Im Sinne der romantischen Naturphilosophie war schon von vielen Forschern die Vermutung geäußert worden, dass in Analogie zur Influenzerscheinung der Elektrostatik auch der Strom in einem Stromkreis auf irgendeine Weise den Strom in einem zweiten Stromkreis beeinflussen müsse. Mit beispielloser Zähigkeit ging der große Experimentator FARADAY seinem Ziel "Convert magnetism into electricity" nach. Dabei hatte FARADAY auch eine Reihe von Misserfolgen, da auch er zunächst glaubte, mit einem genügend großen stationären Dauerstrom könne er in einem zweiten Kreis einen Strom induzieren.
In seinem sehr detailliert geführten Laborbuch stellte FARADAY am 28. November 1825 drei Versuche dar, deren schematischer Aufbau im Folgenden dargestellt ist:
Erläutere, warum FARADAY bei den obigen Versuchen keinen Ausschlag am Galvanometer feststellen konnte.
Den Durchbruch schafft Faraday nach vielen Zwischenstationen im Jahre 1831, wo er am 29. August eine ganze Reihe von Versuchen skizziert mit denen er sein Ziel erreichen konnte. Eine Anordnung davon würden wir heute als Transformator bezeichnen:
Auf einen Eisenring sind zwei mehrfach unterteilte Spulen gewickelt. An die Enden der Spule A wird eine Batterie aus zehn großen Plattenpaaren (Voltaelemente) angeschlossen, an die Enden der anderen Spule B, das Galvanometer, eine Flachspule aus einigen Windungen, vor der eine Magnetnadel steht. Diese zeigt nur beim Ein- und Ausschalten des Stroms in A einen kurzen Ausschlag.
Die Animation zeigt schematisch den Ablauf des historischen Versuches.
Schließt man den Schalter, fließt ein Strom durch die rechte Spule und der Eisenring wird magnetisiert. Beachten Sie, dass die Kompassnadel, die in einer Spule liegt, die an die linke Spule angeschlossen ist, beim Schließen des Schalters ausschlägt und gleich wieder in die Ausgangslage zurückgeht. Die Auslenkung der Kompassnadel zeigt, dass eine elektrische Spannung in der linken Spule induziert wurde, die in dem linken Stromkreis zu einem kurzzeitigen Stromfluss führte. Öffnet man den Schalter, können sie beobachten, dass die Kompassnadel wieder kurzzeitig ausschlägt, aber diesmal in die Gegenrichtung.
Das Schließen und das Öffnen des Schalters bewirkt, dass sich das magnetische Feld im Ring ändert, Beim Schließen wird es aufgebaut, beim Öffnen abgebaut. Faraday entdeckte, dass Änderungen des magnetischen Feldes in der Umgebung eines Leiters eine Spannung induzieren, die bei einem geschlossenen Kreis zum Stromfluss führen. Die Erzeugung einer elektrischen Spannung und daraus folgend eines elektrischen Stroms durch Änderung des Magnetfeldes nennt man elektromagnetische Induktion.
Im Oktober 1831 gelang Faraday schließlich noch der Nachweis, dass die Induktion auch ohne Eisen auftreten kann. Er schreibt:
Ein zweihundertdrei Fuß langer Kupferdraht wurde um eine breite Holzrolle gewickelt und zwischen den Windungen desselben ein zweiter gleichfalls zweihundertdrei Fuß langer Draht, durch dazwischengelegten Zwirnsfaden vor gegenseitiger Berührung geschützt. Eine dieser Spiralen wurde mit einem Galvanometer verbunden und die andere mit einer kräftigen Batterie von hundert vierquadratzölligen Plattenpaaren, die Kupferplatten wiederum doppelt. Wurde nun die Kette geschlossen, so zeigte sich eine plötzliche aber sehr schwache Wirkung am Galvanometer und dasselbe trat im Moment der Unterbrechung des Stromes. Aber solange der Strom ununterbrochen durch die eine Spirale hindurchging, konnte weder am Galvanometer noch sonst eine Induktionswirkung auf die andere Spirale wahrgenommen werden, obschon von der großen Stärke der Batterie die Erwärmung der ganzen mit ihr verbundenen Spirale und die Helligkeit des Entladefunkens, wenn er zwischen Kohlen übersprang, Zeugnis ablegte.
Die nebenstehenden Schemazeichnungen zeigen weitere Anordnungen, mit denen FARADAY erfolgreich Induktionseffekte nachweisen konnte. Erläutere, durch welche Maßnahme jeweils die Induktionsspannung entsteht. Die Bilder stammen aus Fraunberger: "Illustrierte Geschichte der Elektrizität".