HET HAARLEMSCHE STADSBEELD. ELECTRISCHE METINGEN EN MATEN. Hoe het eens was. Hoe het geworden is. Gezicht o pden Heerensingel met de poort op den achtergrond, eveneens omstreeks 1760 Op 21 Juli 1820 publiceerde de Kopenhaagsche hoogleeraar Oer sted 1) zijn ontdekking omtrent den invloed, dien een electrische stroom op een magneet kan uitoefe nen. indien n.l. een electrische stroom in de nabijheid van een draaibaren magneet wordt gebracht, wijkt de magneet af van den stand, dien hij door het aardmagne tisme gekregen had. Deze belangrijke ont dekking opende een geheel nieuw veld voor onderzoekingen op het gebied der electrici- teit. Hierdoor ontstond ook een nieuwe mo gelijkheid de sterkte van een electrischen stroom met grooter nauwkeurigheid te meten, hetgeen vooral van groot belang was, nadat Ohm zijn wet had geformuleerd, waarin hij het verband uitdrukte tusschen stroomsterkte, electromotorlsche kracht en weerstand van den stroomketen. Om deze wet experimenteel te toetsen had men in den beginne groote moeilijkheden te over winnen, o.a. doordat de stroommeters nog vrij weinig nauwkeurigheid boden Een der eerste vormen van den electro- magnetlschen stroommeter is de tangenten- boussole, in 1837 door Pouillet beschreven en ook door Weber In dien tijd geconstrueerd. Het instrument bestaat uit een of meer ver ticaal geplaatste geïsoleerde, cirkelvormige draadrLngen. In het middelpunt van dien cirkel is een. in een horizontaal vlak draai bare .magneet aangebracht, die zich over een schaalverdeeling beweegt Gaat er geen stroom door de windingen, dan behoort de tangentenboussole zoodanig geplaatst te zijn, dat de draadringen in het vlak van den magnetischen meridiaan staan, terwijl dan de magneet het nulpunt der schaalverdee ling aanwijst. Leidt men nu een stroom door dan ziet men de naald uitslaan. Daarbij is de stroomsterkte evenredig aan de tangens van den uitwijkingshoek. De juistheid hier van geldt eigenlijk alleen, als de magneet ten opzichte van den draadring oneindig klein is. Want is dit niet het geval en gera ken de polen door de uitwijking buiten het vlak van den ring, dan vermindert daardoor de kracht, die de stroom op de polen uit oefent. Om deze fout te vermijden hebben Helmholtz en Gaugain resp. in 1849 en 1853 bedacht het vlak der draadringen evenwij dig aan zichzelf te verplaatsen. De magneet lag dus niet meer in het middelpunt van dat vlak, maar in de as loodrecht er op door het middelpunt gaande. Gaugain vond hierbij experimenteel, dat de afstand tus schen het magneetje en het vlak der cirkel- winding gelijk moest zijn aan de helft van den straal van den cirkel. Men heeft nog op een andere wijze ge tracht de fouten, met de tangentenboussole gemaakt, te ondervangen, n.l. door de win dingen met den magneet mee te draaien. Dit principe is weer van Pouillet. in 1837 door hem beschreven en in 1840 door Pog- gendorf verbeterd. Indien men de windingen meedraait, totdat' de evenwichtsstand der naald weer in het vlak der windingen ligt, is de stroomsterkte evenredig aan den sinus van den uitwijkingshoek, weshalve dit in strument slnusboussolc heet. Wheatstone had bij zijn methode om den weerstand van een electrischen stroomketen te weten een Instrument noodlg om er den te maken weerstand mee te kunnen verge lijken. Hij construeerde daartoe in 1843 zijn rheostaat. Zijn methode van weerstand- meten heeft den naam gekregen van „de brug van Wheatstone". De rheostaat bestaat uit een draaibaren koperen en een draai baren houten cylinder, benevens een dun nen metalen draad, die om beide cylinders heengeslagen is en die door het draaien der cylinders hetzij van den koperen op den houten, hetzij omgekeerd van den houten op den koperen cylinder gewonden kan