Michael Faraday
Michael Faraday(1791-1867) - fizician englez, fondator al doctrinei câmpului electromagnetic, membru de onoare străin al Academiei de Științe din Sankt Petersburg (1830). A descoperit acțiunea chimică a curentului electric, relația dintre electricitate și magnetism, magnetism și lumină.
A descoperit (1831) inducția electromagnetică - un fenomen care a stat la baza ingineriei electrice. Stabilite (1833-34) legile electrolizei, numite după el, au descoperit para- și diamagnetismul, rotația planului de polarizare a luminii într-un câmp magnetic (efectul Faraday).
A demonstrat identitatea diferitelor tipuri de energie electrică. Faraday a introdus conceptele de câmpuri electrice și magnetice și a exprimat ideea existenței undelor electromagnetice. A studiat cu un chimist și fizician, unul dintre fondatorii electrochimiei.Electrochimia este o ramură a chimiei fizice care studiază proprietățile sistemelor care conțin ioni mobili (soluții, topituri sau electroliți solizi), precum și fenomenele care apar la limita dintre două faze (de exemplu, metal și soluție de electrolit) datorită transferului de particule încărcate (electroni și ioni).
Electrochimia dezvoltă bazele științifice ale electrolizei, electrosintezei, galvanizării, protejarea metalelor împotriva coroziunii, crearea surselor de curent chimic etc. Procesele electrochimice joacă un rol important în viața organismelor, de exemplu, în transmiterea impulsurilor nervoase. Humphry Davy.
Michael Faraday s-a născut la 22 septembrie 1791, Londra. A murit la 25 august 1867, în același loc. Fondatorul conceptului modern de câmp în electrodinamică, autorul unui număr de descoperiri fundamentale, inclusiv legea inducției electromagnetice, legile electrolizei, fenomenul de rotație a planului de polarizare a luminii într-un câmp magnetic, unul dintre primii cercetători ai influenței unui câmp magnetic asupra mediilor.
Copilărie și tinerețe
Michael Faraday s-a născut într-o familie de fierar. Fratele său mai mare, Robert, a fost și fierar, care a încurajat în orice mod posibil setea de cunoaștere a lui Michael și la început l-a susținut financiar. Mama lui Faraday, o femeie harnică, înțeleaptă, deși needucată,
 |
a trăit să vadă vremea în care fiul ei a obținut succes și recunoaștere și a fost pe drept mândru de el.
Veniturile modeste ale familiei nu i-au permis lui Michael să absolve nici măcar liceul, iar la vârsta de treisprezece ani a devenit ucenic la proprietarul unei librării și a unui atelier de legătorie, unde urma să rămână timp de 10 ani. În tot acest timp, Faraday a fost constant implicat în autoeducație - a citit toată literatura disponibilă despre fizică și chimie, a repetat experimentele descrise în cărți în laboratorul său de acasă și a participat la prelegeri private despre fizică și astronomie seara și duminica. . A primit bani (un șiling de plătit pentru fiecare prelegere) de la fratele său. La prelegeri, Faraday a făcut noi cunoștințe, cărora le-a scris multe scrisori pentru a dezvolta un stil de prezentare clar și concis; a încercat să stăpânească şi tehnicile oratoriei.
Începeți la Instituția Regală
Unul dintre clienții legătoriei, membru al Societății Regale din Londra Denault, observând interesul lui Faraday pentru știință, l-a ajutat să ajungă la prelegerile remarcabilului fizician și chimist Humphry Davy la Instituția Regală. Faraday a notat cu atenție și a legat cele patru prelegeri și le-a trimis împreună cu scrisoarea lectorului. Acest „pas îndrăzneț și naiv”, potrivit lui Faraday însuși, a avut o influență decisivă asupra soartei sale. În 1813, Davy (nu fără o oarecare ezitare) l-a invitat pe Faraday să ocupe postul vacant de asistent la Instituția Regală, iar în toamna aceluiași an l-a dus într-o călătorie de doi ani în centrele științifice ale Europei. Această călătorie a fost de mare importanță pentru Faraday: el și Davy au vizitat o serie de laboratoare, au cunoscut oameni de știință precum A. Ampere, M. Chevreul, J. L. Gay-Lussac, care, la rândul lor, au atras atenția asupra abilităților strălucitoare ale tânărului englez.
Prima cercetare independentă. Publicații științifice
După revenirea la Instituția Regală în 1815, Michael Faraday a început o muncă intensă, în care cercetarea științifică independentă a ocupat un loc din ce în ce mai mare. În 1816 a început să susțină prelegeri publice despre fizică și chimie la Societatea pentru Auto-Educație. În același an a apărut prima sa lucrare tipărită.
În 1821, în viața lui Faraday au avut loc mai multe evenimente importante. A primit un post de supraveghetor al clădirii și laboratoarelor Instituției Regale (adică, supraveghetor tehnic) și a publicat două lucrări științifice semnificative (despre rotația unui curent în jurul unui magnet și a unui magnet în jurul unui curent și despre lichefierea clorului). ). În același an s-a căsătorit și, după cum a arătat întreaga sa viață ulterioară,
era foarte fericit căsătorit.
