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Beobachtungen:

Felix Ehrenhaft


(* 24. April 1879 in Wien; † 4. März 1952 ebenda) war ein österreichischer Physiker.



1. Vorlesung 1947
(1)   Einleitung
(2)   Einzelne magnetische Ladungen, Nord- und Südpole
(3)   Die Feldverteilung
(4)   Die Verhältnisse in Flüssigkeiten
(5)   Die chemische Wirkung des Magnetismus
(6)   Die Prüfung der energetischen Verhältnisse
(7)   Weitere Untersuchungen über die Bewegungen in Flüssigkeiten
(8)   Zusammenfassung
(9)   Die Lorenzkraft
(10) Mathematische Betrachtungen
(11) Photophorese
(12) Was die Richtung der Schraubenachse betrifft sind zwei Versuche von Bedeutung
2. Photophorese

        
2.1  Abbildungen
         2.2  Elektro- und Magnetophotophorese
         2.3  Der Versuch von Örsted-Schedling
         2.4  Die Wirkungen eines Magneten auf Flüssigkeiten
         2.5  Patent
         2.6  Zusammenfassung
         2.7  J.A. Schedling
         2.8  Die Apparatur von Felix Ehrenhaft, 1918

3.0  Literatur aus "Photophorese 1952"
           
siehe auch:   felder.htm#ehrenhaft 

weitere Literatur   
                  faraday-literatur.htm/ehrenhaft



1. Vorlesung

Einzelne magnetische Nord- und Südpole
 
und deren Auswirkungen in den Naturwissenschaften



10 Vorlesungen
gehalten im Sommer-Semester 1947 v.
US. Gastprofessor an der Universität Wien



aus: J. Braunbeck, Der andere Physiker, Das Leben von Felix Ehrenhardt (2003), Leykam, Wien

Transkription: 10.3.2017 F. Balck

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(1) Einleitung.

Die folgenden Vorlesungen bringen einen Bericht über neue experimentelle Arbeiten auf dem Gebiete des Magnetismus.
1942 konnte EHRENHAFT nach langjährigen Untersuchungen den Satz aussprechen

"Das Universum ist nicht nur von elektrischen sondern auch von magnetischen Strömen durchflossen."

Was ist nun eigentlich ein magnetischer Strom?  Der Begriff "Strom“ ist aus der Terminologie der Elektrizität übernommen, sowie wir uns auch weiterhin anderer Begriffe aus dieser Terminologie bedienen werden.
Bewegte elektrische Ladungen werden als elektrischer Strom bezeichnet, der Begriff des Stromes ist somit auf den der elektrischen Ladung zurückgeführt.
Wann sprechen wir von einer elektrischen Ladung. Nach COULOMB-MAXWELL ist die elektrische Ladung, genauer gesagt, der Ladungsüberschuss (excess of charge) dadurch gekennzeichnet, dass sich der Träger eines solchen Überschusses in einem homogenen elektrischen Feld polar bewegt und seine Bewegungsrichtung bei Umkehr des Feldes auch umkehrt. In Analogie sprechen wir von einem magnetischen Ladungsüberschuss, einer magnetischen Ladung, dann, wenn in einem homogenen magnetischen Feld eine polare Bewegung eines Ladungsträgers auftritt; die sich mit der Reversion des Feldes ebenfalls umkehrt-
Lassen sich magnetische Ladungen feststellen,  so sprechen wir  wieder in Analogie zur Elektrizität, von einem magnetischen Strom dann, wenn diese magnetischen Ladungen sich bewegen.
Die klassischen Vorstellungen des Magnetismus beruhen im wesentlichen auf 2 Experimenten: dem PEREGRINUS-Experiment (1269)* und dem Zerbrechversuch (Erwähnt von FARADAY in einer Weihnachtsvorlesung für Kinder). Man glaubte aus beiden Versuchen auf die Nichtexistenz magnetischer Einzelladungen schließen zu können. Es ist aber zu bemerken, dass beide Versuche unter unzulänglichen Versuchsbedingungen ausgeführt wurden und daher zu falschen Schlüssen Anlass gaben. Die entsprechende Wiederholung mit wesentlich verfeinerten Mitteln führte zu Resultaten, die im weiteren Verlauf beschrieben werden sollen. Es sei jedoch nicht unerwähnt, dass sich eine Reihe von berühmten Physikern bereits im vorigen Jahrhundert mit der Frage das Magnetismus kritisch auseinandersetzten und z.B. Heinrich HERTZ, HELMHOLTZ, Pierre CURIE nebst anderer, wie FRESNEL, FARADAY, stets Bedenken gegenüber der Nichtexistenz der magnetischen Einzelladung hatte.
Wir wenden uns nun sofort den Untersuchungen zu, die über die Existenz der magnetischen Ladung Aufschluss geben.

* http://www.spektrum.de/lexikon/physik/geschichte-der-physik/5780
Das physikalische Denken des europäischen Mittelalters ist vor allem durch eine weitere Durchdringung der Idee des Impetus charakterisiert, die u.a. bei William von Ockham (1285-1349), Johannes Buridan (1295-1358) und Nicolaus von Oresme (1320-1382) zu ersten Ansätzen solcher Begriffe wie gleichförmige und ungleichförmige Bewegung, der Vorstellung von der Proportionalität zwischen Masse und Impuls eines bewegten Körpers und schließlich zu Zweifeln an der Allgemeingültigkeit der aristotelischen Bewegungslehre führten; auch wurde zunehmend die mögliche Existenz eines Vakuums akzeptiert, das die aristoelische Physik ja grundsätzlich ablehnte. Experimentalphysikalisch orientierte Abhandlungen wie Petrus Pegrinus' ›Brief über die Magneten‹ (1269) oder Nicolaus von Cues ›Versuche mit der Waage‹ (1450) trugen zudem zu einer allmählichen Entwicklung und langsam wachsenden Akzeptanz der experimentellen Forschungsmethode im späten Mittelalter bei.

Mediterranean Contributions to the Medieval Mariner's Compass  /Kreutz 1973/
siehe auch http://de.wikipedia.org/wiki/Petrus_Peregrinus_de_Maricourt

Letter of Peregrinus http://archive.org/download/letterofpetrusp00pieriala/letterofpetrusp00pieriala.pdf

/Peregrinus 1269/ Seite 6
I WISH to inform you that this stone bears in itself the likeness of the heavens, as I will now clearly demonstrate. There are in the heavens two points more important than all others, because on them, as on pivots, the celestial sphere revolves : these points are called, one the arctic or north pole, the other the antarctic or south pole. Similarly you must fully realize that in this stone there are two points styled respectively the north pole and the south pole. If you are very careful, you can discover these two points in a general way. One method for doing so is the following : With an instrument with which crystals and other stones are rounded let a lodestone be made into a globe and then polished.
A needle or an elongated piece of iron is then placed on top of the lodestone and a line is drawn in the direction of the needle or iron, thus dividing the stone into two equal parts.
The needle is next placed on another part of the stone and a second median line drawn. If desired, this operation may be performed on many different parts, and undoubtedly all these lines will meet in two points just as all meridian or azimuth circles meet in the two opposite poles of the globe. One of these is the north pole, the other the south pole. Proof of this will be found in a subsequent chapter of this tract.
A second method for determining these important points is this : Note the place on the above-mentioned spherical lodestone where the point of the needle clings most frequently and most strongly ; for this will be one of the poles as discovered by the previous method. In order to determine this point exactly, break off a small piece of the needle or iron so as to obtain a fragment about the length of two fingernails ; then put it on the spot which was found to be the pole by the former operation. If the fragment stands perpendicular to the stone, then that is, unquestionably, the pole sought ; if not, then move the iron fragment about until it becomes so ; mark this point carefully ; on the opposite end another point may be found in a similar manner. If all this has been done rightly, and if the stone is homogeneous throughout and a choice specimen, these two points will be diametrically opposite, like the poles of a sphere."


(2) Einzelne magnetische Ladungen, Nord- und Südpole.
Wir wollen nun eine Reihe von Versuchen besprechen, die in Gasen vor genommen werden und uns Aufschluss geben über die Existenz einzelner magnetische Ladungen.

A) Versuche im homogenen magnetischen Feld.
Die Versuchsanordnung ist aus der Abbildung zu ersehen. (Abb. 1) Zwischen den beiden Magnetoden eines permanenten Magneten (oder den Polschuhen eines Elektromagneten mit Helmholtzspulen) befindet sich eine Glaszelle von quadratischem Querschnitt (2,5 mm Seitenlänge) die zur Aufnahme der im Gas suspendierten Probekörper bestimmt ist. Die Glaszelle ist innen mit zwei dünnen geerdeten Silberstreifen belegt, um jede elektrostatische Beeinflussung auszuschalten (Fahrradaykäfig). Die Magnetoden sind ebenfalls miteinander leitend verbunden und geerdet. Sie haben einen Durchmesser von 2 - 6 mm je nach Art des Versuches und können einander bis auf 0,5 mm genähert werden. Aus der Richtung A wird horizontal beleuchtet, senkrecht dazu von vorne wird mit dem Mikroskop beobachtet. Die Beleuchtung wird so eingestellt, dass die Beobachtung im Dunkelfeld erfolgt. Wir haben es also mit dem bekannten Ehrenhaft-Millikanschen Kondensator zu tun, wie er zur Messung der elektrischen Ladung Verwendung findet. Da der Beobachtungsbereich des Mikroskopes im Vergleich zur Gesamtdimension des Feldes sehr gering ist, so ist die Homogenität in diesem Bereich weitgehend gewährleistet. Beobachtet werden in Luft suspendierte Teilchen von Ni, Co, Fe, Cu, Mn, und S von einem Radius von 10-4 - 10-5 cm. Die Kräfte die mit dieser Anordnung noch gemessen werden können, liegen in der Größenordnung von 10-10 dyn.  (Wir können um rund 105 empfindlicher messen, als mit den sonst üblichen Anordnungen.)

Ehrenhaft benennt diesen Sachverhalt in seinem Artikel über die Photophorese: /Ehrenhaft 1951/ Seite 462
"In Anbetracht der millionenfach größeren Empfindlichkeit ist es gar kein Wunder, wenn sich da Dinge offenbaren, von denen man bisher keine Ahnung hatte"

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Abb. 1: Glaszelle zwischen Polschuhen eines Magneten, Beleuchtung aus Richtung A.
Abb. 2: "Neben den nur von Pol zu Pol gerichteten Bahnen treten auch andere Formen auf, Schraubenlinien, Sprünge, plötzliche Richtungsänderungen."

Wir beobachten im Kondensator folgende Erscheinungen:
1) Ein Großteil der bisher frei fallenden Teilchen ändert Richtung und Geschwindigkeit seiner Bewegung. Manche Teilchen steigen der Schwerkraft entgegen zur oberen Magnetode, andere bewegen sich schneller als vorher nach unten, wieder andere erscheinen überhaupt keine Beeinflussung zu erfahren. Neben den nur von Pol zu Pol gerichteten Bahnen treten auch andere Formen auf, Schraubenlinien, Sprünge, plötzliche Richtungsänderungen. (Abb. 2) Diese Bewegungen treten auch längere Zeit nach dem Einschalten des Feldes in unveränderter Weise auf. Eine Deutung durch induzierte Ströme im Sinne des Thomsonversuches ist aus mehreren Gründen nicht möglich, erstens bewegen sich die Teilchen zu einem Zeitpunkte noch, wenn dH/dt schon lange Null ist, zweitens zeigen auch Schwefelteilchen die Bewegung und drittens bewegen sich Probekörper gleichzeitig in der Nord-Süd Richtung und in der Süd-Nord Richtung. Wichtig für die spätere Interpretation ist die Tatsache, dass alle beobachteten den Bahnformen eine polare Komponente besitzen. (Abb. 3)

2) Nach Ausschalten des Feldes verbleibt nur mehr die normale Fall Bewegung.

3) Kommutation des Feldes hat Umkehr der polaren Bewegungskomponente zur Folge. Dies tritt auch dann ein, wenn ein permanenter Magnet verwendet wird, der durch Drehung kommentiert wird. Dadurch ist gezeigt, dass elektrische Induktionseffekte nicht als Ursache für die Bewegungsumkehr infrage kommen können.

4) Die Teilchengeschwindigkeit ist abhängig von der magnetischen Feldstärke.

5) eine Abhängigkeit von der Intensität des eingestreuten und für die Beobachtung im Dunkelfeld erforderlichen Lichtes ist vorhanden. Die polare Bewegung findet jedoch auch eindeutig im Dunkeln statt, wie man durch wechselndes Ausschalten und wieder Einschalten der Lichtquelle und Vergleich der Bahn beweisen kann.

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Abb. 03: Kräfte in elektrischen und magnetischen Felder sowie unter Einfluß der Schwerkraft

Diese Resultate wurden mit den verschiedensten Anordnungen erhalten, so benutzte Professor Ehrenhaft unter anderem horizontale Magnetfelder und hielt die Teilchen durch ein vertikales elektrisches Feld im Blickfeld des Mikroskopes. Nach Einschalten beider Felder konnte der Probekörper durch Kommutation des Magnetfeldes beliebig oft in der horizontalen hin-und hergeführt werden. Die Geschwindigkeit der Bewegung war stets nach beiden Seiten die gleiche. Dies ist ein Beweis für die Homogenität des Feldes. Nach Ausschalten des elektrischen Feldes trat gleichzeitige Bewegung in Richtung der Schwerkraft und des magnetischen Feldes auf. Aus der Größe der horizontalen Ablenkung und der magnetischen Feldstärke, sowie dem Gewicht des Teilchens (bestimmt aus dem Fall im Schwerefeld) kann die magnetische Ladung bestimmt werden. Die so gefundenen magnetischen Ladungen sind von der Größenordnung 10-10 bis 10-12 m.s.e. und kleiner.

B) Versuche im inhomogenen magnetischen Feld.
Um jeden Zweifel über die Ursachen der Bewegung auszuschalten (Frage der Homogenität) wurden eine Reihe von Versuchen im in homogenen Feld angestellt.

Wir bringen wieder kleine Probekörper der erwähnten Größenordnung in ein magnetisches Feld, das durch leichtes Schrägstellen der beiden Polschuhe zueinander inhomogen gemacht wird. Beobachten wir jetzt deren Bewegung, so finden wir Teilchen, die sich in der Richtung auf die dichteren Kraftlinien bewegen, wobei natürlich der Einfluss der Schwerkraft eine Neigung ihrer Bahn nach abwärts bewirkt. Wir finden aber auch andere Teilchen, die sich nicht nur in Richtung der dichteren Kraftlinien bewegen, sondern gleichzeitig eine ausgesprochene Bewegung in Richtung auf den einen oder anderen Polschuh (Nord- oder Südpol) zeigen.
(Abb. 4) Diese Teilchen ändern beim Kommutieren des Feldes ihre überlagerte Bewegung, während die Bewegung in Richtung der dichteren Kraftlinien bei der Kommutation unverändert bleibt. Die Bahn 1-1 zeigt die erst erwähnten Teilchen, die Bahn 2-2 zeigt die Bahn eines Teilchens, das ebenfalls die Bewegung in Richtung der dichteren Kraftlinien zeigt, aber darüber überlagert auch die Bewegung Nord - Süd, Süd - Nord zeigt. (Zig-zag-Bahn). Die polare Bewegung tritt also auch hier auf.

