Elektrizität
Mit Elektrizität (v. griech. elektron Bernstein) bezeichnet man in der Physik ein auf der Anziehung bzw. Abstoßung elektrisch geladener Teilchen beruhendes, in Gestalt der elektrischen Ladung und des elektrischen Stroms auftretendes Grundphänomen der Natur.
Physikalisch werden elektrische Phänomäne durch die Elektrostatik, die Magnetostatik, die Elektrodynamik und die Quantenelektrodynamik beschrieben. Das Verhalten elektrischer Ladungen in Leitern oder Halbleitern wird in der Festkörperphysik untersucht.
Für die Anwendung der Elektrizität ist die Elektrotechnik zuständig. (Siehe auch Elektronik und Elektrik.)
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Elektrizität in der Natur
Das spektakulärste natürliche Auftreten der Elektrizität ist der Blitz. In ihm entladen sich hohe, durch Reibungselektrizität in den Gewitterwolken aufgebaute elektrostatische Spannungen.
Aber Elektrizität tritt auch in weniger spektakulärer Form auf. So beruht die Informationsverarbeitung im Nervensystem zum Teil auf elektrischen Signalen. Auch können manche Fische (z.B. der Zitterrochen und der Zitteraal) hohe elektrische Spannungen aufbauen, um sich damit zu verteidigen. Umgekehrt gelingt es ihnen durch Wahrnehmung elektrischer Signale, die durch die Muskelbewegungen der Fische ausgelöst werden, ihre Beute zu orten.
Elektrizität als Waffe
Der Taser stellt eine Waffe dar, die durch Elekrizität lähmt und Schmerzen zufügt.
Historische Daten
- Schon in der Antike war den alten Griechen bereits die elektrostatische Aufladung des Bernsteins bekannt, der von ihnen als elektron bezeichnet wurde. Diese Erkenntnis wird Thales von Milet zugeschrieben.
- 1. Jahrhundert v. Chr. Ein parthisches Tongefäß aus der Nähe von Bagdad, das 1936 von Dr. Wilhelm König gefunden wurde, enthält einen Eisenstab und einen Kupferzylinder, der mit Asphalt abgedichtet war. Versuche des Römer- und Pelizaeus-Museums in Hildesheim zeigten, dass mit dieser Anordnung und Traubensaft als Elektrolyt eine Spannung von 0,5 V erreicht werden konnte. Sie könnte zum galvanischen Vergolden verwendet worden sein.
- 1672 Gottfried Wilhelm von Leibniz entdeckt elektrische Funken durch Reiben (Aufladen) einer kindskopfgroßen Schwefelkugel.
- 1720 Pieter van Musschenbroek, niederländischer Physiker, *1692 in Leiden, erfindet die Leidener Flasche, den ersten Kondensator.
- 1752 Benjamin Franklin, amerikanischer Politiker, erfindet den Blitzableiter, interpretiert das Phänomen Pluspol und Minuspol.
- 1770 Luigi Galvani, italienischer Mediziner, beobachtet "tierische" Elektrizität an Froschschenkeln (elektrochemische Energie).
- 1776 Alessandro Volta, italienischer Physiker, erfindet das Elektrophor und die Batterie.
- André Marie Ampère (1775 - 1836), französischer Physiker, erfindet das Amperemeter, den elektrischen Telegraphen und den Elektromagneten. Er ist Begründer der Theorie vom Elektromagnetismus.
- Georg Simon Ohm (1789 -1854), deutscher Physiker, formuliert den grundlegenden Zusammenhang zwischen elektrischer Stromstärke und Spannung (siehe Ohmsches Gesetz).
- Michael Faraday (1791 - 1867), britischer Physiker, Begründer der Elektrodynamik (Induktionsgesetze), formulierte u.a. auch die Gesetze der Elektrolyse.
- James Prescott Joule (1818 - 1889), britischer Physiker, beobachtet und formuliert die Gesetzmässigkeiten der Wärmeerzeugung durch stromdurchflossene Leiter.
- James Clerk Maxwell, schottischer Physiker (1831 - 1879), konzipiert die bis heute grundlegende Theorie der Elektrizität und des Magnetismus ruhender und bewegter Ladungen und Felder, als deren Folgerung er das Phänomen der elektromagnetischen Welle als erster beschreibt. Er identifiziert das Licht als eine Erscheinungsform derartiger Wellen.
- 1866 Werner von Siemens entwickelt den Dynamo.
- 1877 erfindet Thomas Alva Edison den Phonographen, er verbessert unter anderem auch das Telefon und macht die elektrische Glühlampe anwendungstauglich, was zu einer Revolution der Strassenbeleuchtung und damit zur erstmaligen Erstellung grösserer Stromnetze führt (zeitgleich in Europa: Zénobe Gramme und Werner von Siemens).
- 1884 erste experimentelle Erzeugung elektromagnetischer Wellen durch Heinrich Hertz.
- 1886 Nikola Tesla begründet durch seinen Sponsor Westinghouse die heute gebräuchliche elektrische Energieübertragung mittels Wechselstrom.
- 1948 Walter H. Brattain und John Bardeen und William Shockley entwickeln den Transistor
Physikalische Maßeinheiten
- Spannung U in V (Volt)
- Widerstand R in Omega (Ohm)
- Stromstärke I in A (Ampere)
- Wirkleistung Pw in W (Watt)
- Blindleistung Pb in var
- Scheinleistung Ps in KVA
- Wirkarbeit Ww in Ws oder Joule ; Wh oder kWh
- Blindarbeit Wb in vars ; varh oder kvarh
- Scheinarbeit 'Ws in VAs ; VAh oder kVAh
Weblinks
- Berechnung von Leistung Spannung Stromstärke Widerstand
- Elektrische Berechnungen - Das ohmsche Gesetz und das magische Dreieck