În perioada până în 1821, Michael Faraday a publicat aproximativ 40 de lucrări științifice, în principal despre chimie. Treptat, cercetările sale experimentale s-au mutat din ce în ce mai mult în domeniul electromagnetismului. După descoperirea de către Hans Oersted a acțiunii magnetice a curentului electric în 1820, Faraday a devenit fascinat de problema conexiunii dintre electricitate și magnetism. În 1822, în jurnalul său de laborator a apărut o intrare: „Transformați magnetismul în electricitate”. Faraday a continuat însă alte cercetări, inclusiv în domeniul chimiei. Astfel, în 1824 a fost primul care a obținut clor în stare lichidă.
Alegerea la Societatea Regală. Profesorat
În 1824, Michael Faraday a fost ales membru al Societății Regale, în ciuda opoziției active a lui Davy, cu care relația lui Faraday devenise destul de dificilă până atunci, deși lui Davy îi plăcea să repete că dintre toate descoperirile sale, cea mai semnificativă a fost „Faraday’s descoperire." Acesta din urmă i-a adus și un omagiu lui Davy, numindu-l un „om mare”.
La un an de la alegerea sa în Societatea Regală, Michael Faraday a fost numit director al laboratorului Instituției Regale, iar în 1827 a primit un post de profesor la acest institut.
Legea inducției electromagnetice. Electroliză
În 1830, în ciuda situației sale financiare înghesuite, Faraday a abandonat cu hotărâre toate activitățile secundare, efectuând orice cercetare științifică și tehnică și alte lucrări (cu excepția prelegerilor de chimie) pentru a se dedica în întregime cercetării științifice. Curând a obținut un succes strălucit: la 29 august 1831 a descoperit fenomenul inducției electromagnetice - fenomenul generării unui câmp electric printr-un câmp magnetic alternativ. Zece zile de muncă intensă i-au permis lui Faraday să investigheze cuprinzător și complet acest fenomen, care, fără exagerare, poate fi numit fundația, în special, a întregii inginerie electrică modernă. Dar Faraday însuși nu era interesat de posibilitățile aplicate ale descoperirilor sale; el s-a străduit pentru principalul lucru - studiul legilor naturii.
Descoperirea inducției electromagnetice a adus faima lui Faraday. Dar Michael era încă foarte lipsit de bani, așa că prietenii lui au fost forțați să se chinuie să-i ofere o pensie guvernamentală pe viață. Aceste eforturi au fost încununate cu succes abia în 1835. Când Faraday a avut impresia că ministrul Trezoreriei a tratat această pensie ca pe un sop pentru om de știință, a trimis o scrisoare ministrului în care a refuzat cu respect orice pensie. Ministrul a trebuit să-i ceară scuze lui Faraday.
În 1833-34, Michael Faraday a studiat trecerea curenților electrici prin soluții de acizi, săruri și alcalii, ceea ce l-a condus la descoperirea legilor electrolizei. Aceste legi (legile lui Faraday) au jucat ulterior un rol important în dezvoltarea ideilor despre purtătorii de sarcină electrică discreti. Până la sfârșitul anilor 1830. Faraday a efectuat studii ample asupra fenomenelor electrice din dielectrici.
boala lui Faraday. Cea mai recentă lucrare experimentală
Stresul mental enorm constant a subminat sănătatea lui Faraday și l-a forțat să-și întrerupă activitatea științifică timp de cinci ani în 1840. Revenind la el, Faraday în 1848 a descoperit fenomenul de rotație a planului de polarizare a luminii care se propagă în substanțe transparente de-a lungul liniilor intensității câmpului magnetic (efectul Faraday). Aparent, Faraday însuși (care a scris entuziasmat că a „magnetizat lumina și a iluminat linia magnetică de forță”) a acordat o mare importanță acestei descoperiri. Într-adevăr, a fost primul indiciu al existenței unei legături între optică și electromagnetism. Convingerea în interconectarea profundă a fenomenelor electrice, magnetice, optice și a altor fenomene fizice și chimice a devenit baza întregii viziuni științifice despre lume a lui Faraday.
Alte lucrări experimentale ale lui Faraday în acest moment au fost dedicate studiilor proprietăților magnetice ale diferitelor medii. În special, în 1845 a descoperit fenomenele de diamagnetism și paramagnetism.
În 1855, boala l-a forțat din nou pe Faraday să-și întrerupă munca. A devenit semnificativ mai slab și a început să-și piardă memoria în mod catastrofal. Trebuia să noteze totul în caietul de laborator, până unde și ce punea înainte de a părăsi laboratorul, ce făcuse deja și ce urma să facă în continuare. Pentru a continua să lucreze, a trebuit să renunțe la multe, inclusiv să viziteze prietenii; ultimul lucru la care a renuntat au fost cursurile pentru copii.
Importanța lucrărilor științifice
Chiar și o listă departe de a fi completă cu ceea ce Faraday a contribuit la știință oferă o idee despre semnificația excepțională a lucrărilor sale. În această listă, totuși, lipsește principalul lucru care constituie enormul merit științific al lui Faraday: el a fost primul care a creat un concept de câmp în doctrina electricității și magnetismului. Dacă înaintea lui a prevalat ideea interacțiunii directe și instantanee a sarcinilor și curenților prin spațiul gol, atunci Michael Faraday a dezvoltat constant ideea că purtătorul de material activ al acestei interacțiuni este câmpul electromagnetic.
James Clerk Maxwell, care a devenit adeptul lui, a scris frumos despre acest lucru, dezvoltându-și în continuare învățătura și punând ideile despre câmpul electromagnetic într-o formă matematică clară: „Faraday a văzut cu ochii minții liniile de forță care subordonează tot spațiul. Acolo unde matematicienii au văzut centre de tensiune ale forțelor cu rază lungă de acțiune, Faraday a văzut un agent intermediar. Acolo unde nu vedeau decât distanța, mulțumiți cu găsirea legii de distribuție a forțelor care acționează asupra fluidelor electrice, Faraday a căutat esența fenomenelor reale care au loc în mediu.”