wórden. De weerstand wordt bepaald door het ge deelte van den draad, dat om den houten cylinder gewonden is. De lengte van dat ge deelte is op een schaalverdeeling. tusschen de cylinders gelegen, af te lezen. Sinds Wheats tone's vinding zijn er ver schillende verbeteringen aan de rheostaten aangebracht, doordat in één instrument de mogelijkheden werden samengetrokken zeer kleine tot zeer groote weerstanden in te schakelen, zooals bij de krukrheostaat en de weerstandsbank van Siemers (I860) ver wezenlijkt is. In 1832 had Gauss de wenschelijkheid be pleit om alle natuurkundige eenheden uit te drukken alleen in de eenheden van lengte, massa en tijd, hetgeen inderdaad geleid heeft tot de absolute eenheden uitgedrukt m het centimeter-gram-secunde-'C.G.S 'stelsel. Daardoor is nu elke onduidelijkheid verme den. Dat juist de centimeter, de gram en de secunde gekozen zijn als grondeenheden, is in zooverre willekeurig, dat men even goed bijv. de eenheid van weerstand, de gram en de secunde had kunnen kiezen en daarbij den meter definieeren. Doch de meter was nu eenmaal reeds in opdracht van Napoleon bepaald als een 4 -millioenste deel van den aardomtrek, zoo ook de gram, terwijl de secunde een reeds uit het verre verleden overgeleverde eenheid was. Het heeft heel wat jaren geduurd en zeer veel strijd gekost, alvorens omtrent de elec trische eenheden overeenstemming was ver kregen. Vooral het vaststellen van de een heid van weerstand, de ohm, heeft vele de batten uitgelokt. Het zal zeker door weini gen, die dagelijks werken met ohm, ampère en volt. beseft worden, welk een enorme' moeite het gekost heeft en hoeveel zorg er besteed is om deze eenheden vast te stellen en de standaarden ervoor te maken. Velen der knapste onderzoekers hebben daar hun tijd en vernuft aan gegeven. Onder hen is Lord Rayleigh wel een der belangrijkste Het is zeer interessant in het boek, dat zijn zoon over hem geschreven heeft, te lezen hoe de standaardiseeringen van ohm, am père en volt tot stand kwamen. Omstreeks 1850 had de Duitscher Jacobi voorgesteld als eenheid van weerstand t~ nemen een koperdraad van 1 M. lengte en 1 m m. 2. doorsnede. Het bleek echter al spoedig dat hardheid en zuiverheid van het metaal zoowel als de tijd te veel invloed op den weerstand uitoefenden. In 1860 maakte Siemens een eenheid van weerstand met een kwikkolom van 1 m. lengte en 1 m m.2 doorsnede bij de temperatuur van 0 graden C. Langen tijd werd in Duitschland deze eenheid als standaard gebruikt. Hoewel deze standaard zeer bruikbaar was wat be treft de gemakkelijkheid, waarmede zij kon worden vervaardigd, en ook door den tijd geen verandering onderging, schuilde er in deze vaststelling toch te veel willekeur, n.l. door de specifieke eigenschappen van het materieel, zoodat op deze wijze de eenheid van weerstand niet uit te drukken was al leen in de eenheden van lengte, massa en tijd. Weber zag dit terecht in en bedacht een electromagnetische methode voor de bepa ling, welke methode tot grondslag diende bij het werk van een commissie, in Engeland samengesteld speciaal om een juiste metho de aan te geven, waarmee de weerstand te meten zou zijn in absolute eenheden. In deze commissie zaten o.a. Wheatstone, Wil liam Thomson en Clerk Maxwell. In haar eerste rapport van 1862 gaf de commissie de besprekingen omtrent de beste methode om dc eenheid van weerstand te bepalen, waar bij vooral de methoden van Weber en van Thomson besproken werden. Verder werd er nog gediscussieerd, of men voor de lengte eenheid den voet of den meter zou gebrui ken. Er werd besloten tot den laatste, een belangrijke stap in Engeland, als men be denkt, dat er in de 20ste eeuw nog boeken moeten worden geschreven om er den na druk op te leggen, dat