Майкл Фарадей (1791-1867) – известный британский ученый, прославившийся в области экспериментальной физики. Известен своим открытием электромагнитной индукции, которая позднее легла в основу промышленного производства электричества. Фарадей был членом многочисленных научных организаций, в том числе Лондонского королевского общества и Петербургской академии наук. Его по праву считают крупнейшим в истории науки ученым-экспериментатором.
Майкл Фарадей появился на свет 22 сентября 1791 года в рабочей семье. Его отец и старший брат занимались кузнечным делом. Они жили очень скромно в одном из бедных кварталов британской столицы. Хроническая нищета не позволила мальчику получить полноценного образования и с 13 лет вместо занятий в школе он работает разносчиком газет, а затем устраивается в книжную лавку. Тяжелая жизнь только усилила его тягу к знаниям, и юный Майкл с упоением читал любую книгу, которая попадалась ему под руки.
Особое удовлетворение он испытывал от знакомства с научной литературой, прежде всего по физике и химии, а также статьями об электричестве. Работа переплетчиком книг позволила познакомиться с различными опытами, которые пытливый юноша с завидной регулярностью пытался повторить у себя дома. В результате за 7 лет работы в лавке Фарадей научился больше, чем многие сверстники в стенах учебных заведений. Используя свой небольшой заработок, молодой человек приобретал химические препараты, с которыми проводил различные опыты. Семья разделяла увлечения Майкла и старший брат платил по 1 шиллингу за посещение им лекций в философском обществе.
На пути к мечте
Во время этих занятий будущий ученый проявил недюжинный интерес к науке, о чем узнал один из клиентов мастерской. Он помог попасть увлеченному юноше на лекции известнейшего в то время английского химика Гемфи Дэви, чьи высказывания Фарадей тщательно законспектировал. Впоследствии он переплел эти записи и направил их Дэви вместе с письмом. Это был смелый и отчаянный шаг Майкла, который Дэви не оценил. Однако через несколько дней во время проведения очередного эксперимента Гемфи травмировал глаз и ему срочно понадобился помощник. Тут как раз к месту оказалась просьба Фарадея о принятии на работу. Тем более что в это время он уволился из мастерской, так как работа в ней стала отвлекать от научной деятельности.
Ученый пригласил молодого человека ассистентом в Королевский институт. Вскоре Фарадей вместе со своим наставником отправился в поездку по научным центрам Старого Света. Двухгодичное путешествие было очень полезным – начинающий ученый познакомился со многими светилами науки, среди которых были М. Шеврель, Ж.Л. Гей-Люссак и другие. Они отметили большой талант молодого англичанина.
После возвращения на родину Майкл некоторое время поработал вместе с Дэви, а затем занялся самостоятельными исследованиями. К тому времени он успел стать полноценным ученым, опубликовавшим около 40 работ в области химии. В ходе проведенных экспериментов ему удалось провести сжижение хлора, а также получить бензол и аммиак. Фарадей открыл снотворный эффект паров эфира. В то же время он проводит эксперимент по выплавке стали с добавлением никеля, в результате чего были открыты свойства нержавеющей стали.
В 1820 году датский физик Г. Эрстед описал магнитное действие тока и это вызвало большой интерес Фарадея к изучению связи между электрическими и магнитными полями. Через год он создал прототип электродвигателя, наблюдая за вращением магнита вокруг проводника с током. Вскоре вышла его работа «История успехов электромагнетизма», в которой автор констатировал, что электрический ток способен превращаться в магнетизм.
Отношения с Дэви стали портиться и хотя оба за глаза говорили друг другу комплименты, а Гемфри вообще назвал своим лучшим достижением «открытие Фарадея», отчуждение нарастало. В 1824 году Майкла избрали членом Королевского общества, но против этого высказался именно Дэви.
Научные достижения
Изучая взаимосвязь различных видов энергии, Фарадей решил превратить магнетизм в электричество. И эту задачу он выполнил с блеском. Майкл пытался использовать свойства электромагнита в обратном направлении, чтобы с помощью магнита произвести электрический ток. В августе 1831 года ученому удалось обнаружить явление электромагнитной индукции, что помогло ему создать первый на планете электрогенератор. Современные устройства бытового и промышленного назначения стали сложнее на несколько порядков, но они продолжают работать на основании принципов, заложенных гениальным английским физиком. Так функционируют локомотивы и вырабатывают энергию генераторы на электростанциях.