Punctul de vedere al electrodinamicii din perspectiva conceptului de câmp, al cărui fondator a fost Faraday, a devenit o parte integrantă a științei moderne. Lucrările lui Faraday au marcat apariția unei noi ere în fizică.
(V.N. Grigoriev)
„Atâta timp cât oamenii se bucură de beneficiile electricității, își vor aminti întotdeauna numele Faraday cu recunoștință”, a spus Hermann Helmholtz.
Michael Faraday - fizician experimental englez, chimist, creator al doctrinei câmpului electromagnetic. El a descoperit inducția electromagnetică, care stă la baza producției industriale a electricității și a utilizării acesteia în condiții moderne.
Copilărie și tinerețe
Michael Faraday s-a născut pe 22 septembrie 1791 în Newington Buttes, lângă Londra. Tatăl - James Faraday (1761-1810), fierar. Mama - Margareta (1764-1838). Pe lângă Michael, familia includea fratele Robert și surorile Elizabeth și Margaret. Ei trăiau prost, așa că Michael nu a terminat școala și la vârsta de 13 ani a plecat să lucreze într-o librărie ca băiat de livrare.
Nu am reușit să-mi duc studiile. Setea de cunoaștere a fost satisfăcută citind cărți de fizică și chimie - erau destule în librărie. Tânărul și-a stăpânit primele experimente. El a construit o sursă de curent - un „borcan Leyden”. Tatăl și fratele lui Michael l-au încurajat să experimenteze.
În 1810, un băiat de 19 ani a devenit membru al clubului filozofic, unde se țineau prelegeri despre fizică și astronomie. Michael a participat la controverse științifice. Tânărul talentat a atras atenția comunității științifice. Cumpărătorul unei librării William Dens i-a făcut lui Michael un cadou - un bilet pentru a participa la o serie de prelegeri despre chimie și fizică susținute de Humphry Davy (fondatorul electrochimiei, descoperitorul elementelor chimice Potasiu, Calciu, Sodiu, Bariu, Bor).
Viitorul om de știință, după ce a transcris prelegerile lui Humphry Davy, a legat-o și i-a trimis-o profesorului, însoțită de o scrisoare prin care îi cere să găsească ceva de lucru la Instituția Regală. Davy a luat parte la soarta tânărului, iar după ceva timp, Faraday, în vârstă de 22 de ani, a primit un loc de muncă ca asistent de laborator într-un laborator chimic.
Știința
În timpul îndeplinirii sarcinilor sale de asistent de laborator, Faraday nu a ratat ocazia de a asculta prelegeri la pregătirea cărora a participat. De asemenea, cu binecuvântarea profesorului Davy, tânărul și-a efectuat experimentele chimice. Conștiinciozitatea și priceperea în a-și îndeplini munca ca asistent de laborator l-au făcut asistentul constant al lui Davy.
În 1813, Davy l-a luat pe Faraday ca secretar într-o călătorie europeană de doi ani. În timpul călătoriei, tânărul om de știință i-a întâlnit pe luminarii științei mondiale: Andre-Marie Ampère, Joseph Louis Gay-Lussac, Alessandro Volta.
La întoarcerea sa la Londra în 1815, Faraday a primit funcția de asistent. În același timp, a continuat ceea ce iubea - și-a condus propriile experimente. În timpul vieții sale, Faraday a efectuat 30.000 de experimente. În cercurile științifice, pentru pedanteria și munca grea, a primit titlul de „rege al experimentatorilor”. Descrierea fiecărei experiențe a fost consemnată cu atenție în jurnale. Ulterior, în 1931, au fost publicate aceste jurnale.
Prima ediție tipărită a lui Faraday a fost publicată în 1816. Până în 1819, au fost publicate 40 de lucrări. Lucrările sunt dedicate chimiei. În 1820, dintr-o serie de experimente cu aliaje, un tânăr om de știință a descoperit că aliarea oțelului cu adaos de nichel nu se oxidează. Dar rezultatele experimentelor au trecut neobservate de metalurgiști. Descoperirea oțelului inoxidabil a fost brevetată mult mai târziu.
În 1820, Faraday a devenit superintendent tehnic al Instituției Regale. Până în 1821, a trecut de la chimie la fizică. Faraday a acționat ca un om de știință consacrat și a câștigat în greutate în comunitatea științifică. A fost publicat un articol despre principiul de funcționare a unui motor electric, care a marcat începutul ingineriei electrice industriale.
Câmp electromagnetic
În 1820, Faraday a devenit interesat de experimente privind interacțiunea dintre electricitate și câmpurile magnetice. Până în acest moment, conceptele de „sursă de curent continuu” (A. Volt), „electroliza”, „arc electric”, „electromagnet” au fost descoperite. În această perioadă s-au dezvoltat electrostatica și electrodinamica, iar experimentele lui Biot, Savart și Laplace privind lucrul cu electricitatea și magnetismul au fost publicate. A fost publicată lucrarea lui A. Ampere despre electromagnetism.
