H.C. Ørsted og hans fantastiske opdagelse

  Elektromagnetismen er blevet brugt til et stort antal af hverdagens teknologier som telefonen og radioen. Hvad de færreste måske ved, er, at Ørsted allerede opdagede elektromagnetismen i 1820.

I foråret 1820 så den danske videnskabsmand Hans Christian Ørsted noget nyt, da han under en forelæsning lod en elektrisk strøm løbe gennem en platintråd hen over et kompas. Strømmen fik magnetnålen i kompasset til at bevæge sig en lille smule.

Ørsted havde fundet en sammenhæng mellem elektricitet og magnetisme, som han kaldte elektromagnetisme. Og hermed havde han åbnet for en række fremtidige opfindelser og et nyt forskningsfelt. Men det vidste man selvfølgelig intet om i Ørsteds samtid, hvor opdagelsen kom som et chok for mange fremtrædende forskere, fordi den fuldstændig modsagde deres teorier.

Selv var Ørsted nok ikke overrasket. Han havde længe leget med idéen om, at en elektrisk strøm kunne påvirke en magnet. Han skrev det direkte i 1812 i bogen ’Ansicht Der Chemischen Naturgesetze’:

”Samtidig skulle man forsøge, om man ikke i en af de tilstande, hvori elektricitet er meget forbunden, kunne frembringe en virkning på magneten som magnet. Sagen ville ikke være uden vanskeligheder, fordi elektriciteten ville virke på det magnetiske legeme som på det umagnetiske; måske var det dog muligt at få noget information herom gennem sammenligning af magnetiske og ikkemagnetiske nåle.”

Modtagelsen

I datidens videnskabelige hovedby, Paris, blev nyheden om Ørsteds opdagelse af en elektromagnetisk effekt mødt med skepsis. Var det et romantisk drømmeri? Det franske akademi satte en gruppe forskere til at efterprøve Ørsteds forsøg, og en uge senere demonstrerede de, at den var god nok – en strømførende ledning kunne påvirke en magnet.

En række franske videnskabsmænd, bl.a. André-Marie Ampère, kastede sig ud i arbejdet med at undersøge det nye fænomen.

Ampère troede ikke på, at Ørsteds forsøg beviste en forbindelse mellem elektricitet og magnetisme. Ifølge ham handlede fænomenet kun om strøm, og han fremstillede et apparat, hvor to strømførende ledninger tiltrak eller frastødte hinanden. Ampère mente, at der var små elektriske strømme i en magnet, og at det var dem, der var på spil. Det havde slet ikke noget med magnetisme at gøre.

Ørsteds opdagelse vakte også englænderen Michael Faradays interesse. I 1821 fandt Faraday ud af, at en magnet og en strømførende ledning kunne rotere om hinanden, og ti år senere opdagede han induktionen – at en magnet kan skabe strøm i en ledning, hvis magneten og strømmen bevæger sig i forhold til hinanden. Amerikaneren Henry Joseph opdagede i øvrigt denne effekt samtidig med Faraday.

Ørsted selv bidrog ikke meget til det videnskabelige arbejde med elektromagnetismen efter 1820. Ørsted og den effekt, han havde påvist, gik så at sige hver deres vej. Hans næste store opdagelse blev inden for kemien, hvor han fandt en metode til at isolere aluminium. Det vakte dog ikke den helt store interesse i hans livstid.

Men den berømmelse, som fulgte med opdagelsen af elektromagnetismen, gav Ørsted indflydelse. I sin samtid var han Danmarks førende naturvidenskabsmand.

Opvæksten

Hans Christian Ørsted blev født i 1777 i Rudkøbing. Hans far var apoteker, og det var helt naturligt, at unge Hans Christian fulgte i faderens fodspor og arbejdede i dennes forretning. I 1797 tog han den farmaceutiske embedseksamen, men Ørsted ville mere end det, og allerede i 1799 afleverede han sin doktordisputats i naturfilosofi på Københavns Universitet.

Ud over at bestyre Løve Apoteket i København arbejdede han ulønnet som adjunkt ved Det Medicinske Fakultet på Københavns Universitet, og fra 1801 gennemførte han studier i kemi og fysik i udlandet.

