Faraday und der Elektromagnetismus – es war einmal Forscher und Erfinder (Folge 14)

Ich kann kaum etwas erkennen, werden meine Augen etwa schwächer? Auweia, draußen ist ganz schon der Blitz los. Du kannst es mir glauben. Es waren wieder die Griechen, die den Donner oder die Elektrizität erfunden haben. Ach was, die Chinesen. Ich wette, es waren wieder die Chinesen. Bist du da ganz sicher? Klar. Ihr glaubt wohl, ihr seid die Superschlauen? Nein, Meister, nein, wir haben keine Ahnung. Ihr zwei haltet die Klappe, kapiert? Ihr wollt uns bloß wieder eine schöne Geschichte vermiesen. Erzähl schon, Meister. Na los, fang doch endlich an. Na gut. Also dann los. Aber es ist ein bisschen dunkel hier. Ich brauche mehr Licht. Ein bisschen mehr Licht Licht ist doch ganz einfach: Man drückt auf einen Knopf Knopf und dann kommt Licht raus. Ist doch ein Kinderspiel. Für euch ist wohl alles ein Kinderspiel. Ihr habt ja keine Ahnung. Selbst die größten Wissenschaftler, unter anderem Einstein, mussten zugeben, dass sie eigentlich nicht wussten, was Elektrizität ist. Ach und übrigens wurde die Elektrizität nicht erfunden, es gibt sie schon seit Urzeiten. Donnerwetter, der hat aber ganz schön reingehauen. Der ganze Wald fängt an zu brennen. Damals wusste noch keiner, dass Blitze Elektrizität sind und dass man sie nutzen konnte. Bis dann vor etwa vor 3500 Jahren etwas passierte. Ich wusste, dass wir bei den Griechen landen. Bei den Chinesen, glaub mir. Auf ins gelobte Land. Das sind die Gebote unseres Herrn. Es ist unser kostbarster Besitz. Wir brauchen eine Bundeslade, in der wir sie aufbewahren. Wir müssen sie aus ganz schweren Steinen bauen. Sonst klaut man uns die Gebote noch. Aber nein, mein Freund. Sie muss ganz leicht sein, damit wir sie herumtragen können. Aber die zehn Gebote darin, die müssen gut geschützt sein. Wie soll das gehen? Du wirst es schon sehen. Wir brauchen reines Gold. Damit werden wir die Bundeslade innen und außen verkleiden. Aber wieso denn innen, das sieht doch keiner. Das dient nur zu ihrem Schutz. So. Und jetzt können wir uns beruhigt aufs Ohr hauen. Die Hebräer liegen in der Falle. Und der Schatz Schatz liegt da in der Kiste. Ein riesen Schatz, den holen wir uns. Jetzt machen wir die Kiste erstmal auf. Was soll denn das? Man nicht mal in Ruhe schlafen. Hey, guckt mal da, die hat es glatt umgehauen. Toll, wie hast du denn das geschafft, Moses? Das ist mein Geheimnis. Und erst in tausenden von Jahren werden die Menschen es verstehen. Nicht anfassen, da ist ein Gewitter drin. Die anderen beiden hat es schon erwischt. Nur wer böse Absichten hat, wird vom Schlag getroffen. Für uns ist das überhaupt nicht gefährlich. Ist da was dran, Meister? Oder ist das nur ein dummer Spruch? War das Zauberei? Oder Elektrizität? Die Hebräer haben Elektrizität schon gekannt? Naja, Moses hatte sozusagen den Kondensator erfunden. Jeder, der die Bundeslade anfasste, bekam eine gewischt. Und wieso hat Moses keinen Schlag bekommen? Ganz einfach, weil er geerdet war. Er war geerdet? Wie denn? Und mit was? Ein simpler, aber wirkungsvoller Trick. Die Goldfäden seines heiligen Gewandes berührten den Boden. Die Chinesen kannten schon die Magnetnadel. Sie waren die ersten, die sie als Kompass benutzten. Das Ding zeigt immer die gleiche Richtung an. Das kann sehr nützlich sein, um sich während einer Reise zu orientieren. Ich werde das mitnehmen. Das gehört mir. Ich habe das erfunden. Mein Kompass! Nein, meiner. Es war ein Engländer mit dem schönen Namen Francis Hawksbee, der ohne es zu wissen, die erste Quecksilberlampe bastelte. Aber das vergaß man wieder. Ein Holländer mit dem