În 1821, a fost publicată lucrarea lui Faraday „Despre unele mișcări electromagnetice noi și teoria magnetismului”. În ea, omul de știință a prezentat experimente cu un ac magnetic care se rotește în jurul unui pol, adică a efectuat transformarea energiei electrice în energie mecanică. De fapt, el a introdus primul motor electric din lume, deși primitiv.
Bucuria descoperirii a fost stricată de plângerea lui William Wollaston (a descoperit Paladiu, Rodiu, a proiectat un refractometru și un goniometru). Într-o plângere adresată profesorului Davy, omul de știință l-a acuzat pe Faraday că a furat ideea unui ac magnetic rotativ. Povestea a căpătat un caracter scandalos. Davy a acceptat poziția lui Wollaston. Doar o întâlnire personală între cei doi oameni de știință și Faraday, care explică poziția sa, a reușit să rezolve conflictul. Wollaston a abandonat revendicarea. Relația dintre Davy și Faraday și-a pierdut fosta încredere. Deși primul nu s-a săturat să repete până în ultimele sale zile că Faraday a fost principala descoperire pe care a făcut-o.
În ianuarie 1824, Faraday a fost ales membru al Societății Regale din Londra. Profesorul Davy a votat împotrivă.
În 1823 a devenit membru corespondent al Academiei de Științe din Paris.
În 1825, Michael Faraday i-a luat locul lui Davy ca director al Laboratorului de Fizică și Chimie al Instituției Regale.
După descoperirea din 1821, omul de știință nu a publicat lucrări timp de zece ani. În 1831 a devenit profesor la Woolwich (academia militară), iar în 1833 - profesor de chimie la Instituția Regală. A condus dezbateri științifice și a ținut prelegeri la întâlniri științifice.
În 1820, Faraday a devenit interesat de experimentul lui Hans Oersted: mișcarea de-a lungul unui circuit de curent electric a provocat mișcarea unui ac magnetic. Curentul electric a provocat apariția magnetismului. Faraday a sugerat că, în consecință, magnetismul ar putea fi cauza curentului electric. Prima mențiune a teoriei a apărut în jurnalul omului de știință în 1822. Au fost nevoie de zece ani de experimente pentru a dezvălui misterul inducției electromagnetice.
Victoria a venit la 29 august 1831. Dispozitivul care i-a permis lui Faraday să facă descoperirea sa ingenioasă a constat dintr-un inel de fier și multe spire de sârmă de cupru înfășurate în jurul celor două jumătăți. În circuitul unei jumătăți a inelului, închis de un fir, se afla un ac magnetic. A doua înfășurare a fost conectată la baterie. Când curentul era pornit, acul magnetic oscila într-o direcție, iar când era oprit, în cealaltă. Faraday a concluzionat că un magnet era capabil să transforme magnetismul în energie electrică.
Fenomenul „apariției unui curent electric într-un circuit închis atunci când fluxul magnetic care trece prin acesta se modifică” a fost numit inducție electromagnetică. Descoperirea inducției electromagnetice a deschis calea pentru crearea unei surse de curent - un generator electric.
Descoperirea a marcat începutul unei noi runde fructuoase de experimente ale omului de știință, care a dat lumii „Cercetare experimentală asupra electricității”. Faraday a demonstrat empiric caracterul uniform al generării energiei electrice, independent de metoda prin care este generat curentul electric.
În 1832, fizicianul a primit medalia Copley.
Faraday a devenit autorul primului transformator. El deține conceptul de „constantă dielectrică”. În 1836, printr-o serie de experimente, a demonstrat că sarcina curentului afectează doar învelișul conductorului, lăsând neatinse obiectele din interiorul acestuia. În știința aplicată, un dispozitiv realizat pe principiul acestui fenomen se numește „cușcă Faraday”.
Descoperiri și lucrări
Descoperirile lui Michael Faraday nu se referă doar la fizică. În 1824 a descoperit benzenul și izobutilena. Omul de știință a dezvoltat o formă lichidă de clor, hidrogen sulfurat, dioxid de carbon, amoniac, etilenă, dioxid de azot și a obținut sinteza hexacloranului.
În 1835, Faraday a fost forțat să ia o pauză de doi ani de la muncă din cauza unei boli. Cauza bolii a fost suspectată a fi contactul omului de știință cu vaporii de mercur în timpul experimentelor. După ce a lucrat o perioadă scurtă de timp după recuperare, în 1840 profesorul s-a simțit din nou rău. Eram afectat de slăbiciune și pierderea temporară a memoriei. Perioada de recuperare a durat 4 ani. În 1841, la insistențele medicilor, omul de știință a plecat într-o călătorie în Europa.
Familia trăia aproape în sărăcie. Potrivit biografului lui Faraday, John Tyndall, omul de știință primea o pensie de 22 de lire pe an. În 1841, prim-ministrul William Lamb, Lord Melbourne, sub presiunea publicului, a semnat un decret prin care îi acorda lui Faraday o pensie de stat de 300 de lire sterline pe an.
În 1845, marele om de știință a reușit să atragă atenția comunității mondiale cu alte descoperiri: descoperirea unei schimbări în planul luminii polarizate într-un câmp magnetic („efectul Faraday”) și diamagnetismul (magnetizarea unei substanțe la un câmp magnetic extern care acționează asupra acestuia).
Guvernul Angliei i-a cerut de mai multe ori lui Michael Faraday ajutor în rezolvarea problemelor legate de probleme tehnice. Omul de știință a dezvoltat un program pentru echiparea farurilor, metode de combatere a coroziunii navelor și a acționat ca expert criminalist. Fiind o persoană bună și iubitoare de pace din fire, a refuzat categoric să participe la crearea de arme chimice pentru războiul cu Rusia în războiul Crimeei.
