Siemens erfindet die Dynamo-Maschine

1867 stellte der Ingenieur und Geschäftsmann Werner von Siemens auf der Pariser Weltausstellung seinen elektrischen Generator vor. Damit ermöglichte er die kostengünstige und flexible Erzeugung von Strom, wo immer er benötigt wurde. Was das besondere an Siemens Dynamomaschine war und wie ein Generator funktioniert, erfahrt ihr hier ...

Werner von Siemens wurde am 13. Dezember 1816 in Lenthe bei Hannover geboren. Er starb am 6. Dezember 1892 in Berlin. Von Siemens gilt als Vater der Elektrotechnik. Er war auch der Gründer der heute weltumspannenden Siemens AG.

Auf Grund seiner finanziellen Situation konnte er kein Studium aufnehmen, sondern bewarb sich beim Militär. Dort erhielt er seine ersehnte naturwissenschaftliche Ausbildung. Weil er bei einem Duell assistiert hatte, wurde er zu fünf Jahren Festungshaft verurteilt. In seiner Zelle entwickelte er die Galvano-Technik, bei der ein Gegenstand mit Hilfe elektrischen Stroms mit Gold oder Silber überzogen wird.

1867 stellte von Siemens seinen elektrischen Generator vor. Es war eine Verbesserung schon bestehender Maschinen, die elektrischen Strom erzeugten. Die bis dahin bekannten Maschinen brauchten eine externe Stromquelle, damit sie Strom liefern konnten. Eine Stromquelle, um Strom zu erzeugen?

Wie funktioniert ein Generator?

Die wichtigsten Teile eines Generators sind eine Spule, also ein mehrfach gewickelter Draht, und ein  Magnet. Wird der Magnet oder die Spule bewegt, dann kann man an der Spule einen elektrischen Strom abgreifen. Je mehr Wicklungen die Spule hat, je stärker der Magnet ist und je schneller beide bewegt werden, desto stärker ist der fließende Strom.

Die ersten Generatoren, die von Michael Faraday, Charles Wheatstone oder dem Deutschen Joseph Sinsteden gebaut wurden, verwendeten Dauermagnete aus Eisen oder Stahl. Deren Magnetfelder waren aber nicht sehr stark. Auch kräftiges Kurbeln, um eine schnelle Bewegung der Spule oder des Magneten und damit einen starken Strom zu erreichen, war auf Dauer nicht praktikabel.

Batterien sind keine Lösung

Man kam schnell auf die Idee, Elektromagnete statt schwacher Dauermagnete zu verwenden. Dafür brauchte man aber die besagte externe Stromquelle, um das Magnetfeld zu erzeugen und aufrecht zu erhalten , das schließlich den Strom erzeugte. Aber die verwendeten Batterien waren schnell leer, so dass sich auch diese Erfindung nicht durchsetzen konnte.

Return to Sender Magnetfeld verstärkt sich selbst

Werner von Siemens kam nun auf eine geniale Idee: Einen Teil des vom Generator erzeugten Stroms führte er in den Elektromagneten zurück, wodurch sich dessen Magnetismus verstärkte, was einen höheren Strom lieferte und so weiter, bis der Elektromagnet seine maximale Feldstärke erreicht hatte.

Nur vor der allerersten Verwendung musste diese Dynamomaschine kurz an eine Batterie angeschlossen werden. Danach blieb nach dem Ausschalten im Elektromagnet ein schwaches Magnetfeld zurück, das für den jeweils nächsten Start ausreichend war. Das Phänomen, dass sich das Magnetfeld durch den erzeugten Strom selbst verstärkt nennt man auch das dynamo-elektrische Prinzip.

Übrigens:

Schon 1861 entwickelte der Ungar Anyos Jedlik eine Dynamomaschine nach dem gleichen Prinzip wie Werner von Siemens. Aber seine Erfindung blieb weitgehend unbekannt.

Generator und Elektromotor sind praktisch identische Maschinen, die nur entgegen- gesetzt betrieben werden: Während beim Generator Drehbewegung in elektrischen Strom umgewandelt wird, nutzt der Elektromotor elektrischen Strom, um eine Drehbewegung zu erzeugen.

Nein, damit kann man keine sich ewig bewegende Maschine, ein Perpetuum Mobile, bauen: Zum einen, weil durch mechanischen Widerstand Energie verloren geht. Zum anderen könnte man von so einer Maschine keine Arbeit verrichten lassen: Im unmöglichen Idealfall würde die erzeugte Energie gerade ausreichen, um den Elektromotor zu betreiben und einen ebenso starken Strom im angeschlossenen Generator zu erzeugen.

Auch wenn man einen Fahrraddynamo umgangssprachlich Dynamo nennt, so bezeichnet man ihn technisch korrekt als Fahrradlichtmaschine. Denn es fehlt der Elektromagnet und die Rückführung von erzeugtem Strom. Bei einer Fahrradlichtmaschine wird ein einfacher Dauermagnet über einer Spule bewegt. Weil die Fahrradlichtmaschine relativ schnell bewegt wird und man für die kleinen Lämpchen nicht viel Strom benötigt, kommt man mit dieser Konstruktion aus. Sie entspricht recht eigentlich den ersten Generatoren.

Hier wird das Prinzip eines Generators deutlich gemacht (Java)

Generator aus Lego basteln

Wenn dich Elektrizität interessiert, dann wirf doch auch einen Blick in unseren WAS IST WAS-Band 3: Energie oder in unseren WAS IST WAS-Band 24: Elektrizität

Text: -jj- 17.1.2007 // Bilder: Illustrationen WIW-Band 24: Elektrizität; Siemens: PD

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