Vom Bernsteinmagneten zum Wechselstromgenerator

– Entwicklungsgeschichte der Elektro-Generatoren

Antike – Elektrische Eigenschaft von Bernstein wird entdeckt

Unser moderner Begriff für Elektrik leitet sich vom griechischen Begriff für Bernstein, Elektron, her. Denn bereits im antiken Griechenland hatten aufmerksame Beobachter festgestellt, dass Bernstein in der Lage ist, kleine Gegenstände anzuziehen, wenn man ihn vorher kräftig an einem Fell oder Tuch reibt. Damit war bereits in der Antike der Zusammenhang zwischen statischer, das heißt durch Reibung erzeugter Elektrizität und Magnetismus entdeckt. Das Wissen darüber blieb allerdings bis zum Anfang des 17. Jahrhunderts nahezu unverändert.

 BernsteinBernstein 

1663 – Otto von Guericke bringt Schwefelkugel zum Leuchten

Der Gelehrte Otto von Guericke war der Erste, der sich dem Phänomen des Elektromagnetismus wissenschaftlich näherte. Im Jahre 1663 konstruierte er eine „Elektrisiermaschine“, indem er eine Schwefelkugel in ein Holzgestell spannte und diese zum Rotieren brachte. Durch Reiben an der Kugel entstand eine kleine Spannung, die die Schwefelkugel zum Leuchten brachte. So hatte von Guericke nicht nur als Erster einen Generator konstruiert, sondern auch als Erster das Phänomen der Elektrolumineszenz entdeckt, die Fähigkeit bestimmter Stoffe, beim Anlegen einer Spannung zu leuchten. Da aber die Leitung der Elektrizität durch metallene Drähte damals noch nicht entdeckt war, konnte man noch nicht viel mit dem Generator anfangen.

 

Zoom1750 – Elektrischer Kuss wird zum Freizeitspaß

Nachdem man herausgefunden hatte, wie sich Strom in Metalldrähten leiten lässt, wurden Elektrisiermaschinen, die durch Reibung Spannungen erzeugten, immer beliebter. Die Wissenschaft nutzte die damit erzeugten Stromstöße für Experimente, die Medizin zur Behandlung von Krankheiten und die feine Gesellschaft zur Unterhaltung ihrer Gäste. Äußerst beliebt war damals auf Partys der elektrische Kuss. Dabei begrüßte eine über einen versteckten Draht mit einer Elektrisiermaschine verbundene Empfangsdame ankommende Gäste mit einem Funkenkuss.

Die Erzeugung von Elektrizität durch statische Generatoren war allerdings erst die Vorstufe zum Zeitalter der Elektrizität. Dieses begann erst mit einer Entdeckung des berühmten Physikers Faraday.

 

Zoom1831 – Faraday entdeckt die elektrische Induktion

Alle heute gebräuchlichen Stromgeneratoren fußen auf dem 1831 von Michael Faraday entdeckten Prinzip der elektromagnetischen Induktion. Durch Zufall hatte Faraday bemerkt, dass beim Verändern eines Magnetfeldes, das auf einen Draht wirkte, ein elektrischer Strom floss. Damit hatte er die elektromagnetische Induktion entdeckt und wie man durch gezieltes Verändern eines Magnetfeldes elektrischen Strom erzeugen konnte. Mit Hilfe dieser Entdeckung wurde es nun möglich, aus einfachen Magneten und Metallspulen Generatoren zu bauen, um damit Strom zu erzeugen.

 

1832 – Hippolyte Pixii konstruiert den ersten Wechselstromgenerator

Basierend auf dem von Michael Faraday entdeckten Prinzip der magnetischen Induktion konstruierte der französische Mathematiker und Instrumentenbauer Hippolyte Pixii 1832 den ersten Wechselstromgenerator. Er bestand aus zwei metallischen Spulen, unter denen ein Hufeisenmagnet an einer vertikalen Achse rotierte und in den beiden Spulen eine Wechselspannung erzeugte. Nach diesem einfachen Prinzip erzeugen heute noch Fahrraddynamos Strom.

 

1866 – Werner von Siemens konstruiert den ersten Elektrogenerator

Generatoren mit Dauermagneten waren zwar schon nicht schlecht. Sie hatten aber den großen Nachteil, dass sie erstens sehr schwer waren und zweitens die Stärke des Magnetfeldes begrenzt war. Eine Möglichkeit, die Leistungsfähigkeit des Generators zu erhöhen, bestand darin, das Magnetfeld elektrisch in einem Eisenkern zu erzeugen. Allerdings standen die Forscher dabei vor dem Problem, dass sie dazu eine Spannung brauchten, die mit dem Generator ja erst erzeugt werden sollte. Werner von Siemens fand schließlich 1866 heraus, dass man auch ohne externe Stromquelle auskommt, wenn man den Restmagnetismus des Eisenkerns als Anfangsspannung nutzt. Einmal in Gang gebracht verstärkt sich diese und der Generator erzeugt sich sein Magnetfeld selbst. Dieses elektrodynamische Prinzip verhalf dem Generatorenbau und damit der Entwicklung der Elektrotechnik im 19. Jahrhundert zum Durchbruch. Nach dem von Siemens konstruierten elektrodynamischen Prinzip erzeugen auch heute noch alle großen Generatoren Strom.