Elektrostatik-Diode-Transistor-Influenz

     Rekapitulieren wir: Ladung ist polarisierter Raum; gleiche Ladungen führen zur Abstoßung, entgegengesetzte Polarisationen zur Anziehung. Jede Art von Energiefluss, wie etwa ein geschlossener Stromkreis wird nur dann möglich, wenn zueinander passende Schwingungen zusammenkommen. Dieses Zusammenkommen kann mitunter durch Vorgabe einer Schwingung erzwungen werden. Doch betrachten wir zunächst einmal die Abbildungen 32 und 33:

   Abb.32            Abb.33

     Befestigen wir auf einer polarisierenden (also "geladenen") Kugel zwei dünne Silberplättchen, so übernehmen auch diese dieselbe Polarisation. Resultat: die Plättchen stoßen einander ab! Wie die Abbildung 32 sofort erkennen lässt, aus einem uns schon sattsam bekannten Grund. Eine Batterie liefert einander entgegengesetzte Schwingungen: plus = RECHTS und minus = LINKS. Auf den Plättchen des unterbrochenen Stromkreises (Abbildung 33) liegen daher entgegengesetzte Polarisationen. Ergebnis: sie ziehen einander an! Wie wir in der Folge noch sehen werden, begegnen sich auch in der Batterie selbst rechte und linke Schwingungen und stellen einen durchgehenden Stromkreis her, der sofort in Fluss gerät, wenn sich die Plättchen berühren.

    Nun gibt es Elemente - also ganz bestimmte Atomstrukturen -  die nur gewisse Polarisationen zulassen, entweder nur "rechte" oder nur "linke".  Legen wir zwei dieser Elemente aneinander, so ergibt sich eine vorbestimmte Schwingungsrichtung, die nur einen Stromfluss hindurch lässt, wenn der Spin der durchströmenden Schwingung zur vorgegebenen passt, da andernfalls Widerstand entsteht (Abbildung 34).

Abb.34

     Das versteht sich zwar von selbst, nichtsdestoweniger haben wir damit das Prinzip der DIODE entdeckt.

    Ordnen wir drei Schichten nach dem Motto Rechts-Links-Rechts (oder Links-Rechts-Links) aneinander und schalten wir dazu zwei Stromkreise, wie die Abbildung 35 zeigt, so kann Stromkreis 2 nicht über den L-Sektor fließen, ehe Stromkreis l nicht die Linksschwingung im trennenden Element teilweise stört bzw.  mit seiner stärkeren R-Schwingung überlagert.

Abb.35

    Diese Störungen können moduliert sein, also in ihrer Stärke wechseln. Was über die hergestellte Brücke im L-Element - das man sehr dünn wählt, um ein Überschwingen aus R1 zu ermöglichen - über R2 fließt, hält diese Modulation aufrecht (der Strom wird trägheitslos gesteuert) und, wenn man will, auch stärker als in Stromkreis l, indem man einen höheren Stromfluss einschleust. Wir haben damit einen VERSTÄRKER entdeckt, aber es gibt ihn schon und man nennt ihn TRANSISTOR.  Die verwendeten Elemente, die so hartnäckig nur eine bestimmte Richtung zulassen, heißen HALBLEITER. Im Gegensatz zu Metallen, deren Elektronenwellen beliebig schwingen können, haben Halbleiter eine Struktur, welche die Schwingung nur in bestimmten Räumen (der Physiker sagt "Löcher") zulässt. Daraus definiert sich jeweils nur eine bestimmte Richtung.

     Doch wir wollten von der statischen Elektrizität sprechen. Wenn wir uns die Raumpolarisation einer geladenen Kugel ansehen (Abbildung 36), so kommen wir zu dem Schluss, dass die Spins der Polarisation einander etwas behindern. Diese Behinderung wird umso geringer, je mehr Raum zum Schwingen zur Verfügung steht - wie dies auf der rechten,  kleineren Kugel der Fall ist.

