
WW
Til
Fig. 3. Electrische schakeling.
dienst deden, konden we nu tijdens het branden van de boog de
spanning verminderen, terwijl tegelijk de stroom toenam. De boog
werd aangestoken op 660 V (1 en 6 gesloten), waarbij de stroom
ongeveer 2 ampère bedroeg. Kortsluiting van de lampenweerstand
Ri bracht de stroom op 5 A. Boven de 10 ampère gingen we over
op 440 V (2 en 5 gesloten) en boven de 20 ampère eerst op 330 V
en dan op 220 V, waarbij dan de transformator buiten werking
gesteld was. De tussengelegen stromen konden verkregen worden
door bijregeling der weerstanden Ro en R3. Op 220 V kon een
boog branden van 35 ampère, maar met een booglengte kleiner
dan 2 m.m. Bij het overschakelen op groter stroom kwamen we
echter boven de 40 A uit en daar de toevoerleidingen daarop niet
berekend waren, gaf dit moeilijkheden, ten gevolge waarvan bij
40 A niet veel waarnemingen zijn gedaan. De tweepolige schake-
laar S diende om de boog Bg stroomloos te kurmen maken, wat
bij de oscillograafmetingen soms voordeel had. De ampère- en de
voltmeter door I en V aangegeven, stelden ons in staat op elk
gewenst ogenblik de stroom en de spanning af te lezen.
Voor de gelijkstroomboog werd dezelfde schakehng gebruikt.
De schakelaars 1 t/m 6 bleven open staan en de 440 V gelijk-
stroombron werd bij P en Q aangesloten.
§ 3. De fotografisch-fotometrische intensiteitsmeting.
Bij de intensiteitsmeting, die geheel volgens de Utrechtse
methode(9) geschiedde, werd het spectrum van boog en standaard-
lamp (bandlamp) opgenomen op Ilford Special Rapid Panchro-
matic Plates, die voor het golflengtegebied van 6500—3860 A
het best voldeden. De banden en lijnen werden in hetzelfde spec-
trum of vlak na elkaar met alleen een diafragmaverandering op-
genomen. De belichtingstijd van boog en lamp werd door die
diafragmering zoveel mogelijk gelijk gekozen en verschilde nooit
meer dan een factor 3. De spleet der spectrograaf moest soms voor
de standaardlamp 2 maal zo breed worden genomen om genoeg
intensiteit te verkrijgen. De platen werden in Rodinal 1 : 20 of
in Metolborax gedurende 6 minuten ontwikkeld. Bij het fotome-
treren werd er bijzonder opgelet, dat de lijnen op dezelfde plaats
in het spectrum doorgemeten werden. Als regel werden boog en
lamp beide door het filter opgenomen, zodat daarvoor niet ge-
corrigeerd behoefde te worden. In de gevallen, dat de intensiteit
der bandlamp dan echter onvoldoende was, werd het filter afzon-
der lijk fotografisch in de opstelling geijkt. Zo nodig werd na elke
serie metingen de doorlating van het glas der buis bepaald, terwijl
tevens eenmaal werd geconstateerd, dat de water laag voor Ha en
H5 eenzelfde verzwakking teweegbracht.
De bandlamp was volgens de Utrechtse methode geijkt
zodat bij iedere stroomsterkte de ware temperatuur bekend was.
Door de stralingsenergie volgens de formule van Planck te
vermenigvuldigen met de emissiecoëfficiënt van wolfraam voor
de betrokken golflengte en temperatuur vonden we de energie, die
door de lamp werd uitgezonden. Door een aantal opnamen met
stroomsterktevariatie te maken, verkregen we dus voor iedere
plaat het verband tussen zwarting en opgevallen energie.
De fotogrammen van lijnen en banden werden met behulp van
het toestel van WOUDA (^i) omgezet in intensiteltskrommen en
hiervan werden na correctie voor de aanwezige ondergrond de
oppervlakten met de planimeter bepaald. Het meten van deze
oppervlakte-intensiteiten was noodzakelijk door het grote verschil
in lijnvorm tussen de verschillende lijnen der B a 1 m e r serie. Bij
de verhouding der lijnen is gecorrigeerd voor de dispersie. De
nauwkeurigheid van een lijnverhouding zal bij HajHfi ongeveer
10 % zijn geweest. Voor Hy en Hó is zij kleiner door de grotere
lijnbreedte en het minder goed bekend zijn der continue-grond,
waarvoor gecorrigeerd moest worden.
Bij de berekening der absolute intensiteit der Ha-lijn werd
de energie in ergen bepaald uit het oppervlak der intensiteits-
kromme. Verder werden in rekening gebracht de factoren, die
bij de afbeelding van boog en lamp verschilden:
a.nbsp;de ruimteboek waaruit de straling afkomstig is (bepaald door
de diameter van het diafragma en de afstand van de lens tot
de boog);
b.nbsp;het verschil in spleetbreedte;
c.nbsp;het verschil in vergroting;
d.nbsp;het verschil in belichtingstijd (deze factor, die altijd lt; 3 was,
is evem-edig met de tijd genomen);
e.nbsp;een factor voor een filter, dat slechts bij de boog werd gebruikt;
f.nbsp;een correctie voor het glas van de bak, de waterlaag, en het
glas der buis.
*) Voor het uitvoeren van deze ijkingen ben ik Dr. D. Vermeulen zeer
erkentehjk.
Nadat deze factoren in rekening zijn gebracht, kennen we de
strahng die komt van een gaszuiltje van de boog met 1 c.m. 2 op-
pervlak en als diepte de dikte der stralende gaszuil. Voor deze
diepte namen we bij een bewegende boog % van de diameter. Bij
een stilstaande boog hangt zij af van de plaats, waar de boog door-
gefotometreerd is. Door de onnauwkeurigheid van de factor %,
door de onzekerheid in de diameter en het niet stilstaan van de
boog is een fout van een factor 2 hier wel mogelijk, maar in § 6
zal blijken, dat de absolute-temperatuur daardoor niet veel ver-
andert.
§ 4. De temperatuurbepaling uit het bandenspectrum.
De temperatuurbepahng geschiedde volgens de methode van
ORNSTEIN en BRINKMAN (15, i«) ^it de verhouding der inten-
siteiten der bandenkoppen van de CN bandengroep bij 3880 en
4220 A en voor de C2 groep bij 5165 A. Uitvoerig is deze methode
voor CN3880 reeds beschreven door TER HORST (5). Men kan bij
verschillende gegeven temperaturen, rekening houdende met de
overgangswaarschijnlijkheden der trillingsniveau's en met de
temperatuurbezetting daarvan, de verhouding berekenen voor de
gezamenlijke intensiteit van alle rotatielijnen, afkomstig van ver-
schillende vibratieovergangen, die tussen 2 bandenkoppen liggen.
Wanneer we dus omgekeerd de verhouding der intensiteiten
uit het spectrum bepalen, kunnen we uit onze berekende kromme
de temperatuur aflezen. Voor de CNband bij 4220 A (overgangen
O—1; 1—2; 2—3) en de C2 groep bij 5165 A (overgangen O—O
en 1—1), waarvan de overgangswaarschijnlijkheden gemeten
waren (i^, 1®), hebben wij deze berekeningen uitgevoerd. De
rangnummers der rotatielijnen, die in de desbetreffende koppen
voorkomen, zijn berekend naar de gegevens van JEVONS en
SHEA (12). De resultaten zijn samengevat in fig. 4. Bij de CN-
banden waren 3 en bij de €3 banden 2 koppen beschikbaar. Bij
het uitmeten bleek de 3e kop altijd minder nauwkeurig bepaald
dan de beide andere. De nauwkeurigheid der temperatuurbepaling
kan per meting gesteld worden op 500 ° K.
§ 5. De absolute intensiteit der Ha lijn.
De intensiteit der Ha lijn kan worden voorgesteld door:
^a = ^kh Vk ^ak ^ak
ergen per sec. per c.m.^ in alle richtingen uitgezonden.
1000
SDDQ
Fig. 4. Verloop van de intensiteitsverhouding der bandenkoppen
met de temperatuur.
Hierin is vj. de frequentie,
de overgangswaarschijnlijkheid,
N^j. het aantal deeltjes aanwezig in de begintoestand,
h de constante van Planck,
gesommeerd over k, omdat iedere B a 1 m e r lijn uit 3 compo-
nenten bestaat.
In het geval van de Boltzmann-straling is:
^iSi e -jj
waarin iV het totale aantal deeltjes per c.m.3 en g het statistisch
gewicht van de beschouwde toestand.
Voor de grondtoestand geldt:
Ei
liSi e - ^f
zodat
Ea
A; = iV, S- e-kf
So
en daar het eerste niveau bij waterstof reeds 10 volt boven het
grondniveau ligt, mogen we N^ zeker vervangen door N.
ƒ„= ^Lffy-e'l^f ^k Sak^ak
go
als we het geringe energie- en frequentieverschil der componen-
ten weglaten.
De 2quot; Af^j^ is berekend uit de door BETHE (i®) gegeven
waarden der Aj. . We vonden dan 0,43 10®.
Nu vullen we voor N= PkT in = constante van B o 11 z-
m a n n) en wanneer we dan de druk P in c.m. kwik en de T in
ö K uitdrukken komt er:
60600
P
Ia = 1.14 /Oquot; J JO
-ocr page 25-Fig. 5. De absolute- en de bezettingstemperatuur als functie van
de intensiteit der Balmerlijnen.
Omdat met het oog op de gegevens der bandlamp de straling
per ruimteboek nodig is, delen we dit door 4 tt en vinden dus:
_60600
^a _ 9.110^^ JQ T
P T
(per c.m.3, per ruimteboek, per secunde).
Deze functie hebben we in fig. 5 tegen T uitgezet. We
zullen de aldus gevonden temperatuur in het vervolg als de
absolute-temperatuur aanduiden. De kromme loopt zeer
steil met de absolute-temperatuur op, zodat zelfs een factor 2
toch nog slechts een temperatuurverschil van 150 ° geeft (bij
5000 ° K).
§ 6. De relatieve intensiteiten der Balmerlijnen.
In de vorige § vonden we:
N h V — ^^
--^ e hf g^f, A^^
go
Als we O = V IJj^ gj^ Aj. stellen, vinden we dus:
/ ArJ,
anbsp;Nn p- UTnbsp;—---
7^ = — kT ^c e kT
Oa go
Voor de andere lijnen komt er dan:
Jl ^
Opnbsp;= Ce I^T
enz. voor Hy en H(3.
Uit de getallen van Be the volgt:
O^; O^ : Os = 10 : 4,6 : 2,42 : 1,37.
Indien we dus log. I/O uitzetten tegen de energie van het begin-
niveau der B a 1 m e r lijn, moet een rechte lijn ontstaan, uit welker
helling de temperatuur te bepalen is. Deze lijn zullen we in 't ver-
volg aanduiden als de b e z e 11 i n g s 1 ij n, de bijbehorende tem-
peratuur als de bezettingstemperatuur. Deze bezet-
tingstemperatuur (Ta^y) bepaalden we in de meeste gevallen uit
de verhouding Ia/I;5. Hiervoor geldt
Ed E
=nbsp;kT _ 2 16 10
Iti OfSnbsp;^^
-ocr page 27-Ook deze verhouding hebben we in fig. 5 tegen de temperatuur
uitgezet.
Wanneer de relatieve intensiteiten der B a 1 m e r lijnen bekend
zijn, benevens de absolute intensiteit der Ha, dan is natuurlijk
ook de absolute intensiteit der andere lijnen bekend. Deze geven
echter een andere absolute-temperatuur, zodra de bezettings-
temperatuur en de absolute-temperatuur der Ha verschillen.
§ 7. De bepaling der diameters.
Bij het berekenen der absolute intensiteit is het nodig te weten
van welke ruimte de straling afkomstig is, waarvan we de energie
meten. Daar de boog dwars op de spectrograafspleet afgebeeld
werd, is in het midden de straling afkomstig van een gaszuiltje,
met de diameter van de boog als dikte. Om deze diameter te be-
palen werd de boog 6 X vergroot op een vel m.m. papier afge-
beeld. De diameter werd nu bij gelijkstroom direct en bij wissel-
stroom na tussenplaatsing van de synchroonmotor visueel gemeten.
Een fotografische methode was door de bewegelijkheid van de
boog niet mogelijk. Bij de wolfraamboog werd de rode kern en
indien aanwezig ook de blauwe wolfraamzoom gemeten. Bij de
koolboog altijd de groene bandendiameter en indien zichtbaar
ook de rode kern. In tegenstelling met de straling, die altijd van
de zichtbare diameter afkomstig is, kan de diameter van de stroom-
doorgang groter zijn dan het zichtbare deel. We vinden dus met
behulp van deze diameters voor de stroomdichtheid een bovenste
grens.
HOOFDSTUK H.
De metingen aan de gelijkstroomboog.
§ 1. De kool-wolfraamboog bij 5 ampère en 1 atmosfeer.
