Anzeige

150. Todestag von Michael Faraday
Vom Luftballon zu physikalischen Gesetzen

„Ich weiß nicht, für was das einmal gut sein wird. Aber ich weiß, dass Sie Steuern darauf nehmen werden.“ – Ein Zitat von Faraday, das noch heute Gültigkeit besitzt.

Michael Faraday

Buchbinderlehrling mit besonderen Interessen

Am 22. September 1791 wurde Michael Faraday in bescheidenen Verhältnissen als Sohn eines Hufschmieds in Newington bei London geboren. Er arbeitete früh als Zeitungsausträger beim Buchhändler und Buchbinder Ribeau. Der erkannte in dem 13-Jährigen  einen zuverlässigen Mitarbeiter und bot ihm eine Lehrstelle als Buchbinder an.

Ribeau erlaubte dem jungen Faraday, nach Feierabend in den Büchern seiner Buchhandlung zu stöbern. Zwei Werke hatten es dem Jungen besonders angetan: „The Improvement of the Mind“ von Isaac Watts, was vermutlich den Grundstock für Faradays penible Denk- und Arbeitsweise legte. Das andere Buch beinhaltete die "Conversations on Chemistry" einer Miss Marcet, in dem sich zwei junge Frauen über chemische Phänomene unterhalten. 

Ein Kunde der Buchhandlung schenkte Faraday Eintrittskarten für öffentliche Vorträge des Chemieprofessors Humphry Davy. Inspiriert durch die Referate schloss er sich der City Philosophical Society an, einer Gruppe junger Leute, die sich naturwissenschaftliche Vorträge anhörten oder selbst veranstalteten und diskutierten. In dieser Zeit eignete sich Faraday sein Wissen autodidaktisch an und schrieb es in selbst angelegten Heften nieder. Er ordnete sein Wissen neu und änderte die Darstellung des Gelernten.

Bildungsreise während der Napoleonischen Kriege

Von 1792 bis 1815 führte Napoleon Bonaparte die Koalitionskriege in Europa. Der französische Kaiser verlieh Davy in Abwesenheit eine Goldmedaille für dessen Erkenntnisse und Beiträge zur Elektrochemie. Humphry Davy stellte 1813 Faraday in seinem Labor als Gehilfen an, wo er durch seine ungewöhnlichen Leistungen schnell zum Assistenten des anerkannten Chemikers aufstieg.

Davy und Faraday planten zur Zeit der Napoleonischen Kriege eine zwei- bis dreijährige Reise durch Kontinentaleuropa, die sie bis nach Konstantinopel führen sollte. Der Austausch mit damals führenden Chemikern, Physikern und Geologen sollte dabei im Mittelpunkt stehen. Davy erhielt von der französischen Regierung die Erlaubnis für die Fahrt, denn er sollte in Paris die Goldmedaille persönlich entgegen nehmen. Ihre Forschungsreise dauerte von 1813 bis 1815.

Ohne Studium zum Direktor und Professor

Im Jahr 1815 bekam Faraday eine Anstellung bei der Royal Institution of Great Britain und war dort für die mineralogische Sammlung sowie die Wartung der Versuchsapparate verantwortlich. Vertraglich ließ er sich zusichern, dass er nach Feierabend die Laborgeräte des Instituts nutzen durfte. So konnte er sich in seiner Freizeit seiner eigentlichen Berufung widmen: der Wissenschaft.

Mit 30 Jahren ernannte man ihn zum „Superintendent of the House“, was ihm den Bezug einer Dienstwohnung im Institut ermöglichte. Nur vier Jahre später, 1825, wurde er Direktor der Royal Institution, obwohl er nie an einer Universität studiert hatte. Seine zahlreichen theoretischen und praktischen Erfolge verhalfen ihm zum Aufstieg.

In dieser Zeit entwickelte Faraday im Rahmen seiner Experimente den ersten Gummiluftballon. Aus Rohgummi schnitt er zwei runde Flächen aus, legte sie aufeinander und drückte die Ränder zusammen. Innen bestäubte er den Ballon mit Mehl, damit die Flächen nicht aneinander klebten. Laut seinem Bericht im Quarterly Journal of Science 1824 dehnte sich der Ballon sehr stark aus, wurde transparent und entschwebte zur Decke.

