Die Wurzeln moderner Elektrotechnik Gauß und Kirchhoff: Zwei Genies prägen die Grundlagen der Elektrotechnik

Anbieter zum Thema

Schulz-Electronic GmbH

MES Electronic Connect GmbH & Co. KG

Die Kirchhoffschen Regeln gehören zu den Fundamenten der Elektrotechnik. Sie beschreiben die Verteilung von Strom und Spannung in Netzwerken. Formuliert von Gustav Robert Kirchhoff im Jahr 1845, stehen sie in einer wissenschaftlichen Tradition, die auch auf Carl Friedrich Gauß zurückgeht. Ein Blick auf Leben und Werk zweier Pioniere.

Die Kirchhoffschen Regeln gehören zu den Grundlagen der Elektrotechnik. Sie sagen unter anderem aus, dass die Summe der zufließenden elektrischen Ströme in einem Knotenpunkt eines Netzwerkes der Summe der abgehenden Ströme entspricht. Formuliert wurden die Grundsätze von Gustav Robert Kirchhoff im Jahr 1845.

Wir blicken auf Kirchhoffs Leben zurück und stellen den Bezug zu Carl Friedrich Gauß her, der gemeinsam mit Wilhelm Weber ab 1833 Pionierarbeit in der Elektrodynamik leistete – unter anderem mit einem der ersten funktionsfähigen elektromagnetischen Telegrafen. Die heute als Kirchhoffsche Knoten- und Maschenregel bekannten Grundsätze formulierte Gustav Robert Kirchhoff jedoch 1845 eigenständig.

Bildergalerie

Bildergalerie mit 7 Bildern

Gauß: Talent wird schon als Kind erkannt

Im Jahr 1777 wurde Carl Friedrich Gauß am 30. April in Braunschweig geboren. Sein Vater Gebhard Dietrich Gauß war in mehreren handwerklichen Berufsfeldern, aber auch als Kaufmannsassistent und Schatzmeister einer Versicherungsgesellschaft tätig. Die Mutter von Carl Friedrich Gauß war die zweite Ehefrau von Gebhard Dietrich Gauß, die bis zum stolzen Alter von 96 Jahren bei ihrem Sohn wohnte. Noch im Kindesalter fiel der Mutter auf, dass der Junge im Bereich Mathematik über eine außergewöhnliche Begabung verfügen musste.

Auch in der Schule erkannte man sein Talent, spätestens, als er neun Jahre alt war und eine normalerweise zeitintensive arithmetische Addition zügig durchführte. Dabei nutzte er eine selbst entwickelte Methode, die inzwischen als Gaußsche Summenformel bekannt ist. Durch die Bemühungen seiner Lehrer konnte Gauß mit elf Jahren auf ein Gymnasium versetzt werden. Ab dem 14. Lebensjahr wurde er vom Herzog Karl Wilhelm Ferdinand von Braunschweig finanziell unterstützt. Die Förderung ermöglichte ihm von 1792 bis 1795 ein Studium am Collegium Carolinum in Braunschweig, das sich im Laufe der Zeit zur Technischen Universität Braunschweig weiterentwickelte.

Leben und Werke von Gauß in aller Kürze

Im Herbst 1795, mit erst 17 Jahren, wurde Carl Friedrich Gauß an der Georg-August-Universität Göttingen aufgenommen. Er besuchte dort unter anderem Vorlesungen zur Experimentalphysik und Astronomie, aber auch zur klassischen Philologie. Schon im Folgejahr bewies er als erster Mensch überhaupt, dass man mit einem Zirkel und einem Lineal ein regelmäßiges Siebzehneck konstruieren kann – eine mathematische Sensation.

1799 schloss Gauß seine Doktorarbeit an der Universität Helmstedt ab – im Alter von nur 22 Jahren. 1804 heiratete er Johanna Elisabeth Rosina Osthoff, mit der er drei Kinder hatte. Nach ihrem frühen Tod 1809 heiratete er 1810 Friederica Wilhelmine Waldeck, mit der er ebenfalls drei Kinder bekam. Seit 1807 war Gauß Professor an der Universität Göttingen und leitete die dortige Sternwarte.