2. Versuch: die Anordnung ist aus der Abbildung zu ersehen: Der eine Pol wird als Spitze der andere als Platte ausgebildet.
(Abb. 5) Im Gegensatz zum ersten Versuch verläuft nun der Dichtabfall der Kraftlinien in Richtung des Feldes selbst. Bemerkenswert ist nun der Umstand dass die Bewegung durchaus nicht immer im Sinne der Feldtheorie erfolgt. So bewegen sich oftmals diamagnetische Körper zur Spitze, also in Richtung der dichteren Kraftlinien und paramagnetische Körper zu Platte, somit entgegensetzt zur Richtung der magnetischen Polarisationskraft, die allein zur Erklärung der Phänomene zu Verfügung steht. Nun ließen die früher erwähnten Versuche bereits eine zweite Kraftwirkung erkennen, die im Sinne der bisher üblichen Nomenklatur als Ladung Kraft zu bezeichnen wäre, im Formelbild qH. Denkt man sich die Kraftwirkung im homogenen Feld der gegebenen Anordnung aus diesen beiden Komponenten zusammengesetzt, so ist es leicht möglich dass etwa die Ladungskraft der Polarisationskraft entgegengesetzt gerichtet ist und Sie überwiegt. In diesem Fall ist dann die beschriebene Umkehrung zu beobachten.

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Abb. 4: Teilchenbewegung zwischen zwei Magnetpolen, "durch leichtes Schrägstellen der beiden Polschuhe zueinander inhomogen gemacht"
Abb. 5: Teilchenbewegung in inhomogenen Magnetfeld
"Der eine Pol wird als Spitze der andere als Platte ausgebildet."

         


(3) Die Feldverteilung.
Am Anfang der heute üblichen Feldvorstellung steht ein höchst einfache Beobachtung: die Tatsache, dass sich eben gelagerte Eisenfeilspäne im magnetischen Feld zu Ketten von ganz bestimmter Form anordnen. Die heute übliche geometrische Deutung der Kraftverhältnisse in elektrischen und magnetischen Feldern stellt eine weitgehende Abstraktion des beobachteten Tatbestandes dar. Wichtig ist dabei der Umstand, dass jede Anlagen feiner Eisenspäne ein Endergebnis statistischer Art darstellt und keine Auskunft darüber gibt, welche Bewegung die Teilchen zu der Anordnung führte. Dennoch werden die aus dieser Anordnung abstrahierten geometrischen Verhältnisse auch zu Aussagen über mögliche Bewegungen verwendet. Beobachtungen mit genügend verfeinerten Mitteln zeigen nun, dass dies nicht zulässig ist. Es sei in diesem Zusammenhang auf die bereits erwähnten Versuche mit kleinen Teilchen im homogenen Magnetfeld verwiesen. Dabei konnten neben den bereits beschriebenen polaren Bewegung und den durch die um Ladungen hervorgerufenen Sprüngen auch ganz andersartige Bahnen beobachtet werden, die zumeist Schneckenlinien um eine irgendwie gekrümmte Achse darstellten. Ein gewisser Einfluss des Magnetfeldes auf die Weite der Windung war zu bemerken. Der Durchmesser der Kreise war zumeist sehr gering. Bahnen die bei ungenauer Beobachtung Parabelform hatten, erwiesen sich als gebogene Schraubenlinie, deren Achse von den Teilchen ungefähr 180 mal in der Sekunde umlaufen wurde. Die Schraubenachse selbst konnte die verschiedensten Formen annehmen. Die Richtung der Rotation war nicht einheitlich. Verschiedene Teilchen beschrieben am gleichen Ort verschieden gerichtete Spiralen.

Einen zweiten Anhaltspunkt für die Kraftlinienverteilung bot die Bewegung stromdurchflossener Leiter im Magnetfeld. Hier sind zwei Grundversuche allgemein bekannt: der Rotationsversuch Faradays und der Oerstedt Versuch. Die Anordnung des ersten ist aus der Abbildung zu ersehen:(Abb. 6) eine mit der Aufhängungsvorrichtung leitend verbundene Stricknadel taucht in ein Gefäß mit Quecksilber, das an die zweite Klemme der Stromquelle angeschlossen ist. Die ganze Vorrichtung ist über den Polen eines Elektromagneten aufgestellt. Bei Einschalten des Stromes beschreibt die Nadel eine Drehbewegung im Sinne der Dreifingerregel. 
Im Gegensatz zu diesem Versuch ist bei Oerstedt der Leiter festgehalten. Beobachtet wird die Bewegung des Magneten. Das Wesentliche an beiden Versuchen ist die Tatsache, dass hier eine Rotation um den Strom bzw. um den Magneten stattfindet. Im zweiten Fall dient die bei der Umfassung des Stromes durch einen fiktiven Einheitspol geleistete Arbeit als Maß für die Stromstärke. Nun ist aber Folgendes zu beobachten: die Körper (Leiter, Magnetnadel,) deren Bewegung untersucht wurde, waren stets auf irgendeine Art befestigt, entweder an einer Aufhängevorrichtung (Fahrraday Versuch) oder an einer Stütznadel (Oerstedt). Die einen System der betrachteten Art zukommenden 6 Freiheitsgrade waren somit nicht alle realisiert. Die Beobachtungsergebnisse stellen also ebenso Spezialfälle dar, wie dies bei der Untersuchung der Feldeigenschaften durch Eisenfeilspäne der Fall war.
Die bereits erwähnten Versuche zeigen nun, dass die nicht eingeschränkte Bewegung keineswegs rein kreisförmig ist, sondern in Spiralbahnen und Schlangenlinien vor sich geht.
Eine Modifikation der alten Elektrodynamik im Sinne der neuen Beobachtungsergebnisse erscheint somit nötig, dies umso mehr, als auch die Lorentzkraft durchaus nicht zur Erklärung der Bewegungen herangezogen werden kann. Darüber jedoch später.

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Abb. 6: Ein stromdurchflossener Leiter rotiert um ein Magnetfeld, Stricknadel in Quecksilberwanne.
Abb. 7



(4) Die Verhältnisse in Flüssigkeiten.
Gegenüber dem einfachen Verlauf der Erscheinungen im Gas, sind die Verhältnisse in Flüssigkeiten weitaus vielgestaltiger. Doch bestehen auch hier durchwegs Beziehungen zum elektrischen Fall. Es werden zwei Erscheinungsgruppen gesondert zu betrachten sein, je nach den beobachteten Bewegungen der suspendierten Teilchen: 1. polare, 2. axiale Bewegungen (Rotation)

1) polare Bewegung
a) im elektrischen Feld
1807 entdeckt Preuss die Fortführung suspendierte Teilchen in schlecht leitenden Flüssigkeiten beim Anlegen von Spannungen. Quinke untersucht die Erscheinungen genauer und Helmholtz erklärt sie durch Strömungen innerhalb der benutzten Flüssigkeit. Durch die Verwendung inhomogener Felder bei all diesen Versuchen wurden die Erscheinungen jedoch vielfach kompliziert. Professor Ehrenhaft erhielt nun bei Untersuchungen in homogenen Feldern in der schon erwähnten Versuchsanordnung folgende Resultate:
erstens nach Einschalten des Feldes beginnen die suspendierten Teilchen nach etwa 25-30 Sekunden zu wandern.
zweitens Ausschalten des Feldes hat sofortigen Stillstand der Teilchen zufolge,
drittens im Gegensatz zu den Verhältnissen in Gasen tritt bei der Kommunikation des Feldes keine Bewegungsumkehr ein. Die Teilchen eilen (bis auf ungefähr 10 %) in der alten Richtung weiter.

b) Die Verhältnisse im Magnetfeld (Magnetphorese).
Zeigen genau dieselben Erscheinungen. Zu den Versuchen wurde Kastoröl verwendet. Im Gegensatz zum elektrischen Fall setzt hier eine Bewegung sofort nach Einschalten des Feldes ein. Wieder wurden entgegengesetzte Bewegungsrichtungen nahe aneinander laufender Teilchen konstatiert. Andere, in gleiche Richtung eilende Teilchen, verbinden sich zu größeren Komplexen, sie Kurpark koagulieren. Auch hier zeigt sich bei der Umkehr des magnetischen Feldes keine Umkehr der Teilchen. Im elektrischen Falle bedeutet dieses Verhalten, dass Ladungen genau der gleichen Quantität, aber von entgegengesetzten Vorzeichen entstanden sind. Dasselbe dürfen wir für das Magnetfeld annehmen

2) axiale Bewegungen (Rotation).
Die nun zu besprechenden Versuche wurden zumeist mit permanent Magneten durchgeführt, um eventuell beim Einschalten auftretende Induktionserscheinungen zu eliminieren.
Ansonsten wurde die gleiche Anordnung wie bisher benutzt. Verwendet wurden Legierungen Koerzitivkraft (AlNiCo). Die Polschuhe waren in der von Weiss angegebenen Art abgeschrägt, um eine möglichst große Homogenität des Feldes zu gewährleisten. Die zu untersuchende Flüssigkeit konnte seitlich beleuchtet werden und wurde im Dunkelfeld eines Mikroskops betrachtet.

1.) Versuch: ein zwischen die vertikal gestellten Polschuhe gebrachter Tropfen Eisenchlorid beginnt nach Einschalten des Feldes zu rotieren. Die Rotation konnte an der Bewegung suspendierter Teilchen von Eisenhydroxid deutlich verfolgt werden. (Abb. 7)
Die Teilchen vollführten eine vollständige Rotation und nicht bloß eine lokale Wirbelbewegung. Dies wurde durch Verschieben der Fokussierung des Lichtstrahls und Beobachtung der Teilchenbewegung eindeutig festgestellt. Es handelt sich nun darum, die Abhängigkeit des Phänomens von verschiedenen Umständen zu untersuchen. So sind Beeinflussungen durch die Beleuchtung durchaus denkbar und somit ergibt sich die Notwendigkeit, Kontrollversuche durchzuführen. Diese wurden auf drei verschiedene Arten angestellt:
a) wechselweise Beleuchtung von rechts und links. Die Bewegung erwies sich als unabhängig von der Richtung der Beleuchtung.
b) eine Drehung des Magneten hatte eine ebensolche Drehung der Bewegungsrichtung zur Folge.
c) schließlich wurde als einzige Beleuchtungsquelle eine Kerze in 3 m Entfernung aufgestellt. Beobachtet wurden die Teilchen im Schatten des Bildes der Kerze am Tropfen. Sie beschrieben Schraubenlinien, teils nach oben, teils nach unten, nahmen aber ebenfalls an der allgemeinen Rotation teil.

Die Unabhängigkeit der Vorgänge von der Beleuchtung war somit erwiesen und die Rotation allein auf die Einwirkung des Magnetfeldes zurückgeführt.
Diese stellt nun, und das ist wesentlich, ein völlig neues Phänomen dar. Eine Erklärung nach Art des Faradayschen Versuches ist hier nicht möglich. Dort handelte es sich um eine Kraft auf den stromdurchflossenen Leiter, also auf die bewegte Ladung, während hier die beobachteten Erscheinungen durch eine Kraftwirkung auf statische Ladungen, eben die Ladung der suspendierten Teilchen hervorgerufen werden. Da die Rotation, vom Südpol aus gesehen, im Gegenuhrzeigersinn erfolgt, könnte man auf positive Ladungen schließen und tatsächlich weisen die benutzten Suspensionen (Eisenhydroxid) auch eine positive Ladung auf. Wichtig ist in dieser Hinsicht eine von Whitall angeregte Abänderung des Versuchs bei der im steigenden Maße Ammoniak zum Tropfen hinzu geführt wurde. Sofort trat eine deutliche Abnahme und schließlich Umkehr der Rotation ein. Nun sind die Verhältnisse völlig klar: da bei der Zersetzung des Ammoniak negative Ladungen auftreten, kann die Rotationsumkehr auf die Ladungsumkehr und somit die Rotation selbst auf das Vorhandensein von statische Ladungen in der Flüssigkeit zurückgeführt werden. Eine an ihnen angreifende und von Magneten verursachte Kraft bewirkt die Bewegung. Es ist in diesem Zusammenhang nicht ganz uninteressant darauf hinzuweisen, dass bereits Maxwells den unbestimmten Gedanken einer Drehung um den Magneten hegte. Der experimentelle Beweis war ihm jedoch nicht geglückt.
Wurde der Versuch längere Zeit fortgesetzt, so trat zumeist schon nach einer Stunde Stillstand ein, was man auf eine Entladung zurückführen kann. Jedenfalls genügte die kurze Einwirkung eines elektrischen Feldes (1/10 Sekunde) und die Rotation begann von neuem. Schon diese Tatsache zeigt, dass nicht alle Flüssigkeiten für die Ausführung des Versuches gleich gut geeignet sein werden. Längere Aufbewahrung hat stets Entladung und damit Schwächung des Effektes zufolge.
Auch die Stärke des Magnetfeldes beeinflusst die Rotationsdauer in sichtlicher Weise bei magnetischen Nebenflüssen durch Stäbe aus weichem Eisen trat Verlangsamung der Rotation ein:


Rotationsdauer
ohne Nebenschluss 40 Sekunden
mit Nebenschluss 8 mm² Querschnitt48 Sekunden
ohne     40 Sekunden
mit Nebenschluss 16 mm² Querschnitt
55 Sekunden
8 mm² Querschnitt48 Sekunden
ohne40 Sekunden

Soweit der Versuch. Da es sich um statische Ladungen handelt, kommt im Sinne der alten Nomenklatur nur ein elektrisches Feld als Bewegungsursache in Frage. Da aber die Versuchsanordnung gerade für die Ausschaltung aller nur irgendwie möglichen Potenzialdifferenzen Sorge trug (Verbinden und Erden der Pole, überziehen der Polschuhe mit Pizein oder Glimmer), ist diese Ursache bestimmt nicht vorhanden. Wir erkennen daher, dass wir es hier mit einem völlig neuen Phänomen zu tun haben: der Wirkung eines Magneten auf statische Ladungen.



