Pioniere des Elektromagnetismus 200 Jahre Elektromagnetismus: Ørsted und Sturgeon als Wegbereiter der Elektrotechnik

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1820 entdeckte Hans Christian Ørsted den Zusammenhang zwischen Strom und Magnetismus, 1825 folgte William Sturgeon mit dem ersten funktionalen Elektromagneten. Ihre Erkenntnisse gehören zu den Fundamenten der modernen Elektrotechnik und prägen unser technisches Verständnis bis heute.

Die Erkenntnis über die Existenz des Elektromagnetismus sowie die Erfindung des ersten Elektromagneten sind nicht nur essenziell für die moderne Elektrotechnik, sondern waren Grundlagen für den Durchbruch zur Vereinigung von Elektrizität und Magnetismus. Wir blicken an dieser Stelle auf die zwei wohl wichtigsten Personen aus den Anfängen des Elektromagnetismus.

Zum einen geht es um den dänischen Physiker, Chemiker und Naturphilosophen Hans Christian Ørsted, der im Jahr 1820 einen Zusammenhang zwischen elektrischem Strom und Magnetismus erkannte. Zum anderen beschäftigen wir uns mit William Sturgeon, einem englischen Physiker, der 1825 den ersten funktionierenden Elektromagneten entwickelte, sodass wir in diesem Jahr den 200. Jahrestag feiern können.

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Den Anfang wird der Däne Hans Christian Ørsted machen, und zwar nicht nur, da dieser einige Jahre vor William Sturgeon geboren wurde, sondern auch, da seine Erkenntnisse die Grundlage für Sturgeons Elektromagneten waren.

Hans Christian Ørsted, ein Naturphilosoph

Hans Christian Ørsted (deutsche Schreibweise: Oersted) wurde am 14. August 1777 in der Gemeinde Rudkøbing in Dänemark geboren. Sein Vater war Apotheker und hieß Søren. Zusammen mit seinem gut ein Jahr jüngeren Bruder Anders Sandøe wurde Hans Christian Ørsted privat von einem deutschen Ehepaar unterrichtet, da es damals noch keine organisierten Schulen gab. Themen waren Mathematik und der christliche Glaube nach Luther sowie auch die Sprache Deutsch. Anders Sandøe Ørsted bekleidete übrigens später, genauer gesagt ab April 1853, das Amt des dänischen Ministerpräsidenten.

Bereits mit zwölf Jahren half Hans Christian Ørsted seinem Vater in der Apotheke und begann, sich für Chemie und schließlich auch für Naturwissenschaften im Allgemeinen zu interessieren. Dabei erlangte er vor allem durch eigenständiges Lernen immer mehr Wissen und bestand 1793 mit 16 Jahren die Aufnahmeprüfung an der Universität Kopenhagen. 1797 machte er einen Abschluss, nachdem er Naturwissenschaften und Pharmazie studiert hatte. Zwei Jahre später habilitierte er sich mit einer Doktorarbeit zu Kants Naturphilosophie. Nachdem Ørsted als Beamtengehilfe gearbeitet hatte, brach er 1801 zu einer Studienreise durch Europa auf.

Forschungsreise und erste Professur

In Deutschland und Frankreich traf er zahlreiche damals sehr bekannte Forscher aus den Bereichen der Naturwissenschaften und der Philosophie, unter anderem den deutsch-norwegischen, auf philosophische Aspekte spezialisierten Naturforscher Heinrich Steffens. Dazu machte er die Bekanntschaft mit dem Arzt, Philosophen und Ingenieur Franz Benedikt von Baader aus München. Ebenso begegnete Ørsted dem deutschen Naturphilosophen Friedrich Wilhelm Joseph Schelling sowie dem deutschen Physiker Johann Wilhelm Ritter.

Letzterer galt damals als Experte auf dem Gebiet des Galvanismus und wird im Nachhinein als der Pionier der Elektrochemie gesehen. Er entwickelte mit der Ritter’schen Ladungssäule ein frühes Konzept eines wiederaufladbaren galvanischen Speichers. Zwischen Ritter und Ørsted entstand eine enge Freundschaft, und die Ideen von Ritter sowie seine naturphilosophischen Gedanken inspirierten Ørsted so sehr, dass er begann, sich intensiv mit Elektrizität zu beschäftigen.

