Michael Faraday

Letztmalig dran rumgefummelt: 01.11.06 16:46:51

Michael Faraday (1791 - 1867)

Er hieß mit vollem Namen Michael Faraday, und er hat auf dem Gebiet der Elektrizität so viele Entdeckungen gemacht, dass einem schon beim Aufzählen der Kopf schwirrt. Doch in Wirklichkeit muss man nur eine einzige Entdeckung Faradays wirklich kennen. Sie hat mit dem berühmten »Faradayschen Käfig« zu tun.

Als er zwanzig war, sah es noch so aus, als würde er sein Leben als Buchbinder und Buchhändler verbringen. Diese Berufe hatte Michael Faraday nämlich gelernt. Doch er las die Bücher auch, mit denen er umging, und er las am liebsten die Werke der Naturforscher. Bis es nicht mehr beim Lesen blieb und Faraday die Vorlesungen des berühmten Chemikers Humphry Davy an der Londoner Royal Institution besuchte. Was tun, um selbst Wissenschaftler zu werden? Michael Faraday entschied sich für das Naheliegende. Er schrieb die Vorlesungen des berühmten Forschers mit, fertigte Illustrationen dazu an und band das Ganze am Ende des Semesters in Leder. Mit diesem Präsent bewarb er sich bei Davy um eine Assistentenstelle. Er bekam sie als Einundzwanzigjähriger; man schrieb das Jahr 1813.
Es war der Anfang einer unglaublichen Forscherkarriere. Der Autodidakt wurde schon 1824 Mitglied der Royal Society, der angesehensten Wissenschaftler-Vereinigung. 1825 übernahm er als Direktor das Labor, und 1833 wurde er Professor.

Mit Eisenfeilspänen machte Faraday die magnetischen Kraftlinien sichtbar. Die Späne richteten sich nach den Kraftfeldern eines Magneten aus

Doch darum geht es hier nur am Rande. Wir wollen den Entdecker Faraday kennen lernen. Auch er hat natürlich nicht bei Null angefangen, sondern schon viele große Leistungen anderer vorgefunden. Eine solche Leistung war die »Leydener Flasche«. Als erster hat sie wohl der deutsche Jurist Ewald Jürgen von Meist (1700 bis 1748) gebaut. Die Vorrichtung ist eine Flasche mit langem Hals. Sie wird mit Wasser gefüllt. Anschließend steckt man einen Draht durch den langen Hals ins Wasser und leitet über ihn »Elektrizität« hinunter, die durch Reibung gewonnen wird.
Ergebnis: Die Flasche lädt sich auf, das heißt, sie speichert elektrische Energie. Dieses Energiepotential kann schlagartig freigesetzt werden und macht sich als gewaltiger Stromstoß bemerkbar. Die Entladung zeigt eine stärkere Wirkung als die ursprünglich erzeugte Reibungselektrizität. Wir Heutigen wissen natürlich, dass eine solche Flasche nichts weiter ist als ein Kondensator - ein elektrischer Speicher, wie er zum Beispiel in unseren Elektronenblitzgeräten benutzt wird, um den schwache Batteriestrom zu einem gewaltigen Zündstoß zu verdichten. Als jedoch Faraday anfing, sich mit der Leidener Flasche zu beschäftigen, wusste noch niemand, was genau in ihr vorging. Im Gegenteil - die Gelehrten waren perplex.
Strom ins Wasser leiten und dann erleben wie die Flasche immer »elektrischer« wird Wie kann das sein, wo doch Glas die Elektrizität gar nicht leitet?
Michael Faraday wäre vielleicht auch bei diesem Paradox hängen geblieben, wenn ei nicht seine erste große Entdeckung auf den Gebiet der Elektrizitätsforschung schon hinter sich gehabt hätte.

