Život i djelo Michaela Faradaya. Biografija i otkrića Michaela Faradaya. Zanimljive činjenice o Michaelu Faradayu

Faraday, Michael

Engleski fizičar Michael Faraday rođen je na periferiji Londona u porodici kovača. Nakon završene osnovne škole, od dvanaeste godine radio je kao prodavač novina, a 1804. je bio šegrt kod knjigovezca Riboa, francuskog emigranta koji je na sve moguće načine podsticao Faradejevu strastvenu želju za samoobrazovanjem. Čitajući i pohađajući javna predavanja, mladi Faraday je nastojao da dopuni svoje znanje, a privlačile su ga uglavnom prirodne nauke - hemija i fizika. Godine 1813. jedan od kupaca je Faradayu poklonio pozivnice za predavanja Humphreya Davyja na Kraljevskom institutu, što je odigralo odlučujuću ulogu u sudbini mladića. Pišući Davyju, Faraday je uz njegovu pomoć dobio poziciju laboratorijskog asistenta na Kraljevskom institutu.

Godine 1813-1815, dok je putovao s Davyjem po Evropi, Faraday je posjetio laboratorije Francuske i Italije. Nakon povratka u Englesku, Faradejeva naučna aktivnost nastavila se unutar zidina Kraljevskog instituta, gdje je prvo pomagao Davyju u hemijskim eksperimentima, a zatim je započeo samostalna istraživanja. Faraday je vršio ukapljivanje hlora i nekih drugih gasova, dobijao benzen. Godine 1821. prvi put je uočio rotaciju magneta oko provodnika sa strujom i provodnika sa strujom oko magneta i stvorio prvi model električnog motora. U narednih 10 godina, Faraday je proučavao odnos između električnih i magnetskih fenomena. Njegovo istraživanje kulminiralo je otkrićem 1831. fenomena elektromagnetne indukcije. Faraday je detaljno proučavao ovu pojavu, izveo njen osnovni zakon, otkrio ovisnost indukcijske struje o magnetskim svojstvima medija, proučavao fenomen samoindukcije i dodatne struje zatvaranja i otvaranja. Otkriće fenomena elektromagnetne indukcije odmah je dobilo veliki naučni i praktični značaj; ovaj fenomen je u osnovi, na primjer, rada svih generatora naizmjenične i istosmjerne struje.

Želja da se otkrije priroda električne struje dovela je Faradaya do eksperimenata o prolasku struje kroz rastvore kiselina, soli i alkalija. Rezultat ovih istraživanja bilo je otkriće 1833. zakona elektrolize (Faradayevi zakoni). Godine 1845. Faraday je otkrio fenomen rotacije ravni polarizacije svjetlosti u magnetskom polju (Faradayev efekat). Iste godine otkrio je dijamagnetizam, 1847. - paramagnetizam. Faraday je u nauku uveo niz koncepata - katoda, anoda, joni, elektroliza, elektrode; 1833. izumio je voltmetar. Koristeći ogroman eksperimentalni materijal, Faraday je dokazao identitet tada poznatih "vrsta" elektriciteta: "životinjski", "magnetni", termoelektrični, galvanski elektricitet itd.

Godine 1840, čak i prije otkrića zakona održanja energije, Faraday je izrazio ideju o jedinstvu "sila" prirode (različite vrste energije) i njihovoj međusobnoj transformaciji. Uveo je ideje o linijama sile, za koje je smatrao da fizički postoje. Faradejeve ideje o električnim i magnetskim poljima imale su veliki utjecaj na razvoj cijele fizike. Godine 1832. Faraday je sugerirao da je širenje elektromagnetnih interakcija talasni proces koji se odvija konačnom brzinom; 1845. prvi put je upotrebio izraz "magnetno polje".

Godine 1824., uprkos protivljenju Davyja, koji je tvrdio da su otkrića njegovog asistenta, Faraday je izabran za člana Kraljevskog društva, a 1825. postao je direktor laboratorija na Kraljevskom institutu. Od 1833. do 1862. godine Faraday je bio profesor hemije na Kraljevskom institutu. Faradejeva javna predavanja bila su veoma popularna; njegova naučnopopularna knjiga Istorija svijeće postala je nadaleko poznata.

Faradejeva otkrića su osvojila najšire priznanje u cijelom naučnom svijetu; po njemu su naknadno nazvani zakoni, pojave, jedinice fizičkih veličina itd. Ruski fizičar A. G. Stoletov ovako je opisao značaj Faradeja u razvoju nauke: „Nikada od vremena Galileja svet nije video toliko neverovatnih i raznolikih otkrića koja su izašla iz jedne glave.“ U čast Majkla Faradaja, Britansko hemijsko društvo je ustanovilo Faradejevu medalju, jednu od najcenjenijih naučnih nagrada.

Otkrića u fizici engleskog naučnika, osnivača teorije elektromagnetnog polja, uticala su na razvoj nauke.

Šta je izmislio Majkl Faradej?

Naučnik je posvetio mnogo vremena metodičkom radu. Odnosno, prilikom otkrivanja efekta, Michael je pokušao da ga prouči što dublje, da sazna sve parametre i karakteristike.

Budući da je Michael Faraday otkrio elektromagnetnu indukciju, a smatra se osnivačem doktrine elektromagnetnog polja, njegova otkrića su važna:

• Naučnik je stvorio prvi model električnog motora.
• Izumio je elektromotor i transformator.
• Otkrio je hemijski efekat struje i uticaj magnetnog polja na svetlost.
• Otkrio je zakone dijamagnetizma i elektrolize.
• predviđeni elektromagnetni talasi.
• Otkrio je rotacije ravni polarizacije svjetlosti u magnetskom polju. Ovaj fenomen je kasnije nazvan po njemu - Faradejev efekat.
• Otkriven izobutilen i benzen.
• U nauku je uveo pojmove kao što su katoda, anoda, jon, elektrolit, paramagnetizam, dielektrik i dijamagnetizam.

Faraday je 1836. godine dokazao sljedeće - električni naboj djeluje isključivo na površinu ljuske provodnika zatvorenog tipa, bez apsolutno nikakvog utjecaja na objekte unutar ljuske. Do ovog otkrića došao je zahvaljujući eksperimentima provedenim na uređaju koji je sam izumio - u "Faradayev kavezu".

Vlada je često uključivala fizičara u rješavanje raznih tehničkih problema, na primjer, kako zaštititi brodove od korozije, ispitivanje sudskih sporova, poboljšanje svjetionika i slično.

