Das Dynamoprinzip |
Ein Dynamo (oder elektrischer Generator) ist ein Gerät, das Bewegungsenergie in Energie des elektrischen Stromes umwandelt. Das Konzept einer Dynamomaschine geht auf Michael Faraday (1791-1867)
zurück. Faraday, der Sohn eines armen Schmieds, nahm zunächst
eine Buchbinderlehre auf und lernte autodidaktisch, indem er Bücher
las, die zum Neubinden gegeben wurden. Später sollte er einer der
exzellentesten Wissenschaftler Britanniens werden und berühmt für
seine genialen Einfälle und populären Vorlesungen. Faraday entdeckte,
daß durch die Bewegung eines Magneten in der Nähe eines geschlossenen
Stromkreises oder die Änderung der magnetischen Feldstärke, die
diesen durchdrang, ein elektrischer Strom "induziert" werden konnte.
Auf dem Prinzip der "elektromagnetischen Induktion" basieren
alle elektrischen Generatoren, Transformatoren und viele andere Geräte.
Faraday zeigte noch einen anderen Weg zur Erzeugung elektrischen Stroms:
die
Bewegung eines elektrischen Leiters in einem ruhenden Magnetfeld. Auf
diesem Prinzip arbeitete sein Scheibendynamo. Er bestand aus einer
leitenden Scheibe, die sich in einem Magnetfeld drehte -- in der Zeichnung
oben angetrieben durch einen Riemen und die Riemenscheibe links. Der elektrische
Stromkreis wurde durch fest installierte Drähte geschlossen, deren
Schleifkontakte am Rand und an der Achse der Scheibe aufsetzten (in der
Zeichnung rechts). Dies ist vielleicht kein sehr praktisches Design für
einen Dynamo (es sei denn, man möchte sehr große Ströme
bei sehr kleinen Spannungen erzeugen) - doch in den großen Dimensionen
des Universums werden vermutlich die meisten Ströme durch Bewegungen
dieser Art produziert.
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Auf den ersten Blick sieht das aus wie die "Geschichte vom Huhn und dem Ei": um ein Huhn zu produzieren, braucht man ein Ei, doch um ein Ei zu produzieren wiederum ein Huhn - was war also zuerst da? Ganz ähnlich benötigt man ein magnetisches Feld, um einen Strom zu erzeugen, doch für das magentische Feld braucht man zunächst einen Strom. Wo fängt das also an? Genaugenommen existieren schwache magnetische Felder fast überall, und diese würden durch den Dynamoprozeß kontinuierlich verstärkt. Daher besteht eigentlich kein Problem. Man könnte beispielsweise zwei Faradaysche Dynamos verbinden, jeder davon würde den Strom für das Magnetfeld des anderen liefern. Sie könnten (im Prinzip) einen machbaren selbst-erregenden Dynamo bilden, der seine Energie aus einer beliebigen Kraft bezieht, welche die Scheiben antreibt. Ob jedoch ein Flüssigkeitsdynamo so ein Verhalten zeigen könnte -- z.B. Wirbel von flüssigem Quecksilber in einem Tank -- ist eine bedeutend schwierigere Frage, und es brauchte Jahrzehnte um sie zu beantworten.
Nächste Station: Der sich selbst erhaltende Dynamo im Erdkern
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Autor und Kurator: Dr. David P. Stern
E-mail an Dr.Stern: earthmag("at" symbol)phy6.org
Deutsche Bearbeitung: Sven Friedel, Universität Leipzig
Letzte Änderung 17. September 2001