9. De elektriseermachine in een nog lege Ovale Zaal. Gravüre van B. de Bakker naar een tekening van Wybrand Hendriks, 1785.
vaststeilen dat deze voorstelling voor veel
alledaagse elektrische verseli ij nselen, waaronder
de statische elektriciteit, zo siecht
nog niet is. Bij het publiek werd Franklin
vooral bekend als degene die kon aantonen
dat de bliksem een elektrisch fenomeen is
waartegen men zieh kan beschermen door
het aanbrengen van een bliksemafleider
(1753). Het eerste vliegerexperiment werd
in 1752 uitgevoerd door Dalibard in de
buurt van Parijs.
Het is moeilijk voor te stellen wat een in-
druk deze ontdekking op het publiek ge-
maakt moe't hebben en hoezeer de status
van de natuurwetenschappen erdoor werd
verhoogd: het verbijsterende natuurge-
weld ontgoddelijkt en zelfs enigszins ge-
temd! Franklin had ontdekt dat een scherp
metalen voorwerp zeer geschikt was om de
lading van een geladen voorwerp, bij voor-
beeld de rol van een elektriseermachine af
te schrapen. Met een gepunte staaf moest
het dus mogelijk zijn geleidelijk de lading
uit een wolk af te leiden naar de aarde. Het
idee vond op grote schaal ingang. Er waren
echter ook nogal wat lieden die er niets van
moesten hebben uit vrees voor een aantrekkende
werking op de bliksem. Ook
wilde men de essentiële spits nog wel eens
vervangen door een bolletje. Dit was
vooral in Engeland het geval waar de ster
van Franklin snel verbleekte toen zijn aan-
deel in de onafhankelijkheidsbeweging
duidelijk werd. Anderzijds was hij in Staat
om op grond van zijn wetenschappelijke
status in Frankrijk voor hetzelfde doel belangrijke
steun te verwerven.
DE GROTE ELEKTRISEERMACHINE VAN
VAN MARUM Met de rechtvaardiging
van de grote elektriseermachine van Van
Marum ging het eigenlijk niet veel anders
dan met die van de tegenwoordige deeltjesversnellers.
Volgens Van Marum ging
de vooruitgang van de elektrische weten-
schap gelijk op met de toename van de af-
metingen van de elektriseermachines. Er
was volgens hem dan ook goede hoop dat
een nog groter apparaat tot nieuwe ont-
dekkingen zou leiden en daarmee tot een
. wezenlijke bijdrage van Teylers Stichting
aan de vooruitgang van de wetenschap.
Het apparaat dat Van Marum in gedachten
had, was voor de meeste van zijn col-
lega’s volstrekt onbetaalbaar enTeyler zou
de wetenschap dus een grote dienst be-
wijzen door de realisatie van een dergelijk
project mogelijk te maken. Op 11 april
1783 gaven de directeuren Van Marum
het groene licht en op 7 mei ging hij met
een uitgewerkt plan naar de Engelse, in
Amsterdam woonachtige instrumenten-
maker John Cuthbertson. Ruim een jaar
later, op 24 december 1784, kon de machine
geïnstalleerd worden in de nieuwe
Ovale Zaal van het muséum.
Daarop volgden een aantal jaren vol experimenten.
Allereerst werden de karak-
teristieken van het apparaat zo goed mogelijk
bepaald. De elektriciteitsproduktie
bleek boven verwachting maar een aan-
zienlijk deel van de lading lekte voortijdig
weg wat op enkele punten aanpassingen
noodzakelijk maakte. Een prent toont de
opstelling zoals die nu nog bestaat en die
de situatie van 1791 weergeeft.
Het hele systeem is geplaatst op een grote
tafel die rust op dikke glazen poten. Op
de tafel staan twee paar glazen kolommen
die in hun midden een horizontale as on-
dersteunen. Op deze as zijn twee glazen
schijven gemonteerd die met een dubbele
slinger, bediend door twee man, rondge-
draaid kunnen worden. Elke schijf draait
aan de boven- en onderkant tussen een
paar wrijvingskussens door vervaardigd
van ‘gewaschte zijden taf’. Tussen de
schijven zijn in een horizontale lijn de
spitse kämmen aangebracht, die verbonden
zijn met grote koperen cilinders, de
primaire geleider.