22. septembra 2011. obilježeno je 220 godina od rođenja Michaela Faradaya (1791–1867), engleskog eksperimentalnog fizičara koji je u nauku uveo koncept „polja“ i postavio temelje konceptu fizičke stvarnosti električnih i magnetskih polja. . Danas je pojam polja poznat svakom srednjoškolcu. Početne informacije o električnim i magnetnim poljima i kako ih opisati pomoću linija sila, snaga, potencijala itd., odavno su uključene u školske udžbenike fizike. U istim udžbenicima može se pročitati da je polje poseban oblik materije, suštinski različit od materije. Ali sa objašnjenjem od čega se tačno sastoji ta "specijalnost", nastaju ozbiljne poteškoće. Naravno, za to se ne mogu kriviti autori udžbenika. Uostalom, ako polje nije svodivo na neke druge, jednostavnije entitete, onda nema šta da se objašnjava. Vi samo trebate prihvatiti fizičku realnost polja kao eksperimentalno utvrđenu činjenicu i naučiti kako raditi s jednadžbama koje opisuju ponašanje ovog objekta. Na primjer, Richard Feynman poziva na to u svojim predavanjima, napominjući da su naučnici dugo pokušavali da objasne elektromagnetno polje koristeći različite mehaničke modele, ali su potom napustili ovu ideju i smatrali da samo sistem poznatih Maxwellovih jednačina koje opisuju polje ima fizičko značenje.

Da li to znači da trebamo potpuno odustati od pokušaja da shvatimo šta je polje? Čini se da poznavanje “Eksperimentalnog istraživanja elektriciteta” Michaela Faradaya – grandioznog trotomnog djela koje je briljantni eksperimentator stvarao više od 20 godina, može pružiti značajnu pomoć u odgovoru na ovo pitanje. Ovdje Faraday uvodi koncept polja i korak po korak razvija ideju fizičke stvarnosti ovog objekta. Istovremeno, važno je napomenuti da je Faradejeva eksperimentalna istraživanja – jedna od najvećih knjiga u historiji fizike – napisana odličnim jezikom, ne sadrži ni jednu formulu i prilično je dostupna školarcima.

Uvod na teren. Faraday, Thomson i Maxwell

Termin "polje" (tačnije: "magnetno polje", "polje magnetnih sila") uveo je Faraday 1845. godine u toku istraživanja fenomena dijamagnetizma (uvedeni su i termini "dijamagnetizam" i "paramagnetizam" od Faradaya) - efekat slabog odbijanja magneta koji je naučnik otkrio niz supstanci. U početku, Faraday je polje smatrao čisto pomoćnim konceptom, zapravo koordinatnom mrežom formiranom od magnetnih linija sile i korištenom za opisivanje prirode kretanja tijela u blizini magneta. Tako su se dijelovi dijamagnetnih tvari, poput bizmuta, kretali iz područja zadebljanja linija sile u područja njihovog razrjeđivanja i nalazili su se okomito na smjer linija.

Nešto kasnije, 1851-1852, kada je matematički opisivao rezultate nekih Faradejevih eksperimenata, engleski fizičar William Thomson (1824-1907) povremeno je koristio termin "polje". Što se tiče tvorca teorije elektromagnetnog polja, Džejmsa Klerka Maksvela (1831–1879), u njegovim radovima termin „polje“ takođe se u početku praktično ne pojavljuje i koristi se samo za označavanje onog dela prostora u kome se magnetno polje nalazi. sile se mogu detektovati. Tek u djelu “Dinamička teorija elektromagnetnog polja” objavljenom 1864–1865, u kojem se prvi put pojavljuje sistem “Maxwellovih jednačina” i mogućnost postojanja elektromagnetnih valova koji se šire brzinom svjetlosti, govori se o polju. kao fizička realnost.

Ovo je, ukratko, istorija uvođenja koncepta "polja" u fiziku. Iz njega se može vidjeti da se u početku ovaj koncept smatrao čisto pomoćnim, označavajući jednostavno onaj dio prostora (može biti neograničen) u kojem se magnetske sile mogu detektirati i njihova raspodjela može prikazati pomoću linija sile. (Izraz "električno polje" ušao je u upotrebu tek nakon Maxwellove teorije elektromagnetnog polja.)

Važno je naglasiti da ni linije sile koje su fizičari poznavali prije Faradaya, niti polje koje se od njih „sastoji“ nisu smatrane (i nisu se mogle smatrati!) od strane naučne zajednice 19. stoljeća kao fizička stvarnost. Faradejevi pokušaji da govori o materijalnosti linija sile (ili Maksvelu - o materijalnosti polja) naučnici su doživjeli kao potpuno neznanstvene. Čak je i Thomson, Maxwellov stari prijatelj, koji je i sam učinio mnogo na razvoju matematičkih osnova fizike polja (Tomson, a ne Maxwell, prvi je pokazao mogućnost "prevođenja" jezika Faradejevih linija sile u jezik parcijalnog diferencijala jednadžbi), nazvao je teoriju elektromagnetnog polja "matematičkim nihilizmom" i dugo je odbijao da je prizna. Jasno je da bi Thomson mogao postupiti na ovaj način samo ako je imao vrlo ozbiljne razloge za to. I imao je takve razloge.

Polje sila i Njutnova sila

Razlog zašto Thomson nije mogao prepoznati realnost linija sile i polja je jednostavan. Linije sile električnog i magnetskog polja definiraju se kao neprekidne linije povučene u prostoru tako da tangente na njih u svakoj tački ukazuju na smjer električnih i magnetskih sila koje djeluju u toj tački. Veličine i smjerovi ovih sila izračunavaju se korištenjem Coulombovih, Ampereovih i Biot-Savart-Laplaceovih zakona. Međutim, ovi zakoni zasnovani su na principu dugog dometa, koji omogućava mogućnost trenutnog prijenosa djelovanja jednog tijela na drugo na bilo koju udaljenost i na taj način isključuje postojanje bilo kakvih materijalnih posrednika između međusobno povezanih naboja, magneta i struje.

Treba napomenuti da su mnogi naučnici bili skeptični prema principu da tijela na neki misteriozan način mogu djelovati tamo gdje ih nema. Čak je i Newton, koji je prvi upotrijebio ovaj princip pri izvođenju zakona univerzalne gravitacije, vjerovao da neka vrsta supstance može postojati između tijela u interakciji. Ali naučnik nije želio da gradi hipoteze o tome, radije razvijajući matematičke teorije zakona zasnovane na čvrsto utvrđenim činjenicama. Njutnovi sljedbenici su učinili isto. Prema Maksvelu, oni su bukvalno "izbrisali iz fizike" sve vrste nevidljivih atmosfera i izlivanja, koji su u 18. veku okruživali magnete i naelektrisanja od strane pristalica koncepta dejstva kratkog dometa. Ipak, u fizici 19. veka interesovanje za naizgled zauvek zaboravljene ideje postepeno počinje da oživljava.

Jedan od najvažnijih preduslova ovog preporoda bili su problemi koji su se javljali prilikom pokušaja da se nove pojave – pre svega pojave elektromagnetizma – objasne na osnovu principa dalekometnog delovanja. Ova su objašnjenja postajala sve umjetnija. Tako je 1845. godine njemački fizičar Wilhelm Weber (1804–1890) generalizirao Coulombov zakon uvodeći u njega pojmove koji određuju ovisnost interakcijske sile električnih naboja o njihovim relativnim brzinama i ubrzanjima. Fizičko značenje takve zavisnosti bilo je neshvatljivo, a Veberovi dodaci Coulombovom zakonu očigledno su bili u prirodi hipoteze koja je uvedena da objasni fenomen elektromagnetne indukcije.

