Майкл фарадей та його винаходи. Великі вчені

Згадуючи про електромагнітне поле не можна не згадати про відомого англійського фізика Майкла Фарадея (1791-1867 р.ж.). Також хочеться сказати, що Майкл Фарадей був іноземним почесним членом Петербурзької Академії Наук із 1830 року. Цьому фізику вдалося встановити під час дослідів хімічну дію електричного струму, і навіть описати взаємозв'язок між електричним струмом і магнетизмом, магнетизмом і потоками світла. У період з 1833 по 1834 Фарадей створив закони електролізу, які отримали його ім'я. До його відкриття можна віднести парамагнетизм і діамагнетизм, а також здатність обертання поляризаційного світла в оточенні магнітного поля. До заслуг Фарадея відноситься введення в наше життя таких понять як електрика і магнітне поле, а також їх взаємодії - електромагнітні хвилі. Одним із його вчителів був відомий хімік, фізик та батько електрохімії – Гемфрі Деві.

Майкл Фарадей (1771 - 1867 р.ж.)

Давайте трохи дізнаємося про біографію відомого Фарадея. Майкл народився 22 квітня 1771 року в сім'ї звичайного коваля, і старший його брат пішов стопами його батька. Мати ж Фарадея була простою і неосвіченою жінкою, і коли до Майкла прийшло всесвітнє визнання, пишалася своїм сином.

Невеликий прибуток сім'ї Фарадея не дозволяв йому закінчити навіть середню школу. У 13 років йому пощастило влаштуватися на роботу в книжкову лавку і палітурну майстерню, де працював цілих 10 років. За весь цей час він самонавчався – читав доступну літературу та наукові праці інших вчених з фізики, хімії та почав ставити самостійні досліди у себе вдома (за описами у книгах). Також він відвідував вечорами лекції з фізики та астрономії. Його брат-коваль допомагав йому з грошима на лекції (одна лекція коштувала 1 шилінг). На цих лекціях з'явилися нові друзі.

Королівський інститут.

Відвідування лекцій з фізики та хімії для Фарадея стали вирішальними у його подальшому житті. Він не тільки відвідував їх як слухач, а й логічно переплів ці лекції і, написавши свої висновки, надіслав їх лектору – відомому фізику та хіміку Гемфрі Деві, який на той час працював у Королівському інституті. Вченого так вразив талант молодої людини, що той запрошує його у 1813 році на посаду асистента до Королівського інституту, а потім узяв його у поїздку науковими центрами Європи. У цій поїздці Фарадей ознайомився з роботою деяких наукових лабораторій, а також познайомився з провідними вченими на той час – А. Ампером, М. Шеврелем, Ж. Л. Гей-Люссаком та іншими, які також відзначили дивовижні здібності молодого вченого.

Наукові дослідження Фарадея.

Натхненний поїздкою Європою, Фарадей повертається до Королівського інституту в 1815 році і приступає до власних досліджень. І вже в 1816 році він самостійно починає читати публічні курси з фізики та хімії в Товаристві з самоосвіти. У цей час з'являються перші його друковані роботи.

У 1821 році Фарадей став наглядачем за приміщеннями та лабораторіями Королівського інституту. У цей час йому вдалося написати 2 наукові роботи: «Обертання струму навколо магніту» та «Знижений хлор». Цього року він також одружився та був щасливий від цього.

З хімії йому вдалося опублікувати 40 наукових праць до 1821, але потім його увагу прикував електромагнетизм. У 1820 році Ганс Ерстед відкрив магнітну дію електроструму, що дало передумови Фарадею вивчення взаємозв'язку електричного струму і магнетизму. У 1822 році Фарадей навіть у лабораторному щоденнику зробив запис: «Перетворити магнетизм на електричний струм». Але Фарадей не тільки працював у цей період у галузі фізики, він не забував і про хімію. В 1824 Фарадею вдається отримати рідкий хлор.

