William
Gilbert, Leibarzt der Königin Elisabeth I., veröffentlicht
sein Buch "De Magnete", in dem er die bekannten Erscheinungen
des Magnetismus darlegt und um eigene Experimente bereichert. Es ist
das erste Buch, das eine vollständige Theorie der magnetischen Erscheinungen
enthält und reiht damit den Magnetismus als neue physikalische Disziplin
in die Naturwissenschaft ein. In ca. einem Zehntel seines Werkes beschäftigt
er sich mit der Elektrizität; diese Ausführungen
machen ihn zum "Vater" dieser Disziplin, auch wenn seine Ausführungen
im heutigen Sinne nicht korrekt sind. Immerhin unterscheidet er zwischen
Magnetismus und Elektrizität, was seine Vorgänger
oft allgemein als "Anziehung" bezeichneten.
Experimente zum Magnetismus: |
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Gilberts Werk enthält alles, was auch Petrus Peregrinus' (De
magneté, 1269) enthielt. Peregrinus entdeckte die Polarität von Magneten,
die Abstoßung gleichnamiger Pole und dass aus dem Zerkleinern
eines Magneten wieder Magnete hervorgehen. Er nennt auch erstenmals
den Begriff "Erdmagnetismus". |
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Eisen lässt sich durch Bestreichen mit einem Magneten magnetisieren,
wobei zuvor geschmiedetes Eisen stärker magnetisiert wird; erhitzt
man dagegen einen Magneten bis zur Rotglut, so verliert er die Anziehungskraft. |
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Gilbert nennt Körper, die durch Magnete angezogen werden und
unterscheidet, wie stark dies geschieht. Er stellt dabei fest, dass
Eisen stärker angezogen wird als Eisenerz. In einem Experiment
lässt er zwei Schiffchen auf dem Wasser schwimmen, wobei auf
dem einen ein Magnet, auf dem anderen ein Stück Eisen liegt,
und stellt fest, dass die beiden Schiffchen sich mit gleicher Geschwindigkeit
aufeinander zu bewegen.
Mit einem ähnlichen Experiment, eine Magnetitkugel (magnetisches
Eisenerz), deren Magnetfeld er mit Hilfe von winzigen Kompassnadeln
in verschiedenen Abständen und Lagen untersucht, schließt
er, dass die Erdkugel ein riesiger Magnet ist. Er entdeckt, dass die
Kugel zwei Punkte (Pole) mit maximaler Anziehungskraft hat, wobei
bei einem Punkt die eine Seite der Kompassnadel, im anderen, die andere
Spitze zum Punkt zeigt. Dies ähnelt dem Verhalten eines Kompasses
auf der Erdoberfläche. |
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Gilbert erkannte das "Magnetfeld" eines Magneten, auch
wenn er nicht von einem Feld spricht, sondern von "Ausströmungen".
Er beschreibt die "Feldlinien" als Wirbel, die innerhalb
des Magneten parallel, in Richtung der Verbindungslinie zwischen den
Polen, verlaufen. Außerhalb des Magneten laufen die Ausströmungen
(Linien) in einem Bogen zum anderen Ende. |
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Magnetische Induktion findet im gesamten Magnetfeld statt, nicht
nur an den Polen. Sie ist dort nur am stärksten. Daraus schloss
er, dass das Magnetfeld der Erde ausreichen müsste, um Körper
aus Eisen zu magnetisieren. Er ließ daraufhin Eisenstäbe
längere Zeit in Nord-Süd-Richtung liegen und stellte tatsächlich
eine leichte Magnetisierung fest. |
Experimente zur
Elektrizität: |
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Bernstein war zu dieser Zeit der einzige bekannte Körper,
der durch Reibung Anziehungskraft bekommt und nach einiger Zeit
wieder verliert.
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Gilbert untersucht verschiedene Stoffe und unterschied zwischen
elektrischen Körpern, also solchen, die durch Reibung Anziehungskraft
bekommen - und nichtelektrischen Körpern, und konstruiert dafür
das erste Elektroskop.
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Elektrische Körper |
Nichtelektrische Körper |
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Diamant
Saphir
Amethyst
Opal
Bergkristall
Alle Glassorten
Schwefel
Harze
Steinsalz
Talk
Bergalaun
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Smaragd
Achat
Perlen
Chalcedon
Alabaster
Marmor
Knochen
Elfenbein
Viele Metalle
... |
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Bei hoher Luftfeuchtigkeit verlieren Körper schnell ihre Elektrizität,
bei trockener Luft behalten sie sie länger; auch Flammen und
Besprengen mit Wasser vermindern Elektrizität. |
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Gilbert erkennt nur die Anziehung elektrischer Körper, die
Abstoßung bleibt ihm unbekannt. |
Unterschiede
von Elektrizität und Magnetismus: |
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Die Anziehungskraft von Magneten ist auf die Pole gerichtet, die
elektrischer Körper auf jeden Punkt der Oberfläche. |
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Magnetismus ist eine natürliche, dauerhafte Erscheinung; Elektrizität
entsteht künstlich durch Reibung und verliert sich wieder. |
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Magnete ziehen nur wenige Stoffe an, elektrisierte Körper viele
verschiedene. |
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Die Anziehungskraft von Magneten ist stärker als die von elektrisierten
Körpern. |
Gilberts Untersuchungen zur Elektrizität fanden zu seiner Zeit wenig
Beachtung, während der Magnetismus im öffentlichen Interesse
stand, da England dabei war, die Weltmeere zu erobern.
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Cover der (lateinischen) Originalausgabe von 1600
Gilberts Terella
Terella lat. bedeutet "kleine Erde".
Hierbei handelt es sich um eine magnetische Kugel, mit der Gilbert seine
Theorie des Erdmagnetismus Königin Elisabeth I. demonstrierte: Kompassnadeln,
die man um die Terella bewegte, zeigten immer in Nord-Süd-Richtung.
Gilbert, der selber das Schmiedehandwerk
beherrschte, führte seine Schmiedeversuche oft selber durch: Hier
hämmert er Magnetismus in ein rotglühendes Stück Eisen,
indem er es entlang der Nord-Süd-Linie ausrichtet und dann bearbeitet.
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