1833 wurde er zum ersten Fullerian Professor of Chemistry, eine der wenigen Ehrungen, die Faraday in seinem Leben annahm, ernannt. Von 1830 bis 1851 lehrte er Generationen von Offizieren Chemie an der Royal Military Academy.

Elektromagnetische Induktion und Faradayscher Käfig

Schon 1822 vermerkte Faraday in seinem Notizbuch: „Convert magnetism into electricity“ („Magnetismus in Elektrizität umwandeln“). 1824 notierte er dazu erstmals ein Experiment – allerdings erfolglos. 1825 und 1836 folgten weitere Experimente, jedoch ohne die gewünschten Ergebnisse.

Erst 1831 gelang ihm der Durchbruch. Die technische Basis des Experiments bildete ein Weicheisenring. Auf der einen Seite drei Wicklungen aus Kupferdraht, die durch Bindfaden und Kattun voneinander isoliert waren. Auf der anderen Seite zwei solcher Wicklungen, die mit einem Kupferdraht verlängert wurden und zu einer etwa einen Meter langen Magnetnadel führten. Schloss er den Stromkreis, bewegte sich die Magnetnadel und schlug in eine Richtung aus. Öffnete er den Stromkreis, bewegte sich die Nadel in die entgegengesetzte Richtung. Faraday hatte die elektromagnetische Induktion entdeckt.

Das Prinzip der elektromagnetischen Induktion lag den später entwickelten Transformatoren zugrunde. Während seiner Experimente fand Faraday heraus, dass ein zylindrischer Stabmagnet, der durch eine Drahtwendel bewegt wurde, eine elektrische Spannung in ihr induzierte. Elektrische Generatoren arbeiten nach diesem Grundprinzip. 

Dass sich Körper innerhalb leitender Materialien gefahrlos bewegen können, selbst wenn eine hohe Spannung anliegt, fand Faraday ebenfalls heraus. Die Ladung konzentriert sich hierbei an der Außenseite der Materialien. Dieser Effekt ist heute bekannt als der Faradaysche Käfig, dessen bekanntestes Beispiel die Karosserien von Autos sind.

Gesetze der Elektrolyse und Faraday-Effekt

Nur ein Jahr nach seiner Entdeckung, die zwar wie eine unspektakuläre Beobachtung wirkte, deren Tragweite Faraday jedoch schon damals erkannte, befasste er sich mit verschiedenen chemischen Lösungen und elektrolysierte sie systematisch. Dabei variierte er Spannung, Stromstärke und Einwirkungsdauer. Er bestimmte die entstandenen Stoffmengen und formulierte die Gesetze der Elektrolyse, die heute als Faradaysche Gesetze bekannt sind:

1. Faradaysches Gesetz:
Die bei einer Elektrolyse an den Elektroden abgeschiedenen Stoffmengen sind proportional zur durch die Elektrolytlösung geflossenen Elektrizitätsmenge, also der Stromstärke und der Zeitdauer. Die Stoffmengen sind proportional zur durch die Elektrolytlösung gegangenen Ladung Q. Beispiel: Bei der Elektrolyse einer Zinkiodidlösung entsteht die doppelte Menge an Zink, wenn die Elektrolysedauer t oder die Stromstärke I verdoppelt wird: Q = I . t   

2. Faradaysches Gesetz: 
Die durch die gleiche Elektrizitätsmenge in Elektrolytlösungen erzeugten Stoffmengen unterschiedlicher Stoffe sind chemisch äquivalent. Um die Stoffmenge 1 Mol eines Stoffes zu erhalten, benötigt man die Ladung Q = 1mol .  z . F  
 
z ist die Zahl der Elektronen, die bei der Entstehung eines Teilchens ausgetauscht werden. F ist die Faradaykonstante 1F = 96485,309 C/mol (Anm.: C: Coulomb, elektrische Ladung).