unaussprechlichen Namen Pieter van Musschenbroek erfand die Leidener Flasche. Sie konnte elektrische Ladung speichern. Katz und Maus. Von jetzt an ging es um die elektrische Ladung. Der französische Physiker Abbé Nollet erfand alle möglichen Spielchen damit. Ich lade diese Kugel mit Elektrizität. Und nun leite ich die Elektrizität weiter auf diese Eisenkette. Du bist dran. In Amerika beschäftigte sich Benjamin Franklin ebenfalls mit Elektrizität. Donnerwetter, was für ein Gewitter. Nicht, dass uns der Blitz trifft. Da fliegt einem ja der Hut weg. Höher. Und noch höher. Gleich kommt der Blitz runter, das wird spannend. Pass auf, Papa. Achtung. Na los. Das ist der Beweis. Blitze sind auch Elektrizität. Die Forschung fordert Opfer. Aber jetzt weiß ich, wie man Häuser gegen Blitzschlag schützen kann. Die Kunde von Franklins Blitzableiter sprach sich auch in Russland herum bis hin zu Gospodin Reichmann. Das ist der Blitzableiter von Franklin. Gospodin Professor, passen Sie auf. Sonst geht das schief. Was erzählst du da? Der Wissenschaftler hier bin ich. Ja, aber-. Nun ist er hin. Sie haben die Erdung vergessen, Professorchen. Professor Reichmann hat es auf der Stelle umgehauen. Durch diesen Unfall wissen wir heute, dass man in einem Haus die Erdung braucht. Ich zeige es euch. Nein, das ist es nicht, das ist mein Frühstück. Na, da ist es. Die beiden Metallstifte da sind für den Strom. Aber diese dritte Anschluss, der ist für die Erdung. So vermeidet man, dass man einen Schlag bekommt. Ist schon genialomatisch. Und der Blitz? Wie funktioniert der? Also das ist gar nicht so kompliziert. Faraday hat das ein bisschen später gezeigt. Die Erde ist eine elektromagnetische Einheit. Der Boden ist negativ geladen. Weiter darüber befindet sich trockene Luft, die Troposphäre. Sie lässt keine elektrischen Ströme durch. Und noch weiter darüber ist die Ionosphäre. Sie ist vorwiegend positiv geladen. Aber wenn eine Gewitterwolke vorbei schwebt, sammeln sich die negativen Ladungen oben und die positiven unten. Wenn diese verschiedenartigen Ladungen aufeinandertreffen, dann kracht es. Das heißt, es entstehen Blitze. Im italienischen Bologna lebte ein gewisser Luigi Galvani, der fand Elektrizität auch spannend. Was machen Sie denn da, Lucia? Eine Suppe mit Froschschenkelchen. Ich esse sowas nicht. Hilfe. Ist was passiert? Die Frösche, Senior Galvani, die haben sich bewegt, ich falle in Ohnmacht. Total durchgedreht. Die Frösche sind doch tot. Von wegen bewegen. Da! Sie haben sich schon wieder bewegt. Huch, sie bewegen sich immer, wenn Sie an Ihrer komischen Maschine drehen. Das ist ja merkwürdig. Lucia, drehen Sie doch mal an der Maschine. Na los, drehen Sie schon. Na, wird’s bald? Ich habe solche Angst. Los doch. Na so was. Sehr merkwürdig. Molto bene, Senior Galvani. Ihr Experiment ist zwar außerordentlich interessant, aber meiner Meinung nach kann ein Frosch keine tierische Elektrizität enthalten. Es sind zwei verschiedene Metalle, die eine Wirkung auf das Froschbein ausüben. Und ich werde Ihnen das beweisen. Ein kleines Scheibchen Kupfer, ein Scheibchen Zink und ein Scheibchen feuchten Stoff. Wieder ein Scheibchen Kupfer, ein Scheibchen Zink, ein Scheibchen feuchten Stoff. Und nochmal flink Zink und fertig. Funktioniert. Mhm Bella Italia. Volta hatte die elektrische Batterie erfunden. Wir benutzen sie jeden Tag, ohne darüber nachzudenken. Eine absolute geniale genialische Erfindung. Ohne Batterien liefe überhaupt nichts. Glotz nicht so. Ich spiele nur ein bisschen an dem Knopf rum. Der Blitz und der Kompass, die zappelnden Froschbeine, das alles hatte mit Elektrizität zu tun. Aber