Sredinom 19. stoljeća fizičari su bili sve svjesniji da su prilikom proučavanja fenomena elektriciteta i magnetizma eksperiment i teorija počeli govoriti različitim jezicima. U principu, znanstvenici su bili spremni prihvatiti ideju o postojanju tvari koja prenosi interakciju između naboja i struja konačnom brzinom, ali nisu mogli prihvatiti ideju o fizičkoj realnosti polja. Prije svega, zbog unutrašnje nedosljednosti ove ideje. Činjenica je da se u Njutnovoj fizici uvodi sila kao uzrok ubrzanja materijalne tačke. Njena vrijednost (sile) jednaka je, kao što je poznato, proizvodu mase ove tačke i ubrzanja. Dakle, sila kao fizička veličina određena je u tački iu trenutku njenog djelovanja. „Sam Njutn nas podseća“, napisao je Maksvel, „da sila postoji samo dok deluje; njeno djelovanje može biti očuvano, ali sama sila kao takva je u suštini prolazna pojava.

Pokušavajući da polje ne posmatraju kao zgodnu ilustraciju prirode distribucije sila u prostoru, već kao fizički objekat, naučnici su došli u sukob sa prvobitnim shvatanjem sile na osnovu koje je ovaj objekat izgrađen. U svakoj tački polje je određeno veličinom i smjerom sile koja djeluje na ispitno tijelo (naboj, magnetni pol, zavojnica sa strujom). U stvari, polje se "sastoji" samo od sila, ali se sila u svakoj tački izračunava na osnovu zakona prema kojima je besmisleno govoriti o polju kao fizičkom stanju ili procesu. Polje, posmatrano kao stvarnost, značilo bi stvarnost sila koje postoje izvan bilo kakvog djelovanja, što je u potpunosti proturječilo izvornoj definiciji sile. Maxwell je napisao da bi u slučajevima kada je riječ o "očuvanju sile" i tako dalje, bilo bolje koristiti termin "energija". Ovo je svakako tačno, ali koja je energija energija polja? Dok je Maxwell pisao gornje redove, već je znao da je gustoća energije, na primjer, električnog polja proporcionalna kvadratu intenziteta ovog polja, odnosno, opet, sili raspoređenoj u prostoru.

Koncept trenutnog djelovanja na daljinu neraskidivo je povezan s njutnovskim razumijevanjem sile. Na kraju krajeva, ako jedno tijelo djeluje na drugo, udaljeno, a ne trenutno (u stvari, uništavajući udaljenost između njih), tada ćemo morati razmotriti silu koja se kreće u prostoru i odlučiti koji „dio“ sile uzrokuje uočeno ubrzanje i kakvo značenje onda koncept ima "snagu". Ili moramo priznati da se kretanje sile (ili polja) događa na neki poseban način koji se ne uklapa u okvire Newtonove mehanike.

Godine 1920., u članku "Eter i teorija relativnosti", Albert Ajnštajn (1879-1955) je napisao da, govoreći o elektromagnetnom polju kao stvarnosti, moramo priznati postojanje posebnog fizičkog objekta, koji u principu ne može biti predstavljeno kao sastavljeno od čestica, od kojih se ponašanje svake može proučavati tokom vremena. Ajnštajn je kasnije opisao stvaranje teorije elektromagnetnog polja kao najveću revoluciju u našim pogledima na strukturu fizičke stvarnosti od vremena Njutna. Zahvaljujući ovoj revoluciji, u fiziku su, uz ideje o interakciji materijalnih tačaka, ušle i ideje o poljima, kao da nisu svedene ni na šta drugo.

Ali kako je ova promjena u pogledu realnosti bila moguća? Kako je fizika uspjela izaći van svojih granica i „vidjeti“ ono za šta prije kao realnost jednostavno nije postojala?

Izuzetno važnu ulogu u pripremi ove revolucije odigrali su Faradejevi dugogodišnji eksperimenti sa linijama sile. Zahvaljujući Faradayu, ove, fizičarima dobro poznate linije, pretvorile su se od načina prikazivanja distribucije električnih i magnetskih sila u svemiru u svojevrsni „most”, krećući se po kojem su uspjeli prodrijeti u svijet, koji je, kao npr. bile su, "iza sile", u svijet u kojem su sile postale manifestacije polja svojstava. Jasno je da je takva transformacija zahtijevala vrlo posebnu vrstu talenta, talenat koji je posjedovao Michael Faraday.

Great Experimenter

Majkl Faradej rođen je 22. septembra 1791. godine u londonskoj porodici kovača, koja zbog nedostatka sredstava nije mogla da školuje svoju decu. Mihael, treće dete u porodici, nije završio osnovnu školu i sa 12 godina bio je na šegrtu u knjigovezačkoj radionici. Tamo je dobio priliku da pročita mnoge knjige, uključujući i popularne nauke, popunjavajući praznine u svom obrazovanju. Faraday je ubrzo počeo pohađati javna predavanja koja su se redovno održavala u Londonu kako bi širili znanje široj javnosti.

Godine 1812, jedan od članova Kraljevskog društva u Londonu, koji je redovno koristio usluge knjigovezačke radionice, pozvao je Faradaja da sluša predavanja poznatog fizičara i hemičara Hamfrija Dejvija (1778–1829). Ovaj trenutak je postao prekretnica u Faradejevom životu. Mladića je konačno zanijela nauka, a pošto mu se završavao rok studiranja u radionici, Faraday se usudio pisati Davyju o svojoj želji da se bavi istraživanjem, prilažući uz pismo pažljivo uvezane bilješke naučnikovih predavanja. Davy, koji je i sam bio sin siromašnog drvorezbara, ne samo da je odgovorio na Faradejevo pismo, već mu je ponudio i mjesto asistenta u Kraljevskoj instituciji u Londonu. Tako je započela naučna aktivnost Faradaya, koja je trajala skoro do njegove smrti, koja se dogodila 25. avgusta 1867. godine.

Povijest fizike poznaje mnoge izvanredne eksperimentatore, ali, možda, samo je Faraday nazvan Eksperimentator s velikim slovom. A poenta nije samo u njegovim kolosalnim dostignućima, među kojima su otkrića zakona elektrolize i fenomena elektromagnetne indukcije, proučavanje svojstava dielektrika i magneta i još mnogo toga. Često su važna otkrića dolazila manje-više slučajno. Nemoguće je reći isto za Faradeja. Njegova istraživanja su oduvijek bila izvanredna po svojoj neverovatnoj pravilnosti i svrsishodnosti. Tako je 1821. godine Faraday zapisao u svom radnom dnevniku da počinje tražiti vezu između magnetizma i elektriciteta i optike. Prvu vezu otkrio je 10 godina kasnije (otkriće elektromagnetne indukcije), a drugu - 23 godine kasnije (otkriće rotacije ravnine polarizacije svjetlosti u magnetskom polju).