ook in Engeland het decimale stelsel in maten en gewichten in gebruik moet worden genomen. In het volgende rapport werd o.a. de methode van Thomson beschreven en het toestel, waarmee dc weerstand vastgesteld is door Maxwell. Een draadklos met staande windingen draait om de verticale as van zijn middenvlak, waarin ter halve hoogte, vrij van de klos. een compasnaald is aangebracht. Tengevolge van het draalen wordt door het aardmagnetisme een stroom in den klos op gewekt, die telkens van richting wisselt, V. DE AMSTERDAMSCHE POORT EN OMGEVING. Wij verheugen ons nog over het bezit van de mooie Amsterdamsche (of Spaarnwouder) poort, vrijwel het eenige overblijfsel van de omwalling der stad. Al is de poort zelf ge spaard gebleven, aan de omgeving is veel ver anderd, hetgeen door bijgaande teekeningen duidelijk Wordt aangetoond. Nemen wij eerst den stadskant. Wat groepten de oude ge bouwtjes zich aardig naast het forsche poort gebouw, het geheel was een stukje intiem poortersleven. Wat steekt daar schel tegenaf de tegenwoordige toestand, het stadsbeeld met zijn onrust van palen en draden voor telefoon en electrische tram. Maar het ver keer stelde zijn eischen Naast de oude poort- brug moest een nieuwe breede brug gebouwd worden, zoodat d? poortbrug alleen voor voet gangers open bleef. Groot is ook de verandering aan den kant van den Heerensingel. Vroeger leverde de stadswal daar een schitterenden aanblik. Nu is het er helaas allemaal kaal en nuchter. Over de geschiedenis der poort vertelt C. J. Gonnet in zijn boekje: .,De wallen en de poorten van Haarlem", dat de stichting van de Amsterdamsche Poort samenvalt met de vergrooting der stad over het Sparen om streeks 1355: zonder twijfel is deze poort het merkwaardigste werk van prof aanbouw, dat iin Haarlem tot heden bestaat. Het kan aan ieder, die zien wil, nog dagelijks leeren, hoe men in de middeleeuwen langs den eenvou- digsten en den minst omslachtigen weg een rank en stevig, behaaglijk en voor de bestem ming passend monument stichtte, ook al be hoorden de eischen der "verdediging, waar voor het gebouw alleen moest dienen, alles te overheerschen. Het gebouw heeft een lengte tusschen de buitenmuren van 7 bij een breedte van 8.70, en is nog versterkt door een omsloten voorplein van 7,60 meter, zoodat de geza menlijke lengte klimt tot 14.60 meter. Van den buitenwal gezien, springen uit het hoofd gebouw twee kleine ronde torens met acht hoekige daken, voorwaarts: zij zijn boven aan door een lage, overdekte galerij verbon den, en tusschen deze en de wanden der to rens. sloot de opgehaalde valbrug der gracht, aldus den toegang tot het voorplein van de poort versperrende. In den muur ter weder zijden bevinden zich twee schietgaten om de wallen links en rechts te bestrijken. Was in tijd van oorlog de afsluiting verbrijzeld, want wij doen het best ons voor een oogenblik in dergelijke toestanden te verplaatsen, dan bevond de vijand zich op het voorplein en voor het eigenlijke, met zware draaideuren gesloten poortgebouw; de beschreven klei nere voortorens, zijn beiden in de lengte door een smalle overdekte galerij verbonden aan twee achthoekige vooruitspringende torens, in doorsnede 2,25 en hoog pl.m. 20 meter; deze zijn verheeld aan de hoeken van het hoofdgebouw, en onderling met elkaar in gemeenschap, door een buiten de poort om kopende smalle open gang. Op dit binnen plein, dat zooals gezegd 7 60 Meter lang en 5.30 breed is, kon dus van alle zijden den vijand van bovenaf met steenen, zware voorwerpen of welk oorlogstuig ook, schade toegebracht worden. Sloegen de aanvallers den hier geboden weerstand af en konden zij de draaideuren doen wijken of verbrijze len. dan bevonden zij zich in de binnenpoort welke een ruimte