  Abb.36                             Abb.37

     Tragen die zwei Kugeln der Abbildung 36 die gleiche Ladung, so ist die elektrostatische Wirkung der kleineren wesentlich größer, das heißt ihr Feld ist stärker. Ein birnenförmiger Körper (Abbildung 37) zeigt an seiner stärksten Krümmung die höchste Feldstärke. An kleinen Spitzen können daher sehr hohe Potentiale liegen. Wenn wir später dahinterkommen, dass auch im Geschehen winziger Moleküle und Atome elektrostatische Wirkungen wichtig sind, so verstehen wir jetzt schon, dass sie auf diesen winzigen "Kugeln" stärker ausfallen können als man erwarten würde.

    Will man im umgekehrten Sinn elektrostatische Ladungen aus der Atmosphäre abziehen, wird man aus den gleichen Gründen gut daran tun, einen möglichst spitzen Blitzableiter zu wählen.

    Bringen wir eine ungeladene Kugel in ein elektrostatisches Feld, so übernimmt die Kugel die Polarisation derart, dass sie in die Polarisation des Feldes passt (Abbildung 38). Das heißt, die dem Feld zugewandte Seite wird Linksschwinger, wenn das Feld rechts schwingt. Das ergibt sich automatisch daraus, dass die rechte Spirale des Feldes von der Kugel aus betrachtet natürlich eine linke ist, wogegen sich auf der anderen Seite der Kugel wieder rechte Spiralen fortsetzen.

    Abb.38    

    Die Kugel ist also in "positive" und "negative" Ladung geteilt. Es herrscht ein verwendbares Potential auf ihr - und wir nennen diesen Vorgang INFLUENZ. Er ist leicht zu durchschauen, denn nichts anderes kann in diesem Fall geschehen. Nehmen wir zwei Kugeln, so können wir sie nach erfolgter Influenz trennen und aus dem Feld nehmen. Sie tragen dann tatsächlich entgegengesetzte Ladungen.

     Dieser Vorgang wird dann für uns bedeutsam, wenn wir die Übernahme von Spinprogrammen durch die Moleküle des Lebens entdecken...

     Eine elektrische Raumschwingung lässt sich sogar konservieren. Zwei entgegengesetzt schwingende Platten halten auch nach Entfernung der Stromquelle ihre dazwischen liegende Schwingung aufrecht, da sie nicht abfließen kann (Abbildung 39).

Abb.39

     Das konservierte Potential wird wieder frei, wenn wir den Stromkreis schließen. Auf so einfache Weise funktioniert der KONDENSATOR. Die Schwingung zwischen den Kondensatorplatten können wir auch gewissermaßen festhalten, wenn wir einen Isolator bestimmter Art zwischen die Platten schieben. Dieser Isolator lässt zwar die Schwingung nicht abfließen, übernimmt aber die Polarisation in seine eigene Struktur derart, dass wir sie dem Kondensator nicht mehr entnehmen können. Entfernen wir den Isolator, so lässt er die Schwingung zurück und der Kondensator ist nach wie vor geladen. Isolatoren, die dieses Spielchen gut bewerkstelligen, nennt man DIELEKTRIKA. Sie schwingen zwar an ihren Oberflächen bereitwillig mit, behalten aber ohne Kondensatorplatten die Schwingung nicht. Es ist wohl schon überflüssig, zu betonen, dass gleiche Spins auf den Kondensatorplatten den Begegnungsfall WIDERSTAND erzeugen (Abbildung 39, oben) und damit keine Aufladung erfolgen kann.

     Alle Elektronenwellen lassen sich von Element zu Element verschieden mehr oder weniger gut magnetisch gleichrichten. Genaugenommen sind alle Erscheinungsformen der Materie elektromagnetischer Natur. Aber als man diese Bezeichnung aufbrachte bzw. von anderen Begriffen ableitete, ahnte man wohl kaum ihre Tragweite. Auch Licht und Wärme beeinflussen die Ordnung der Elektronenwellen. Deshalb wird beispielsweise Selen unter Lichteinfluss leitend oder setzt sich Wärme im Thermoelement in elektrischen Strom um.

