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Hintergrund: Alessandro Volta und die Erfindung der Batterie

Elektrizität: Vom Jahrmarkt zur Wissenschaft

  • Porträtgemälde von Alessandro Volta im Profil. Volta machte eine sensationelle Erfindung; Rechte: AKG

Es ist das Jahr 1800, als die "Royal Society" in London den Brief eines italienischen Physik-Professors aus Pavia erhält. Alessandro Volta (1747-1827) hat eine Erfindung gemacht, die ihn weltberühmt machen wird. Es ist eine Konstruktion, mit der man nicht nur eine einmalige elektrische Spannung erzeugen kann, so wie mit all den anderen Elektrisier-Maschinen, die zu dieser Zeit üblich sind. Voltas Apparat lässt zum ersten Mal in der Geschichte über einen längeren Zeitraum elektrischen Strom fließen. Die sogenannte "Volta-Säule" ist der Prototyp der modernen Batterie. Die Erfindung ist eine Sensation. Es ist der Anbruch eines neuen Zeitalters - des elektrischen Zeitalters.

Elektrizität ist in der zweiten Hälfte des 18. Jahrhunderts kein neues Phänomen. Aber sie ist nach wie vor ein ungelöstes Rätsel. Es gibt zwar wissenschaftliche Bücher und Abhandlungen, die sich mit Elektrizität beschäftigen, vor allem aber ist sie eine Attraktion für Salons und Jahrmärkte. Es gibt Elektrisiermaschinen, die Funken sprühen, Menschen lassen sich aufladen und geben sich elektrische Küsse. Elektrizität ist ein Spektakel, sie kitzelt die Phantasie des Publikums und der Mediziner. Ihre Kraft nutzen oder gar erklären, was hinter ihr steckt, kann man aber nicht.

Strom aus Metallen: Der "Volta-Effekt"

  • Porträtgemälde von Luigi Galvani. Galvani entdeckt die "tierische Energie"; Rechte: AKG
  • Farbiger Stich: Auf einem Tisch in einem Hof liegt ein Froschschenkel, der mit einer Schnur an einer Mauer befestigt ist. Rechts im Bild ist ein Brunnen zu sehen. In Experimenten mit Fröschen und Metall ist erstmals Elektrizität nachweisbar; Rechte: AKG

1787 ist Alessandro Volta Professor für Physik in Pavia. Mit wissenschaftlichen Veröffentlichungen hat er sich bereits einen Namen gemacht. Aber die Schicksalsstunde seiner Karriere schlägt jetzt. Es ist ein Kollege aus Bologna, der den entscheidenden Anstoß gibt: Luigi Galvani (1737-1798), ein Anatomie-Professor. Bei Experimenten mit gehäuteten Froschschenkeln hat er etwas Merkwürdiges festgestellt: Die Schenkel zucken, wenn er sie mit unterschiedlichen Metallen berührt. Für Galvani ist es der Beweis: In den Muskeln und Nerven des Tieres fließt elektrische Energie. Sollte das Rätsel um die geheimnisvolle Kraft der Elektrizität endlich gelöst sein?

Volta erfährt von den Froschschenkel-Studien seines Universitätskollegen. Er ist fasziniert. Aber er glaubt nicht an die Hypothese von der "tierischen Elektrizität". Seine Theorie: Es sind die Metalle, die für das Zucken der Froschschenkel verantwortlich sind, kein elektrisches Fluidum im Tier selbst. Um seine Hypothese zu beweisen, stellt Volta Versuche an. Er ist sich nicht zu schade, dafür seinen eigenen Körper zu benutzen. An seine Zunge hält er unterschiedliche Metalle: Gold, Silber, Zinn. Immer, wenn die Metalle seine Zunge berühren, bildet sich eine sauer schmeckende Flüssigkeit, es fließt Strom. Volta experimentiert weiter. Er kombiniert unterschiedliche Metalle und stellt fest: Bei Berührung der Metalle laden sich die Metalle unterschiedlich auf – es entsteht eine elektrische Spannung, ganz ohne Froschschenkel. Dieser Effekt wird als "Volta-Effekt" in die Geschichte eingehen. Volta hat den Wissenschafts-Streit mit Galvani für sich entschieden.