Вже 1824 року Фарадея обирають членом Наукового Королівського суспільства, попри деяке протистояння Деві. Хоча свого часу Деві стверджував, що вважає Фарадея своїм найзнаменнішим відкриттям, а останній вважав Деві великим ученим.

Вже через рік після обрання до Королівського товариства Фарадей очолює лабораторію Королівського інституту, а 1827 року стає професором.

Електромагнітна індукція Фарадея.

У 1831 році Фарадей відкриває явище електромагнітної індукції, яке він описав, як явище, що зароджується взаємодією електричного поля та магнітного. Це відкриття заклало фундаментальну основу сучасної електротехніки. Але Фарадей не цікавили прикладних можливостей своїх наукових досягнень, його більше цікавили закони Природи.

Лекції Фарадея.

Завдяки електромагнітній індукції Фарадей став відомим. Але він постійно відчував дефіцит коштів і тому просив уряд призначення довічної пенсії. У 1835 році йому призначають цей посібник. Але коли він дізнався, що Міністр економіки зробив це як подачку бідному вченому, він написав йому листа з відмовою від будь-яких дотацій. Міністру економіки довелося вибачатися перед ученим.

У період з 1833 по 1834 Майкл Фарадей вивчає проходження електричного струму через різні хімічні розчини: кислоти, солі і луги, що стало основою електролізу. Відкриття Фарадея стали основою створення дискретних носіїв електричного заряду.

Величезні розумові навантаження підірвали здоров'я Фарадея, і він був змушений припинити наукові роботи у 1840 році. Повернувся до науки Фарадей тільки в 1848 році і почав досліджувати обертання площини поляризації світла, яке розповсюджується в прозорих речовинах вздовж дії магнітного поля, що отримало назву ефект Фарадея. Це відкриття пов'язало оптику та електромагнітизм. Миророзуміння Фарадея ґрунтувалося на взаємозв'язку електрики, магнетизму, оптики та інших фізико-хімічних явищ.

У 1855 році Фарадей занедужав ще з більшою силою і почав втрачати пам'ять. Йому доводилося робити записи до лабораторного журналу про все, що відбувається, щоб потім згадати. Його хвороба віддалила від друзів та знайомих. Йому навіть довелося відмовитись від улюблених лекцій дітям.

Заслуги Фарадея.

Навіть важко порівняти внесок Фарадея в науку, його наукова робота та відкриття безцінні. Він уперше висунув польову теорію у навчанні електрики та магнетизму. Електромагнітне поле набуло популярності завдяки науковій роботі Фарадея.

Закон Фарадея. Електромагнітна індукція.

Джеймс Клерк Максвелл називав Фарадея людиною, яка зуміла розглянути невидиме в електромагнітному полі, яке пронизує простір. А В.М. Григор'єв назвав праці Фарадея дверима нову епоху фізики.

Майкл Фарадей коротка біографія англійського фізика-експериментатора та хіміка, основоположника вчення про електромагнітне поле. Біографія допоможе написати повідомлення про Майкла Фарадея.

Майкл Фарадей коротка біографія та його відкриття

Народився 22 вересня 1791 року в селищі неподалік Лондона в сім'ї коваля. У сім'ї було п'ятеро дітей, жили вони бідно. У 13 років він змушений був залишити школу і підробляти розсильним у книгарні. А з 14 до 21 — він працював палітурником у книжковій лавці

Весь цей час він займається самоосвітою. Улюбленими науками Майкла стають хімія та фізика. Він облаштовує домашню лабораторію, де ставить експерименти, виготовляє електростатичні прилади. Тоді ж він відвідує Міське філософське суспільство, бере участь у диспутах з фізики та астрономії.

У 1812 році сталася незначна подія, яка стала поворотною у житті Фарадея. Один із клієнтів майстерні віддав молодому палітурнику квитки на лекційні вечори Гемфрі Деві, який виступав у Королівському інституті. Декілька разів відвідавши лекції Деві, Майкл відправляє йому листа з проханням прийняти його до Королівського інституту на роботу. Деві був вражений знаннями молодої людини, але відкритих вакансій в інституті тоді не було. Майкл довелося почекати кілька місяців, а потім він приступив до виконання обов'язків лаборанта хімічної лабораторії при інституті. Незабаром після цього Деві, який із дружиною вирушає у подорож Європою, бере з собою і Фарадея. Під час цієї подорожі Майкл познайомився з Гей-Люссаком, Ампером, Вольтом та деякими іншими видними вченими того часу.