Faradayeva eksperimentalna istraživanja elektriciteta ima oko 3.500 pasusa, od kojih mnogi sadrže opise njegovih eksperimenata. I to je upravo ono što je Faraday smatrao potrebnim da objavi. U višetomnim Faradejevim "Dnevnicima", koje je vodio od 1821. godine, opisano je oko 10 hiljada eksperimenata, a naučnik je mnoge od njih izveo bez ičije pomoći. Zanimljivo je da su 1991. godine, kada je naučni svijet slavio 200. godišnjicu Faradejevog rođenja, engleski istoričari fizike odlučili da ponove neke od njegovih najpoznatijih eksperimenata. Ali čak i za jednostavnu reprodukciju svakog od ovih eksperimenata, timu modernih stručnjaka trebalo je najmanje jedan dan rada.

Govoreći o zaslugama Faradaya, možemo reći da je njegovo glavno dostignuće transformacija eksperimentalne fizike u nezavisno polje istraživanja, čiji rezultati često mogu biti mnogo godina ispred razvoja teorije. Faraday je krajnje neproduktivnom smatrao želju mnogih naučnika da što brže pređu sa podataka dobijenih u eksperimentima na njihovu teorijsku generalizaciju. Za Faradaya je plodnije bilo održavanje dugoročne veze sa fenomenima koji se proučavaju kako bi mogao detaljno analizirati sve njihove karakteristike, bez obzira na to da li te karakteristike odgovaraju prihvaćenim teorijama ili ne.

Faraday je proširio ovaj pristup na analizu eksperimentalnih podataka na dobro poznate eksperimente o poravnanju željeznih strugotina duž linija magnetskog polja. Naravno, naučnik je savršeno dobro znao da se obrasci koji formiraju gvozdena strugotina mogu lako objasniti na osnovu principa dugog dometa. Ipak, Faraday je smatrao da u ovom slučaju eksperimentatori ne bi trebali polaziti od koncepata koje su izmislili teoretičari, već od pojava koje, po njegovom mišljenju, svjedoče o postojanju u prostoru koji okružuje magnete i struje nekih stanja koja su spremna za djelovanje. Drugim riječima, linije sile su, prema Faradeyu, ukazivale da silu treba posmatrati ne samo kao akciju (na materijalnoj tački), već i kao sposobnost djelovanja.

Važno je naglasiti da, slijedeći svoju metodologiju, Faraday nije pokušavao iznijeti nikakve hipoteze o prirodi ove sposobnosti djelovanja, radije je postupno akumulirao iskustvo u radu sa linijama sile. Početak ovog rada položen je njegovim proučavanjem fenomena elektromagnetne indukcije.

Produženo otvaranje

U mnogim udžbenicima i priručnicima možete pročitati da je 29. avgusta 1831. godine Faraday otkrio fenomen elektromagnetne indukcije. Istoričari nauke dobro su svjesni da je datiranje otkrića složeno i često vrlo zbunjujuće. Otkriće elektromagnetne indukcije nije izuzetak. Iz Faradejevih dnevnika je poznato da je ovaj fenomen zapazio još 1822. tokom eksperimenata sa dva provodna kola postavljena na jezgro od mekog gvožđa. Prvi krug je bio spojen na izvor struje, a drugi - na galvanometar, koji je bilježio pojavu kratkotrajnih struja kada je struja bila uključena ili isključena u prvom krugu. Kasnije se ispostavilo da su slične pojave posmatrali i drugi naučnici, ali su ih, kao u početku Faraday, smatrali eksperimentalnom greškom.

Činjenica je da su u potrazi za fenomenom stvaranja električne energije magnetizmom, znanstvenici bili usmjereni na otkrivanje stabilnih efekata, sličnih, na primjer, fenomenu magnetskog djelovanja struje koji je otkrio Oersted 1818. Faradaja su od ovog sveopšteg "sljepila" spasile dvije okolnosti. Prvo, obratite posebnu pažnju na sve prirodne pojave. Faraday je u svojim člancima izvještavao i o uspješnim i o neuspješnim eksperimentima, vjerujući da neuspješan (ne otkriva željeni učinak), ali smisleno postavljen eksperiment sadrži i neke informacije o zakonima prirode. Drugo, neposredno prije otkrića, Faraday je mnogo eksperimentirao s pražnjenjima kondenzatora, što je nesumnjivo izoštrilo njegovu pažnju na kratkoročne efekte. Redovno pregledavajući svoje dnevnike (za Faradaya je to bio stalni dio istraživanja), naučnik je, očigledno, iznova pogledao eksperimente iz 1822. i, nakon što ih je reprodukovao, shvatio je da se ne bavi smetnjama, već željenim fenomen. Datum ovog ostvarenja bio je 29. avgust 1831. godine.

Tada su počela intenzivna istraživanja tokom kojih je Faraday otkrio i opisao glavne pojave elektromagnetne indukcije, uključujući pojavu indukcijskih struja pri relativnom kretanju provodnika i magneta. Na osnovu ovih studija, Faraday je došao do zaključka da je odlučujući uslov za nastanak indukcijskih struja upravo raskrsnica provodnik linija magnetne sile, a ne prelaz u oblasti većih ili manjih sila. Istovremeno, na primjer, pojavu struje u jednom provodniku kada se struja uključi u drugom, koji se nalazi u blizini, Faraday je također objasnio kao rezultat provodnika koji prelazi linije sile: „čini se da se magnetske krive pomiču ( takoreći) preko indukovane žice, počevši od trenutka kada počnu da se razvijaju, pa do trenutka kada magnetna jačina struje dostigne svoju najveću vrednost; izgleda da se šire na strane žice i stoga su u odnosu na fiksnu žicu u istom položaju, kao da se kreće u suprotnom smjeru preko njih.

Obratimo pažnju na to koliko puta Faraday koristi riječi "kao da" u gornjem odlomku, kao i na činjenicu da još nema kvantitativnu formulaciju zakona elektromagnetne indukcije koja nam je poznata: jačina struje u provodni krug je proporcionalan brzini promjene broja linija magnetskog polja koje prolaze kroz ovu petlju. Formulacija bliska ovoj pojavljuje se kod Faradaya tek 1851. godine, a odnosi se samo na slučaj provodnika koji se kreće u statičkom magnetskom polju. Prema Faradeyu, ako se provodnik kreće u takvom polju konstantnom brzinom, tada je jačina električne struje koja nastaje u njemu proporcionalna ovoj brzini, a količina električne energije koja se pokreće proporcionalna je broju linija magnetskog polja. prešao kondukter.

Faradejev oprez u formulisanju zakona elektromagnetne indukcije prvenstveno je posledica činjenice da je mogao ispravno koristiti koncept linije sile samo u odnosu na statička polja. U slučaju varijabilnih polja, međutim, ovaj koncept dobija metaforički karakter, a neprekidne rezerve „kao da“, kada se govori o pokretnim linijama sile, pokazuju da je Faradej to veoma dobro razumeo. Nije mogao zanemariti ni kritike onih naučnika koji su mu ukazivali da je linija sile, striktno govoreći, geometrijski objekat, te je o njegovom kretanju jednostavno besmisleno govoriti. Osim toga, u eksperimentima imamo posla s nabijenim tijelima, provodnicima sa strujom itd., a ne sa apstrakcijama poput linija sile. Stoga je Faraday morao pokazati da se prilikom proučavanja barem nekih klasa fenomena ne može ograničiti na razmatranje provodnika koji nose struju i ne uzeti u obzir prostor koji ih okružuje. Dakle, u djelu posvećenom proučavanju fenomena samoindukcije, a da nikada ne spominje linije sile, Faraday gradi priču o svojim eksperimentima na način da čitatelj sam postepeno dolazi do zaključka da je pravi uzrok posmatrane pojave nisu provodnici sa strujom, već nešto što se nalazi u prostoru oko njih.