I 1806 lykkedes det Ørsted at sikre sig en position ved Københavns Universitet, hvor han først blev ekstraordinær professor og fra 1817 ordinær professor i fysik. Da Ørsted opdagede elektromagnetismen, havde han altså en god akademisk position og indflydelse i Danmark.

Ånden i naturen

Ud fra nutidens snævre akademiske specialisering kan man måske undre sig over, at en farmaceut, kemiker og doktor i naturfilosofi blev professor i fysik. Men Ørsted var meget bredt orienteret, og vores faggrænser ville ikke give mening for ham. Han anså sig selv for naturgransker og så en sammenhæng mellem naturlove, moral, sandhed og æstetik.

”Videnskab, kunst og moral giver indsigt i det sande, det skønne og det gode og fører derved, hver på sin måde, til erkendelse af Gud,” skrev han i sin bog ’Ånden i naturen’. For Ørsted var der en dyb fornuft i naturen, og indsigt i denne fornuft kunne opnås på mange måder.

Med sit brede udsyn blev Ørsted en af den danske guldalders ledende kulturpersonligheder. Gennem hele sit liv kæmpede han for at styrke naturvidenskaberne i Danmark, og han var en af hovedkræfterne bag oprettelsen af Den Polytekniske Læreanstalt (nu DTU). 

Ørsted udviklede også det danske sprog. Han mente, at ord af nordisk oprindelse stod stærkere og klarere og ville sætte mere gang i en danskers fantasi og intuition. Derfor stod Ørsted bag indførelsen af mange nye danske ord som for eksempel brint, ilt, rumfang og ildsjæl.

Idéen om ånden i naturen førte til en tro på naturvidenskabernes folkeopdragende betydning og til oprettelsen af ’Selskabet for Naturlærens Udbredelse’, hvorigennem Ørsted og andre formidlede viden om fysik og kemi til den almene befolkning.

Ørsted kastede sig også ud i en langvarig debat med Grundtvig. Den folkelige Grundtvig brød sig ikke om tidens elitære lærde, som bl.a. ville finde Gud i naturen. Efter Grundtvigs opfattelse fandt man Gud i Bibelen. Religion stod helt centralt i den kristne Ørsteds liv, og han krydsede klinger med Grundtvig mere end én gang. 

I sit naturvidenskabelige virke var Ørsted en flittig og grundig eksperimentator, og han søgte empirisk bekræftelse på hypoteser i den omgivende verden efter oplysningstidens idealer. Men samtidig var han præget af romantikkens idéer, der tillagde følelserne en større betydning.

Ørsteds naturfilosofiske holdninger fik ham blandt andet til at nedtone betydningen af matematik i naturvidenskaberne. Med Ørsteds betydelige magt fik det betydning for både forskning og undervisning i Danmark.

Ørsteds efterfølger som professor i fysik, Carl Valentin Holten, var heller ikke matematisk orienteret. Danmark kom derfor til at stå uden for udviklingen af den nye matematiske fysik.

Eksperimenterne

Var Ørsted den første, der så en elektromagnetisk effekt? Det er der ikke et enkelt svar på.

Mange fremstillinger af opdagelsen inkluderer italieneren Gian Romagnosi, der eksperimenterede med voltasøjlens effekt på et kompas i 1802 og publicerede sine fund i en lokal avis. Men man kan ikke være sikker på, at Romagnosi opdagede elektromagnetismen, fordi beskrivelsen af hans eksperimenter er uklar. Så man kan ikke afgøre, om den effekt, han observerede, nu også var en elektromagnetisk effekt. Han fortalte heller ikke om sine eksperimenter i internationale videnskabelige kredse.

Ørsted derimod var professor i fysik ved Københavns Universitet og en del af det videnskabelige samfund på sin tid. Derfor vidste han, at han havde set noget betydningsfuldt, som modsagde dominerende teorier.