În 1848 ia dat lui Faraday o casă pe malul stâng al Tamisei, Hampton Court. Regina britanică a plătit cheltuieli și taxe pentru gospodărie. Omul de știință și familia sa s-au mutat în ea, părăsind afacerile în 1858.
Viata personala
Michael Faraday a fost căsătorit cu Sarah Barnard (1800-1879). Sarah este sora prietenului lui Faraday. Fata de 20 de ani nu a acceptat imediat cererea în căsătorie - tânărul om de știință a trebuit să-și facă griji. Nunta liniștită a avut loc la 12 iunie 1821. Mulți ani mai târziu, Faraday a scris:
„M-am căsătorit – un eveniment care, mai mult decât oricare altul, a contribuit la fericirea mea pe pământ și la starea mea de spirit sănătoasă.”
Familia lui Faraday, ca și familia soției sale, sunt membri ai comunității protestante din Sandeman. Faraday a îndeplinit munca de diacon al comunității londoneze și a fost ales în mod repetat ca bătrân.
Moarte
Michael Faraday era bolnav. În scurte momente, când boala s-a atenuat, a lucrat. În 1862, el a prezentat o ipoteză despre mișcarea liniilor spectrale într-un câmp magnetic. Peter Zeeman a putut confirma teoria în 1897, pentru care a primit Premiul Nobel în 1902. Zeeman l-a numit pe Faraday drept autorul ideii.
Michael Faraday a murit la biroul său pe 25 august 1867, la vârsta de 75 de ani. A fost înmormântat lângă soția sa în cimitirul Highgate din Londra. Înainte de moarte, omul de știință a cerut o înmormântare modestă, așa că au venit doar rudele. Pe piatra funerară sunt sculptate numele omului de știință și anii vieții sale.
- În munca sa, fizicianul nu a uitat de copii. Prelegeri pentru copii „Istoria unei lumânări” (1961) sunt republicate până astăzi.
- Portretul lui Faraday apare pe biletul britanic de 20 de lire sterline din 1991-1999.
- Au existat zvonuri că Davy nu a răspuns la cererea de muncă a lui Faraday. Într-o zi, după ce și-a pierdut temporar vederea în timpul unui experiment chimic, profesorul și-a amintit de tânărul persistent. După ce a lucrat ca secretar al unui om de știință, tânărul l-a impresionat atât de mult pe Davy cu erudiția sa, încât i-a oferit lui Michael un loc de muncă în laborator.
- După ce s-a întors dintr-un turneu european cu familia lui Davy, Faraday a lucrat ca mașină de spălat vase în timp ce aștepta un asistent la Instituția Regală.
Faraday Michael (1791-1867) fizician englez, fondator al doctrinei electromagnetismului. Născut lângă Londra în familia unui fierar. În adolescență, a mers să lucreze într-un magazin de legătorie, unde a devenit dependent de citirea cărților științifice. Punctul de cotitură în soarta lui Faraday a fost o întâlnire la vârsta de 21 de ani cu remarcabilul chimist englez G. Davy, care l-a luat pe talentatul tânăr drept asistent. Din acel moment, pasiunea lui Faraday pentru fizică și chimie s-a transformat într-o profesie.
Prima lucrare științifică a lui Faraday în fizică, dedicată studiului „flăcării cântătoare”, datează din 1818. În 1820, Faraday a efectuat mai multe experimente în topirea oțelurilor care conțineau nichel. Această lucrare este considerată descoperirea oțelului inoxidabil.
|
În 1821, Faraday a fost primul din lume care a efectuat „rotația magnetică”. El a reușit să facă un magnet să se rotească în jurul unui conductor purtător de curent, precum și un conductor care poartă curent în jurul unui magnet. Acesta a fost primul model de motor electric funcțional din lume!
Dispozitivul lui Faraday a fost conceput simplu: era format din două vase metalice cu mercur și doi magneți de bară, iar cel din stânga era atașat de fundul vasului pe o balama, iar cel din dreapta era nemișcat (vezi figura). Un fir a fost coborât în vase de sus, atingând mercurul, conectând ambele vase astfel încât s-a format un circuit electric. Rețineți că deasupra vasului din stânga cu un magnet în mișcare sârma era fixată nemișcat, iar deasupra vasului din dreapta cu un magnet fix, dimpotrivă, sârma era atașată de o balama și se putea mișca.
Când a fost conectată o sursă de curent, magnetul din vasul din stânga și firul din vasul din dreapta au început să se rotească rapid. Schimbând „plus” cu „minus”, s-a putut observa că direcția de rotație a pieselor în mișcare (magnetul în stânga și firul în dreapta) s-a schimbat în sens opus. Ne gândim acum, privind colosul impresionant de motoare electrice ale navelor și locomotivelor electrice, că acestea, cu puterea lor gigantică, sunt produsul unui simplu dispozitiv Faraday!
În 1823, Faraday a făcut una dintre cele mai importante descoperiri în domeniul fizicii - a realizat pentru prima dată lichefierea gazului (clorul) și a stabilit o metodă simplă, dar eficientă pentru transformarea gazelor în lichid.
Timp de 10 ani după descoperirea „rotației magnetice”, Faraday a studiat legătura dintre fenomenele electrice și magnetice. Datorită acestui fapt, în 1831 a făcut cea mai importantă descoperire a sa în fizică. Faraday a descoperit și studiat fenomenul inducției electromagnetice, care stă la baza funcționării tuturor generatoarelor moderne de curent continuu și alternativ.
