De oude elektriseermachine van Van Marum uit 1784 in het Teylers Museum. |
In de tweede helft van de 18e eeuw was statische elektriciteit een verschijnsel dat volop in de belangstelling stond van toenmalige wetenschappers. Martinus van Marum, de eerste directeur van het toen al bestaande Teylers Museum, deed ook zelf onderzoek naar dit fenomeen. Deze onderzoeker in plantkunde, medicijnen en natuurkunde hield er eenzelfde redenering op na als nu nog steeds geldt in de natuurkunde, legt drs. Marijn van Hoorn, conservator van het Fysisch Kabinet uit. Hij wilde namelijk een zo groot mogelijke machine bouwen, die veel meer statische elektriciteit op kon wekken dan alle andere elektriseer-machines in die tijd. Op deze manier hoopte hij meer inzicht te krijgen in het verschijnsel en ook nieuwe effecten waar te nemen. In feite geldt zo’n zelfde benadering ook voor de moderne deeltjesver-snellers.
Palingen
De afmetingen van de machine worden vooral bepaald door de glazen schijven waarop de lading wordt geïnduceerd. Van Marum vond uiteindelijk in de buurt van het Franse Laon een bedrijf dat hem schijven leverde met een diameter van 1,65 meter. Hiermee werd de machine veel groter dan de andere elektriseermachines, die doorgaans op een tafelblad pasten. Na het vervolmaken van het ontwerp, liet Van Marum de machine in 1784 daadwerkelijk bouwen door John Cuthbertson, een Engelse instrumentmaker uit Amsterdam. Leendert Viervant ont-wierp de kunstig versierde houten delen van de machine. In die tijd was een esthetisch verantwoorde uitvoering heel belangrijk.
Van Marum experimenteerde on-geveer tien jaar met de machine. Hij produceerde ontladingen tot zestig centimeter lang en was de eerste die de vorm van een elektrische ontlading goed kon waarnemen. Echt nieuwe effecten mat hij niet, maar hij deed wel belangrijke metingen aan smeltende metaaldraden en aan ontladingen door gassen. Levende natuur mocht ook kennismaken met de machine. Hij onderzocht de effecten op de prikkelbaarheid van planten en met een aantal onfortuinlijke palingen ging hij na wat voor gevaren blikseminslagen voor mensen vormen.
Leidse flessen
Van Marum zag zijn machine zelf nog als een pomp voor positief geladen elektrische vloeistof. De wrijvingskussens zouden door het wrijvingscontact met de glazen schijf de vloeistof uit de aarde naar de schijf pompen. De scherpe metalen punten, de ‘kammen’, op een kwart slag van de kussens geplaatst, zouden dan de vloeistof opzuigen wat tot een positieve lading op de primaire geleider, het grote metalen oppervlak, leidt.
De moderne visie stelt dat bij wrijving de kussens elektronen opnemen van het glasoppervlak, dat daardoor positief wordt. De glazen schijf induceert in de puntige kammen een negatieve lading. Omdat de punten zo scherp zijn, is de resulterende veldsterkte zo groot dat vanaf de schijf, bij passage van de kammen, wat elektronen overspringen naar het glas. Langzaam maar zeker wordt de primaire geleider steeds positiever geladen tot een evenwicht is bereikt. Dan is oplaadstroom gelijk aan de altijd aanwezige lekstroom. De capaciteit van de primaire geleider, ongeveer 170 pF, werd nog vergroot door de primaire geleider aan te sluiten op een hondertal Leidse flessen. Deze glazen flessen, aan beide zijden bekleed met een dun laagje metaal, functioneerden als een soort condensatoren waarin de lading werd opgeslagen. Iedere Leidse fles had een capaciteit van ongeveer 250 pF. Hiermee kon de grote elektriseermachine ongeveer 300.000 Volt opwekken, en ontladingen tot zestig centimeter lang produceren.
Replica
In 1802 gebruikte Van Marum de elektriseermachine voor het laatst op verzoek van Alessandro Volta. Van Marum legde zich toe op andere wetenschapsgebieden als botanie en mineralogie en bleef tot zijn dood in 1837 directeur van het Teylers Museum.