(5) Die chemische Wirkung des Magnetismus.
Am Anfang unserer Darlegung erwies es sich als notwendig, zur Beschreibung der beobachteten Phänomene eine bestimmte Nomenklatur einzuführen. Gewählt wurden die bisher in der Elektrizität üblichen Begriffe des Feldes, der Ladung usw. Weiterhin ergab es sich, dass manche Begriffe der Elektrizität zusammengesetzter Natur sind und auf andere einfachere zurückgeführt werden können, zum Beispiel: der elektrische Strom auf bewegte Ladungen. In den früher erwähnten Versuchen haben wir im homogenen und inhomogenen magnetischen Felde das Vorhandensein einzelner magnetischer Nord-oder Südladungen festgestellt. Analog zur Elektrizität müssten wir eine bewegte magnetische Ladung nun als magnetischen Strom bezeichnen. Es erhebt sich daher folgende Frage: „Existiert ein solcher magnetischer Strom?“ (Abb. 8)

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Abb. 8:  Äquivalenz von ("Strom"-) Kreisen mit elektrischem Strom und Magnetfeld

Der elektrische Strom hat als wesentliches Kennzeichen zum Beispiel seine chemische Wirkung (von der Wirkung des elektrischen Stromes auf den einzelnen Magnetpol - Ampere-Oerstedt-Versuch wurde schon früher besprochen). Wir beschäftigen uns also mit Untersuchungen über die chemischen Wirkungen des magnetischen Stromes.
1886 hat bereits Gross in den Wiener Akademie Berichten folgendes publiziert: er verwendete zu seinen Versuchen ein gewöhnliches galvanisches Element mit zwei Eisenstäben als Elektroden. Theoretisch ist in diesem Fall bei leitender Verbindung der Stäbe kein Strom und somit auch keine Zersetzung des Elektrolyten zu erwarten, praktisch treten aber durch die stets vorhandenen Ungleichförmigkeiten der Stäbe dennoch gewisse Kontaktladungen auf. Ein in die Schließungsspirale gelegtes Galvanometer zeigt schwache Ströme wechselnder Richtung. Wird jedoch der eine Stab durch das Magnetfeld eines herumgelegten Selenoids magnetisiert, so ändern sich die Verhältnisse sofort in augenfälliger Weise. Es beginnt eine lebhafte Gasentwicklung im Elektrolyten. Das Galvaometer zeigt einen sehr starken Strom an. (Abb. 9) Die Veränderung kann ja nur ihre Ursache in dem Hinzutreten des magnetischen Feldes haben und Gross selbst interpretiert schon im Sinne einer chemischen Wirkung des Magnetismus. Das Phänomen erfuhr jedoch keine weiteren Untersuchungen. Wohl auch deshalb, da die neu entstandene Elektrodynamik und Elektronentheorie das Interesse auf andere Gebiete lenkte. Die in letzter Zeit gefundene Analogie in Elektrizität und Magnetismus ließen auch hier eine Untersuchung zweckmäßig erscheinen. In Analogie zum Oerstedt-Versuch liegt der Gedanke zu einem magnetischen Strom nahe. Nun erhebt sich aber damit sofort die Frage nach der Energiequelle dieser Bewegung. Im Oerstedtschen Fall wird der Strom von einer Volta‘ischen Säule geliefert. Das energetische Äquivalent ist durch die Energie des chemischen Prozesses in der Batterie gegeben. Energieverbrauch hat ein Absinken der Spannung zur Folge. Im Falle des besprochenen Versuchs wäre eine Erklärungsmöglichkeit durch Einwirkung des erdmagnetischen Feldes gegeben. Die Rotation erwies sich aber als unabhängig vom Erdfeld. Weiterhin besteht die Möglichkeit einer Energieaufnahme aus dem Tropfen selbst (chemische Energie). Das liefe jedoch auf ein Perpetuum Mobile zweiter Art hinaus. Bleibt noch die Energie des Magneten selbst. Es fragt sich, ob sie im Gegensatz zur herrschenden Theorie eine Abnahme erfährt.

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Abb. 9
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Abb. 10: "die Polschuhe eines Elektromagneten (benutzt wurde Weicheisen) ragen in eine mit angesäuertem Wasser angefüllte Kammer (1% Schwefelsäure)".


Dazu der Versuch 2.:
Die nunmehr benützte Anordnung ist aus der Skizze zu ersehen: (Abb. 10)
die Polschuhe eines Elektromagneten (benutzt wurde Weicheisen) ragen in eine mit angesäuertem Wasser angefüllte Kammer (1% Schwefelsäure). Zur Messung der entstehenden Gasmengen sind mehrere Ableitungen vorhanden. Die auftretenden Bewegungen wurden mit einem Mikroskop beobachtet. Zur besseren Orientierung waren die Pole in verschiedener Weise ausgebildet, allerdings doch so, dass die Homogenität des Feldes durchaus gewahrt blieb. Zunächst beginnt nach Einleiten der Flüssigkeit der chemische Prozess (H2SO4 plus Fe: Einwirkung der Säure auf die Polschuhe) auch schon ohne Magnetfeld. Die in einem bestimmten Zeitabschnitt entstehende Menge Wasserstoff nimmt mit der Zeit ab. So wurden nach 10 Minuten 17 cm³ Gas gebildet, nach 80 Minuten aber nur mehr 10 cm³. Die Gasblasen nahmen ihren normalen durch Auftrieb und Schwerkraft bestimmten Weg. Dieser Vorgang änderte sich jedoch vollständig nach Einschalten des Feldes. Bei den nunmehr eintretenden Bewegungen war die Wirkung des Auftriebes gar nicht mehr zu erkennen. Blasen wurden entgegen dem Auftrieb nach unten geschleudert, der Großteil jedoch nahm an einer axialen Rotation teil. Diese Rotation fand auch gegen die Wirkung des Auftriebs bei horizontaler Anordnung der Polschuhe statt. Zugleich stieg die erzeugte Gasmengen auf 20 cm³ nach 80 Minuten (Anm.: diese Steigerung des Ertrages der Elektrolyse ist bereits als DRP/Kielguss angemeldet). Auch hier treten also bedeutende Energien chemischer und magnetischer Art auf. Wiederum erhebt sich die Frage nach der Quelle dieser Energien. Auch hier ist beim Versuch am Elektromagneten keine einfache und eindeutige Aussage möglich. Vielmehr sind die energetischen Verhältnisse durch die auftretenden Wärmeverluste vielfach kompliziert. Zur quantitativen Untersuchung wurden daher wieder permanente Magnete herangezogen.

3. Versuch:
die Anordnung kann der Abbildung entnommen werden: (Abb. 11) eine Doppeleprouvette war an ihrem unteren Ende durch eine mehrfach durchbrochene Glaswand getrennt. Die Lücken wurden mit Asbest ausgefüllt. Dadurch konnten die am Nord- und Südpol entstehenden Gasmengen getrennt aufgefangen werden, ohne dass damit die Verbindung für den zersetzenden Strom unterbrochen wurde. In den unteren Teil des Glasgefäßes ragten von beiden Seiten die Polschuhe des AlNiCo-Magneten. Sie waren während des Versuches metallisch verbunden. Nachdem die Gefäße mit 4 % Schwefelsäure angefüllt worden waren, wurden die entstandenen Gasmengen getrennt aufgefangen und chemisch untersucht. Nach 2 Stunden und 50 Minuten entwickelten sich über dem Südpol 41 cm³, über dem Nordpol 52 cm³ Gas. Außerdem wurden am nördlichen Polschuh zahlreiche schmale Kanäle ausgefressen (Tiefe 1,5 mm, Durchmesser 0,2 mm), während der Südpol völlig unberührt blieb. Hier trat also besonders deutlich die Beteiligung des Magneten selbst an der Reaktion in Erscheinung. Es konnten auch alle Bewegungen der Gasblasen in der Art, wie sie bei Versuch 2 auftraten, beobachtet werden.

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Abb. 11:         Zersetzung von Wasser mit Magnetfeld, Magnetolyse, siehe kapitel-02-04

"Eine Doppeleprouvette war an ihrem unteren Ende durch eine mehrfach durchbrochene Glaswand getrennt. Die Lücken wurden mit Asbest ausgefüllt. Dadurch konnten die am Nord- und Südpol entstehenden Gasmengen getrennt aufgefangen werden, ohne dass damit die Verbindung für den zersetzenden Strom unterbrochen wurde."


(6) Die Prüfung der energetischen Verhältnisse.
Aus Anziehungsversuchen mit dem mitgelieferten Polschuh (maximale Entfernung, in der ein Heranziehen des Polschuhs an den Magneten noch auftrat) konnten durchschnittliche Werte für die Polstärke des Magneten ermittelt werden. Einige Tage nach Abnehmen der Polschuhe erwies sich der Magnet auf diese Weise als völlig konstant. Gleichzeitiges Überprüfen mit dem ballistischen Galvanometer hatte dasselbe Ergebnis. Nun wurde aber der Versuch, wie 3 , durchgeführt. Nach drei Tagen ergab sich, nach beiden Methoden, eine Abnahme der Polstärke um 1500 Maxwells. Dabei ist zu betonen, dass der Magnet selbst mit der Flüssigkeit nicht in Berührung stand und daher auch nicht dem Einfluss der Säuren ausgesetzt war und außerdem war die Koerzitivkraft eine sehr große, so dass einige 1000 Amperewindungen zur Erzeugung von Änderungen im festgestellten Ausmaß nötig gewesen wären. Trotz dieser Abnahme die nun aber ohne weiteres mit der Arbeit, die bei der Reaktion verbraucht wurde, in Verbindung gebracht werden kann, blieb der Magnet nach dem Experiment weiterhin konstant auf dem neuen tieferen Wert.
Hier ist auch das Analogen zur Abnahme der Spannung der Volta‘schen Säulen beim ersten Versuch. Es ergibt sich somit die Möglichkeit, den Begriff des magnetischen Stromes einzuführen. Es ist an dieser Stelle sehr bemerkenswert, dass eine derartige Definition bereits 1935 auf dem internationalen Kongress der Elektrotechniker in Brüssel getroffen wurde: bezeichnet ein Pragilbert die praktische Einheit der Magnetomotorischen Kraft (MMK), so gilt nach dieser Definition die Relation
   1 Watt = 1 Pragilbert * praktische Einheit des magnetischen Stromes,       die ihr völliges Analogon in der Beziehung:
   1 Watt = 1 Volt * 1 Ampère hat.

Dem Umfang des Gebietes entsprechend, konnten diese Untersuchungen anfangs nur qualitativ sondierend durchgeführt werden. Doch war auch dieses Ergebnis völlig neuen Charakters und gab Anlass zu weiteren Überlegungen. Die bei der Untersuchung verwendete Apparatur ist aus der Abbildung zu ersehen. Sie wird in Zukunft kurz als Schaltung A zitiert werden. Zwischen den Polschuhen eines Elektromagneten befindet sich das Gefäß mit der zu untersuchenden Flüssigkeit, der Magnet selbst besitzt bei d eine Unterbrechung die durch eine Glimmerschicht isoliert ist, um auch elektrische Potenzialdifferenzen auf die Polschuhe übertragen zu können. Die Polschuhe selbst waren, je nach der Art der Untersuchung, entweder vergoldet, aus reinem Nickel (99,99 %) oder mit einer Gummischicht sorgfältig überzogen. Aus den zahllosen Experimenten seien hier nur einige kurz angeführt:
1) Magnetoden vergoldet, als Flüssigkeit aqua bidestillata. Bei Einschalten des Magneten zeigten sich einige Diskontinuitäten in der Flüssigkeit. Der, auch bei Normalumständen einsetzende Lösungsprozess von Metallen in Flüssigkeiten, schien bedeutend verstärkt.

2) Magnetoden vergoldet, Flüssigkeit Eisenchlorid. Nach längerem Betrieb des Magneten zeigten sich an den Rändern der Polschuhe deutliche Auflösungserscheinungen und die Goldschicht war mehrfach durchbrochen.

3) Magentoden Nickel, Flüssigkeit aqua bidestillata. Da sich praktisch jedes Metall in geringen Mengen in Wasser auflöst, wurde die Anordnung zunächst 24 Stunden ohne Magnetfeld stehen gelassen. Nach dieser Zeit konnte mit empfindlichen chemischen Reagenzien (Dimethylglyoxim) kein gelöstes Nickel mehr in Wasser nachgewiesen werden. Nun wurde das Magnetfeld eingeschaltet und die Lösung nach einer halben Stunde wieder auf Nickel geprüft. Die Reaktion verlief deutlich im positiven Sinne (starke Rotfärbung).

4) Magnetoden Nickel, Flüssigkeit Nickelsulfat. Die Lösung war vortrefflich klar und zeigte feste Teilchen auch bei mikroskopischer Beobachtung nur in sehr geringen Mengen. Wieder genügte nur eine halbe Stunde magnetische Einwirkung, um die Lösung in eine Suspendierung großer Dichte zu verwandeln. Ein durch die Flüssigkeit hindurch geschickter fokussierter Lichtstrahl wies nun deutlich den Tyndalleffekt auf. Tags darauf waren die entstandenen Teilchen koaguliert und als Gel zu Boden gesunken.

5) Anordnung 4 wurde 65 Stunden lang bei konstanter Temperatur und geringer Amperewindungszahl in Betrieb gehalten. Durch leitende Verbindung der Magnetoden war jede elektrische Einwirkung ausgeschlossen. Wie in 4 konnte die anfangs schon beschriebene Zersetzung der Lösung beobachtet werden, doch bildeten sich auch Kristalle und Gasblasen die auf ein Ablaufen chemische Reaktion hindeuten.

6) Magnetoden Eisen, Flüssigkeit Kupfersulfat und nach Einschalten des Magnetfeldes bildeten sich in der Nähe der Magnetoden zahllose rote Pünktchen und bewirkten eine fast augenblickliche Verfärbung der Flüssigkeit. Im weiteren Verlaufe bedeckten sich die Magnetoden mit einer dicken Schicht von schwammig aufgelockertem Kupfer. Die mikroskopische Beobachtung ermöglichte es, die Entstehung der Kupferteilchen, vor allem ihre Bewegung eingehend zu verfolgen.
Damit ist der Anschluss an § 2 hergestellt. Es sind die gleichen Bahnformen zu beobachten, die schon dort erwähnt wurde: die Schraubenlinien (helical path).
Die Richtung der Rotation lässt die Anwesenheit positive elektrischer Ladung auf dem Teilchen vermuten. Im Großen wurden die hier beobachteten Erscheinungen schon 1857 von RAMSDEN beschrieben.
Der kurze Überblick über die vorerst nur qualitativ durchgeführten Experimente zeigte deutlich eine Beeinflussung von Lösungen und Lösungsvorgängen durch die Einwirkung von Magnetfeldern. Übrigens wurde bereits anlässlich der Untersuchung des energetischen Äquivalents der im magnetischen Feld verursachten Bewegungen eine ganz bestimmte Art chemische Aktion des Magneten erwähnt: seine Einwirkung auf den Verlauf der Reaktion Säure + Eisen. Es konnte eine Verstärkung der Gasentwicklung festgestellt werden. Es ist nun naheliegend, eine ähnliche Anordnung zu quantitativen Messungen zu verwenden. Es handelt sich nun um Effekte, die genauso im elektrischen Feld auftreten (Elektrolyse). Daher können Vergleiche sehr leicht durchgeführt werden und es wird sich darum handeln, gleiche Wirkungen sowohl mit magnetischen, als auch mit elektrischen Feldern hervorzubringen und sie nach der Intensität ihrer Ursache quantitativ zu beschreiben. Um solche Vergleiche schnell und exakt durchführen zu können, wurde folgende Anordnung benutzt: Die Grundlage bildet wieder der Elektromagnet mit Küvette, der bereits bei dem qualitativen Untersuchungen zur Verwendung kam. Zusätzlich wurden zwischen die Magnetoden zwei Platinfolien gebracht, durch die es möglich war, gleichzeitig mit dem magnetischen Feld ein zu ihm paralleles elektrisches Feld zu erzeugen. Die technische Ausführung zeigte die Abbildung: (Abb. 12)  N S sind die Magnetoden, die diesmal einer dünnen Glasschicht überzogen waren, Pt die durch d mit den Magnetoden leitend verbundenen Platinfolien. Der Kürze wegen wird diese Anordnung stets als Schaltung B zitiert werden. Nun ist eine solche Apparatur besonders zu Differenz versuchen geeignet. Es handelt sich ja darum, die Existenz von magnetischen Strömen, d.h. von Erscheinungen solcher Art nachzuweisen, wie sie auf dem Gebiet der Elektrizität bei Einwirkung elektrischer Felder auf dissoziierte Flüssigkeiten stattfinden. Im elektrischen Fall ist die Wirkung deutlich polar und gibt Anlass zu der Unterscheidung zwischen Anode und Kathode. Nun weist auch jeder Magnet polare Eigenschaften auf. Es ist also zu vermuten, dass die durch die qualitativen Untersuchungen bereits als existent erwiesene chemische Wirkung ebenfalls polarer Natur sein wird. Es besteht somit die Möglichkeit eine Änderung des Verlaufs der chemischen Reaktion bei gleichzeitiger elektro-magnetischer Einwirkung. Dies die gedankliche Voraussetzung zur Durchführung des Experiments. Damit wird aber die Art der technischen Durchführung bereits weitgehend festgelegt. Es ist das quantitative Ergebnis eine Reaktion (etwa die in einer bestimmten Zeiteinheit abgeschiedene Gasmenge) zu untersuchen
1) ohne Magnetfeld
2) mit Magnetfeld aber ohne elektrisches Feld
3) mit Magnetfeld und elektrischem Feld. Hier sind zwei Varianten möglich
  A) Nordpol und Kathode auf der gleichen Seite,
  B) Südpol und Kathode auf der gleichen Seite. Daneben muss zur Feststellung der Konstanz der chemischen Reaktion
      steht wieder eine Messung ohne Felder eingeschaltet werden. Die Tabelle zeigt das Ergebnis zweier Versuchsreihen