Polje je kao predosjećaj. Istraživanje fenomena samoindukcije

Godine 1834. Faraday je objavio deveti dio "Eksperimentalnih istraživanja", koji se zvao "O induktivnom dejstvu električne struje na samu sebe i o induktivnom dejstvu struja uopšte". U ovom radu Faraday je istraživao fenomene samoindukcije, koje je 1832. otkrio američki fizičar Joseph Henry (1797–1878), i pokazao da one predstavljaju poseban slučaj fenomena elektromagnetne indukcije koje je on prethodno proučavao.

Faraday započinje svoj rad opisom niza fenomena, koji se sastoje u činjenici da kada se otvori električni krug koji sadrži duge vodiče ili namotaj elektromagneta, na mjestu prekida kontakta dolazi do iskre ili se osjeti električni udar ako je kontakt isključen rukom. Istovremeno, ističe Faraday, ako je provodnik kratak, onda nikakvim trikovima nije moguće dobiti iskru ili strujni udar. Tako se pokazalo da pojava iskre (ili udara) ne ovisi toliko o jačini struje koja teče kroz vodič prije prekida kontakta, koliko o dužini i konfiguraciji ovog vodiča. Stoga, Faraday, prije svega, nastoji pokazati da, iako je početni uzrok iskre struja (ako uopće nije bilo iskre u kolu, tada, naravno, neće biti), snaga struja nije od presudne važnosti. Da bi to učinio, Faraday opisuje niz eksperimenata u kojima se prvo povećava duljina vodiča, što rezultira pojačanjem iskre, unatoč slabljenju struje u krugu zbog povećanja otpora. Zatim se ovaj provodnik uvrne tako da struja teče kroz samo mali dio njega. Istovremeno, jačina struje naglo raste, ali iskra nestaje kada se krug otvori. Dakle, ni sam provodnik ni snaga struje u njemu ne mogu se smatrati uzrokom iskre, čija veličina, kako se ispostavilo, ne ovisi samo o dužini vodiča, već i o njegovoj konfiguraciji. Dakle, kada se provodnik namota u spiralu, kao i kada se u ovu spiralu unese gvozdeno jezgro, veličina iskre se takođe povećava.

U nastavku proučavanja ovih pojava, Faraday je spojio pomoćni kratki provodnik paralelno s mjestom gdje je kontakt otvoren, čiji je otpor mnogo veći od otpora glavnog provodnika, ali manji od otpora iskrišta ili tijela. osobe koja otvara kontakt. Kao rezultat toga, iskra je nestala kada je kontakt otvoren, a u pomoćnom provodniku je nastala jaka kratkotrajna struja (Faraday to naziva ekstra struja), čiji se smjer pokazao suprotnim smjeru struje koja bi teče kroz njega iz izvora. „Ovi eksperimenti“, piše Faraday, „utvrđuju značajnu razliku između primarne, ili uzbudljive, struje i dodatne struje u smislu količine, intenziteta, pa čak i smjera; doveli su me do zaključka da je dodatna struja identična indukovanoj struji koju sam ranije opisao.

Iznevši ideju o povezanosti proučavanih fenomena s fenomenima elektromagnetne indukcije, Faraday je dalje postavio niz genijalnih eksperimenata koji potvrđuju ovu ideju. U jednom od ovih eksperimenata, drugi otvoreni zavoj je postavljen pored zavojnice spojene na izvor struje. Kada se isključi iz izvora struje, prvi kalem je dao jaku iskru. Međutim, ako bi se krajevi druge spirale zatvorili, iskra je praktički nestala, a u drugoj spirali je nastala kratkotrajna struja čiji se smjer poklopio sa smjerom struje u prvoj spirali ako se krug otvori, i bio nasuprot njemu ako je strujni krug bio zatvoren.

Uspostavivši vezu između dvije klase fenomena, Faraday je mogao lako objasniti ranije izvedene eksperimente, naime, pojačanje iskre kada se provodnik produži, namota u spiralu, unese u njega željezno jezgro itd. : „Ako posmatramo induktivno djelovanje žice jedne stope na blizu žice koja je također jedna stopa duga, onda se ispostavi da je vrlo slaba; ali ako se ista struja prođe kroz žicu dugačku pedeset stopa, ona će indukovati u susjednoj žici od pedeset stopa, u trenutku uspostavljanja ili prekida kontakta, mnogo jaču struju, kao da svaki dodatni metar žice dodaje nešto na ukupna akcija; po analogiji, zaključujemo da se ista pojava mora dogoditi i kada spojni provodnik istovremeno služi i kao provodnik u kojem se formira indukovana struja. Stoga, zaključuje Faraday, povećanjem dužine provodnika, savijanjem u spiralu i uvođenjem jezgra u njega jača iskra. Djelovanju jednog zavoja spirale na drugi dodaje se djelovanje jezgre za razmagnetivanje. U isto vrijeme, ukupnost takvih radnji može se međusobno nadoknaditi. Na primjer, ako se duga izolirana žica presavije na pola, tada će zbog suprotnog induktivnog djelovanja njezinih dviju polovica iskra nestati, iako u ispravljenom stanju ova žica daje jaku iskru. Zamjena željeznog jezgra čeličnom, koja se vrlo sporo demagnetizira, također je dovela do značajnog slabljenja iskre.

Dakle, vodeći čitaoca kroz detaljne opise izvedenih skupova eksperimenata, Faraday je, ne rekavši ni riječi o polju, u njemu, čitaocu, formirao ideju da odlučujuća uloga u fenomenima koji se proučavaju nemaju provodnici sa strujom, već na neku vrstu koju su oni stvorili u okolnom prostoru.zatim stanje magnetiziranosti, tačnije, brzina promjene ovog stanja. Međutim, ostalo je otvoreno pitanje da li ovo stanje zaista postoji i može li biti predmet eksperimentalnih istraživanja.

Problem fizičke realnosti linija sile

Faraday je uspio napraviti značajan korak u dokazivanju realnosti linija sile 1851. godine, kada je došao na ideju da generalizira koncept linije sile. “Magnetna linija sile,” napisao je Faraday, “može se definirati kao linija koju opisuje mala magnetna igla kada se pomjeri u jednom ili drugom smjeru u smjeru svoje dužine, tako da strelica ostaje tangentna na kretanje svih vrijeme; ili, drugim riječima, ovo je linija duž koje se poprečna žica može pomicati u bilo kojem smjeru, a u potonjem neće biti želje za stvaranjem struje, dok kada se pomjeri u bilo kojem drugom smjeru, takva želja postoji .