У 1815 році, після закінчення подорожі, Фарадей починає дуже активно працювати, зосереджуючись на самостійних наукових дослідженнях. Вже наступного року в Товаристві для самоосвіти Майкл розпочинає читання курсу лекцій з хімії та фізики.

У 1821 році Фарадей створює першу модель електродвигуна. Протягом наступного десятиліття вчений досліджує взаємозв'язок магнітних явищ та електрики. 1824 року Майкла обирають членом Королівського товариства.

У 1831 року у результаті багаторічної роботи Фарадей відкриває явище електромагнітної індукції. Невдовзі вчений виводить основні закони явища. Сьогодні всі генератори змінного та постійного струму працюють саме завдяки відкриттям Фарадея.

У 1833 він сформулював закони електролізу, відомі також як «Закони Фарадея». Явлення діамагнетизму та парамагнетизму були відкриті вченим у 1850-ті роки.

Майкл Фарадей помер у серпні 1867 року в Лондоні у своєму будинку за письмовим столом.

Англійський фізик Майкл Фарадей, який виріс у бідній сім'ї, став одним із найбільших вчених в історії людства. Його видатні досягнення були зроблені в той час, коли наука була долею людей, народжених у привілейованих сімействах. На його честь названо одиницю електричної ємності - фарад.

Фарадей (фізик): коротка біографія

Майкл Фарадей народився 22 вересня 1791 року у столиці Великобританії Лондоні. Він був третьою дитиною в сім'ї Джеймса та Маргарет Фарадеєв. Його батько був ковалем, який мав слабке здоров'я. До шлюбу його мати працювала служницею. Сім'я жила бідно.

До 13 років Майкл відвідував місцеву школу, де здобув початкову освіту. Щоб допомогти сім'ї, він почав працювати посилальним у книгарні. Старанність хлопчика вразила його роботодавця. Через рік його підвищили до учня палітурника.

Палітурка і наука

Майкл Фарадей хотів дізнатися більше про світ; він не обмежувався Після старанної щоденної праці він проводив увесь свій вільний час за читанням книг, які він переплітав.

Поступово він виявив, що захопився наукою. Особливо йому сподобалися дві книги:

• «Британська енциклопедія» - джерело його знань про електрику та багато іншого.
• «Бесіди про хімію» – 600 сторінок про хімію у доступному викладі авторства Джейн Марсі.

Він був настільки зачарований, що почав витрачати частину свого мізерного заробітку на хімічні речовини та апаратуру, щоб підтвердити істинність того, що читав.

Розширюючи свої наукові знання, він почув, що Джон Татум збирався дати серію публічних лекцій з натуральної філософії (фізики). Для відвідування лекцій необхідно було внести плату в один шилінг – надто багато для Майкла Фарадея. Його старший брат, коваль, вражений відданістю свого брата науці, дав йому необхідну суму.

Знайомство з Хамфрі Деві

Фарадей зробив ще один крок до науки, коли Вільям Денс, клієнт книгарні, поцікавився у Майкла, чи не має бажання отримати квитки на лекції в Королівському інституті.

Лектор, сер Хамфрі Деві, був одним із найвідоміших у світі вчених того часу. Фарадей ухопився за шанс і відвідав чотири лекції, присвячені одній із новітніх проблем хімії – визначенню кислотності. Він спостерігав за експериментами, які проводив Деві на лекціях.

Це був світ, у якому він хотів би жити. Фарадей вів записи, а потім зробив так багато доповнень у примітках, що зробив 300-сторінковий рукопис, який сам переплів і відправив Деві на знак подяки.