Vers. 1/8/43
Gasentwicklung in 10 Minuten in ccm
Vers. 1/11/43
Gasentwicklung in 10 Minuten in ccm
ohne Feld
chem Prozess allein 1,2  
ohne Feld
Chem Prozess allein... 1,1
Kathode unten
(kein Magn. Feld) ...1,9
Kein Feld
Chem Proz. allein .....1,1
Kathoden unten
Kein Magn. Feld.......1,8
Anode unten
kein magn. Feld ........5,0
Kathode unten
Nordpol unten .........2,0
Anode unten
Südpol unten ............2,9
Kathode unten
Südpol unten............1,1
Anode unten
Nordpol unten ..........2,4
Kein Feld
Chem Prozess allein ...1,2
Anode unten
kein magn. Feld........3,1
Kathode unten
Nordpol unten.............1,3
Anode unten
Südpol unten...........1,8
Kathode unten
Südpol unten..............1,15 
Anode unten
Südpol unten............1,4
Kein Feld
Chem. Prozess allein. 1,1
Kein Feld
Chem. Prozess allein.. 1,1
Kein Feld
Kathode unten.......... 1,175   



Als chemischer Prozess diente die Einwirkung verdünnter Schwefelsäure auf Eisen, als Maßstab die in 10 Minuten entwickelte Gasmenge. Die Art der Schaltung ist jeweils angegeben. Bemerkenswert ist die deutliche Verstärkung der Reaktion in dem Fall, dass Nordpol und Kathode vereinigt sind. In gleicher Weise wirkt die Kombination Südpol-Kathode. Umgekehrt scheinen Nordpol und Anode einander entgegenzuwirken. Jedenfalls ist bei dieser Schaltung eine Verminderung der Gasentwicklung zu verzeichnen. Endgültige Schlüsse können aus diesen Versuchen noch nicht gezogen werden, doch wird die chemische Aktivität des Magnetismus nicht mehr zu übergehen sein.

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Abb. 12: "Die Grundlage bildet wieder der Elektromagnet mit Küvette, der bereits bei dem qualitativen Untersuchungen zur Verwendung kam. Zusätzlich wurden zwischen die Magnetoden zwei Platinfolien gebracht, durch die es möglich war, gleichzeitig mit dem magnetischen Feld ein zu ihm paralleles elektrisches Feld zu erzeugen. Die technische Ausführung zeigte die Abbildung:  N S sind die Magnetoden, die diesmal einer dünnen Glasschicht überzogen waren, Pt die durch d mit den Magnetoden leitend verbundenen Platinfolien."Abb. 13:
"Bemerkenswert ist die wurde die entgegengesetzte Rotation der Blasen unter Teilchen."


(7) Weitere Untersuchungen über die Bewegungen in Flüssigkeiten
Im Verlauf der Experimente, die die chemische Wirkung des Magnetismus zu erweisen hatten ergaben sich weitere wichtige Aufschlüsse über die Bewegung von in Flüssigkeiten suspendierten Teilchen. Diese Resultate sind insofern von Interesse, als sie die schon beschriebenen Gesetzmäßigkeiten, nämlich die Existenz von polarer und axialer Bewegung zugleich aufs Neue deutlich nachweisen konnten. Doch bringt jede Abänderung der Versuchsbedingungen neue Effekte zu Tage. Es erfolgt daher eine Aufzählung der experimentellen Ergebnisse, insofern sie von prinzipieller Bedeutung sind.

1) Schaltung B, elektrisches und magnetisches Feld zugleich. Flüssigkeit: Kupfersulfat
a) Das bei der Elektrolyse an den Elektroden abgeschiedene Kupfer bildet eine dünne Säule, die langsam an Höhe zunimmt.
b) gleichzeitig ist eine deutliche Rotation der gesamten Flüssigkeit festzustellen.
Beide Phänomene sind bekannt, a) folgt aus den elektrolytischen Gesetzen, b) wurde anlässlich der Betrachtung axialer Bewegungen in Flüssigkeiten näher beschrieben. Nun kann aber unter Umständen der entstandene Kupferbaum bis zur Anode weiterwachsen und schließlich eine leitende Verbindung + -  herstellen. In diesem Fall setzt sofort eine deutliche Verstärkung der Rotation ein und dieses Ergebnis ist von besonderer Wichtigkeit. Es wurde bereits früher der (idealisierte) Fall des um den Strom rotierenden Magnetpols in Parallele gesetzt zur Rotation geladener Teilchen im Magnetfeld. Es erschien auf diese Weise möglich den Begriff des magnetischen Stromes einzuführen. Doch war dort die Analogie noch nicht vollständig, es fehlte ein wichtiges Element der magnetische Leiter. Beim ersten Versuch sind zwei deutlich abgegrenzte Bereiche vorhanden – Leiter und Umgebung. Bei der Bewegung des fiktiven Einheitspols ist es nun wesentlich, dass dabei das Leiterstück mit umfasst wird, da nur in diesem Fall das magnetische Linienintegral einen von Null verschiedenen Wert annimmt. Im Magnetfeld ist keine solche ausgezeichnete Linie vorhanden und die Kreisbewegung geht in jede Stelle des Magnetfeldes vor sich. Es erscheint also am Begriff des Stromes ein sehr wichtiges Element zu fehlen. Der eben erwähnte Versuch zeigt nun dass die Dinge doch ein wenig anders liegen müssen. Denn  1) findet die Rotation schon vor Kurzschluss der Elektroden statt und 2) ist bei Kurzschluss eine deutliche Verstärkung wahrzunehmen. Dies zeigt aber, dass es sich 1) und 2) nur qualitativ unterscheiden, dass sie aber derselben Erscheinungsgruppe unterzuordnen sind d.h. dass die Rotation um den Leiter und die Rotation im Feld und ohne Leiter durchaus parallele Erscheinungen sind.

2) Schaltung A, Magnetoden: weiches Eisen; Flüssigkeit: angesäuertes Wasser.
Der chemische Prozess Säure + Eisen verläuft ohne Magnetfeld durchaus normal. Der Weg der Blasen ist durch den Auftrieb allein bestimmt. Dieses ändert sich völlig beim Einschalten des Feldes. Die dabei auftretenden Rotationen sind bereits an anderer Stelle ausführlich beschrieben worden. Es handelte sich dort um die Bewegung zahlreicher Gasblasen. Wird hoch verdünnte Säure verwendet, so ist die Zahl der Gasblasen nur gering. In diesem Fall kann aber eine einzelne Blase beobachtet und in ihrer Bahn verfolgt werden. Die Einzelbeobachtungen zeigen, dass neben axialen Bewegungen auch rein polare auftreten, ja, dass es möglich ist, eine Blase durch oftmaliges Kommutieren mehrmals in der Vertikalen hin und her zu führen. Die Bewegung tritt auch dann ein, wenn die Magnetpole durch Glasplatten von der Blase getrennt werden. Dies zeigt, dass auch Gasblasen mit magnetischen Ladungen behaftet sein können.

3) Schaltung A, Magnetoden: Eisen; Flüssigkeit: 4 % angesäuertes Wasser. Kolloid Teilchen.
Bemerkenswert ist die wurde die entgegengesetzte Rotation der Blasen unter Teilchen. (Abb. 13)

4) Schaltung B.
Beobachtet wurde die Rotationsrichtung chemisch erzeugter Gasblasen unter der gleichzeitigen Einwirkung eines elektrischen und eines magnetischen Feldes. Die Zeichnung zeigt die Abhängigkeit der Rotationsrichtung von der Art der Schaltung der beiden Felder. Umkehr der Rotationsrichtung trat sowohl bei Umkehr der elektrischen, als auch bei Umkehr des magnetischen Feldes auf. Wieder rotieren Kolloid Teilchen andersherum als Gasblasen.


(8) Zusammenfassung.
Es wurde im Verlauf der Darstellung eine Reihe von Erscheinungen ausgeführt, die bisher teils unbekannt, teils wenig beachtet waren. Es ergab sich weiterhin die Notwendigkeit, diese Erscheinungen in sinnfälliger Weise zu beschreiben, d.h. vor allem, die hier nötigen Begriffe zu finden. In vielen Fällen erwies es sich als zweckmäßig, dass bereits ausgebildete Begriffssystem der Elektrodynamik nach sorgfältiger Kritik auf die neuen Erscheinungen zu übertragen. Dieses involviert noch keinerlei Theorie, sondern führt nur eine gewisse Bezeichnungsweise ein.
Allerdings können nun aus der Möglichkeit einer vollständigen Übertragung des elektrodynamischen Begriffssystems auf die magnetischen Erscheinungen weitere Konsequenzen gezogen werden. Die gleichen Begriffe deuten auf gleiche Ursachen und dies lässt eine Parallelität auch der Erscheinungen als durchaus plausibel erscheinen. Andererseits wurden aber Beobachtungen aufgeführt, die auf keinen Fall in althergebrachter Weise gedeutet werden können, so zum Beispiel, um den einfachsten Fall herauszugreifen, die Rotation des Eisenchloridtropfens zwischen den Magnetpolen. Es scheint hiermit durch diese Ergebnisse ein neuer Weg der Beschreibung elektromagnetische Erscheinungen geboten. Und da ist es durchaus von Vorteil, wenn alle experimentellen Ergebnisse in systematischer Ordnung zur Verfügung stehen. Die folgende Tabelle gibt einen Überblick über das bisher Erreichte:

Elektrizität
Magnetismus
1) Im homogenen elektrischen Feld bewegte Körper, Umkehr der Bewegungsrichtung mit Umkehr des Feldes. Elektrische Ionen, Faraday 1930
1) Im homogenen magnetischen Feld bewegte Körper, Umkehr der Bewegungsrichtung mit Umkehr des Feldes. Magnetische Ionen. 1930, 1941.
2) Erzeugen positiver und negativer elektrischer Ladung durch Reibung
2) Erzeugung von Nord-und südmagnetischen Polen, Reibung 1941
3) Elektrophorese, Preuß 1809 3) Magnotophorese 1941
4) Koagulation von Teilchen im elektrischen Feld4) Koagulation von Teilchen im magnetischen Feld 1941.
5) Elektrophotophorese 1920
In einem homogenen elektrischen Feld bewegen sich Körper mit oder gegen die Richtung des Feldes, wenn sie stark bestrahlt werden. Sie reversieren mit dem Feld und ihre Geschwindigkeit ist eine Funktion der Feldstärke und der Intensität des Lichtes   
5) Magnetophotophorese 1930. Dasselbe im magnetischen Feld
6) Elektrolyse des Wassers, 1?88 
6)  Magnetolyse des Wassers bereits am Beginn des 19. Jahrhunderts versucht. (Fresnel 1880). 1942 von Ehrenhaft mit dem Elektromagneten durchgeführt, 1944 mit dem permanenten Magneten.
7) Verlust der Polstärke einer Voltabatterie im Verlauf der Elektrolyse
7) Verlust der Polstärke des so genannten permanenten Magneten bei der Magnetolyse.
8) a) magnetischer Wirbel um den elektrischen Strom
b) Ablenkung der Magnetnadel durch die Pole der Voltabatterie verbindenden Draht. Messung der Stromstärke nach Ampere durch die Arbeit des den Strom umkreisenden Einheitspoles.
8) a) elektrischer Wirbel um den die beiden Pole des so genannten permanenten Magneten verbindenden Draht. 1944.
b) Messung der Intensität des magnetischen Stromes durch die Arbeit der den Strom umkreisenden Einheitsladung (Oersted)

9) Spiralbahnen von Blasen und Teilchen im konstanten homogenen Magnetfeld, in Flüssigkeiten, sowie in Gasen.
10)  Bewegung einer einzelnen elektrischen Ladung. Folge: Magnetfeld (Rowland 1876)  
10) Bewegung eines einzelnen Magnetpols. Folge: elektrisches Feld (Faraday Induktionsversuch 1831)



(9) Die Lorenzkraft
Für die Kräfte, die auf schnell bewegte elektrische Ladungen im Magnetfeld einwirken, hat Lorenz den einfachen Ausdruck
k= const (VH) angegeben. Die Aufnahmen von Kathodenstrahlbahnen unter dem Einfluss magnetischer Felder weisen andererseits – was die Form betrifft – eine große Ähnlichkeit mit den beobachteten Schraubenbahnen auf. Man könnte daher versucht sein, die im vorigen Kapitel beschriebenen Bewegungen auf die Wirkung einer Lorenzkraft zurückzuführen.
Dies ist jedoch aus zwei Gründen nicht möglich.
1) Deshalb nicht, da die Bewegung im Magnetfeld auch dann eintrat, wenn elektrisches und magnetisches Feld parallel geschaltet waren. Im elektrischen Feld allein bewegen sich die Teilchen in polare Richtung, stellen also einen Strom parallel zur Richtung des später hinzukommenden Magnetfeldes da. Obwohl in diesem Fall (VH)=0 sein müsste, findet dennoch bei zusätzlichem Einschalten des Magnetfeldes deutlichere Rotation statt.
2) Ist die Lorenzkraft gegeben durch 1/c. (VH), d.h. sie erreicht erst bei V nahezu der Lichtgeschwindigkeit eine merkliche Größe – Die beobachteten Geschwindigkeiten liegen aber weit unter dem geforderten Wert.


(10) Mathematische Betrachtungen.
Die Maxwellschen Gleichungen sind unsymmetrisch in Bezug auf das Glied H. Aus rein mathematischen Erwägungen formulierte Heavyside seit 1895 die zweite Gleichung in der Form rot E =-μ/c dH/dt + 4π s/c H, die im zweiten Glied bereits den magnetischen Strom enthält. Diese symmetrische Anordnung wird durch die besprochenen Versuche sehr wahrscheinlich gemacht. Ein zweites ebenfalls experimentelles Argument ist folgendes: durch Elimination von H ist es möglich, eine Gleichung nur in E zu erhalten. Je nachdem, ob man die Maxwellsche oder die Heavysidesche Form der zwei Maxwellschen Gleichung verwendet, resultieren zwei verschiedene Differentialgleichungen. Eine davon ist als Telegrafengleichung bereits weit gehend in Verwendung und hat sich in der Praxis bestens bewährt – es ist diejenige, die das Glied des magnetischen Stromes enthält.
Überhaupt sind in der theoretischen Physik der letzten Jahre in steigendem Maße Bemühungen zu verzeichnen, die auf eine weitgehende Parallelstellung Elektrizität – Magnetismus hinaus laufen. So führen Bedge und Adams als Kraftwirkung auf die magnetische Ladung den Ausdruck F = H + 1/c (V E) ein (1943). Dirac erklärt, dass die moderne Quantentheorie den magnetischen Einzelpol ohne weitere Zusatzhypothese zur Folge habe. Doch hat auch hier in letzter Hinsicht das Experiment zu unterscheiden. Und dieses zeigt, dass auch die Voraussetzung einer neuen „kombinierten“ Theorie, nämlich die Kraftlinienvorstellung einer eingehenden Prüfung unterzogen werden muss.