Im Jahr 1845 entdeckte der Physiker und Chemiker, dass die Ausbreitung von Licht durch ein Magnetfeld beeinflusst wird. Der Strahl des polarisierenden Lichts begann in seinem Experiment zu rotieren. So entstand der heute bekannte und nach ihm benannte Faraday-Effekt. Faraday erkannte, dass Elektrizität, Magnetismus und Licht eng miteinander verwandt sind und Elektromagnetismus eine elementare Kraft darstellt.

Faraday prägte Begriffe wie Elektrolyt, Elektrode, Ionen, Anionen oder Kationen.

Der Naturforscher Faraday

Auf dem Gebiet der Chemie konnte sich Faraday ebenso Anerkennung verschaffen. Ihm gelang unter anderem die Verflüssigung des von seinem Mentor Davy entdeckten Chlorhydrats zu Chlor. 1844 konnte er außerdem die Stoffe Ammoniak, Kohlenstoffdioxid, Schwefeldioxid, Distickstoffmonoxid, Chlorwasserstoff, Schwefelwasserstoff, Dicyan und Ethen verflüssigen.

Er erkannte als erster eine kritische Temperatur, oberhalb derer sich Gase, unabhängig vom ausgeübten Druck, nicht mehr verflüssigten. Er wies nach, dass die bekannten Aggregatzustände fest, flüssig und gasförmig ineinander überführbar waren. Sie bildeten keine festen Kategorien.

Die Entdeckung des aromatisch riechenden Benzols ist auf Faradays Experimente mit flüssigen Leuchtgasrückständen in Kannen zurückzuführen.

Keine Entlassung in den Lebensabend am Royal Institut

Im September 1858 bezog Faraday mit seiner Familie ein herrschaftliches Haus in Hampton Court Green, das Königin Victoria gehörte. Prinz Albert hatte den Umzug in die unmittelbare Nähe des Hampton Court Palace vermittelt. Mit 70 Jahren bat er um Entlassung aus dem Dienst des königlichen Instituts. Das lehnte sein Ersuchen allerdings ab und erließ ihm lediglich die Vorlesungen für Weihnachten.

1861 begann Michael Faraday seine letzte Versuchsreihe. Er untersuchte die Auswirkungen auf das Lichtspektrum einer Flamme. In seinem Labortagebuch machte er am 12. März 1862 einen letzten Eintrag. Die Versuche blieben aufgrund der nicht ausreichend empfindlichen Messanordnung erfolglos.

Etwa drei Monate später, am 20. Juni 1862, hielt Faraday seine letzte Vorlesung vor 800 Zuhörern. Mit einem Referat über Gasöfen beendete er seine fast vier Jahrzehnte andauernde Tätigkeit an der Royal Institution. Vier Jahre nach seinem Gesuch, ihn aus dem Dienst der Institution zu entlassen, entband man ihn im Jahr 1865 von all seinen Verpflichtungen.

Zwei Jahre später, am 27. August 1867, verstarb Michael Faraday in seinem Haus in Hampton Court und wurde fünf Tage später auf dem Highgate Cemetary beerdigt.

Würdigungen und Nachlass

Insgesamt 95 Ehrentitel und Auszeichnungen soll Michael Faraday laut seinem Biografen Henry Bence Jones erhalten haben. Mit nur 31 Jahren verlieh man ihm die Ehrenmitgliedschaft in der Gelehrtengesellschaft der Cambridge Philosophical Society. 1832 folgte die Aufnahme in die American Academy of Arts and Sciences, und 1835 wurde er in die Göttinger Akademie der Wissenschaften gewählt.

Auf Bestreben Dumas wurde er im Jahr 1844 eines von acht Auslandsmitgliedern der französischen Académie des sciences. Es folgten die Aufnahmen als auswärtiges Mitglied in die Bayerische Akademie der Wissenschaften 1847, im Jahre 1857 in die Deutsche Akademie der Naturforscher Leopoldina und 1864 die letztmalige Ehrung durch die Società Reale di Napoli, die ihn als assoziiertes Auslandsmitglied führte.

