Titel: Die ersten elektromagnetischen Entdeckungen.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1931, Band 346 (S. 161–164)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj346/ar346037

Die ersten elektromagnetischen Entdeckungen und Versuche, an denen Faraday teilnahm.*)

Von Ingenieur B. Duschnitz.

Bis in den Oktober hinein feierte England und mit ihm die wissenschaftliche Welt die 100. Wiederkehr des Tages, an dem der große Physiker Michael Faraday seine Entdeckung der elektromagnetischen Induktion in sein Tagebuch eintrug, die Entdeckung der Möglichkeit nämlich, Elektrizität aus Magnetismus zu erzeugen, ohne die keine Dynamomaschine, kein Elektromotor und Transformator existieren würde. Ueber die hierauf hinzielenden Versuche und Theorien sind in den Jahren 1832 bis 1850 von Faraday zahlreiche Veröffentlichungen erfolgt, doch wenig bekannt sind die ersten elektromagnetischen Versuche, an denen Faraday teilnahm, da die diesbezüglichen Berichte nicht unter seinem Namen erschienen sind. Diese Versuche fanden 11 Jahre vor der erwähnten Entdeckung statt und bildeten die Grundlage für das Wissen Faradays über den Elektromagnetismus. Daher sei hierüber im Folgenden an Hand der Urquellen berichtet.

Die Entdeckung der elektromagnetischen Erscheinung überhaupt stammt von Johann Christian Oersted, Professor der Physik zu Kopenhagen, und wurde von diesem in einem am 21. Juli 1820 geschriebenen Briefe, der in mehreren Exemplaren namhaften Gelehrten zugesandt wurde, offenbart. Eine deutsche Uebersetzung erschien 1820 in Gilberts Annalen, Band 66, Seite 295 unter „Versuche über die Wirkung des elektrischen Conflicts auf die Magnetnadel“. In dieser Abhandlung beschrieb Oersted eingehend, in welcher Weise es gelingt, mit Hilfe einer genügend großen Voltaischen Batterie die Magnetnadel aus ihrer Ruhelage zum Ausschwingen zu bringen. Die Wirkung, welche „in dem verbindenden Leiter und um denselben her vor sich geht“, nannte Oersted „electrischer Conflict“. Durch die Ablenkung der Magnetnadel hat sich diese Wirkung, die wir heute Elektromagnetismus nennen, offenbart. Oersteds Bericht hierüber, sein Brief vom 21. Juli 1820, löste aber das Interesse der Zeitgenossen für die elektromagnetische Erscheinung in solchem Maße aus, daß man kurz darauf sich vielerorts anschickte, Oersteds Versuche zu wiederholen.

Die erste öffentlich bekannt gewordene Wiederholung dieser Versuche fand bereits am 19. August 1820 in Genf seitens der Professoren Pictet und De La Rive statt und unter den Anwesenden befand sich Arago, Mitglied der Akademie der Wissenschaften zu Paris. Letzterer berichtete Arago hierüber am 4. September 1820 und erhieltvon ihr den Auftrag, die Versuche vorzuführen. Das geschah am 11. September und am 18. September las bereits Ampère eine Abhandlung über die neuen „galvanisch-magnetischen Erscheinungen“ der Pariser Akademie vor.

Dr. W. H. Wollaston war um jene Zeit Präsident der Royal Society of Sciences, der Gesellschaft der Wissenschaften in London. Er unterhielt sich mit dem berühmtesten und genialsten Chemiker jener Zeit, Humphry Davy, über die elektromagnetischen Entdeckungen Oersteds. Diesem Meinungsaustausch entsprangen nun großzügig angelegte Versuche, die die Meinungsverschiedenheiten klären sollten und von Davy im Laboratorium der Royal Institution zu London, deren Ehrenprofessor Davy damals war, durchgeführt wurden. Es waren dies die ersten elektromagnetischen Versuche, die in England stattfanden. Ihre Ergebnisse faßte Sir Humphry Davy in einem Briefe zusammen, den er am 12. November 1820 an Wollaston schrieb und der in den Schriften der Royal Society zum Abdruck kam (Philosophical Transactions 1821, S. 7–19). Am Schlüsse dieses Briefes steht folgendes:

„Die in diesem Aufsatz beschriebenen Versuche sind mit den Apparaten der Royal und der London Institution angestellt worden, und es haben mir bei mehreren derselben die Herren Pepys, Allen und Stodart, und bei allen Herr Faraday geholfen. Mit Ausnahme des einzigen, auf den mich das erwähnte Gespräch mit Dr. Wollaston geführt hat, wurden sie alle im Oktober 1820 ausgeführt; letzterer allein ist aus dem Anfange des Novembers.“

Nachdem es so feststeht, daß Faraday bereits im Oktober 1820 an elektromagnetischen Versuchen teilnahm, die der geniale Experimentator Davy leitete, ist es auch interessant genug, näheres über die Art dieser Versuche zu erfahren, und im Folgenden sei daher hierüber berichtet.