     Ein Thermoelement ist ein besonders simples Ding: Zwei Metalle (ein links- und ein rechtsschwingendes!) werden aneinander gelötet. Man braucht dann nur eines der beiden aus dem Schwingungsgleichgewicht (das es mit dem anderen Metall eingegangen ist) zu bringen, indem man es erwärmt - und schon fließt ein Strom über einen Stromkreis. Damit wird das verlorene Gleichgewicht wieder hergestellt oder zumindest gesucht. Auch hier finden wir das Spiel der Raumpolarisationen innerhalb der Einflusssphären der Felder (Atome) und der Begegnungssituationen...

    Viele Kristalle bauen sich aus rechts- und linksschwingenden Atomen (Ionen) auf. Sie schwingen also bereits polarisiert in sich. Um diese Innenladungen freizubekommen, muss man den Kristall nur quetschen oder deformieren, dabei tritt die Innenpolarisation an die Oberfläche und kann als Stromfluss verwendet werden. Das Phänomen heißt PIEZOELEKTRISCHER EFFEKT. Deformiert man den Kristall durch Wärme ( er dehnt sich dabei unregelmäßig aus), so nennt man den Vorgang PYROELEKTRIZITÄT.

     Sollte man wirklich glauben, Elektronen seien ein fest gebundener Baustein der Materie? Wir sehen doch, dass man mit ihnen praktisch aufführen kann, was man will. Man kann sie sogar zentrifugieren, das heißt, man bringt sie sehr leicht aus einem Metall heraus, wenn man das Metallstück schnell bewegt. Dabei bleiben gewissermaßen die Elektronenwellen zurück (Abbildung 40).

Abb.40

    Auch Lichtwellen haben ähnliche Eigenschaften, aber davon wird erst in unserem Kapitel über die Relativitätstheorie die Rede sein.

    Wir haben nun schon eine Menge über Elektrizität erfahren. Wir erkannten, dass alle Ursachen elektromagnetischer Kräfte im polarisierten Raum zu finden sind und die Ursachen dieses Raumes selbst wiederum in den Elektronenwellen liegen, aus welchen Atome sich aufbauen. Wir verstehen die Bedeutsamkeit elektrostatischer Kraftwirkungen im materiellen Geschehen ebenso wie das Zustandekommen magnetischer Felder.

     Jede rotierende oder bewegte Ladung erzeugt magnetische Momente. So hat auch jedes rotierende Proton sein Magnetfeld. Neutronen werden meist aus Protonverbänden ausgestoßen und bringen immer etwas Schwingung mit. Ein völlig neutrales Neutron gibt es daher nur in der Theorie. Experimentelle Neutronen zeigen fast immer ein magnetisches Dipolmoment, wenn sie rotieren. Die Rotationsrichtung eines Kugelfeldes ("Teilchens") bezeichnen wir übrigens ebenfalls mit dem Wort SPIN. Dem Spin werden wir aber einen Extra- Beitrag widmen.

    Doch bevor wir weitergehen, um im nächsten Kapitel "Wasserstoff" mehr über die Spiele der Materie zu erfahren, denken wir vielleicht ein wenig über das bis jetzt besprochene nach und betrachten die Abbildung ganz am Anfang der Seite, neben der Überschrift: Sie zeigt uns in etwa 1200000-facher Vergrößerung atomare Felder - das Wellenspiel im See der Materie... Die einzelnen Lichtpunkte entsprechen verschiedenen Atomen, die aus der Verdampfung einer submikroskopisch kleinen, nadelspitzen Kristallecke aus Platin stammen.

Interessanter externer Link zum Thema