Elektrizität

Nächtliche Stadt, darüber fast bildfüllend heftige Blitze

Energie

Elektrizität

Der Siegeszug des elektrischen Stroms begann um die Wende zum 20. Jahrhundert. Mit der Erfindung des elektrischen Lichts und der flächendeckenden Stromversorgung setzte ein unaufhaltsamer Stromboom ein. Heute können wir uns eine Welt ohne Elektrizität kaum mehr vorstellen.

Darum geht's:

  • Durch Reibung entstehen elektrostatische Kräfte.
  • Benjamin Franklin erfand den Blitzableiter.
  • Seit dem 19. Jahrhundert wird Elektromagnetismus erforscht.
  • Kurz darauf wurden Dynamo und Generator erfunden.
  • Ein Generator wandelt Bewegung in Energie um.
  • Umgekehrt kann Bewegung in Energie umgewandelt werden.

Von Magie und Hexenkraft

Noch vor einigen hundert Jahren wussten die Menschen nicht, dass es Elektrizität gibt. Elektrische Phänomene wie Blitz und Donner, Irrlichter oder die Elmsfeuer genannten Funkenentladungen an Schiffsmasten – alles, was nicht unmittelbar erklärbar war, wurde Zauberkräften zugesprochen.

Mythen und Legenden erzählten von Schiffen, die durch magnetische Kräfte fehlgeleitet wurden, von geheimnisvollen Irrlichtern und wütenden Göttern, die Blitze und Gewitter auf die Erde schickten, um ihrem Unmut Ausdruck zu verleihen. Der Aberglaube blühte, und von wissenschaftlichen Erklärungsversuchen war noch keine Spur.

Statische Elektrizität

Heute wissen wir, dass durch Reibung bestimmter Materialien elektrostatische Kräfte entstehen. Die Reibungselektrizität ist unter anderem Grundlage der Elektrizitätslehre. Der Ingenieur und Erfinder Otto von Guericke, vor allem für seine Versuche mit Luftdruck bekannt, war im 17. Jahrhundert einer der ersten, der herausfand, dass man durch Reibung Elektrizität erzeugen kann. Er konstruierte eine Schwefelkugel-Elektrisiermaschine, mit der er durch Reibung seiner Hände an einer sich bewegenden Schwefelkugel sichtbar Elektrizität erzeugte.

Otto von Guerickes Elektrisiermaschine

Elektrizität durch Reibung

So konnte er nicht nur die elektrische Anziehungskraft beweisen, sondern außerdem ein elektrisches Leuchten erzeugen. Seiner beeindruckenden Maschine folgten noch viele weitere Elektrisiermaschinen, mit deren Hilfe Wissenschaftler und Unterhaltungskünstler im Zeitalter der Aufklärung einem adeligen Publikum Spannung mit hohem Unterhaltungswert boten.

Gleichzeitig konnten durch sie aber auch immer neue Erkenntnisse zur Elektrizität gewonnen werden. Nicht umsonst hat auch die Bezeichnung der Epoche in vielen Sprachen mit Elektrizität zu tun: Die deutsche "Aufklärung" und das englische "Enlightenment" etwa entsprechen "Erhellung" oder "Erleuchtung", und das französische "Lumière" lässt sich auch mit "Licht" übersetzen.

Benjamin Franklin und der Blitzableiter

Trotz der großen Ähnlichkeit von elektrisch erzeugten Funken und natürlichen Himmelsblitzen galten lange auch Gewitter und Blitze als Naturkräfte, die Göttern und Zauberern zuzuschreiben waren. Bis heute beeindrucken sie uns einerseits und lassen uns andererseits erschaudern. Um zu beweisen, dass Blitze keine göttlichen Strafen, sondern ein Phänomen natürlicher Elektrizität sind, versuchte der Politiker und Wissenschaftler Benjamin Franklin, Blitze vom Himmel herunterzuleiten.

Farbige Zeichnung mit Franklin und Beobachtern

Franklin: Karriere als Politiker und Tüftler

Schon seit den 40er Jahren des 18. Jahrhunderts hatte er sich mit elektrischen Phänomenen beschäftigt, 1752 schließlich ließ er bei Gewitter einen Drachen steigen, in dessen Schnur ein metallischer Faden eingeknüpft war, an dem ein Schlüssel hing. Sein Versuch war erfolgreich: Tatsächlich konnte Franklin die atmosphärische Elektrizität anzapfen und über seinen metallischen Leiter die Elektrizität vom Himmel holen.

Diese Erleuchtung wurde mancherorts als Sieg über die Zauberkräfte gefeiert: Benjamin Franklin hatte den Blitzableiter erfunden! Doch lange blieb dieser umstritten, böse Zungen behaupteten zunächst, Blitzableiter würden Blitze anziehen und dadurch den Schaden erst herausfordern. Das ist seit langem widerlegt – noch heute werden durch den Blitzableiter gefährliche Blitze von Dachspitzen in den Boden abgeleitet.

Elektrodynamik: Motoren und Bewegung

Im 19. Jahrhundert schließlich folgte eine Erkenntnis der nächsten. 1800 gelang es Alessandro Volta, die Theorie Galvanis zu widerlegen. Luigi Galvani glaubte, durch Experimente mit an Strom angeschlossenen Froschschenkeln tierische Elektrizität beweisen zu können.

Volta fand heraus, dass die Frösche nur elektrische Leiter waren und ließ fortan Strom durch elektrische Leiter fließen. Und er erfand die Voltasäule, die als erste Batterie gilt: Jeweils durch eine in Schwefelsäure getränkte Filzscheibe verbunden, schichtete er Kupfer- und Zinkscheiben übereinander in eine schmale Glassäule.

Magnetfelder an zwei Magneten

Zauberhafte Magnetfeldlinien

Kurz darauf brach eine komplett neue Phase der Elektrizität an: Obwohl schon die alten Griechen sowohl auf Bernstein als auch auf Magnete aufmerksam geworden waren, war Magnetkraft in Vergessenheit geraten.

Erst im 19. Jahrhundert rückte die enge Verbindung von Elektrizität und Magnetismus ins Blickfeld zurück. Eine neue Art von Elektrizität wurde erforscht: Elektromagnetismus. Dabei übertrafen sich Wissenschaftler wie Michael Faraday, Hans Christian Oerstedt, Thomas A. Edison oder Hendrik Antoon Lorentz gegenseitig in Erklärungen zur Magnetkraft und Elektrizität.

Schließlich gelang ihnen ein großer Schritt: Sie entdeckten, dass Strom durch einen Draht fließt, wenn er durch ein Magnetfeld bewegt wird. Durch die Magnetkraft war es nun möglich, mit Bewegung Strom zu erzeugen – Elektrogenerator und Dynamo waren erfunden. Ein Generator wandelt also Bewegung, die zum Beispiel von einer Dampfmaschine oder durch Windenergie erzeugt wird, in Elektrizität um.

Andererseits konnte umgekehrt auch Strom wieder in Bewegung umgewandelt werden, was zur Geburtsstunde des Elektromotors führte. Elektrodynamische Prozesse, die mit Hilfe von Magnetkraft funktionieren, also Generatoren und Elektromotoren, sind die Grundlage der modernen Erzeugung und Nutzung elektrischer Energie.

Autorin: Andrea Schultens

Weiterführende Infos

Stand: 13.07.2017, 13:00

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