Sexl Physik 7, Schulbuch

Kompetenzbereiche: Elektrodynamik/Energie/Elektromagnetische Wellen Elektrodynamik Grundlegende Entdeckungen zu Elektrizität und Magnetismus wurden ab 1820 ge- macht. In Physik 6 haben wir kennengelernt: Die Entdeckungen von Oersted und Ampere (Erzeugung von Magnetfeldern durch Ströme, magnetische Kräfte zwi- schen Strömen), das Ohm’sche Gesetz, die Kirchhoff’schen Regeln und schließlich Faradays Feldbegriff. Im Folgenden kommt noch das Phänomen der elektromagne- tischen Induktion hinzu, das die Erzeugung elektrischer Spannungen durch ver- änderliche Magnetfelder beschreibt. Sie bilden das Fundament der Elektrotechnik. Es dauerte allerdings lange, bis die Entdeckungen der Forscher zu praxistaugli- chen Geräten führten. Die Erfindungen der frühen Pioniere sind gelegentlich in technischen Museen zu sehen, während die erfolgreichen Erfinder besser bekannt sind. Die elektrische Telekommunikation begann 1838, als S AMUEL M ORSE (1 791-1872) den Telegrafen erfand. Zeichen wurden als kurze bzw. lange Stromstöße über Drahtleitungen übertragen, beim Empfänger betätigte ein Elektromagnet einen Schreibstift, um die Nachricht auf einem Papierstreifen aufzuzeichnen. Die Tech- nik setzte sich rasch durch, Eisenbahnunternehmen erkannten ihre Nützlichkeit. Bereits 1851 verband eine im Meer verlegte Telegrafenleitung England mit dem Kontinent, ab 1866 verband ein 4 000 km langes Seekabel Europa und Nordamerika. Heute verbinden Glasfaserkabel die Kontinente. Zum Betrieb von Telegrafen reichten Batterien, wie sie 1820 der italienische Physi- ker A LESSANDRO V OLTA (1 745-1827) erfunden hatte, jedoch wäre ein Batteriebetrieb von elektrischen Maschinen extrem unwirtschaftlich gewesen. Erst die Entwick- lung leistungsfähiger Generatoren zur Stromerzeugung führte zur Elektrifizierung von Industrie und Alltag. Gefördert wurde diese Entwicklung durch den Wunsch nach einer besseren Be- leuchtung sowohl im öffentlichen Raum als auch in Wohnungen und Werkstätten. Bereits 1835 stellte ein schottischer Forscher eine Glühlampe vor, und zahlreiche weitere Versuche folgten. Erst dem US-amerikanischen Erfinder T HOMAS A LVA E DI - SON (1847-1931) gelang es 1879, eine Glühlampe zu entwickeln, die mehrere hundert Stunden leuchtete (s. Physik 6, S. 86). Edison war wirtschaftlich erfolgreich, weil er die notwendige Infrastruktur bedachte, in New York ein Kraftwerk errichtete und ein Stromnetz aufbaute. Daneben war PR-Arbeit wichtig. Bereits 1880 wurde ein neuer Ozeandampfer mit Edisons Glühlampen ausgestattet und 1882 wurde als erstes Gebäude in Europa das neue Stadttheater in Brünn (Tschechien) mit Edisons Beleuchtung versehen. Die erste österreichische Stadt mit öffentlichem Kraftwerk und elektrischer Straßenbeleuchtung war Scheibbs im Jahr 1886. Edisons System hatte jedoch eine Schwäche: Es war ein 110-V -Gleichstromnetz. Wegen der Ohm’schen Verluste in den Leitungen konnten nur Kunden nahe am Kraftwerk versorgt werden. Sein Konkurrent G EORGE W ESTINGHOUSE (1846–1914) setzte auf die heute noch übliche Energieübertragung durch Wechselstrom mit ho- her Spannung: Geringere Stromstärken senken die Ohm’schen Verluste. Wie sehr wir von einer verlässlichen Versorgung mit elektrischer Energie abhän- gig sind, zeigt eine Zahl: Der Stromverbrauch in Österreich hat sich von 1965 bis 2015 vervierfacht. 63ug2s Links: Das nächtliche Europa aus dem Weltraum gesehen. Mitte: Photovoltaik – eine sanfte Technolo- gie. Rechts: Montage eines Generators um 1930. 7 | Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv