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Galvanische Säule - Galvanisches Element

eine rasche Folge von elektrischen Entladungen aufgefaßt, woran sich bald die Vorstellung eines gleichmäßigen Überfließens von Elektricität, eines elektrischen Stroms, anschloß. Der G. S. ist übrigens nicht der einzige elektrische Strom und unterscheidet sich auch seiner Natur nach nicht von elektrischen Entladungen, die durch andere Umstände bedingt sind. Daß in dem G. S. wirklich Elektricitätsmenge (s. d.) fortgeführt wird, davon überzeugte sich Volta durch Ladung von Flaschenbatterien mit Hilfe der Säule. Bald erkannte man aber, daß der Vorgang in dem Leitungsdraht mit der Überführung von Elektricität nicht erschöpft ist. Unterbricht man z. B. den Leitungsdraht, der für diesen Zweck am besten aus Platin gewählt wird, und taucht die Unterbrechungsstellen in angesäuertes Wasser, so wird dieses zersetzt. An dem einen Drahtende (im Sinne der Fortführung der positiven Elektricität) scheidet sich Wasserstoff, am andern Ende (dem Stromsinn entgegen) scheidet sich Sauerstoff aus (s. Elektrolyse). 1820 fand Örsted, daß ein Leitungsdraht sich gegen eine bewegliche Magnetnadel nicht gleichgültig verhält, daß sich letztere senkrecht zum Stromleiter und senkrecht zur kürzesten Verbindungslinie des Magneten mit dem Stromleiter zu stellen sucht. Arago entdeckte bald darauf die Magnetisierung des weichen Eisens, das mit einem Stromleiter umwunden wurde (s. Elektromagnetismus), und Ampere wies durch Versuche nach, daß zwei bewegliche Stromleiter aufeinander anziehend und abstoßend wirken können (s. Elektrodynamik). Faraday fand (1831), daß jede Veränderung in der Stärke eines Stroms oder in der Lage eines durchströmten Leiters in einem geschlossenen Nachbarleiter ebenfalls einen Strom erzeugt (s. Induktion). Erwärmung und Schmelzung durchströmter Leiter war schon bei den ältern Versuchen mit der Voltaschen Säule beobachtet worden (s. Joules Gesetz).

Man kann die Fortführung der Elektricität, wie es gewöhnlich geschieht, als die Hauptsache, die übrigen Erscheinungen als die Wirkungen des elektrischen Stroms ansehen, und man spricht dann von chemischen, magnetischen, Wärmewirkungen des Stroms u. s. w. In der That hat sich diese Auffassung durch die histor. Entwicklung unserer Kenntnisse als die natürliche herausgestellt. Es muß jedoch bemerkt werden, daß die elektrischen Vorgänge im Gebiete des Galvanismus von denjenigen der Reibungselektricität nicht der Art, wohl aber der Stärke nach sich sehr bedeutend unterscheiden. Das Potential (s. Elektrisches Potential) einer geladenen Flasche ist sehr hoch gegen die Potentiale, die gewöhnlich an galvanischen Batterien auftreten, so zwar, daß die letztern ohne besondere Veranstaltungen ganz unbemerkt bleiben würden und man dann gar nicht wissen würde, daß man es mit einem elektrischen Vorgang zu thun hat. Im Gegenteil sind die Elektricitätsmcngen (s. d.), die ein Strom liefert, sehr groß gegen jene einer Flaschenladung. Infolgedessen treten die von letzterm Umstand abhängigen chem. und magnetischen Erscheinungen nur beim G. S., nicht aber bei der Entladung von Konduktoren deutlich hervor. Das Verhältnis einer Flaschenentladung zum G. S. ist ungefähr wie jene einer Windbüchse zu einer Orgelblasebalgentladung.

