Ohne Fleiß, kein Preis!

Michael Faraday

Der Engländer Michael Faraday wurde am 22.09.1791 in Newington-Butts, einem Londoner Vorort, als drittes Kind einer Arbeiterfamilie geboren. Mit 13 Jahren begann er eine Buchbinderlehre, wodurch er Zugang zu Fachliteratur erhielt, die ihn unter anderem zu chemischen Experimenten anregte. Er knüpfte Kontakte im wissenschaftlichen Umfeld, besuchte Vorlesungen in der „Royal Institution“ und bewarb sich 1813, nach Abschluss seiner Lehre, beim Präsidenten der Einrichtung, dem bekannten Chemie-Professor Humphry Davy, um eine Assistentenstelle.

Obwohl er keine herkömmliche wissenschaftliche Ausbildung erhielt, machte er sich einen Namen als Chemiker und Physiker. Denn durch seine Tätigkeit als Assistent, hatte er Zugang zu den Laboren der Institution und widmete seine Freizeit dem Experimentieren.

Meilensteine in Chemie und Physik

Die Erfindungen Faradays waren vielfältig und umfangreich. Einige werden im Folgenden genannt, wobei dies aber noch lange nicht alle sind!

Er fand beispielsweise heraus, wie man elementares Chlor unter Druck verflüssigt und entdeckte bei der Herstellung von „transportierbarem Gas“ mittels eines bekannten Verfahrens die Flüssigkeit Benzol (Wissen Sie, wie die Struktur des Benzols entdeckt wurde? Hier geht´s zum Beitrag: https://phywe.net/wenn-traeume-wahr-werden/).

Auch im physikalischen Bereich gehen zahlreiche Erfindungen auf sein Konto. Er wies zum Beispiel die elektromagnetische Induktion (https://www.phywe.de/de/elektromagnetische-induktion.html) nach. Hierbei werden durch die Bewegung eines elektrischen Leiters innerhalb eines Magnetfeldes eine elektrische Spannung sowie ein Stromfluss erzeugt. Dieses Prinzip bildet die Grundlage für zum Beispiel die Funktion eines Generators, also einer Maschine, die in der Lage ist, Bewegungsenergie in elektrische Energie umzuwandeln.

Das umgekehrte Prinzip, die Umwandlung von elektrischer Energie in Bewegungsenergie, entspricht der Funktionsweise von Elektromotoren, deren Ursprung somit ebenfalls auf Faraday zurückzuführen ist (https://www.phywe.de/de/schuelerversuche-elektromotor-generator-geraetesatz-tess-advanced-physik-emg.html).

Kennen Sie den Faraday´schen Käfig? Sie haben bestimmt schon mal in einem gesessen, wetten?

Bei dem Faraday´schen Käfig handelt es sich um einen Metallkäfig, auf dem sich elektrische Ladungen verteilen, aber nicht in das Innere des Käfigs eindringen können. Im Falle eines Blitzeinschlages wäre man also in diesem Käfig völlig geschützt. Egal ist hierbei, ob es sich um eine Gitter-Konstruktion handelt oder um einen Raum, der komplett von Metall umschlossen ist, wie dies zum Beispiel bei einem Auto oder einer Flugzeughülle der Fall ist. Bei diesem Käfig greift das Prinzip der Influenz (https://www.phywe.de/de/influenzmaschine-nach-wimshurst.html), das heißt, durch die Einwirkung eines elektrischen Feldes kommt es zu einer räumlichen Verschiebung elektrischer Ladungen.

Kurz erklärt, die geschlossene, metallische Hülle des Käfigs beziehungsweise des Autos ist nichts anderes als ein elektrischer Leiter. Während die Atome des Metalls unbeweglich sind, sind deren Elektronen umso beweglicher. Gelangt der Faraday´sche Käfig in ein elektrisches Feld, so sammeln sich die negativ-geladenen Elektronen an der Seite des Metalls, die zum positiven Pol des Feldes ausgerichtet ist. Dadurch entsteht auf der einen Seite des Käfigs ein negativer und auf der anderen Seite ein positiver Ladungsüberschuss. Es bildet sich somit ein elektrisches Feld, das dem äußeren elektrischen Feld entgegen wirkt. Die Feldlinien im Innenraum heben sich gegenseitig auf und man bleibt geschützt.

Linkes Bild: Ladungstrennung. Die Gewitterwolken sind unten negativ und oben positiv geladen. Der Boden ist positiv geladen. Die Elektronen der Metallatome im Auto verteilen sich entsprechend.

Rechtes Bild: Elektrische Entladung. Der Blitz schlägt in das Auto, wodurch ein Ladungsausgleich stattfindet. Die Elektronen werden um den Innenraum des Autos herumgeleitet, wodurch ein vorübergehender Ladungsüberschuss auf dem Auto entsteht. Dies resultiert in einem Blitz unterhalb des Autos, der in den positiv geladenen Boden schlägt. Der Ladungsüberschuss ist aufgehoben.

Interessant zu wissen ist übrigens auch, das Faraday es aus Überzeugung stets ablehnte, seine Erfindungen patentieren zu lassen, wodurch er auf erheblichen Reichtum verzichtete. Durch die Nachfolge Davys als Direktor des Laboratoriums 1825 war er aber finanziell abgesichert und konnte im Laufe seines Lebens mehrere Auszeichnungen entgegen nehmen. Am 25.08.1867 starb Michael Faraday nach mehreren Nervenzusammenbrüchen in seinem Haus in Hampton Court Green, England.

Weiterführende Informationen finden Sie hier: