Entdeckung der elektromagnetischen Induktion

Durch die Entdeckungen von LUIGI GALVANI (1737-1798) und ALESSANDRO VOLTA (1745 bis 1827) konnten erstmals leistungsfähige elektrische Quellen entwickelt werden.
Mit diesen elektrischen Quellen wurden ab dem Jahre 1800 viele Untersuchungen zu Wirkungen des elektrischen Stromes durchgeführt.
Zu dieser Zeit waren Vorstellungen von der Einheit der Naturkräfte in der Wissenschaft weitverbreitet. Auch zwischen Elektrizität und Magnetismus vermutete man Zusammenhänge, gab es doch auffällige Analogien zwischen elektrischen und magnetischen Erscheinungen, wie die Polarität oder die Anziehung und Abstoßung zwischen Polen bzw. elektrischen Ladungen.

Der dänische Physiker HANS CHRISTIAN OERSTED (1777-1851) war ein Anhänger der Auffassung vom Zusammenhang zwischen Elektrizität und Magnetismus. Er versuchte, an galvanischen Elementen Magnetismus nachzuweisen (Bild 2).
1820 wollte er in einer Vorlesung vor Studenten einen Draht durch elektrischen Strom zum Glühen bringen.
Beim Einschalten des Stromes bemerkte er bei einem zufällig in der Nähe liegenden Kompass, dass die Kompassnadel abgelenkt wurde. Nach Ausschalten des Stromes drehte sich die Kompassnadel in die ursprüngliche Nord-Süd-Richtung zurück.
OERSTED hatte damit die magnetische Wirkung des elektrischen Stromes, d.h. die Erzeugung von Magnetismus durch elektrischen Strom, entdeckt. In vielen Experimenten untersuchte OERSTED diesen Zusammenhang genauer und fand u.a., dass die Richtung des Ausschlages der Kompassnadel von der Stromrichtung abhängig ist.
Die Entdeckungen von OERSTED wurden von anderen Wissenschaftlern aufgegriffen und weiterentwickelt. So entdeckte ANDRÉ MARIE AMPÈRE (1775-1836) die Kräfte zwischen stromdurchflossenen Leitern und schuf die Grundlagen für den Elektromotor und das Stromstärkemessgerät.

Auch MICHAEL FARADAY baute die Experimente von OERSTED nach. OERSTEDs Entdeckung veranlasste FARADAY zur Umkehrung der Fragestellung, zur Suche nach der Erzeugung von elektrischem Strom durch Magnetismus. 1822 schrieb FARADAY in sein Tagebuch „Verwandlung von Magnetismus in Elektrizität“ als Aufgabe. 10 Jahre benötigte FARADAY, bis er 1831 die elektromagnetische Induktion entdeckte. FARADAY ging zunächst von der Analogie zur elektrischen Influenz aus. Ruhende elektrische Ladungen „erzeugen“ durch Influenz, englisch auch „induction“ genannt, auf benachbarten metallischen Körpern Ladungstrennung. Er vermutete, dass bewegte Ladungen, also elektrischer Strom, durch Induktion in benachbarten Leitern Induktionsströme erzeugen. In Experimenten war dies jedoch nicht nachweisbar. Dafür konnte FARADAY beobachten, dass beim Ein- oder Ausschalten des Stromes in einer benachbarten Spule ein Induktionsstrom entsteht (Bild 3). Nicht das Magnetfeld eines stromdurchflossenen Leiters induziert also im benachbarten Leiter einen Strom, sondern die Änderung dieses Magnetfeldes.

Die Änderung des Magnetfeldes in einer Induktionsspule kann auch durch eine mechanische Bewegung erfolgen. Elektrischen Strom kann man also aus Magnetismus und mechanischer Bewegung gewinnen. Innerhalb von drei Monaten entwickelte FARADAY alle wichtigen Grundversuche zur elektromagnetischen Induktion und eine Urform eines elektrischen Generators.
Er entdeckte damit physikalische Zusammenhänge, die eine Grundlage der gesamten modernen Elektrotechnik sind.
Darüber hinaus entdeckte FARADAY bei seinen Untersuchungen auch eine Möglichkeit eines elektromotorischen Antriebs.
Bei Stromfluss existiert um den stromdurchflossenen Leiter ein kreisförmiges Magnetfeld. Bringt man einen kleinen Magneten in das Gefäß, so schwimmt dieser Magnet auf einer kreisförmigen Bahn um den stromdurchflossenen Draht herum.