15 EMF Geschichte

Die Entdeckung der elektromagnetischen Wellen

Je intensiver man sich mit diesem Thema beschäftigt, um so deutlicher wird, dass viele Irrtümer bei der Vorgehensweise historisch bedingt waren – und vermutlich jede heutige Darstellung ebenfalls so manche Macke hat, da unser Wissen um Naturerscheinungen noch lange nicht so vollständig und umfassend ist, wie wir gerne glauben möchten. Deshalb nun ein Rückblick, der Sie anregen soll, die möglichen Potentiale der Fragestellung „was bewegt den Menschen elektrisch oder magnetisch oder elektromagnetisch“ mit anderen Augen zu sehen.

Es war einmal, so beginnen viele Märchen und erschienen den Europäern im Mittelalter die Erzählungen von einem Modell, dass dem kundigen Nutzer verriet, in welcher Richtung Süden lag – basierend auf einer geschickten Anordnung eines Magneten. Damals kannte man Magneten in Europa, die Nutzung eines Magneten im Sinne eines Kompasses war aber noch nicht bekannt. Die Chinesen nannten dieses Modell ganz pragmatisch Südzeiger.

Ähnlich verhielt es sich mit den elektrischen Erscheinungen, z.B. wie ein geriebener Bernstein eine Feder anzog. Aber die Erkenntnis, dass es sich um eine Erscheinungsform von Elektrizität handelte, fehlte. Jahrhunderte später erst erkannte man, dass ein Blitz eine andere Erscheinungsform derselben Elektrizität handelte – nur um Dimensionen kräftiger.
Erst langsam setzen sich Erkenntnisse zu einem Bild zusammen: die berühmten Froschschenkelversuche eines Herrn Galvani bestehen nicht nur aus dem Zucken dieses Schenkels, wenn man eine einfache Art einer Spannungsquelle, hier eben eines galvanischen Elementes, anlegt. Durch eine zufällige Beobachtung erkannte Galvani, dass auch in der Atmosphäre Elektrizität vorhanden war, denn frei auf einem kupfernen Harken aufgehängte Froschschenkel bewegten sich bei bestimmten Wetterbedingungen unregelmäßig...

Magnetfeldlinien mit Eisenspänen sichtbar gemachtEs war einmal ein Herr Faraday (1791-1867), der neben zahlreichen chemischen Arbeiten auch ganz einfach durch die Anordnung von Eisenfeilspänen auf die magnetischen Felder schloss. Ein jeder von uns wird diesen Versuch noch heute in der Schule durchgeführt haben: ein Magnet, ein Blatt Papier und ein paar feine Eisenspäne darüber gestreut, ergibt wunderschöne Muster.

James Clerk Maxwell (1831-1879) wird Ihnen auch ein Begriff sein: als ein hervorragender Mathematiker konnte er die Versuche beobachten und mündliche Beschreibungen in eine mathematische Formel umsetzen – und es wurde sein Hauptwerk, diese „mathematische Formulierung der Beziehung zwischen elektrischen und magnetischen Feldern“ (1861-1864). Diese beiden Erscheinungsformen können nicht unabhängig voneinander existieren – und die Gleichungen zeigten auch, dass sich die Wechselfelder mit Lichtgeschwindigkeit fortpflanzen. Warum aber niemand erkannte, dass es sich damit auch als ideale Mittel zur Verbreitung von Information eigneten, dass bleibt im Dunkel der Geschichte. Vielleicht lag es auch daran, dass damals diese Formulierungen noch nicht in der Praxis bewiesen waren.

Den Beweis dieser allgemein-theoretischen Gleichungen lieferte erst nach vielen Versuchen ein gewisser Heinrich Hertz (1857-1894), geboren in Hamburg, studierte in Frankfurt, Dresden, München, Berlin, Kiel und erst ab 1884 in Karlsruhe. 1886 gelang im dort die bewusste Herstellung eines einfaches Senders und eines ebenso einfachen Empfängers, wobei beide Signale über die Entfernung von etwas 15 Metern, größer war der zur Verfügung stehende Hörsaal nicht, übermitteln konnten. Leider war der Schwerpunkt seiner Arbeiten der genaue und grundlegende Nachweis bzw. Bestätigung der Maxwellschen Voraussagen, man sagt ihm nach, er hätte die Verwendbarkeit für Funkzwecke bestritten. Der wissenschaftliche Ruhm ist ihm geblieben – er verschwand aus Karlsruhe schon im Frühjahr 1889 nach Bonn, wo er 1895 verstarb. Ich kann es mir nicht verkneifen, darauf hinzuweisen, dass ich auch eine Zeitlang in Karlsruhe lebte, bevor es mich nach Baden-Baden verschlug….