De boog bestond uit een rode kern van 0,3 m.m. en een groene
zoom van 1,2 m.m. straal. De diameter van de groene zoom is ver-
anderlijk, omdat de koolpool niet altijd even snel verdampt. De
stikstof voor het CN spectrum is gedeeltelijk bij de doorspoeling
in de ballon achtergebleven, gedeeltelijk wordt zij als verontrei-
niging in de waterstof aangevoerd en voor het overige deel is zij
uit de polen afkomstig. De boog en de bandlamp werden vanaf
dezelfde plaats met een kwarts-fluorieth achromaat (f = 25 c.m.)
afgebeeld op de spleet van een H i 1 g e r Ej kwartsspectrograaf. De
spleetbreedte was in beide gevallen 50 ju. Door het aanbrengen
van een diafragma op de lens, waartegen bij deze spleetbreedte
geen bzwaar was (i9), kon zowel voor boog als lamp een behch-
tingstijd tussen 10 en 30 secunden gebruikt worden. De dispersie
der spectrograaf verliep van 52,5 A/m.m. voor Ha tot 10,4 A/m.m.
voor 3850 A. Bij de temperatuurbepaling werd voor iedere ban-
denkop een afzonderlijke zwartingskromme gemaakt, terwijl met
het dispersieverloop rekening werd gehouden. De veldsterkte
werd bepaald uit de spanningstoename bij vergroting der boog-
lengte, terwijl de stroom constant gehouden werd. Indien de kool-
pool anode was, stond de boog vrij rustig, maar met de wolfraam-
pool als anode maakte zij een sterk draaiende beweging. Het wolf-
raamspectrum was dan sterker en als gevolg daarvan was de ver-
brede H è niet meer te meten. De wolfraamlijn bij 4346 A, die in
de H y ligt, is zo goed mogelijk afgetrokken. In dit geval zijn de
CN banden bij 4220 A te zeer door wolfraamlij nen gestoord, om
voor een temperatuurbepaling gebruikt te kunnen worden. In
fig. 6 hebben we de bezettingslijn voor de beide gevallen gete-
kend. De energie der niveau's is geteld vanaf het eindniveau
der B a 1 m e r serie bij 10,15 volt. In Tabel I zijn de uitkomsten
van deze metingen samengevat. Opvallend is het grote verschil
tussen de beide bandentemperaturen. De mogelijkheid, dat de Co
van een andere plaats uit de boog kwam als de CN, kon door de
m
10
1
3
Fig. 6. Bezettingslijn der C-W boog.
bewegelijkheid van de boog niet getoetst worden. Het niet recht
zijn der bezettingslijn treedt in alle spectra op. Bij de bepaling
der absolute-temperatuur is aangenomen, dat de straling alleen
afkomstig was van de zichtbare rode kern. Nemen we de groene
kern als maat voor het stralend oppervlak, dan wordt zij 600 °
lager.
TABEL I
P76 5A |
E W/cm |
W |
TaP |
m |
Tc 2 |
Ten 38 |
Ten 42 |
Tabs |
- | ||||||||
C- IV |
126 |
1 weinig |
3650 |
3250 |
3400 |
4600 |
4800 |
8000 |
- | ||||||||
C-IV |
192 |
veel |
3450 |
2850 |
3500 |
4800 |
— |
7800 |
Indien electronenaanslag de oorzaak is van het niet overeen-
stemmen der verschillende temperaturen in § 1, zullen deze ver-
schillen bij lager druk nog sterker moeten zijn. We zijn daarom
overgegaan tot een druk van 8 c.m. In dit geval was het tevens
mogelijk bij een belichtingstijd van 1 secunde een stilstaande
boog op te nemen, waardoor we in staat waren langs grafische
weg (4) het verloop van de intensiteit met de straal van de boog
te berekenen, waarbij de cylindersymetrie van de boog ondersteld
moet worden. De intensiteit van het bandenspectrum is sterk
afgenomen, zodat alleen CN 3880 nog intensief genoeg waren
om voor een temperatuurbepaling te worden gebruikt. De rode
diameter van de boog is tot ongeveer 1 m.m. toegenomen, terwijl
de blauwe diameter, afkomstig van de cyaanbanden, niet veel
breder is. Bij 4 ampère waren er nog striae in de boog zichtbaar,
die echter bij 6 ampère verdwenen waren. De veldsterkte nam
met de druk af en bedroeg nog 92 V/c.m. Om in 1 sec. een op-
name te kunnen maken, gebruikten we een F ü s s ' glasspectro-
graaf, met een dispersie van 79 A/m.m. bij Ha en 10,8 A/m.m.
bij CN 3880. Het boogspectrum werd opgenomen bij een spleet
van 15 Om ook de zwartingsmerken in 1 sec. sterk genoeg
te kunnen verkrijgen, werd het filter verwijderd en de spleet
op 50 // gebracht. Het filter werd bij langere belichtingstijd ge-
ijkt, terwijl nagegaan werd of de spleetbreedte-variatie geoor-
loofd was. De temperatuur verliep van het midden der afbeel-
ding naar de rand over een afstand overeenkomende met de
zichtbare boogstraal van 3800—3650 ° K. De temperatuur in het
centrum van de boog zal dus zeer waarschijnlijk onder de 4000 °
blijven. Van de waterstof lijnen en de eerste bandenkop der
CN 3880 geeft fig. 8 het verloop van centrum naar rand weer.
We zien, dat de diameter der banden toch nog breder is dan die
der waterstoflijnen.
In fig. 7 is op 6 verschillende plaatsen van de boog de bezet-
tingslijn getekend. Het blijkt, dat het verloop van lajip van kern
naar rand sterk is. Afgezien van een kleine daling, die op de
grens der meetnauwkeurigheid ligt, neemt de la/I/J steeds toe, dus
de Ta^ steeds af. De Ta^Överloopt van 9500—3500 ° K. De bezet-
tingslijn is sterker gekromd dan bij 1 atmosfeer het geval was.
De berekende absolute intensiteit geeft een absolute-temperatuur
van 10500 ° K. Voor de boogdiameter, die bij deze berekening
gebruikt wordt, is de waarde van de rode kern en de blauwe
bandenzoom gemiddeld. Bij de lage druk is het verschil tussen
bandentemperatuur en absolute-temperatuur nog groter gewor-
den.
§ 3. De gelijkstroomkarakterisitek.
Daar de veldsterkte bij electronenaanslag een zeer belangrijke
rol speelt, hebben we haar als functie van stroom en druk bepaald.
De booglengte werd bij constante stroom gevarieerd van 1 tot
6 m.m., in welk gebied de spanning lineair met de lengte toenam.
Bij hoge stroom en druk ontstonden moeilijkheden door de krom-
ming van de boog, waardoor de lengte niet goed te bepalen was. In
fig. 9 en 10 hebben we de gevonden waarden voor de wolfraam
en de koolpolen afzonderlijk samengevat. We zien, dat er quanti-
tatieve verschillen bestaan, die echter niet zeer groot zijn.
Wanneer we één wolfraampool en één koolpool namen, kregen
we waarden, die tussen de waarden van fig. 9 en 10 inlagen. Wan-
neer men de rechte, die het verband geeft tussen hoogspanning
en booglengte, extrapoleert tot lengte nul, vindt men de som van
anode en kathodeval. Hierbij bleek, dat er boven 5A geen dui-
delijk verschil tussen de wolfraamboog en de koolboog bestond.
Bij stromen lager dan 5 A bleef de waarde van deze som bij de
Wnbsp;15nbsp;iO Onbsp;5nbsp;10
Veldsterkten van de gelijkstroomboog.
m
m
iO
O
Fig. 9.
ID
Fig. 10.
koolboog ongeveer 50 V, terwijl ze bij de wolfraamboog opliep en
bij 2 A reeds 90 V bedroeg. Wanneer we deze veldsterkten ver-
gelijken met de koolboog in lucht blijkt, dat de waarden in
ons geval veel hoger zijn.
We krijgen hier dus wel de indruk, dat de metaalpolen de af-
wijkende resultaten van lucht en waterstof boog niet veroorzaken.
§ 4. De diameter en de stroomdichtheid.
Om de gemiddelde stroomdichtheid te kunnen bepalen, hebben
we de diameter nodig. Deze werd visueel bepaald. We zullen hier
volstaan met het geven van enkele getallen, omdat de diameters
van de wisselstroomboog in Hoofdstuk III en IV gecombineerd wer-
den met optische metingen en dus veel belangrijker zijn. Het is
natuurlijk de vraag, of alleen de zichtbare diameter de stroom
voert, maar bij de koolboog in lucht, waarmede we onze gegevens
willen vergelijken, is hetzelfde ondersteld (5).
Voor de wolfraamboog komen we dan tot stroomdicht-
heden van 2500 A/c.m.- (bij 1 atmosfeer) en 600 A/c.m.2 bij
8 c.m. druk, indien de rode kern alle stroom zou voeren. Bij
lagere druk treedt echter een blauwe zoom op, waarin het wol-
fraamspectrum wordt uitgezonden. Nemen we aan dat de stroom
over deze blauwe diameter verdeeld wordt, dan is de stroom-
dichtheid bij 1 atmosfeer nog steeds 2500 A/c.m.- (geen blauwe
zoom zichtbaar), maar dan is zij bij 8 c.m. druk tot 150 A/c.m.^
gedaald.
Bij de koolboog komen we bij 1 atmosfeer voor de rode
kern op 1000 A/c.m.- en voor de groene op 150 A/c.m.2. Bij 8 c.m.
druk gaat de boog, waarin bijna geen banden meer optreden en
een gemiddelde stroomdichtheid van 200 A/c.m.- bestaat, over in
een striae-ontlading, waarbij de stroomdichtheid daalt.
Vergelijkt men deze waarden met de koolboog in lucht, dan
blijkt in ons geval, zelfs als we de grootste diameter aannemen,
de stroomdichtheid steeds een factor 3—4 groter te zijn.
HOOFDSTUK III.
De wolfraamwisselstroomboog.
Toen uit de metingen aan de gelijkstroomboog bleek, dat de
wolfraampolen ongeveer dezelfde resultaten gaven als de kool-
polen, zijn we er toe overgegaan met 2 wolfraampolen te meten.
Dit heeft het voordeel, dat de Ba lm er serie bij 1 atmosfeer in
het geheel niet en bij lager druk alleen door het wolfraamspectrum
gestoord wordt. Om de verandering van het intensiteitsverval
langs de serie eenvoudig voor verschillende stroomsterkte en druk
te kunnen bepalen, werden de metingen uitgevoerd in de ver-
schillende phasen van een wisselstroomboog 1).
§ 1. De boog van 6 ampère en 1 atmosfeer.
Om een bandenspectrum van regelbare intensiteit te verkrijgen,
werd een deel der waterstof door benzol geleid. Door toevoeging
van een geringe hoeveelheid benzoldamp nam de groene diameter
van de boog sterk toe, totdat deze als een bol tussen de polen stond.
De rode diameter veranderde daarbij in het geheel niet. De boog
brandde op een wisselspanning van 660 V. Als motor werd een
kleine synchroonmotor met 3000 toeren per minuut gebruikt,
voorzien van een schijf met één opening. Daar we niets afwisten
van het verloop van stroom en spanning met de tijd, onderstelden
we dat symetrisch. Midden tussen de beide punten, waar, in de
phase gezien, de boog verdween, namen we het üiaximum aan.
Later bleek, dat onze motor tegen de phasetijd indraaide, zodat
onze metingen in het maximum en 30, 50 en 61° daarvoor plaats
vonden.
Om de boog voor het maximum en —30° niet al te veel te
moeten diafragmeren, werd de bandlamp door middel van een 2e
lens zo afgebeeld, dat nog een vergroting 3 overbleef.
1nbsp; Aan O. Koefoed betuig ik mijn dank voor zijn hulp bij de in dit
hoofdstuk beschreven metingen.
Als spectrograaf werd een H11 g e r Eg kwartsspectrograaf ge-
bruikt met een dispersie van 135 A/m.m. bij Ha en 31 A/m.m. bij
CN 3880. Alle verder nog te beschrijven spectra zijn met deze
spectrograaf opgenomen. Voor de boog werd een spleet van 171/2
en voor de zwartingsmerken een spleet van 35 in gebruikt. Achteraf
werd door het opnemen van 2 volledige zwartingskrommen nage-
gaan, of dit geoorloofd was. Zowel de boog als de lamp werden
door het blauwe filter opgenomen. Tengevolge van de grote breedte
der B a 1 m e r lijnen en de aanwezigheid van een continue-grond,
was de H ^ slecht te meten. De absorptie van de combinatie glas
van de buis, water, glas van de bak werd in rekening gebracht.
De bandentemperaturen bleken met deze variabele benzol-
concentratie onbetrouwbaar. Als gemiddelde kunnen we zeggen,
dat deze temperatuur tussen 4500 en 5500° K gelegen zal hebben.
De bezettingslijn was overal een rechte, waaromheen bij Hy een
10 % en bij H 3 een 20 % spreiding optrad, als gevolg der onzeker-
heid in de continue-grond. De spreiding voor de verschillende
spectra voor éénzelfde phase was veel groter. De oorzaak hiervan
is, dat de boog niet stilstaat maar verspringt, zodat we de éne
maal gemiddeld meer in de kern en de andere meer in de rand
zullen meten. Tevens zal later blijken, dat de stroom en spannings-
verdeling over de periode afhangt van de booglengte. Een ver-
schil in booglengte bij de opnamen heeft dus hetzelfde effect als
een verschil in phase.
In tabel II hebben we de uitkomsten samengevat. Voor elke
phase werden gemiddeld 4 spectra uitgemeten. Het gemiddelde
van de gevonden absolute-temperaturen is opgegeven. Van de
bezettingstemperaturen zijn de uiterste waarden opgegeven, be-
nevens de daarbij behorende waarden van la/IjS.
TABEL II
P76 6A |
Tais |
TaPr |
la/Ifi |
Max |
10 LOO |
11500—9500 |
4.3- 4.9 |
— 300 |
10200 |
7500—6500 |
6.0 7.0 |
500 |
8800 |
5500-4Ü00 |
9,5-15.3 |
— 61» |
8200 |
3200-3000 |
24 -27.5 |
vïc iicii iiiex, uüi, ue auHüiuie-iemperaxuur wei met ae pm
afneemt, maar lang niet zo snel als de bezettingstemperatuur.
§ 2. De boog bij 17% ampère en 1 atmosfeer.