(11) Photophorese.
Bei allen bisherigen Untersuchungen musste bei der Beobachtung eine bestärke Beleuchtung angewandt werden. Bereits bei den Versuchen im homogenen Feld wurde beobachtet, dass dabei eine Einwirkung der Lichtintensität auf die von der Bahnen der zu bemerken war. Soll man nun über die Wirkung des Feldes eine nähere Aussage machen so wird zuerst die Wirkung des Lichtes zu untersuchen und von der des Feldes zu trennen sein. Wir besprechen daher nur die ponderomotorischen Kräfte des Lichtes.
Die bisher bei Untersuchungen dieser Art verwandte Anordnungen bestanden zumeist aus drehbar aufgehängten Flügeln, Lamellen usw. Die Testkörper waren also einmal in ihrer Bewegung eingeschränkt, andererseits viel zu groß den zu messenden Kräften gegenüber. Die Kondensatoranordnung bietet nun mit ihren suspendierten Teilchen genügend kleine Probekörper, die außerdem nach allen Richtungen frei beweglich sind. Wie bereits erwähnt, kommen auf diese Art noch Kräfte von 10-12 zur Auswirkung. Ein anderer Effekt ist dabei ebenfalls ausgeschaltet: jeder größere Körper enthält an seiner Oberfläche eine Gasschicht absorbiert, die in ihren Ausmaßen von dem Druck abhängig ist der im Untersuchungsraum herrscht. Die Kompliziertheit der Verhältnisse hat zur Folge, dass Versuche mit Lamellen und drehbaren Flügeln nur sehr schwer reproduzierbar sind und daher nicht zur Aussagen allgemeiner Art verwendet werden können. Auch diese Nebenwirkung fällt in der Kondensatoranordnung weg. Dementsprechend sind hier prinzipiell neue Ergebnisse zu erwarten:
Beobachtet wurde die Bewegung suspendierter Teilchen unter der Wirkung eines schmalen Lichtstrahls. Sie bewegen sich entweder in die Richtung des Lichtstrahls oder dagegen, verhalten sich also lichtpositi v oder lichtnegativ, wie die von Ehrenhaft gewählte Bezeichnung lautet. Nun wurden zur Erklärung dieser Erscheinung bereits mehrere Hypothesen aufgestellt. Einige von ihnen versuchen die Bewegung durch Radiometerwirkung zu erklären. Sie können einen Teil der Phänomene erklären, werden jedoch nicht allen Beobachtungen gerecht, zum Beispiel der Tatsache, dass ein Teilchen in seiner Bewegung innehält, einige Zeit lang in Ruhe verharrt, um dann in entgegengesetzter Richtung weiter zu eilen. Auch kann plötzliche Umkehr der Bewegungsrichtung beobachtetet werden.
Neben dieser so genannten longitudinalen Photophorese treten auch transversale Bewegungen senkrecht zum Lichtstrahl auf. Mikrofotografische Aufnahmen zeigen jedoch, dass in beiden Fällen die Helicoide die wichtigste Bahnform darstellt. Durch die letzterwähnten Ergebnisse waren die weiteren Versuche bereits festgelegt. Die Richtung der Schraubenachse erschien von sekundärer Bedeutung gegenüber der Tatsache, dass stets und unter allen Umständen rotierende Bewegung der Teilchen auftraten. Die Abhängigkeit dieser Rotation von verschiedenen Nebenumständen wurde daher eingehend untersucht. Und dabei war folgendes festzustellen:

1) Es besteht eine Abhängigkeit der Rotationsgeschwindigkeit von der Art des verwendeten Materials. Eisenteilchen vollführen 40 Rotationen in der Sekunde, Chrom 180, Rauch 185, alles in weißem Licht.

2) Versuche mit ultravioletten Licht und Röntgenstrahlen zeigen dieselben Effekte, jedoch quantitativ verschieden je nach der Frequenz der benutzten Strahlung. Auch ist eine deutliche Abhängigkeit der Rotationsfrequenz von der Intensität des verwandten Lichtes festzustellen.

3) Die Erscheinungen ändern sich im Magnetfeld. Ein durch longitudinale Photophorese bewegtes Teilchen (Fe) vergrößert den Durchmesser seiner Schraubenlinien in einem Magnetfeld von 50 Gauß auf das siebenfache. Gleichzeitig ist eine Vergrößerung der Lineargeschwindigkeit festzustellen.

4) Befindet sich das Teilchen unter der Einwirkung transversaler Photophorese, so wird es durch ein gleich starkes Feld senkrecht zu seiner Bewegungsrichtung abgelenkt. Bei Umkehr des Feldes kehrt sich gleichfalls die Bewegung des Teilchens um.


(12) Was die Richtung der Schraubenachse betrifft sind zwei Versuche von Bedeutung
1) Ein Testkörper fällt durch zwei parallel übereinander angeordnete Lichtbündel entgegengesetzter Richtung. Erweist sich in beiden Fällen als lichtpositiv.

2) WHITELAW-GRAY verwendet: zwei gekreuzte und zueinander senkrechte Lichtbündel von der Richtung Nord-Süd und Ost-West. Die Beleuchtung erfolgte aus Nord und West. Ein im NS Strahl lichtpositives Teilchen erwies sich in OW als lichtnegativ.

3) Folgender Versuch zeigt einen Zusammenhang zwischen Achsenbewegung und Rotation: Wird ein Rauchpartikelchen mit sehr langweiligen Licht bestrahlt, so vollführt es eine unruhig zitternde Bewegung nach Art der BROWNschen. Im grünen Licht beginnt es langsam im lichtpositiven Sinn gradlinig zu wandern. Die Schraubenbewegung setzt erst bei höherer Frequenz ein und vergrößert den Durchmesser mit wachsender Frequenz des eingestreuten Lichtes.

Die beobachteten Bewegungen sind ganz allgemeiner Art. Sie treten auch bei organischer Materie auf, so dass Ehrenhaft am Ende seiner Untersuchungen zu dem Ergebnis kam:
das Licht tritt die Materie genau so, wie andererseits durch Materie eine Drehung der Polarisationsebene des Lichtes bewirkt werden kann.







2.  Felix Ehrenhaft,
Über die Photophorese, die wahre magnetische Ladung und die schraubenförmige Bewegung der Materie in Feldern,
        Teil I   Acta Physica Austriaca, 4 (1951) 461-488
        Teil II  Acta Physica Austriaca, 5 (1952) 12-29




2.1 Abbildungen aus "Photophorese"


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Abb. 1. Versuchsanordnung für Mikrobeobachtungen
H1 = vertikales, kommutierbares Magnetfeld
H2 = horizontales, kommutierbares Magnetfeld
E =  vertikales, kommutierbares elektrisches Feld
B =  Blickfeld des Mikroskops
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Abb. 2. Anordnung zur visuellen Beobachtung von Schraubenbahnen.
ehrenhaft-abbildungen-seite-480-483_abb-03.jpg
Abb. 3. Zelle des Ehrenhaftschen Mikromagneten, oberes Polstück mit Längsbohrung. (B)
ehrenhaft-abbildungen-seite-480-483_abb-04_g.jpg
Abb. 4 Bahnen von Eisen- oder Chromteilchen, welche in einem horizontalen homogenen Magnetfeld fallen.
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Abb. 5 und 6. Bewegung von Teilchen in inhomogenen Magnetfeldern.
ehrenhaft-abbildungen-seite-480-483_abb-07_g.jpg
Abb. 7. Wirkung des elektrischen Stromes auf magnetische Materie.
Oersted: Einstellung der Magnetnadel
Ampère: Definition des elektrischen Stromes
Schedling: Tatsächliche Bahn eines Probekörpers    (Ehrenhafts Mitarbeiter J. A. Schedling)
ehrenhaft-abbildungen-seite-480-483_abb-08_g.jpg
Abb. 8. Ergebnisse der Frequenzkontrollen im Verlauf des 24stündigen Dauerversuches an kreisenden Partikelln (Ablesegenauigkeit: +- 1/3 Umlauf/sec. ) 
"Kurt Desoyer und Else Scheu haben vom 30.11. bis 1.12.1949 einen 24 stündigen Dauerversuch mit Frequenzkontrolle an kreisenden Graphitpartikeln in Argon bei 10 mm Druck bei Glühlampenlicht durchgeführt. Beobachtet wurde eine Gruppe von sechs Kreisen, wie Abb. 8 zeigt. Durchmesser und Aussehen bleiben weitestgehend konstant. Anzeichen einer bevorstehenden Änderung waren nicht vorhanden, als der Versuch nach 24 Stunden ab gebrochen wurde. Außer einem Kreis (Nr. 4) der bei einer kurzzeitigen Stromschwandkung verlorenging, waren alle andern noch in unveränderten Lagen im Strahl. Die Umlauffrequenz wurde stündlich stroboskopisch gemessen."  Teil II, Seite 15
ehrenhaft-abbildungen-seite-480-483_abb-09_g.jpg
Abb. 9. Schematische Zeichnung zu den Versuchen an stationären Kreisen in zwei Strahlen. Verhalten desselben kreisenden Teilchens in den zwei entgegengesetzten Lichtstrahlen I und II:
Der Umlaufsinn kehrt sich beim Übergang in den unteren Strahl um, bleibt also bezüglich der Lichtrichtung gleich. Verschiebung durch ein longitudinales Magnetfeld in beiden Strahlen gleich bezüglich des Magnetfeldes, Durchmesseränderung spiegelbildlich bezüglich des Fokus.
(0 Lage ohne Magnetfeld, 1 im Magnetfeld H1, 2 im gleich starken, kommutierten Magnetfeld H2)




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Abb. 10, Eisen in Luft, horizontales Magnetfeld (20 Gauß). Ein nordmagnetisches Teilchen bewegt sich teils nur im Erdfeld (senkrechte Bahnlinie; im mehrfach kommutierten künstlichen Magnetfeld (waagerechte Bahnteile). Aufgenommen im Mikroskop, Apertur 0,3 GesamtbeIichtungszeit mehrere Sekunden. (Aufnahme Ernst Reeger)
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Abb. 11 a und b. Eisen in Luft, horizontales Magnetfeld (20 Gauß). Nordmagnetisches Teilchen bewegt sich im wiederholt kommutierten Magnetfeld hin und her und beschreibt dabei eine Schraubenbahn mit einer Frequenz von ca. 5/sec.

Bild 11 a: Blickrichtung: senkrecht zum Magnetfeld:

Bild 11 b: Blickrichtung parallel zum Magnetfeld, das Teilchen geht mehrere Male durch die Schärfenebene des Mikroskops. wobei man jeweils eine einzelne Schraubenwindung sieht. Aufgenommen im Mikroskop. Apertur 0,3; Gesamtbelichtungszeit (11a) 8 Sekunden (Aufnahme Ernst Reeger)
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Abb. 12. Fallendes Eisenteilchen: horizontales homogenes Magnetfeld (7000 Gauß): Beleuchtung von unten. Das Teilchen fällt ein Stück unabgelenkt und biegt dann aus der Vertikalen in Feldrichtung ab. (Aufnahme Josef Ferber)

