МАЙКЛ ФАРАДЕЙ: БІОГРАФІЯ, ЕКСПЕРИМЕНТИ ТА ВНЕСКИ - НАУКА - 2025

Майкл Фарадей (Ньютінгтон Батт, 22 вересня 1791 - Хемптон-Корт, 25 серпня 1867) був фізиком і хіміком британського походження, головний внесок якого в галузі електромагнетизму та електрохімії. Серед його внеску в науку, а отже, і для людства, ми можемо виділити його роботи з електромагнітної індукції, діамагнетизму та електролізу.

Через економічні умови своєї сім’ї Фарадей отримав невелику формальну освіту, тому з чотирнадцяти років він відповідав за заповнення цих недоліків, зробивши велику кількість читань під час навчання в якості палітурки.

Однією з книг, які він зв'язав, і які найбільше вплинули на вченого, було «Поліпшення розуму» Ісаака Уотса.

Фарадей був чудовим експериментатором і передав свої висновки легко зрозумілою мовою. Хоча його математичні здібності були не найкращими, Джеймс Клерк Максвелл узагальнив свою роботу та роботу інших у групі рівнянь.

Словами Клерка Максвелла: "Використання силових ліній свідчить про те, що Фарадей справді був чудовим математиком, від якого майбутні математики могли отримати цінні та родючі методи".

Одиниця електричної потужності Міжнародної системи одиниць (СІ) називається на його честь Фарадом (F).

Як хімік, Фарадей відкрив бензол, провів дослідження хлорат-клатрату, систему окиснення чисел і створив те, що стане відомим як попередник конфорки Бунзена. Крім того, він популяризував терміни: анод, катод, електрон та іон.

У галузі фізики його дослідження та експерименти були зосереджені на електриці та електромагнетизмі.

Його вивчення магнітного поля було основоположним для розробки концепції електромагнітного поля, і його винахід, названий самим ним як «Прилади електромагнітного обертання», було попередниками діючого електричного двигуна.

Біографія

Майкл Фарадей народився 22 вересня 1791 року в мікрорайоні під назвою Ньютінгтон Батт, розташованому на південь від Лондона, в Англії. Його родина не була заможною, тому формальна освіта його була не дуже великою.

Батька Майкла назвали Джеймсом, і він був практикуючим вчення про християнство. Зі свого боку, її мати звали Маргарет Гастуелл, і до одруження з Джеймсом вона працювала домашнім працівником. У Майкла було 3 брати і сестри, і він був передостаннім дітей подружжя.

Коли Майклу було чотирнадцять років, він працював разом з Джорджем Рібау, який був продавцем книг і палітуркою. Майкл пробув у цьому творі сім років, за цей час він зміг наблизитися до читання.

У цей час його почали приваблювати наукові явища, особливо ті, що стосуються електрики.

Поглиблення навчання

У віці 20 років у 1812 році Майкл почав відвідувати різні лекції, які майже завжди запрошував Вільям Танс, англійський музикант, який заснував Королівське філармонічне товариство.

Деякі з доповідачів, до яких Михайло мав доступ, були Джон Татум, британський філософ і вчений, і Хамфрі Деві, хімік англійського походження.

Відносини з Хамфрі Деві

Майкл Фарадей був дуже методичною людиною і писав цілком конкретні записки, які він надіслав Деві разом із запискою з проханням про роботу.

Ці замітки складали книгу приблизно на 300 сторінок, і Дейві їм дуже сподобався. Останній зазнав аварії в лабораторії через деякий час, що сильно пошкодило його зір.

У цьому контексті Дейві найняв Фарадея своїм помічником. У той же час - 1 березня 1813 р. - Фарадей став асистентом хімії в Королівському інституті.

Поїздка в Європу

У період з 1813 по 1815 рік Хамфрі Деві подорожував по різних країнах Європи. Слуга, якого він на той час вирішив не відвідувати поїздку, тому Фарадей був тим, хто повинен був виконати завдання слуги, хоча його роль була хімічним помічником.

Кажуть, що англійське суспільство того часу було надзвичайно класово орієнтованим, саме тому Фарадей розглядався як людина з неповноцінними характеристиками.

