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Batterien als Spannungsquellen

Untertitel: Froschschenkelbatterie

In diesem Abschnitt geht es darum, wie vor über 200 Jahren eine zufällige Entdeckung zur Entwicklung der Batterie führte.

Luigi Galvani war Professor für Anatomie in Bologna und machte um 1790 beim Sezieren von Fröschen eine sehr sonderbare Entdeckung. Wenn er einen Froschschenkel gleichzeitig mit zwei verschiedenen zusammenhängenden Metallen berührte, begann dieser heftig zu zucken (Abb. links). Man verstand diesen Effekt damals noch nicht, aber im Prinzip hatte Galvani durch Zufall eine Batterie erfunden.




Links: Ein Froschschenkel zuckt, wenn man ihn mit zwei verschiedenen Metallen berührt. Rechts: Nachbau einer Volta-Säule. Sie besteht aus vielen übereinander geschichteten Kupfer- und Zinkplättchen mit elektrolytgetränkten Lederstücken dazwischen.

Der Italiener Alessandro Volta hörte von diesen Experimenten und stellte eigene Versuche an. Er entdeckte, dass man zur Erzeugung von Spannung nur zwei verschieden elektrische Leiter und einen Elektrolyten benötigt. Darunter versteht man einen meist flüssigen Leiter, in dem der Ladungstransport durch Ionen erfolgt. Volta kombinierte verschiedene Metalle und erstellte eine Spannungsreihe - und zwar anhand der Intensität der Geschmacksempfindung, die die Metallkombinationen an seiner Zunge hervorriefen (folgende Tab.). Um 1800 stellt er seine bedeutendste Erfindung vor: die Volta-säule, die Mutter aller Batterien (obige Abb. rechts)! Bis heute nennt man Batterien „galvanische Elemente„, und die Einheit der Spannung wurde das Volt!




Spannungsreihe einiger Metalle und von Kohle (Volta erstellte seine Spannungsreihe ohne Angabe der Spannung). Die Wahl des Nullpunkts ist Geschmackssache und wurde hier beim edelsten Metall gewählt. Die Spannung zwischen zwei Stoffen ist die Differenz der angegebenen Werte (bei Zink und Kupfer sind es knapp 1,3 V).

Zusammenfassung

Die Oberfläche von Metallen löst sich in einem Elektrolyten auf. Weil sich unedle Metalle stärker auflösen, kannst du zwischen zwei verschiedenen Metallen eine elektrische Spannung erzeugen. Das ist das Prinzip jeder Batterie.