Liniju sile je dakle definirao Faraday na osnovu dva različita zakona (i razumijevanja) djelovanja magnetske sile: njenog mehaničkog djelovanja na magnetsku iglu i njene sposobnosti (u skladu sa zakonom elektromagnetne indukcije) da stvara električna sila. Ova dvostruka definicija linije sile ju je, takoreći, "materijalizirala", dala joj značenje posebnih, eksperimentalno otkrivenih pravaca u prostoru. Stoga je Faraday takve linije sile nazvao "fizičkim", vjerujući da će sada moći konačno dokazati njihovu stvarnost. Provodnik u takvoj dvostrukoj definiciji mogao bi se predstaviti kao zatvoren i klizi duž linija sile tako da, stalno deformisan, ne bi prelazio linije. Ovaj dirigent bi izdvojio određeni uslovni "broj" linija koje se čuvaju kada se "podebljaju" ili "razrijede". Takvo klizanje provodnika u polju magnetnih sila bez pojave električne struje u njemu moglo bi se smatrati eksperimentalnim dokazom očuvanja broja linija sile prilikom njihovog "širenja", na primjer, od pola magnet, i, samim tim, kao dokaz realnosti ovih linija.

Naravno, pravi provodnik je praktički nemoguće pomeriti tako da ne pređe granicu sile. Stoga je Faraday drugačije potkrijepio hipotezu o očuvanju njihovog broja. Neka je magnet sa polom N i provodnikom a b c d smještene tako da se mogu rotirati jedna u odnosu na drugu oko ose ad(Sl. 1; crtež je napravio autor članka na osnovu Faradejevih crteža). U ovom slučaju, dio provodnika ad prolazi kroz rupu u magnetu i ima slobodan kontakt u tački d. Besplatan kontakt je uspostavljen i na licu mjesta c, dakle zaplet bc može rotirati oko magneta bez prekida električnog kola spojenog na tačkama a i b(također pomoću kliznih kontakata) na galvanometar. Dirigent bc sa punom rotacijom oko ose ad siječe sve linije sile koje izlaze iz pola magneta N. Neka sada provodnik rotira konstantnom brzinom. Zatim, upoređujući očitanja galvanometra na različitim pozicijama rotirajućeg vodiča, na primjer, u položaju a b c d i trudna a b c d, kada provodnik za puni okret ponovo prijeđe sve linije sile, ali već na mjestima njihovog većeg razrjeđivanja, može se ustanoviti da su očitanja galvanometra ista. Prema Faradeyu, to ukazuje na očuvanje određenog uslovnog broja linija sile, koje mogu karakterizirati sjeverni pol magneta (što je veći ovaj "broj", to je magnet jači).

Rotirajući u svojoj instalaciji (slika 2; Faradejev crtež) ne provodnik, već magnet, Faraday dolazi do zaključka da je broj linija sile u unutrašnjem području magneta očuvan. Istovremeno, njegovo razmišljanje se zasniva na pretpostavci da linije sile nisu zahvaćene rotirajućim magnetom. Ove linije ostaju "na mjestu" dok se magnet rotira među njima. U ovom slučaju, struja po veličini je ista kao kada se vanjski provodnik rotira. Faraday objašnjava ovaj rezultat govoreći da iako vanjski dio provodnika ne prelazi linije, njegov unutrašnji dio ( cd), rotirajući sa magnetom, siječe sve linije koje prolaze unutar magneta. Ako je vanjski dio vodiča fiksiran i rotiran zajedno s magnetom, tada nema struje. Ovo se takođe može objasniti. Zaista, unutrašnji i vanjski dio provodnika prelaze isti broj linija sile usmjerenih u istom smjeru, tako da se struje inducirane u oba dijela provodnika međusobno poništavaju.

Iz eksperimenata je slijedilo da unutar magneta linije sile ne idu od sjevernog pola prema južnom, već obrnuto, formirajući zatvorene krivulje s vanjskim linijama sile, što je omogućilo Faradayu da formulira zakon održanja broja magnetne linije sile u vanjskom i unutrašnjem prostoru stalnog magneta: „Ova zadivljujuća sila raspodjele, koja se otkriva pomoću provodnika koji se kreće, magnet je upravo poput elektromagnetne zavojnice, i po tome što linije sile teku. u obliku zatvorenih krugova, te u jednakosti njihovog sume iznutra i izvana. Tako je koncept "broja linija sile" dobio pravo građanstva, zbog čega je formulacija zakona proporcionalnosti elektromotorne sile indukcije s brojem linija sile koje provodnik pređe u jedinici vremena dobila fizičku značenje.

Međutim, Faraday je priznao da njegovi rezultati nisu konačni dokaz realnosti linija sile. Za takav dokaz, napisao je, potrebno je "ustanoviti omjer linija sile i vremena", odnosno pokazati da se te linije mogu kretati u prostoru konačnom brzinom i, stoga, mogu biti otkrivene bilo kojom fizičkom metodom .

Važno je naglasiti da problem "fizičkih linija sile" nije imao nikakve veze sa Faradejevim pokušajima da direktno detektuje obične linije sile. Od otkrića elektromagnetne indukcije, Faraday je vjerovao da su i obične linije sile i zakoni elektromagnetizma manifestacije nekih posebnih svojstava materije, njenog posebnog stanja, koje je naučnik nazvao elektrotoničkim. Istovremeno, pitanje suštine ovog stanja i njegove povezanosti sa poznatim oblicima materije bilo je, smatra Faraday, otvoreno: „Šta je to stanje i od čega zavisi, ne možemo sada reći. Možda je to zbog etra, poput svjetlosnog snopa... Možda je to stanje napetosti, ili stanje vibracije, ili neko drugo stanje analogno električnoj struji, sa kojom su magnetske sile tako blisko povezane. Da li je prisustvo materije neophodno za održavanje ovog stanja zavisi od toga šta se podrazumeva pod rečju "materija". Ako je koncept materije ograničen na teške ili gravitirajuće supstance, tada je prisustvo materije jednako malo bitno za fizičke linije magnetske sile kao i za zrake svjetlosti i topline. Ali ako, priznajući eter, prihvatimo da je to neka vrsta materije, tada linije sile mogu ovisiti o bilo kojem njegovom djelovanju.

Tolika pažnja, koju je Faraday posvetio linijama sile, prvenstveno je bila posljedica činjenice da ih je vidio kao most koji vodi u neki potpuno novi svijet. Međutim, čak i tako briljantnom eksperimentatoru kao što je Faraday bilo je teško preći ovaj most. Zapravo, ovaj problem uopće nije dopuštao čisto eksperimentalno rješenje. Međutim, moglo bi se pokušati matematički prodrijeti u prostor između linija sile. To je upravo ono što je Maxwell učinio. Njegove čuvene jednadžbe postale su oruđe koje je omogućilo da se prodre u nepostojeće praznine između Faradayevih linija sile i, kao rezultat, tamo otkrije novu fizičku stvarnost. Ali ovo je druga priča - priča o Velikom teoretičaru.