Abb. 13. Fallendes Fer Omega-Teilchen: horizontales homogenes Magnetfeld (7000 Gauß); die Beleuchtung des Teilchens ist zweimal unterbrochen. Das Teilchen behält seine Ablenkung im Dunkeln vollkommen bei. Fallgeschwindigkeit  2,7 10-3 cm/sec: Radius (nach dem Stokes'schen Gesetz berechnet) 4,48 10-5 cm; magnetische Ladung 6,6 10-14 m st. E. Nord. (Aufnahme Josef Ferber.)
         "Fer Omega  (reinstes kugelförmiges Eisenpulver)" /Ehrenhaft 1951/ Seite 471
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Abb. 14. Eisen in Luft, horizontales Magnetfeld (35 Gauß). Bogenlampenlicht, periodisch unterbrochen (0,65 sec hell, 0,65 sec dunkel). Südmagnetisches Teilchen bewegt sich von rechts nach links (zugleich schwache Fallbewegung) und beschreibt eine Schraubenbahn mit der Frequenz 5/sec, ferner führt es eine Eigenrotation aus (Lichtknoten). Die Dunkelpausen sind an den Unterbrechungen der Spur erkennbar. Aufgenommen im Mikroskop, Apertur 0,3. (Aufnahme Ernst Reeger.)
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Abb. 15a und b. Im Luftspalt des Mikromagneten, (siehe Abb. 3) fallende Kupferteilchen. Die Fallgeschwindigkeit liegt zwischen 2 und 5 cm/sec.
Bild 15a: Ohne Magnetfeld, geradliniger Fall.
Bild 15b: Vertikales Magnetfeld (7000 Gauß), Schraubenbahnen mit einem Durchmesser von 1/8 mm und Ganghöhen von 1.4. bzw. 0,6 mm. (Aufnahme Felix Stockinger.)
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Abb. 16. Luftspalt des Mikromagneten (siehe Abb. 3), intermittiertes Bogenlampenlieht (150 Lichtunterbrechungen pro Sekunde). Auf dem unteren Polstück liegende Nickelteilchen werden durch ein plötzlich eingeschaltetes Magnetfeld von 7000 Gauß zu Bewegungen veranlaßt, wie aus der Photographie ersichtlich ist. Die Drehbewegungen werden durch die Lichtunterbrechungen nicht beeinflußt, wie die durch Pfeil gekennzeichnete Bahn erkennen läßt. (Aufnahme Felix Stockinger.)
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Abb.17. In Luft fallende, mit freiem Auge sichtbare Eisenteilchen, wiederholt kommutiertes horizontales homogenes Magnetfeld (60 Gauß). Spur eines nordmagnetischen Teilchens: Bahnstücke 1-2, 3-4, 5 -6 im Magnetfeld H1,  Bahnstücke 2-3, 4-5. 6-7 im Magnetfeld H2 (Aufnahme Kurt Desoyer.)
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Abb. 18. Silberstrahl (im elektrischen Lichtbogen zerstäubt) in Luft. Zwei vertikale Leiter, senkrecht zur Bildebene: Leiter I unterhalb des Bildes, rechts Leiter II  links außerhalb des Bildes unten. Beleuchtung von rechts, Zuerst fließt in I, dann in II Gleichstrom (Magnetfeld 3-4 Gauß). Das Teilchen beschreibt Kreisbogen um die Leiter: 0-1 um I, 1-2 um II. Aufgenommen im Mikroskop, Apertur 0,3. (Aufnahme Erwin Volana)
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Abb. 19 a. b. c. Magnetische Zelle, die zwei Enden eines Stückes aus weichem schwedischem Eisen sind in angesäuertes Wasser eingetaucht. Plattenabstand 1.5 mm. (Das obere Ende ist kugelförmig abgedreht. um die Aufnahme zu erleichtern.) Bild 19a: Das Eisenstück ist unmagnetisch. (In dem chemischen Prozeß wird Wasserstoff entwickelt. Die Bahnen der aufsteigenden Gasblasen sind sichtbar. - Bilder 19 a und b: Das Eisen ist magnetisiert (0,4 X 18400 Amperewindungen). Die Gasblasen kreisen um die Pole, wobei sie ihre Umlaufrichtung beim Umpolen reversieren. Einige Blasen werden gegen den Auftrieb nach unten geschleudert. Dies geschieht sowohl im zentralen Teil des Bildes (19b), als auch im Randfeld  (19c. im linken Teil). Außer Wasserstoff entsteht auch etwas Sauerstoff. (Aufnahmen Felix Ehrenhaft.)
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Abb. 20. Gasentladung; das Bild zeigt die Polschuhe des Elektromagneten, der als Kathode dient. Die Anode ist außerhalb des Bildes. Man erkennt Entladungsbahnen von Pol zu Pol (entlang der magnetischen Kraftlinien. Zwischen den Polschuhen ist ein Messingstift angebracht, um die Gleichheit des elektrischen Potentials beider Pole sinnfällig  zu zeigen. (Aufnahme Margarete Stanek)
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Abb. 21 a und b: Gasentladung;  als Kathode dient ein permanenter Magnet. Die Polschuh ist in Bild a und b von verschiedener Form, sind mit einem dünnen festen Isolator (Nitrolack) abgedeckt, der einige Löcher besitzt. Aus diesen treten dauernde stationäre Entladungsbahnen auf, die entlang der magnetischen Kraftlinien von Pol zu Pol gehen. (Aufnahmen Wilfried Bergmann.)
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Abb. 22a und b. Graphit im Hochvakuum mit angeschlossenem aktivem Getter, Sonnenlicht.
Bild 22a: Die nach rechts gekrümmten Spuren A und B zeigen negative photophoretische Kraft auf diese Teilchen. Die Lichtknoten in den Spuren beweisen rasche Rotation (ungefähre Frequenzen: bei  A  500/sec, bei B 3000/sec),
Bild 22 b: Die nach links gekrümmte Spur in Bildmitte zeigt positive photophoretische Kraft auf das Teilchen. Rotationsfrequenz etwa 1500/sec. (Aufnahmen Ernst Reeger.)
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Abb. 23 1. Graphit im Hochvakuum mit angeschlossenem aktivem Getter, Sonnenlicht. Die Probekörper waren ununterbrochen beleuchtet, vor der Kamera wurde die Belichlung zwecks präziser Zeitmessung 2400 mal pro Sekunde unterbrochen. Spur 1: Das Teilchen durchläuft eine Schleife, deren Form und Lage beweist, daß sie nicht durch die Schwerkraft zustande kommt. Spur 2: Rasche Achsenrotation des Teilchens an den Lichtknoten erkennbar. (Aufnahme Ernst Reeger.)
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Abb. 24. Graphit in Luft, Druck 6 mm Hg, Sonnenlicht. Kreisendes Teilchen, aufgenommen im Mikroskop. Apertur 0.3. Der Feinbau der Bahn (Wendel) ist hier infolge der hohen optischen Auflösung besonders gut zu erkennen. Wegen der geringen Tiefenschurfe des Mikroskops ist nur die Vorderkante der Bahn scharf. Belichtung 1/25 Sekunde. (Aufnahme Ernst Reeger.)
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Abb. 25. Graphit in Argon, Druck 6 mm Hg, Sonnenlicht. Teilchen mit drei Periodizitäten der Bewegung: 1 Umlauf im Kreis mit etwa 25/sec. 2, Wendel mit etwa 16 Windungen auf einem Kreisumfang. a, Achsenrotation (etwa 1 Lichtknoten auf einer Schraubenwindung. Belichtung 1/25 Sekunde. (Aufnahme Ernst Reeger.)
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Abb. 26.  Silber in Luft, Druck 0 mm Hg, Sonnenlicht. Kreisendes Teilchen. (Die mangelhafte Schärfe der Aufnahme rührt von der notwendigen starken Vergrößerung her.) Belichtung 1/25 Sekunde. (Aufnahme Ernst Reeger.)
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Abb. 27. Graphit in Argon. Druck 10 mm Hg. Sonnenlicht. Ein Teilchen beschreibt eine enge Kreisbahn mit einer Umlaufsfrequenz von etwa 300/sec. Diese Kreisbahn Iäuft ihrerseits etwa achtmal pro Sekunde auf einer schräg zum Lichtstrahl liegenden kreisähnlichen Bahn um. Belichtung 1/5 Sekunde. (Aufnahme Ernst Reeger.)
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Abb. 28: Graphit in Argon, Druck 10 mm Hg, Sonnenlicht. Teilchen in hypozykloidaler Bewegung in einer Ebene senkrecht zum Lichtstrahl. Frequenzen: 5 volle Umläufe pro Sekunde, 5 Schleifen pro Umlauf; die Lichtknoten in der Bahn zeigen eine Eigenrotation von etwa 1300/sec an. Belichtung 1/5 Sekunde. (Aufnahme Ernst Reeger.)
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Abb. 29: Graphit in Argon, Druck 2 mm Hg, Sonnenlicht von rechts. Das Teilchen läuft in zwei großen Windungen einer Linksschraube gegen das Licht und in vier zuerst engen, dann weiter werdenden Windungen einer Rechtsschraube zurück. Belichtung 1/10 Sekunde. (Aufnahme Ernst Reeger.)
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Ab. 30. Graphit in Argon, Druck 5 mm Hg, Bogenlampenlicht. Ein Teilchen bewegt sich zwischen zwei Grenzlagen auf einer Schraubenbahn in Lichtrichtung hin und her. Diese Bahn wird in der Mitte von der Kreisbahn eines zweiten Teilchens umschlossen. Beide Bahnen zeigen Lichtknoten (Eigenrotation). Belichtung 1/15 Sekunde. (Aufnahme Kurt Desoyer.)
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Abb. 31: Graphit in Argon, Druck 2 mm Hg, Sonnenlicht. Zwei Teilchen laufen in Kreisen, diese bewegen sich außerdem in elliptischen Bahnen umeinander, nach der Art der Komponenten eines Doppelsternsystems. Frequenzen: etwa 150 Umläufe pro Sekunde in den Kreisen, etwas 3 große Umläufe pro Sekunde. Belichtung 1/5 Sekunde  (Aufnahme Ernst Reeger),
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Abb. 32a und b. Graphit in Luft, Druck 9 mm Hg, Sonnenlicht. Kreisendes Teilchen im divergenten Teil des Strahles. Bild 32a: Während der Aufnahme wurde die Lichtintensität erhöht. Der Kreis läuft von der Brennzone weg. Bild 32b: Während der Belichtung wurde die Lichtintensität wieder vermindert. Der Kreis geht in seine vorherige Lage zurück. Belichtungen je 1/2 Sekunde. (Aufnahme Kurt Desoyer.)
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Abb. 33. Graphit in Luft, Druck 9 mm Hg, Sonnenlicht, zum Strahl paralleles Magnetfeld. Kreisendes Teilchen im konvergenten Strahlteil. 0 Lage ohne Feld, 1 mit Feld H1 von 811 Gauß, 2 im umgekehrten Magnetfeld H2 von 81 Gauß. Die Durchmesseränderung ist deutlich sichtbar. Belichtungen je 1/25, Sekunde. (Aufnahme Kurt Desoyer.)
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Abb. 34. Graphit in Luft, Druck 9 mm Hg, Sonnenlicht, zum Strahl paralleles homogenes Magnetfeld. Kreisendes Teilchen im konvergenten Strahlteil. 0 Lage ohne Magnetfeld,  1 bei 28 Gauß, 2 bei 49 Gauß, 3 bei 81 Gauß. Belichtungen je 1/25 Sekunde. "'(Aufnahme Kurt Desoyer.)
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Abb. 35. Eisen in Luft, Druck 8 mm Hg, Bogenlampenlicht von rechts, magnetisches Drehfeld koaxial zum Lichtstrahl (31 Gauß, Drehfrequenz 50/sec). Das Bild zeigt eine Gruppe "künstlicher Kreuzbahnen";. an einer Bahn im linken Teil der Aufnahme ist eine ausgeprägte Wendel längs des Kreisumfanges zu erkennen. Belichtung 1/50 Sekunde. (Aufnahme Kurt Desoyer.)




/Ehrenhaft 1951/ Seite 463-464
(Zitate siehe Literatur)

2. 2 Elektro- und Magnetophotophorese.
Wird in dem Raum, wo Probekörper suspendiert sind, ein homogenes elektrisches Feld erregt, so gibt es Teilchen, die zur positiven Platte, und solche, die zur negativen Platte laufen. Kommutiert man das Feld, so kehren sich die Bewegungen um.
Im Sinne von Coulomb und Maxwell bezeichnet man solche Körper als mit einem Überschuß an positiver oder negativer elektrischer Ladung behaftet. Die Ladung der Einzelteilchen kann gemessen werden [79]3).
Fällt Strahlung auf ein Teilchen, so können bezüglich seiner elektrischen Eigenschaften folgende Fälle eintreten [3]:
a) Das Teilchen wird positiv elektrisch (normaler photoelektrischer Effekt) oder es wird negativ elektrisch aufgeladen (sogenannter inverser photoelektrischer Effekt [83, 88]). Es behält seine Ladung bis zu einer neuerlichen Belichtung unverändert bei.
b) Das Teilchen zeigt nur so lange, als es mit intensivem Licht bestrahlt wird, eine reversierbare Bewegung in oder gegen die Richtung des elektrischen Feldes. Da die Geschwindigkeit eine Funktion der Feldstärke und der Intensität des beleuchtenden Strahles ist, wurde diese Erscheinung als Elektrophotophorese bezeichnet [90].

2) Zahlen in eckigen Klammern beziehen sich auf das Literaturverzeichnis. Dieses wird mit dem in der nächsten Folge veröffentlichten zweiten Teil der Abhandlung abgedruckt.
3) Mit Hilfe dieser Methode wurde an Probekörpern, deren Größe, Kugelform und Dichte einwandfrei bestimmt war, das Auftreten von Ladungen unter dem Elementarquant festgestellt [1, 10]. (Aus ganz andersartigen Experimenten hat J. Thibaud neuerdings ebenfalls auf die Existenz von Ladungen weit unter dem Elementarquant geschlossen [103].)

Man hat also zwei Effekte zu unterscheiden die an einem Körper auch kombiniert auftreten können: normale Ladungen, die einmal erzeugt, auch im Dunkeln unverändert bleiben, und elektrophotophoretische Ladungen (positiv oder negativ), die unmittelbar von der momentanen Intensität der Beleuchtung abhängig sind und im Dunkeln verschwinden.

Legt man in analoger Weise ein homogenes Magtletfeld an, so beobachtet man, daß in hellem Licht Teilchen desselben Stoffes, derselben Form und Größe räumlich dicht benachbart teils nach Nord, teils nach Süd laufen und mit dem Feld reversieren, während man früher glaubte, daß ein homogenes magnetisches Feld Körper bloß richten, aber nicht von der Stelle bewegen könne. Im Sinne der Coulomb-Maxwellschen Definition schreibt man solchen Körpern einen Überschuß an Nord- oder Südmagnetismus zu, d. h. sie tragen einzelne Nord- oder Südpole [11, 16]. Materieteilchen können also vom Licht nord- oder südmagnetisch aufgeladen werden, was man konsequent als Magnetophotoeffekt bezeichnen muß. Es findet sich hier die von D. Morichini schon anfangs des 19. Jahrhunderts entdeckte Erscheinung wieder, daß das Licht die Materie magnetisiert [76]. Dabei können wieder zwei Fälle eintreten:.
a) Die polare Bewegnng im homogenen Magnetfeld, bzw. im Teil derselben hält im Dunkeln an [16] oder
b) Sie verschwindet im Dunkeln; ihre Größe ist (außer von der Feldstärke) von der momentanen Beleuchtung abhängig. Dieses Phänomen wurde Magnetophotophorese genannt [90].

Wahrend seines Aufenthaltes in den USA hat der Verfasser solche Vorgänge mikrophotographiert [48]. Ausgezeichnete Aufnahmen hat neuerdings E. Reeger gemacht: Abb. 10 zeigt ein nordmagnetisches Eisenteilchen, das sich teils im magnetischen Erdfeld, dem homogensten aller Felder teils in einem überlagerten künstlichen horizontalen Magnetfeld bewegt.

Der Ausbau des Konzepts der magnetischen Ladungen soll in dIesem Berichte später ausführlich besprochen werden. Wir haben selbst früher versucht [90, 94], die Magnetophotophorese (wie auch die Elektrophotophorese) als molekularkinetische Effekte zu deuten, sind aber davon wieder abgegangen [13]. Änhliche Wege werden auch neuerdings von manchen Autoren wieder eingeschlagen [108]. Die Tatsache der polaren, reversierbaren Bewegung im homogenen Magnetfeld ist jedenfalls ohne weiteres verständlich, wenn man annimmt, daß div (B) ≠ 0 sein kann.


/Ehrenhaft 1951/ Seite 475-476
(Zitate siehe Literatur)

2.3 Der Versuch von Örsted-Schedling.
J. A. Schedling hat 1948 die Bewegung metallischer Probekörper in dem typischen inhomogenen Feld eines linearen stromdurchflossenen Leiters untersucht [51, 57, 64]. Dieser Versuch über die ponderomotorische Wirkung eines elektrischen Stromes auf magnetische Materie hat in der Geschichte der Physik eine prinzipielle Rolle gespielt. Abb.7, linkes Bild, zeigt, wie sich beim Versuch von H. Chr. Örsted vom 21. Juli 1820 Magnetnadeln von zwei Freiheitsgraden senkrecht zu dem Draht einstellen, der die beiden Pole der Voltaschen Säule verbindet. Das mittlere Bild stellt dar, wie der einzelne Magnetpol im Kreise um den Draht herumgeführt würde. Trägt er gleichzeitig eine elektrische Ladung, dann würde er durch das längs des Drahtes vorhandene Gefälle des elektrischen Potentials in einer Schraubenbahn um den Leiter bewegt. Dieses Bild von der Wechselwirkung zwischen Elektrizität und Magnetismus, das irgendwie unklar bereits Örsted vorschwebte5, ist erst im Geiste Amperes

5) In der Abhandlung von H. Chr. Örsted: Versuche über die Wirkung des electrischen Conflicts auf die Magnetnadel (herausgegeben von Gilbert in Ostwald.s Klassikern) heißt es, daß .. der electrische Conflict" (darunter versteht Örsted ... die Wirkung, welche in dem verbindenden Leiter und um denselben her vor sich geht") ..... in Kreisen fortgehe ... Es scheint überdem, es müsse die Kreisbewegung, verbunden mit der fortschreitenden Bewegung nach der Länge des Leiters, eine Schneckenlinie oder Spirale beschreiben ... ".

entstanden .. Er definierte die Intensität dessen, was er den "elektrischen Strom" nannte, als jene Arbeit, die man leisten muß, um den magnetischen Einheitspol einmal in geschlossener Babn um den Leiter herumzuführen.
Der Versuch von Schedling hat gezeigt, daß Materieteilchen, etwa aus Eisen oder Kobalt etc., die sechs Freiheitsgrade und nicht bloß zwei, wie die Orstedschen Magnetnadeln, besitzen, tatsächlich in Kreisbabnen um den stromdurchflossenen Leiter laufen, sofern man von der Fallbewegung abstrahiert, und mit der Umkehrung des Stromes ihre Bewegnng umkehren. Im Sinne Amperes sind sie Träger magnetischer Nord- oder Südladungen (Abb. 18). Man kann auch beobachten, daß sich Teilchen um die Kreisbahn noch schrauben (Abb. 7, rechtes Bild). Eine Modifikation dieses Experimentes stammt von F. Blaha [60], der eine stromdurchflossene Leiterschleife benützte. Wenn die Polarisationskraft die einzige ponderomotorische Kraft des magnetischen Feldes auf Materieteilchen wäre, so würde man erwarten, daß z. B. Eisenpartikeln, der Richtung der zunehmenden Feldliniendichte folgend, auf die Schleife zu wandern, um an irgendeiner Stelle auf den Draht zu stoßen; es wäre jedenfalls unmöglich, daß die von der Schleife umgrenzte Ebene, wo die größte Feldliniendichte herrscht, überschritten würde. Tatsächlich werden aber Teilchen beobachtet, die entlang der Linien der magnetischen Kraft von einer Seite der Schleife auf die andere gehen und dabei die Symmetrieebene durchschreiten. Die Bewegung ist mit dem Strom reversierbar. Auch in diesem Falle muß also eine Kraft qH herrschen.