De elektriseermachine staat nog steeds in zijn oorspronkelijke vorm in het museum, maar werkt niet meer. Door de ouderdom is het glas in de schijf gaan kristalliseren, de wrijvingskussens zijn versleten en men vreest ook dat de aandrijfkoppeling het bij hernieuwd gebruik zou begeven. Bovendien is een aantal jaren geleden bij de sloop van een naburig pand een barst in het glas ontstaan, vult Van Hoorn aan.
In 1968 hebben onder leiding van ing. Harry de Weijer medewerkers van de vakgroep Elektronica van prof. Groendijk een replica gemaakt van de oude elektriseermachine, die net zo functioneert als de oude vroeger heeft gedaan. De eerste acht jaar van zijn bestaan heeft de replica in gebouw EEG gestaan en later ook nog even in het auditorium. In 1977 is de machine meegegaan in een door de Verenigde Staten rondreizende tentoonstelling ter gelegenheid van het 200-jarig bestaan van dat land. Tot 1987 stond de machine vervolgens in Museum Boerhaave in Leiden en verhuisde in 1988 naar het Teylers Museum. Uiteindelijk kwam het apparaat met enige schade weer terug naar de TUE, waar het in depot verdween bij T-hoog.
Brandalarm
Dit jaar maakte Van Hoorn dan toch weer plannen om de replica naar Haarlem te halen. Aanvankelijk was het de bedoeling om de machine in het jaar 2000, de 250ste geboortedag van Van Marum, weer in Haarlem tentoon te stellen. Een andere expositie kon dit jaar echter geen doorgang vinden, en daarom was er al dit jaar plaats voor een expositie rondom de elektriseermachine, legt Van Hoorn uit. Hij heeft ook nog geprobeerd om de machine permanent naar Haarlem te halen, maar het bestuur van het Teylers Museum zag daar geen mogelijkheden toe. Het grootste probleem daarbij vormen de voorzieningen om de machine goed te kunnen laten werken.
Het schoonmaken en repareren van de replica is namelijk niet het enige wat moest gebeuren. De machine produceert bij ontlading namelijk zeer krachtige elektromagnetische velden, vertelt ing. Piet Gulickx. Namens de TUE heeft Gulickx de replica al jaren onder zijn hoede, en hij heeft zorg gedragen voor de installatie in het Teylers Museum. Deze elektromagnetische velden stuurden de piepers van de personeelsleden in het museum in de war, lieten het brandalarm spontaan afgaan en deden de beveiligingscamera’s uitvallen. De elektronica van de in het museum gebruikte aandrijfmotor van het apparaat gaf eveneens de geest door de intense velden. Zelfs de kassa’s bij de hoofdingang, vele meters verderop, sloegen op tilt wanneer de machine een ontlading produceerde.
De hal waar de replica nu in staat is nogal klein en er was geen budget voor uitgebreide compensatiemaatregelen. Uiteindelijk heeft men een inductiespoel en een dempweerstand geplaatst om de effecten op te vangen. Het vermogen werd hiermee aanzienlijk teruggebracht zodat nu helaas slechts ontladingen van ongeveer tien centimeter mogelijk zijn, aldus Van Hoorn.
Het is nog niet bekend wat er met de machine gaat gebeuren na het vertrek uit het Teylers Museum. De vakgroep EHC heeft besloten niet langer de verantwoordelijkheid voor het apparaat te nemen. Dit omdat men geen mankracht, financiële middelen of ruimte beschikbaar heeft om het apparaat te plaatsen en goed te onderhouden. Het is te hopen dat het College van Bestuur nog een goede oplossing aandraagt, aldus Gulickx.
Harry Roumen, secretaris van het College van Bestuur, deelt mee dat het CvB van mening is dat ‘de elektriseermachine een uniek apparaat is, dat behouden moet blijven voor de TUE.’ Het CvB vindt ook dat zoveel mogelijk mensen het apparaat zouden moeten kunnen bewonderen. Men heeft nog niet besloten wat er met de machine zelf gaat gebeuren. Wel wordt de haalbaarheid van een ‘techniekhuis’ onderzocht, waar de elektriseermachine in opgenomen kan worden, zegt Roumen tot besluit.