Michael Faraday – Entdecker der Induktion

Er brachte es mit seinen Entdeckungen zu einer bemerkenswerten Karriere, über die Grenzen geistiger Disziplinen hinweg: Michael Faraday zählt auch heute noch zu den bekanntesten britischen Naturwissenschaftlern. Seine Erkenntnisse gelten als Basis aller modernen Theorien des Elektromagnetismus.

Vom Bücherwurm zum Wissenschaftler

Faraday entstammte bescheidenen Verhältnissen. Sein Vater war Schmied, 1791 geboren war Michael das dritte von vier Kindern. Er erhielt nur eine einfache Bildung und begann im Alter von vierzehn Jahren eine Lehre als Buchbinder und Buchhändler. In dem Geschäft, in dem er arbeitete, las er bald jedes wissenschaftliche Werk, das er in die Hände bekam. Er brachte es durch diesen Wissensdurst zu naturwissenschaftlichem Verständnis und so besuchte er irgendwann auch die Vorlesungen der Royal Institution of Great Britain, einer Einrichtung, die sich die Verbreitung neuester Erfindungen und die wissenschaftliche Ausbildung und Forschung zum Ziel gesetzt hatte. Dort hörte er zahlreiche Vorträge von Naturwissenschaftlern, welche man damals noch als „natural philosophers“ (Naturphilosophen) bezeichnete. Einer dieser Wissenschaftler war Sir Humphry Davy, der Entdecker der chemischen Elemente. Bei ihm bewarb sich Faraday mit 21 um wissenschaftliche Mitarbeit. Er erklärte ihm sein außerordentliches Interesse an den Themen seiner Forschung und zeigte ihm die vielen ausführlichen Mitschriften, die er angefertigt hatte. Davy stellte ihn daraufhin als Assistenten ein und Faraday konnte bei Vorlesungen und Experimenten helfen.

Die Entdeckung der elektromagnetische Induktion

Doch mit der Assistenz sollte es nicht getan sein. Binnen weniger Jahre entwickelte Michael Faraday eigene wissenschaftliche Ansätze und verfolgte diese experimentell und theoretisch. 1820 reichte er zwei erste Artikel bei der Royal Society ein. Zu diesem Zeitpunkt beobachtete der Däne Hans Christian Oersted gerade die Ablenkung einer Kompassnadel durch einen stromdurchflossenen Draht. Diese Erscheinung wollte Faraday näher untersuchen. Er wiederholte das Experiment seines Kollegen und fand heraus, dass das Ganze auch „umgekehrt“ funktionierte. Nicht nur der elektrische Leiter übte eine Kraft auf ein anderes Stück Metall aus, wie es ein Magnet tat, sondern auch ein Magnet hatte eine Wirkung auf einen Leiter. Faraday entdeckte 1831 die „elektromagnetische Induktion“. Dabei machte er drei grundlegende Untersuchungen:

  • Zunächst zog er eine Drahtschleife durch ein Magnetfeld. Er stellte fest: Durch die Leiterschleife floss nun ein Strom.
  • Die gleiche Beobachtung konnte er natürlich auch machen, als er statt der Schleife das Magnetfeld, also den Magneten, verschob, die Schleife aber festhielt.
  • Für sein drittes Experiment wurden Schleife als auch Magnet fixiert, das Magnetfeld jedoch wurde mit der Zeit variiert. Auch dabei konnte Faraday einen Strom im Leiter messen.

Als „elektromagnetische Induktion“ bezeichnet man dabei das Phänomen, dass im Leiter durch das variable äußere magnetische Feld eine Spannung erzeugt wird. Diese grundlegende Gesetzmäßigkeit der Elektrodynamik ist uns bis heute als faradaysches Induktionsgesetz bekannt.

Die Erzeugung der Induktionsspannung war eine wichtige Entdeckung für dieses Teilgebiet der Physik. Die Elektrizitätslehre ist eines der grundlegenden Fächer, die an jeder Universität in der Naturwissenschaft gelehrt werden. Doch die Beobachtungen Faradays finden auch technische Anwendung. Durch den Induktionsstrom werden beispielsweise Ampelschaltungen kontrolliert (Induktionsschleife), der Dynamo verwendet das Prinzip (z.B. Lichterzeugung am Fahrrad), Lampen leuchten damit (Induktionslampe) und eine der heute vielleicht am bekanntesten Anwendungen ist das induktive Erwärmen (Induktionsherd).

Michael Faraday´s umfangreicher Nachlass

Wir haben Michael Faraday jedoch noch viele weitere Entdeckungen zu verdanken. Er erforschte nicht nur dieses eine Phänomen, das heute wohl das bekannteste ist. Auf ihn gehen auch mathematische Konzepte wie die Feldlinien zurück, die man für den Verlauf eines magnetischen oder elektrischen Feldes heute in jeder Lehrbuchillustration zu diesem Thema findet. Der erste elektrische Generator kam ebenfalls aus Faradays Labor. Er bestand aus einer zwischen zwei Magnetpolen rotierenden Kupferplatte. Nicht weniger bekannt ist der sog. faradaysche Käfig. Im Experiment fand Faraday heraus, dass das elektrische Feld im Inneren eines elektrisch abgeschlossenen Raumes, den er durch ein Drahtgitter realisierte, verschwand. Die Ladung verteilte sich hierbei nur auf der Oberfläche des „Käfigs“. Ein Mensch konnte sich deshalb unbeschadet von großen äußeren Feldern, wie etwa einem Blitzschlag, darin aufhalten. Das Fahrergehäuse eines Autos kommt so einem Käfig gleich.

Die Liste der Erfindungen könnte man jedoch noch sehr weit fortsetzen. Kurzgefasst lässt sich sagen: Faraday hat unerlässlich experimentiert und seine Entdeckungen immer auch der Allgemeinheit vorgestellt. Seine eindrucksvollen und verschiedenartigen Experimente machten ihn in kurzer Zeit berühmt und so wurde er vom einstigen Buchhändler zum anerkannten Naturwissenschaftler. Faradays Publikationsliste umfasste fast 500 Veröffentlichungen, von denen nur drei in Zusammenarbeit mit anderen Wissenschaftlern entstanden. Er wurde zur Mitgliedschaft in über 70 wissenschaftlichen Gesellschaften eingeladen und zum Präsidenten der Royal Society nominiert. Als gläubiger Christ sah er dies aber als Zeitverschwendung an. Keinen gottgegebenen Moment wollte er vergeuden und stattdessen lieber weiter experimentieren.

Faradays religiöse Ansichten hatten einen großen Einfluss auf sein Arbeiten. Er sah eine göttliche Grundordnung in der Wissenschaft und ihren Phänomenen und widmete sein Leben der Erforschung dieser. Trotz seiner Berühmtheit blieb er ein bescheidener Mensch, lehnte die Ritterschaft und etliche Ehrengrade ab und lebte im Ruhestand nach 1858 von einer kleinen Rente. Was bleibt, sind seine wissenschaftlichen Werke, viele nach ihm benannte Beobachtungen und der Eindruck eines ganz ungewöhnlichen Menschen.

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