Ørsted vidste også, at det var vigtigt at offentligøre opdagelsen i videnskabelige kredse. Han kendte de videnskabelige metoder, udførte grundige systematiske eksperimenter og beskrev dem så detaljeret, at de kunne efterprøves af andre.

Foto: Danmarks Tekniske Museum

"Forsøg over den elektriske vekselkamps indvirkning på magnetnålen", lyder den latinske overskrift på Ørsteds rapport fra 21. juli 1820.

"Forsøg over den elektriske vekselkamps indvirkning på magnetnålen", lyder den latinske overskrift på Ørsteds rapport fra 21. juli 1820.

Foto: Danmarks Tekniske Museum

En kopi af det såkaldte "trugapparat",som Ørsted brugte til at bevise sin teori.

En kopi af det såkaldte "trugapparat",som Ørsted brugte til at bevise sin teori.

Foto: DTU

Københavns Universitets kemilaboratorium i Studiestræde fra 1823 til 1890, hvor Ørsted isolerede metallet aluminium i 1824-25.

Københavns Universitets kemilaboratorium i Studiestræde fra 1823 til 1890, hvor Ørsted isolerede metallet aluminium i 1824-25.

Foto: Danmarks Tekniske Museum

Det originale kompas, som Østed formodentlig brugte til sit forsøg i 1820.

Det originale kompas, som Østed formodentlig brugte til sit forsøg i 1820.

Ørsted som ung. Kobberstik af Gilles-Louis Chrétien.

Ørsted som ung. Kobberstik af Gilles-Louis Chrétien.

Foto: Danmarks Tekniske Museum

C.W. Eckersbergs portræt af af Østed fra 1822. Læg mærke til klangpladen, kompasset og pietzometeret i baggrunden.

C.W. Eckersbergs portræt af af Østed fra 1822. Læg mærke til klangpladen, kompasset og pietzometeret i baggrunden.

Tegning af Gian Romagnosi, der muligvis også var på sporet af det samme fænomen som Ørsted.

Tegning af Gian Romagnosi, der muligvis også var på sporet af det samme fænomen som Ørsted.

Elektromagnetisme og teknologi



Telegrafanlæg fra den første danske telegraflinje, Øresundslinjen, som blev åbnet i 1854.

Telegrafanlæg fra den første danske telegraflinje, Øresundslinjen, som blev åbnet i 1854.

Ørsteds opdagelse blev hurtigt hvirvlet ind i hans samtids teknologiske udvikling. Et stort antal teknologier kom til at bruge elektromagnetismen, og her følger nogle eksempler på brugen af elektromagnetisme inden for kommunikation og elektriske motorer. 

Telegrafen

Før Ørsted opdagede elektromagnetismen, havde flere opfindere allerede forsøgt at bruge elektricitet til telegrafi, og snart forsøgte man at anvende elektromagnetisme til dette formål.

Englænderne William Cooke og Charles Wheatstone udviklede det første kommercielle elektromagnetiske telegrafisystem til jernbanelinjen Great Western Railway i 1838.

Amerikanske Samuel Morse udviklede sit system på samme tid. De korte beskeder, som man sendte gennem telegrafsystemet, var vigtige både til politiske og forretningsmæssige formål.

Såvel magthavere som entreprenører investerede i systemet, og snart voksede et vidtforgrenet net af telegrafkabler frem. 

Radioen

Med den store interesse for kommunikation kom der mange bud på, hvordan man kunne forbedre telegrafien. Kunne man f.eks. overføre et telegram gennem luften? Flere opfindere arbejdede på overførsel af lyd uden et kabel – med elektromagnetismen som medspiller.

Der blev skarp konkurrence mellem forskellige teknologier, som udsendte elektromagnetiske radiobølger, f.eks. mellem en gnistsender fra italienske Marconi og en buesender fra danske Valdemar Poulsen.

Enhver, der havde det rette apparatur, kunne lytte med på trådløse meddelelser. Det var en udfordring for militæret, som helst ikke delte oplysninger med eventuelle fjender, mens det blev til glæde for mange i det civile liv. Nu kunne radioudsendelser med musik og nyheder fra den store verden f.eks. komme ind i stuerne.