Nu gebleken was, dat de bandentemperatuur door de benzol-
bijmenging toch niet nauwkeurig bepaald kon worden, hebben
we de benzol weggelaten, waardoor tevens de kans op continue-
gronden minder werd. In het maximum was er nu ook bij een
sterk overbelicht spectrum geen continue-grond op de plaat te
zien. Bij deze sterke stroom begonnen ook reeds bij 1 atmosfeer
de wolfraampolen te verdampen, waardoor een zwakke blauwe
zoom om de boog zichtbaar werd en enige smalle wolfraamlijnen
in het spectrum verschenen. Bij —70° moest voor H/?, Hy en H(5
een continue-grond afgetrokken worden. De behchtingstijd was
voor de lamp 30 sec. en voor de boog, die hier op 440 V. brandde,
15—60 sec.
De resultaten zijn samengevat in tabel III.
TABEL III
P76.I73/2A |
Tabs |
Tbez. |
la/I^ |
Max |
11500 |
23000—13000 |
3.1-4.1 |
- 70» |
9600 |
6800- 5800 |
6.7-8.3 |
Ook hier was het verschil in helHng tussen de bezettingslijnen
van één phase onderling veel groter dan de afwijking van de
punten voor de enkele lijn. Bij de berekening van de absolute-
temperatuur is het gemiddelde voor de rode en de blauwe dia-
meter gebruikt. Opvallend is hier, dat in het maximum de bezet-
tingstemperatuur boven de absolute-temperatuur uitkomt.
§ 3. De boog bij 171/2 A en 68, 40, 30 en 20 c.m. druk.
Bij deze en de volgende metingen is een andere synchroonmotor
gebruikt, eveneens van 3000 toeren per minuut en voorzien van
een schijf met 1 opening. Bij de opstelhng van deze motor bleek,
dat de vroegere metingen in de oplopende stroomhelft der phase
waren gedaan. Daar bij enige oscillogrammen reeds was gebleken,
dat de boog in de dalende stroomhelft stabieler was, werd deze nu
voortaan gebruikt.
Met afnemende druk neemt zowel de rode diameter als de
blauwe wolfraamzoom toe. De lijnverbreding neemt met de druk
af. Bij 10 c.m. druk overheersten de wolfraamlij nen het spectrum
zodanig, dat de B a 1 mer lijnen niet meer meetbaar waren.
Om de invloed van de voeten der lijnen te verminderen, zijn
deze metingen gedaan met een brede spleet van 80 fi, wat hier
mogelijk was, daar geen bandenspectrum optrad. De bandlamp
kwam op de plaats van de boog en werd nu met dezelfde lens en
spleet door het filter heen opgenomen. Een diafragmering op de
lens was het enige verschil tussen boog en lamp. De belichtingstijd
hep van 15 tot 60 secunden. Wanneer de continue-grond niet goed
meetbaar was, werd haar verhouding tot de topintensiteit der
lijn in een donkerder spectrum bepaald. Al deze 55 spectra- en
28 zwartingsmerken zijn opgenomen op 2 tegen elkaar verpakte
10 X 15 panchromatische platen, waarvan steeds de helft werd
belicht en die samen ontwikkeld werden. In tabel IV geven we
een overzicht der metingen. Wanneer meer dan één spectrum uit-
gemeten is, geven we de gemiddelde waarde.
TABEL IV
P68 |
Tabs |
Tbcz. |
P40 |
Tabs |
Tbez |
Max. |
11500 |
9100 |
Max |
10400 |
7200 |
-f400 |
10500 |
7900 |
400 |
9400 |
6600 |
-f 60quot; |
9100 |
6000 |
-h 600 |
8900 |
5100 |
P30 |
Tabs |
Tbez |
P20 |
Tabs |
Tbez. |
Max. |
95U0 |
9300 |
Max. |
10300 |
6800 |
-h 400 |
9600 |
6200 |
-1-400 |
9300 |
4700 |
-1- 60quot; |
9500 |
3350 |
-1- 600 |
9900 |
8450 |
De absolute-temperatuur voor Ha is gemiddeld over de rode
en de blauwe diameter. Het verschil bedroeg echter nooit meer
dan 700 We zien dus, dat de absolute-temperatuur met de druk
niet zo veel verandert. Daar de grootheid I/P deze temperatuur
bepaalt, betekent dit, dat I ongeveer evenredig is met P. De be-
zettingstemperatuur neemt sterk met P af.
§ 4. De diameters.
Van een 6 maal vergroot beeld werd de diameter in m.m. nauw-
keurig bepaald. Groter nauwkeurigheid was wegens de bewege-
lijkheid van het beeld en het feit, dat de omtrekken niet scherp
zijn, met te bereiken. De fout in de diameter zelf is 0,2 mm
Deze diameters zijn gemeten in aansluiting op de 'oscillogram-
men van hoofdstuk V, om dan met behulp van de momentaan-
stroom ook de momentane stroomdichtheid van de wisselstroom-
boog te kunnen bepalen.
De wolfraamboog heeft op de koolboog voor, dat ook bij lagere
druk de rode diameter nog bepaald kan worden. De diameter van
de blauwe zoom is een onderste grens, want deze eindigt zeer
onscherp.
Het opinerkelijke van de diameters, die in fig. 11 zijn samen-
gevat, is, dat ze bij extrapolatie naar phase O en 180 de waarde nul
geven. Dit is geheel in afwijking met de koolboog in lucht (S)
waar de diameter veel trager schijnt te reageren
De stroomdichtheden, die met deze diameters overeenkwamen
bleken van dezelfde orde als bij de wolfraamgelijkstroomboog '
HOOFDSTUK IV.
De koolwisselstroomboog.
§ 1. Bijzonderheden der metingen. 1)
Het sterke verloop der bezettingstemperatuur met de phase bij
de wolfraam wisselstroomboog maakte het van groot belang na te
gaan, of ook de bandentemperatuur zulk een variatie vertoonde.
We keerden daarom terug tot de koolboog, om uit het banden-
spectrum de temperatuur te kunnen bepalen. Daar het niet moge-
lijk was banden en lijnen in hetzelfde spectrum te meten, werden
steeds vlak na elkaar een serie spectra opgenomen, waarbij alleen
het diafragma op de lens veranderde. De opstelling was geheel die
van fig. 2. De bandlamp werd op de plaats van de boog geplaatst
en opgenomen met een spleet van 80 /j., terwijl bij de boog de spleet
35 fx was, wat bij controle geoorloofd bleek. De kritische spleet-
breedte bedroeg voor Ha 17,5 en voor H^ 7,5^ (19). Dat het
werken met verschillende diafragma's geoorloofd was, hebben we
gecontroleerd door voor de bandlamp het quotient der intensiteit
voor 6500 en 4100 A te bepalen voor een diafragma van 6, 12 en
24 m.m. diameter. Deze verhouding gaf geen boven de meetfouten
gelegen verloop te zien. Behalve de waarnemingen bij 40 A en
1 atmosfeer zijn alle spectra alleen met het enkele ballonvenster
opgenomen. De dispersiekromme der spectrograaf kon uit het
boogspectrum zelf bepaald worden, aangevuld in het rood met een
rubidiumspectrum.
Om een goed overzicht over 't gedrag van de boog te verkrijgen,
werden metingen gedaan bij 76, 40, 20 en 8 c.m. druk steeds bij 2,
5, 10, 20 en 40 A en elk bij 4 phasen, nl. maximum, 25°, -f 45 °
1nbsp; A. M. Kruithof ben ik veel dank verschuldigd voor zijn goede en
prettige hulp, die hij mij bij de vele metingen van Hoofdstuk IV en V ver-
leende.
en 60 Daar niet de nauwkeurigheid maar een overzicht ons
hoofddoel was, werden als regel 2, doch soms slechts 1 spectrum
van een bepaald geval uitgemeten. Bij lage stroom en druk was
het mogelijk Ha, Wß, H/ en H(5 te meten, maar naarmate het
bandenspectrum in intensiteit toenam, viel eerst H^ en daarna
ook Hy af.
Om zoveel mogelijk onder dezelfde omstandigheden te werken,
lieten we bij 76 c.m. druk altijd waterstof doorborrelen en pomp-
ten bij 40 c.m. na elke 2 minuten branden tot ± 15 c.m. leeg. Bij
20 en 8 c.m. pompten we waterstof door, waarvan we bij 20 c.m.
de snelheid regelden met een kraan in de pompleiding, terwijl bij
8 c.m. de pomp op volle capaciteit werkte en de waterstoftoevoer
werd geregeld.
Het op pag. 5 genoemde blauwe filter kon bij alle stroomsterk-
ten gebruikt worden, niettegenstaande zal blijken, dat de factor
lajlß varieert van 3,5 tot 27. De oorzaak hiervan vinden we in de
lijnverbreding, die bij de kleine verhoudingen voor de Hß in
veel sterker mate optreedt dan voor de Ha, zodat de zwarting
voor beide toch tegelijk meetbaar bleef.
Om wat sneller te kunnen werken, werden meestal 3 of 4 platen
tegelijk ontwikkeld. Zij waren gesneden uit 2 tegen elkaar ver-
pakte 10 X 25 panchromatische platen en werden steeds voor de
helft belicht. Op het ene tweetal namen we dan een volledig stel
zwartingsmerken op en op het andere enige controle-opnamen,
om na te gaan, of de energieverhouding voor de golflengten der
B a 1 m e r lijnen dezelfde bleef. Dit bleek steeds binnen de meet-
fouten het geval te zijn. Voor de banden was deze controle niet
nodig, omdat we daar te doen hebben met 2 zwartingskrommen,
waarvan de golflengten weinig verschillen. De bandenkoppen
werden voor hun verschil in dispersie en plaatgevoeligheid gecor-
rigeerd.
Een bijzonder geval trad op, wanneer we bij een druk van 20 of
8 c.m. een stroom van 5 of 10 ampère lieten doorgaan, terwijl
de waterstoftoevoer afgesloten was. De kleur van de boog werd
blauwer, de rode kern verdween en de boog werd breder. Uit het
spectrum bleek, dat de B a 1 m e r lijnen verdwenen waren. Er ver-
schenen echter bandenkoppen bij 4500 Ä en 4000 Â, die respec-
tievelijk tot het spectrum van CN en N2 behoorden. Het meest
waarschijnlijke is dus, dat door een lek in de opstelling de stikstof-
concentratie in de ballon steeg en de boog overging in een kool-
boog in stikstof. De onderstelling omtrent een lek maakt het
tevens begrijpelijk, waarom we tijdens het opnemen der oscillo-
grammen te vergeefs hebben geprobeerd om de bedoelde boog
terug te krijgen. Dat er nog waterstof in de ballon over was, bleek
uit het aanwezig zijn der CH band in het spectrum. In deze boog
hebben we de bandentemperatuur uit CN 4220 A bepaald en deze
lag altijd boven die van de waterstofboog. Het meest waarschijn-
lijke is dus, dat door afname der warmtegeleidingscoëfficiënt de
temperatuur stijgt, terwijl door een afnemen der vrije weglengte
de electronenaanslag der Balmerlijnen verdwijnt.
§ 2. De verschijnselen bij de verschillende stroomsterkten.
Bij de serie van 2 ampère is de stroom voor alle druk-
ken niet precies gelijk, omdat alle weerstand der opstelling in-
geschakeld was en de boogweerstand zelf met de druk varieert.
De phase van 60 ° is hier vervangen door 50 ° of 55
omdat de Balmerlijnen niet meer in het spectrum zichtbaar
waren. De diameters zijn op dezelfde wijze als bij de wolfraam-
boog bepaald. Al spoedig is door het sterke bandenspectrum de
rode kern niet meer te meten en dan blijft alleen de groene over.
Ook hier blijkt, dat de diameter na extrapolatie in het minimum
tot nul afneemt. Voor de absolute intensiteit is overal de groene
kerndiameter gebruikt. Banden waren hier weinig aanwezig en
verschenen bij vlagen als de koolpool soms op een bepaald ogen-
bhk eens extra verdampte. Verder is de halfwaardebreedte van
in A bepaald, omdat zij samenhangt met de electronendruk en
tevens een goed denkbeeld geeft van de aanblik der B alm er-
serie, als functie van stroom en druk. Bij lage stroom en druk
nadert de lijnvorm tot die door het apparaat veroorzaakt. Het was
onmogelijk de druk van 8 c.m. te gebruiken,, omdat de boog reeds
bij ongeveer 12 c.m. in een glimontlading overging. De bezettings-
lijn is voor 13 en 20 c.m. overal krom, bij 40 c.m. recht in het
maximum en bij 76 c.m. overal recht. Waar een rechte bezettings-
lijn aanwezig is, vinden we, evenals bij de wolfraamboog, een
sterke daling der bezettingstemperatuur in de phasen van de boog.
Bij de kromme bezettingslijn neemt la/I^ soms af met de phase
en blijft soms ongeveer gelijk. Als voorbeeld geven we in fig. 12
de bezettingsrechten bij 1 atmosfeer en 2 ampère. Als voorbeeld
van een kromme bezettingslijn is in fig. 13 de toestand voor
8 c.m. en 5 ampère aangegeven. Dit voorbeeld is gekozen, omdat
hieruit zo duidelijk de afname van lajlß met de phase blijkt.
Meestal is ook de lijn H/S, Hy, Hö nog gekromd.
löOrnbsp;IW
Voorbeelden van bezettingslijnen.
3
Fig. 13.
Fig. 12.
Bij deserievanS ampère heeft de boog door de grotere
bandenemissie reeds een veel groener aanzien. Deze groene ban-
den ontstaan vooral aan de polen en daarom is de diameter bij
grote booglengte bepaald. Bij 1 atmosfeer is de diameter der
rode kern kleiner dan de groene, maar bij lager druk krijgt men
de indruk, dat ze ongeveer even groot zijn. De diameter, die bij
grote booglengte gemeten werd, verliep niet symetrisch met de
phase, omdat de stroomsterkte dat ook niet deed. De bezettings-
lijn is bij lage druk nog gekromd. Bij 40 c.m. druk is zij recht
in het maximum en verder krom. Het afnemen der la Iß ver-
houding met de phase voor de kromme bezettingslijnen schijnt
minder te worden.