/Ehrenhaft 1951/ Seite 477
   (Zitate siehe Literatur)

2.4 Die Wirkungen eines Magneten auf Flüssigkeiten.
Von den Entdeckungen an mikroskopischen Probekörpern ausgehend, schritt der Verfasser daran, die chemische Wirkung des Magneten auf wäßrige Elektrolyte zu untersuchen. Denn wenn der Begriff der magnetischen Ladung heuristisch geeignet ist und es magnetische Ionen in Flüssigkeiten gibt, so sind bei der Einwirkung eines Magneten chemische Umsetzungen zu erwarten. Diese Erwartung hat sich bestätigt [17]. Überdies kann man dabei eine Reihe weiterer wichtiger Phänomene beobachten, so vor allem das Auftreten von Gasblasen, die offenbar magnetisch geladen sind, und typische Rotationserscheinungen [100].

Als Repräsentant für die zahlreichen in der magnetischen Zelle beobachteten Effekte sei hier die Einwirkung eines Magneten auf angesäuertes Wasser näher ausgeführt. In eine Zelle, in welche zwei Stücke aus weichem schwedischem Eisen ragen, wird mit 1 bis 4% Schwefelsäure angesäuertes Wasser gefüllt. Es geht eine chemische Reaktion zwischen dem Eisen und der Säure vor sich, bei der sich Wasserstoffblasen bilden, die, dem Auftrieb folgend, aufsteigen (Abb. 19a). Wenn man nun die beiden Eisenstücke magnetisiert, so daß von den eingetauchten Enden eines zum Nord-, das andere zum Sudpol wird, so geschieht folgendes:
1. Die chemische Reaktion wird stärker, außer Wasserstoff erhält man auch etwas Sauerstoff.
2. In einem angeschlossenen Verbindungsdraht fließt ein schwacher elektrischer Strom.
3. Es gibt Gasblasen, die gegen den Auftrieb nach unten geschleudert werden.
4. Der größte Teil der Gasblasen, bzw. die Flüssigkeit, dreht sich um die Pole.

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Abb. 36a: Zersetzung von Wasser durch ein Magnetfeld: Magnetolyse. /Braunbeck 2003/ Seite 98
Unten ein halbkreisförmiger Permanentmagnet, darüber links und rechts zwei Eisenstücke als Pol.
Über einen Draht (mit Batterieklemmen) sind die beiden Pole elektrisch miteinander verbunden.
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Abb. 36b: Wasserzersetzung im Magnetfeld. Aufbau schematisch. /Braunbeck 2003/ Seite 100

Zwei Eisenstücke tauchen in 4%-ige verdünnte Schwefelsäure ein. Wenn die Eisenstücke durch den Permanentmagneten magnetisiert sind, gibt es im Gas auf beiden Seiten unterschiedliche Mengen von Sauerstoff.

Ad 1. Es ist eine alte Streitfrage, die schon vor mehr als 150 Jahren zur Diskussion stand (J. W. Ritter [73], M. A. F. Ladicke [74], P. Erman [75]) und unter A. Fresnel [77] wieder auflebte, ob der magnetische Körper eine chemische Wirkung ausübt.
Das Auftreten von Sauerstoff in diesem Prozeß, wo nur Wasserstoff entstehen sollte, scheint nun tatsächlich die chemische Wirkung des Magneten zu beweisen und gibt somit einen Anhaltspunkt hinsichtlich der Existenz magnetischer Ionen.
Eine 1944 von der Foster D. Snell Inc., Brookyn, ausgeführte Analyse der bei Versuchen des Verfassers mit magnetisiertem Eisen und Schwefelsäure entwickelten Gasmenge ergab:

Probe:Sauerstoff
in Vol.0/o. des entwickelten Gases
1170-1
2,35 .
1170-2 .1,80
1170-3 (Eisen unmagnetisiert)0,00
1170-42,55
1170-5 (Eisen unmagnetisiert)
0,00
1170-61,96

Gemeinsam mit R. Whitall ausgeführte Experimente [22,23, 26] zeigten, daß, ebenso wie die Magnetisierung der Polschuhe durch Amperewindungen, auch das Anlegen eines permanenten Magneten den chemischen Prozeß verstärkt, (beispielsweise wurde eine Vergrößerung der Gasmenge um 8,3% bei sonst gleichen Bedingungen festgestellt) und neben dem Wasserstoff auch Sauerstoff entstehen läßt. Fängt man die am Nord und die am Südpolschuh gebildeten Gase getrennt auf, so findet man eine etwas stärkere Gasentwicklung am Nordpol (z. B. 52,1 cm3 gegen 41,9 cm3 aus 80 cm3 H20 mit 4 Vol.% H2SO4 in 2 Std. 50 Min.).

Es existiert ein U.S.-Patent auf den Namen Alfred Kilgus (Nr. 2,016.442 vom 8. Oktober 1935), in welchem bereits der Einfluß von Magneten auf die Zersetzung wäßriger Elektrolyte beschrieben ist: My InventIon is based on the discovery that such decompositions may be either brought about or favourably influenced by magnetic fields and/or magnetic forces. If for instance a permanent magnet or an electromagnetic body is brought into contact with acidulated water, a distinct development of gases occurs, which mainly consists of hydrogen which is by no means due to merely chemical phenomena i.e. to a dissolution of the iron of the magnet, since the development of gases also occurs in such cases in which a magnet or electromagnet has been previously passivated with the aid ofconcentrated. nitric acid to such an extent that it does not react with dilute acids.





           2.5 Patent

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Abb. 37: "UNITED STATES, PATENT OFFICE  2,016,442
PRODUCTION OF GASES BY DECOMPOSITION OF AQUEOUS ELECTROLYTES
Alfred Kilgus, Stuttgart-Obertürkheim, Germany
Application May 11, 1932, Serial No. 610,591, In Germany May 13, 1931 "



/Ehrenhaft 1951/ Seite 487
(Zitate siehe Literatur)

2.6 Zusammenfassung
Fassen wir nun die bis jetzt bekannten Tatsachen, die für eine Existenz wahrer magnetischer Ladungen (einzelner Nord- und Südpole) sprechen, zusammen. Es sind also folgende sechs unabhängige Argumente:
I. Die Bewegung der Probekörper von sechs Freiheitsgraden, die der Wirkung einer Ladungskraft qH entspricht:
1. Bei gleichzeitiger Einwirkung von Licht.
a) Im homogenen Magnetfeld.
b) Im inhomogenen Magnetfeld, wo H parallel zu grad H²
c) Im inhomogenen Magnetfeld, wo H senkrecht auf grad H²
d) Im inhomogenen Magnetfeld um den linearen stromdurchflossenen Leiter (H senkrecht auf grad H²).
e) Im inhomogenen Magnetfeld einer stromdurchflossenen Schleife.
2. Im Dunkeln im homogenen Magnetfeld.
II.  Die magnetische Umladung eines Probekörpers beim Kontakt mit der Zellenwand.
III. Die Ladungserhaltnng beim magnetischen Burst.
IV. Die polare, der Wirkung einer Ladungskraft qH entsprechende Bewegung von Gasblasen in Flüssigkeiten.
V.  Das Auftreten von Entladungsbahnen entlang der magnetischen Kraftlinien zwischen den zwei auf gleichem elektrischem Potential stehenden Polschuhen eines Magneten.
VI. Die Erhöhung der Durchdringungsfähigkeit radioaktiver Strahlung durch ein zur Strahlung paralleles (longitudinales) homogenes Magnetfeld.

Angesichts der Opposition, die die vom Verfasser ausgesprochene Entdeckung der einzelnen Magnetpole erfahren hat, mögen einige Worte der Abwehr diesen Abschnitt beschließen.

Mit bloßer Ungläubigkeit ist der Wissenschaft nicht gedient; man bringe Argumente gegen die vorgeschlagene Deutung oder gebe eine bessere. Es ist im übrigen ganz unrichtig, daß die Annahme einer Unipolarität des Magnetismus eine grundsätzliche Änderung des heutigen Konzepts bedeutet; sie zwingt keineswegs zur Aufgabe bewährter Vorstellungen, sondern ist nur eine Erweiterung der Erkenntnis. Die heutige Theorie bietet der Einführung der einzelnen Magnetpole keinerlei Hindernis. Im Gegenteil, es haben ja schon viele Autoren den einzelnen Magnetpol theoretisch behandelt, z. B. Heaviside, Hertz, Whittacker, Dirac, Page und Adams. E. Hlawka hat kürzlich in so klarer Weise ausgeführt, daß man, wenn man die Existenz des Elektrons annimmt, auch annehmen muß, daß einzelne Magnetpole existieren können: Welche Theorie soll denn eigentlich gegen die einzelnen Magnetpole verteidigt werden? Auf die Maxwellsehe Theorie kann man sich nicht berufen; weil Differentialgleichungen vom Typ der Maxwellschen keine singulären Lösungen besitzen, können sie schon die Existenz des Elektrons nicht erklären. Die quantentheoretisch gefaßte Elektrodynamik, mit der man das Elektron behandeln kann, ist aber auf so weiten Voraussetzungen (Vertauschungsrelationen) aufgebaut, daß man auch die Möglichkeit der Existenz einzelner Magnetpole annehmen muß. Will man hingegen nicht die allgemeine Elektrodynamik, sondern die schon ganz spezielle Hypothese Amperes verteidigen, wonach aller Magnetismus der Materie von elementaren Kreisströmen herrühren soll, so möge man bedenken, daß ja schon das magnetische Moment der elektrisch ungeladenen Neutronen aus dem Rahmen fällt. Die Amperescbe Hypothese kann also heute ohnehin gar nicht mehr alle magnetischen Erscheinungen decken.

P. A. M. Dirac forderte aus quantentheoretischen Überlegnngen den magnetischen Einpol [92) zu einer Zeit, da dieser schon im Experiment gefunden war [90), und ist kürzlich wieder darauf zurückgekommen [104). Dirac ist aus theoretischen Gründen - es handelt sich übrigens um eine sehr grobe Abschätzung - der Ansicht, daß die Dissoziation der Materie in Nord- und Südpole erst bei einer Energie von 500 Millionen Elektronenvolt stattfinden soll. Unsere Experimente der Elektro- und Magnetophotophorese zeigen dagegen, daß die Dissoziation in Nord und Süd bei denselben niedrigen Energiestufen eintritt wie die Dissoziation in elektrisch Plus und Minus. Im übrigen ist zu betonen, daß die Entscheidung der ganzen Frage, ob es einzelne Magnetpole gibt oder nicht, bei welchen Energien sie ausgelöst werden können und welche Beträge sie haben, einzig und allein Sache des Experimentes und nicht der Theorie sein muß.


         2.7  J.A. Schedling

Schedling, Movement of small metal particles having six degrees of freedom in air around a wire carrying a constant electric current. Phys Rev 76, No. 6 (1949)  843-845

"OERSTED and subsequently Ampere investigated the action of a constant electric current flowing through a wire on a magnetic needle. The author1 has repeated these investigations in a modified manner by means of the set-up shown in Fig. 1, using small particles of iron suspended in air instead of a magnetic needle. Observer I (horizontal optical axis, objective n.a. 0.3) and observer II (vertical optical axis, objective n.a. 0.3) may simultaneously observe the paths of small particles of Stubbs steel2 (dispersed in an electric arc) in an observation chamber in the dark field of the microscope. The direction of the illuminating beam of light is horizontal and normal to both directions of observation. Outside of the chamber two copper wires, A and B, are provided with either one carrying a constant electric current of 0 to 20 amps. d.c.
The voltage between the ends of the wire (5 to 10 cm length, 2 to 4 mm diameter) is always smaller than 0.1 volt.

Observing the particles of Stubbs steel (they are of various irregular shapes, sometimes looking like long small needles and sometimes taking more sphere-like forms of the order of magnitude of 10-4 to 10-5 cm) by means of microscope I, as long as no wire is carrying a current, one obtains (1) particles which make the regular movement of fall in a resistant medium,3 and (2) particles which show an additional movement in and against the direction of the geomagnetic field.4
If wire A now carries a constant electric current, observer I perceives particles of Stubbs steel moving in the following ways:
(1) Some make the regular movement of fall which is not influenced by the magnetic field surrounding A.
(2) Others get a horizontal component of movement which is reversible with the reversal of the current in A.5 Many of these particles show a helicoidal path.6 Figure 2 shows a photomicrograph of such a path.7 The particle first moves nearly horizontally (path 0-1) in the field surrounding A. After the current has been cut off, it moves in the direction of the geomagnetic field (path 1-2). If the current in A is now reversed, the particle takes up its former path, but now in the opposite direction (path 2-3). Figure 3 shows a picture of such a helical path, labeled 1-2-3. Another track (4-5), which shows no reversal, appears simultaneously in this picture. The latter particle crossed the field of view after the magnetic field had been reversed and the first particle had already left the beam of light at point 3. It may be remarked that particles moving right to left and others moving left to right can be seen at the same time, both types reversing their direction with the reversal of the magnetic field. The particles often pass each other very closely; nevertheless, they run in opposite directions and reverse their respective directions with the reversal of the magnetic field. The velocities of the different particles vary more than 1:10, the average velocity being approximately of the order of magnitude of 10-2 cm sec.-1.
(3) Some particles behave like small magnetic needles, and are influenced by a directional moment produced by the magnetic field of A. The center of gravity of most of them does not show a horizontal movement. They fall vertically, demonstrating that the magnetic field used causes no translatory movement in or against the direction of the lines of force on normal dipoles. However, a few particles of the needle-like type show, apart from the directional moment, a horizontal reversible component of movement in or against the direction of the magnetic field of A.
Observer II recognizes that the movement of A"
1 J. A. Schedling, Comptes Rendus 227,470 (1948).
2 Stubbs steel: 1.1 C, 0.2 Si, 0.3 Mn, 1.0 Cr, 0.1 V, rest Fe.
3 Naturally the Brownian movement is superimposed.
4 F. Ehrenhaft, Ann. de physique 13, 163 (1940).
5 F. Ehrenhaft, J. Frank. Inst. 233, 235 (1942); Comptes Rendus 190, 263 (1930).
6 F. Ehrenhaft, Science 101, 676 (1945).
7 The pictures have been taken by Erwin Votava, Vienna

Stubbs Steel: 1.1 C, 0.2 Si, 0.3 Mn, 1.0 Cr, 0.1 V, rest Fe

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Abb. 38:
Fig. 1. Arrangemente of apparatus and method of observation.
Illumination, Glass, Observer I, Observer II, Wire A, Wire B.
Küvette, zwei Mikroskopobjektive zur Beobachtung (senkrecht zueinander), Beleuchtung und Stromleiter A und B.
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Abb. 39:
FIG. 2. Photo-micrograph of sample paths of particles of Stubbs  steel. Time of exposure, approximately 5 scc. Approximate size of particles, 10- 5 cm. Paths 0-1 , 4-5, 6-7: Movement in the magnetic field of wire A. Path 1- 2: : Movement in the geomagnetic fi eld. Paths 2-3, 5- 6: Movement in the magnetic field of A with current in A reversed. Path 3- 4: Same as 1- 2.
schedling-movement-phys-rev-1949-fig-03_g.jpg
Abb. 40:
FIG. 3. Photo-micrograph of particles of Stubbs steel describing helical paths in the magnetic field of A. Time of exposure, approximately 20 sec. Path 1-2: right to left. Path 2-3: left to right, current in A reversed. Path 4-5: another particle crossing the field of view after reversal of the magnetic field.
schedling-movement-phys-rev-1949-fig-04_g.jpg
Abb. 41:
FIG. 4. Photo-micrograph of a particle of Stubbs steel. Time of exposure, approximately 10 sec. Path 0-1: motion in the field of A. Path 1-2: motion of the same particle in the field of B. (Path 0-1 coincides almost with the axis of the illuminating beam of light.)
schedling-movement-phys-rev-1949-fig-05.jpg
Abb. 42:
FIG. 5. Schematic diagrams illustrating different types of motion of Stubbs steel particles. (Solid arrows represent steady magnetic fields; dashed arrows, fields due to alternating current.)
1. Particle in the field of gravity (geomagnetic field compensated). 2. Particle in the horizontal magnetic field of the constant electric current (movement, e.g., right to left). 3. Particle in the horizontal magnetic field of the constant electric current, the current being reversed. 4. Particle in the horizontal magnetic field of the alternating electric current (small oscillations within the range of the dotted lines). 5. Situation as in 4. Constant magnetic field of the constant electric current (direction as in 3) again superimposed. Movement left to right as in 3.


