Het gewigtig verband tusschen electriciteit en magnetismus werd het eerst door Oerstedt aan het licht gebragt. Intusschen wist men reeds lang, dat de electriciteit op het magnetismus werkt, bijvoorbeeld dat eene bliksemvonk de polen eener magneetnaald kan omkeeren en dat men stalen naalden magnétisch kan maken, door ze in de nabjjheid van electrische stroomen te plaatsen, doch het verband tusschen die verschijnselen bleef onbekend. Vóór Oerstedt nam niemand de proef, om den reeds bekenden galvanischen stroom op eene magneetnaald te laten werken, doch bij de eerste berigten zijner waarnemingen kwamen al de natuurkundigen van Europa in opschudding, om die proeven te herhalen, en daarbij heeft vooral Ampère zich op eene verdienstelijke wijze onderscheiden.
Hij toonde aan, dat, wanneer men een vasten en een beweegbaren draad, waar electrische stroomen doorheen gaan, in elkanders nabjjheid plaatst, de beweegbare zoodanigen stand aanneemt, dat beide stroomen dezelfde rigting volgen. Deze proef is de grondslag der theorie van Ampère omtrent het magnetismu. Volgens deze beschouwt hij elke magneetstaaf als eene reeks van digt bij elkaar gelegene galvanische stroomen, die loodregt staan op de as van den magneet en zoodanige rigting hebben, dat zjj van de linkernaar de regterhand (met de zon) omloopen, wanneer men zich tegenover de zuidpool der magneetstaaf bevindt.
Hieruit volgt aanstonds de verklaring van het verschijnsel, dat week ijzer magnétisch wordt door den invloed van den galvanischen stroom. Geleidt men zulk een stroom dwars over eene week-ijzeren staaf, dan worden in deze de moleculaire stroomen (zie Magneüsmm) zóó gewijzigd, dat zij alle eene rigting verkrijgen, welke met die van een galvanischen stroom overeenkomt.
Neemt men de staaf in de hand, houdt men haar regt vooruit en laat men er den stroom van de regternaar de linkerhand dwars onder doorgaan, dan moeten ook de moleculaire stroomen in de onderste helft van het ijzer dezelfde rigting van de regternaar de linkerhand verkrijgen, — die alzoo tevens de rigting is van den daardoor ontstaanden 1 algemeenen stroom.
Men kan den geleidingsdraad ook spiraalsgewijs om het week ijzer heen buigen, waardoor de rigting der hierin aanwezige . stroomen dezelfde blijft.
Om de werking van den stroom op de staaf te versterken, stak men deze, volgens het voorschrift van Arago, in eene door den geleidingsdraad omwondene glazen buis.
In dit geval vertegenwoordigt elke winding der spiraal een loodregt op de as der naald werkenden stroom, en al die stroomen ondersteunen elkander, om aan de moleculaire stroomen der staaf eene bepaalde rigting te geven. Onder den invloed eener links gewondene spiraal wordt naar de zijde, waar de stroom aankomt, eene noordpool (tig. 1 a) te voorschijn geroepen, terwijl deze in eene regts gewondene op de plaats ontstaat, waar de stroom de spiraal verlaat, (tig. 2 a). Dergelijke toestellen, waardoor men ijzeren staven magnétisch kan maken, dragen den naam van électromagneten. In tig. 3 is er een voorgesteld, waarvan het ijzer in den vorm van een hoefijzer is omgebogen (hoef-magneet). O is een omgebogen massieven cylinder, door een, koperen drager aan een sterk houten raam vastgemaakt. Om de armen van het hoefijzer is omsponnen (geïsoleerd) koperdraad gewonden, zoodat zij eene links gewondene spiraal zouden vormen, indien de boveneinden dier draadklossen op elkander werden geplaatst.
Verbindt men nu X met de positieve en F met de negatieve pool van de galvanische batterij, dan wordt ^noordpool en B zuid pool van den magneet. Bij het afbreken van den stroom verdwijnt aanstonds. het, magnetismus. K is een stuk week ijzer, dat door den electromagneet wordt vastgehouden , zoolang de stroom door de spiraal vloeit, maar los gaat, zoodra die stroom gestremd wordt. Aan dat stuk ijzer kan men eene plank ophangen, en deze met gewigten bezwaren, om de draagkracht van den magneet te beproeven. Hieruit blijkt, dat die draagkracht afhankelijk is van de grootte van het hoefijzer, van de dikte en lengte van den koperen geleidingsdraad en van de sterkte van den stroom. De electromagneet van de Faculté des Sciences te Parijs, draagt 1000 Ned. pond bij een stroom van 24 elementen.