Bij de serie van 10 ampère overheerst de groene ban-
denzoom ook bij lage druk. De bezettingslijn is, afgezien van een
te lage H ó, nu ook bij 20 c.m. al recht. Het is mogelijk, dat dit
aan de meting ligt, omdat door de sterke CN 4220 band de H ó
moeilijk te meten is. Een enkele maal hebben we hier een boog
met 2 waterstofkernen waargenomen, die bij 20 en 40 ampere
herhaaldelijk optrad.
Bij de serie van 20 ampère begint de metmg van H^m
sommige gevallen onzeker te worden. De breedte der lijn neemt
sterk toe en tegelijkertijd ook de intensiteit der omliggende Co
en CH banden. Bij lagere stroomsterkte komt de intensiteit der
Hy als het ware boven de banden te Hggen en zijn beiden te
scheiden. In het max. en bij 25 ° bij 1 atmosfeer overheerst
de Hy de banden zodanig, dat de intensiteiten weer te scheiden
zijn, maar daartussen is de toestand zeer onzeker.
Bij de serie van 40 ampère kan bij 1 atmosfeer en
40 c.m. de boog niet langer dan 2 m.m. getrokken worden (bedrijfs-
spanning 220 V.). Hierdoor neemt de continue-grond toe. Als
gevolg van de moeilijkheden met de apparatuur bij deze stroom-
sterkte hebben we slechts één serie fotografiën gemaakt. Hierbij
zijn de banden toen in de meeste gevallen te donker uitgevallen.
Bij 1 atmosfeer en 40 c.m. was de continue-grond onder de banden
groot De CN 3880 band bedroeg soms slechts 30 % der totale
intensiteit bij die golflengte. Mogelijk is daaraan de hoge tem-
peratuur uit deze banden toe te schrijven.
§ 3. De resultaten.
We geven de uitkomsten van deze metingen in de tabellen
V t/m IX. Allereerst de groene en zo mogelijk de rode diameter,
beide in mm. Daarna komt de absolute intensiteit der Ha lijn,
uitgedrukt in ergen per c.m.3 gas per sec. per eenheid van ruimte-
hoek De absolute-temperatuur, die daarop volgt, is uit deze
intensiteit berekend met behulp van de groene diameter. We geven
dan de intensiteit der lijnen gedeeld door de desbetreffende O.
Dit is het getal der bezettingslijn en omgerekend zodanig, dat
la/Oa = 100 De bezettingstemperatuur Ta^ is berekend uit de
lallB verhouding en Tf^yó uit de helling van het overige stuk
der bezettingskromme. Voor de bandentemperaturen zijn de ge-
vonden uitkomsten gemiddeld. Tussen haakjes geplaatste waar-
den en de laatste kolom van tabel VH zijn van de boog zonder
B a 1 m e r lijnen afkomstig.nbsp;^^
Diam. |
H.w.b. ß |
Bandentemperatuur | ||||||||||||
Ia |
Tabs. |
Iß/Oß |
ly/Oy |
151 OS |
la/Iß |
Taß |
TßyS |
C2 |
CN42 |
CN38 | ||||
Max. |
1,0 0,7 |
2,5 106 |
8000 |
16.0 |
7,3 |
4.5 |
13.6 |
4200 |
id. |
8,9 |
3500 |
5000 |
5200 | |
Pl, |
25» |
0,9 0,6 |
1,5 „ |
7800 |
11.4 |
5,0 |
— |
19.2 |
8500 |
id. |
8.5 |
3100 |
4800 |
5100 |
2.0A |
45» |
0,8 0,5 |
1,6 „ |
7800 |
10,1 |
4,2 |
— |
25.3 |
3200 |
id. |
7,8 |
3000 |
4600 |
— |
550 |
0,6 0,4 |
1,4 „ |
7700 |
7.9 |
3,1 |
— |
27.1 |
8000 |
id. |
6.5 |
8100 |
4400 |
4900 | |
Max. |
0,8 |
8,8 106 |
8500 |
10.1 |
2.8 |
— |
21.7 |
3400 |
id. |
5.5 |
8100 |
4800 |
5800 | |
P.0 2.1A |
25» |
0,7 |
5,0 „ |
8700 |
10,0 |
3.2 |
— |
21.6 |
3400 |
id. |
5.7 |
3400 |
4500 |
4100*) |
45» |
0.5 |
2,2 „ |
8800 |
9.5 |
2,9 |
1.0 |
20.8 |
3400 |
8100 |
5.2 |
8800 |
4400 |
4600 | |
50quot; |
0.3 |
8,4 „ |
8500 |
12,0 |
8,7 |
— |
18.1 |
8600 |
3100 |
5.0 |
8800 |
4100 |
8500 | |
Max. |
1.1 |
4,1 106 |
9100 |
12,2 |
4.6 |
1.0 |
17.8 |
87U0 |
2500 |
5.2 |
— |
(7700) 4600 |
48Ü0 | |
P20 |
25» |
0.9 |
4.9 „ |
9200 |
18,2 |
8.8 |
1.1 |
16.4 |
8800 |
2400 |
4.4 |
— |
4500 |
4400 |
2.2A |
45» |
0,7 |
1.4 „ |
8400 |
15.6 |
8.8 |
1.1 |
13.9 |
4200 |
2300 |
5.2 |
— |
4200 |
4000 |
50» |
0,4 |
0,9 „ |
8200 |
17,8 |
8.7 |
1.8 |
12.2 |
4600 |
2200 |
5.0 |
— |
8800 |
8100 | |
Max. |
1,7 |
2,1 106 |
8900 |
12,8 |
2.7 |
0.9 |
17.0 |
8700 |
2200 |
4.4 |
2700 |
4400 |
4600 | |
Pu |
25» |
1.3 |
2.0 „ |
8900 |
12,8 |
8.5 |
1.8 |
17.8 |
8700 |
2800 |
4.2 |
— |
4200 |
4300 |
2.3A |
45» |
0,8 |
1.4 „ |
8600 |
14,4 |
8.8 |
1.5 |
15.2 |
4000 |
2400 |
5.2 |
— |
4000 |
4000 |
50» |
0,5 |
0,4 „ |
8200 |
17.2 |
6.0 |
2.3 |
12.6 |
4400 |
2900 |
5.4 |
— |
3500 |
8200 |
•) bepaald als gemiddelde van 2 spectra, die beiden laag waren.
TABEL VI.
76
Diam. |
la |
Tabs. |
Iß/Oß |
ly/Oy | |
Max. |
1.7 1.1 |
1.9 106 |
7900 |
38 |
19,8 |
25» |
1.6 1.0 |
2.0 „ |
7900 |
29 |
14,9 |
45» |
1.5 0.8 |
0.9 „ |
7600 |
19.6 |
10.9 |
60» |
1.3 0,5 |
0.7 „ |
7500 |
12,0 |
8.5 |
Bandentemperatuur
H.w.b.
TßyS
Taß
la/Iß
Ibjüh
CNss
CN,
5A
42
5000
4100
4300
8800
8800
3700
3700
3400
lU.T
10.4
10.1
9.1
te
zwak
id,
id,
id.
id.
7300
6300
4800
8600
6.3
7.4
11,1
18,4
3700
5800
5200
5000
5400
5200
5100
4800
8700
8400
8500
3800
7.6
7.8
7.3
6.8
id.
3100
2700
2700
3400
4400
3600
3500
20,1
12,7
18.2
19,1
1.9
-*)
3.7
4.7
8.0
2,7
11.0
17.2
11.9
11.4
8500
8200
8400
8400
3.0 10quot;
1.9 „
2.6 „
2.7 „
1.3
1,1
0.9
0.7
Max,
25°
450
60»
40
(6900)
5100
4800
(7000)
4800
4100
5000
4300
4700
8800
4100
8800
8500
8200
5,5
5,5
4,7
4.9
2400
2000
2200
8000
8700
8400
8500
8700
17.6
21,6
18.7
16,9
1,2
0.6
0.8
2,6
3,0
2.3
2.2
4,0
12.3
10.1
11.7
13.1
9300
9100
9300
8600
5.8 106
4.6nbsp;„
6.7nbsp;„
2.0 „
1.7
1.4
1.1
0.8
Max,
25»
45»
60»
20
5100
4500
4100
8800
5100
4600
4400
4100
3700
3600
8400
89
8.9
3.7
4.1
±2000
±2000
±2000
±2000
4200
4200
4700
4900
13.8
13.6
11.4
10.8
1,0
1.2
1.8
1,5
2,6
3,5
8.5
3.6
15.8
16,0
19,2
20.1
9600
9500
9500
8600
8.3 10«
3.1 „
3.0 „
0.9 „
2,0
1.7
1,2
0.8
Max,
25quot;
45»
60»
Twee spectra leverden echter ook na overfotometreren binnen 5»/„ hetzelfde resultaat
*) Dit wijkt geheel af van het maximum en 45».
Diam. |
H.w.b. ß |
Bandentemperatuur | ||||||||||||
Ia |
Tabs. |
IßlOß |
Ir! Or |
IS/OS |
la/Iß |
Taß |
Tßyd |
C2 |
CiV« |
C/V38 | ||||
Max. |
1.0 0.7 |
2.5 106 |
8000 |
16.0 |
7.3 |
4.5 |
13.6 |
4200 |
id. |
8,9 |
3500 |
5000 |
5200 | |
Pl, |
25» |
0.9 0.6 |
1,5 „ |
7800 |
11.4 |
5.0 |
— |
19.2 |
3500 |
id. |
8.5 |
3100 |
4800 |
5100 |
2.0A |
45» |
0.8 0.5 |
1.6 „ |
7800 |
10.1 |
4.2 |
— |
25.3 |
3200 |
id. |
7,8 |
3000 |
4600 |
— |
55» |
0.6 0.4 |
1.4 „ |
7700 |
7.9 |
3.1 |
— |
27.1 |
3000 |
id. |
6.5 |
3100 |
4400 |
4900 | |
Max. |
0.8 |
3.3 106 |
8500 |
10.1 |
2.8 |
— |
21.7 |
3400 |
id. |
5.5 |
3100 |
4800 |
5300 | |
P40 2.1A |
25» |
0.7 |
5.0 „ |
8700 |
10,0 |
3.2 |
— |
21.6 |
3400 |
id. |
5.7 |
3400 |
4500 |
41001) |
45» |
0.5 |
2.2 „ |
8300 |
9.5 |
2.9 |
1.0 |
20.8 |
3400 |
3100 |
5.2 |
,3300 |
4400 |
4600 | |
50» |
0.3 |
3.4 „ |
8500 |
12,0 |
.3.7 |
— |
18.1 |
3600 |
3100 |
5.0 |
3800 |
4100 |
3500 | |
Max. |
1.1 |
4.1 106 |
9100 |
12,2 |
4.6 |
1.0 |
17.8 |
37U0 |
2500 |
5.2 |
— |
(770Ü) 4600 |
4800 | |
P2Q |
25» |
0.9 |
4.9 „ |
9200 |
13.2 |
3.8 |
1.1 |
16.4 |
3800 |
2400 |
4.4 |
— |
4500 |
4400 |
2.2A |
45» |
0.7 |
1.4 „ |
8400 |
15.6 |
3.8 |
1.1 |
13.9 |
4200 |
2300 |
5.2 |
— |
4200 |
4000 |
50» |
0.4 |
0.9 „ |
8200 |
17.8 |
8.7 |
1.3 |
12.2 |
4600 |
2200 |
5.0 |
— |
3800 |
3J00 | |
Max. |
1.7 |
2,1 106 |
8900 |
12.8 |
2.7 |
0.9 |
17.0 |
3700 |
2200 |
4.4 |
2700 |
4400 |
4600 | |
Pis |
25» |
1.3 |
2.0 „ |
8900 |
12.3 |
3.5 |
1.3 |
17.8 |
3700 |
2800 |
4.2 |
4200 |
4300 | |
2.3A |
45» |
0.8 |
1.4 „ |
8600 |
14.4 |
3.8 |
1.5 |
15.2 |
4000 |
2400 |
5.2 |
- |
4000 |
4000 |
50» |
0.5 |
0.4 „ |
8200 |
17.2 |
6.0 |
2.3 |
12.6 1 |
4400 |
2900 |
5.4 |
— |
3500 |
3200 |
*) bepaald als gemiddelde van 2 spectra, die beiden laag waren.
TABEL VL
Bandentemperatuur
H.w.b.
Tßyö
Taß
Diam.
gr. V.
la/Iß
li/Od
Iß/Oß ly/Oy
CM.
Tabs.
C2
la
5A
CN«
5000
4100
4300
3800
3800
3700
3700
3400
lO.'ï
10.4
10.1
9.1
te
zwak
id.
id.
id.
id.
7300
6300
4800
3600
6.3
7.4
11.1
18.4
19.3
14.9
10.9
3,5
33
29
19.6
12.0
7900
7900
7600
7500
1.9 106
2.0 „
0.9 „
0.7 „
Max.
25°
45«
60»
76
3700
5300
5200
5000
5400
5200
5100
4800
3700
3400
3500
3300
7.6
7.3
7.3
6.8
id.
3100
2700
2700
3400
4400
3600
3500
20.1
12.7
18.2
19.1
1.9
3.7
4.7
3.0
2.7
11.0
17.2
11.9
11.4
8500
8200
8400
8400
3.0 106
1.9 „
2.6 „
2.7 „
1.3
1.1
0.9
0.7
Max.
