Oersted and Ampere verbinden
Elektrizität und Magnetismus
Vor 1820 war die einzig bekannte Form von Magnetismus die von Eisenmagneten und natürlichem Magneteisenstein. Ein bis dahin wenig bekannter Professor der Naturwissenschaften an der Universität Kopenhagen sollte dies jedoch bald ändern - Hans Christian Oersted.

1820 arrangierte Oersted in seinem Haus für einige Freunde und Studenten eine wissenschaftliche Vorführung. Er plante, die Erwärmung eines Drahtes durch elektrischen Strom zu demonstrieren sowie einige magnetische Experimente zu zeigen, wofür er einen Kompaß auf einem Holzständer bereitstellte.

Während er seine elektrischen Versuche durchführte, bemerkte Oersted zu seiner Überraschung, daß jedesmal, wenn der elektrische Strom eingeschaltet wurde, die Kompaßnadel ausschlug. Er schwieg und beendete dir Vorführung, doch in den folgenden Monaten arbeitete er hart an einer Erklärung für dieses neue Phänomen.
 
 
 Oersteds Experiment.

    Doch er fand keine! Weder wurde die Nadel vom Draht angezogen noch wurde sie abgestoßen. Vielmehr tendierte sie dazu, sich senkrecht zum Draht auszurichten (siehe Zeichnung unten). Am Ende veröffentlichte er seine Beobachtungen (in Latein) ohne eine Erklärung gefunden zu haben.
 Was Oersted sah.

 

Inzwischen vermutete Andre-Marie Ampere in Frankreich, daß, wenn ein stromdurchflossener Leiter eine Kraft auf einen Magneten ausübe, zwei solche Drähte auch magnetsich wechselwirken sollten. In einer Reihe von genialen Versuchen zeigte er, daß diese Wechselwirkung einfach und fundamental war -- parallele (gerade) stromdurchflossene Leiter ziehen sich an, anti-parallele Ströme stoßen sich ab, und: die Kraft war inversi proportional zum  quadrierten Abstand der Drähte.

Und so gelangt man zur Wahrnehmung von magnetischen Polen: Man biege einfach die Drähte in Kreisschleifen mit konstantem Abstand (Abbildung unten):
Parallele Ströme in zwei 
Leiterschleifen ziehen sich an.

 
    --Zwei Kreisströme in der 
    gleichen Richtung ziehen sich an.

     --Zwei Kreisströme in entgegegen- 
    gesetzter Richtung stoßen sich ab.
     

Ersetzt man die Leiterschleife durch eine Spule mit 10, 100 oder mehr Windungen, die vom gleichen Strom durchflossen werden (Abbildung unten), nehmen die Anziehung oder die Abstoßung um den gleichen Faktor zu. In der Tat wirkt jede stromdurchflossene Spule wie ein Magnet - ein "Elektromagnet". Ampere vermutete, daß jedes Eisenatom einen Ringstrom enthielt, der es zu einem kleinen Magnet machte, und daß in einem Eisenmagneten alle diese atomaren Magnete in die gleiche Richtung zeigen würden, wodurch sich ihre magnetischen Kräfte addierten. (Heute würde man vereinfacht sagen, daß die den Atomkern "umkreisenden" Elektronen einen solchen Strom bilden, doch in Wirklichkeit ist die Situation noch etwas komplizierter).


 

Die magnetische Kraftwirkung der Spulen kann noch verstärkt werden, wenn man einen Eisenkern in die Spulen einführt. Doch die Zuhilfenahme von Eisen ist nicht notwendig, um einen "Elektromagneten" zu bilden.

 
Maxwell
    Jetzt gab es also zwei Arten von Kraftwirkung, die mit der Elektrizität in Verbindung standen -- die elektrische und die magnetische. Im Jahre 1864 demonstrierte James Clerk Maxwell die innige Verbindung beider Kräfte und brachte dabei unerwarteter Weise die Lichtgeschwindigkeit ins Spiel. Aus dieser Verbindung entsprang die Idee, daß Licht ein elektrisches Phänomen sein mußte, die Entdeckung von Radiowellen, die Relativitätstheorie und eine ganze Menge mehr Konzepte der heutigen Physik.

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Autor und Kurator:   Dr. David P. Stern
     E-mail an Dr.Stern:   earthmag("at" symbol)phy6.org

Deutsche Bearbeitung: Sven Friedel, Universität Leipzig
Letzte Änderung 17. September 2001