Die Hertz´sche Apparatur wurde wesentlich durch einen sogenannten. Kohärer, auch Fritter genannt, verbessert. Sein Erfinder war Edouard Branly (1844-1940). Der Kohärer war ein mit Eisenspänen gefülltes Glasröhrchen, das die merkwürdige Eigenschaft hatte, beim Anlegen eines ausreichend großen elektromagnetischen Feldes zusammenzukleben und dann einen wesentlich geringeren elektrischen Widerstand als vorher zu haben. Dieser Effekt war vorher schon mehrfach beobachtet worden, doch hatte niemand eine technische Nutzung vorhergesehen. Apropos Vorhersehung: kurz vor seinem Tod prangerte Branly noch die damalige Nutzung des Rundfunks zu Propagandazwecken an – man sagt, er wäre an Kummer über diese Nutzung dieses Medium gestorben, an dessen Entdeckung er wesentlichen Anteil hatte.

Mechanisches Gleichnis zu einer Gleichstrom-KraftübertragungAuf einem etwas kuriosen Wege entdeckte ein Herr Popow (1859-1906) das noch fehlende Glied zu einer wirtschaftlichen Nutzung. Er verband (1893) den Kohärer mit einem vergrößerten Blitzableiter, um einen Anzeiger für bevorstehende Gewitter zu erhalten. Damit waren jetzt drei Dinge bekannt, die richtig kombiniert eine erste wirkliche Signalübertragung über größere Entfernungen möglich machten: Antenne, Sender und Empfänger. Die erfolgreiche Kombination erfolgte durch Marconi (1874-1937), wobei man aber auch anmerken muss, dass auch Popow und andere Zeitgenossen ähnliche Ideen in eine Anwendung umsetzten. Einige technisch funktionierende Lösungen wie z.B. von einem Ferdinand Schneider (1866-1955) aus Wedel bei Hamburg funktionierten und wurden kopiert, so z.B. diese genannte Anordnung von der japanischen Kriegsmarine (Seeschlacht von Tsushima 1904 ) und dem französischen Heer, nur sah der Erfinder kein Geld dafür. Schneider hatte auch das Pech, zwar die Ehrendoktorwürde der Universität Jena angeboten zu bekommen, es fehlen aber die üblichen 3000 Goldmark für die entsprechende Feier, ohne die diese Würde nicht angenommen werden darf. So bleibt es in der einfachen Schulgeschichte dabei, dass ein Herr Marconi das erste nutzbare Funkübertragungsystem der Welt baute – abgesichert durch ein Patent Nr. 7777, auch als das four-seven-Patent bekannt. Damit wurde hier auch ein Patentwettstreit ausgelöst, denn andere Erfindungen, die Grundlage für gute Lösungen waren, wie der geschlossene Senderschwingkreis, waren bereits patentiert – so die Nummer 111 578 vom Oktober 1898 von Karl Ferdinand Braun (1850-1918) in (!) England, einem Professor aus Straßburg; damals zum deutschen Reich gehörend.

Doch endgültigen Ruhm erlangte Marconis Technik auch durch den Einsatz eines Sendegerätes auf der 1912 gesunkenen Titanic. Übrigens sind diesem Funker, der bei dem Unglück ertrank, noch bis spät in die 70er Jahre hinein viele Funker gefolgt, die beim Versuch, Hilfe herbeizutelegrafieren, ertrunken oder verbrannt sind. Noch in den 1970er Jahren las man häufiger in den entsprechenden Fachzeitungen „und er morste mit gut lesbaren Zeichen (also normalen Abständen zwischen kurzen und langen Zeichen) bis zum völligen Untergang des Schiffes, vielleicht auch nur bis zum Ausfall der Funkanlage“.

Doch zurück zum Ende des 19.Jahrhunderts: wie drückte es der spätere Vater des Rundfunks, Hans Bredow, aus: „ das planlose Herumerfinden lag den damaligen Jüngern der drahtlosen Kunst im Blut“. Der Privatdozent der Gewerbeakademie Berlin und anschließender Professor an TH Berlin, Adolf Slaby (1849-1913), erkannte durch die Berichte des Geldgebers von Marconi, was seiner damaligen Anordnung vom Januar 1897 noch fehlte: eben der Anschluss an die Erde. Technisch war damit eine Viertelwellenantenne geschaffen, eine Sendeantennenform, die im Prinzip noch heute für Lang- und Mittelwellensender eingesetzt wird.

Aus einem Patentstreit und Wettstreit in Deutschland um die Herstellung von Sende- und Empfangsgeräten, ausgetragen von Siemens und AEG, die sich die führenden Köpfe in Deutschland, Slaby und Braun gesichert hatten, wurde auf Druck Kaiser Wilhelms die Firma „Telefunken“ – eine Entwicklung, die man problemlos auf einem dutzend Seiten darstellen kann.

Dies war nur die eine Seite der Entwicklung, eine andere Geschichte, eben zur Versorgung des Bevölkerung mit elektrischer Energie zu dieser Zeit finden Sie unter den Stichwort TESLA - hier ist die Entwicklung vermutlich noch nicht am Ende!