Навіть дружина Деві наполягала на тому, щоб поводитися з Фарадеєм як до слуги, відмовляючись приймати його у вагоні або змусити його їсти з ними.

Хоча ця поїздка означала дуже поганий час для Фарадея внаслідок несприятливого поводження, яке він отримав, водночас це означало, що він може мати прямий контакт з найважливішими науковими та академічними галузями в Європі.

Виділення електроенергії

Ще в 1821 році Майкл Фарадей повністю присвятив себе вивченню електрики, магнетизму та можливостей обох елементів.

У 1825 році Деві тяжко захворів, саме тому Фарадей став його заміною в лабораторії. Це був час, коли він запропонував кілька своїх теорій.

Одним з найбільш актуальних було уявлення про те, що і електрика, і магнетизм, і світло функціонували як тріада з єдиним характером.

Того ж року Фарадей розпочав лекції в Королівській установі, які називали різдвяними лекціями Королівської установи, які були спеціально спрямовані на дітей та стосувалися найважливіших наукових досягнень того часу, а також різні анекдоти та історії з галузі наука.

Намір цих переговорів полягав у тому, щоб наблизити науку до тих дітей, які не мали можливості відвідувати офіційні дослідження, як це сталося з ним.

Шлюб

У 1821 році Фарадей одружився з Сарою Барнард. Їхні родини відвідували ту саму церкву, і саме там вони і зустрілися.

Фарадей протягом усього свого життя був дуже релігійною людиною і був послідовником церкви Сандеманіани, яка походила від церкви Шотландії. Він брав активну участь у своїй церкві, оскільки два роки поспіль став дияконом і навіть священиком.

Від шлюбу між Фарадеєм та Барнардом не народилось дітей.

Роки винаходів

Наступні роки Фарадея були сповнені винаходів та експериментів. У 1823 р. Він відкрив процес зрідження хлору (перехід від газоподібного або твердого стану до рідкого), а через два роки, у 1825 р., Він відкрив той самий процес, але для бензолу.

У 1831 році Фарадей відкрив електромагнітну індукцію, з якої породжувався так званий Закон Фарадея або Закон електромагнітної індукції. Через рік, у 1832 р., Він отримав почесне призначення доктора цивільного права в Оксфордському університеті.

Через чотири роки Фарадей відкрив механізм, який функціонував як захисна коробка від ураження електричним струмом. Цей ящик називався кліткою Фарадея і пізніше став одним із найбільш широко використовуваних винаходів навіть сьогодні.

У 1845 р. Він виявив ефект, що відображає чітку взаємодію світла і магнетизму; цей ефект отримав назву ефекту Фарадея.

Визнання

Монархія Англії запропонувала Фарадею призначення пана, від якого він кілька разів відмовився, вважаючи це суперечним його релігійним переконанням; Фарадей асоціював цю зустріч із пошуком визнання та марнославством.

Королівське товариство також запропонувало стати його президентом, і Фарадей відхилив цю пропозицію, висловлену у двох різних випадках.

Королівська шведська академія наук призначила його іноземним членом у 1838 р. Через рік Фарадей зазнав нервового зриву; через короткий період він продовжив навчання.

У 1844 р. Французька академія наук включила її до своїх іноземних членів, яких було лише 8 осіб.

Підсумкові роки

У 1848 році Майкл Фарадей отримав будинок благодаті та прихильності, який був тими будинками, які належали англійській державі і безкоштовно пропонувались відповідним особам країни, маючи намір подякувати за надані нації послуги.

Цей будинок був у Міддлсексі, у Хемптон-Корті, і Фарадей жив у ньому з 1858 року. Саме в тому будинку він згодом і помер.

У ці роки уряд Англії зв’язався з ним і попросив підтримати їх у процесі виготовлення хімічної зброї в рамках Кримської війни, яка відбулася між 1853 і 1856 роками. Фарадей відмовився ця пропозиція, враховуючи, що вона вважає неетичним брати участь у цьому процесі.

Смерть

Майкл Фарадей помер 25 серпня 1867 року, коли йому було 75 років. Цікавий анекдот цього моменту - те, що йому запропонували поховання у відомому Вестмінстерському абатстві, на місці, яке він відмовився.

Однак всередині цієї церкви можна знайти табличку, яка вшановує Фарадея та розташована біля могили Ісаака Ньютона. Його тіло лежить в інша частина кладовища Хайгейт.

