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Erfindung des Leyden-Glases

1745 wurde von Pieter van Musschenbroek, einem Physiker und Mathematiker in Leiden, Niederlande, eine billige und bequeme Quelle für elektrische Funken erfunden. Später Leyden Jar genannt, war es das erste Gerät, das große Mengen elektrischer Ladung speichern konnte. (E. Georg von Kleist, ein deutscher Kleriker, entwickelte unabhängig die Idee für ein solches Gerät, untersuchte es jedoch nicht so gründlich wie Musschenbroek.) Das von letzterem entwickelte Leyden-Gefäß bestand aus einem Glasfläschchen, das teilweise mit Wasser gefüllt war und einen dicken leitenden Draht enthielt, der eine erhebliche Menge Ladung speichern konnte. Ein Ende dieses Drahtes ragte durch den Korken, der die Öffnung der Durchstechflasche verschloss. Das Leyden-Gefäß wurde aufgeladen, indem dieses freiliegende Ende des leitenden Drahtes mit einer Reibungsvorrichtung in Kontakt gebracht wurde, die statische Elektrizität erzeugte.Innerhalb eines Jahres nach dem Erscheinen von Musschenbroeks Gerät konstruierte William Watson, ein englischer Arzt und Wissenschaftler, eine anspruchsvollere Version des Leyden-Gefäßes; Er beschichtete die Innen- und Außenseite des Behälters mit Metallfolie, um seine Fähigkeit zur Ladungsspeicherung zu verbessern. Watson übertrug einen elektrischen Funken von seinem Gerät durch einen Draht, der 1747 an der Westminster Bridge über die Themse gespannt war.

Das Leyden-Glas revolutionierte das Studium der Elektrostatik. Bald verdienten „Elektriker“ ihren Lebensunterhalt in ganz Europa und demonstrierten Elektrizität mit Leyden-Gläsern. Typischerweise töteten sie Vögel und Tiere mit Stromschlägen oder schickten Ladungen durch Drähte über Flüsse und Seen. 1746 entließ der Abbé Jean-Antoine Nollet, ein Physiker, der die Wissenschaft in Frankreich populär machte, ein Leyden-Glas vor König Ludwig XV., indem er Strom durch eine Kette von 180 königlichen Wachen schickte. In einer anderen Demonstration, Nollet verwendete Draht aus Eisen, um eine Reihe von Kartäusermönchen zu verbinden, die mehr als einen Kilometer lang waren; Als ein Leyden-Glas entladen wurde, Die weiß gekleideten Mönche sprangen Berichten zufolge gleichzeitig in die Luft.

Leyden-Glas
Leyden-Glas

Experimentieren Sie mit einem Leyden-Glas, undatierte Gravur.

Photos.com/Thinkstock

In Amerika verkaufte Benjamin Franklin seine Druckerei, Zeitung und seinen Almanach, um seine Zeit damit zu verbringen, Elektrizitätsexperimente durchzuführen. 1752 bewies Franklin, dass ein Blitz ein Beispiel für elektrische Leitung war, indem er während eines Gewitters einen Seidendrachen flog. Er sammelte elektrische Ladung aus einer Wolke mittels feuchter Schnur, die an einem Schlüssel und von dort an einem Leyden-Gefäß befestigt war. Dann nutzte er die angesammelte Ladung des Blitzes, um elektrische Experimente durchzuführen. Franklin verkündete das Gesetz, das jetzt als die Erhaltung der Ladung bekannt ist (die Nettosumme der Ladungen innerhalb einer isolierten Region ist immer konstant). Wie Watson widersprach er Dufays Zwei-Fluid-Theorie. Franklin argumentierte, dass Elektrizität aus zwei Zuständen einer Flüssigkeit bestand, die in allem vorhanden ist. Eine Substanz, die eine ungewöhnlich große Menge der Flüssigkeit enthält, wäre „plus“ oder positiv geladen. Materie mit weniger als einer normalen Flüssigkeitsmenge wäre „minus“ oder negativ geladen. Franklins Ein-Fluid-Theorie, die das Studium der Elektrizität 100 Jahre lang dominierte, ist im Wesentlichen korrekt, da die meisten Ströme das Ergebnis bewegter Elektronen sind. Gleichzeitig haben fundamentale Teilchen jedoch sowohl negative als auch positive Ladungen, und in diesem Sinne ist Dufays Zweiflüssigkeitsbild korrekt.

Benjamin Franklin
Benjamin Franklin

Benjamin Franklins Experiment zum Nachweis der Identität von Blitz und Elektrizität.

© North Wind Picture Archives

Joseph Priestley, ein englischer Physiker, fasste alle verfügbaren Daten zur Elektrizität in seinem Buch History and Present State of Electricity (1767) zusammen. Er wiederholte eines von Franklins Experimenten, bei dem dieser kleine Korken in einen stark elektrifizierten Metallbehälter fallen ließ und feststellte, dass sie weder angezogen noch abgestoßen wurden. Das Fehlen jeglicher Ladung im Inneren des Behälters veranlasste Priestley, sich an Newtons Gesetz zu erinnern, dass es im Inneren einer Hohlkugel keine Gravitationskraft gibt. Daraus folgerte Priestley, dass das Kraftgesetz zwischen elektrischen Ladungen dasselbe sein muss wie das Gesetz für die Gravitationskraft, dh dass die Kraft zwischen Massen mit dem umgekehrten Quadrat des Abstands zwischen den Massen abnimmt. Obwohl sie in qualitativen und beschreibenden Begriffen ausgedrückt wurden, sind Priestleys Gesetze noch heute gültig. Ihre Mathematik wurde zwischen 1767 und Mitte des 19.Jahrhunderts umfassend geklärt und entwickelt, als Elektrizität und Magnetismus zu präzisen, quantitativen Wissenschaften wurden.

von Joseph Priestley entworfener Apparat zur Stromerzeugung und -speicherung
Von Joseph Priestley entworfener Apparat zur Stromerzeugung und -speicherung

Von Joseph Priestley entworfener Apparat zur Stromerzeugung und -speicherung nach einem Stich von Andrew Bell für die erste Ausgabe der Encyclopædia Britannica 1768-71). Mittels eines Rades, das durch eine Schnur mit einer Riemenscheibe verbunden war, drehte die Maschine eine Glaskugel gegen einen „Gummi“, der aus einem hohlen Stück Kupfer bestand, das mit Rosshaar gefüllt war. Die resultierende Ladung statischer Elektrizität, die sich auf der Oberfläche des Globus ansammelte, wurde von einer Gruppe von Drähten (m) gesammelt und von Messingdraht oder -stab (l) zu einem „Hauptleiter“ (k), einem Hohlgefäß aus poliertem Kupfer, geleitet. Metallische Stäbe könnten in Löcher im Leiter eingeführt werden, „um das Feuer dorthin zu befördern, wo es gewünscht wird.“

Encyclopædia Britannica, Inc.