man wusste noch immer nicht genau, was das eigentlich war. Und was man damit machen konnte. Aber dieser junge Engländer, Michael Faraday. So, das reicht für heute, Michael, wir hören jetzt auf. Mutter: Mehr habe ich heute Abend leider nicht. Die Zeiten sind ganz schön hart, Kinder. Glauben Sie mir, Mr. Riebau, mein Sohn Michael ist ein fleißiger und ehrlicher Junge. Er kann lesen und rechnen kann er auch. Vielleicht könnten sie ihn gebrauchen. Der Junge gefällt mir, ich werde es mit ihm versuchen. Zunächst einmal wirst du Zeitungen austragen. Da nimm, das wird für deine Tagestour reichen. Das sind aber nicht sehr viele. Doch. Denn das funktioniert so. Ich verkaufe meine Zeitung nämlich nicht, sondern ich verleihe sie. Die erste Zeitung bringst du zu Mr. White. Und während er sie liest, bringst du die zweite zu Mr. Blend. Und die dritte zu Mr. Tine. Die vierte, die bringst du zu Mr. Roll. Und inzwischen holst du wieder die erste, die du zu Mr. White gebracht hast und bringst sie zu Mrs. Black. Die Zeit ist um für Zeitung. Verpfeif’ dich, du Wicht, ich bin noch nicht fertig. Kotzbrocken! Du bist ein sehr fleißiger Junge, Michael. Ich könnte einen Buchbinderlehrling aus dir machen. Oh, ja. Diese Lexika müssen alle neu gebunden werden. Okay. Das sind unheimlich wichtige Bücher. Behandele sie vorsichtig. Was ist, Michael? Hast du die Bücher schon gebunden? Noch nicht, Mr. Riebau. Aber da steht ein spannender Artikel über Elektrizität drin. Anscheinend ist das so eine Art Vibration, ähnlich wie bei Hitze. Aber ich bin nicht sicher, ob überhaupt schon jemand kapiert hat, was das ist. Ach. Und du? Hast du das denn schon kapiert? Nein, aber ich versuche es. Jetzt höre mal gut zu. Du kannst in allen Büchern lesen, die dich interessieren. Aber dann musst du abends länger bleiben, um deine Arbeit fertig zu machen. Das ist ein Angebot, das ich nicht ablehnen kann. Öffentlicher Vortrag des Wissenschaftlers Sir Humphry Davy, mit Vorführung. älterer Dränge gefälligst nicht, du kleiner. Du verstehst doch sowieso nichts davon. Ich verstehe bestimmt genauso viel davon wie Sie. älterer Wie bitte? Nicht zu fassen. Die Elektrizität als solche ist ein ganz außergewöhnliches Phänomen. Schauen Sie selbst. All das ist noch sehr geheimnisvoll. Aber dank meiner Experimente wird es möglich sein, dieses Phänomen besser zu verstehen. So. Und jetzt da. Und jetzt so. Und das wäre es dann schon. Deckel drauf. Hat Bumm gemacht, ich glaube, ich bin blind. Ja, die Anmerkungen, die Sie mir zugeschickt haben, sind sehr interessant. Also, junger Mann, Sie wollen wirklich als Wissenschaftler arbeiten? Ja, Sir Humphry, das möchte ich sehr gern. Ein undankbarer Job. Schlecht bezahlt und manchmal geht’s ins Auge. Trotzdem wollen Sie das versuchen? Ja, auf jeden Fall. Ich brauche einen Assistenten. Ich stelle Sie auf Probe ein. Sie bekommen einen guinea in der Woche, ein Zimmer über dem Labor, Arbeitskleidung und Kerzen. Morgen fangen Sie an. Wir werden zunächst mit Stickstoffchlorat arbeiten, um diesen Körper in seine Bestandteile zu zerlegen. Setzen Sie die Sicherheitsmaske auf und halten Sie einmal dieses Röhrchen. Darin werden wir etwas Chlorat vorbereiten. Und jetzt vermischen Sie die beiden Flüssigkeiten ganz vorsichtig. Ich sagte, ganz vorsichtig. Lassen Sie mich mal, ich werde die Mischung mischen. Stellen Sie das Röhrchen mal dahin. So. Jetzt bin ich mal gespannt. Das muss doch wohl zu schaffen sein. Wir werden die Menge erhöhen. Gern, Professor. Trotz dieser Rückschläge gingen sie immer wieder auf Reisen. 