Unter diesen Umständen hätte man ganz wohl beobachten können, daß ein Kupferdraht, an einen Zinkdraht gelötet, wenn man beide freie Enden in verdünnte Säure taucht, eine Magnetnadel ablenkt, sich selbst eigentümlich erwärmt, an einer Unterbrechungsstelle chem. Vorgänge zeigt u. s. w., ohne zu wissen, daß man es mit einem elektrischen Vorgang zu thun hat. In der That ist zeitweilig die Auffassung aufgetreten, daß der G. S. keine elektrische Erscheinung sei. Man ist also nicht berechtigt, unter den oben aufgezählten Vorgängen einen als die Ursache des andern, die andern als die Wirkung anzusehen. Vielmehr sind alle Vorgänge als Hand in Hand gehend oder als verschiedene Seiten desselben Vorganges anzusehen. (S. Ohmsches Gesetz und Stromstärke.) Die starken elektrischen Ströme, die die Elektrotechnik (s. d.) benutzt und durch Dynamomaschinen (s. d.) erzeugt, sind keine G. S., sondern Induktionsströme (s. Induktion).

Galvanische Säule, s. Galvanische Batterie.

Galvanisches Element heißt eine Verbindung von zwei Leitern erster Ordnung und wenigstens einem Leiter zweiter Ordnung, in der sich ein elektrischer Strom herstellt. (S. Galvanischer Strom und Galvanismus.) Das Voltasche Element besteht aus einer durch einen Kupferdraht verbundenen Kupfer- und Zinkplatte, die beide in verdünnte Schwefelsäure tauchen.

Wenn man ein einfaches Voltasches Element schließt, so geht der positive Strom außerhalb der Flüssigkeit vermittelst der leitenden Verbindung vom Kupfer zum Zink und hierauf innerhalb der Flüssigkeit vom Zink zum Kupfer. Außerhalb der Flüssigkeit ist daher Kupfer der positive und Zink der negative Pol. Entgegen der Richtung des positiven Stroms fließt die negative Elektricität, wenn man überhaupt eine solche annimmt. In jeder geschlossenen Kette geht der elektrische Strom auch durch die Flüssigkeiten der Kette selbst und bewirkt hier chem. Zersetzungen. So z. B. wird innerhalb des geschlossenen Voltaschen Zink-Kupferelements die Schwefelsäure (H2SO4) in H2 und SO4 zerlegt, welches letztere sich mit dem Zink (Zn) zu zu ZnSO4 umwandelt, während an der Kupferplatte der Wasserstoff erscheint. Dieser schwächt nun den Strom zunächst dadurch, daß er die Berührung zwischen der Flüssigkeit und dem Kupfer vermindert, mithin den Leitungswiderstand erhöht, ferner aber hauptsächlich dadurch, daß er eine elektromotorische Gegenkraft und einen entgegengesetzten Polarisationsstrom (s. Elektrische Polarisation) erzeugt. Soll daher der Strom nicht geschwächt und nach Möglichkeit konstant erhalten werden, so muß der Wasserstoff von der Gegenplatte des Zinks entfernt werden. Dies kann durch mechan. Kunstgriffe, besonders aber durch seine Oxydation mit sauerstoffreichen Säuren, Oxyden u. dgl. m. oder auch durch andere chem. Verbindungen desselben mit Chlor, Brom, Jod oder Schwefel geschehen. Man nennt die Unterdrückung des von dem Wasserstoff der negativen Elektrode herrührenden Polarisationsstroms die Depolarisation des betreffenden Elements. Wird durch Depolarisation die Stromstärke der Elemente während längerer Zeit möglichst beständig erhalten, so nennt man die Elemente konstant. Die in ihrer Stromstärke veränderlichen Elemente heißen inkonstant. Bis 1836 kannte man nur inkonstante Elemente, die in mannigfacher Form (Trogbatterien) angefertigt wurden. Zu den bessern Elementen aus jener Zeit gehört das von Wollaston (1815). Das Wollastonsche Element (s. nachstehende Fig. 1) besteht aus einer Zinkplatte z, deren wirksame Fläche dadurch erhöht wird, daß ihr auf beiden Seiten die Kupferplatte k