Досліди

Життя Майкла Фарадея було сповнене винаходів та експериментів. Далі ми детально розберемо два найважливіші експерименти, які він здійснив і які були трансцендентними для людства.

Закон Фарадея

Щоб продемонструвати так званий Закон Фарадея або Закон електромагнітної індукції, Майкл Фарадей взяв картон у вигляді трубки, на яку намотав ізольований дріт; таким чином він утворив котушку.

Згодом він узяв котушку і з'єднав її з вольтметром для вимірювання індукованої електрорушійної сили, роблячи магніт, який проходив через котушку.

Внаслідок цього експерименту Фарадей визначив, що магніт у спокої не здатний генерувати електрорушійну силу, хоча, перебуваючи в спокої, він породжує високе магнітне поле. Це відображається в тому, що через котушку потік не змінюється.

Коли магніт наближається до котушки, магнітний потік швидко збільшується, поки магніт не виявиться ефективно всередині котушки. Після проходження магніту через котушку цей флюс падає.

Клітка Фарадея

Клітка Фарадея - це структура, завдяки якій цьому вченому вдалося захистити елементи від електричних розрядів.

Фарадей здійснив цей експеримент у 1836 р., Коли зрозумів, що надмірний заряд провідника впливає на те, що знаходиться поза ним, а не те, що оточене цим провідником.

Щоб продемонструвати це, Фарадей обшив стіни кімнати алюмінієвою фольгою та створив високовольтні розряди через електростатичний генератор поза приміщенням.

Завдяки верифікації за допомогою електроскопа Фарадей зміг переконатися, що насправді в приміщенні не було електричних зарядів будь-якого типу.

Цей принцип сьогодні можна спостерігати в кабелях та сканерах, є й інші об'єкти, які самі по собі виступають клітками Фарадея, такі як машини, ліфти чи навіть літаки.

Основні внески

Побудова приладів "електромагнітного обертання"

Після того, як датський фізик і хімік Ганс Крістіан Ерстед відкрив явище електромагнетизму, Хамфрі Деві та Вільям Хайд Волластон спробували і не спроектували електродвигун.

Фарадей, посперечавшись з двома вченими з цього приводу, зумів створити два пристрої, які призвели до того, що він назвав "електромагнітним обертанням".

Один з таких пристроїв, відомий в даний час як "гомополярний двигун", генерував безперервний круговий рух, який вироблявся круговим магнітним зусиллям навколо дроту, який поширювався на контейнер з ртуттю з магнітом всередині. Подаючи струм на дріт хімічною батареєю, він обертався б навколо магніту.

Цей експеримент послужив основою сучасної електромагнітної теорії. Таке було хвилювання Фарадея після цього відкриття, що він опублікував результати, не консультувавшись з Волластоном чи Деві, що призвело до суперечок у Королівському суспільстві та прихильності Фарадея до інших видів діяльності, крім електромагнетизму.

Зрідження та охолодження газу (1823)

Спираючись на теорію Джона Далтона, в якій він заявив, що всі гази можуть бути доведені до рідкого стану, Фарадей продемонстрував правдивість цієї теорії шляхом експерименту, крім того, що припустив основи, з якими працюють сучасні холодильники та морозильні камери. .

Зріджуючи або зріджуючи (збільшуючи тиск і знижуючи температуру газів) хлору та аміаку в газоподібному стані, Фарадею вдалося привести ці речовини в рідкий стан, який вважався "постійним газоподібним станом".

Крім того, йому вдалося повернути аміак у газоподібний стан, зауваживши, що в ході цього процесу вироблялося охолодження.

Це відкриття продемонструвало, що механічний насос може перетворити газ кімнатної температури в рідину, виробляти охолодження, повернувшись до його газоподібного стану, і знову стиснути в рідину.

Відкриття бензолу (1825)

Фарадей виявив молекулу бензолу, виділивши і ідентифікувавши її з маслянистого залишку, отриманого при виробництві освітлювального газу, якому він дав назву "Бікарбурет водню".

Вважаючи це відкриття важливим досягненням хімії, завдяки практичному застосуванню бензолу.