В поддержку открытого закона электромагнитной индукции ученый создал наглядное устройство для трансформации механической энергии в электрическую, названное диск Фарадея. В силу ряда особенностей оно не получило широкого применения, но сыграло важную роль в дальнейших научных изысканиях.
Диск Фарадея — первый электромагнитный генератор. При вращении диска вырабатывается постоянное напряжение
До Фарадея человечеству были известны два проявления электрической энергии – статическое электричество и гальванический ток. Оба из-за своих особенностей не смогли найти широкое практическое применение, чего не скажешь об индукционном электричестве. Оно имеет значительное напряжение, действует постоянно и проявляется в больших количествах.
В отличие от , Майкла совершенно не интересовали прикладные возможности его открытий – главное для него было как можно глубже изучить природу. Он принципиально не патентовал свои изобретения и отказывался от выгодных коммерческих предложений.
Переворот в электрохимии
В период 1833-1834 годов Майкл провел серию экспериментов, связанных с электрохимией, в рамках которых изучал прохождение электротока через растворы оснований и кислот. В результате были сформулированы законы электролиза (законы Фарадея), сыгравшие ключевую роль в развитии теории дискретных носителей электрического заряда. В последующие годы Майкл провел серию масштабных исследований электрических явлений в диэлектриках. Сегодня без электролиза невозможно представить работу химической и металлургической промышленности.
Согласно первому закону электролиза количество электрохимического действия определяется количеством электричества в цепи. Второй закон гласит, что количество электричества является обратно пропорциональной величиной относительно атомного веса вещества. Это означает, что для разложения одной молекулы необходимо одинаковое количество электрического тока. Ученый внес существенные коррективы в понятийный аппарат электрохимических явлений – вместо полюсов гальванической пары был утвержден новый термин электрод. Вещество, разлагаемое током, было названо электролитом, а сам процесс – электролизом.
Клетка Фарадея
В 1836 году Майкл опубликовал работу, в которой доказал, что заряд электричества способен оказывать воздействие лишь на саму поверхность полностью замкнутой оболочки-проводника, не причиняя вреда всем, кто находится внутри нее. Ему удалось создать устройство, способное экранировать аппаратуру от электромагнитных излучений, названное клеткой Фарадея. Оно было выполнено из металла, имеющего высокую электропроводность, а сама конструкция заземлялась. Принцип действия устройства довольно прост – при внешнем воздействии электрического поля электроны металла начинают приводиться в движение, в результате чегозаряд противоположных сторон клетки полностью компенсирует влияние внешнего электрического поля.
Чтобы доказать наличие описанного эффекта сам Фарадей публично садился внутрь конструкции и после разрядов тока выходил оттуда живым и невредимым. Еще имя великого англичанина носит цилиндр, с помощью которого можно определить полноту электрического заряда и интенсивность пучка частиц.
В видео показан опыт с клеткой Фарадея (НИЯУ МИФИ).
Болезнь и новые открытия
Долгое умственное напряжение сказалось на самочувствии ученого, который в 1840 году даже вынужден был сделать паузу в научной работе. Его преследовали провалы в памяти, болезнь долго не отступала и перерыв продлился долгих 5 лет. По другой версии ухудшение здоровья могло быть связано с отравлением парами ртути, которая часто использовалась во время экспериментов. В этот период Фарадей некоторое время жил в приморских районах Англии, а затем по совету друзей переехал в Швейцарию. Это способствовало улучшению здоровья и возвращению к активному труду.
В 1845 году он открыл явление, получившее название «эффект Фарадея». Оно относится к обширному классу магнитооптических явлений, которые возникают вследствие распространения линейно поляризованного света через среду, не обладающую естественной оптической активностью и находящуюся в магнитном поле. Это была первая попытка показать объективную связь между оптикой и электромагнетизмом. Ученый был глубоко убежден в наличии тесного единства многих физических и химических явлений, что стало фундаментальной основой его научного мировоззрения.
В 1862 году он выдвинул предположение, утверждавшее наличие влияния магнитного поля на спектральные линии. Но тогда доказать его на практике с помощью специального оборудования не получилось. Гипотеза ученого была доказана только через 35 лет, за что Питер Зееман получил Нобелевскую премию. Британские власти, зная о покладистом характере ученого, часто привлекали его к решению различных технических вопросов. В частности, Фарадей занимался усовершенствованием маяков, пытался найти лучшие способы защиты морских судов от коррозии, а также исследовал и описывал микрочастицы разнообразных металлов. Проведенные опыты заложили основы современных нанотехнологий.