Telefonen

Opfindere arbejdede også med en tale-telegraf, som man senere kaldte en elektromagnetisk telefon. Mange ventede, at telefonen ville blive brugt til korte beskeder blandt forretningsmænd, men til deres overraskelse anvendte f.eks. kvinder den til at vedligeholde relationer til familie og venner. Igen fik en kommunikationsteknologi en uventet rolle i privatlivssfæren.

Elektromagnetisme blev altså en del af standardudstyret for teknologer, der lavede apparater til massekommunikation. Men det har også ført til bekymring. Det moderne menneske lever livet omgivet af elektromagnetisk stråling, f.eks. fra mobiltelefoner og andre apparater, og man diskuterer stadig, om det har en helbredseffekt.

Elektromotorer

Elektromagnetismen kunne også anvendes til motorer. Faradays rotationsprincip fra 1821, hvor en strøm får en magnet til at bevæge sig, betød, at man kunne omdanne elektricitet til bevægelse. Man kan sige, at Faraday skabte den første elektromotor, som dog ikke havde et praktisk sigte.

Både opfindere og forskere arbejdede med motorer, men selvom mange udviste stor opfindsomhed, skulle der gå lang tid, før de fik den store udbredelse. Det skyldtes især, at batterierne var for store og dyre til, at motorerne kunne blive en alvorlig konkurrent til andre kraftkilder.

Elektromotorerne kom først for alvor på banen efter 1880’erne, hvor de elektriske forsyningssystemer vandt frem. Fleksibilitet var elektromotorens styrke. Med en elektromotor behøvede man ikke overføre bevægelse med bælter eller remme fra en central kraftkilde som en dampmaskine eller et vandhjul.

Elektromotoren fandt også vej til andre områder, bl.a. en række husholdningsapparater. Men elektromotoren vandt ikke på alle felter. Da bilerne kom frem i slutningen af 1800-tallet, brugte opfindere både damp-, elektro- og forbrændingsmotorer.

Forbrændingsmotoren blev industristandarden, mens elektromotoren fandt vej til nicher som mælkevogne.

Hvad hvis…

Hvordan ville verden se ud, hvis Ørsted ikke havde opdaget elektromagnetismen? Det er nærliggende at tænke, at opdagelsen af elektromagnetismen lå lige til højrebenet efter opfindelsen af batteriet, og mange historikere mener, at hvis ikke Ørsted havde lavet forsøget, havde en anden nok fundet elektromagnetismen inden for relativt kort tid.

Når vi i dag bevæger os rundt, møder vi elektromagnetismen rigtig mange steder. Mobiltelefonen, elektriciteten og meget andet har forbindelse til elektromagnetismen. Den er blevet en helt naturlig del af vores hverdag.

Kilder

Litteratur Dan Charly Christensen: Naturens tankelæser. En biografi om Hans Christian Ørsted. Museum Tusculanums Forlag 2009

Christopher Cooper: The Truth about Tesla. Race Point Publishing 2015

Anja Skaar Jacobsen: Propagating Dynamical Science in the Periphery of German Naturphilosophie: H. C. Ørsted’s Textbooks and Didatics. Science & Education 2006 15 s. 739760. Springer

Ole Knudsen: Elektromagnetisme 1820-1900. Danmark 1991

Helge Kragh: Quantum Generations. A history of physics in the twentieth century.  Princeton, New Jersey 2002

Helge Kragh: Natur, Nytte og Ånd. Dansk Naturvidenskabs Historie, bind 2 s. 229-264. Århus 2005

Kirstine Meyer (red.): H. C. Ørsted Naturvidenskabelige Skrifter, bind II, København 1920

Gudrun Wolfschmidt (red.): Von Hertz zum Handy. Entwicklung der Kommunikation. Nuncius Hamburgensis. Beiträge zur Geschichte der Naturwissenschaften Band 6. 2007.

Telegrafon opfundet af Valdemar Poulsen i 1898. En forløber for båndoptageren og harddisken.
Elmotor, fremstillet hos Thomas B. Thrige i 1898.

Foto: Danmarks Tekniske Museum, Colourbox.