Intelligenzmessgerät

DEine genauere Erklärung für die Existenz von Voltas Reihe hängt mit den mikroskopischen Eigenschaften der Materie zusammen, genauer gesagt mit der Austrittsarbeit. Jedes Material wird charakterisiert durch die Energiemenge, die benötigt wird, einzelne Elektronen oder Ionen freizusetzen. Wenn wir uns beispielsweise die Verbindungsstelle (Kontaktstelle) zwischen zwei verschiedenen Metallen anschauen, stellen wir fest, dass eine solche Verbindung ein Feld elektromotorischer Kräfte erzeugt. Das liegt daran, dass verschiedene Metalle auch verschiedene Austrittsarbeiten besitzen, was dazu führt, dass ein Potenzialunterschied an der Verbindungsstelle entsteht.

So eine Kontaktstelle lässt sich aber nicht als Stromquelle nutzen, da sich beim Schließen des Stromkreises, d. h. wenn wir die Metalle auf der anderen Seite verbinden, eine neue Kontaktstelle ausbildet, deren elektromotorische Kraft die der ersten Kontaktstelle gerade kompensiert. Auch bringt es nichts, weitere Stromkreise zu bilden oder mehrere Leiter zu verwenden, all das führt nicht zum Fließen eines Stroms. Damit Stromfluss überhaupt möglich wird, müssen die Kontaktstellen unterschiedliche Temperaturen aufweisen, da die Austrittsarbeit sehr stark von der Temperatur abhängt. So eine Anordnung nennt man dann ein Thermoelement.

Eine andere Möglichkeit die Kontaktstellen als Stromquelle zu verwenden besteht darin, Substanzen mit unterschiedlichen Arten von Stromträgern zu verwenden. Man wendet in diesem Fall die Anordnung von Metallen und Elektrolyten an. Im Falle der Metalle sind die Ladungsträger Elektronen, im Falle der Elektrolyten Ionen. Die Austrittsarbeit wird hierbei durch den Ausdruck des elektrochemischen Potenzials ersetzt.

Skizze des IQ-Messgeräts - Beispiel für die Verbindung von Zink- und Kupferplättchen (wie im traditionellen galvanischen Element Voltas sollte bei idealen Bedingungen - feuchte Hände - eine Spannung von etwa 70 mV entstehen).