De electromagneten vervullen in vele toestellen — inzonderheid in de telegrafische — eene belangrijke rol. De pogingen, om het electromagnetismns als beweegkracht te gebruiken, zijn echter minder goed geslaagd. Wel heeft men daarvoor doelmatige werktuigen uitgevonden, doch de kosten, die zij veroorzaken, zijn te groot en zullen ook veel te groot bljjven, zoolang men geene minder kostbare electromotoren bezit.
Eene eerste proef op dit gebied was een toestel van Dal Negro te Padua, waarmede hy een last van 180 Ned. wigtjes in eene minuut ter hoogte van 1 Ned. el kon opheffen, — alzoo van een werktuig van 1 / 25000ste paardekracht. Later vervaardigden Straling en Beeker te Groningen een electromagnétisch wagentje, achtervolgd door zekeren Botto te Turijn met eene machine van 1/25ste paardekracht. Eindelijk vervaardigde Jacobi te Petersburg eene boot ter lengte van 8 en ter breedte van ruim 2 ½ Ned. el met schepraderen en met "Bene machine, bestaande uit een om wentelenden magneet, die door 320 Daniell’sche elementen in beweging werd gebragt. Het vaartuig kon 12 personen bergen en bewoog zich op de Newa met eene snelheid van ⅓ de geogr. mijl in het uur. Later werd er eene grootere boot gebouwd met eene batterij van 64 Grove’sche elementen. Deze bezat nabij één paardekracht, en het bleek alzoo, dat men het electromagnetismus zeer goed als beweegkracht kan gebruiken, wanneer men zich niet om de kosten behoeft te bekreunen. Daarenboven zijn zulke machines veel minder gevaarlijk en veel gerieflijker, dan de stoommachines.
Bij het vervaardigen van electromagnétische machines onderscheidt men 2 stelsels. Bij het eene is de oorspronkelijke beweging eene heen en weêrgaande, evenals bij de stoomwerktuigen, zoodat zij op dergelijke wijze als bij deze in eene omwentelende veranderd wordt. By het tweede echter verkrijgt men aanstonds eene omwentelende beweging. Het beginsel van het eerste stelsel is voorgesteld in fig. 4. Am B zijn dikke, vaststaande draadspiralen, waarin massieve ijzeren cylinders i,V zich met het raam B, R' heen en weêr kunnen bewegen, terwijl zich bij e eene stang bevindt, die de kruk van een voorwiel in beweging brengt. De electrische stroom wordt zóó geleid, dat hij de beide rollen bjj afwisseling doorloopt, zoodat als A electrisch is, de staaf i, en als B electrisch is, d staaf b’ wordt aangetrokken. Volgens dit beginsel zijn de toestellen van den Amerikaan Page vervaardigd.
Naar dat beginsel is ook de machine ingerigt, in flg. 5 voorgesteld. Deze heeft het voorkomen van een stoomwerktuig. In de kast A bevindt zich eene batterij, welke werkt op de draadspiralen S, S, waarin zich, even als in de voorgaande machine, 2 cylindervormige stangen e en e op en neer bewegen. Zij zijn verbonden met de armen van de balans B B', en aan het einde van deze heeft men de stang B C, welke door de stang P vereenigd is met het voorwiel B, dat voorzien is van een excentriek B, dienende om den stroom bij afwisseling tot de draadrollen A en B toegang te verschaffen. Eene verdere verklaring zal wel overbodig zijn.
Het beginsel van het tweede stelsel, waarbij men aanstonds eene ronddraaijende beweging verkrijgt, is voorgesteld in fig.
6. Eene dikke hoefmagneet B is op een onderstel vastgemaakt met opwaarts gerigte polen, en een andere electromagneet B beweegt zich om eene verticale as x met zijne polen N’ S' onmiddellijk boven de polen van den eersten. Aan de as is eene houten schijf met twee metalen halve ringen aangebragt, die door isolérend hout van elkander gescheiden zijn. De electromagneet is met eene dikke spiraal omwoeld, en deze met het eene uiteinde aan a en met het andere aan a' vastgesoldeerd. Twee metalen veeren ƒ, ƒ glijden voorts over de houten schijf, zoodat de eene den halven ring a en de andere den halven ring a' aanraakt. De electrische stroom loopt nu door r, vervolgens om den electromagneet, dan door e naar ƒ, vervolgens naar den halven ring a, daarna door de spiraal van den beweegbaren electromagneet, en keert door den halven ring a', de veer ƒ' en den draad r' naar den electrometer terug. N N' zijn de noordpolen S S’ de zuidpolen der magneten.
Gelijknamige polen trekken elkander aan en ongelijknamige stooten elkander af. In den stand, waarin wij het werktuig aanschouwen zijn, de ongelijknamige polen nagenoeg met elkander vereenigd. Doch als dit plaats heeft, glijdt de veer f van den halven ring a op den halven ring a', zoodat de stroom in omgekeerde rigting door de draadspiraal van E' loopt en dan de polen S’ en N' omkeert. Deze worden dus gelijknamig met de nabijzijnde van E en derhalve aanstonds afgestooten, waarop weder de aantrekking der ongelijknamige volgt. Aldus blijft wegens de gedurige stroomwisseling de draaijende magneet in eene aanhoudende beweging.