У цей час на задньому дворі книгарні Майкл почав проводити складніші експерименти зі створення електричної батареї з мідних монет та цинкових дисків, розділених вологим солоним папером. Він використовував її для розкладання хімічних речовин, наприклад, таких як сульфат магнію. У цій галузі хімії Хамфрі Деві був піонером.

У жовтні 1812 року учнівство Фарадея завершилося, і він почав працювати палітурником у іншого роботодавця, якого він знайшов неприємним.

Не було б щастя, та нещастя допомогло

І ось стався щасливий для Фарадея випадок. Внаслідок невдалого експерименту Хамфрі Деві був поранений: це тимчасово вплинуло на його здатність писати. Майклу вдалося протягом кількох днів вести записи для Деві, враженого книгою, яку той надіслав йому.

Коли недовгий період роботи помічником закінчився, Фарадей відправив вченому записку з проханням найняти його асистентом. Незабаром після цього одного з лаборантів Деві було звільнено за порушення дисципліни, і Хамфрі запитав Майкла, чи не хотів би він зайняти вакантне місце.

Чи не хотів він працювати в Королівському інституті з одним із найвідоміших учених у світі? Це було риторичне питання.

Кар'єра у Королівському інституті

Йому добре платили та виділили для проживання кімнату на горищі Королівського інституту. Майкл був дуже задоволений, і його зв'язок із цією установою більше не переривався протягом 54 років, за які йому вдалося стати професором хімії.

Робота Фарадея полягала у підготовці апаратури щодо експериментів і лекцій у Королівському інституті. Спочатку він мав справу з трихлоридом азоту, вибуховою речовиною, яка травмувала Деві. Майкл теж при черговому вибуху ненадовго знепритомнів, і коли Хамфрі знову отримав травму, досліди з цим з'єднанням були припинені.

Через 7 місяців роботи в Королівському інституті Деві взяв із собою Фарадея в турне Європою, що тривало 18 місяців. За цей час Майкл вдалося зустріти великих учених, таких як Андре-Марі Ампер в Парижі і Алессандро Вольта в Мілані. У певному сенсі тур замінив йому університетську освіту - Фарадей багато чого дізнався за цей час.

Більшість туру він, однак, був нещасливий, оскільки на додаток до наукової та секретарської роботи повинен був прислужувати Деві та його дружині. Дружина вченого не вважала Фарадея рівним собі через його походження.

Після повернення до Лондона все стало на свої місця. Королівський інститут відновив контракт Майкла та збільшив його винагороду. Деві навіть почав згадувати про його допомогу у наукових працях.

У 1816 р. у віці 24 років Фарадей прочитав свою першу лекцію про властивості матерії. Проходила вона у Міському філософському суспільстві. Тоді ж у «Щоквартальному науковому журналі» він опублікував свою першу наукову статтю про аналіз гідроксиду кальцію.

У 1821 р. у віці 29 років Фарадей був підвищений на посаду завідувача господарства та лабораторії Королівського інституту. Того ж року він одружився з Сарі Барнард. Майкл зі своєю дружиною прожили в інституті більшу частину наступних 46 років, вже не на горищі, а у зручному приміщенні, яке колись займав Хамфрі Деві.

У 1824 р. біографія Фарадея (фізика) ознаменувалася його обранням до членів Королівського товариства. Це було визнанням того, що він став помітним вченим.

У 1825 р. фізик Фарадей став директором лабораторії.

У 1833 р. він став фуллерівським професором хімії у Королівському інституті Великобританії. Фарадей обіймав цю посаду до кінця свого життя.

У 1848 та 1858 роках йому було запропоновано очолити Королівське товариство, але він відмовився.

Наукові досягнення

Щоб описати відкриття Фарадея у фізиці, знадобиться не одна книга. Не випадково Альберт Ейнштейн у своєму кабінеті зберігав фотографії лише трьох вчених: Ісака Ньютона, Джеймса Максвелла та Майкла Фарадея.