25»
45»
60»
40
(6900)
5100
4800
(7000)
4300
4100
5000
4300
4700
3800
4)00
3800
3500
3200
5.5
5.5
4.7
4.9
2400
2000
2200
3000
8700
3400
3500
3700
17.6
21.6
18.7
16.9
1.2
0.6
0.8
2.6
3.0
2.3
2.2
4.0
12,3
10.1
11,7
13.1
9300
9100
9300
8600
5.8 10»
4.6nbsp;„
6.7nbsp;„
2.0 „
1.7
1.4
1.1
0.8
Max.
25»
45»
60»
20
1nbsp; Dit wijkt geheel af van het maximum en 45». Twee spectra leverden echter ook na overfotometreren
-ocr page 46-
WA |
Diam, |
Ia |
Tabs. |
Iß/Oß |
ly/Oy |
ilt;yod |
la/Iß |
Taß |
TßrS |
H.w.b. |
1 Bandentemperatuur |
H loos | |||
gr. c. |
ß |
1 Q |
CiV42 |
CN,, | |||||||||||
Max. |
3.3 1.3 |
3.0 106 |
8100 |
46 |
32 |
16 |
4.8 |
10000 |
id. |
14.6 |
3800 |
te veel |
4800 | ||
Pl. |
250 |
3.0 1.2 |
2.2 „ |
8000 |
36 |
24 |
10 6.8 |
6.1 |
7400 |
id. |
13.5 |
3800 |
cont. |
4400 |
— |
600 |
2.3 0.7 |
0.5 „ |
7300 |
14.5 |
2.7 |
— |
14.9 |
4000 |
2200 |
8.9 |
3300 |
4400 |
4700 |
- | |
Max. |
2.2 |
1.5 106 |
8100 |
29.5 |
15.0 |
10 |
7.4 |
6300 |
id. |
9.6 |
4100 |
4800 |
5800 | ||
P40 |
250 |
1.9 |
2.0 „ |
8200 |
20 |
10.2 |
10.8 |
4900 |
id. |
8.9 |
3900 |
5100 |
6100 |
_ | |
450 |
1.5 |
1.0 „ |
7900 |
16.6 |
8.9 |
4.6 |
13.1 |
4400 |
id. |
7.0 |
3700 |
5100 |
5900 |
_ | |
600 |
1.1 |
0.9 „ |
7800 |
9.9 |
4.0 |
— |
22.5 |
3400 |
id. |
7.0 |
3800 |
4700 |
5400 |
— | |
Max. |
2.0 |
3.3 106 |
8900 |
17.5 |
8.6 |
3.6 |
12.5 |
4500 |
id. |
5.7 |
3700 |
5100 |
5200 |
6500 | |
P20 |
250 |
1.8 |
5.4 „ |
9200 |
10.1 |
3.8 |
1.3 |
21.5 |
3400 |
maar |
5.2 |
3500 |
5400 |
5200 |
6600 |
450 |
1.5 |
3.1 „ |
8900 |
10.8 |
4.4 |
1.6 |
20.0 |
3400 |
8 |
5.5 |
3300 |
5000 |
5100 |
6100 | |
600 |
1.1 |
4.8 |
9100 |
8.8 |
2.9 |
1.5 |
25.0 |
3200 |
te |
5.0 |
3200 |
4700 |
4700 |
5100 | |
Max. |
2.4 |
6.6 106 |
10100 |
13.5 |
3.0 |
0.9 |
16.3 |
3800 |
± 2200 |
5.2 |
3800 |
5200 |
5200 |
9600 | |
250 |
2.1 |
10.4 „ |
10400 |
14.0 |
3.6 |
1.2 |
15.5 |
3900 |
4.7 |
3500 |
5100 |
5200 |
78001) | ||
Ps |
450 |
1.6 |
9.3 „ |
10300 |
14.5 |
3.6 |
1.1 |
14.8 |
4000 |
4.4 |
3500 |
4700 |
4600 |
6800 | |
600 |
1.0 |
11.6 „ |
10500 |
19.1 |
4.6 |
1.6 |
11.3 |
4700 |
T) |
4.4 |
3000 |
4600 |
4100 |
6200 |
*) De verhouding ^^ zal, als het een lek was, bij lagere druk groter zijn, zodat de uitkomsten bij 8 c.m. dichter bij de echte stikstofboog liggen.
TABEL VIII.
Bandentemperatuur
H.w.b.
20A
Diam.
gr.
la/Iß
Taß
Irl Oy
IßlOß
Tabs.
Ia
CN.
'38
42
CN,
6300
5500
4500
4200
3600
3800
3600
6200
4700
4400
4400
16500
11500
8500
7900
33.0
25.5
27.0
19.3
8.5
4.2
5.4
5.8
50.5
33.5
9000
8500
8300
8200
64
52.5
40nbsp;—
37.5 ' —
15.5 106
6.4 „
4.3 „
1.1 „
5.0
4.7
4.1
3.3
Max.
250
4.5»
600
'76
5900
6100
5900
5700
3300
3200
3200
3300
5500
5800
5800
5300
10000
10000
9800
8000
16.9
14.9
12.1
9.1
4.7
4.7
4.8
5.7
46.5
46
44.5
38
8200
8200
8100
7600
1.8nbsp;106
1.7nbsp;„
1.4 „
0.6nbsp;„
4.7
4.3
3.8
2.8
Max.
250
450
60«
40
6200
6600*)
5700
5100
3100
3300
3300
3300
5600
5400
5800
5200
7200
5800
4900
3700
8.1
8.3
7.6
6.0
22
13.5
11.0
6.3
8.2
10.6
17.7
34.5
26.5
20.5
12.6
8100
8100
7700
7700
0.7 106
0.7 „
0.3 „
0.3 „
5.0
4.2
3.1
2.2
Max.
250
450
60»
20
6300
6000
5800
4800
5900
5500
5400
4700
3500
3500
3100
6.3
6.0
6.3
6.8
4000
4100
4000
3700
15.3
14.6
14.8
16.9
14.2
14,9
14
12.9
7800
8300
8400
8600
0.2 106
0.4 „
0.5 „
0.8 „
4.2
3.9
3.0
2.1
Max.
250
450
600
7.0
1nbsp; Slechts één spectrum was uit te meten.
-ocr page 47-Bandentemperatuur
Diam,
gr. r.
lOA
H.w.b.
Ia
Tabs.
Iß/Oß
lyjOy
i,yoö
la/Iß
Taß
Tßyd
Hloos
Q
CM
42
CM,
Max.
25»
-1-45»
60»
3.0 10«
2.2 „
0.5 „
0.5 „
8100
8000
7300
7300
46
36
39
14.5
te veel
cont.
gr-
4500
4400
32
24
28
2.7
16
10
6.8
4.8
6.1
5.6
14.9
10000
7400
8100
4000
id.
id.
id.
2200
14.6
13.5
10.7
8.9
3800
3800
3900
3300
4800
4400
4700
4700
76
Max.
25»
-1-45»
60»
2.2
1.9
1.5
J.1
1.5 106
2.0 „
1.0 „
0.9 „
8100
8200
7900
7800
29.5
20
16.6
9.9
15.0
10.2
8.9
4.0
10
7.4
10.8
13.1
22.5
6300
4900
4400
3400
id.
id
id.
id.
9.6
8.9
7.0
7.0
4100
3900
3700
3300
4800
5100
5100
4700
5800
6100
5900
5400
40
4.6
Max.
25»
45»
60»
2.0
1.8
1.5
J.1
3.3nbsp;106
5.4nbsp;„
3.1nbsp;„
4.8
8900
9200
8900
9100
17.5
10. l
10.8
8.8
8.6
3.8
4.4
2.9
3.6
1.3
1.6
1.5
12.5
21.5
20.0
25.0
4500
3400
3400
3200
id.
maar
6
te
laag
5.7
5.2
5.5
5.0
3700
3500
.S300
3200
5100
5400
5000
4700
5200
5200
5100
4700
6500
6600
6100
5100
20
Max.
4-25»
450
60»
2.4
2.1
1.6
1.0
6.6 106
10.4 „
9.3 „
11.6 „
10100
10400
10300
10500
13.5
14.0
14.5
19.1
3.0
3.6
3.6
4.6
0.9
1.2
1.1
1.6
16..3
15.5
14.8
11.3
3800
3900
4000
4700
±2200
5.2
4.7
4.4
4.4
3800
3500
3500
3000
5200
5100
4700
4600
5200
5200
4600
4100
9600
78001)
6800
6200
*) De verhouding g zal. als het een lek was, bij lagere druk groter zijn, zodat de uitkomsten bij 8 c.m. dichter bij de echte stikstofboog liggen.
TABEL VIII.
Bandentemperatuur
H.w.b.
20A
Diam.
gr-
IßlOß
Ir! Oy
la/Iß
Taß
Ia
Tabs.
CM
42
CN,,
3.5
4.2
5.4
5.8
16.500
11500
8500
7900
9000
8500
8300
8200
50.5
33.5
33.0
25.5
27.0
19.3
4200
3600
3800
3600
6200
4700
4400
4400
15.5 106
6.4 „
4.3 „
1.1 „
64
52.5
40
37.5
6300
5500
4500
5.0
4.7
4.1
3.3
Max.
-1-25»
4-45»
-1-60»
76
46.5
46
44.5
38
4.7
4.7
4.8
5.7
10000
10000
9800
8000
16.9
14.9
12.1
9.1
3300
3200
3200
3300
5500
5800
5800
5300
5900
6100
5900
5700
1.8nbsp;106
1.7nbsp;„
1.4 „
0.6nbsp;„
8200
8200
8100
7600
4.7
4.3
3.8
2.8
Max.
25»
45»
60»
40
3400
3300
3300
3300
6200
6600*)
5700
5100
34.5
26.5
20.5
12.6
22
13.5
11.0
6.3
8.2
10.6
17.7
7200
5800
4900
3700
5600
5400
5800
5200
0.7 106
0.7 „
0.3 „
0.3 „
8.1
8.3
7.6
6.0
8100
8100
7700
7700
5.0
4.2
3.1
2.2
Max.
25»
45»
60»
20
3500
3500
8100
6300
6000
5800
4800
4000
4100
4000
3700
6.3
6.0
6.3
6.8
5900
5500
5400
4700
14.2
14.9
14
12.9
15.3
14.6
14.8
16.9
0.2 106
0.4 „
0.5 „
0.8 „
7800
8300
8400
8600
4.2
3.9
3.0
2.1
Max.
25»
450
60»
7.0
1nbsp; Slechts één spectrum was uit te meten.
-ocr page 48-Bandentemperatuur.
40A
Diam.
ST
H.w.b.
la
Tabs.
ly/Oy
IS/Od
Ta/S
CM.
CN,.
19000
Max.
25quot;
45»
60»
10.0
9.2
8.1
5.5
25 10»
16 „
10 „
10 „
9400
8900
8700
8700
65.5
46.5
49
48.5
3.3
4.7
4.4
4.5
37.5
5100
5800
5700
5400
4700
14000
4700 I 18000
76
4700
16000
9.2
8.8
7.8
5.2
Max.
25»
-f450
60»
2.5 10»
5.2 „
1.5 „
0.4 „
8300
8800
8100
7500
45
41.5
39.
31
40
18
10000 j 84
11800 I 33.5
11000 : 33.5
4700 i 13000
4.8 |
9800 |
26.5 |
8600 |
— |
— |
5.3 |
8900 |
23 |
3900 |
— |
5800 |
5.6 |
8200 |
21.5 |
— |
— |
— |
7.1 |
6600 |
12.2 |
3600 |
— |
— |
8.5
7.2
5.5
4.0
Max.
25»
45»
60»
0.6 10»
0.8 „
0.3 „
0.5 „
8000
8100
7700
6900
40.5
40.5
34
20
5.4
5.4
6.4
10.8
8500
8500
7100
4900
16.5
12.7
8.6
4.6
3600
20
11.7 |
4600 |
5.7 |
13.1 |
4800 |
5.5 |
15.2 |
3900 |
5.2 |
17.9 |
3600 |
5.2 |
Max
25»
45»
60»
6.8
6.3
5.1
3.7
0.3 106
0.3 „
0.2 „
0.08 „
8100
8000
7600
7500
19.0
16.5
14.5
12.0
9.2
9.1
7.1
3700
3700
4100
HOOFDSTUK V.
De electrische metingen aan de wisselstroomboog.
§ 1. Apparatuur en methode.
De eerste metingen zijn gedaan met een kathodestraal-
oscillograaf (volgens MANFRED VON ARDENNE (2 0) ). De
buis bezat 2 stel afbuigingsplaten, waarvan er van elk stel telkens
één gesplitst was, waardoor we met behulp van een 220 V. gelijk-
spanning de nulpuntsfout konden corrigeren (2i). Het éne stel
platen was over een potentiometerschakeling verbonden met de
boogpolen en op het andere stel werd de spanningsafval langs een
deel van de voorweerstand van de boog aangebracht. De Lissa-
j O u s figuur, die nu op de bodem der kathodestraalbuis ontstond,
werd 1 : 1 afgebeeld op een Ilford Special Rapid H en D 400 en
1 ä 2 sec. belicht. Hiermede was dus de spanning als functie van de
stroom bepaald. We namen daarna nog één van beide met de be-
wegende fotografische plaat als functie van de tijd op en konden
dan ook de andere vinden. Het feit, dat we bij een onrustige
boog na elkaar moeten meten en het feit, dat de beide opnamen
steeds op een verschillende schaal opgenomen werden, waren
ernstige nadelen van deze methode. De buis had echter het grote
voordeel, dat er op het ogenblik, dat de boog uitging, niets anders
gebeurde dan dat de electronenbundel tegen de buiswand liep.
We hebben deze oscillograaf gebruikt om bij 3 en 6,5 A en
drukken kleiner dan 1 atmosfeer de wolfraamboog op te nemen.