Strom aus Chemie: Die "Volta-Säule"

  • Schwarzweiß-Stich: Volta steht neben einem Tisch, auf dem eine kleine Säule steht. Voltas Säule ist der Prototyp der Batterie; Rechte: AKG

Volta stellt außerdem fest, dass sich die elektrische Wirkung verstärkt, wenn er die Metallplatten zusätzlich durch eine Säure befeuchtet. Volta unterscheidet daher Leiter erster Klasse, die Metalle, von Leitern zweiter Klasse: Flüssigkeiten, die elektrisch leitend sind – Elektrolyte. Die Ladungsträger in ihnen sind nicht Elektronen, wie bei Metallen, sondern Ionen: elektrisch geladene Teilchen. Ein frisch gehäuteter Froschschenkel ist demnach nichts anderes als ein Leiter zweiter Klasse. Soweit die Theorie. Weltberühmt wird Alessandro Volta aber vor allem deswegen, weil er seine Erkenntnisse in eine praktische Erfindung umsetzt, die die Erforschung der Elektrizität revolutionieren wird: der "Volta-Säule".

Volta hatte erkannt, dass elektrische Spannung entsteht, wenn man zwei feuchte Platten verschiedener Metalle aufeinander legt. Was er nun macht, ist Folgendes: zwischen Glasstäben schichtet er immer eine Zinkscheibe, eine in Säure getauchte Pappe und darauf eine Kupferscheibe. Diese "Galvanische Zelle" produziert eine elektrische Spannung: Die Zinkscheibe gibt Elektronen ab - ein Elektronen-Überschuss entsteht und damit negative Ladung. Kupfer nimmt Elektronen von Zink auf, so dass Elektronenmangel und positive Ladung entsteht. Verbindet man Plus- und Minuspol durch ein Kabel, fließt Strom. Stapelt man viele dieser elektrischen Zellen aufeinander, addieren sich die Spannungen zu einer Gesamtspannung. Die Spannung gibt an, wie stark der Antrieb des elektrischen Stroms zwischen zwei Punkten des Stromkreises ist. Volta hat das Prinzip der Batterie erfunden: der chemischen Erzeugung von elektrischem Strom.

Volta: Geburtshelfer der elektrischen Zeitalters

  • Farbiges Gemälde: Um einen Tisch herum stehen zahlreiche Männer. In der Mitte ist Volta zu sehen, der Napoleon etwas erklärt. Napoleon ernennt Volta zum Grafen; Rechte: AKG
  • An eine kleine Batterie ist mit zwei Kabeln eine kleine, leuchtende Glühbirne angeschlossen. Viele Erfindungen gehen auf Volta zurück; Rechte: mauritius

Voltas Erfindung ist eine wissenschaftliche Sensation. Die bisher üblichen Elektrisier-Maschinen hatten zwar hohe Spannungen erzeugt, die sich aber in Sekundenbruchteilen entluden. Voltas Säule dagegen produziert erstmals einen kontinuierlich fließenden elektrischen Strom über einen längeren Zeitraum. Erst damit werden Experimente möglich sein, die die Welt entscheidend verändern werden. Elektromagnetismus und Elektrodynamik, die Erfindung des Generators, des Elektromotors, der Glühbirne – das gesamte elektrische Zeitalter gründet auf Voltas Erfindung der Batterie: der ersten praktisch einsetzbaren Stromquelle.

Bereits 1802 geht die Batterie in Massenproduktion. Alessandro Volta wird mit Ruhm und Ehren überhäuft. Die "Royal Society" in London verleiht ihm die Copley-Medaille, die höchste wissenschaftliche Auszeichnung der Zeit. Von Napoleon wird er zum Senator und Grafen ernannt. Doch die höchste Auszeichnung erlebt Volta nicht mehr: 54 Jahre nach seinem Tod, im Jahr 1881, benennt man auf dem ersten elektrischen Weltkongress in Paris die Einheit für elektrische Spannung nach Alessandro Volta in "Volt".