В почтенном возрасте память стала серьезно подводить Фарадея, здоровье также оставляло желать лучшего. В марте 1862 года в своем лабораторном журнале Майкл сделал последнюю запись описанного им опыта, получившего номер 16041. Оставшиеся пять лет жизни ученый провел в личном имении Хэмптон Корт, которое ему предоставила королева Виктория в пожизненное владение. Незадолго до смерти его посетил один из друзей и поинтересовался самочувствием. Фарадей в ответ остроумно ответил: «Я жду». Великий ученый умер 25 августа 1867 года в своем рабочем кресле и захоронен на Хайгейтском кладбище Лондона.
Характер ученого
Прожив большую часть жизни в бедности, Фарадей остался бессребреником. Он никогда не гнался за высокими гонорарами и званиями, отличаясь человеческой добротой и отзывчивостью. Ученый был всегда доброжелательным и выделялся своим природным обаянием. В работе Майкл был чрезвычайно методичен и, обнаружив признаки нового явления, пытался вникнуть в его суть максимально глубоко. Все проведенные эксперименты тщательно продумывались и детально описывались. Фарадей нередко проявлял внутреннюю гордость и самоуважение, не позволяя манипулировать собой, но эти качества никогда не перерастали в апломб, свойственный многим людям.
- В 1827 году ученый получил профессорскую кафедру в Королевском институте, но по-прежнему ощущал сильную нехватку средств. Друзья помогли Фарадею добиться пожизненного содержания, но министр казначейства назвал расточительством трату денег на него. В ответ Майкл гордо отказался от правительственной пенсии, заставив впоследствии чиновника публично извиняться.
- Альберт Эйнштейн назвал учение об электромагнитном поле Фарадея самым важным достижением науки со времен И. Ньютона.
- Многие биографы ученого отмечали его феноменальную работоспособность и постоянную нацеленность на результат – он буквально жил в лаборатории, будучи готовым в любой момент начать очередной эксперимент.
- За свои заслуги Фарадей был избран почетным членом более 70 научных обществ и академий различных стран мира.
- Британское химическое общество назвало именем Фарадея одну из самых престижных научных наград.
- Широко известна скромность ученого – он отклонил предложение стать президентом Королевского общества и не стал принимать рыцарское достоинство.
- Фарадей ввел в научный оборот ряд широко известных терминов – катод, анод, электролит, ион и другие.
- Майкл Фарадей был одним из самых известных популяризаторов науки. Широко известны его рождественские лекции, которые он регулярно читал, начиная с 1826 года. Одна из наиболее известных под названием «История свечи» впоследствии была издана отдельной книгой, ставшей одной из первых научно-популярных изданий.
- Ученый всю жизнь был глубоко верующим христианином и не изменил вере даже после опубликования теории Дарвина. Он лично проповедовал в одной из лондонских церквей и на его службы собиралось немало почитателей.
- В честь Майкла Фарадея получила название внесистемная единица измерения электроразряда, применяемая в электрохимии.
— великий английский физик, чьи выдающиеся открытия получили широкое признание в научном мире, чьим именем названы законы, физические явления, единицы физических величин, основоположник учения об электромагнитном поле. Родился Фарадей в 1791 году в Лондоне. Его отец и старший брат были кузнецами, мать — дочь земледельца, была мудрой и трудолюбивой женщиной. Семья жила бедно, поэтому после окончания начальной школы Фарадей вынужден был работать разносчиком газет, а с 13 лет поступил учеником в книжную лавку к переплетчику Рибо. Здесь у него появилась возможность пополнить свои скудные знания путем самообразования, больше всего его интересовали книги по химии и физике. Уже в этом возрасте у него появилось стремление опираться лишь на факты и подтверждать сообщения путем проведения собственных опытов. Он пытался проводить физические и химические опыты в созданной им домашней лаборатории.
Среди заказчиков, посещавших переплетную мастерскую, были и такие, которые принадлежали к миру науки. Они помогли юноше, преданному любимым наукам, попасть на лекции некоторых ученых, которые были предназначены для публики. Однажды ему посчастливилось попасть на лекции великого физика Хэмфри Дэви, изобревшего безопасную лампу для шахтеров. Фарадей обратился письменно к ученому и вскоре получил от Дэви приглашение работать ассистентом в лаборатории Королевского института. Осенью 1813 года Дэви берет с собой Фарадея в длительную поездку по европейским научным центрам, где Фарадей познакомился с такими учеными с мировым именем, как М. Шеврель, А. Ампер и др., которые также обратили внимание на молодого ассистента с блестящими способностями.