Op de opnamen der spanning met de bewegende plaat was dui-
delijk te zien, dat de vorm der spaningskromme soms van
periode tot periode veranderde. De ampère- en de voltmeter be-
wogen bij deze opnamen dan ook voortdurend heen en weer.
De krommen, die wij aldus op de fotografische plaat verkregen,
werden vergroot op m.m. papier geprojecteerd en overgetekend.
Om ook de waarde van stroom en spanning in elk phasepunt te
kunnen aflezen, is het nodig de schaal te bepalen door het
kwadratische gemiddelde over de periode gelijk te stellen aan
de opgemeten effectieve waarde.
We hebben met deze oscillograaf de transformatorspanning
onbelast opgenomen bij 220, 440 en 660 V. Ook hebben we de
stroom- en spanningskromme opgenomen van een weerstand, die
op de plaats van de boog was gezet. De opgenomen krommen weken
nooit meer dan 3 % van de sinuskrommen af, wat neerkomt op
een fout van 1 m.m. op de 8 c.m. uitslag. Deze fout kan door de
onscherpe bundel, het overtekenen en vergroten gemakkelijk ge-
maakt worden.
Veldsterktemetingen hebben we met deze oscillograaf niet uit-
gevoerd.
Voor de meeste metingen werd gebruik gemaakt van een
lusoscillograaf1) (fabrikaat Siemens en Halske(22)).
De gebruikte lussen hadden een eigenfrequentie van 4600 en 3800.
De demping geschiedde met paraffine-olie. Bij een plotselinge
grote verandering van de uitslag bleek de eigentrildng der lus toch
nog enige invloed te hebben, wat echter eenvoudig in de kromme
te corrigeren was. De registreertrommel werd aangedreven door
een synchroonmotor, waardoor de lengte der oscillogrammen
steeds dezelfde was (halve periode 5,3—5,4 c.m.). De uitslag werd
steeds op ongeveer 3 c.m. ingesteld en we namen dan met 2 lussen
de spanning en de stroom tegelijk op. Indien de boog onrustig
brandde, werd slechts 1 trommelomwenteling (2 perioden) be-
licht, maar anders namen we er een tiental, waarbij de lijn op
het oscillogram practisch niet breder werd. De opgenomen
krommen werden met behulp van het apparaat van WOUD A (ii)
op m.m. papier overgebracht, waarbij de lengte der halve periode
10,6—10,8 c.m. werd. De om de 2 m.m. afgelezen waarden van
deze kromme werden gekwadrateerd en opgeteld, waarna met
behulp van de afgelezen effectieve stroom en spanning de schaal
werd aangebracht.
1nbsp; Prof. Ir. J. C. van Staveren, dir. der N.V. K.E.M.A. te Arnhem, dank
ik zeer voor de welwillendheid, waarmede hij het apparaat ter beschikking
stelde.
Ter verduidelijking geeft fig. 14 nog een overzicht der scha-
keling. Lus 1 takt door middel van een inductievrije weerstand
Ri een deel van de stroom af en voert dus een stroom, die even-
redig is met die van de boog. Lus 2 was door middel van een
WAWWW
t_
R3
VVVVvVWVWVV^
Fig. 14. Schakeling der oscillograaf.
potentiometerschakeling van een weerstand van 4500 ü aan-
gesloten op «le boogelectroden. Om de lussen te beveiligen waren
voorweerstanden aangebracht.
We hebben nog gepoogd om de opnamen van de wolfraamboog,
die met de kathodestraalbuis opgenomen waren, te controleren.
Indien de boog uitgaat, krijgt echter de spanningslus de transfor-
matorspanning. Wanneer we nu deze hoge waarde binnen de
veiligheidsstroom der lus moeten houden, blijft er voor de zoveel
lagere hoogspanning geen uitslag over.
Als we aannemen, dat er door het uitmeten (lijndikte, trekken
der nullijn) en het niet geheel constant zijn van de boog een on-
zekerheid van 1 m.m. in de oscillogrammen optreedt, dan komt
dat ongeveer overeen met 6 a 7 % voor de effectieve stroom- en
spanningswaarde.
Bij A verlaat de spanning de sinuskromme en begint eer
kleine stroom te lopen. De spanning buigt steeds meer van de
sinuslijn af, bereikt bij B zijn maximum en valt dan meestal steil
naar beneden, terwijl de stroom dan plotseling tot de- sinusstroom
toeneemt. Op dat ogenblik begint de eigenlijke boog. De sparming
verandert weinig en de stroom volgt ongeveer de sinuslijn. Aan
het eind der periode neemt de spanning weer toe, de inwendige
weerstand van de boog stijgt en de stroom neemt sneller dan de
sinuskromme af. Als de spanning de 2e top heeft bereikt, is
de stroom reeds zeer gering en de boog niet meer zichtbaar.
Soms treedt in de spanningskromme na de top F nog een hakkel
G op. In dat geval gaat de spanning dan verder langs de sinus-
kromme en is de stroom nul.
Er zal blijken, dat met de spanning bij C ook de veldsterkte
sterk daalt. Er vindt een doorslag plaats, waarbij de boog ont-
staat. Tot het maximum neemt de opgenomen energie toe en
Fig. 16. Oscillogrammen van de koolboog.
-ocr page 54-daarna neemt zij af, niettegenstaande de veldsterkte toeneemt.
De diameter neemt dan eveneens af.
Voor het verkrijgen van een algemeen overzicht hebben we
in fig. 16 de oscillogrammen getekend van 2, 5, 10 en 20 A bij
4 verschillende drukken van de koolboog. Alle krommen zijn op-
genomen bij een booglengte van 4 m.m. De stroomkrommen zijn
met elkaar vergeleken door de 2,5 A met 2 te vermenigvuldigen
en de 10 en 20 A respectievelijk door 2 en 4 te delen. De afwij-
kingen voor de verschillende stromen zijn klein en zodra ze
binnen de 5 % bleven, hebben we slechts één kromme getekend.
Vormverschillen treden hoofdzakelijk op aan het begin der
periode. Eén oorzaak hiervan is, dat de plaats van doorslag in de
periode verloopt als gevolg van de verandering der doorslag-
veldsterkte (zie § 3, fig. 20). Een 2e oorzaak is het verschil tussen
de uitwendige (Ru) en de inwendige weerstand (Ri) in de ver-
schillende gevallen. Bij P 76, 20 A is Ru = 17 Q , terwijl Ri
tijdens de periode van 2—250 Ü verandert. De stroom wordt
voornamelijk bepaald door Ri en verandert bij de doorslag met
een sprong. Bij P9 20 A is Ru = 19 en Ri maximaal 40 Q . Bij
de doorslag is de stroomsprong dus nu veel geringer.
Beschouwen we nu de 16 spanningskrommen eens nader. We
zien, dat zowel de doorslagspanning als de normale brandspanning
met toenemende stroom en afnemende druk kleiner v/orden.
Aangezien blijkt, dat het oplopen der spanning bijna volgens de
sinusspanning gaat, is het voor de vorm der spanningskromme
dus niet onverschillig op welke spanning men de wisselstroom-
boog brandt, omdat het ogenblik van doorslag daarbij verandert.
We willen nu nagaan, of er nog karakteristieke verschillen
tussen de kool en de wolfraamboog bestaan. We vergeleken daar-
toe het wolfraamoscillogram met die opname van de koolboog, die
er het best mee overeen kwam wat stroom en booglengte betreft
(fig. 17).
Bij 20 ampère zijn er geen vormverschillen; alleen is de
doorslagspanning van de koolboog bij 1 atmosfeer 40 % hoger dan
die van de wolfraamboog. Dit percentage neemt met de druk af
en bij 8 c.m. druk bestaat er geen verschil meer.
Bij 10 ampère bestaat hetzelfde verschijnsel (A). Bij 10 c.m.
-ocr page 55- -ocr page 56-druk treedt voor 't eerst een bredere spanningstop bij de wol-
fraamboog op (B).
Wanneer we de stroom nu tot 6 a 7 ampère verminderen,
dan is bij 1 atmosfeer de top van de wolfraamboog reeds sterker
dan bij de koolboog (C geeft de toestand voor 5 A) en dit wordt bij
lager druk steeds erger (D en F). Dit uitgroeien van de spannings-
top gaat met een toename der effectieve spanning gepaard. De
stroom- en spanningskurve van de boog verandert van periode tot
periode, zodat volt- en ampèremeter geen constante waarde aan-
geven. Een gevolg hiervan was het ons reeds bekende feit, dat de
effectieve karakteristiek tussen 7 en 10 ampère een spanningsval.
van 40—60 volt vertoonde. Een dergelijk verschijnsel hebben we
bij de koolboog nooit kunnen vinden.
Bij 3 ampère neemt deze spanningstop nog steeds aan in-
vloed toe (E, G en H) en bij verlaging van de druk verdwijnt het
horizontale deel der spanningskromme geheel. We zien dan geen
water stof lijnen meer: er is een wolfraamboog ontstaan.
Samengevat blijkt dus, dat in de gevallen, waarin we optische
metingen gedaan hebben, het verschil tussen beide bogen slechts
quantitatief is. Bij lage stroom en druk treden qualitatieve ver-
schillen op, maar dan is het waterstofspectrum practisch niet
meer te meten.
De aandacht vestigen we nog even op C. Dit is nl. bijna het
geval van de meting van § 1, Hoofdstuk III, en we zien nu, dat het
verschil uitmaakt, of we in de dalende of de stijgende stroom-
helft meten. Bij de 171/2 A was er van — 60 ° tot 60 ° geen
verschil.
§ 3. De veldsterktemetingen bij de koolboog.
De veldsterkte werd bepaald volgens hetzelfde principe als bij
de gelijkstroomboog, nl. door de lengte bij constante stroom te
variëren. De spanning bleek in bijna alle gevallen een lineaire
functie der booglengte te zijn. Er traden echter enige gevallen
op (P76 5 en 10 A, P40 15 en 20 A, F 20 20 A), waarbij de hel-
ling bij grote lengte (soms alleen het laatste meetpunt) afnam. In
die gevallen is de veldsterkte bepaald bij korte booglengte, waarbij
toch ook de optische metingen gedaan zijn.
Nadat eerst de effectieve spanning als functie der booglengte
-ocr page 57-ISO Dnbsp;10nbsp;ZO
Fig. 18. Verband tussen veldsterkte en momentaanstroom bij 40 c.m. druk.
UJ
-ocr page 58-bepaald was, werd bij de opnamen op een bepaalde spanning
ingesteld. Dit geschiedde, omdat het minder goed mogelijk bleek
op een bepaalde lengte in te stellen, tengevolge van de afwijkin-
gen in de centrering van de polen en het krombranden van de
boog. De lengte werd zo mogelijk van 1—11 m.m. gevarieerd.
Nu verandert de stroomkromme echter een weinig met de boog-
lengte, zodat bij dezelfde effectieve stroom de momentaanstroom
in een bepaald phasepunt verandert. Om hiervoor te kunnen
corrigeren, bepaalden we bij 5 m.m. booglengte de karakteristiek
voor ieder punt der phase door om de 21/2 ampère tot 221/2 A toe
een oscillogram op te nemen. Bij elk oscillogram werd de spanning
bepaald in het Maximum, ± 30 ± 45 ° en i 60 Indien een
sterke spanningstop optrad, leverde de phase — 60 ° en soms ook
— 45 ° echter geen veldsterkte.
In fig. 18 hebben we voor 40 c.m. druk de gemeten veldsterkten
getekend. Dadelijk valt op, dat in tegenstelling met de koolboog
in lucht (5) de veldsterkte vanuit het maximum sterk oploopt,
hetgeen reeds bekend was (2^, 2 5)_ in de B figuur hebben we de
gemeten veldsterkten uitgezet tegen de momentaanstroom van de
boog en dan blijkt, dat al deze punten practisch op één kromme
liggen. De effectieve stroomsterkte — dus de voorgeschiedenis
van de boog — heeft generlei invloed. Bij de lagere drukken was
de spreiding iets groter, bij P 76 was ze kleiner. De waterstof-
boog reageert door haar grotere warmtegeleiding veel sneller
dan de koolboog in lucht.
In fig. 19 hebben we de op deze manier gevonden veldsterkten
tegen de momentaanstroom uitgezet. Ze blijken in goede over-
eenstemming met de waarden, die we voor de gelijkstroomboog
vonden. De effectieve veldsterkten waren altijd veel hoger. Bij
40 c.m. druk bedroegen ze bij de koolboog respectievelijk 270, 189,
152, 128 en 114 V/c.m. (vergelijk ook fig. 18).
We hebben nagegaan, of we ook in het gebied der spannings-
toppen nog iets van de veldsterkte zouden kunnen zeggen. We
beschikten daarbij over de volgende gegevens:
a.nbsp;De veldsterkte is aan 't begin en 't einde van iedere halve
periode nul, omdat zij daar van richting wisselt.
b.nbsp;Uit het feit, dat de effectieve veldsterkte steeds hoger is dan
de door ons gemeten momentaanwaarde volgt, dat er aan het
w
ÖDO
ZOO
m
y
'm
Fig. 19. De veldsterkte als functie van de momentaanstroom.
-ocr page 60-begin en het einde der halve periode grote veldsterkten op
moeten treden.
Bij grote effectieve stroomsterkten kunnen we gebruik maken
van het verband tussen veldsterkte en momentaanstroom en
daaruit de E aflezen.
Een grenswaarde voor de veldsterkte verkrijgen we door
verwaarlozing der anode- en kathodeval. De veldsterkte is
dan het quotiënt van hoogspanning en booglengte. We krij-
gen bij een booglengte van 5 m.m. voor E dus het dubbele
der hoogspanning (voor kleine stroomsterkte gelijk aan trans-
formatorspanning) .
