Uiterlijk zegt niet alles

Blog door hoofdconservator wetenschap Trienke van der Spek

“Een vergissing” dacht ik toen ik dit object zes jaar geleden voor het eerst zag liggen. Misschien een stuk handgereedschap dat per ongeluk was achtergebleven na de restauratie van de ovale zaal, een paar jaar eerder? Met zijn roestige, knoestige uiterlijk steekt hij scherp af bij de kwaliteit van de overige instrumenten in de ovale zaal, waar hij ligt. En wat doet een zaag in een wetenschappelijk collectie? Hij lijkt misplaatst, maar schijn bedriegt: uiterlijk zegt niet alles.

Wie beter kijkt, kan zien dat deze zaag zonder zaagtanden en met een massief koperen blad nooit bedoeld is geweest voor houtwerk. Daarentegen weet hij wél op spectaculaire wijze raad met magneetvelden. Het verhaal hierachter is vermakelijk, nog altijd actueel en biedt een inkijk in Teylers’ geschiedenis als actief kennisinstituut. Voldoende reden om hier een ode te brengen aan dit bescheiden object.

In het midden van de negentiende eeuw stond de interactie tussen elektriciteit en magnetisme volop in de wetenschappelijke aandacht. Jacob van Breda, natuurkundige en directeur van Teylers Museum tussen 1839 en 1864 deed hier ook onderzoek naar. En hij gaf er lezingen over voor een breder publiek. Deze zaag schafte hij aan om er het bestaan van elektrische wervelstromen mee te demonstreren, een elektromagnetisch effect kort ervoor was ontdekt en beschreven door Léon Foucault – dezelfde onderzoeker van de Slinger van Foucault waarmee hij de draaiing van de aarde zichtbaar maakte.

Foucault had in 1855 ontdekt dat er in een koperen plaat elektrische wervelstromen gaan lopen als deze zich in een veranderend magneetveld bevindt. Die stromen veroorzaken wrijving in het metaal en dat geeft warmte. Dit is het principe van koken op inductie. Door de elektromagneten in de inductieplaat ontstaan er wervelstromen in de metalen bodem van de pan lopen en met de hitte die daardoor vrijkomt koken de aardappels gaar. Niet elk metaal is hier geschikt voor, maar het sterk geleidende koper werkt perfect.

Dat brengt ons terug bij Van Breda’s handzaag met koperen blad. Met gevoel voor show en dramatiek werd deze voor de ogen van het publiek op en neer gezaagd tussen de polen van een elektromagneet, wat zelf toen ook bezienswaardige noviteit was. Zolang die uitstond ging dat moeiteloos, maar na inschakelen van de magneet leek de zaag ineens vastgelijmd in de lucht en alleen nog in slow motion en met veel moeite te bewegen. Hier werd een belangrijk tweede effect zichtbaar van de wervelstromen: ze wekken een zelf een magnetische tegenkracht op als het metaal zich door een magneetveld beweegt en daarmee wordt die beweging tegengewerkt. Dit geeft een geweldige remkracht, wat bijvoorbeeld bij achtbanen wordt gebruikt om de karretjes snel stil te zetten aan het einde van de rit.

Die tegengestelde kracht van de wervelstromen werd uiteindelijk verklaard door en vernoemd naar Lorentz, die een halve eeuw na Van Breda zelf de scepter zou zwaaien over het laboratorium bij Teylers Museum. De zaag lag toen misschien ook al de plek waar hij nu nog steeds in al zijn bescheidenheid ligt. Zal hij er de schoonheid wel meteen van hebben ingezien?

Handzaagvormige koperplaat voor demonstratie van inductiestromen, 1863

Trienke van der Spek is sinds 2014 hoofdconservator van de wetenschappelijke collecties van Teylers Museum. Dit blog werd geschreven op 15 april 2020.