Grote Elektriseermachine met Leidse flessen

<p>Dit instrument is – en was altijd – de grootste wrijvingselektriseermachine ter wereld. Vanaf de opening van Teylers Museum in 1784 staat het in de ovale zaal: een ruimte voor bezoekers, maar óók een laboratorium voor onderzoek. </p><p>Wetenschappers hebben dan grote interesse in elektriciteit: wat is het en wat doet het precies? Precies de vragen die onderzoeker Martinus van Marum, de eerste directeur van Teylers Museum, ook heeft. Hij laat de machine bouwen voor zichzelf én geleerden uit binnen- en buitenland die er onderzoek mee willen doen. Dat maakt het museum internationaal beroemd. </p><p>De statische elektriciteit wordt opgewekt doordat de draaiende glazen platen tegen kussens wrijven, net zoals dat in het klein gebeurt als je een ballon tegen je haar wrijft. De machine kan vonken van 60 centimeter produceren en wordt nóg krachtiger als Van Marum zogenoemde ‘Leidse flessen’, die de lading kort opslaan, toevoegt. </p><p>Van Marum doet jarenlang onderzoek naar de invloed van elektriciteit op verschillende materialen zoals metaal en gas, op planten en dieren. En zelfs mensen – met zichzelf als belangrijkste proefkonijn, om bijvoorbeeld de invloed op de hartslag te onderzoeken. Zijn nieuwe inzichten deelt hij met zoveel mogelijk anderen. </p><p>Wil je de kracht van statische elektriciteit zelf ervaren? Meld je aan voor de Lorentz Formule om een replica van de grote elektriseermachine in werking te zien!</p>
<p>De grootste wrijvingselektriseermachine ter wereld maakt mini-bliksems, krachtig genoeg om je hart te laten stoppen. Directeur Martinus van Marum bestelt het gevaarte bij instrumentenmaker John Cuthbertson in Amsterdam. In 1784 krijgt het een ereplaats in de splinternieuwe Ovale Zaal. Tegenwoordig staat de elektriseermachine in de Instrumentenzaal.&nbsp;</p><p>&nbsp;</p><p>De statische elektriciteit wordt opgewekt door de wrijving van draaiende glazen platen. De machine kan vonken van 60 centimeter en voltages tot 300.000 produceren. Voor de opslag staan 100 zogenoemde ‘Leidse flessen’ klaar, waar een elektrische lading enige tijd kan worden bewaard. Dankzij die opslag kan Van Marum nieuwe experimenten doen. Vijftien jaar lang onderzoekt hij de invloed van elektriciteit op verschillende materialen zoals metaal en gas, maar ook op planten, dieren en zelfs op menselijke spieren en zenuwen.&nbsp;</p><p>Na de ontdekking van de batterij, begin 19de eeuw, is de rol van het instrument voor wetenschappelijk onderzoek uitgespeeld en wordt het een echt museumstuk. </p><p>Wil je de kracht van statische elektriciteit zelf ervaren? Meld je aan voor de Lorentz Formule om een replica van de grote elektriseermachine in werking te zien!&nbsp;</p>
Dit apparaat is de grootste vlakke-plaat-elektriseermachine ter wereld. Het instrument is in 1784 gemaakt op aanwijzingen van Martinus van Marum, de man die Teylers Museum in feite vorm heeft gegeven. Als echte 18e-eeuwer was hij gefascineerd door de toen in zwang gekomen statische elektriciteit. Al in zijn studietijd had Van Marum een elektriseermachine ontworpen. Gesteund door de rijke fondsen van Teylers Museum greep hij zijn kans om de grootste opwekkingsmachine van zijn tijd te maken. Daarmee hoopte hij ontdekkingen te doen, die met kleinere machines onmogelijk werden geacht. Statische elektriciteit kan door wrijving worden opgewekt tijdens het ronddraaien van de glazen platen. In combinatie met de Leidse flessen werden ongekend grote vonken opgewekt. Na de ontdekking van de batterij in 1800 was de rol van het instrument uitgespeeld.

