Der Supraleiter
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Der Supraleiter

Materialien, unter eine bestimmte Temperatur abgekühlt,  zeigen erstaunliche Eigenschaften. Sie können schweben, zeigen keinen elektrischen Widerstand mehr und können so elektrischen Strom ohne Verluste befördern. Der niederländische Physiker Heike Kamerlingh-Onnes beobachtet, dass Quecksilber bei Abkühlung mit flüssigem Helium auf Temperaturen unterhalb von minus 269 Grad Celsius elektrischen Strom völlig widerstandsfrei leitet. Damit hat er den ersten Supraleiter entdeckt. Die heutige Hauptanwendung der Supralieter sind supraleitende Magnetspulen, wie sie in der Medizin bei Kernspintomographen Verwendung finden.

Strom aus Magneten: die Elektromagnetische Induktion

Der Engländer Michael Faraday baut 1821 den ersten Prototyp eines Elektromotors und zehn Jahre später den eines ersten Generators. Dazu hängt er einen kleinen beweglichen Draht über einen Stabmagneten und schließt eine Stromquelle an. Der Strom durch den Draht lässt den Draht kontinuierlich um den Magneten kreisen. Mit dieser Anordnung hat Faraday das gewinnung mit einem Generator auf dem von Faraday erkannten Prinzip der Energieumwandlung.

Auch heute noch ist eine seiner Entdeckungen mit seinem Namen verbunden. 1836 findet Faraday heraus, dass bei einem Metallkäfig elektrischer Strom allein von der Oberfläche abgeleitet wird. Im Innern des Käfigs ist die elektrische Feldstärke dagegen gleich null. Eine Erkenntnis, die bis heute all jene Autofahrer beruhigt, die in ein Gewitter geraten.

Alessandro Volta und die Batterie

Alessandro Volta gelang es als erstem, eine Energiequelle zu erfinden, die kontinuierlich elektrischen Strom produziert und der damit das elektrische Zeitalter einläutet. Volta schichtet Kupfermünzen und Zinkplättchen abwechselnd aufeinander und trennt diese durch eine in Salzwasser getränkte Lederscheibe. Als er die Enden der Voltaschen Säule mit einem Draht und seiner Hand zu einem Kreislauf verbindet, fließt elektrischer Strom. Damit hat Volta die erste Batterie erfunden. Obwohl die Entwicklung von Batterien mit schnellen Schritten voranschreitet, ist die Funktionsweise heute noch immer die gleiche, wie bei der Voltasäule.

Georg Simon Ohm und der elektrische Widerstand

Dass Elektrizität auch in Wärme und Licht umgewandelt werden kann, ist für uns heute Alltag. In jedem elektrischen Gerät bewirkt der elektrische Widerstand eine Wärmeentwicklung. Ein Effekt, der schon sehr früh bekannt ist. Warum dies so ist, kann sich jedoch lange Zeit niemand erklären. Dies gelingt erst einem Mann, der viele Jahre darum kämpfen musste, als Wissenschaftler anerkannt zu werden: Georg Simon Ohm.

Das Verhältnis zwischen der Stromstärke und der zugehörigen elektrischen Spannung ist konstant. Dieses konstante Verhältnis nennt er „Widerstand". Heute ist die zugehörige Formel als Ohmsches Gesetz bekannt: „Der Widerstand ist gleich der Spannung geteilt durch die Stromstärke."

André-Marie Ampère und der Elektromagnetismus

Einen Zusammenhang zwischen den beiden Magnetismus und Elektrizität herzustellen, gelingt einem Wissenschaftler erst zu Beginn des 19. Jahrhunderts: André-Marie Ampère.

Er hält es für möglich, dass man gar keinen Magneten braucht, sondern dass auch stromdurchfloßene Drähte allein aufeinander eine Kraft ausüben. Um diese Kräfte zeigen zu können, entwickelt Ampère die Stromwaage. Dabei ziehen die beiden Leiter sich je nach Stromfluss an oder stoßen sich ab, wie

zwei Magnete. Dieser Versuchsaufbau soll den Beweis für die Richtigkeit von Ampères Theorie geben. Auf Vorschlag des deutschen Physikers Helmholtz wird 1881 die Einheit der Stromstärke in Erinnerung an die großen Leistungen des Wissenschaftlers Ampère (A) genannt.