Читать книгу Technikspiele selbst gemacht von und für kleine und große Leute - Dr. Hans Gruber - Страница 4

Bevor wir mit dem Experimentieren und Bau von spannenden Spielen beginnen, ein paar Zeilen darüber wie Menschen Magnetismus und Elektrizität entdeckten:

Magnetismus kannten bereits die Alten. In 'Tausend und einer Nacht' berichtet 'Sindbad der Seefahrer' über eine Magnetinsel im Ozean, die so stark sei, dass sie die Eisennägel aus den Planken der Schiffen zöge, die ihr zu nahe kamen, so dass die Schiffe sanken. Hinter dieser Fantasiegeschichte steckt, dass man schon damals natürlich vorkommende Magnete kannte - es handelte sich um Magnetiterz - eine Variante des Eisenoxids. Aus diesem Erz bauten die Chinesen bereits vor 1000 Jahren funktionierende Kompasse. In meinem Magnetspiel 'Magnetwirbel' im Technikspiele-Heft 'Magischer Magnetismus' Teil 2 habe ich den Einsatz einer Perle - geschnitten aus diesem Naturmaterial - beschrieben.

Auch Elektrizität war schon den Alten bekannt. Wir vermuten, dass bereits in der Steinzeit Menschen Funken erzeugten, indem sie Feuerstein gegen 'Katzengold' (Markasit - ein Mineral aus Eisensulfid) schlugen. Beides fand und findet man im Kies vieler Strände sowie in Kiesgruben. Feuerstein setzt, wenn man ihn drückt, schlägt oder intensiv reibt Elektrizität frei: Reibe einmal im Dunkeln zwei Feuersteinbrocken intensiv gegeneinander - ihre Reibflächen werden aufleuchten!

Bild 1: 'Feuerstein' von der Osteseeküste aber auch als 'Hinterlassenschaft' der letzen Eiszeit zu finden an vielen Orten in z.B. Mecklenburg.

Hierbei handelt es sich um sog. 'Piezo-Elektrik'. Auf dieser Art der Elektrik beruhen u.a. der Zündmechanismus moderner Gasfeuerzeuge sowie die Schallerzeugung preiswerter Kleinlautsprecher und 'Signalgeber'.

Auch die Elektrostatik - sie entsteht z.B. durch Reiben von unterschiedlichen Materialien gegeneinander - war bereits den Alten durch Reiben von Bernstein mit z.B. Wolle bekannt. Bernstein heißt übrigens auf griechisch 'Elektron'. Wenn man es technisch geschickt anstellt, kann man durch Reiben zwischen unterschiedlichen Materialien gezielt Spannungen bis zu einigen Millionen Volt erzeugen. Auch Wetterleuchten entsteht nach diesem Prinzip.

Weiterhin gibt es archäologische Funde, aufgrund derer wir vermuten, dass bereits vor mehr als 2000 Jahren Vorläufer unserer Batterien bekannt waren: Man fand Kupfer- und Zinkstangen in ineinander steckenden porösen Tongefäßen. Neu entdeckt und dann systematisch erforscht und gebaut wurden Batterien allerdings dann ab 1700 zuerst durch den italienischen Wissenschaftler Alessando Volta*.

Die entscheidende Entdeckung allerdings, dass und wie Magnetismus mit Elektrizität zusammenhängen, haben Physiker erst im 18. und 19. Jahrhundert erforscht. Namen wie Ampère*, Faraday*, Oersted, Gauß und Maxwell sind damit verbunden. Viele bezeichnen heute Sir James Clark Maxwell (1831 - 1879) als den 'Giganten' der Physik des 19. Jahrhunderts: Ohne seine Erkenntnisse, die er in nur vier genialen Gleichungen zusammenfasste - sie passen auf die Rückseite einer Visitenkarte! - gäbe es unsere moderne Technik mit elektrischem Licht, Elektromotoren und -generatoren, Funktechnik, Computern ... nicht. Wir hätten wie unsere Vorfahren im 17. und 18. Jahrhundert immer noch Kerzenlicht, kein Radio, kein Fernsehen und keine Computer: Maxwell formulierte hierbei die physikalischen Zusammenhänge ('Feldtheorie'), die den Beobachtungen von Gauß, Faraday und Ampère zugrunde liegen: Sich bewegende (sich ändernde) Magnetfelder erzeugen in Drahtspulen elektrischen Felder (also elektrischen Strom). Umgekehrt bewirken sich ändernde elektrische Felder wiederum Magnetfelder in und um Spulen. Aus seinen Beobachtungen schloss er drüber hinaus - messen konnte man das damals noch nicht - dass sich diese Felder unter bestimmten Bedingungen vom Ort ihres Ursprunges entfernen und 'durch die Welt reisen' konnten: Er sagte die Existenz von elektromagnetischen Wellen - das was wir heute z.B. als 'Funk' kennen - voraus. **

* Von Volta leitet sich die Bezeichnung 'Volt' (V) für elektrische Spannungen, von Ampère die für elektrische Stromstärke 'Ampere' (A) und von Faraday die für Kondensator-Kapazitäten 'Farad' (F) ab.

** Wer mehr darüber wissen will und wer unter einem schlechten Physiklehrer zu leiden hatte, der auch einen schlechten Physiklehrer hatte, dem empfehle ich das Buch 'Es funktioniert' von Walter Lewin. Mit ihm macht es Vergnügen, endlich Physik zu verstehen. Die Vorlesungen dieses Kult-Professors am MIT sind außerdem im Internet nachzuerleben. http://ocw.mit.edu/courses/physics/...

So, genug der Geschichte. Nun zu den Experimenten, die diese Physiker des 19. Jahrhunderts durchführten und die zur Entwicklung eines Großteils unserer modernen Technik führten. Die Experimente im ersten sowie die Spiele (Bauanleitungen) im zweiten Teil des vorliegenden Heftes sind leicht mit Mitteln aus Haushalt, Baumarkt und Elektronik-Handel nachzubauen.