Zunächst fand eine Wiederholung der Oerstedschen Versuche statt, doch bald ging Davy über die Entdeckung Oersteds hinaus. Bei der Wiederholung mit einem Voltaschen Apparat, der aus 100 vierzölligen Plattenpaaren bestand, fand nämlich Davy, daß als der Apparat so stand, daß sein positives Ende rechter Hand war, der Platindraht, |162| welcher zum Schließen der Batterie diente, den Südpol einer gewöhnlichen auf einer Spitze schwebenden Magnetnadel, unter den er gebracht wurde, stark anzog und mit sich in veränderter Richtung der Nadel in Berührung erhielt. Dies erklärte Davy damit, daß der Platindraht selbst magnetisch sei, solange die Elektrizität der Voltabatterie ihn durchfließt. Um die Richtigkeit dieser Vermutung festzustellen, schüttete Davy Eisenfeilicht auf ein Papier und brachte es in die Nähe des Schließungsdrahtes. Der Platindraht zog die Eisenfeilspäne an und hielt sie in einer solchen Menge fest, daß sie rund um ihn eine Hülle bildeten, welche 10- bis 12mal dicker als der Draht selbst war. Sobald aber der Batteriestromkreis unterbrochen wurde, fielen die Eisenfeilspäne augenblicklich herunter, was Davy als Beweis dafür ansah, daß die magnetische Wirkung gänzlich auf dem Durchströmen der Elektrizität durch den Draht beruhte. Der Platindraht war ungefähr 1/20 Zoll dick und 7 bis 8 Fuß lang und in seiner ganzen Ausdehnung zog er die Späne an, sobald mit ihm die Batteriepole verbunden wurden. Auch Drähte, durch welche einzelne Elemente der Batterie geschlossen wurden, zogen die Späne an und wirkten auf die Magnetnadel an jeder Stelle des Schließungskreises. Nunmehr vermutete Davy, daß ein stromdurchflossener Draht, der solche magnetischen Wirkungen hervorbrachte, auch fähig sein müsse, den Stahl dauernd zu magnetisieren. Er befestigte daher an einen 11 Zoll langen und 1/30 Zoll dicken Silberdraht mittelst feinen Silberdrahts Stahlnadeln in verschiedenen Richtungen, einige dem Draht parallel, andere mehr oder weniger in die Quere und teils über teils unter demselben, brachte den langen Silberdraht in den Schließungskreis einer Batterie von 30 Paar Platten, jede 9 Zoll lang und 5 Zoll breit, und untersuchte nun mittelst Eisenfeilicht, ob die Stahlnadeln magnetisch waren oder nicht. Sie waren es alle. Die mit dem Draht parallelen Nadeln zogen die Späne ebenso an als der Silberdraht, alle Nadeln aber, welche am Silberdraht quer saßen, zeigten zwei Pole; und als sie Davy mittelst empfindlicher Magnetnadeln untersuchte, fand er, daß als das Plusende der Batterie in Osten stand, der Nordpol in allen unter dem Drahte in Querrichtungen befestigten Nadeln an der Südseite, in allen über dem Drahte befestigten Quernadeln dagegen an der Nordseite des Drahtes lag, und dies war immer der Fall, unter welchem Winkel auch die Nadeln gegen den Horizont geneigt sein mochten. Nach Unterbrechung des Stromkreises behielten alle Nadeln, welche in Querrichtungen am Silberdraht befestigt waren, ihren Magnetismus ungeschwächt, während die parallel an ihm befestigten Nadeln den Magnetismus ebenso schnell als der Silberdraht selbst wieder verloren.

Bei der darauffolgenden Versuchsreihe befestigte Davy kleine Drahtstücke aus Platin, Silber, Zinn, Eisen und Stahl in Querrichtungen aneinem Platindraht und brachte diesen in die Schließungskette derselben Batterie. An den Stahl- und an den Eisendrähten zeigten sich unmittelbar Pole wie bei den obigen Versuchen, nicht aber an den anderen Drähten; sie wirkten bloß als Teile des Schließungskreises. Der Stahl behielt nach Stromunterbrechung seinen Magnetismus ungeschwächt, der Eisendraht verlor aber unmittelbar einen Teil seiner Kraft und in sehr kurzer Zeit seine ganze Polarität.