Ovo se odnosi na knjigu R. Feynmana, R. Leightona i M. Sandsa "Feynman Lectures on Physics" (M.: Mir, 1967) ( Bilješka. ed.)
U ruskom prevodu, prvi tom ove knjige objavljen je 1947. godine, drugi - 1951. godine, a treći - 1959. godine u seriji Classics of Science (Moskva: Izdatelstvo AN SSSR). ( Bilješka. ed.)
Godine 1892. William Thomson je dobio plemićku titulu "Lord Kelvin" za fundamentalni rad u različitim oblastima fizike, posebno za polaganje transatlantskog kabla koji povezuje Englesku i Sjedinjene Države.

Michael Faraday je engleski naučnik koji se proslavio svojim istraživanjima u oblasti magnetizma i električne struje. Svako njegovo otkriće dovelo je nauku korak dalje i na kraju dovelo do električne energije, kompjutera i mnogih osnovnih stvari modernog života.

Život Michaela Faradaya započeo je u jednom od najsiromašnijih područja Londona 22. septembra 1791. godine. Njegov otac i brat radili su kao kovači, ali je njihova zarada bila jedva dovoljna za izdržavanje porodice. Kao rezultat teške situacije, dječak nije dobio ni srednje obrazovanje, ograničavajući se samo na lokalnu osnovnu školu. Od trenutka kada je diplomirala, Michael se samostalno bavio studijama, volio je čitati knjige, volio je prirodne nauke, posebno hemiju i fiziku.

Da bi ublažio situaciju porodice, od 13. godine i sam mladi Faraday počinje zarađivati. Najprije je radio kao trgovac knjigama i novinama, a godinu dana kasnije u samoj knjižari. Ovdje uči povezivati ​​knjige, dok vlasnik radnje dozvoljava Michaelu da ih čita. Dječak se s velikim entuzijazmom bavi proučavanjem svih dostupnih materijala, pokušavajući primijeniti teorijsko znanje u praksi. Tako je u svojoj kući imao čitavu improviziranu laboratoriju u kojoj je Faraday provodio razne naučne eksperimente.

Njegov stariji brat je također dao svoj doprinos Michaelovom obrazovanju - platio je dječaku više puta da pohađa predavanja iz fizike, hemije i astronomije. Međutim, Faraday je na glavno predavanje u svom životu došao sasvim slučajno. Jedan od kupaca u knjižari primijetio je Michaelovo interesovanje za nauku i dao mu je pozivnice za predavanje Humphreya Davyja. Nakon njene posjete, mladić je lično povezao svoj sažetak i, skupivši hrabrost, poslao ga učiteljici. On je zauzvrat odobrio dječakovo poznavanje fizike i, nakon malo razmišljanja, pozvao Faradaya da radi kao njegov asistent na Queen's University.

Počevši od 1813. godine, Davy je, zajedno sa svojim pomoćnikom, mnogo putovao po Evropi. Tako je Faraday uspio da obiđe najbolje laboratorije u Francuskoj i Italiji, kao i da se upozna sa velikim naučnicima tog vremena: M. Chevrelom, J. L. Gay-Lussac-om, A. Ampèreom. Cijelo putovanje je trajalo više od dvije godine i dodatno je rasplamsalo žudnju za naukom u mladom naučniku.

Godine 1815., vrativši se na univerzitet, Michael Faraday se bacio na posao. Sve više vremena posvećuje sopstvenom istraživanju, ali uspeva da drži besplatna predavanja za one koji su, kao i on, primorani da se obrazuju. Time naučnik doprinosi popularizaciji nauke i razvija svoj govornički talenat.

Godine 1820. Oerstedova djela pala su u ruke Faradeya, koji se bavio magnetskim efektom električne struje. Od tog trenutka naučnik se ozbiljno bavi ovim pitanjem i nakon 10 godina mukotrpnog rada dolazi do koncepta elektromagnetne indukcije (interakcija magnetizma i električne struje). Henryjev kalem mu je pomogao da dođe do velikog otkrića.

Godinu dana kasnije, Michael Faraday postaje tehnički supervizor na Queen's University. Njegove odgovornosti uključuju nadgledanje svih njegovih laboratorija. 1821. godina bila je značajna i u Faradejevom privatnom životu - oženio se i, prema riječima njegovih savremenika, bio je to vrlo uspješan i srećan brak.

Iste godine objavio je dva svoja poznata rada: o ukapnjivanju hlora i o elektromagnetnim kretanjima. Prvi ga je naveo da pretvori hlor u tečnu supstancu (1824), a drugi se bavio prototipom električnog motora. U njemu je opisan eksperiment s magnetiziranom iglom, koju je Faraday prisilio da se rotira oko magnetnog pola. Za ovo iskustvo, W. Wollaston je neosnovano optužio Michaela za plagijat. U isto vrijeme, Faradejev mentor - G. Davy - nije podržao svog učenika, već je stao na stranu poznatog naučnika.

Ni 1824. nije stao na stranu Faradeja. Kada je naučnik primljen u Kraljevsko društvo u Londonu, Davy je bio jedini koji je glasao protiv njegovog članstva. Međutim, to nije spriječilo Davyja da Faradaya nazove svojim najvažnijim otkrićem.

Godine 1825. Faraday je postao direktor laboratorije na Kraljevskom univerzitetu, a 1827. godine - profesor i šef katedre za hemiju.

Godine 1832, nastavljajući istraživanja vezana za električnu struju, Faraday je došao do koncepta elektrolize. Ovaj fenomen omogućava prolazak struje kroz različita rješenja, odvajajući od njih vrijedne komponente. Do danas se koristi u hemijskoj industriji i metalurgiji. U istom periodu, Faraday je napravio još jedno važno otkriće - uspio je dokazati identitet svih manifestacija elektriciteta.

Godine 1835. Faradejevi prijatelji dobili su doživotnu penziju od ministra finansija za naučnika za njegova naučna otkrića. Uprkos teškoj situaciji, Faraday nije prihvatio "dodavanje", pristao je na isplatu tek nakon ministrovog izvinjenja i iskrenog priznanja njegovih zasluga.

Godine 1840. Faraday je iznio teoriju o jedinstvu svih postojećih energija. Tvrdio je da se svi oni mogu pretvoriti jedno u drugo. Tako je došao do koncepta linija sile. U tom trenutku, naučnik je doživio nesreću - ozbiljno se razbolio i napustio naučnu aktivnost pet godina. Stoga se termin "magnetno polje" pojavio tek 1845. godine. U isto vrijeme, Faraday je otkrio dija- i paramagnetizam.

Godine 1848. otkriven je takozvani Faradayev efekat, koji je povezivao magnetizam i optiku. U stvari, to je bila polarizacija svjetlosti, njena interakcija sa linijama magnetnog polja. Sam naučnik je opisao svoje otkriće sljedećim riječima: "Magnetizirao sam svjetlost."

Bolest, koja se na neko vreme povukla, ponovo se vratila 1855. Faraday sve više pati od glavobolje, počinje gubiti pamćenje. Istovremeno, nastavlja da se bavi naukom do poslednjeg, pažljivo izlažući svoje misli u laboratorijskom časopisu.

Michael Faraday je umro 25. avgusta 1867. u Hampton Courtu, ali njegova otkrića su živa i danas. Bez njega ne bi postojale takve sastavne stvari savremenog života kao što su struja, kompjuter, aluminijumske kašike, bakarne žice, nerđajući čelik, elektromotor itd. Jedna od najprestižnijih nagrada za dostignuća u nauci, Faradayeva medalja je nazvana po njemu.