În ilustrație vezi o bobină de inducție Faraday electromagnetică, o expoziție în Muzeul Faraday de la Instituția Regală. [Spuneți mai multe despre bobină și inducție...]
Folosind material experimental enorm, Faraday a dovedit identitatea tuturor tipurilor de electricitate cunoscute atunci: „animal”, „magnetic”, termoelectricitate, electricitate galvanică etc.
|
Acest studiu al naturii curentului electric l-a condus la experimente privind trecerea curentului prin soluții de acizi, săruri și alcaline. Rezultatul acestor studii a fost descoperirea legilor electrolizei (legile lui Faraday) în 1833. El a introdus termenii care există și astăzi: electroliză, electrozi, ioni.
Faraday a fost primul care a introdus conceptul de câmp în fizică în anii 1830, iar în 1845 a folosit termenul „câmp magnetic”. Studiind constant relația dintre electricitate, magnetism și lumină, în 1845 a descoperit fenomenul de rotație a planului de polarizare a luminii într-un câmp magnetic (efectul Faraday). În același an, a descoperit diamagnetismul (unul dintre tipurile de magnetism, care se manifestă prin magnetizarea unei substanțe spre direcția câmpului magnetic extern care acționează asupra acesteia), în 1847 - paramagnetismul (proprietatea corpurilor plasate într-un câmp magnetic extern să fie magnetizat într-o direcție care coincide cu direcția acestui câmp).
Faraday și-a prezentat toate lucrările sale majore despre electricitate și magnetism Societății Științifice Regale sub forma unei serii de rapoarte de-a lungul a 24 de ani sub titlul „Cercetare experimentală asupra electricității”. Faraday a fost, de asemenea, implicat în popularizarea științei - a ținut prelegeri despre fizică și chimie pentru copii și adulți și, de asemenea, a scris o minunată carte de știință populară, „Istoria unei lumânări”, care a fost tradusă în multe limbi.
(1791-1867) Fizician englez, creator al doctrinei generale a electromagnetismului
Viitorul fizician englez faimos s-a născut în septembrie 1791 la Londra în familia fierarului James Faraday. Lipsa fondurilor nu i-a permis să primească o educație bună. Michael Faraday a spus că educația sa „a fost foarte obișnuită” și a inclus abilități rudimentare de citire, scriere și aritmetică dobândite la o școală obișnuită. Din copilărie i s-a insuflat dragostea pentru muncă, onestitate și mândrie.
Când Michael avea 12 ani, a devenit ucenic la proprietarul unei librării și atelier de legătorie, Georges Ribot. Aici a fost mai întâi angajat în livrarea de cărți și ziare, iar mai târziu a stăpânit la perfecțiune legatoria. În timp ce lucra în atelier, Faraday a citit mult și cu voracitate, încercând să compenseze neajunsurile educației sale. Era fascinat în special de electricitate și chimie. Michael a organizat un laborator de chimie și fizică acasă și a început să efectueze el însuși experimentele descrise în cărți.
Nu a fost un copil excepțional. Vioi și sociabil, se deosebea de alți băieți de vârsta sa doar prin curiozitatea ceva mai mare, neîncrederea în cuvinte și tenacitatea caracterului său independent. Proprietarul magazinului Ribot a încurajat în toate modurile posibile dorința pasională a lui Michael de autoeducare.
Domnul Dane, membru al Societății Regale din Londra, venea adesea la legătorie. Acordând atenție tânărului legător, citind cu voracitate cărți și terminând studiul ultimului număr al unui reviste științifice serioase, l-a invitat să asculte o serie de prelegeri ale prietenului său, profesorul de chimie Sir Humphry Davy. Michael a fost fascinat de aceste prelegeri și a luat notițe cu atenție. La sfatul lui Dan, Faraday a copiat complet notele, le-a legat frumos și i-a trimis lui Davy, împreună cu o scrisoare prin care i-a cerut oportunități de cercetare.
Davy l-a refuzat inițial pe Michael din cauza lipsei unui post liber, dar un accident l-a ajutat pe Faraday. În timpul unuia dintre experimentele din laborator, ochii lui Davy au fost arși de o explozie a unui balon și nu știa nici să scrie, nici să citească. Apoi celebrul om de știință l-a invitat pe Michael să lucreze temporar ca secretar. Un timp mai târziu, în martie 1813, Faraday, în vârstă de 22 de ani, a devenit asistentul de laborator al lui Davy la Instituția Regală din Londra. Când Davy va fi întrebat în viitor despre cea mai importantă realizare a sa, el va răspunde că cea mai importantă descoperire a lui a fost aceea a lui Faraday.
În toamna aceluiași an, Michael, ca asistent de laborator și valet, a plecat cu G. Davy și soția sa într-o călătorie de un an și jumătate prin Europa. Această călătorie a contribuit foarte mult la formarea opiniilor sale științifice. La Paris, apoi Elveția, Italia și Germania, a întâlnit mulți reprezentanți remarcabili ai științei europene, inclusiv Gay-Lussac și Volta, și a primit o pregătire excelentă ca experimentator. Michael l-a ajutat pe Davy în experimentele sale în timpul prelegerilor și a participat la conversații cu oamenii de știință. Faraday începe să vorbească fluent franceză și germană și, ulterior, corespunde cu unii oameni de știință.
