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Naturphilosoph, Chemiker oder Experimentalphysiker? Michael Faraday verband vieles. Er hat einmal gesagt: „Der einfachste Versuch, den man selbst durchführt, ist besser als der schönste Versuch, den man nur zusieht.“ Nach diesem Motto hat er auch gelebt, Experimente durchgeführt und bedeutende Entdeckungen gemacht. Und das nicht nur, wie man vermuten möchte, im Bereich der Elektrotechnik. Trotzdem bleibt seine wohl wichtigste Entdeckung die der elektromagnetischen Induktion, ohne die die Stromgewinnung, wie wir sie heute kennen, nicht möglich gewesen wäre.

Michael Faraday / wikimedia commons (c) Thomas Phillips

Michael Faraday / wikimedia commons (c) Thomas Phillips

Doch wer war Michael Faraday? Heute ist er hauptsächlich für zwei Entdeckungen bekannt: die elektromagnetische Induktion und den faradayschen Käfig, dabei hat er wesentlich mehr geleistet. Geboren wurde er am 22. September 1791 als drittes von vier Kindern in Newington (gehört heute zu London). Er besuchte die Schule bis zu seinem zwölften Lebensjahr, dann musste er aufgrund einer Erkrankung des Vaters die Familie miternähren. Viel mehr als die Grundkenntnisse des Lesens, Schreibens und Rechnen hatte er nicht gelernt. So arbeitete er als Laufbursche für George Riebau, der einen Buchladen betrieb. Von ihm erhielt er auch nach knapp einem Jahr am 7. Oktober 1805 einen siebenjährigen Lehrvertrag zum Buchbinder, zog, wie es damals den Gepflogenheiten entsprach, zu Riebau und begann seine Lehre. Er lernte das Handwerk schnell, war wissbegierig und neugierig. Die Ausbildung im Buchladen ermöglichte ihm erstmals den Zugang zu Büchern. Er las viel, vor allem Bücher, die zum Binden in den Buchladen gebracht wurden. Darunter waren auch Jane Marcets Conversations on Chemistry, ein damals populäres Buch über Chemie und einige Beiträge von James Tytler für die Encyclopaedia Britannica über Elektrizität. Sofort war er von der Materie gefesselt und begann, mit der Erlaubnis von Riebau, eigene kleine Experimente nachzustellen und durchzuführen. Riebau, der schon früh das Potential des jungen Faraday erkannte, ermunterte ihn dazu, die wissenschaftlichen Vorträge von John Tatum zu besuchen. Tatum war Gründer der City Philosophical Society, die es interessierten Handwerkern und Lehrlingen aus ärmlichen Verhältnissen ermöglichte, Zugang zu wissenschaftlichen Erkenntnissen zu bekommen. Faraday machte sich während diesen Vorlesungen aufmerksam Notizen und ergänzte dies mit kleinen Skizzen und Zeichnungen. Diese fasste er in einem Notizbuch zusammen.

Nach seiner Lehre wollte er seiner wissenschaftlichen Neugier und Entdeckerdrang nachgehen, und sein Dasein nicht als Buchbinder fristen. Deshalb bewarb er sich bei der Royal Society um eine niedrige Anstellung in deren Laboratorien, wurde aber abgelehnt. So musste sich der junge Michael doch zunächst als Buchbindergeselle verdingen, fand eine Anstellung bei Henri De La Roche. Riebau zeigte währenddessen Faradays Notizbuch einem seiner Kunden. Dieser war begeistert und nahm Michael mit zu den Vorlesungen von Humphry Davy, einem berühmten Chemiker. Dessen Vorträge über die Elektrolyse mithilfe der voltaschen Säule fasste er zu einem Buch zusammen und schickte es Davy. Davy, der sich bei einem Experiment am Auge verletzt hatte und einen neuen Assistenten benötigte, war davon so begeistert, dass er in der Royal Institution Faraday für diesen Posten vorschlug, der ihn auch bekam. Am 1.3.1813 bezog er seine Unterkunft in der Royal Institution und arbeitete von nun an als Laborgehilfe.

Knapp ein halbes Jahr später unternahm Davy eine Europareise und bat Michael als Sekretär und Diener, ihn zu begleiten. Für den jungen Laborgehilfen und Buchbindergesellen, der sich bis dahin noch nie „weiter als zwölf Meilen“ von London entfernt hatte, ein einmaliges Angebot. Während der Reise, die sie von London nach Paris, Florenz, Rom und Neapel führte, machte er zusammen mit Davy viele chemischen Experimente und Entdeckungen. So konnten sie zum Beispiel beweisen, dass es sich bei einer neu gefundenen Substanz um ein neues Element handelte, das Davy dann als Iod bezeichnete. Auch kamen sie in Kontakt mit einigen der bedeutendsten europäischen Wissenschaftler der damaligen Zeit.