Хоч як дивно, хоча ще за життя вченого почали використовувати слово «фізик», йому самому воно не подобалося, і він завжди називав себе філософом. Фарадей був людиною, яка йшла до відкриття через експерименти, і він був відомий тим, що ніколи не відмовлявся від ідей, до яких приходив завдяки науковій інтуїції.

Якщо він думав, що ідея коштувала того, він продовжував експерименти, незважаючи на безліч невдач, поки не досягав очікуваного або поки не переконувався в тому, що мати-природа довела його неправоту, що траплялося вкрай рідко.

То що відкрив Фарадей у ​​фізиці? Ось деякі з його найпомітніших досягнень.

1821: відкриття електромагнітного обертання

Воно стало провісником того, що, зрештою, призвело до створення електричного двигуна. Відкриття базувалося на теорії Ерстеда про магнітні властивості дроту, яким проходить електричний струм.

1823: зрідження газу та охолодження

В 1802 Джон Далтон висловив думку, що всі гази можуть бути зріджені при низьких температурах або високому тиску. Фізик Фарадей довів це досвідченим шляхом. Він вперше перетворив хлор та аміак на рідину.

Рідкий аміак був цікавий тим, що, як зауважив Майкл Фарадей, фізика процесу його випаровування викликала охолодження. Принцип охолодження за допомогою штучного випаровування був публічно продемонстрований Вільямом Калленом в Единбурзі в 1756 р. Вчений за допомогою насоса знизив тиск у колбі з ефіром, у результаті сталося його швидке випаровування. Це викликало охолодження і на зовнішній стороні колби з вологи повітря утворився лід.

Важливість відкриття Фарадея полягала в тому, що механічні насоси могли перетворювати газ на рідину при кімнатній температурі. Потім рідина випаровувалась, охолоджуючи все навколо, отриманий газ міг бути зібраний і за допомогою насоса стиснутий рідину знову, повторюючи цикл. Саме так працюють сучасні холодильники та морозильники.

1862 року на Всесвітній лондонській виставці Фердинанд Карре продемонстрував першу у світі комерційну машину з виробництва льоду. У машині як охолоджувальну рідину використовувався аміак, і вона виробляла лід зі швидкістю 200 кг на годину.

1825: Відкриття бензолу

Історично склалося так, що бензол став однією з найважливіших речовин у хімії, як у практичному сенсі, тобто він використовується при створенні нових матеріалів, так і в теоретичному – для розуміння хімічного зв'язку. Вчений виявив бензол у олійних рештках виробництва газу для освітлення в Лондоні.

1831 : закон Фарадея, формула, фізика електромагнітної індукції

Це було надзвичайно важливим відкриттям для майбутнього науки та техніки. Закон Фарадея (фізика) свідчить, що змінне магнітне поле викликає в ланцюзі електричний струм, і генерована прямо пропорційна швидкості зміни Одна з його можливих записів | E | = | dΦ / dt |, де Е - ЕРС, а Ф - магнітний потік.

Наприклад, переміщення підковоподібного магніту вздовж дроту виробляє електричний струм, оскільки рух магніту викликає змінне магнітне поле. До цього єдиним джерелом струму була батарея. Майкл Фарадей, відкриття у фізиці якого показали, що рух може бути перетворений на електрику, або, більш науковою мовою, кінетична енергія може бути перетворена на електричну, таким чином, причетний до того, що більша частина енергії в наших будинках сьогодні виробляється саме з цього принципом.

Обертання (кінетична енергія) перетворюється на електрику за допомогою електромагнітної індукції. А обертання, у свою чергу, отримують при дії на турбіни пари високого тиску, що створюється енергією вугілля, газу або атома, або натиском води в гідроелектростанціях, або тиском повітря в

1834 р.: закони електролізу

Фарадей-фізик зробив основний внесок у створення нової науки електрохімії. Вона пояснює те, що відбувається на межі поділу електрода з іонізованою речовиною. Завдяки електрохімії ми користуємося літій-іонними батареями та акумуляторами, що живлять сучасну мобільну техніку. Закони Фарадея є важливими для нашого розуміння електродних реакцій.

