Michael Faraday wekt elektriciteit op met een ijzeren ring

LONDEN, AUGUSTUS 1831 - Michael Faraday heeft in zijn laboratorium in de kelder van de Royal Institution iets gevonden waar hij jaren naar zocht. Op 29 augustus lukte het hem om met een ijzeren ring en twee stukken koperdraad een elektrische stroom op te wekken in een draad die nergens op een batterij is aangesloten.

Wat we al weten

Elektrische stroom is nog maar kort een hulpmiddel van onderzoekers. Sinds de Italiaan Alessandro Volta rond 1800 zijn zuil bouwde, een stapel schijfjes van twee metalen met vochtig karton ertussen, kunnen zij een stroom laten lopen zolang ze willen. Maar zo'n batterij is duur, en meer dan een laboratorium kan er weinig mee.

In 1820 zag de Deen Hans Christian Ørsted iets merkwaardigs: een kompasnaald slaat uit als er vlakbij stroom door een draad loopt. Stroom maakt dus magnetisme. Niet veel later wikkelden onderzoekers draad om een stuk ijzer en zagen ze dat het ijzer een sterke magneet wordt zolang de stroom loopt.

Dat riep een vraag op die Faraday al jaren bezighoudt. Als stroom magnetisme kan maken, kan magnetisme dan ook stroom maken?

Twee spoelen op één ring

Voor zijn proef gebruikte Faraday een ijzeren ring van ongeveer 17 centimeter doorsnede. Aan elke kant wikkelde hij koperdraad, vele slagen om het ijzer. Tussen de slagen zit katoen, zodat de draden elkaar nergens raken en de stroom niet kan overspringen. De ene wikkeling sloot hij aan op een batterij. De andere wikkeling loopt naar een draad die langs een magneetnaald gaat. Slaat die naald uit, dan loopt er stroom.

Faraday verwachtte dat de stroom aan de ene kant het ijzer magnetisch zou maken, en dat dat magnetisme aan de andere kant stroom zou opwekken.

Het gaat om de verandering

Toen hij de batterij aansloot, sloeg de naald even uit en kwam daarna weer tot rust. De stroom bleef gewoon door de eerste wikkeling lopen, en toch deed de naald niets meer. Toen Faraday de batterij losmaakte, sloeg de naald opnieuw uit, nu de andere kant op.

Dat is de verrassing. Een magneet die stil blijft, wekt geen stroom op. Alleen op het moment dat het magnetisme in de ring ontstaat of verdwijnt, gaat er een korte stoot stroom door de andere draad. De verandering doet het werk. Faraday gaat nu onderzoeken of hij die korte stoot kan omzetten in een stroom die blijft lopen.

Teruggeblikt vanuit 2026

Dat lukte hem nog hetzelfde jaar. Eind oktober 1831 draaide hij een koperen schijf tussen de polen van een sterke magneet. Door de draaiing bleef het veranderen en kreeg hij een stroom die bleef lopen: de voorloper van de generator. De Amerikaan Joseph Henry deed de ontdekking in die tijd onafhankelijk van hem. De ring wordt nu gezien als de eerste transformator en is nog steeds te zien bij de Royal Institution.

Dit principe heet elektromagnetische inductie. Het zit in vrijwel elke elektriciteitscentrale en in de transformatoren van het stroomnet. Datacenters waarin AI wordt getraind, draaien op stroom die grotendeels op deze manier wordt opgewekt.