În vara lui 1815, întorcându-se în Anglia, a continuat să lucreze ca asistent de laborator la Instituția Regală. Dar acesta este un Faraday diferit, un om de știință mai matur, s-ar putea spune, format. Fiind autodidact, din 1815 până în 1822 s-a angajat în principal în cercetări în chimie. Michael ia repede calea creativității independente, iar mândria lui Davy trebuie adesea să sufere de pe urma succesului elevului. Prima lucrare a lui Michael Faraday a apărut tipărită în 1816.
În august 1820, a aflat de descoperirea lui Oersted, iar din acel moment gândurile sale au fost consumate de electricitate și magnetism. El își începe celebra cercetare experimentală și scrie în jurnalul său: „Transformați magnetismul în electricitate”. Celebrului om de știință i-au trebuit aproape 10 ani pentru a rezolva această problemă.
În vara anului 1821, când colegii săi au plecat în vacanță, Faraday a reușit să efectueze un experiment cu rotirea unui magnet în jurul unui conductor cu curent și a unui conductor cu curent în jurul magnetului, creând astfel un model de laborator al unui motor electric. În 1825, a fost numit director al laboratorului Instituției Regale, înlocuindu-l în acest post pe G. Davy. Cu un an înainte, a intrat în elita științifică engleză, devenind membru al Societății Regale din Londra, iar în 1830 a fost ales membru al Academiei de Științe din Sankt Petersburg. În 1827, Faraday a primit un post de profesor la Instituția Regală, iar din 1833 până în 1860 a fost profesor la departamentul de chimie.
Activitatea sa științifică a fost întotdeauna legată de experiment. El și-a consemnat foarte atent toate experimentele, inclusiv cele nereușite, într-un jurnal special, al cărui ultim paragraf era numerotat 16041. Faraday nu era matematician, iar jurnalele sale nu conțineau o singură formulă, deoarece prețuia esența fizică, mecanism al fenomenului, nu un aparat matematic. În timpul experimentelor, Michael Faraday nu s-a cruțat. Nu a acordat atenție mercurului vărsat folosit în experimente; Au fost și explozii de dispozitive la lucrul cu gaze lichefiate. Toate acestea i-au scurtat serios viața. Într-una dintre scrisorile sale, el a scris că în timpul experimentului a avut loc o explozie care i-a rănit ochii. Din ele au fost scoase treizeci de bucăți de sticlă.
Pe 17 octombrie 1831, munca grea de zece ani a lui Faraday a fost răsplătită - a fost descoperit fenomenul inducției electromagnetice. Pentru a explica inducția, el introduce în continuare conceptul de câmp, care este extrem de important pentru fizică, și oferă reprezentarea sa vizuală folosind linii de forță.
În noiembrie 1831, Michael Faraday a început să-și publice jurnalul sub forma unei lucrări extinse, Experimental Researches on Electricity, constând din 30 de serii de peste 3.000 de paragrafe. Aceste serii reflectă cei douăzeci și patru de ani de muncă ai savantului, viața, gândurile și opiniile sale. Această lucrare este un monument magnific al creativității științifice a lui Faraday. Ultima a treizecea serie a fost publicată în 1855.
În 1833, a efectuat o serie de studii asupra electrochimiei și a stabilit legile electrolizei, numite legile lui Faraday. El a introdus în fizică concepte precum catod, anod, ioni, electroliză, electrozi, electroliți.
În 1835 a început să studieze problemele electrostaticei. În 1837, Faraday a descoperit efectul dielectricilor asupra interacțiunii electrice, adică polarizarea dielectricilor, și a introdus conceptul de constantă dielectrică.
Se crede că, ca urmare a otrăvirii cu vapori de mercur din 1840, sănătatea lui Faraday s-a deteriorat brusc și a fost forțat să-și întrerupă munca timp de patru ani. Revenind la activitatea științifică, în 1845 a descoperit fenomenul diamagnetismului și fenomenul de rotație a planului de polarizare a luminii într-o substanță plasată într-un câmp magnetic. Aceste descoperiri îl fac să se gândească la natura electromagnetică a luminii. În 1847 a descoperit fenomenul paramagnetismului.
Viața aparent monotonă a lui Faraday este izbitoare în tensiunea sa creatoare. În total, din 1816 până în 1860 a publicat 220 de lucrări. Peste 60 de societăți și academii științifice l-au ales ca membru.
Michael Faraday a fost caracterizat de bunătate, modestie, bunăvoință, decență extraordinară și onestitate. „Faraday era de înălțime medie, vioi, vesel, mișcările lui erau rapide și încrezătoare; dexteritatea în arta experimentării este incredibilă. Acurat, îngrijit, totul despre devotamentul față de datorie... A trăit în laboratorul lui, printre instrumentele sale; s-a dus acolo dimineața și a plecat seara cu precizia unui negustor care își petrecea ziua în biroul lui. Și-a dedicat întreaga viață punerii în scenă din ce în ce mai multe experimente noi, constatând în majoritatea cazurilor că era mai ușor să facă natura să vorbească decât să o dezvăluie.
Tipul moral care a apărut în persoana lui Faraday este cu adevărat un fenomen rar. Vioicitatea și veselia lui amintesc de irlandezi; mintea lui reflexivă, puterea logicii sale amintesc de filozofii scoțieni; încăpățânarea lui amintea de un englez care își urmărea cu încăpățânare scopul...”