1833 entwickelte er zusammen mit Wilhelm Weber im Rahmen seiner Erdmagnetismus-Forschung einen der ersten funktionsfähigen elektromagnetischen Telegrafen. Am 23. Februar 1855 verstarb Gauß im Alter von 77 Jahren in Göttingen.

Die akademische Laufbahn von Gustav Robert Kirchhoff

Gustav Robert Kirchhoff wurde am 12. März 1824 in Königsberg geboren, dem heutigen Kaliningrad. Seine Eltern waren Johanne Henriette Wittke und Carl Friedrich Kirchhoff, ein Justizrat und Landrichter. Über seine Kindheit ist wenig bekannt.

Er studierte Mathematik und Physik an der Universität Königsberg (1842–1847), wo er 1847 auch promovierte. 1850 wurde er außerordentlicher Professor in Breslau, wo er Robert Wilhelm Bunsen kennenlernte. Bunsen wechselte später nach Heidelberg und ebnete den Weg, dass Kirchhoff 1854 dort eine Professur erhielt.

1857 heiratete Kirchhoff Clara Richelot, Tochter des Mathematikers Friedrich Julius Richelot. Aus der Ehe gingen fünf Kinder hervor, von denen eines früh verstarb. Nach Claras Tod 1869 heiratete er 1872 Luise Bömmel. 1875 übernahm Kirchhoff schließlich die Professur für Theoretische Physik an der Universität Berlin.

Wissenschaftliche Erkenntnisse von Kirchhoff

Die Kirchhoffschen Regeln formulierte Kirchhoff 1845 noch während seines Studiums. Die Knotenregel beschreibt die Strombilanz in einem Knoten, die Maschenregel die Spannungsbilanz in einer geschlossenen Schleife. Sie bilden eine elementare Grundlage der Elektrotechnik sowie für das Verständnis und die Planung elektrischer Schaltungen.

Im Jahr 1859 stellte Kirchhoff das Kirchhoffsche Strahlungsgesetz auf. Es besagt, dass die Absorptionsfähigkeit und die Strahlungsfähigkeit eines Körpers bei gleicher Wellenlänge identisch sind – Grundlage für Max Plancks Quantenhypothese und bis heute zentral in Physik und Astrophysik.

1860 entdeckte Kirchhoff gemeinsam mit Bunsen das Element Caesium, 1861 folgte die Entdeckung von Rubidium. Grundlage war die von beiden entwickelte Spektralanalyse, mit der erstmals auch die chemische Zusammensetzung weit entfernter Himmelskörper bestimmt werden konnte.

Tod und Ehrungen

Gustav Robert Kirchhoff verstarb am 17. Oktober 1887 in Berlin nach langer Krankheit. Schon zu Lebzeiten erhielt er zahlreiche Ehrungen, darunter Mitgliedschaften in internationalen Akademien sowie die Cothenius-Medaille der Leopoldina.

Nach seinem Tod wurden ein Mondkrater und der Asteroid (10358) nach ihm benannt. In Heidelberg trägt das Kirchhoff-Institut für Physik seinen Namen, und in mehreren deutschen Städten gibt es eine Robert-Kirchhoff-Straße. Zu seinem 150. Geburtstag 1974 erschienen zudem Sonderbriefmarken in der BRD und in der DDR. Sein Grab befindet sich auf dem Alten St. Matthäus-Kirchhof in Berlin-Schöneberg. (sb)

Wie Holtz die Spannung hielt

Der Mann mit Einfluss: Wilhelm Holtz und seine Hochspannungsmaschine

Der Vater der Braun'schen Röhre

Ein Gentleman der Funktechnik: Zum 175. Geburtstag von Ferdinand Braun

(ID:50537550)