1836: винахід екранованої камери

Фізик Фарадей виявив, що коли електричний провідник заряджений, весь зайвий заряд накопичується на зовнішній стороні. Це означає, що всередині кімнати або клітини, виготовленої з металу, додатковий заряд не з'являється. Наприклад, людина, одягнений у костюм Фарадея, тобто з металевою підкладкою, не піддається дії зовнішньої електрики. Крім захисту людей, клітина Фарадея може використовуватися для проведення електричних або електрохімічних експериментів, чутливих до зовнішніх перешкод. Екрановані камери можуть створювати мертві зони для мобільного зв'язку.

1845: відкриття ефекту Фарадея – магнітооптичного ефекту

Ще одним важливим експериментом в історії науки був досвід, що вперше доказав зв'язок електромагнетизму і світла, що в 1864 було повністю описано рівняннями Джеймса Клерка Максвелла. Фізик Фарадей встановив, що світло є електромагнітною хвилею: «Коли протилежні магнітні полюси знаходилися з тієї ж сторони, це впливало на поляризований промінь, що, таким чином, доводить зв'язок магнітної сили і світла.

1845: відкриття діамагнетизму як властивості всієї матерії

Більшість людей знайомі з феромагнетизмом на прикладі звичайних магнітів. Фарадей (фізик) виявив, що всі речовини діамагнітні - здебільшого слабко, але зустрічаються і сильні. Діамагнетизм протилежний напрямку прикладеного магнітного поля. Наприклад, якщо помістити північний полюс біля сильно діамагнітної речовини, воно буде відштовхуватися. Діамагнетизм у матеріалах, індукований дуже сильними сучасними магнітами, може бути використаний для досягнення левітації. Навіть живі істоти, такі як жаби, діамагнітні і можуть ширяти в сильному магнітному полі.

Кінець

Майкл Фарадей, відкриття у фізиці якого зробили переворот у науці, помер 25 серпня 1867 р. у Лондоні у віці 75 років. Його дружина Сара жила довше. Подружжя не мало дітей. Все своє життя він був побожним християнином і належав до маленької протестантської секти сандеманіанців.

Ще за життя Фарадею було запропоновано поховання у Вестмінстерському абатстві разом з королями та королевами Великобританії та вченими, подібно до Ісаака Ньютона. Він відмовився заради скромнішої церемонії. Його могилу, де також похована Сара, можна знайти на цвинтарі Хайгейт у Лондоні.

Відкриття у фізиці англійського вченого, основоположника вчення про електромагнітне поле вплинули на розвиток науки.

Майкл Фарадей, що винайшов?

Вчений досить багато часу приділяв методичній роботі. Тобто, виявляючи ефект, Майкл намагався вивчити його якнайглибше, з'ясувати всі параметри та характеристики.

Оскільки Майкл Фарадей зробив відкриття електромагнітної індукції, і він вважається основоположником навчань про електромагнітне поле, то важливими є такі його відкриття:

• Вчений створив першу модель електродвигуна.
• Винайшов електричний мотор та трансформатор.
• Відкрив хімічну дію струму та дію на світло магнітного поля.
• Відкрив закони діамагнетизму та електролізу.
• Передбачив електромагнітні хвилі.
• Виявив у магнітному полі повороти площини поляризації світла. Це явище пізніше було названо на його честь – ефект Фарадея.
• Відкрив ізобутилен та бензол.
• Ввів у науку такі терміни — катод, анод, іон, електроліт, парамагнетизм, діелектрик та діамагнетизм.

Фарадей в 1836 році довів наступне - електричний заряд впливає виключно на поверхню оболонки-провідника замкнутого типу, не надаючи при цьому абсолютно ніякого впливу на об'єкти, що знаходяться всередині оболонки. Це відкриття він зробив завдяки проведеним експериментам у пристрої, винайденим ним самим – у «Клітці Фарадея».

Часто уряд залучав фізика до вирішення різних технічних завдань, наприклад, як захистити кораблі від корозії, експертиза судових справ, удосконалення маяків тощо.