We hebben de spanning in de punten A, B, C, F en G (fig
15) uitgezet tegen de booglengte en vinden in bijna alle ge-
vallen rechte lijnen. Uit de helhng van deze lijnen bepaalden
e.
we de veldsterkte, waarbij dus de verandering van kathode-
en anodeval met de phase buiten rekening is gelaten.
Met behulp van deze gegevens hebben we fig. 18 voltooid. Er
blijkt nu, dat met de spanningsval ook een veldsterktevermin-
dering gepaard gaat. Daar de plaats hiervan afhangt van de
booglengte, moet vermeld worden, dat fig. 18 geldt voor een
booglengte van 5 m.m. De veldsterktetoppen nemen met de
druk steeds toe, wat overeenkomt met een toenemend verschil
tussen effectieve en momentane veldsterkte.
In fig. 20 hebben we de gemeten doorslagveldsterkte tegen de
druk uitgezet met de stroom als parameter. We zien, dat ze bij
lage stroom evenredig met de druk toeneemt. Bij hoge stroom
neemt de temperatuur toe en dan zal door grotere thermische
ionisatie de doorslag gemakkelijker worden, waardoor de veld-
sterkte van doorslag daalt.
§ 4. De veldsterktemetingen bij de wolfraamboog.
Hier is, aansluitend aan de optische metingen, de veldsterkte
bepaald bij 3Va, 7 en 15 A (1 atmosfeer) en voor deze laatste
stroom ook bij 40, 20 en 10 c.m. druk. We hebben 15 inplaats van
171/2 A moeten nemen, omdat de booglengte er door de krom-
ming van de boog niet behoorlijk te bepalen was.
De booglengte kon niet groter dan 5 m.m. gemaakt worden.
Het verband tussen de spanning en stroom in ieder phasepunt
werd daarom bij 2% m.m. vastgelegd.
Bij 1 atmosfeer bleek uit de metingen van 31/2, 7 en 15 A, dat
ook bij de wolfraamboog de veldsterkte niet van de effectieve
stroom, maar alleen van de momentaanstroom afhangt. De ge-
meten waarden zijn in fig. 19 ingetekend.
Vergelijken we de gemeten veldsterkte met de koolboog, dan
blijkt, dat ze bij 1 atmosfeer wat steiler met afnemende stroom
afloopt. Bij 10 c.m. druk valt de veldsterkte van beide bogen
op 10 % samen en ertussen vinden we voor de koolboog enigszins
lagere waarden.
Samengevat kunnen we zeggen, dat er voor het gemeten gebied
enig quantitatief verschil in veldsterkte bestaat, maar dat dit op
het karakter van de boog geen invloed zal kunnen uitoefenen.
HOOFDSTUK VI.
Discussie der resultaten.
§ 1. Het karakter van de boog*).
In het algemeen kregen we de indruk, dat de wisselstroomboog
m waterstof zich ieder moment gedraagt als een gelijkstroomboog
van de momentane stroomsterkte.
De argumenten hiervoor zijn:
a.nbsp;De veldsterkte wordt bepaald door de momentane stroom-
sterkte en hangt niet af van de effectieve waarde (fig. 18).
b.nbsp;De verschillende diameters nemen met de phase practisch
tot nul af (fig. 11).
c.nbsp;Vergelijken we de waterstofboog met de koolboog in lucht,
dan blijkt, dat de s. w. voor beide de boog dragende gassen
niet veel verschilt, maar dat de warmtegeleiding voor water-
stof gemiddeld 20 X zo groot is. Hierdoor wordt in de
energiebalans van de boog (5) de term, die het periodieke
karakter bepaalt, overheerst door de warmtegeleidingsterm.
Hierdoor gelijkt de wisselstroomboog ieder ogenblik op een
gelijkstroomboog van de momentane stroomsterkte.
d.nbsp;De halfwaardebreedte der B.ß lijn geeft, uitgezet tegen lajlß
één kromme voor alle phasepunten (maar varieert met de
druk).
c. De CN bandentemperatuur geeft voor 8, 20, 40 c.m. druk, uit-
gezet tegen de totaal toegevoerde energie E.I voor iedere
druk één kromme voor alle phasepunten. (Bij 1 atmosfeer
was de spreiding te groot.) Bij uitzetting tegen de stroom
alleen was de spreiding veel groter.
brinkman zeg ik hartelijk dank voor de vele theoretische hulp
die hij mij steeds met zo grote bereidwilligheid verleende.
Hier tegenover staat echter, dat de verhouding Ia/I/5 alleen bij
40 c.m. druk, uitgezet tegen de momentaanstroom, een gladde
kromme geeft, maar dat bij de andere drukken systematische
afwijkingen optreden. Tevens is gebleken, dat de halfwaarde-
breedte der Hy? niet alleen door de momentaanstroomsterkte,
maar mede door de effectieve stroomsterkte wordt bepaald.
Daar in het vervolg van dit hoofdstuk de mogelijkheid van
aanslag door electronen zal moeten worden beschouwd, willen we
kort nagaan, welke grootheden hiervoor maatgevend zijn.
De verhouding van de veldenergie van het electron over de
vrije weglengte tot de gemiddelde energie der gasdeeltjes (-)
V = EeXj^lJiT is een maat voor de aanslag door electronen. De
waarde van V^ hebben we voor de verschillende gevallen van de
wisselstroomkoolboog berekend. Hierbij is voor de temperatuur,
benodigd om de vrije weglengte te berekenen, die gebruikt, welke
uit de CN banden volgt. De dissociatie van de waterstof bij
die temperatuur is in rekening gebracht, terwijl we de onbe-
kende grootheid gt;Ïhi/Ah2 gelijk aan q stellen. Uit de metingen van
LINDEMAN^''') en KRUITHOF 2 8) en uit de verhouding van de af-
metingen van het waterstofmolecuul en het waterstofatoom volgt,
dat q ongeveer 3 zal zijn. Een Ramsauer effect wordt hierbij
buiten beschouwing gelaten. De waarde van V^/q verloopt dan
bij 1 atmosfeer met toenemende stroomsterkte van 0,16 tot 0,08
en bij 8 c.m. druk van 0,7 tot 0,25.
Indien we een volledige dissociatie mogen onderstellen, is Vq /q
evenredig met E/P, omdat de vrije weglengte evenredig met
T/P is.
De gemiddelde energietoename der electronen over de vrije
weglengte stijgt met E^ — Eel. De waarde van Eq/q'in electron-
volts verloopt voor 1 atmosfeer met toenemende stroomsterkte
van 0,18 tot 0,04 en bij 8 c.m. druk van 0,50 tot 0,20. Indien we
onderstellen, dat de electronen gemiddeld 0,5 M/m vrije weg-
lengten doorlopen, voor ze hun energie afgeven (2!gt;), ligt de ge-
middelde electronenenergie tussen 1 en 30 electronvolt, wanneer
we q = 3 nemen.
Om een overzicht over de verhouding lajlji te verkrijgen,
hebben we deze uitgezet tegen E/P; V^^'q; E^/q. De uitzetting
tegen E/P (E in c.m.; P in c.m.) is getekend in fig. 21. De ver-
schillende drukken vallen niet geheel samen, maar vertonen voor
E/P lt; 4 eerst alle een lineaire toename van la/I^ met E/P. Voor
E/P groter dan ongeveer 4 treedt een grote spreiding op. We
zijn dan juist in het gebied gekomen, waar de bezettingslijn een
kromming vertoont. Bij uitzetting tegen Vq/q (toevoeging der
procentuele dissociatiefactor) werd de spreiding der punten in
het lineaire deel der kromme groter. Dit wijst dus op een vol-
ledige dissociatie der waterstof. Ook de uitzetting tegen V /q
(waarbij een temperatuurfactor in rekening komt, omdat de vrije
weglengte evenredig is met T/P en deze T hier niet wegvalt, zoals
bij Vg/q) gaf een grotere spreiding in het lineaire deel der
kromme.
Opmerkelijk was nog de geringe spreiding der E^ waarden
voor de verschillende phasepunten van een bepaalde wissel-
stroomboog. De gemiddelde van deze E^ waarden over de periode
verliep ongeveer lineair met het omgekeerde van de effectieve
stroomsterkte. De helling van deze lijn was voor de lage drukken
groter dan voor de hoge.
De volgende punten zijn karakteristiek voor de boog:
I. Het niet optreden van het waterstofmolecuulspectrum.
n. Het verschil tussen de absolute-temperatuur en de banden-
temperatuur.
in. Het verschil tussen de uit bandenkoppen bepaalde tempe-
raturen Tc2 en Ten.
IV.nbsp;Het verschil tussen absolute-temperatuur en bezettingstem-
peratuur.
V.nbsp;Het verloop der verhouding Ia I/?.
a)nbsp;met de phase (terwijl de bandentemperatuur weinig
verandert);
b)nbsp;met stroom en druk;
c)nbsp;het afbuigen van de bezettingslijn bij kleine stroom en
druk;
d)nbsp;het verloop met E/P.
VI. Het optreden van striae bij drukken lager dan quot;8 c.m. en
stromen kleiner dan 5 ampère.
V
16
# | |
w | |
/l(ï |
//x |
A T |
/' |
10
X? 76 | |
cx |
vT W |
PZ/7 | |
w_w |
O? 76 |
3P V/7 | |
eP3/7 | |
'II
E in'^/c.m.
P in C.m.
lt;5nbsp;10
Fig. 21. Het verloop van Ia/I/3 met E/P.
O
§ 2. De thermische theorie.
We beginnen de onderstelling te onderzoeken, of de waterstof-
boog evenals de koolboog in lucht een B o 11 z m a n n-straler (2)
is. De verdehng der gasdeeltjes over de verschillende energie-
niveau's wordt dan bepaald door de temperatuur van het gas.
De door ons gemeten bandentemperatuur is dan de temperatuur
van het gas op de plaats, waar de banden worden uitgezonden.
Bij de thermische theorie is het mogelijk met behulp van de
chemische dissociatievergelijking en de vergelijking van Saha,
de dissociatie- en ionisatiegraad en de warmtegeleidingscoëfficiënt
als functie van de temperatuur en de druk te berekenen 4)
Uit de ionisatiegraad en de vrije weglengte volgt de electronen-
druk en de stroomdichtheid. De vrije weglengte werd ondersteld
onafhankelijk van de snelheid der electronen te zijn, terwijl voor
de verhouding ln^ni de waarde 3 werd gebruikt. De verschil-
lende termen der energievergelijking van de boog, die aangeeft,
dat de energieproductie per volume-element gelijk moet zijn aar^
het energieverlies door geleiding, zijn nu bekend. Deze vergelijking '
luidt:
2 n r dr EI = 2n (I r dr
drnbsp;dr'
Door grafische integratie ervan kunnen we bij gegeven veld-
sterkte en temperatuur in het centrum van de boog het verloop
van temperatuur, stroomdichtheid en intensiteit der Ha lijn van
dit centrum naar de rand berekenen. Door integratie der stroom-
dichtheid over de doorsnede vinden we dan de totale stroom. Het
afwezig zijn van het Ho spectrum volgt uit het feit, dat een aan-
slagspanning van 14 volt voor deze niveau's noodzakelijk is. De
bezettingsverhouding t.o.v. het Ha niveau is bij 4000 ° gelijk aan
V280 en is bij 5000 ° nog Vos, terwijl dan echter de dissociatie
reeds volledig is.
A. Voor hoge druk en stroomsterkte vonden
we bij 76 c.m. en 16,5 A; E = 110 V/c.m., Tabs = 8100 ° T af) =
10000 Ten = 4900 Tc^ = 3800 quot; K. Om de totale stroom-
sterkte en de diameter der waterstofkern met de metingen over-
een te laten komen, is het noodzakelijk een kerntemperatuur van
8000 ° K aan te nemen. Het verschil tussen Tabs en Tafi is niet
ernstig, omdat de lajlß voor deze beide gevallen slechts verloopt
van 5,4—4,7. Ook ter verklaring van de metingen over lijnver-
breding door REMANnbsp;het Physisch Laboratorium aan de-
zelfde boog verricht, is het nodig een electronendruk te postuleren,
die voorkomt bij een temperatuur van het gas van 8000 ° K. Het
verschil met de temperatuur, die uit de banden volgt, zou veroor-
zaakt kunnen worden door het feit, dat de emissie der banden
hoofdzakelijk in de mantel plaats vindt, omdat de moleculen in
de kern gedissocieerd zijn.
B.nbsp;Voor hoge druk en lage stroomsterkte b.v.
76 c.m. en 6 A; E = 130 V/c.m., Tabs = 7800 Taß = 4600 ° K.
De benodigde kerntemperatuur van 7000 ° K is hier niet meer in
overeenstemming te brengen met de bezettingstemperatuur.
C.nbsp;Voor lage druk en lage stroomsterkte b.v.
8 c.m. en 6 A; E = 87 V/c.m., Tabs = 8000 Taß = 9000 3000
Ten = 3800 ° K. Bij deze lage druk stond de boog stil en bleek
uit het verval der CN banden van kern naar rand, dat de banden-
temperatuur in de kern zeker lager dan 4500 ° K moet zijn. Het
is hier dus onmogelijk de bandentemperatuur met de absolute-
temperatuur in overeenstemming te brengen.
Er zijn de volgende mogelijkheden om te trachten de moeilijk-
heden op te lossen:
I.nbsp;Het gebruik van andere overgangswaar-
schijnlijkheden.
Een andere absolute waarde voor Ha verandert de
absolute-temperatuur. Brengen we echter bij lage stroom en druk
de Tabs en de Taß of de Ten met elkander in overeenstem-
ming, dan is bij hoge stroom en druk Tabs lt; Taß. Dit is on-
mogelijk. Een andere verhouding voor Ha, Hß enz. is in staat
de kromme bezettingslijn voor lage stroom en druk in een
rechte te veranderen, maar het gevolg is, dat de bezettingslijn
voor hoge stroom en druk dan naar de andere zijde kromt.
