1800: batterij

Experimentele geschiedkunde, bestaat dat? Worden er wel eens baanbrekende, spraakmakende en doorslaggevende gebeurtenissen uit de laatste twee, drie eeuwen herhaald en geverifieerd om te onderzoeken of de verslaggeving wel correct is geweest? Dat niet nèt de essentie is gemist of dat doodkalm van onmogelijkheden wordt uitgegaan?

Aan experimenteel archeologen is geen gebrek. Allerwegen ziet men beroeps- en plezier-archeologen zelf stenen bijlen maken, berenvellen naaien, potten bakken en koper smelten. Laatst was er dat aardige Engelse meisje dat een krijgsmachine van Archimedes probeerde na te bouwen op Sicilië. In 1947 had je al de baardige Thor Heyerdahl met zijn vlot vol baardige geestverwanten.

Maar komen de gewone historici wel toe aan experimenteren? Is wel eens onderzocht hoe brandbaar de brandewijn was die uiteindelijk Bontekoe's schip in de lucht deed springen? Nagegaan bij welke temperatuur het bier van Barentsz en Van Heemskerck moest bevriezen? Vastgesteld wat voor lont Van Speijk in het kruitvat stak? Was Speijk een martelaar of rekende hij erop ook zelf nog veilig weg te komen? En de slag in de duinen bij Nieuwpoort (1600) die door Maurits werd gewonnen omdat de Spanjaarden `verblind werden door de zon' en `gehinderd door een krachtige westenwind'. Hoe hinderlijk is een zon die bijna recht boven je hoofd staat en hoe vreselijk kan westenwind zijn? Het kost maar weinig moeite het even na te gaan, toch hoor je zelden dat het er van komt.

Van AW-wege is deze week een begin gemaakt met de reconstructie van de ontwikkeling van de elektromotor. Dat is, om het even vlot te zeggen, zo'n onwaarschijnlijk toestel dat maar niet in het geheugen wil blijven hangen hoe hij ontstond en of het ook anders had gekund. De ontwikkeling heeft bij elkaar zo'n dertig jaar geduurd. Aan het begin staan de kikkerpoten van Galvani, aan het eind de werkende prototypes van Faraday. Op een cruciaal punt verschijnt Oersted met zijn waarneming dat een elektrische stroom de stand van een kompasnaald beïnvloedt. Er zullen maar weinigen zijn die het paraat hebben, want in het geschiedenisonderwijs worden de doorbraken bij wetenschap en techniek met gretigheid onder de pet gehouden. Daarom denken wij dat iedereen vroeger achterlijk was.

Het onderzoek aan elektriciteit en magnetisme dat in de achttiende eeuw opbloeide en na 1800 in een stroomversnelling raakte dankt weinig aan toeval of serendipiteit maar bijna alles aan methodisch en ijverig doorwerken en ruimhartig publiceren en communiceren. Tot 1800 was `elektriciteit' altijd `statische elektriciteit' die geleverd werd door een elektriseermachine en opgeslagen in een Leidse fles (een condensator). Daarmee was veel aardigs te onderzoeken (zoals de wet van Coulomb en het verschil tussen positieve en negatieve lading), maar 't was een doodlopende weg.

Toen kwam de anatoom Luigi Galvani. Galvani onderzocht de invloed van elektrische ontladingen op spier-zenuwpreparaten van kikkerpoten (tot voor kort een klassiek studie-object). De ontladingen leidden tot contracties, maar later zag hij ook contracties als er helemaal geen ontladingen waren. Galvani stelde vast dat dit alleen het geval was als de preparaten (die nat werden gehouden of zelfs onder water lagen) door twee verschillende metalen werden aangeraakt. Vervolgens trok hij de verkeerde conclusie en postuleerde het bestaan van dierlijke elektriciteit. Dat was niet erg, Alessandro Volta heeft binnen een paar jaar, na een lange reeks andere proeven alsnog de juiste duiding gegeven. Tussen twee verschillende metalen die in een geleidende oplossing steken ontstaat een spanningsverschil.

Enfin, het staat in de encyclopedie en nog uitgebreider op internet. Na wat vingeroefeningen introduceert Volta in 1800 een commercieel produceerbare batterij die lange tijd een flinke elektrische stroom kan leveren. Het is een gebeurtenis waarbij die ternauwernood gewonnen slag van Nieuwpoort, tegen Spanjaarden met zon en zand in hun ogen, totaal verbleekt, maar de geschiedenisboeken zwijgen erover. De beschikbaarheid van een permanente stroombron bracht een hausse in het onderzoek op het gebied van elektriciteit en magnetisme.

Volta heeft verschillende metalen als elektrode gebruikt, en hij stak ze ook in verschillende oplossingen maar uiteindelijk behielp hij zich met platen van zink en koper in een pekelbad. Het is een genoegen de batterij na te bouwen, al zijn plaatjes koper en zink tegenwoordig wat moeilijker te krijgen. Met een blikschaar, een soldeerbout en wat harskernsoldeer heeft men het hier afgebeelde gevalletje binnen een uur in elkaar. Op de foto staat een Volta-batterij met drie koperen en drie zinken platen, ze worden uit elkaar gehouden door op maat geknipte stukjes kunststof vaatdoek. De vloeistof in het plastic bakje is een verzadigde zoutoplossing. Het geheel had een `bronspanning' van nog niet 1 volt maar leverde toch zo'n 8 milli-ampère stroom. Jammer genoeg net te weinig om er iets op te laten branden.

Wat is nu de zin van zulk geknutsel? Wel, al doende krijgt men, veel sneller dan met de neus in het boek, zicht op de technische keuzes en beperkingen waarvoor Volta stond. Zo werd bijvoorbeeld snel duidelijk dat het onmogelijk is het voltage van één zo'n bakje omhoog te brengen, wèl het ampèrage. Opeens wordt begrijpelijk waarom Volta zoveel bakjes combineerde.

Volta had wat de metalen platen betreft niet zo heel veel keus (er was praktisch gesproken alleen ijzer, koper, tin, lood of zink en eventueel zilver en goud), dus het kostte niet veel moeite om een juiste combinatie te kiezen. Maar hoe mat hij eigenlijk de geleverde spanning en stroomsterkte? Waaruit leidde hij af dat de ene combinatie beter was dan de andere? Hoe kon hij optimaliseren? Waarom koos Volta pekelwater of verdund azijnzuur als elektrolyt en niet andere zuren of zouten?

En opeens is er die cruciale vraag waaraan de literatuur stelselmatig voorbij gaat: had Volta wel koper- of ijzerdraad om zijn batterijen te verbinden. Werd er al draadgetrokken in 1800, en zo ja: door wie en waarvoor?