In der Folge kam es Davy darauf an, festzustellen, ob der Erdmagnetismus irgendeinen Einfluß auf die elektromagnetischen Wirkungen des die Voltabatterie schließenden Drahtes ausübt. Zu diesem Zwecke wurde die Voltabatterie im Verlauf der diesbezüglichen Versuchsreihe samt Schließungsdraht nach verschiedenen Himmelsrichtungen gedreht und so festgestellt, daß die elektromagnetischen Wirkungen stets dieselben blieben und ein erdmagnetischer Einfluß nicht wahrnehmbar ist.

Sodann wurde festgestellt, daß es bei den vorstehenden Versuchen nicht nötig war, daß die Stahlnadeln den Schließungsdraht berühren; vielmehr trat die Wirkung augenblicklich auch dann ein, wenn die Nadeln sich bloß nahe bei dem Drahte in Querrichtungen befanden, selbst Wenn sie durch dicke Glasplatten von demselben getrennt sind. Eine Nadel, die Davy nur einen Augenblick in einer Querrichtung an den Draht hielt, zeigte sich ebenso stark magnetisiert als eine andere, die mit dem Drahte in einer solchen Richtung lange in Berührung stand.

Als Silberdraht von 1/20 und von 1/50 Zoll Dicke in verschiedene Teile des Schließungskreises gebracht wurde und über demselben auf einer Glasplatte Eisenfeilicht in schüttelnde Bewegung versetzt wurde, beobachtete Davy, daß sich die Eisenteilchen in gerade Linien reihten, die sämtlich die Achse des Silberdrahts rechtwinklig durchkreuzten, und diese Wirkung wurde, obgleich schwach, doch noch in einem Abstande von ¼ Zoll über dem dünneren Drahte wahrgenommen. An jeder Seite des Drahtes hatten die Linien, in welche das Eisenfeilicht sich reihte, nahezu dieselbe Länge. Auf Grund dieser Feststellung und weiterer systematisch durchgeführter Versuche, bei denen teils Tauchbatterien, teils in Serien- und Gruppenparallelschaltung angewandte Voltatrogbatterien zur Erziehung variabler Stromstärken angewandt wurden, gelangte Davy zu folgendem wichtigen Lehrsatz: Die Wirkung ist proportional der Menge der durch einen gegebenen Raum strömenden Elektrizität, ohne daß die Art des Metalles, durchwelche sie hindurchgeht, darauf irgendeinen Einfluß hat. Je dünner die Drähte sind, desto stärker ist also ihr Magnetismus.“

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Nunmehr folgte eine Versuchsreihe, mit deren Hilfe Davy Aufschluß über den Einfluß der Stromwärme auf die elektromagnetische Wirkung gewinnen wollte. Bei einem dieser Versuche wurden 12 Voltabatterien, jede aus 10 Zinkplatten und 20 Kupferplatten bestehend, zu drei parallel geschalteten Batterien vereinigt, die mittels eines dünnen Platindrahtes kurzgeschlossen wurden. Der Draht glühte so heftig, daß er nahe am Schmelzen war und zeigte dennoch die stärksten magnetisierenden Wirkungen; er zog nicht nur große Massen von Eisenfeilicht, sondern selbst kleine Stahlnadeln aus einer bedeutenden Entfernung an. Aus dieser Versuchsreihe schloß Davy folgendes: Der durch Voltaische Elektrizität hervorgebrachte Magnetismus scheint, wenn der Draht, den sie durchströmt, derselbe bleibt, genau im gleichen Verhältnisse wie die Hitze zu wachsen; und es werde die Hitze des Drahts auch noch so groß, so schadet sie der magnetischen Kraft nicht.“ Dies folgt ja aus obigem Lehrsatz.