II.nbsp;Het gebruik van een andere dan de statis-
tische bezetting over de s, p, d niveau's. Hierbij bleek,
dat zelfs in de uiterste gevallen, waarin alleen het s, p of d niveau
bezet is, slechts een kleine vertekening der bezettingslijn optreedt.
De absolute-temperatuur stijgt in al deze gevallen.
III.nbsp;Dezelfabsorptie. Daar alle lijnen van de B a 1-
m er serie hetzelfde eindniveau bezitten, is het aantal atomen, dat
de absorptie veroorzaakt, voor alle lijnen hetzelfde. De verhouding
van het aantal geabsorbeerde quanten is voor Ha en Hp volgens
SCHRÖDINGER 5,4 : 1. De absorptieverhouding der intensiteiten
wordt dan als 4:1. Dat wil zeggen, dat bij een verhouding
la/I/S gt; 4 (zoals ze bijna bij alle metingen voorkomt) de lajip
toeneemt en T«/? dus afneemt. Bij de wisselstroomboog neemt
Ta/3 in de periode echter soms toe en soms af. Tevens treden de
afwijkingen voornamelijk bij lage druk op, waar de zelfabsorptie
minder zou moeten zijn (30).
IV.nbsp;Een extra terugslag door atomenof elec-
tronen.
Daar de afmeting der aangeslagen atomen voor de hogere
lijnen der serie sterk toeneemt, zullen deze door de terugslag
het meest verzwakt worden, waardoor de bezettingslijn gekromd
wordt. Bij constante stroomsterkte en dalende druk neemt de
concentratie der atomen en ook hun snelheid af. Daar in deze
gevallen juist de kromming optreedt, zal de terugslag niet door
atomen veroorzaakt kunnen worden. Met de electronen is het
gunstiger, want hoewel de concentratie met de druk afneemt
(afnemende lijnverbreding) neemt de snelheid der electronen
evenredig met 1/P toe (omdat de vrije weglengte dat doet). Dit
zou dus een effect in de goede richting zijn. De atomen zouden
mede kunnen werken als er extra deeltjes van grote diameter
aan het gas werden toegevoegd. Dit verschijnsel doet zich voor
bij de gelijkstroomboog tussen een wolfraam- en een koolpool en
inderdaad vonden we daar de bezettingslijn het meest gekromd,
indien het wolfraamspectrum het sterkst was.
Hoewel het dus door deze IVde onderstelling mogelijk blijkt,
dat er afwijkingen tussen Tabs en Ta/S optreden en dat ook een
afbuigen der bezettingslijn kan voorkomen, is zij niet in staat
het grote verschil tussen Tabs en de bandentemperatuur, begrij-
pelijk te maken. Het verschil tussch Tc, en Ten, en ook het op-
treden der striae vinden geen verklaring.
Wij menen dus te mogen concluderen, dat onze boog geen
Boltzmann-straler is.
§ 3. De aanslag door electronen.
Daar de absolute-temperatuur nu nog slechts betekenis heeft
als maat voor het aantal aangeslagen atomen, behoeft haar af-
wijking voor de bezettings- en de bandentemperatuur geen
nadere verklaring. Uit de helhng der bezettingslijn blijkt, dat de
aanslag der hogere niveau's zeer snel afneemt, zodat ook bij een
lage temperatuur (geen volledige dissociatie) toch de afwezig-
heid van het waterstofmolecuulspectrum begrijpelijk is. De ge-
middelde electronenenergie zal evenredig zijn met Ee/Ï, dus met
de gastemperatuur. Ze zal dus van kern naar rand snel afnemen,
waardoor een hchtende waterstofkern zal optreden. Door de elec-
tronenionisatie zullen we een toename der stroomsterkte ver-
krijgen, terwijl het dan niet meer nodig is een kerntemperatuur
van 8000 ° K aan te nemen. Het verschil tussen de temperaturen,
bepaald uit de bandenspectra van Co en CN, zal dan terugge-
bracht kunnen worden tot een verschil in concentratie en dis-
sociatie voor de beide moleculen. Het is echter ook mogelijk, dat
de door ons uit de vibratieovergangen bepaalde temperatuur als
gevolg der electronenaanslag niet meer met de gastemperatuur
overeenkomt. Daar we mogen verwachten, dat de invloed der elec-
tronenaanslag op de temperatuur, bepaald uit de rotatielijnen,
geringer zal zijn, worden metingen verricht om ook die tempera-
turen te bepalen.
Stellen we ons nu de vraag, of er bij de waterstofboog sprake
is van een e 1 e c t r o n e n t e m p e r a t u u r, d.w.z. of de
verdeling der electronen over de verschillende energiewaarden
door een Maxwell-verdeling te karakteriseren is.
In het gebied der rechte bezettingslijn neemt in de verschil-
lende phasen van één periode de verhouding la/I^ sterk toe,
terwijl de E stijgt en de gemiddelde electronenenergie zeker niet
daalt. Indien er van een electronentemperatuur sprake was,
zouden we juist een daling van lajip moeten verwachten.
Over de terugslag door atomen kunnen we opmer-
ken, dat de halfwaardebreedte der H/5 (dus ook de daarmee
ongeveer evenredige electronenconcentratie (SO) ) ongeveer even-
redig met de druk (atoomconcentratie) verloopt. De verhou-
ding van de concentratie der atomen en electronen verandert
met de druk dus weinig. Er is dus geen reden om hierdoor de
door ons gevonden kromming te mogen verwachten.
Redenen, waarom geen M a x w e 11-verdeling der electronen
optreedt, kunnen zijn:
I. De grote E/P.
DAVYD0V(31) en SMIT (3 2) vonden, dat bij verwaarlozing van
de onderlinge invloed der electronen de verhouding Ia/I/S met
toenemende E/P daalt. Dit verschijnsel treedt in figuur 21 op
voor E/P gt; 4. Dit gebied is dat, waar de lijnverbreding gering
is en dus een kleine concentratie van de electronen bestaat. Bij
hoge stroom en druk zijn de electronendichtheden in de boog ech-
ter zodanig, dat de wisselwerkingsterm der electronen niet meer
te verwaarlozen is.
IL Een verloop van de vrije weglengte voor
atomaire waterstof met de electronensnelheid (een
Ramsauer effect).
Bij de alkaliën is een dergelijk effect bekend. Met het kleiner
worden der E/P (dus met de gemiddelde electronenenergie)
moet dan een relatieve toename van de bezetting der hogere
niveau's gepaard gaan.
Tengevolge van het feit, dat de gemiddelde energie der elec-
tronen sterk met E/P toeneemt, is de verhouding la/I/S eigen-
lijk een verhouding van aanslagfuncties.
§ 4. Conclusie.
Aan de hand der metingen kunnen we 3 gebieden onder-
scheiden:
A. HetStriaegebied. Het treedt op bij drukken lager
dan 10 c.m. en stromen kleiner dan 5 A. Hoe lager de druk, des
te hoger de stroomsterkte, waarbij nog striae optreden. Bij be-
rekening bleek de waarde van E/P voor al deze gevallen boven
15 te liggen. De afstand van de striae varieerde van 0,6—1,4
m.m. Nemen we 1 m.m., dan is dat 14 X zo groot als de vrije
weglengte voor Hg bij 8 c.m. druk en 5000 ° K. Indien we de
verhouding Ah,/Ah2 weer op 3 stellen, moet dus nog een factor
4 op rekening van een Ramsauer effect geschreven worden.
We bevinden ons hier in het gebied der glimontlading.
B.nbsp;Het gebied van lage stroom en druk.
4. lt; E/P lt; 15.
In dit gebied is de afwijking der electronen van de Maxwell-
verdeling zo groot, dat dit reeds in het kleine energiegebied van
12—-13,2 electronvolt door een kromming der bezettingslijn merk-
baar is. De aanwezigheid van vreemde moleculen als W, CN, Co,
CH kan aan deze kromming medewerken. In dit gebied neemt de
verhouding lajlß met toenemende E/P af.
C.nbsp;Het gebied van hoge stroom en druk.
E/P lt; 4.
In dit gebied is de afwijking der M a x w e 11-verdeling reeds
zoveel geringer geworden, dat de bezettingslijn een rechte is.
Haar helling is echter nog niet met een electronentemperatuur
te beschrijven. Het blijkt, dat lajlß lineair met E/P toeneemt.
Met de afnemende waarden van E/P zullen de gastemperatuur
en de electronentemperatuur elkaar steeds meer naderen en we
zien dan ook, dat de afwijkingen van de thermische theorie
steeds geringer worden. De electronenconcentratie neemt steeds
toe.
LITERATUUR.
1.nbsp;L. S. ORNSTEIN, A survey of his work from 1908-1933, Utrecht.
2.nbsp;L. S. ORNSTEIN en H. BRINKMAN, Physica I, 797, 1934.
3.nbsp;L. S. ORNSTEIN en H. BRINKMAN, Physica III, 131, 1936.
4.nbsp;H. BRINKMAN, diss. Utrecht, 1937.
5.nbsp;D. TH. J. TER HORST, diss. Utrecht 1934.
6.nbsp;D. TH. J. TER HORST, Physica III, 131, 1936.
7.nbsp;D. VAN LINGEN, diss. Utrecht 1936.
8.nbsp;L. S. ORNSTEIN, Miss. J. G. EYMERS en J. WOUDA, Proc. Amsterdam,
XXXIV, 4, 1931.
9.nbsp;L. S. ORNSTEIN, N. J. H. MOLL, H. C. BURGER, Objective Spectral-
photometrie Braunschweig, 1932.
10.nbsp;L. S. ORNSTEIN, D. VERMEULEN, E. F. M. VAN DER HELD, J. O.
S. A., 20, 573, 1930.
11.nbsp;J. WOUDA, Zs. f. Physik, 79, 511, 1932.
12.nbsp;J. D. SHEA, Phys. Rev. XXX, 825, 1927.
13.nbsp;W. JEVONS, Report on Bandspectra of Diatomic Molecules, Cambridge
Press., 1931.
14.nbsp;D. TH. J. TER HORST en C. KRIJGSMAN, Physica I, 115, 1934.
15.nbsp;L. S. ORNSTEIN en H. BRINKMAN, Proc. Amsterdam, 34, 33, 1931.
16.nbsp;L. S. ORNSTEIN en H. BRINKMAN, Proc. Amsterdam, 34, 498, 1931.
17.nbsp;L. S. ORNSTEIN, H. BRINKMAN en A. BEUNES, Zs. f. Physik, 77,
72, 1932.
18.nbsp;H. BETHE, Handbuch der Physik, XXIVi, 1933.
19.nbsp;P. H. VAN GITTERT, Zs. f. Physik, 65, 547, 1930 en 69, 298, 1931.
20.nbsp;MANFRED VON ARDENNE, Die Kathodenstrahlröhre, Berlin, 1933.
21.nbsp;MANFRED VON ARDENNE, Proc. Inst. Radio Eng, 22, 423, 1934.
22.nbsp;E. ARNOLD, Wechselstromtechnik, Berlin, 1910.
23.nbsp;G. LANGE, Ann der Physik, 32, 589, 1910.
24.nbsp;A. VON ENGEL en M. STEENBECK, Gasentladungen, Berlin, 1934.
25.nbsp;F. KESSELRING en A. LÖTZ, Electrotechn. Z., 55, 92, 1934.
26.nbsp;J. J. SOMMER, Phys. Z. XXXIV 324, 1933.
27.nbsp;H. LINDEMAN, diss. Utrecht, 1933.
28.nbsp;A. A. KRUITHOF, diss. Utrecht, 1934.
29.nbsp;P. M. MORSE, W. P. ALLIS, E. S. LAMAR, Phys. Rev. 48, 412, 1935.
30.nbsp;G. REMAN, diss. Utrecht, 1937.
31.nbsp;B. DAVYDOV, Phys. Z. Sow. Union 8, 59, 1935.
32.nbsp;J. S. SMIT, Physica III, 543, 1936.
-ocr page 73-I.
De methode door N a r a t h gebruikt, voor de sensitometrie van
fotografische emulsie's, heeft ernstige nadelen ten opzichte van de
gebruikelijke spectrale methoden.
A. Narath, Zs. f. Techn. Physik 17, 70, 1936.
II.
De wijze waarop Baumbach de fotografische opname van de
corona corrigeert voor nevelsluier is onjuist.
S. Baumbach, Astr. Nachr. 258, Febr. 1936.
III.
De bepaling van de temperatuur uit de CN banden in een kool-
boog door Locht e-H oltgrevenenMaecker geeft onjuiste
waarden.
W. L O c h t e-H o 11 g r e v e n en H. M a e c k e r, Zs. f. Physik 105, 1, 1937.
IV.
Het verschijnsel van de roosterdetectie, in draadloze ontvang-
toestellen, kan door de theorie van de gelijkrichting van wissel-
spanning geheel begrepen worden.
V.
Het effect van de dagverlichting van etalageruimten is met
behulp van constructieve hulpmiddelen aanmerkelijk te vergroten.
Met het oog op het veelvuldig voorkomen van een zwakke kleur-
zin moet het kleurpunt van groene signaalglazen voor het huidige
verkeer een effectieve golflengte van 5100 A bezitten.
VII.
De sterftekromme voor jonge leeftijden kan gevonden worden
door de onderstelling, dat de sterftekans voor de geborenen vol-
gens een uitgebreide wet van G a u s s verdeeld is. Op deze wijze
verkrijgt men een uitbreiding van de benaderingsformule van
M a k e h a m. De formule luidt:
yt
-al be -ce
L, = e
-ocr page 75-liiPiiilililiÄ
^l^lSSä
m
liap^
ûêé
-Ii - v.
Kiiiiîii®
mimsmmm
i^is»
-,