besloot van 6.85 meter in de breedte, bij 5.10 in de lengte, en met een kruisgewelf is gedekt. Hier bevindt zich in den N. W. hoektoren een steenen spiltrap, leidende naar de geheele bovenverdieping, zoodat de vijand, meester van de binnen poort geworden, weldra het geheele gebouw in zijn macht kon hebben. Het laatste mid del dat de verdedigers moest beschermen, was de valdeur,welke de gemeenschap met de straat afsloot, en naar boven opgescho ven moest worden. Hadden de bestormers, ook deze deur tot splinters gebeukt, dan stonden ze in de binnenstraat. Het hoofdgebouw meet uit den beganen grond tot het dak 17 meter, het vierzijdig spitstoeloopende dak met de windvaan 4 1/2 meter, samen dus 21 1/2 meter en is ge heel opgetrokken in baksteen met bergstee- nen kantstukken. De bovenverdieping van de eigenlijke poort, wordt bereikt langs de vroe ger beschreven steenen spiltrap, en bestaat hoofdzakelijk uit een vierkant vertrek van al lereenvoudigste bouworde, oorspronkelijk met een kruisgewelf afgesloten, gelijk nog in de vier hoeken is te zien. maar dat uitgebro ken is omstreeks het jaar 1631, toen bij het graven der trekvaart van Haarlem naar Am sterdam, een klok op de poort is gemaakt. Om ruimte voor de plaatsing van dat uur werk te vinden is het steenen gewelf gesloopt en door een houten zoldering vervangen. In het vertrek 'later als schipperskamer jaren lang gebruikt) is naar de stadszijde een groot venster geplaatst, welks kozijn rust in de sleuf der valdeur en nu zou verhinderen, dat een dergelijke afsluiting werd gebezigd. Een kleiner lichtraam heeft men, in tegenspraak met den aanleg en in strijd met de eischen der verdediging, gezet in den zuidelijken muur. Sedert de valbrug vóór de poort door een vaste was vervangen hetgeen misschien reeds vóór eeuwen heeft plaats gevonden, werd er in 1727 bij den opgang aan de over zijde van de Singelgracht, een ijzeren hek geplaatst, gevat tusschen twee zware steenen beeren. Deze zijn echter op hun beurt ook weder ver dwenen, want het wegsloopen van dat af sluithek werd den 16den Juli 1840 aanbe steed en de poort staat daar nog altijd, gelijk zij door den bouwmeester werd afgeleverd, behoudens weinig beduidende veranderingen, doch die het oorspronkelijke plan niet sto ren. wanneer de klos de richting Oost-West pas seert. Door dien stroom wijkt de nagneet uit en wel in dezelfde richting, als waarin de klos draait. De weerstand van de klos is nu te berekenen uit zijn afmetingen, de draaiingssnelheid en den afwijkingshoek van den magneet. De weerstand is niet af hankelijk van het aardveld. Want, indien de sterkte hiervan verdubbeld zou worden,, zou weliswaar de geïnduceerde stroom verdub belen en daarmede de kracht, die den mag neet doet uitwijden, maar de kracht, die de naald in den magnetischen meridiaan wil houden, is eveneens verdubbeld. Derhalve wordt de richting vain de naald, die afhan kelijk is van de relatieve waarden van deze krachten, niet beïnvloed. Een standaardklos werd gemaakt van „German silver" en inge voerd onder den naam van British Associa tion Unit (B.A. unit.) In December 1879 was Rayleigh professor geworden te Cambridge als opvolger van Maxwell, en onmiddellijk legde hij zich met volle kracht toe op een hernieuwde bepaling van de electrische eenheden. De weerstand kwam daarbij het eerst aan de beurt. In de jaren na het vaststellen van de B. A. unit was er nl. ernstige twijfel ontstaan aan de De Heerensingel en poort in den tegenwoordig en tijd. juistheid ervan. De ohm was ook op andere manieren bepaald. Kohbrausch had in 1874 de waarde van de B. A. unit 2 pet. te groot bevonden en Rowland in 1878 bijna 1 pet te klein. Een verschil van 1 of 2 pet moge ge ring lijken, doch voor een beoordeeling van een dynamo kan het een groot verschil ma ken. Van invloed op Rayleigh's besluit de bepaling van den weerstand te verbeteren was ook het feit, dat de oorspronkelijke in strumenten, waarmee door Maxwell als lid der B A.