После возвращения в 1815 году в Англию Фарадей занимается научными исследованиями в Королевском институте. Вначале он помогает Дэви проводить химические эксперименты, позже начинает проводить самостоятельные исследования. В 1816 году он выступает в Обществе для самообразования с лекциями по физике и химии, в 1818 году он опубликовал свою первую работу по физике. За период до 1821 года им было опубликовано еще около 40 работ по химии. Он первым получил хлор в жидком состоянии.
1821 год был отмечен для Фарадея рядом знаменательных событий. Так, в июне 1821 года он женился на мисс Бернард, брак этот был долгим и счастливым. 
В этом же году он занял место надзирателя за зданием, а также лабораториями Королевского института и публикует научную работу о вращении проводника с током вокруг магнита и магнита вокруг проводника с током. В 1823 году им совершено открытие в области физики — он установил метод обращения газов в жидкость. В 1824 Фарадей был избран членом Королевского общества, через год он стал директором лаборатории Королевского института, в 1827 году получает здесь профессорскую кафедру. В течение 10 лет Фарадей исследует связь между электрическими и магнитными явлениями и в 1831 году им было сделано открытие электромагнитной индукции, что принесло ему известность. В 1833-34 годах в процессе изучения прохождения тока через растворы кислот, солей и щелочей Фарадеем были открыты законы электролиза, получившие название «законов Фарадея». В 1845 году он открыл явление вращения плоскости поляризации в магнитном поле и диамагнетизм.
Майкл Фарадей
Майкл Фарадей (1791-1867) - английский физик, основоположник учения об электромагнитном поле, иностранный почетный член Петербургской АН (1830). Обнаружил химическое действие электрического тока, взаимосвязь между электричеством и магнетизмом, магнетизмом и светом.
Открыл (1831) электромагнитную индукцию - явление, которое легло в основу электротехники. Установил (1833-34) законы электролиза, названные его именем, открыл пара- и диамагнетизм, вращение плоскости поляризации света в магнитном поле (эффект Фарадея).
Доказал тождественность различных видов электричества. Фарадей ввел понятия электрического и магнитного поля, высказал идею существования электромагнитных волн. Учился у химика и физика, одного из основателей электрохимииЭлектрохимия - раздел физической химии, в котором изучаются свойства систем, содержащих подвижные ионы (растворов, расплавов или твердых электролитов), а также явления, возникающие на границе двух фаз (напр., металла и раствора электролита) вследствие переноса заряженных частиц (электронов и ионов).
Электрохимия разрабатывает научные основы электролиза, электросинтеза, гальванотехники, защиты металлов от коррозии, создания химических источников тока и др. Электрохимические процессы играют важную роль в жизнедеятельности организмов, например, в передаче нервных импульсов. Гемфри Дэви.
Майкл Фарадей родился 22 сентября 1791, Лондон. Скончался 25 августа 1867, там же. Основоположник современной концепции поля в электродинамике, автор ряда фундаментальных открытий, в том числе закона электромагнитной индукции, законов электролиза, явления вращения плоскости поляризации света в магнитном поле, один из первых исследователей воздействия магнитного поля на среды.
Детство и юность
Майкл Фарадей родился в семье кузнеца. Кузнецом был и его старший брат Роберт, всячески поощрявший тягу Майкла к знаниям и на первых порах поддерживавший его материально. Мать Фарадея, трудолюбивая, мудрая, хотя и необразованная женщина,
 |
дожила до времени, когда ее сын добился успехов и признания, и по праву гордилась им.
Скромные доходы семьи не позволили Майклу окончить даже среднюю школу, и тринадцати лет он поступил учеником к владельцу книжной лавки и переплетной мастерской, где ему предстояло пробыть 10 лет. Все это время Фарадей упорно занимался самообразованием - прочитал всю доступную ему литературу по физике и химии, повторял в устроенной им домашней лаборатории опыты, описанные в книгах, посещал по вечерам и воскресеньям частные лекции по физике и астрономии. Деньги (по шиллингу на оплату каждой лекции) он получал от брата. На лекциях у Фарадея появились новые знакомые, которым он писал много писем, чтобы выработать ясный и лаконичный стиль изложения; он также старался овладеть приемами ораторского искусства.