Een letterlijk schokkende ervaring. Dat onderging in 1746 de Leidse hoogleraar Van Musschenbroek toen hij per ongeluk de elektrische condensator uitvond. ‘Niets in de wereld kan me ertoe verleiden dit experiment opnieuw te doen’ zou hij hebben uitgeroepen. Men dacht toen dat elektriciteit een vloeistof was. Een assistent had geprobeerd om deze ‘vloeistof’ op te vangen in een fles. Met de schok die daarop volgde, was de ‘Leidse fles’, ofwel de condensator, geboren. Zo’n condensator kan elektrische ladingen verdubbelen en enige tijd vasthouden. Je hebt nodig: twee geleiders, waarvan één met de aarde is verbonden, en een isolerende tussenlaag. Een lading op de ene kant veroorzaakt dan een even grote, maar tegengestelde lading aan de andere kant. De Leidse flessen in Teylers Museum behoren tot de grootste die er ooit zijn gemaakt.
This apparatus is the largest flat-plate electrostatic generator of the world. The instrument was made following the instructions of Martinus van Marum, the man who actually build up the Teylers Museum. As a true 18th century man, he was fascinated by the at that time popular static electricity. During his student days he had already designed an electrostatic generator. Supported by the large funds of Teylers Museum, he seized the opportunity to make the largest generator of his time. He hoped to make discoveries that were thought impossible when using smaller machines. Static electricity can be generated by friction during the time the glass plates rotate. In combination with the Leyden jars, unprecedentedly large sparks were generated. After the discovery of the battery in 1800, the instrument did not play an important part anymore.

A literally shocking experience. That was what the Leyden professor Van Musschenbroek experienced, when he accidentally invented the electrical capacitor in 1746. ‘Nothing in the world can seduce me to repeat this experiment’ he is said to have exclaimed. At that time electricity was assumed to be a liquid. An assistant had tried to collect this ‘fluid’ in a jar. The shock that followed announced the birth of the ‘Leyden jar’, or the capacitor. Such a capacitor can double electric charges and hold them for a while. You need: two conductors, one connected to earth, and an insulating layer in between them. A charge at one side generates an equally large, but opposite, charge at the other side. The Leyden jars in the Teylers Museum are amongst the largest ones ever made.
De elektriseermachine, ontworpen in 1784 door Martinus van Marum, wordt met spierkracht aangedreven. Een zwengel, bevestigd op een losse bok, drijft via een as de grote glazen schijven aan. Het mechanisme is eenvoudig, maar vernuftig. Een dubbele zwengel compenseert de slingerbeweging en de as is via een scharnier met de schijven verbonden. Dit scharnier moet voorkomen dat de draaikrukken de as ontwrichten.

Het scharnier bestaat uit een ring vastgehouden door twee halve ringen die ten opzichte van elkaar een kwartslag gedraaid zijn. Een glazen verbindingsstuk zorgt ervoor dat de lading niet via de as naar de bok loopt. Overal in deze elektriseermachine wordt glas als isolator gebruikt.

De elektriseermachine die Martinus van Marum door John Cuthbertson liet bouwen op basis van ontwerpen die hij samen met de archietect Leendert Viervant (de bouwer van de Ovale Zaal) had vervaardigd laat zien dat Van Marum een zeer ambitieus man was. De machine is technisch niet nieuw, het principe was al een tijdje bekend. Wrijving van textiel, of vacht, op glas veroorzaakt een ophoping van lading op het oppervlak van het glas. Deze lading kan met een metalen kam van het glas afgehaald en via metalen geleiders afgevoerd en opgeslagen worden (in een Leidse fles bijvoorbeeld). De lading werd gebruikt om grote ontladingen, zoals vonken en schokken, te produceren.

De 'kussens', of stempels, die door wrijving met de glazen schijven de statische elektriciteit opwekken kunnen van de schijf weggedraaid worden. De kussens worden door metalen bladveren tegen de schijven aangeduwd, zodat er tijdens het draaien voldoende wrijving optreedt.

De geleiders zijn messing bollen en buizen op isolerende glazen zuilen. De zuilen staan stevig op de vloer in een houten voet.

Het pricipe van de Leidse Fles werd ongeveer tegelijkertijd door de Duitse geleerde Ewald von Kleist en de Nederlander Pieter van Musschenbroeck ontdekt. Elektrische lading kan worden bewaard op een geleidend oppervlak. De capaciteit van zo'n oppervlak neemt enorm toe als er een tweede geleidend oppervlak in de buurt is. De Leidse Fles is niets anders dan twee geleidende oppervlakken met daartussen een isolerend materiaal (glas). De fles zelf is dus leeg. Soms is de fles gevuld met een geleidende vloeistof, maar eigenlijk hoeft dat niet. Als de metalen staaf de rand kan raken, dan werkt de fles. Dergelijke flessen zijn de oervorm van de condensator.
We staan hier bij de trots van Teylers Museum: de grootste vlakke-plaat-elektriseermachine ter wereld. Hij is in 1784 gemaakt op aanwijzingen van Martinus van Marum, de man die Teylers Museum vorm heeft gegeven. Zoals veel van zijn onderzoekende tijdgenoten was Van Marum gefascineerd door statische elektriciteit. Al in zijn studietijd had hij een elektriseermachine ontworpen. Gesteund met geld van Teylers Museum greep hij zijn kans om de grootste opwekkingsmachine aller tijden te maken. Hij hoopte er ontdekkingen mee te doen die met kleinere machines onmogelijk werden geacht. De statische elektriciteit werd opgewekt door wrijving tijdens het ronddraaien van de glazen platen. In combinatie met de enorme Leidse flessen konden zo ongekend grote vonken worden gecreëerd. Na de ontdekking van de batterij in 1800 was de rol van het instrument echter uitgespeeld.