In der Folge wurden die obigen Versuche mit Reibungselektrizität wiederholt und es wurde gefunden, daß die Reibungselektrisiermaschinen, selbst die mächtigsten, keine merkbaren magnetischen Wirkungen hervorzurufen vermögen. Wenn aber die von ihnen gelieferte Reibungselektrizität auf Leydner Batterien geladen wird, so konnte Davy an Hand zahlreicher Versuche feststellen, daß immer Magnetismus entsteht, wenn verdichtete Elektrizität durch den Raum hindurchgeht.“ Als „Raum“ benutzte hierbei Davy teils Luft, teils Schwefelsäure in einer Glasröhre, teils Metalldrähte als Leiter der aufgespeicherten, zur plötzlichen Entladung gelangten statischen Elektrizität und die Wirkungen prüfte er an Stahlnadeln und Stahlstäben, die den Entladungsschlag durchquerten oder mit ihm die gleiche Richtung hatten. So erzeugte z.B. eine stark geladene Leydner Batterie von 17 Quadratfuß Belegung, wenn sie durch einen Silberdraht von 1/20 Zoll Dicke entladen wurde, einen so mächtigen Magnetismus, daß er hinreichte, 2 Zoll lange und 1/20 bis 1/10 Zoll dicke Stahlstäbe so stark magnetisch zu machen, daß sie kleine Drahtstücke oder Nadeln anzogen, und daß diese Wirkung bis in Entfernungen von 5 Zoll über, unter und neben dem Silberdrahte, durch Wasser oder dicke Glasplatten oder isoliertes Metall hindurch hervorgebracht wurde.

Bei Beschreibung der sodann folgenden Versuche zog Davy zunächst die folgende Parallele: „Läßt man einen Magnet auf Stahlfeilicht wirken, so reiht es sich aneinander in krummen Linien um die Pole, divergiert aber in geraden Linien und bildet in seinem Aneinanderhängen gerade Linien, welche sich wie kleine Aehren häufen. Dagegen gestalten sich diese Späne um den Schließungsdraht eines Voltaschen Kreises zu einer rund um den Draht kohärierenden Masse, welche ohne die störende Einwirkung der Schwere wahrscheinlich vollkommenzylindrisch sein würde.“ Hieran schließen sich tiefgehende Ueberlegungen Davys, die sich mit einer dahingehenden Aeußerung Dr. Wollastons befassen, daß, wenn man eine Art von Umherkreisen des Magnetismus rund um die Achse des stromdurchflossenen Drahtes in einer Richtung annimmt, welche von der Lage der positiven und negativen Seite der Batterie abhängt, man für die Entstehung und Verteilung der magnetischen Pole längs des Stromleiters eine Erklärung finden könnte. Zahlreiche sinnreich durchdachte Versuche Davys, bei denen Stahlnadeln auf Pappscheiben und -Zylindern in vielen Variationen befestigt und um den Stromleiter gebracht durch Entladungsschläge magnetisiert wurden, dienten zur Klärung der Wollastonschen Theorie, und es ist bekannt, daß es Faraday im folgenden Jahre, 1821, gelang, die Rotation eines beweglichen Poles um einen festen Stromleiter zu zeigen, was als Fortsetzung der eben erwähnten Versuche Davys anzusehen ist, über deren wichtigsten Davy wie folgt berichtete: „Als ich die Stahlnadeln um einen Zylinder aus Pappe so gestellt hatte, daß sie die Drahtachse quer durchschnitten, und nach dem Entladen der Batterie einen Pinselstrich in der Richtung der Pole zog, bildete er eine Spirale.“

Im weiteren Verlauf der Versuche wurden parallel laufende Stromleiter angewandt. So wurden z.B. vier dünne Platindrähte in den Kreis einer mächtigen Voltabatterie parallel gestellt zwischengeschaltet und die Tatsache, daß sich die Stahlspäne, die sich an den entgegengesetzten Enden der Drähte angehängt hatten, einander anzogen, wurde von Davy als Beweis dafür angesehen, daß: sich diese Enden in entgegengesetzten magnetischen Zuständen befanden. Daraufhin stellte Davy zwei Voltabatterien so, daß ihre beiden elektrischen Enden nahe beieinander und ihre beiden Schließungsdrähte einander parallel waren, um festzustellen, ob sich, wie er dies vermutete, an den einander zugewandten Seiten beider Drähte Abstoßung äußere. In der Tat stießen sich Eisenspäne, welche an zwei solchen Platindrähten hingen, einander stark ab, indes sie sich stark anzogen, wenn man dadurch daß man die eine Batterie halb herumdrehte, ihre gleichpoligen Enden aneinander brachte. Noch stärker als in Eisenfeilicht äußerte sich diese Anziehung und Abstoßung in dünnen Stahldrähten, die sich an den Schließungsdrähten angehängt hatten.