Начало работы в Королевском институте
Один из клиентов переплетной мастерской, член Лондонского королевского общества Дено, заметив интерес Фарадея к науке, помог ему попасть на лекции выдающегося физика и химика Гемфри Дэви в Королевском институте. Фарадей тщательно записал и переплел четыре лекции и вместе с письмом послал их лектору. Этот «смелый и наивный шаг», по словам самого Фарадея, оказал на его судьбу решающее влияние. В 1813 Дэви (не без некоторого колебания) пригласил Фарадея на освободившееся место ассистента в Королевский институт, а осенью того же года взял его в двухгодичную поездку по научным центрам Европы. Это путешествие имело для Фарадея большое значение: он вместе с Дэви посетил ряд лабораторий, познакомился с такими учеными, как А. Ампер, М. Шеврель, Ж. Л. Гей-Люссак, которые в свою очередь обратили внимание на блестящие способности молодого англичанина.
Первые самостоятельные исследования. Научные публикации
После возвращения в 1815 в Королевский институт Майкл Фарадей приступил к интенсивной работе, в которой все большее место занимали самостоятельные научные исследования. В 1816 он начал читать публичный курс лекций по физике и химии в Обществе для самообразования. В этом же году появляется и его первая печатная работа.
В 1821 в жизни Фарадея произошло несколько важных событий. Он получил место надзирателя за зданием и лабораториями Королевского института (т. е. технического смотрителя) и опубликовал две значительные научные работы (о вращениях тока вокруг магнита и магнита вокруг тока и о сжижении хлора). В том же году он женился и, как показала вся его дальнейшая жизнь,
был весьма счастлив в браке.
В период до 1821 Майкл Фарадей опубликовал около 40 научных работ, главным образом по химии. Постепенно его экспериментальные исследования все более переключались в область электромагнетизма. После открытия в 1820 Гансом Эрстедом магнитного действия электрического тока Фарадея увлекла проблема связи между электричеством и магнетизмом. В 1822 в его лабораторном дневнике появилась запись: «Превратить магнетизм в электричество». Однако Фарадей продолжал и другие исследования, в том числе в области химии. Так, в 1824 ему первому удалось получить хлор в жидком состоянии.
Избрание в Королевское общество. Профессура
В 1824 Майкл Фарадей был избран членом Королевского общества, несмотря на активное противодействие Дэви, отношения с которым стали у Фарадея к тому времени довольно сложными, хотя Дэви любил повторять, что из всех его открытий самым значительным было «открытие Фарадея». Последний также воздавал должное Дэви, называя его «великим человеком».
Спустя год после избрания в Королевское общество Майкла Фарадея назначают директором лаборатории Королевского института, а в 1827 он получает в этом институте профессорскую кафедру.
Закон электромагнитной индукции. Электролиз
В 1830, несмотря на стесненное материальное положение, Фарадей решительно отказывается от всех побочных занятий, выполнения любых научно-технических исследований и других работ (кроме чтения лекций по химии), чтобы целиком посвятить себя научным изысканиям. Вскоре он добивается блестящего успеха: 29 августа 1831 открывает явление электромагнитной индукции - явление порождения электрического поля переменным магнитным полем. Десять дней напряженнейшей работы позволили Фарадею всесторонне и полностью исследовать это явление, которое без преувеличения можно назвать фундаментом, в частности, всей современной электротехники. Но сам Фарадей не интересовался прикладными возможностями своих открытий, он стремился к главному - исследованию законов Природы.
Открытие электромагнитной индукции принесло Фарадею известность. Но Майкл по-прежнему был очень стеснен в средствах, так что его друзья были вынуждены хлопотать о предоставлении ему пожизненной правительственной пенсии. Эти хлопоты увенчались успехом лишь в 1835. Когда же у Фарадея возникло впечатление, что министр казначейства относится к этой пенсии как к подачке ученому, он направил министру письмо, в котором с достоинством отказался от всякой пенсии. Министру пришлось просить извинения у Фарадея.
В 1833-34 Майкл Фарадей изучал прохождение электрических токов через растворы кислот, солей и щелочей, что привело его к открытию законов электролиза. Эти законы (Фарадея законы) впоследствии сыграли важную роль в становлении представлений о дискретных носителях электрического заряда. До конца 1830-х гг. Фарадей выполнил обширные исследования электрических явлений в диэлектриках.