De Leidse flessen behoren tot de grootste ooit gemaakt. De Leidse fles – of elektrische condensator – kan elektrische ladingen opslaan en enige tijd vasthouden. De fles bestaat uit twee geleiders, waarvan er een met de aarde is verbonden en die van elkaar gescheiden zijn door een isolerende tussenlaag. Een lading op de ene veroorzaakt een even grote, zij het tegengestelde, lading op de andere geleider.

De fles is een toevallige uitvinding van de Leidse hoogleraar Pieter van Musschenbroek uit 1746. In die tijd dacht men nog dat elektriciteit een soort vloeistof was. Een assistent van Van Musschenbroek probeerde dit goedje op te vangen in een fles. De schok die hij zo kreeg, was het levenslicht van de condensator. Wat er van de jongeman is geworden, weten we niet, maar de reactie van de hoogleraar spreekt boekdelen. ‘Niets in de wereld kan me ertoe verleiden dit experiment opnieuw te doen’, zou hij geschokt hebben uitgeroepen.
This, the largest electrostatic generator ever produced, has been described many times, so here a brief note will be made of the extant machine and its equipment, and reference given to other literature.

A carved mohogany table with six stout legs, supports the pair of cast glass disks by means of four glass pillars, mounted on the top. The distance between the disks is 190 mm, an each is rubbed by four friction pads pressed to the glass by leaf springs. These pads of waxed taffeta were an improvement designed by Van Marum and were installed early in 1789. The disks are rotated by a double crank in a frame fixed to the top of another table on which two men stood to work the machine. The connexuin between the disks and the crank is by a Hooke-type universal joint. The central portions of the disks are coated with resinous material to absorb the vibrations when they are in motion.

The glass for the disks was obtained from France, because, although English flint-glass was particularly good for electrical experiments, it could not be obtained with a diameter greater than twenty-two inches (560 mm). On 31 July, 1785, durin his visit to Paris, Van Marum met the foreman of the glass-works of St. Gobain, Picardy, where the glass disks for the Teyler's machine were cast. He was told that the largest disks that could be produced at St. Gobain were 75 inches (1,900 mm), and the price of such a disk would be 3,000 'livres'.

John Cuthbertson, an English instrument-maker who had settled in Amsterdam in 1768, completed the electrical machine in April 1784, and after trials it was delivered to Teyler's museum on 24 December, 1784. Later, Van Marum mademodifications to the friction pads and to the connexions to the prime conductor. The 1784 arrangement is illustrated in the 'Verhandelingen' (1785), plate I, which is reproduced in volume iii, fig. 31. The instrument is today in the 1791 arrangement, and by comparing the photograph with the engravings, it will be seen that many of the wide, brass cylindrical conductors have been replaced by narrow tubes. Most of the old conductors remain in store. The conductors are mounted on massive glass pillars, 1,450 mm in height, with carved mohogany bases. The two that stand at either end of the table are provided with three brass levelling screws, and are set on circular plaques. In May 1783, Van Marum commissioned the Foundation's architect, Viervant, to design the woodwork for the electrical machine (MV).

The accounts show that Cuthbertson was paid, in 1784, f. 3,250 for making the large electrical machine. According to Van Marum, this sum was composed of the estimate, f. 2,700, insurance, f. 300, and a bonus of f. 250 (MV). Over the next three years he was paid f. 3,612 for electrical apparatus, and in 1788 and 1789 he received f. 484 for instruments; he provided further items of electrical apparatus in 1790 for f. 201-10-0.

Dr. Finn has recently published an estimate of the energy available from the Teyler's generator, and compared it with other instruments. It could produce a spark 24 inches long (610 cm), which implies a voltage of 330.000V. In use with the battery of lare Leyden jars of total capacity 0.56 mF, the energy available was 30,000 joules.

The fitted wooden case that covered the disks when not in use, which is clearly seen in the oil painting by Wybrandt Hendriks (Fontispiece), was destroyed during the period 1940-1944.

Van Marum (1785); (1787); (1795); Dibner (1957); Chenakal (1961); Finn (1971); Hackman (1970); (1971a); (L&W iii 1971b); (1972a); (1972b). Inv. 53/1