2. 8 Apparatur von Felix Ehrenhaft, 1918

F. Ehrenhaft 1918, Die Photophorese


/Ehrenhaft 1918/ Seite 85-86

Höchste feinmechanische Präzisision

ehrenhaft-1918-abb-01b_g.jpg
Abb. 02-08-01:
Darstellung I. Anordnung zur Beobachtung und Messung der photophoretischen Kräfte.
1  Gleichstrornbogenlampe, 20-25 Amp.
2  Röhrenförmige Blende
3  Plankonvexlinse, Durchm. 36mm Brennweite 50mm
4  Projektionsobjektiv, 80 mrn Brennweite
5  Flüssigkeitsstrahlenfilter
6  Sektorenmomentverschluß
7  Drahtauslöser
8  Projektionsobjektiv, 55 mm Brennweite
9  Ständer für Beleuchtungsobjektiv
10 Mikrometerschraube für horizontale Schlittenverschiebung in Richtung des Strahles
11 Mikrometerschraube fur horizontale Schlittenverschiebung senkrecht zur
12 Mikrometerschraube fur Höhenvorstellg. des Strahles
13 Beleuchtungsobjektiv, Äquivalentbrennweite 17 mm num. Apert. 0,3
14 Beobachtungsmikroskop; Objektiv; Äquivalentbrennweite 17 mm num. Apert. 0,3;
     Kompensokular 12 Zeiss
15 Kammer (Kondensator) vgl. Detailailzeichnung p. 86
16 Zur Pumpe
17-18  Barometer zu Druckrnesaung
19 Glashähne zur Zuführung und Ableitung des Gastromes mit den Substanzen
20 Schiene der optischen Bank.

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Abb. 02-08-02:
ehrenhaft-1918-abb-01a_g.jpg
Abb. 02-08-03:
ehrenhaft-1918-abb-02_g.jpg
Abb. 02-08-04:
Darstellung II. Detailzeichnung der Kammer (Kondensator) mit Einstellvorrichtung.
Vorderansicht des Kondensators mit einer auf horizontal gestelltem Mikroskopstativ anschraubbaren Einstellvorrichtung für die Kammer (Kondensator)

1  Flügel zum Anschrauben
2  Mikrometerschraube zur horizontalen Verstellnng des Seblittms (2a)
3  Mikrometerschraube zur vertikalen Verstellung des Schlittens (3a)
4  Stahlfeder
5  Schraube zur Neigung des Kondensators urn eine zum Strahle parallele horizontale Achse
6  Schraube zur Neigung des Kondensators um eine zum Strahle sankrechte horizontala Achse
7  Ebonitgehäuse der Kammer (Kondensator)
8  Vergoldete Metallstifte, deren ebene Endchen als Kondensatorplatten fein poliert und vergoldet sind
9  Drei Ausnehmungen des Ebonits für die drei Mikroakopobjekiive
10 Glasfenster
11 Libelle
12 Ansatz für die Evakuationspumpe
13 Zwei Glashähne zur Zuführung und Ableitung das Gasstrornes mit den Substanzen
14 Klemmschrauben fiir die Spannungszuleitung
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Abb. 02-08-05:
ehrenhaft-1918-abb-02b_g.jpg
Abb. 02-08-06:
ehrenhaft-1918-abb-02c_g.jpg
Abb. 02-08-07:
ehrenhaft-1918-fig-01_g.jpg
Abb. 02-08-08:







3. Literaturverzeichnis
 in:   /Ehrenhaft 1952/ Photophorese Teil 2


Literatur ..
a) Die Publikationen von F. Ehrenhaft und Mitarbeitern seit 1938. '
Literaturzusammenstellungen aus früherer Zeit sind bei [1], [3], [10], [13], [94],

[l] F. Ehrenhaft, Die Entwicklung und die Fortschritte in der Frage der Größen• und Ladungsbestimmung von Einzelteilchen. Physikal. Z, 39, 673 (1938).
[2] F. Ehrenhaft, New Evidence on Particles of the Light Wave Length Size, Physic. Rev. 57, 562 (1940).
[3] F. Ehrenhaft, Photophorese, Electrophotophorese, Magnetophotophorese. Ann. Physique (11) 13, 151 (1940). .
[4] F. Ehrenhaft, Photophoresis of Small Particles in a Magnetic Field, Physic.Rev. 57, 659 (1940), .
[5] F. Ehrenhaft, Diffusion, Brownian Movement, Loschmidt-Avogadro's Number and Light, Physic. Rev. 57, 1050 (1940).
[6] F. Ehrenhaft, Physical and Astronomical Information Concerning Particles of the Order of Magnitude of the Wave-Length of Light. Journ.  of the Franklin Inst. 230, 381 (1940).
[7] F. Ehrenhaft, Stationary Electric and Magnetic Fields in Beams of Light. Nature 147, 25 (1941). .
[8] F. Ehrenhaft, Magnetization of Matter by Light. Nature 147, 297 (1941).
[9] F. Ehrenhaft, Photophoresis: Applications and the Question of the Existence of Unipolar Magnetism. Physic. Rev. 60, 169 (1941) .
[10] F. Ehrenhaft, The Microcoulomb Experiment. Philosophy of Science 8, No.3 (1941).
[11] F. Ehrenhaft u. L. Banet, Is there "True Magnetism" or not? Philosophy of Seienco 8, No. 3, 458 (1941).
[12] F. Ehrenhaft, The Magnetic Current. Science 94, 232 (1941).
[13] F. Ehrenhaft, Photophoresis and its Interpretation by Electric and Magnetic Ions; Journ. of the Franklin Inst. 233, 235 (1942).
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[15] L. Banet, The Magnetic Current in Liquids. Physic. Rev. 61, 733 (1942).
[16] F. Ehrenhaft, The Magnetic Ion. Sciencco 96, 228 (1942).
[17] F. Ehrenhaft, Decomposition of Matter through the Magnet (Magnetolysis). Physic. Rev. 63, 216, (1943).
[18] F. Ehrenhaft, Magnetolysis arid the Electric Field around the Magnetic Current. Physic. Rev. 63, 461 (1943).
[19] F. Ehrenhaft, Further Facts Concerning the Magnetic Current, Physic. Rev. 64, 43 (1943).
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[21J F. Ehrenhaft, Continuation of Experiments with. the Magnetic Current, Physic. Rev. 65, 256 (1944).
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[23] F. Ehrenhaft, Decomposition of Water with the Permanent Magnet. Physic. Rev. 65, 349 (1944)..
[24] F. Ehrenhaft, Ponderomotive Forces on Matter in Electric and Magnetic Fields. Physic. Rev. 66, 38 (1944).
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[27] F. Ehrenhaft, New Evidence for the Magnetic Current. Physic. Rev. 67,  63 (1945).
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[29] F. Ehrenhaft, Ponderomotive Forces of Light upon Matter as Shown by Experiments. Physic. Rev. 68, 102 (1945).
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[39] F. Ehrenhaft, La photophorèse. C. r. 222, 1345 (1946).
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[71] F. Blaha u. J. A. Schedling, Improvements in Visual Depiction of Magnetic Lines of Force by Means of a Gas Discharge. J. Appl. Phys. 22, 11 (1951).
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b) Andere Publikationen.
[73] J. W. Ritter, Gilberts Ann.2, 60 (1799); Beiträge zur näheren Kenntnis des Galvanismus, 2. Bd., Jena 1800.
[74] M. A. F. Lüdicke, Gilberts Ann. 9, 375 (1801); 11; 114 (1802).
[75] P. Erman, Gilberu Ann. 26, 139 (1807).
[76] D. Morichini, Gilberts Ann. 45, 212 (1813); 46, 367 (1814).
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[105] A Cotton E. Cotton U. P. Tauzzn, C. r. 227, 794 (1948)
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[108] P. Tauzin, J. Creusot, C. r. 231, 614 (1950).

Den Inhalt dieser Abhandlung ergänzen folgende Arbeiten, die in dieser Zeitschrift erscheinen werden, bzw. schon erschienen sind:
E. Votava, Über die schraubenförmige Bewegung von Eisen: und Silberstahlpartikeln der Größenordnung 10-3 bis 10-5 cm im magnetischen Felde.
L. Steipe, Untersuchungen über Magnetophotophorese.
F.Stockinger, Bewegungen von Materieteilchen im homogenen Magnetfelde.
W. Bergmann, Untersuchungen über Entladungen in magnetischen Feldern.
K. V. Desoyer, über das Verhalten ferromagnetischer Partikel in einem magnetischen Drehfeld. .
E. Scheu u. K. V. Desoyer, Weitere Untersuchungen an Partikeln, die unter dem Einfluß des Lichtes bei Gasdrucken um 10 Torr kreisen.
F. Ehrenhaft u. F. Stockinger, Der Magnet als Diakriter von Säure und Base [4, 489 (1951)].

In den Comptes rendus (1951) sind im Druck:

F. Ehrenhaft u. E. Reeger, Sur la photophorèse transversale.
F. Ehrenhaft u. E. Reeger, De la photophorèse dans le vide très pousse




aus http://www.felix-ehrenhaft.com/publist.html

1. Ueber kolloidale Metalle, Wiener akad. Anz II. 10. VII. 1902.
2. Pruefung der Mischungsregeln fuer die Dielelektrizitaetskonstante, Wiener Ber. (IIa) lll, 1551, 1902.
3. Das optische Verhalten der Metallkolloide und deren Teilchengroesse. Annalen der Physik II, 489, 1903.
4. Die elektromagnetischen, Schwingungen des Rotationsellipsoides, Wiener Ber. (IIa) 113, 275, 1904.
5. Zur optischen Resonanz, Physik. Zeitschr. 5,387, 1904.
6. Die diffuse Zerstreuung des Lichtes an kleinen Kugeln, Wiener Ber. (IIa) 114, l115, 1905.
7. Ueber die der Brownschen Molekularbewegung in Fluessigkeiten gleichartige Molekularbewegung in den Gasen etc. Wiener Ber.(IIa) ll6, 1175, 1907
8. Ueber kolloidales Quecksilber, Wiener Akad. Anz. 3.XIII. 1908.
9. Eine Methode zur Messung der elektrischen Ladung kleiner Teilchen zur Bestimmuag des elektrischen Elementarquantums. Wiener Akad. Anz. 4.III. 1903.
10. Eine Methode zur Bestimmung des elektrischen Elementarquantums, Wiener Ber. (IIa) ll8, 321, 1909.
11. dtto. Physikal. Zeitschr. 10, 308, 1909.
12. Ueber die kleinsten messbaren Elektrizitaetsmengen, Wiener Akad. Anz. 21, IV, 1910.
13. Ueber die Messung von Elektrizitaetsmengen, die die Ladung des einwertigen Wasserstoffions oder des Elektrons zu unterschreiten scheinen, Wiener Akad. Anz. 12, V. 1910.
14. Ueber die Messung von Elektrizitaetsmengen, die kleiner zu sein scheinen als die Ladung des einwertigen Wasserstoffions oder Elektrons oder von dessen Vielfachen abweichen, Wiener Ber. (IIa) 119, 815, 1910.
15. Ueber eine neue Methode zur Messung von Elektrizitaetsmengen am Einzelteilchen, deren Ladung die Ladung des Elektrons erheblich unterschreiten etc. Physikal. Zeitschr. 11, 619, 1910.
16. Ueber eine neue Methode zur Messung von Elektrizitaetsmengen, die kleiner zu sein scheinen als die Ladung des einwertigen Wasserstoffions oder Elektrons etc, Physikal. Zeitschr. 11, 940, 1910.
17. Ueber die Frage nach der atomistischen Konstitution der Elektrizitaet, Physikal. Zeitschr. 12, 94, l911.
18. Ueber die Frage des Elementarquantums der Elektrizitaet, Physikal. Zeitachr. 12, 261, 1911.
19. Der Nachweis von Elektrizitaetsmengen,welche kleiner sind, als die Ladung des Elementarquantums oder Elektrons. Verhandl. der dtschen Physikal. Geaellsch. 15, 1187, 1915.
20. Ueber die Quanten der Elektrizitaet Wiener Ber. (IIa) 123, 53, 1914.
21. dtto. Annalen d. Physik. 44, 657, 1914.
22. Eine neue Methode zum Nachweis und zur Messung des Strahlungsdruckes etc. Physikal. Zeitschr. l5, 688. l914.
23. Ein optischer Weg zur Groessenbestimmung mikroskopisch nicht mehr messbarer Einzelpartikel, Physikal. Zeitschr. 15, 952, 1914.
24. Ueber die Unversenderlichkeit der Massen kleiner Quecksilber- kuegelchen bei intensiver Bestrahlung, Physikal. Zeitschr. 15, 955, 19l4.
25. Ueber kleinste Quecksilberkugeln, deren Mechanik, Optik und elektrische Ladung, Physikal. Ze1tschr. l6, 227, l915.
26. Zur Physik des Millionstel Zentimeters, Physikal. Zeitschr. 18, 352, l917.
27. Ueber die Teilbarkeit der Elektrizitaet, Annalen d. Physik 56, l. 1918.
28. Die Photophorese, Annalen d. Physik 56, 81, l918.
29. 50 Jahre Physik im Spiegel der Wiener Chemisch-Physikal. Gesellschaft Wien 1919.
30. (mit K.Konstantinowsky) Transversaleffekt des Lichtes auf die Materie bei der Photophorese, Wiener Akad. Anz. 18, III. l920.
31. (mit K.Konstantinowshy) Radioaktivitaet und Elektrizitaet, Annalen d. Physik, 63, 773, 1920.
32. Ueber die Atomistik der Elektrizitaet und die Erscheinungen an einzelnen radioaktiven Probekoerpern der Groessenordung + 10-5 cm. Physikal. Zeitschr. 21, 675, l920.
33. Der Streit um das Elektron, Naturwissensch. Nr. 45, 1922.
34. Die Physik kolloider Teilchen Kolloid, Zeitschr. 31, 239, 1922.
35. The electrical behaviors of radioactive colloidal particles of the order of 10-5 cm, Philos. Mag. 49, 633, 1925.
36. Sur l'observation et la mesure de plus petits aimants isole's, Comptes Rendus, Paris, 188, 1138, 1926.
37. (mit E.Wasser) Determination of the size and weight of single submicroscopic spheres etc. Philos. Mag. 2, 30, 1926.
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Literatur:  b-literatur.htm

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