Munca intensă a rupt puterea mentală a lui Faraday. Și a fost forțat să abandoneze toate celelalte activități, dedicându-se în întregime științei. Din ce în ce mai mult, el se plânge de slăbirea memoriei, de faptul că „uită ce litere să reprezinte acest cuvânt sau acela”. În această stare petrece mulți ani, îngustând cercul activităților sale. Conferentiar strălucit, părăsește institutul la vârsta de 70 de ani.
În 1860, Faraday a abandonat practic activitatea științifică din cauza bolii și și-a petrecut restul vieții pe moșia Hampton Court.
La 25 august 1867, la vârsta de 75 de ani, Michael Faraday a murit. Cenușa lui se odihnește în cimitirul Highgate din Londra.
Viața lui a fost plină de conținut interior profund, numele său a devenit denumirea unei unități de capacitate electrică și una dintre constantele fizice fundamentale, faptele sale sunt nemuritoare.
Faraday, Michael
Fizicianul englez Michael Faraday s-a născut la periferia Londrei în familia unui fierar. După ce a absolvit școala primară, de la vârsta de doisprezece ani a lucrat ca livrător de ziare, iar în 1804 a devenit ucenic la legătorul de cărți Ribot, un emigrant francez care a încurajat în orice mod posibil dorința pasionată de autoeducație a lui Faraday. Citind și asistând la prelegeri publice, tânărul Faraday a căutat să-și extindă cunoștințele și a fost atras în principal de științele naturii - chimie și fizică. În 1813, unul dintre clienți i-a oferit lui Faraday felicitări de invitație la prelegerile lui Humphry Davy la Instituția Regală, care au jucat un rol decisiv în soarta tânărului. După ce i-a adresat o scrisoare lui Davy, Faraday, cu ajutorul lui, a primit un post de asistent de laborator la Instituția Regală.
În 1813–1815, în timp ce călătorea cu Davy prin Europa, Faraday a vizitat laboratoare din Franța și Italia. După întoarcerea în Anglia, activitatea științifică a lui Faraday s-a desfășurat între zidurile Royal Institution, unde l-a ajutat mai întâi pe Davy în experimente chimice, iar apoi a început cercetări independente. Faraday a lichefiat clorul și alte câteva gaze și a obținut benzen. În 1821, el a observat pentru prima dată rotația unui magnet în jurul unui conductor cu curent și a unui conductor cu curent în jurul unui magnet și a creat primul model de motor electric. În următorii 10 ani, Faraday a studiat legătura dintre fenomenele electrice și magnetice. Cercetările sale au culminat cu descoperirea în 1831 a fenomenului de inducție electromagnetică. Faraday a studiat în detaliu acest fenomen, a dedus legea de bază, a aflat dependența curentului de inducție de proprietățile magnetice ale mediului, a studiat fenomenul de autoinducție și extracurenții de închidere și deschidere. Descoperirea fenomenului de inducție electromagnetică a căpătat imediat o semnificație științifică și practică enormă; acest fenomen stă la baza, de exemplu, în funcționarea tuturor generatoarelor de curent continuu și alternativ.
Dorința de a identifica natura curentului electric l-a determinat pe Faraday la experimente privind trecerea curentului prin soluții de acizi, săruri și alcalii. Rezultatul acestor studii a fost descoperirea în 1833 a legilor electrolizei (legile lui Faraday). În 1845, Faraday a descoperit fenomenul de rotație a planului de polarizare a luminii într-un câmp magnetic (efectul Faraday). În același an a descoperit diamagnetismul, iar în 1847 paramagnetismul. Faraday a introdus o serie de concepte în știință - catod, anod, ioni, electroliză, electrozi; în 1833 a inventat voltmetrul. Folosind material experimental enorm, Faraday a dovedit identitatea „tipurilor” cunoscute atunci de electricitate: „animal”, „magnetic”, termoelectricitate, electricitate galvanică etc.
În 1840, chiar înainte de descoperirea legii conservării energiei, Faraday a exprimat ideea unității „forțelor” naturii (diverse tipuri de energie) și a transformării lor reciproce. El a introdus idei despre liniile de forță, pe care le considera existente fizic. Ideile lui Faraday despre câmpurile electrice și magnetice au avut o mare influență asupra dezvoltării întregii fizice. În 1832, Faraday a sugerat că propagarea interacțiunilor electromagnetice este un proces de undă care are loc la o viteză finită; în 1845 a folosit pentru prima dată termenul „câmp magnetic”.
În 1824, în ciuda opoziției lui Davy, care a revendicat descoperirile asistentului său, Faraday a fost ales membru al Societății Regale, iar în 1825 a devenit director al laboratorului de la Instituția Regală. Din 1833 până în 1862 Faraday a fost profesor de chimie la Royal Institution. Prelegerile publice ale lui Faraday au fost foarte populare; Cartea sa de știință populară „Istoria unei lumânări” a devenit cunoscută pe scară largă.
Descoperirile lui Faraday au câștigat o largă recunoaștere în întreaga lume științifică; Legile, fenomenele, unitățile de mărimi fizice etc. au fost ulterior numite după el. Fizicianul rus A.G. Stoletov a descris importanța lui Faraday în dezvoltarea științei astfel: „Nu din vremea lui Galileo, lumea nu a văzut atât de multe descoperiri uimitoare și variate care au ieșit dintr-un singur cap”. În onoarea lui Michael Faraday, British Chemical Society a stabilit Medalia Faraday, unul dintre cele mai onorabile premii științifice.