De afmetingen van het geheel werden in
belangrijke mate bepaald door de maximale
omvang van de schijven die in Van
Marums tijd geproduceerd konden worden.
ln de buurt van het Franse Laon kon
men hem schijven leveren met een diameter
van 1,65 meter en een dikte van 1
centimeter. De gebruikte kussens hadden
een lengte van 40 cm. De werking van de
machine zullen we globaal toelichten aan
de hand van nevenstaande afbeelding.
Het is een houtgravure uit een natuur-
kundeboek van A. Ganot zoals dat aan
het eind van de vorige eeuw werd ge-
bruikt. De prent geeft een goede indruk
van de belangrijkste kenmerken van de
elektriseermachine.
Alvorens de werking toe te lichten een enkele
opmerking over de ideeën die Van
Marum zelf had over zijn machine. Die
waren geheel gebaseerd op de één-vloei-
stoftheorie van Franklin. Sterker nog, een
van zijn bekendste resultaten werd door
veel tijdgenoten beschouwd als het door-
slaggevende bewijs van Franklins gelijk.
Van Marum kon zulke lange vonken trek-
ken dat het voor het eerst mogelijk werd
hun detáilstructuur goed waar te nemen.
In 1785 zag hij hoe zijn vonk van de ene
naar de andere geleider sprong en hoe de
hoofdontlading zieh onderweg vertakte.
Ook die vertakkingen bleken allemaal in
de richting van de ontvangende geleider
te wijzen. Volgens het twee-vloeistoffen-
model was dit onmogelijk, omdat een
ontlading een symmetrisch gebeuren was
dat op beide geleiders startte. Van Marum
reisde met zijn bevindingen naar Parijs
waar Franklin net op het punt stond de
boot naar huis te nemen. De beroemde
Amerikaan reageerde uiteraard zeer en-
thousiast even als later zijn aanhangers,
waaronder Volta. De tegenpartij nam
echter nauwelijks nota van de ontdekking
en kreeg in de 19de eeuw zelfs steeds meer
aanhangers. Men verweerde zieh met de
¿tnrnmopmerking
dat Van Marum de polariteit
van zijn machine had moeten omdraaien
om ook vonken te trekken die op een ne-
gatieve bol beginnen. De dualisten ver-
weerden zieh door te stellen dat ze nooit
ontkend hadden dat beide ontladingsty-
pen wel eens verschillende optische effec-
ten konden opwekken. In 1789 slaagde
William Nicholson erin beide ontladin-
gen, vrijwel net zo lang als die van Van
Marum, gelijktijdig op te wekken. Ze
verschilden inderdaad en de discussie
bleef open. Pas tegen het eind van de
19de eeuw nam de belangstelling voor
Franklins ideeën weer toe.
Van Marum vatte zijn machine op als een
pomp voor de positief geladen elektrische
vloeistof. Door de wrijving werd de vloeistof
uit de aarde opgepompt en via de
kussens aan de schijven toegevoegd. De
kussens waren daartoe via een zware ket-
ting met de aarde verbonden. De kämmen
zogen de vloeistof hier weer vanaf
met als eindresultaat een positieve lading
op de primaire geleider. Tegenwoordig
zien we het iets anders. De kussens nemen
bij wrijving negatieve lading op van
het glasoppervlak dat daardoor een positieve
lading krijgt. Omdat de kussens ge-
aard zijn, vloeit de negatieve lading af
naar aarde. Na een kwart omwenteling
passeert het opgeladen glas de gepunte
uiteinden van de primaire geleider en in-
duceert daarin een negatieve lading die
aan de punten voor een hoge veldsterkte
zorgt. Het gevolg is dat er negatieve lading
van de punten weglekt naar de schijf
die daardoor wordt geneutraliseerd. Het
eindresultaat is ook in deze beschrijving
een primaire geleider die met positieve lading
blijft zitten. De lading van deze geleider
wordt voortdurend verhoogd. Dit
gaat natuurlijk niet eindeloos door. Naar-
mate de geleider meer lading bevat neemt
ook het ladingsverlies door lek toe en
wordt het aan de kämmen geinduceerde
veld zwakker en daarmee de ladingsover-
dracht naar de schijf geringer. De bereik-
bare span ni ng hangt onder meer afvan de
ladingssterkte die door wrijving op de
schijf kan worden gerealiseerd. Deze
spanning is maatgevend voor de lengte
van de vonken die kunnen worden ge-
trokken. De kracht van de ontlading
wordt mede bepaald door de hoeveelheid
lading die bij de ontlading betrokken is,
dus door de capaciteit van de primaire geleider.