Het is een bezwaar bij zulke machines, dat het ijzer zijn magnetismus niet aanstonds geheel verliest, als de stroom afgebroken wordt. Het is echter door Stöhrer opgeheven, daar deze den beweegbaren electromagneet niet tegenover een anderen electromagneet, maar binnen eene electrische spiraal laat ronddraaijen, terwijl in deze en niet in de draadgeleiding van den magneet de stroomwisseling plaats heeft. Zijn toestel is afgebeeld in fig. 7. Tusschen de 2 houten blokjes A en A' zijn twee rollen met koperdraad R en R' vast gemaakt. De draadwindingen loopen horizontaal en in dezelfde rigting. Tusschen die beiden beweegt zich de electromagneet E om eene horizontale as. Die electromagneet is aan de uiteinden met vierkante ijzeren platen gewapend,en de as eindigt in een tandrad r, hetwelk ingrijpt in de tanden van een grooter rad, tusschen standers op de plank a geplaatst, terwijl op het blokje B een stroomwisselaar is aangebragt. Het laat zich verder ligt begrijpen, hoe hier door stroomwisseling eene omkeering van polen en eene aanhoudende omdraaijing van den electromagneet ontstaat. Deze werkt met 5 Bunsen’sche elementen met 1/100 ste paardekracht.
Bij het gebruik van electromagnetismus als bron van beweging is opgemerkt, dat men voor elke sterkte van den stroom eene bepaalde omwentelingssnelheid heeft, die de meeste kracht levert. Er ontstaan namelijk in de spiralen inductiestroomen, die de kracht van den gewonen stroom te meer verminderen naarmate de omdraaijing sneller is. Uit de berekening blijkt, dat het effect van den toestel het grootst is, wanneer men de helft aanwendt der intensiteit, die de stroom bezit, als de toestel in rust is. Men kan dat bedrag door middel van den galvanometer vaststellen. Voorts is gebleken, dat de kosten van het arbeidsvermogen, door eene electromagnétische machine voortgebragt, 30tot 50-maal zoo hoog zijn als die, welke men bij het gebruik van stoom moet aanwenden.
Na ’t geen wij reeds van de werking der electrische stroomen gezegd hebben, is het niet moeijelijk de aanvankelijk vermelde afwijking van de magneetnaald onder den invloed van den electrischen stroom te verklaren. De wet van Ampère luidt aldus: „wanneer een regtlijnige stroom langs eene magneetnaald snelt, zoekt deze zich te verwijderen uit het vlak van den magnétischen meridiaan en met hare lengte-as den stroom zoodanig te kruisen, dat haar noordpool links van dezen komt te staan”. Onder regter- of linkerzijde van den electrischen stroom verstaat men hier die zijde, welke regts of links gelegen is van een mensch, die in de rigting van den positieven stroom (zoodat deze van zijne voeten naar zijn hoofd vloeit) zoodanig zweeft, dat hij het gelaat gekeerd houdt naar de as van de magneetnaald. Zulk een man is bij de natuurkundigen van ouds bekend onder den naam van „Het mannetje van Ampère”. Gaat in fig. 8 de stroom, van X naar Y, dan beweegt zich de noordpool a van de naald naar F. Doch als de stroom van Y naar X gaat, dan wijkt zij af naar F'. Loopt de draad, zooals in fig. 9, onder de magneetnaald, dan heeft men, zoo de stroom van X naar Y loopt, eene afwijking naar F, en zoo hij van Y naar X' gaat, eene naar F'.
Brengt men den geleidingsdraad loodregt en in het vlak van den magnétischen meridiaan (fig. 10) en snelt de stroom van X naar Y, dan beweegt zich de naald naar F, doch loopt de stroom van Y naar X, dan gaat zij naar F'. Plaatst men den draad ten zuiden van de naald (fig. 11), dan wijkt de naald bij een klimmenden stroom af naar F, en bij een dalenden naar F'. Men ziet, dat de wet van Ampère doorgaat in al deze gevallen. Hieruit blijkt voorts, dat bij eene stroomgeleiding als in fig. 12 is voorgesteld in A B C D E die stroomen van verschillende rigting elkander in hunne werking ondersteunen. Hierop rust dan ook de inrigting van den multiplicator van Schweigger (zie Electriciteit), die later, om hem ongevoeliger te maken, door Nobili met eene astatische naald werd voorzien (fig. 13). Uit hetgeen wij aangewezen hebben volgt nog, dat dit werktuig des te gevoeliger zal wezen, naarmate het aantal draadwindingen, die de onderste naald omgeven, grooter is.