Von der Royal Society erhielt Faraday zu Lebzeiten mehrfach die Copley- und die Rumford-Medaille sowie die Royal Medal. Er wurde außerdem mit dem preußischen Verdienstorden Pour le Mérite geehrt.

Der Internationaler Elektrikerkongress beschloss am 22. September 1881 in Paris, die Einheit für die elektrische Kapazität Farad zu nennen. Der Mondkrater Faraday und der Asteroid Faraday erhielten ihm zu Ehren seinen Namen.

Im Jahr 1991 gab die Bank of England in Großbritannien eine neue 20-Pfund-Sterling-Banknote mit dem Bildnis Faradays aus, die bis 2001 gültiges Zahlungsmittel war.

Verschiedene Preise wurden nach Michael Faraday benannt, wie beispielsweise die Faraday-Medaille (IOP), Faraday-Medaille (IEE) und der Michael-Faraday-Preis der Royal Society.

Faradays Labortagebücher, Tagebücher, Commonplace-Books, Notizen, Manuskripte, Bücher und Briefe sind vermutlich der umfangreichste Nachlass eines Naturwissenschaftlers. Sie umfassen etwa 30.000 Experimente.

Michael Faraday befasste sich bereits zu Lebzeiten mit der Verwaltung seines Nachlasses und gab 1855 der Royal Institution erste Anweisungen, wie mit seinen Labortagebüchern, Sonderdrucken und anderen persönlichen Dingen zu verfahren sei. Seine Frau Sarah übergab dem Institut nach seinem Tod weiteres Material. Dem Trinity Haus überließ sie Akten und Arbeiten für die Behörde, die sich heute in der Guildhall Library in London befinden. 

Weiteres Material des Naturwissenschaftlers gab seine Witwe zur Erinnerung an Freunde und Verwandte. Ende 1915 gelangte ein Teil der Manuskripte in den Besitz der Institution of Electrical Engineers.

Etwa 4.800 Briefe sind von Faradays Korrespondenzen erhalten geblieben, die sich in 230 Archiven auf der ganzen Welt befinden.

Bild oben links: Faraday etwa 1842 (Ölgemeälde von Th. Phillips)

Bild oben rechts: Buchhandlung Ribeau

Bild mitte links: Arbeitszimmer im Royal Institution of Great Britain

Bild mitte rechts: Faradays Chemiekiste (Quelle: Mrjohncummings, CC BY 2.0)

Bild unten links: Michael Faraday (Quelle: Kikiseslomaximo, CC BY 4.0)

 

 

Kommentare

botMessage_toctoc_comments_926
Anzeige

Nachrichten zum Thema

+++ News +++ Podcast für die Elektrobranche WECHSELSPANNUNG zum Hinhören

In diesen außergewöhnlichen Zeiten ist der persönliche Dialog wichtiger denn je. Wie schnell uns der digitale Wandel verändert, prägt sicher diese Generation. Im neuen Podcast von JUNG sprechen wir mit Unternehmern aus dem Fachhandwerk, Fachplanern...

Weiter lesen

Die von der Messe Dortmund organisierte elektrotechnik im Februar 2021 wird verschoben. Ausschlaggebend ist die jüngste Pandemie-Entwicklung.

Weiter lesen

+++ News +++ In eigener Sache ep FORUM ONLINE erfolgreich gestartet

Der Elektropraktiker veranstaltete vom 03.- 05.11.2020 das ep FORUM ONLINE. Das ep-Team hatte ein spannendes Programm vorbereitet und konnte namhafte Fachreferenten für diese Veranstaltung gewinnen.

Weiter lesen

+++ News +++ Landesinnungsverband Mietschke sagt Tschüss! - Eine Ära endet

Der Landesinnungsverband Elektro- und Informationstechnik Schleswig-Holstein  hat seinen langjährigen Landesinnungsmeister Ulrich Mietschke  verabschiedet.

Weiter lesen

Die Vorbereitungen zur eltefa laufen weiter nach Plan, die Fachmesse soll die Branche vom 20. bis 22. April 2021 wieder elektrisieren, vernetzen, erleuchten.

Weiter lesen
Anzeige