Met de grote elektriseermachine
waren ontladingen mogelijk die een af-
stand van 60 cm overbrugden, waaruit
men heeft afgeleid dat het apparaat een
spanning van ruim 300.000 volt kon opwekken.
Om de capaciteit van de primaire
geleider te verhogen sloot Van Marum
er in 1785 een batterij van 135
Leidse Hessen op aan. Ook dit was een ab-
soluut wereldrecord. In 1787 verhoogde
hij dit aantal tot 225 om in 1789 een geheel
nieuwe batterij te Bouwen bestaande
uit 100 grote flessen. Daarvan zijn er nu
nog 25 met de machine verbonden. De
totale capaciteit van de laatste batterij kan
worden geschat op 0,56 mikrofarad. Deze
maakte ondadingen mogelijk met een
energie van circa 30.000 joule, dat wil zeg-
gen een transport van 0,1 coulomb bij een
spanningsverschil van 300.000 volt.
Van Marum laat zowel levende als dode
natuur kennismaken met de effecten van
zijn machine. Hij onderzoekt de invloed
op de hartfrekwentie en op de prikkel-
baarheid van de vaten van planten. Later
stelt hij palingen (bekend om hun grote
taaiheid) bloot aan de krachtige batterij-
ondadingen om na te gaan wat de doods-
oorzaak is van mensen die door de bliksem
worden getroffen. De ondading
blijkt de prikkelbaarheid van de spieren
uit te schakelen wat vooral bij een passage
van de hartspier dodelijk is. Ook de be-
veiliging tegen bliksem vormt een onder-
werp van Studie en heeft Van Marums
speciale aandacht. Veel werk heeft een
elektrochemisch karakter, zoals de effecten
van ondadingen door gasmengsels en
metaaldraden, die een ondersteuning
vormen voor de nieuwe chemie van Lavoisier.
Het werk aan de draden levert ook
nuttige informatie op in verband met de
beveiliging tegen bliksem. Curieus is het
pröject gericht op het vergelijken van
elektrische stof en 'warmtestof, waaruit
bleek dat beide minder met elkaar ge-
meen hadden dan men tot nu toe, mede
op grond van het door beide opgewekte
licht, vermoedde.
Van Marums laboratoriumjournaal loopt
van 1783 tot 1793. In 1795 beweert hij
dat de elektrische wetenschap in rüstiger
vaarwater lijkt te zijn gekomen en dat hij
daarom zijn aandacht wil verleggen naar
andere onderzoekgebieden, zoals geologie,
mineralogie en botanie. In 1800 laat
Volta de wereld kennismaken met de eerste
batterij, de zuil van Volta. Het mar-
keert het einde van het tijdperk van de
wrijvingselektriseermachine. Speciaal op
verzoek van Volta wordt de grote elektriseermachine
nog eenmaal in bedrijf gè-
steld ten einde na te gaan of de galvanische
vloeistof uit de zuil verschilt van de
vloeistof die door de elektriseermachine
wordt geproduceerd. Het levert Van Marum
in 1802 een waardige afsluiting op
van dit deel van zijn loopbaan. Hij komt
tot de belangrijke conclusie dat beide
vloeistoffen identiek zijn, waarmee we
het aandeel van deze ten onrechte in de
vergetelheid geraakte landgenoot in dit
verhaal afsluiten.(1) I
(,) Dit artikel werd eerder gepubli-
ceerd in Tot de vonken er vanaf vlie-
gen. Statische elektriciteit in beweging
van Teyler toen tot TNO nu, Den
Haag 1985, p. 17-33, en met toe-
stemming van In- en Externe Com-
municatieTNO in Teylers Magazijn
opnieuw opgenomen.
11. De elektriseermachine die Van Marum in Groningen construeerde (1776).
De schijf, die van schellak was gemaakt, kon gedraaid worden door een kwikbad
in een houten trog. De wrijving zorgde voor een ladingsscheiding van statische
elektriciteit Van Marum verkocht dit apparaat in 1790 aan Teylers Museum,
waar het zieh nog bevindt.