Nach seiner Rückkehr nach London führte Faradays Karriere weiterhin steil nach oben. Er erhielt seinen Posten in der Royal Institution wieder, nebenbei besuchte er weiterhin Vorträge der City Philosophical Society und wurde Mitglied der Gesellschaft. Am 17. Januar 1816 hielt er dort erstmals selbst einen Vortrag. Im gleichen Jahr wurde im Quaterly Journal of Science Faradays erste wissenschaftliche Publikation veröffentlicht – bis 1819 insgesamt 37 Artikel und Mitteilungen. Faradays Publikationen und Abhandlungen machten ihn schon zu dieser Zeit zu einem der führenden chemischen Analytiker Großbritanniens.

Das Jahr 1821 war sowohl persönlich als auch karrieretechnisch ein sehr wichtiges für Faraday. Er wurde nicht nur zum „Superintendent of the House“ in der Royal Institution ernannt, sondern heiratete auch Sarah Barnard. Zudem gelang ihm seine wohl bis dato wichtigste Entdeckung. Fasziniert von den Experimenten des Physikers Hans Christian Ørsted, dem es zwei Jahre zuvor gelang, zum ersten Mal einen Zusammenhang zwischen Magnetismus und Elektrizität nachzuweisen, indem er eine Kompassnadel mit elektrischen Strom ablenkte, begann er diese Versuche zuerst nachzustellen und dann den Veruchsaufbau zu ändern: Er ließ einen Draht über einen Stabmagneten hängen, sodass sich dieser frei bewegen konnte und ließ nun Strom über diesen fließen. Der Draht begann, solange Strom floss, um den Magneten zu kreisen – Faraday entdeckte das Prinzip eines Elektromotors. Diese Entdeckung ließ ihn in den folgenden Jahren nicht los. Er versuchte den Effekt umzukehren und mithilfe des Magnetismus Strom zu erzeugen. Schon 1822 machte er sich in seinem Notizbuch die Bemerkung: „Convert magnetism into electricity“.  Er  beschäftigte sich mit Unterbrechungen immer wieder mit diesem Thema, jedoch zunächst ohne Erfolg.

In den folgenden Jahren schenkte er seine Aufmerksamkeit wieder vermehrt  der Chemie und auch hier konnte er zahlreiche Erfolge verbuchen. 1823 gelang ihm die Verflüssigung von Chlor, zwei Jahre später entdeckte er Buten und Ethen. Aufgrund seiner zahlreichen theoretischen und praktischen Leistungen wurde er am 8. Januar 1824 in die Royal Society aufgenommen, und knapp ein Jahr später zum  Labordirektor der Royal Institution ernannt – und dass, obwohl er nie an der Universität studiert hatte.

Zehn Jahre nach seiner Entdeckung des Prinzips des Elektromotors, im Jahr 1831, gelang ihm schließlich das Prinzip umzukehren und so den ersten Prototyp eines Generators zu bauen. Er verband eine Voltabatterie mit dem Ende eines Drahtes. Dieser war um einen Eisenring gewickelt. Um diesen Eisenring wickelte er noch einen zweiten Draht, der isoliert vom ersten war. Die Enden dieses Drahtes schloss er an ein Ladungsmessgerät (Galvanometer) an. Nun ließ er über den ersten Draht Strom fließen. Dadurch wurde im Eisenkern ein Magnetfeld aufgebaut und über den zweiten Draht floss ein kurzer Stromimpuls. Das Galvanometer schwenkte kurz aus, fiel dann aber zurück in die Ausgangsposition. Jetzt unterbrach er den Stromkreis und das Galvanometer schwenkte in die andere Richtung aus. Dieses Phänomen erschien Faraday zunächst unerklärbar: Warum schlug die Nadel nur beim Aufbau und der Unterbrechung, nicht aber im konstanten  Magnetfeld aus? Um eine Erklärung zu finden, streute er Eisenspäne über einen Magneten und beobachtete, dass diese sich regelmäßig anordneten und um den Raum des Magneten ein Muster erkennbar wurde. Diese linienförmigen Anordnungen nannte er Kraftlinien.

