De elektromotor is jarig

De Elektrische fiets, elektrische auto, elektrische tandenborstel, de trein; het zijn slechts enkele voorbeelden van de veelheid van objecten waarin een elektromotor een centrale plek inneemt door elektriciteit om te zetten in beweging. De elektromotor is een onzichtbaar, maar onmisbaar stuk techniek in onze moderne geëlektrificeerde samenleving. En met de prominente rol van elektriciteit in de energietransitie zal die rol alleen nog maar groeien.

Demonstratiemodel van een elektromotor, naar een ontwerp uit 1844. Dumoulin-Froment, Parijs, 1875. Collectie Teylers Museum 

De elektromotor is jarig en 200 jaar jong. De geboorte ervan vond plaat in 1821, toen de Engelse natuurkundige Michael Faraday met een experiment liet zien dat elektriciteit en magnetisme samen beweging kunnen creëren. Naast de elektromotor kwam uit deze proef ook een zusje voort – de dynamo - die vanuit hetzelfde natuurkundige principe elektriciteit maakt vanuit beweging. Beide groeiden voor het eind van de 19^de eeuw uit tot krachtpatsers die industrieel toepasbaar werden en daardoor flinke veranderingen mogelijk maakten in de leefomgeving van mensen, zoals elektrisch licht en elektrisch transport.

Illustratie uit de originele publicatie van Michael Faraday.
Uit: Quarterly Journal of Science, Literature and the Arts vol XII, 1821. 

De proefopstelling van Faraday blonk uit in eenvoud. Een glas met kwik, een magneetje, een metaaldraad en een zuil van Volta als stroombron, meer niet. Als de stroombron werd aangesloten, dan begon de metaaldraad rondom het gefixeerde magneetje, dat in het midden van het glas stond, te draaien op het moment dat de draad contact maakte met het vloeibare kwik en daarmee het stroomcircuit gesloten werd. Andersom werkte het ook: als de metaaldraad in het midden gefixeerd was, dan draaide de magneet daaromheen.

Faradays ontdekking trok meteen de aandacht en de potentie ervan werd even snel ingezien. Een jaar later was er al een demonstratiemodel – bekend als het ‘Rad van Barlow’ en in vele natuurkundige collecties waaronder die van Teylers Museum terug te vinden – dat op een aansprekende manier laat zien hoe een metalen rad met punten die in kwik steken, begint rond te draaien onder invloed van stroom.

Rad van Barlow, ontworpen in 1822, W.M. Logeman Haarlem, 1856, collectie Teylers Museum

De gedachte om letterlijk wielen in beweging te zetten met elektriciteit liet ook niet lang op zich wachten: in 1835 liet de Groningse hoogleraar Sibrandus Stratingh als eerste een wagentje met een elektromotor rijden. Dit prototype van de elektrische auto bestaat nog steeds en voor wie daar meer over wil weten: het is onderdeel van de collectie van het Universiteitsmuseum Groningen.

Tegen het einde van de 19^de eeuw waren zowel de elektromotor als de dynamo zo ver doorontwikkeld dat toepassingen op een serieuze schaal mogelijk werden en nieuwe mogelijkheden boden. Een opvallend voorbeeld daarvan is de elektrische tram die Werner Siemens in 1881 presenteerde aan het grote publiek. Voortgedreven door een elektromotor maakte dit voertuig ritjes vanaf de Place de la Concorde met publiek aan boord, als opzienbarend onderdeel van de eerste wereldtentoonstelling over elektriciteit die toen in Parijs gehouden werd. Het is dezelfde wereldtentoonstelling waarop Teylers Museum aanwezig was met een historisch icoon – de grote elektriseermachine.

Siemens’ elektrische tram bij het vertrekstation tijdens de wereldtentoonstelling in Parijs, 1881. Foto www.new.siemens.com

In de collectie van Teylers Museum is de vroege ontwikkeling van de elektromotor compleet terug te vinden; van het eerder genoemde Rad van Barlow tot geavanceerdere modellen uit de tweede helft van de 19^de eeuw. Het hierboven afgebeelde exemplaar is ontworpen door Paul Gustave Froment in 1844 en om twee redenen de moeite waard om nader te bestuderen.

De eerste reden is, dat deze ‘muizenradmotor’, zoals hij door tijdgenoten wel werd genoemd vanwege het kleine, ronddraaiende rad met magneetjes, het eerste ontwerp was dat voldoende efficiënt was om daadwerkelijk te gebruiken om arbeid mee te verrichten. Deze elektromotor werd uiteindelijk veel gebruikt in de telegrafie.

De tweede reden is, dat we een glimp kunnen opvangen van het gebruik van dit object in Teylers Museum zelf. In 1898 stond deze elektromotor samen met een dynamo en enkele andere objecten op een centraal geplaatste demonstratietafel in de Ovale Zaal. De opstelling was bedoeld om op verzoek aan bezoekers de werking en het nut van beide te demonsteren, een initiatief van de toenmalige natuurkundige van Teylers en bevlogen wetenschapspopularisator, Elisa van der Ven. In zijn museumgids van dat jaar licht hij bij deze opstelling de moderne relevantie toe van de gedemonstreerde instrumenten voor mens en maatschappij. Van der Ven beschrijft dat op dat moment veel Zwitserse huizen al elektrisch verlicht werden dankzij de elektriciteit die werd opgewekt met watervallen. Hij zag toekomst in deze ‘transporteerbare arbeid’, zoals hij de omzetting van energie in elektriciteit en vice versa op een andere locatie noemde. Van de beschrijving in de museumgids bestaat ook een foto en daarop is inderdaad de kleine elektromotor van Froment links op de tafel zichtbaar, met elektriciteitsdraden verbonden met de dynamo aan de rechterkant.

Van der Vens verwachtingen waren hoog waar het de elektrificatie van de samenleving betrof en de elektromotor en de dynamo speelden daarin voor hem een grote rol. Precies 200 jaar na hun geboorte in Faradays lab lijkt die verwachting meer dan waargemaakt.

Demonstratietafel met linksachter de elektromotor, rechtsachter de dynamo met handaandrijving. Ovale Zaal ca. 1900, Foto collectie Teylers Museum

Trienke van der Spek is sinds 2014 hoofdconservator van de wetenschappelijke collecties van Teylers Museum. Dit blog werd geschreven op 21 december 2021.