1814 kamen sie nach Italien, nach Rom. Sind Zitterrochen, Senior. Machen elektrischen Strom von ganz alleine, diese Fische. Darf ich die mal anfassen? Oh, eindrucksvoll, wirklich eindrucksvoll. Untersuchen wir doch mal diese Brocken, Mr. Faraday. 1820 forschte in Dänemark der Wissenschaftler Hans Christian Ørsted. Das sollte das Leben von Faraday und der ganzen Menschheit verändern. Ørsted: Es besteht ein Zusammenhang zwischen Magnetismus und Elektrizität. Sehen Sie sich diese Kompassnadel an. Smørrebrød. Auch wenn ich sie verdrehe, zeigt sie immer wieder nach Norden. Aber wenn ich diese Kompassnadel in die Nähe einer Stromquelle bringe, wird sie davon beeinflusst. Smørrebrød. Die Nadel weicht ab. Sehen Sie, je näher ich den Draht an die Nadel halte, desto mehr entfernt sich die Nadel aus der Nordrichtung. Smørrebrød. Es könnte doch sein, dass Elektrizität und Magnetismus verschiedene Ausdrucksformen ein- und derselben Kraft sind. Ja, das könnte sein. Oh, verdammt, ich muss mich sputen, ich bin viel zu spät dran. Mr. Faraday, wissen Sie eigentlich, wie spät es ist? Entschuldigen Sie die Verspätung, Mr. Barnard. Aber ich war so in meine Arbeit versunken-. Wir haben Sie um fünf Uhr erwartet. Meine Tochter Sarah ist jetzt sehr böse. Aber kommen Sie trotzdem herein. Guten Abend, meine Liebe. Bitte entschuldigen Sie. Sagen Sie ihm, dass ich ihn nicht zu sehen wünsche. Und mit ihm sprechen möchte ich auch nie wieder. Meine Schwester Sarah lässt Ihnen ausrichten, dass-. Ich habe es gehört, Fräulein Sarah. Sarah, ich bitte Sie um Entschuldigung. Edward, ich habe gesagt: „Sage ihm, dass ich nicht mit ihm sprechen möchte.“ Also sie hat gesagt, dass-. Bitte, ich bitte Sie, mein Fräulein, seien Sie doch nicht so streng. Verzeihen Sie mir. Die Anziehungskraft der Liebe ist wie die eines Magneten. Eine Induktion entsteht, die eine Bewegung hervorruft. Genauso ist es. Entschuldigen Sie mich, ich muss etwas entdecken gehen. Die Wissenschaftler verstehen ja eine ganze Menge Dinge. Aber von Liebe haben sie keine Ahnung. In eine mit Quecksilber gefüllte Schüssel stelle ich aufrecht einen Magneten. Dann nehme ich einen Draht, an dem ich oben einen Korken festgemacht habe, damit er nicht untergeht. Nun tauche ich einen zweiten Draht in das Quecksilber und verbinde beide Drahtenden mit einer elektrischen Batterie. Es bewegt sich, es bewegt sich doch. Es bewegt sich, der Versuch hat funktioniert. Brauche ich den Magneten? Nein, ich kann darauf verzichten, denn die ganze Erde ist ein Magnet. Damit ist bewiesen, dass die Welt voller elektrischer und magnetischer Ströme ist, die aufeinander reagieren. Ich nenne sie elektromagnetische Kräfte. Michael, das Abendessen ist fertig. Warte mal, ich habe da eine Idee. Komm mit, ich möchte dir etwas zeigen. Aber das Abendessen. Es dauert nur ein paar Minuten, komm mit, schnell. Also pass auf. Aber das hast du mir doch schon alles gezeigt. Wenn Elektrizität in der Lage ist, Bewegung hervorzurufen, dann muss Bewegung auch Elektrizität hervorrufen können. Sei doch so lieb und drehe mal an der Kurbel da, Schatz. Nein, wie das funkt Michael, ist wie Weihnachten. Wie funktioniert das? Ich glaube, ich kann es erklären. Sieh nur. Unser Abendessen. Das kannst du mir später erklären. Also stelle dir vor, da gibt es Kraftlinien, die-. Keine Reibung, kein Kontakt. Das ist nämlich die statische Elektrizität. Es ist die Bewegung des Magneten, die ein Kraftfeld erzeugt. Und dadurch entsteht Elektrizität. Mein lieber Michael, glauben Sie wirklich ganz fest, dass-, also dass Sie ohne wissenschaftliche Ausbildung und ohne Kenntnisse der Mathematik eine solche Entdeckung machen können? Jetzt bin ich platt. Mein Professor sagt so etwas zu