Was war das für eine Entdeckung? Im Jahr 1820 hatte der dänische Physiker Hans Chri stian Ørstedt herausgefunden, dass eine Magnetnadel abgelenkt wird, wenn man sie neben einem Draht aufhängt, durch den Strom fließt. Faraday erfuhr davon und deutete das Experiment richtig: Um den Draht herum bildet sich ein Magnetfeld, sobald Strom fließt, und dessen Kraft ist kreisförmig. Erkannt und sofort in ein Experiment umgesetzt Faraday konnte einen Draht, der über einem Magnetstab aufgehängt war, in Drehung versetzen, indem er Strom durch im hindurchleitete. Er nahm ein Gefäß mit Quecksilber. Das flüssige Metall war mit dem Minuspol einer Batterie verbunden. Nun hängte er einen steifen Draht so auf, dass er sich frei drehen konnte, während seine Spitze in Quecksilber getaucht war.
In das Quecksilber stellte der Forscher einen Stabmagneten. Wurde nun der Pluspol mit der Batterie verbunden, begann Strom zu fließen. Sofort setzte sich das freie Ende des Drahts in Bewegung und drehte sich um den Magneten. Vertauschte man Plus- und Minuspol, drehte der Draht in die entgegengesetzte Richtung.
Natürlich war damit der Elektromotor entdeckt, denn auch in ihm wird ja Elektrizität mit Hilfe von Magnetkraft in kreisende Bewegung verwandelt. Aber das interessiert nicht so sehr wie die Tatsache, dass die Wirkung »aus der Ferne« ausgeübt wurde.
Bekannt war: Magnetismus wirkt auch auf einige Entfernung. Doch die Elektrizität? Faraday fing an, dieses Phänomen mit neuen Augen zu sehen. Könnte es sein, fragte er sich, dass es mit der Elektrizität so ähnlich ist wie mit Licht und Schatten? Dass da, wo das eine ist, immer auch das andere gefunden werden kann? Auf »Elektrochinesisch« gesagt: dass sich immer, wenn eine positive Ladung da ist, auch eine negative bilden muss, und zwar in unmittelbarer Nähe, wie bei der Leidener Flasche des Juristen von Kleist, deren Außenseite und Innenseite sich gegensätzlich aufluden?
Michael Faraday dachte noch weiter: Offenbar bildeten sich die Ladungen immer nur an den Oberflächen der Körper, nicht aber in ihrem Innern. Heute weiß man den Grund: Da sich gleiche Ladungen abstoßen, streben sie so weit wie möglich auseinander und verdichten sich an der Oberfläche. Faraday, der das noch nicht wusste, wagte einen grandiosen Selbstversuch. Er ließ ein Würfelgestell von zwölf Fuß Kantenlänge bauen und die Flächen mit Kupferdrähten umspinnen. Auf das Drahtgeflecht kam eine Lage Stanniol.
Der Würfel wurde dann mit einer Influenzmaschine, die lReibungselektrizität erzeugte, aufgeladen und gegen die Erde isoliert. Faraday schreibt in seinem berühmten Versuch:
»Ich begab mich in den Würfel und verweilte darin mit brennenden Kerzen, Elektrometern und allen anderen zu Prüfung elektrischer Zustände dienenden Mitteln, ohne den geringsten Einfluss auf sie, noch irgend eine besondere Erscheinung an ihnen wahrnehmen zu können, obschon währe der ganzen Zeit die Außenseite des Würfels stark geladen war, und große Funken Büschel an allen Theilen seiner Außenfläche hervorschossen.«
Mit diesem Selbstversuch hatte Faraday bewiesen: Die Elektrizität bleibt an der Oberfläche, im Innern kann man von nichts wahrnehmen. Heute ist das von entscheidender Bedeutung, wenn Autos gegen Blitzschlag geschützt, elektronische Bauteile vor Störungen aus der Umgebung wahrt werden müssen. Berühmt wurde Faradaysche Käfig freilich wegen der Mutprobe, die ein Aufenthalt in ihm darstellt: Es ist nicht jedermanns Sache, in einem Käfig zu sitzen und sich von superstarken Ladungen bombardieren zu lassen. Doch was ist mit dem Farad? Man zeichnet damit »elektrische Kapazität«. Und das ist die Ladung, die ein Kondensator aufnehmen kann, bevor es zur abrupten Entladung kommt. Auch der Kondensator, wie er heute verwendet wird, geht ja zurück auf Faradays Entdeckung von den gegensätzlichen Ladungen, die sich an den Oberflächen aufbauen.
Der Käfig, der Kondensator, dazu zahlreiche Begriffe (siehe Kasten) und noch eine Entdeckung von großer Tragweite: die Magnetisierbarkeit von polarisiertem Licht. Später entwickelte James Clerk Maxv aus Faradays Entdeckungen die Lehre den elektromagnetischen Wellen. Und aus ihr leitete Albert Einstein seine Relativitätstheorie ab.

Die wichtigsten Entdeckungen und Erfindungen des Michael Faraday

1820. Erste Versuche, die Eigenschaften rostfreien Stahls durch Legieren zu verbessern.
1821: Entdeckung der elektromagnetischen Rotation. Bau des ersten »Elektromotors« 
1823: Verflüssigung von Chlorgas, Kohlendioxid, Ammoniak, schwefliger Säure und Salzsäure. Faraday widerlegt die Theorie, dass bestimmte Stoffe nur als »permanente Gase« existieren.
Ab 1824: Entwicklung hochwertiger optischer Gläser. Das von ihm entdeckte »schwere Glas« spielte eine wichtige Rolle bei späteren Versuchen.
1825: Destillation von Ölen; Entdeckung des Benzols.
1831: Entdeckung der elektromagnetischen Induktion. Nach langen Versuchsreihen Konstruktion des ersten Dynamos.
1932: Entdeckung der Erdinduktion. Sie bewirkt die Magnetsierung erzhaltger Gesteine.
1833. »Faradaysche Gesetze« - Grundgesetze der Elektrolyse.
1837: Theorie der elektrostatischen Induktion. Experimente im Faradayschen Käfig.
1845: Entdeckung des magnetooptischen Effekts: Im magnetischen Feld dreht sich die Schwingungsebene des polarisierten Lichts. Entdeckung des Diamagnetismus in Glaskörpern.
1850: Kraftlinien-Theorie der para- und diamagnetischen Kräfte. Farad macht die magnetischen Kraftliniert der mit Eisenfeilspänen sichtbar. Vergebliche Versuche, Gravitation m Elektrizität miteinander in Verbindung bringen.
1862. Untersuchung von Spektrallinien in magnetischen Feldern.

Ernst Deissinger in Peter Moosleitner Interessantes Magazin Heft 5/1992 S. 90

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