Болезнь Фарадея. Последние экспериментальные работы
Постоянное огромное умственное напряжение подорвало здоровье Фарадея и вынудило его в 1840 прервать на пять лет научную работу. Вернувшись к ней вновь, Фарадей в 1848 открыл явление вращения плоскости поляризации света, распространяющегося в прозрачных веществах вдоль линий напряженности магнитного поля (Фарадея эффект). По-видимому, сам Фарадей (взволнованно написавший, что он «намагнитил свет и осветил магнитную силовую линию») придавал этому открытию большое значение. И действительно, оно явилось первым указанием на существование связи между оптикой и электромагнетизмом. Убежденность в глубокой взаимосвязи электрических, магнитных, оптических и других физических и химических явлений стала основой всего научного миропонимания Фарадея.
Другие экспериментальные работы Фарадея этого времени посвящены исследованиям магнитных свойств различных сред. В частности, в 1845 им были открыты явления диамагнетизма и парамагнетизма.
В 1855 болезнь вновь заставила Фарадея прервать работу. Он значительно ослабел, стал катастрофически терять память. Ему приходилось записывать в лабораторный журнал все, вплоть до того, куда и что он положил перед уходом из лаборатории, что он уже сделал и что собирался делать далее. Чтобы продолжать работать, он должен был отказаться от многого, в том числе и от посещения друзей; последнее, от чего он отказался, были лекции для детей.
Значение научных трудов
Даже далеко не полный перечень того, что внес в науку Фарадей, дает представление об исключительном значении его трудов. В этом перечне, однако, отсутствует то главное, что составляет громадную научную заслугу Фарадея: он первым создал полевую концепцию в учении об электричестве и магнетизме. Если до него господствовало представление о прямом и мгновенном взаимодействии зарядов и токов через пустое пространство, то Майкл Фарадей последовательно развивал идею о том, что активным материальным переносчиком этого взаимодействия является электромагнитное поле.
Об этом прекрасно написал Джеймс Клерк Максвелл, ставший его последователем, развивший далее его учение и облекший представления об электромагнитном поле в четкую математическую форму: «Фарадей своим мысленным оком видел силовые линии, принизывающие все пространство. Там, где математики видели центры напряжения сил дальнодействия, Фарадей видел промежуточный агент. Где они не видели ничего, кроме расстояния, удовлетворяясь тем, что находили закон распределения сил, действующих на электрические флюиды, Фарадей искал сущность реальных явлений, протекающих в среде».
Точка зрения на электродинамику с позиций концепции поля, основоположником которой был Фарадей, стала неотъемлемой частью современной науки. Труды Фарадея ознаменовали наступление новой эры в физике.
(В. Н. Григорьев)
Фарадей Майкл (1791-1867) английский физик, основоположник учения об электромагнетизме. Родился близ Лондона в семье кузнеца. Подростком поступил на работу в переплётную мастерскую, где пристрастился к чтению научных книг. Поворотная точка в судьбе Фарадея - встреча в возрасте 21 года с выдающимся английским химиком Г.Дэви, взявшим талантливого юношу в ассистенты. С этого момента увлечение Фарадея физикой и химией превратилось в профессию.
К 1818 году относится первая научная работа Фарадея по физике, посвящённая исследованию «поющего пламени». В 1820 году Фарадей провёл несколько опытов по выплавке сталей, содержащих никель. Эта работа считается открытием нержавеющей стали.
|
В 1821 году Фарадей впервые в мире осуществил «магнитное вращение». Ему удалось заставить вращаться магнит вокруг проводника с током, а также проводник с током вокруг магнита. Это была первая в мире действующая модель электродвигателя!
Прибор Фарадея был устроен просто: он состоял из двух металлических сосудов с ртутью и двух стержневых магнитов, причём левый из них был прикреплён к дну сосуда на шарнире, а правый неподвижно (см. рисунок). Сверху в сосуды, касаясь ртути, опускалась проволока, соединявшая оба сосуда так, что образовывалась электрическая цепь. Заметим, что над левым сосудом с подвижным магнитом проволока была закреплена неподвижно, а над правым сосудом с неподвижным магнитом, наоборот, проволока была закреплена на шарнире и могла двигаться.