1804 kehrte Ørsted nach Dänemark zurück und wurde 1806 außerordentlicher Professor für Chemie und Physik an der Universität Kopenhagen. Im Jahr 1812 nahm die Kopenhagener Freimaurerloge Hans Christian Ørsted als Mitglied auf, wobei er zwei Jahre später anlässlich der Hochzeit mit Inger Birgitte Ballum am Tag der Hochzeit zum Ehrenmitglied wurde. Im Laufe der Jahre bekam das Ehepaar sieben Kinder: vier Mädchen und drei Jungen.

Ørsted: Entdecker des Elektromagnetismus

1817 wurde die Professur an der Universität in eine ordentliche Professur für das Fach Physik umgewidmet. 1820 kam es dann zum Nachweis des Elektromagnetismus. Ørsted sah, dass eine Kompassnadel durch einen stromdurchflossenen Draht abgelenkt wurde. 1822 konstruierte Ørsted ein neuartiges Messinstrument, das als erstes elektrisches Piezometer gilt. Es diente dazu, mechanische Spannungen zu erfassen, die durch elektrische Polarisation hervorgerufen wurden. Zwar wurden schon vorher elektromagnetische Phänomene beobachtet, allerdings war Ørsted der Erste, der ihre Relevanz erkannte und hierzu seine Erkenntnisse in Form einer Abhandlung veröffentlichte, wobei er seine allgemeinen Gedanken zur Elektrolehre beschrieb.

Im Jahr 1824 gründete Ørsted die Dänische Gesellschaft zur Verbreitung der Naturlehre und war 1829 zudem mitverantwortlich für die Gründung der heutigen Technischen Universität Dänemarks in Kopenhagen, die anfangs noch Polytechnische Lehranstalt hieß. Ørsted war ab Eröffnung der polytechnischen Lehranstalt deren Rektor, und zwar bis zu seinem Tod am 9. März 1851 in Kopenhagen. Hans Christian Ørsted wurde 73 Jahre alt.

Freundschaften und Ehrungen

Zu Lebzeiten war Ørsted eng mit dem bekannten Schriftsteller Hans Christian Andersen befreundet, in dessen Werken sich teilweise auch die naturphilosophischen Ansichten von Ørsted wiederfinden. Aufmerksamkeit erregte er bei Michael Faraday, der schließlich die elektrische Induktion entdeckte, sowie bei Johann Wolfgang von Goethe und André-Marie Ampère. Schon zu Lebzeiten wurde Ørsted zum Mitglied mehrerer Wissenschaftsvereinigungen und Akademien berufen, posthum benannte man das erste Kabelverlegungs-Schiff im Jahr 1872, den ersten dänischen Satelliten im Jahr 1999 sowie einen Mondkrater und einen Asteroiden nach Ørsted.

Der große dänische Energiekonzern Dong Energy wurde 2017 in Ørsted umbenannt, um den Wissenschaftler zu ehren und die strategische Ausrichtung auf erneuerbare Energien zu unterstreichen. Der als Weltmarktführer im Offshore-Bereich geltende Konzern hatte im Jahr 2024 einen Umsatz von etwa 9,5 Milliarden Euro. Im Jahr 2020 feierte Dänemark die Entdeckung des Elektromagnetismus mit einer großen Ausstellung zu Hans Christian Ørsted.

William Sturgeon, ein autodidaktischer Wissenssammler

Kommen wir nun zu William Sturgeon, der die Erkenntnisse von Hans Christian Ørsted für seine Erfindung des ersten Elektromagneten nutzte. Da es über Sturgeon nicht so umfangreiche Informationen wie zu Ørsted gibt, fällt seine Biografie etwas kürzer aus. William Sturgeon wurde am 22. Mai 1783 in dem kleinen Ort Whittington in Lancashire geboren, etwa 80 Kilometer nördlich von Manchester. Nachdem Sturgeon bei einem Schuhmacher eine Lehre absolviert hatte, schloss er sich mit 19 Jahren im Jahr 1802 der Armee an.