-committee gewerkt was, in het la boratorium te Cambridge nog aanwezig wa ren. De commissie had volgens Rayleigh niet nauwkeurig genoeg gewerkt. Vooreerst de be paling van het aantal omwentelingen per sec. was te onzeker geweest. Maxwell had nl. het gemiddelde genomen van herhaalde tel lingen. Rayleigh bedacht een methode om direct en met volkomen zekerheid te kunnen constateeren of een bepaalde standaard- snelheid volgehouden werd. Hij gebruikte hierbij een electrisch gedreven stemvork, die zoo ingericht was, dat een harer beenen een kijkvenstertje twee keer per geheele tril ling kon openen.. Een op een kaart geteekend tandrat was aan den draaienden klos beves tigd en werd door het venstertje waargeno men. Indien nu de tijd tusschen twee keer openen van het venstertje en die, noodig voor het verderdraaien van de kaart over één tand, gelijk waren moest het rad schijnen stil te staan, terwijl bij te vlugge of te tra ge rotatie het rad langzaam voor- of achter uit scheen te wentelen. Een dergelijk effect kan men in den bioscoop zien, als de spaken van een wiel voor- of achterwaarts schijnen te draaien of lijken stil te staan, al naar ge lang de opvolgingssnelheid van de spaken van het wiel al of niet verschilt van de op volgingssnelheid der beelden. Verder liet Rayligh door een hulpmagneet aflezen, of de richting van het aardmagnetisme veran derde, daar dit invloed heeft op het nulpunt van den magneet. Bovendien ondervond Ray leigh veel hinder van het feit, dat de B. A.- committee niet duidelijk had aangegeven, wat zij bedoelde met de breedte en die diep te van den klos. De zoon Rayleigh verzucht hieromtrent: Dit is een treffende les in de waarde van duidelijke taal, tenminste bui ten de politiek". Na nog allerlei moeilijkhe den uit den weg geruimd te hebben kon Rayleigh aan het einde van 1881 zijn bepa lingen afsluiten. De werkelijke ohm bleek 1.1 pet grooter te zijn dan de B.A. unit. 6 Januari 1882 schreef Joule een brief aan Rayleigh, waarin hij zijn vreugde er over te kennen gaf, dat diens verbetering van de waarde van de ohm zoon prachtig over eenstemmend resultaat gaf van de electri sche met zijn mechanische bepaling van het mechanisch warmte aequivalent. Rayleigh, nog steeds niet tevreden met zijn werk, beproefde nog een andere methode, die van Lorenz. Hiermee kreeg hij een schit terende overeenkomst met de methode van de BA.-committee. Toen Rayleigh dit in 1882 bereikt had, sloot hij hiermee zijn werk zaamheden omtrent de bepaling van de ohm af. Om praktische standaards te maken werd de waarde uitgedrukt in den weerstand van een kwikkolom van 106.245 cM. lengte en 1 mm2 doorsnede. Tot onzen tijd toe hebben onderzoekers zich met het vaststellen van de ohm bezig gehouden. Zij hebben echter geen enkele af wijking van Rayleigh's waardebepaling meer in hun werk gevonden. Ook met de bepaling van de ampère heeft Rayleigh zich bezig gehouden. Dit probleem splitst zich in het absoluut meten van een electrischen stroom in ampères en terzelf der tijd het bepalen van de hoeveelheid zil ver welke die stroom uit een waterige oplos sing van zilvernitraat neerslaat. Rayleigh kwam tot de conclusie, dat de nauwkeurigste methode om den stroom te meten bereikt werd door de wederkeerige aantrekking te bepalen van twee klossen, waar de stroom doorheen ging; welke aan trekking direct in absolute eenheden was te meten met een balans. Op het eerste gezicht leek het, dat de aantrekking tusschen de klossen afhankelijk zou zijn van hun afme tingen. Doch