При подключении источника тока магнит в левой чаше и проволока в правой чаше начинали быстро вращаться. Поменяв «плюс» с «минусом» можно было наблюдать, что направление вращения подвижных частей (магнита слева и проволоки справа) менялось на противоположное. Думаем ли мы теперь, глядя на впечатляющие махины электродвигателей судов и электровозов, что они с их исполинской мощью есть порождение несложного прибора Фарадея!
В 1823 году Фарадеем было произведено одно из важнейших открытий в области физики - он впервые добился сжижения газа (хлора) и установил простой, но действенный метод обращения газов в жидкость.
В течение 10 лет после открытия «магнитного вращения» Фарадей занимался исследованием связи между электрическими и магнитными явлениями. Благодаря этому в 1831 году он сделал свое самое значительное открытие в физике. Фарадей обнаружил и исследовал явление электромагнитной индукции, лежащее в основе работы всех современных генераторов постоянного и переменного тока.
На иллюстрации вы видите электромагнитную индукционную катушку Фарадея, экспонат музея Фарадея в Королевском институте. [Рассказать про катушку и индукцию подробнее … ]
Используя огромный экспериментальный материал, Фарадей доказал тождественность всех известных тогда видов электричества: «животного», «магнитного», термоэлектричества, гальванического электричества и т.д.
|
Это исследование природы электрического тока привело его к экспериментам по прохождению тока через растворы кислот, солей и щелочей. Результатом этих исследований стало открытие в 1833 году законов электролиза (законы Фарадея). Он ввёл существующие и поныне термины: электролиз, электроды, ионы.
Фарадей первый в 1830-х годах ввёл в физику понятие поля, в 1845 году употребил термин «магнитное поле». Упорно исследуя взаимосвязь электричества, магнетизма и света, в 1845 году он обнаружил явление вращения плоскости поляризации света в магнитном поле (эффект Фарадея). В том же году открыл диамагнетизм (один из видов магнетизма, который проявляется в намагничивании вещества навстречу направлению действующего на него внешнего магнитного поля), в 1847 - парамагнетизм (свойство тел, помещенных во внешнее магнитное поле, намагничиваться в направлении, совпадающем с направлением этого поля).
Все основные работы по электричеству и магнетизму Фарадей представлял Королевскому научному обществу в виде серий докладов на протяжении 24 лет под названием «Экспериментальные исследования по электричеству». Фарадей занимался и популяризацией науки - читал лекции по физике и химии для детей и взрослых, а также написал замечательную научно-популярную книгу «История свечи», которая переведена на многие языки.
Упоминая об электромагнитном поле нельзя не вспомнить об известном английском физике Майкле Фарадее (1791-1867 г.ж.). Также хочется сказать, что Майкл Фарадей являлся иностранным почетным членом Петербургской Академии Наук с 1830 года. Этому физику удалось установить в ходе опытов химическое действие электрического тока, а также описать взаимосвязь между электрическим током и магнетизмом, магнетизмом и потоками света. В период с 1833 по 1834 год Фарадей создал законы электролиза, которые получили его имя. К его открытиям можно отнести парамагнетизм и диамагнетизм, а также способность вращения поляризационного света в окружении магнитного поля. К заслугам Фарадея относится введение в нашу жизнь таких понятий как электричество и магнитное поле, а также следствие их взаимодействия – электромагнитные волны. Одним из его учителей был известный химик, физик и отец электрохимии – Гемфри Дэви.
Майкл Фарадей (1771 - 1867 г.ж.)
Давайте немного узнаем о биографии известного Фарадея. Майкл родился 22 апреля в 1771 году в семье обычного кузнеца, и старший его брат пошел по стопам его отца. Мать же Фарадея была простой и необразованной женщиной, и когда к Майклу пришло всемирное признание, гордилась своим сыном.
Небольшой доход семьи Фарадея не позволял ему закончить даже среднюю школу. В 13 лет ему посчастливилось устроиться на работу в книжную лавку и переплетную мастерскую, где проработал целых 10 лет. За все это время он самообучался – читал доступную литературу и научные труды других ученых по физике, химии и начал ставить самостоятельные опыты у себя дома (по описаниям в книгах). Также он посещал по вечерам лекции по физике и астрономии. Его брат-кузнец помогал ему с деньгами на лекции (одна лекция стоила 1 шиллинг). На этих лекциях у него появились новые друзья.
Королевский институт.