Nicht als Teil seiner Aufgaben, sondern als Hobby brachte er sich Wissen rund um Mathematik und Physik selbst durch das Studium entsprechender Literatur bei. Da sein erlangtes Wissen offenbar von Vorgesetzten bemerkt und akzeptiert wurde, konnte Sturgeon im Jahr 1824 eine Stelle als Dozent für ein College der Armee antreten. Sein Arbeitsplatz war am India Company’s Royal Military College, in dem Soldaten für Einsätze in Indien für die East India Company vorbereitet wurden. Das College befindet sich in England in Addiscombe, das in der direkt südwestlich an London grenzenden Grafschaft Surrey liegt.

Der erste Elektromagnet

Schon ein Jahr später, also 1825, entwickelte Sturgeon im Rahmen von Experimenten zur Elektrolehre den ersten funktionalen Elektromagneten mit Eisenkern, wobei ihm auch der Londoner Francis Watkins half. Die Ideen kamen von den beiden französischen Forschern André-Marie Ampère und François Arago, die beide ebenfalls schon Experimente zum Elektromagnetismus durchgeführt hatten.

Sturgeon und Watkins hatten ein hufeisenförmiges Stück Eisen mit einem Draht umwickelt, dessen Spiralwindungen sich nicht berührten. Führte man Strom durch die insgesamt 16 Windungen des Drahtes, entstand ein Magnetfeld, das bis zu vier Kilogramm Metall anheben konnte. Dies entsprach dem 20-fachen Gewicht des drahtumwickelnden Eisenstücks. Für diese Entwicklung, die er kurze Zeit später in London ausstellte, erhielt Sturgeon die Silbermedaille der Royal Society of Arts, die damals noch die Society for Promoting Arts and Commerce hieß.

Besondere weitere Erfindungen oder wissenschaftliche Erkenntnisse gab es danach mit Ausnahme einer Galvanometer-Variante und eines selbst gebauten Dynamos seitens Sturgeon nicht mehr. Er war aber weiterhin in Rollen tätig, die Menschen die Wissenschaft näherbrachten.

Leben für die Wissenschaft: wenig lukrativ und mit privaten Rückschlägen

Ab 1832 arbeitete Sturgeon für eine technische Galerie, also eine Ausstellungshalle, in der vor allem die damals modernen Erfindungen, natürlich auch aus dem Bereich der Forschung rund um Elektrizität, vorgestellt wurden. 1836 gründete er zudem eine Zeitschrift mit dem Namen „Annals of Electricity“, die die Neuerungen zum Thema Elektrizität thematisierte.

Nachdem er von 1840 bis 1842 für eine weitere Galerie in Manchester gearbeitet hatte, die aber wegen Geldmangel geschlossen wurde, ging Sturgeon dazu über, seinen Lebensunterhalt mit Auftritten und Vorträgen zum Thema Elektrizität zu verdienen. Für seine vorige Tätigkeit bei der Armee erhielt er von der Marine im Jahr 1847 eine Abfindung von 200 Pfund sowie später noch eine jährliche Pension in Höhe von 50 Pfund. Diese Geldmittel und die Einnahmen durch seine öffentlichen Auftritte reichten aber kaum für ein auskömmliches Leben.

Hinzu kam eine schwere Krankheit, durch die er in seinen letzten Lebensjahren kein Geld verdienen konnte. Am 5. Dezember 1850 verstarb William Sturgeon schließlich im Alter von 67 Jahren mittellos in Prestwich, einem Vorort von Manchester. Er hinterließ seine Adoptivtochter Ellen Coates, die er mit seiner zweiten Ehefrau, Mary Bromley, adoptiert hatte, nachdem ein leibliches Kind der beiden verstorben war. Schon bei Sturgeons erster Ehefrau kam es tragischerweise dazu, dass alle ihre drei Kinder bereits im Kindesalter verstarben. Posthume Ehrungen waren weniger zahlreich als bei Ørsted, blieben aber nicht völlig aus. Das könnte damit zusammenhängen, dass er in Großbritannien weniger populär als auf dem europäischen Kontinent war und solche Ehrungen in der Regel ja eher durch das Heimatland in die Wege geleitet werden. (sb)

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