Nun sagte sich Davy, daß wenn stromdurchflossene Leiter magnetisch werden und die Magnetnadel in Bewegung zu setzen vermögen, so müßten solche Leiter auch von einem Magneten in Bewegung zu setzen sein. Um dies festzustellen, legte Davy einzelne Platin-, Silber- und Kupferdrahtstückchen auf zwei parallele Messerschneiden aus Platin, die er mit den Polen einer starken Voltabatterie verband. Den einzelnen Drahtstückchen näherte er einen Magnet und dieser bewirkte, daß sie sämtlich längs der Schneiden auf denselben hinrollten, und |164| zwar je nach Stromrichtung angezogen oder abgestoßen wurden. Auf die Schneiden aufgelegte Goldblättchen näherten sich dem Nordpol eines kräftigen Magnets und entfernten sich von dem Südpol desselben.

Durch weitere Versuchsreihen versuchte Davy chemische Wirkungen durch den Elektromagnetismus hervorzurufen sowie den Einfluß des Erdmagnetismus auf stromdurchflossene Drähte zu prüfen, doch beides ohne Erfolg. Ferner wurde im Verlauf dieser Versuche, an denen Faraday teilnahm, auch der Einfluß eines Magnets auf den Flammenbogen untersucht, doch gelang dessen Ablenkung erst 1821. Als praktisches Ergebnis der vorstehend geschilderten Versuche schlug Davy vor, kräftige permanente Magnete dadurch zu erhalten, daß man an Blitzableitern Stahlstangen quer festbindet oder um die Ableiterstange bogenförmige Stahlstöcke befestigt, die, bei Blitzentladung zu Hufeisenmagneten werden sollten. Er weist hierbei auf ältere Schriften der Royal Society hin, die über einen Fall berichteten, wo der Blitz durch eine Schachtel mit Messern ging, die dadurch zu starken Magneten wurden. Schließlich warf Davy in dem Briefe an Wollaston die folgenden, sehr bemerkenswerten Fragen auf:

„Ob nicht der ganze Magnetismus der Erde bloß von ihrer Elektrizität herrühre, und ob nicht die Veränderungen der magnetischen Abweichung auf den Veränderungen beruhen, welche in den elektrischen Strömen der Erde durch die Bewegungen des Erdkörpers, durch chemische Veränderungen im Innern desselben, und durch dessen Beziehungen zur Sonnenwärme hervorgebracht werden? Und sollte nicht auch zufolge dieser neuen Tatsachen das Nordlicht bloß elektrischer Natur sein? Soviel ist wenigstens in die Augen fallend, daß wenn man starke elektrische Ströme der täglichen Bewegung der Sonne folgend denkt, der Magnetismus der Erde gerade so beschaffen sein müßte, als wir ihn finden.“

Kein Wunder daher, daß ein Genie, das in vorstehend geschilderter Weise folgerichtig zu denken und systematisch zu experimentieren vermochte, in Faraday im Verlauf eines vollen Jahrzehnts den Keim säte, aus dem dessen Größe und die heutige Elektrotechnik erwuchs.

Am 24. November 1820 kam das Septemberheft der „Annales de Chimie“ aus Paris nach London mit einer Abhandlung Ampère's über das Solenoid. Sogleich ging Davy mit seinen Assistenten daran, Ampère's Theorien experimentell nachzuprüfen, die dahin gingen, daß Elektrizität und Magnetismus identisch seien, was Davy bezweifelte. Seine Zweifel stützte er auf die durch zahlreiche Versuche gefundenen Tatsachen, daß ein in einer Glasröhre befindlicher Stahlstab durch einen Entladungsschlag stark magnetisch wird, wenn die Leydner Batterie mittels eines die Röhre schraubenförmig umwindenden Drahtes entladen wird; daß ferner ein Stahlstab noch in 14 Zoll Abstand von einem Drahte magnetisch wird, durch den eine 70 Quadratfuß große geladene Oberfläche entladen wird; und daß schließlich „dieses Magnetisieren in der Ferne mittelst Elektrizität durch Luft, Wasser, Glas, Glimmer und durch Metalle hindurch, also durch Leiter und Nichtleiter, mit gleicher Leichtigkeit vor sich geht.“

Damit hätten wir auch die letzten derjenigen elektromagnetischen Versuche und Entdeckungen erwähnt, aus denen Faraday die ersten Anregungen zu seiner späteren grundlegenden Arbeit schöpfte. Doch vermögen die vorstehenden Ausführungen auch heute noch vielen Lesern gute Anregungen zu geben.

Im Jahre 1832 (Band 47, Seite 90) wurde im DPJ veröffentlicht: „Ueber einen Versuch, bei welchem durch eine magneto-elektrische Strömung eine chemische Zersetzung hervorgebracht wurde.“ Schreiben eines Herrn P. M. an Herrn Mich. Faraday Esq.

Die Schriftleitung.

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