Посещение лекций по физике и химии для Фарадея стали решающими в его дальнейшей жизни. Он не только посещал их как слушатель, но и логически переплел эти лекции и, написав свои выводы, выслал их лектору – известному физику и химику Гемфри Дэви, который в то время работал в Королевском институте. Ученого так поразил талант молодого человека, что тот приглашает его в 1813 году на должность ассистента в Королевский институт, а потом взял его в поездку по научным центрам Европы. В этой поездке Фарадей ознакомился с работой некоторых научных лабораторий, а также познакомился с ведущими учеными того времени – А. Ампером, М. Шеврелем, Ж. Л. Гей-Люссаком и другими, которые тоже отметили удивительные способности молодого ученого.
Научные исследования Фарадея.
Вдохновленный поездкой по Европе, Фарадей возвращается в Королевский институт в 1815 году и приступает к собственным исследованиям. И уже в 1816 году он самостоятельно начинает читать публичные курсы по физике и химии в Обществе по самообразованию. В этот период появляются первые его печатные работы.
В 1821 году Фарадей стал надзирателем за помещениями и лабораториями Королевского института. В это время ему удалось написать 2 научные работы: «Вращение тока вокруг магнита» и «Сниженном хлоре». В этом году он также женился и был счастлив от этого.
По химии ему удалось опубликовать 40 научных работ до 1821 года, но потом его внимание приковал электромагнетизм. В 1820 году Ганс Эрстед открыл магнитное действие элетротока, что дало предпосылки Фарадею для изучения взаимосвязи электрического тока и магнетизма. В 1822 году Фарадей даже в лабораторном дневнике сделал запись: «Превратить магнетизм в электрический ток». Но Фарадей не только работал в этот период в области физики, он не забывал и про химию. В 1824 году Фарадею удается получить жидкий хлор.
Уже в 1824 году Фарадея избирают членом Научного Королевского общества, несмотря на некоторое противостояние Дэви. Хотя в свое время Дэви утверждал, что считает Фарадея своим самым знаменательным открытием, а последний считал Дэви великим ученым.
Уже через год после избрания в Королевское общество, Фарадей возглавляет лабораторию Королевского института, а 1827 году становится профессором.
Электромагнитная индукция Фарадея.
В 1831 году Фарадей открывает явление электромагнитной индукции, которое он описал, как явление зарождающееся взаимодействием электрического поля и магнитного. Данное открытие заложило фундаментальную основу современной электротехники. Но Фарадей не интересовали прикладные возможности своих научных достижений, его больше интересовали законы Природы.
Лекции Фарадея.
Благодаря электромагнитной индукции Фарадей стал знаменитым. Но он постоянно ощущал дефицит средств и поэтому просил правительство о назначении пожизненной пенсии. В 1835 году ему назначают это пособие. Но когда он узнал, что Министр экономики сделал это как подачку бедному ученому, то он написал ему письмо с отказом от любых дотаций. Министру экономики пришлось приносить свои извинения перед ученым.
В период с 1833 по 1834 год Майкл Фарадей изучает прохождение электрического тока через различные химические растворы: кислоты, соли и щелочи, что стало основой электролиза. Открытия Фарадея стали основой для создания дискретных носителей электрического заряда.
Огромные умственные нагрузки подорвали здоровье Фарадея, и он был вынужден прекратить научные работы в 1840 году. Вернулся к науке Фарадей только в 1848 году и начал исследовать вращение плоскости поляризации света, который распространяется в прозрачных веществах вдоль действия магнитного поля, что получило название эффект Фарадея. Данное открытие связало оптику и электромагнитизм. Миропонимание Фарадея основывалось на взаимосвязи электричества, магнетизма, оптики и других физико-химических явлений.
В 1855 году Фарадей занемог еще с большей силой и стал терять память. Ему приходилось делать записи в лабораторный журнал о всем происходящем, чтобы потом вспомнить. Его болезнь отдалила от друзей и знакомых. Ему даже пришлось отказаться от любимых лекций детям.
Заслуги Фарадея.
Даже тяжело соизмерить вклад Фарадея в науку, его научная работа и открытия бесценны. Он впервые выдвинул полевую теорию в учении электричества и магнетизма. Электромагнитное поле обрело известность благодаря научной работе Фарадея.
Закон Фарадея. Электромагнитная индукция.
Джеймс Клерк Максвелл называл Фарадея человеком, который сумел разглядеть невидимое в электромагнитном поле, которое пронизывает пространство. А В.Н. Григорьев назвал труды Фарадея дверью в новую эру физики.