Rayleigh liet zien, dat dit niet het geval was, zoolang de afmetingen van de klossen en hun afstand relatieve waarden behielden. Door den afstand zoo te kiezen, dat dc aantrekking het grootst was, was deze nog slechts afhankelijk van de verhou ding van de stralen van de klossen. En dit kon volgens een zuiver electrische methode bepaald worden. Daartoe plaatste Rayleigh de klossen con centrisch in hetzelfde vlak en leidde er stroomen door in tegenovergestelde richting zoodanig, dat het effect op de, in het cen trum geplaatste, magneetnaald gelijk nul was. De verhouding van de stroomen gaf dan de verhouding van de stralen van de klossen aan. 1 Veel moeizaam werk werd verricht ter be studeering van het proces van neerslaan van zilver. Ook op dit gebied was Weber voor gegaan; in 1840 met zijn bepaling van het electro-chemisch aequivalent van water, la ter met Kohlrausch samen door de bepaling van het zilveraequivalent. Het resultaat van Rayleigh was, dat een stroom van 1 am père uit een oplossing van zilvernitraafe 1.11794 mg. zilver per sec. neersloeg. Later vond hij 1.1181 mg., welk getal nu nog geldt als beste benadering. Nu de theoretische ohm en de theoretische ampère in experimenteele standaards ver werkelijkt waren, kon men dat ook doen met de eenheid van spanning, de volt. Als rheo- meter werd het element van Clark door Ray leigh gekozen; dat zinkamalgaam en zink- sulfaat bevat. De electromotorische kracht van een Clerk-element werd bij 15 gr. C. be vonden op 1.435 volt. Tegenwoordig wordt ook het Weston-element veel gebruikt, dat cadmium in plaats van zink heeft en waar van de waarde 1.0183 volt is bij 17 gr. C. In 1881 was te Parijs een internationale tentoonstelling van electrotechniek. Naar aanleiding hiervan werd daar een conferen tie gehouden. Hierop werd de vraag bespro ken, welke lengte men aan een kwikkolom van 1 mm2 doorsnede moest geven om daar aan bij de wet een weerstand van 1 ohm te kunnen toekennen. Siemens was er zeer op ge'steld, dat zijn maat zou gehandhaafd blij ven, doch Thomson kantte zich fel tegen deze willekeurige standaardeenheid. De zoon Rayleigh vertelt hierover zeer onderhoudend in zijn boek. Thomson nam geen blad voor den mond en tenslotte stemde Siemens toe met een zucht. Ook werd bij deze gelegen heid de naam ampère voor de eenheid van stroomsterkte aangenomen. Rayleigh zelf kon op deze conferentie wegens ziekte niet aanwezig zijn. Op de conferentie van 1884, ook te Parijs, werd tenslotte als wettelijke ohm aangeno men de weerstand van een kwikkolom van 106 cm. lengte en 1 mm2. doorsnede: dit was een gemiddelde van alle uitkomsten. De En- gelsche afgevaardigden accepteerden deze maat echter niet. In 1890 kwam de quaestie weer aan de orde en in Edinburgh werd toen voor de landen Engeland, Frankrijk, Duitschland en de Ver- eenigde Staten van Noord-Amerika de lengte op 106.3 cm. gesteld Dit was Rayleigh's waarde. Ook werden zijn getallen voor de zilverwaarde van de ampère en de voltage van het Clark-element aangenomen. In Chicago in 1893 werden deze waarden als internationale ohm, ampère en volt aan vaard. Aanstaande Zondag is Teyler's Museum van één tot drie uur geopend. Eenige instru menten betrekking hebbende op het meten van electrischen stroom en weerstand zullen dan tentoongesteld zijn. 1) Als bijzonderheid moge hier vermeld worden, dat Oersted op zijn reis door Duitsch land en Nederland in 1803 Haarlem bezocht en met Van Marum in Teyler's Stichting proeven deed om vast te stellen, dat de elec- triciteit van een electriseermachine dezelfde is als die van een zuil van Volta. Dra. A. M. MUNTENDAM. Natuurkundig Laboratorium van Teyler's Stichting.

Krantenviewer Noord-Hollands Archief

Haarlem's Dagblad | 1931 | | pagina 16