Er schloss daraus, dass der Strom nur floss, wenn der Draht von diesen Kraftlinien geschnitten wurde. Das löste einen einmaligen Stromstoß aus. Er nannte dieses Prinzip elektromagnetische Induktion.

Doch diese Entdeckung stellte ihn vor das nächste Problem: Wie war es möglich, den Strom kontinuierlich fließen zu lassen? Eine geniale Idee brachte die Lösung. Faraday montierte eine frei drehbare Kupferscheibe zwischen den Polen eines Hufeisenmagneten. Diese fungierte als Leiter zwischen einem Magnetfeld und durch die Rotation schnitt die Scheibe permanent die Kraftlinien – es kam zu einem Stromfluss. Michael Faraday erfand damit den Prototypen eines Generators.

Diese Entdeckungen trug er 1831 zum ersten Mal vor der Royal Society vor, 1832 erschien sie zum ersten Mal in abgedruckter Form. Von da an verbreitete sie sich über die gesamte Welt. Aus dem ehemaligen Buchbindergesellen und Laborgehilfen war einer der renommiertesten Wissenschaftler geworden. Doch trotz seines Erfolges auf dem Gebiet der Elektrotechnik verstand er sich eher als Naturphilosoph, seine Leidenschaft blieb die Chemie.

Von da an jagte eine große Entdeckung die nächste. Ebenfalls 1832 definierte er seine Beobachtungen bei der Elektrolyse in den Faradayschen Gesetzen, 1836 entdeckte er die elektrostatische Abschirmung, das Phänomen, das wir heute als Faradayschen Käfig kennen. Nebenbei wurde Faraday 1833 Professor für Chemie an der Royal Institution, untersuchte den Einfluss von Licht auf Pflanzenwuchs, analysierte Meteorgesteine und Nordlichter.

Da verwundert es nicht, dass er im Alter von 48 Jahren einen schweren gesundheitlichen Zusammenbruch erlitt, den er später selbst auch auf Überarbeitung zurückführte. Kopfschmerzen, Schwindelgefühle und ein zeitweiliger Gedächtnisverlust plagten ihn und er zog sich zurück. Im folgenden Jahr arbeitete er nur noch sporadisch und 1840 wurde er von der Royal Institution bis zu seiner Genesung vollständig beurlaubt. Zwanzig Monate lang schrieb er keinen einzigen Eintrag in sein Labortagebuch. Vollständig erholte er sich aber nie, und litt im zunehmenden Alter immer mehr an Vergesslichkeit.

Trotzdem nahm Faraday wieder seine gewohnte Stellung an und konnte im Laufe seiner Karriere weitere Entdeckungen machen. So gelang es ihm z. B. 1844, Ammoniak, Kohlenstoffdioxid, Schwefeldioxid, Stickstoffmonoxid, Chlorwasserstoff, Schwefelwasserstoff, Dicyan und Ethen zu verflüssigen.

 

Im Oktober 1861 bat der mittlerweile siebzigjährige Michael Faraday die Manager der Royal Institution um seine Entlassung. Diese lehnten das Bittgesuch jedoch zunächst ab, erließen ihm lediglich ein paar Verpflichtungen. Im November des gleichen Jahres begann er seine letzte Versuchsreihe, bei der er die Auswirkungen eines Magnetfeldes auf das Lichtspektrum einer Flamme untersuchte, seinen letzten Eintrag ins Labortagebuch machte er im März 1862. Im Juni des gleichen Jahres hielt er seinen letzten Vortrag in der Royal Institution. Im Frühjahr 1865 wurde er schließlich im gegenseitigen Beschluss von allen seinen Ämtern und Verpflichtungen entbunden.

Faraday starb am 25. August 1867 in seinem Haus in Hampton Court. Er hinterließ seine Frau, blieb aber kinderlos. Auf der Frage, was er in der nächsten Welt mache, soll der sehr gläubige Faraday geantwortet haben: „Ich werde bei Christus sein, das genügt mir.“  Das waren gleichzeitig auch seine letzen Worte.

 

Wissenswertes:

Faraday stützte seine Thesen ausschließlich auf Beobachtungen und Experimenten. Er führte insgesamt um die 30.000 Experimente durch, hat aber zeitlebens nicht eine einzige physikalische Formel aufgestellt.

Er entwickelte auch kleinere und größere Erfindungen, lehnte es dabei aber strikt ab, sie patentieren zu lassen. Da alle Erfindungen auf den Naturgesetzen basieren und diese seiner Meinung nach von Gott gemacht worden sind, stehen diese allen Menschen zur Verfügung.

 

 

 

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