mir? Das ist meine Idee, er hat sie mir geklaut. Ja, ich komme immer mehr zu der Überzeugung, dass dem so ist. Auf jeden Fall ist das eine Maschine, mit der man Elektrizität erzeugen kann. Und ich will jetzt wissen, wie das geht. Also die ganze Erde ist ein elektrisches und magnetisches Feld. Der Kompass ist der Beweis, denn er zeigt den Norden an. Und die Blitze, die die Wolken mit der Erde verbinden, sind ein Austausch von Elektrizität. Ich glaube, dass dabei kleinste Teilchen eine Rolle spielen. Diese Teilchen nenne ich Ionen. Teilchen gibt es beim Bäcker. Ionen, was erzählt der für einen versammelten Unsinn. Indem man ihn reibt, entreißt man dem Bernstein elektrische Teilchen. Der Bernstein möchte sie wiederfinden oder er sucht sich anderswo welche. Er zieht sie an. Die Teilchen bilden überall in der Luft Felder. Sie können auch durch diesen Kupferdraht hindurchgehen. Sag mal, Anion, warum rennen wir eigentlich wie die Blöden hier herum? Weil wir Ionen sind. Und alle zusammen bilden wir einen elektrischen Strom. Wir sind Anionen, das heißt, negative Ionen. Wir sind Jungs. Gibt es denn noch andere Ionen? Na klar, positive Kationen, Mädels. Und was machen die Mädels so? Das Gleiche wie wir. Aber sie rennen in die entgegengesetzte Richtung. Sieh doch, da drüben. Ja, du hast Recht. Hallo Mädels. Hallo. Ist ja ganz nett, aber treffen wir uns eigentlich nicht? Doch, manchmal. Da rappelt es im Karton, da geht die Post ab. Pass auf, wir kommen an das Ende des Drahtes. Vorsicht. Also ich glaube, jetzt treffen wir die Mädels, da werden ganz schön die Funken sprühen. Hurra, ich habe die Induktion des elektrischen Stroms entdeckt. Sieht einfach aus, ist es aber nicht. Diese Scheibe, die sich durch die Kraftlinien eines Magneten dreht, war eine der größten Erfindungen dieses Jahrhunderts. Es war der erste Dynamo, der erste Stromgenerator. Und bald sollte es andere Typen davon geben. Also mir ist ja schon klar, dass Elektrizität Licht erzeugt und noch viel anderes mehr. Aber was ist das genau, „Elektrizität“? Man könnte sagen, dass Elektrizität eine Energie ist, die zur Materie gehört und deren Teilchen sich anziehen oder abstoßen. So machen das die Ionen, die wir gerade eben gesehen haben. Sehr gut kann man das Prinzip an diesen beiden Magneten erkennen. Die Elektrizität ist sozusagen eine Zwillingsschwester des Blitzes. Aber damit man sie bändigen kann, braucht man einen Leiter. Wie groß sind denn eigentlich diese Ionenteilchen? Könnt ihr euch eine Million Ionen vorstellen? Naja, so ungefähr. Und eine Million mal eine Million Ionen? Könnt ihr euch das immer noch vorstellen? Nein, eigentlich nicht mehr. Eine Million mal Millionen Ionen haben in einem winzigen Stecknadelkopf Platz. Aber wenn die so klein sind? Was meinst du damit, Psi? Na, mit welcher Geschwindigkeit bewegen die sich? Knapp mit Lichtgeschwindigkeit. Das sind etwa 300000 Kilometer in einer Sekunde. Die Entfernung zwischen Erde und Mond in einer Sekunde. Aber im Grunde weiß immer noch niemand, was Elektrizität wirklich ist. Ich muss zugeben, ich weiß es auch nicht. Ich stelle es mir als kleine Zauberfee vor. Der Mensch hat aus der Materie eine ungeheure Kraft freigesetzt. Tja, seit Isaac Newton wissen wir, dass Körper eine gegenseitige Anziehung aufeinander ausüben. Seit Faradays Entdeckung wissen wir, dass es ungeheure Felder von Elektrizität auf der Welt gibt. Ihm verdanken wir es, dass wir diese elektrische Energie kennen, ohne die unsere Welt nicht das wäre, was sie ist. Also wenn ihr mich fragt, hat er dafür einen großen Applaus verdient, dieser Michael Faraday, der Sohn eines einfachen Schmiedes.