Відкриття електромагнітної індукції (1831)

Електромагнітна індукція була великим відкриттям Фарадея, якого він досяг, з'єднавши два дротяних соленоїди навколо протилежних кінців залізного кільця.

Фарадей підключив один соленоїд до гальванометра і спостерігав за його підключенням та відключенням іншого від акумулятора.

Відключивши і підключивши соленоїд, він зміг спостерігати, що коли він пропускає струм через один соленоїд, в іншому тимчасово індукується струм.

Причина цієї індукції пов’язана зі зміною магнітного потоку, що сталася при відключенні та підключенні акумулятора.

Цей експеримент зараз відомий як "взаємна індукція", яка виникає, коли зміна струму в одному індукторі викликає напругу в іншому поруч індукторі. Це механізм, за допомогою якого працюють трансформатори.

Закони електролізу (1834)

Майкл Фарадей був також одним з головних відповідальних за створення науки про електрохімію, науку, відповідальну за створення акумуляторів, які в даний час використовуються мобільними пристроями.

Проводячи дослідження природи електрики, Фарадей сформулював два закони електролізу.

Перший із них стверджує, що кількість речовини, що осідає на кожному електроді електролітичної комірки, прямо пропорційна кількості електроенергії, яка проходить через камеру.

Другий із цих законів зазначає, що кількість різних елементів, депонованих заданою кількістю електроенергії, є пропорційною їх еквівалентній хімічній вазі.

Відкриття ефекту Фарадея (1845)

Також відомий як обертання Фарадея, цей ефект є магнітно-оптичним явищем, яке полягає у взаємодії світла з магнітним полем у середовищі.

Ефект Фарадея викликає обертання площини поляризації, лінійно пропорційну складовій магнітного поля у напрямку поширення.

Фарадей твердо вірив, що світло є електромагнітним явищем і тому на нього повинні впливати електромагнітні сили.

Тож, після низки невдалих випробувань, він продовжував випробовувати шматок твердого скла, що містить сліди свинцю, які він виготовляв у свої скляні дні.

Таким чином він зауважив, що при проходженні скляного поляризованого променя світла у напрямку магнітної сили поляризоване світло обертається під кутом, пропорційним силі магнітного поля.

Потім він перевірив це різними твердими речовинами, рідинами та газами, отримуючи сильніші електромагніти.

Відкриття діамагнетизму (1845)

Фарадей виявив, що всі матеріали мають слабке відштовхування до магнітних полів, яке він назвав діамагнетизмом.

Тобто вони створюють індуковане магнітне поле у ​​зворотному напрямку до зовнішньо застосованого магнітного поля, відштовхуючись прикладеним магнітним полем.

Він також виявив, що парамагнітні матеріали поводяться протилежно, привертаючись прикладеним зовнішнім магнітним полем.

Фарадей показав, що ця властивість (діамагнітна чи парамагнітна) присутня у всіх речовинах. Діамагнетизм, викликаний надзвичайно сильними магнітами, може бути використаний для отримання левітації.

Список літератури

1. Майкл Фарадей. (2017 р., 9 червня). Відновлено з сайту en.wikipedia.org
2. Майкл Фарадей. (2017 р., 8 червня). Відновлено з сайту en.wikipedia.org
3. Бензол. (2017, 6 червня) Відновлено з сайту en.wikipedia.org.
4. Зрідження газу. (2017, 7 травня) Відновлено з сайту en.wikipedia.org.
5. Закони електролізу Фарадея. (2017 р., 4 червня). Відновлено з сайту en.wikipedia.org
6. Клітка Фарадея. (2017 р., 8 червня). Відновлено з сайту en.wikipedia.org
7. Експеримент Фарадея на крижаній відростці. (2017 р., 3 травня). Відновлено з сайту en.wikipedia.org
8. Ефект Фарадея (2017 р., 8 червня). Відновлено з сайту en.wikipedia.org
9. Ефект Фарадея (2017 р., 10 травня). Відновлено з сайту en.wikipedia.org
10. Хто такий Майкл Фарадей? Яким було його відкриття в галузях науки? (2015 р., 6 червня). Відновлено з сайту quora.com
11. 10 основних внесків Майкла Фарадея в науку. (2016 р., 16 грудня). Відновлено з сайту Learnodo-newtonic.com.