“Sve dok ljudi uživaju u prednostima električne energije, uvijek će se sa zahvalnošću sjećati Faradejevog imena”, rekao je Hermann Helmholtz.

Michael Faraday - engleski eksperimentalni fizičar, hemičar, tvorac teorije elektromagnetnog polja. Otkrio je elektromagnetnu indukciju koja je osnova industrijske proizvodnje električne energije i primjene u savremenim uvjetima.

Djetinjstvo i mladost

Michael Faraday rođen je 22. septembra 1791. godine u Newington Buttsu, blizu Londona. Otac - James Faraday (1761-1810), kovač. Mama - Margareta (1764-1838). Pored Majkla, u porodici su odrasli brat Robert i sestre Elizabet i Margaret. Živjeli su u siromaštvu, pa Michael nije završio školovanje i sa 13 godina je otišao da radi u knjižari kao glasnik.

Edukacija nije završena. Žudnju za znanjem zadovoljili su čitanjem knjiga o fizici i hemiji - takvih je knjiga bilo na pretek u knjižari. Mladić je savladao prve eksperimente. Izgradio je izvor struje - "Leiden jar". Otac i brat podržavali su Michaela u njegovoj žudnji za eksperimentima.

Godine 1810. 19-godišnji mladić postaje član Filozofskog kluba, gdje su držana predavanja o fizici i astronomiji. Michael je učestvovao u naučnoj kontroverzi. Daroviti mladić privukao je pažnju naučne zajednice. Kupac knjižare Vilijam Dens dao je Majklu poklon - ulaznicu za niz predavanja iz hemije i fizike Hamfrija Dejvija (osnivača elektrohemije, otkrivača hemijskih elemenata kalijuma, kalcijuma, natrijuma, barijuma, bora).

Budući naučnik, pošto je stenografirao predavanja Hamfrija Dejvija, napravio je povez i poslao ga profesoru, uz pismo u kojem ga je molio da nađe posao na Kraljevskom institutu. Davy je učestvovao u sudbini mladića, a nakon nekog vremena 22-godišnji Faraday je dobio posao laboratorijskog asistenta u hemijskoj laboratoriji.

Nauka

Obavljajući dužnost laboratorijskog asistenta, Faraday nije propustio priliku da odsluša predavanja u čijoj pripremi je učestvovao. Takođe, uz blagoslov profesora Davyja, mladić je izvodio svoje hemijske eksperimente. Savjesnost i vještina obavljanja posla kao laboratorijskog asistenta učinila ga je Davyjevim stalnim asistentom.

Godine 1813. Davy je poveo Faradaya kao svog sekretara na dvogodišnje putovanje po Evropi. Tokom putovanja, mladi naučnik susreo se sa svetlima svetske nauke: Andre-Marie Ampere, Joseph Louis Gay-Lussac, Alessandro Volta.

Po povratku u London 1815. godine, Faraday je dobio poziciju asistenta. Paralelno s tim, nastavio je svoj omiljeni posao - postavljao je vlastite eksperimente. Tokom svog života, Faraday je izveo 30.000 eksperimenata. U naučnim krugovima, zbog svoje pedantnosti i marljivosti, dobio je titulu "kralja eksperimentatora". Opis svakog iskustva pažljivo je zabilježen u dnevnicima. Kasnije, 1931. godine, ovi dnevnici su objavljeni.

Prvo štampano izdanje Faradeja pojavilo se 1816. Do 1819. štampano je 40 radova. Radovi su posvećeni hemiji. Godine 1820, iz serije eksperimenata sa legurama, mladi naučnik je otkrio da legura čelika sa dodatkom nikla ne daje oksidaciju. Ali rezultate eksperimenata su prošli metalurzi. Otkriće nerđajućeg čelika patentirano je mnogo kasnije.

Godine 1820. Faraday je postao tehnički nadzornik Kraljevskog instituta. Do 1821. prešao je s hemije na fiziku. Faraday je djelovao kao etablirani naučnik, dobio na težini u naučnoj zajednici. Objavljen je članak o principu rada elektromotora koji je označio početak industrijske elektrotehnike.

Elektromagnetno polje

Godine 1820. Faraday se zainteresirao za eksperimente o interakciji elektriciteta i magnetnog polja. Do tada su otkriveni koncepti "izvor jednosmjerne struje" (A. Volt), "elektroliza", "električni luk", "elektromagnet". U tom periodu razvijaju se elektrostatika i elektrodinamika, objavljeni su eksperimenti Biota, Savarta, Laplacea o radu sa elektricitetom i magnetizmom. A. Amperov rad o elektromagnetizmu je objavljen.

Godine 1821. Faradejevo djelo "O nekim novim elektromagnetnim kretanjima i o teoriji magnetizma" ugledalo je svjetlo dana. U njemu je naučnik predstavio eksperimente sa magnetnom iglom koja se okreće oko jednog pola, odnosno pretvarao je električnu energiju u mehaničku. U stvari, on je predstavio prvi na svijetu, iako primitivan, električni motor.

Radost otkrića pokvarila je žalba Williama Wollastona (otkrio paladij, rodij, dizajnirao refraktometar i goniometar). U žalbi profesoru Davyju, naučnik je optužio Faradaya da je ukrao ideju o magnetnoj igli koja se vrti. Priča je poprimila skandalozan karakter. Davy je prihvatio Wollastonovu poziciju. Samo lični susret dvojice naučnika i Faradejevo objašnjenje njegovog stava su mogli da reše sukob. Volaston je povukao svoje tvrdnje. Veza između Davyja i Faradaya izgubila je nekadašnje povjerenje. Iako se prvi nije umorio od ponavljanja do posljednjih dana da je Faraday glavno otkriće koje je napravio.

U januaru 1824. Faraday je izabran za člana Kraljevskog društva u Londonu. Profesor Davy je glasao protiv.

Godine 1823. postao je dopisni član Pariške akademije nauka.

Godine 1825. Michael Faraday je preuzeo Davyjevo mjesto kao direktor laboratorija za fiziku i hemiju u Kraljevskoj instituciji.

Nakon otkrića 1821. naučnik nije objavljivao radove deset godina. Godine 1831. postao je profesor na Woolwichu (vojna akademija), 1833. profesor hemije na Kraljevskoj instituciji. Vodio naučne debate, držao predavanja na naučnim skupovima.

Davne 1820. godine, Faraday je bio zainteresiran za iskustvo Hansa Oersteda: kretanje duž strujnog kola uzrokovalo je kretanje magnetske igle. Električna struja je bila uzrok magnetizma. Faraday je sugerirao da bi, shodno tome, magnetizam mogao biti uzrok električne struje. Prvi spomen teorije pojavio se u dnevniku jednog naučnika 1822. Bilo je potrebno deset godina eksperimenata da se otkrije misterija elektromagnetne indukcije.

Pobjeda je došla 29. avgusta 1831. godine. Uređaj koji je omogućio Faradayu da napravi briljantno otkriće sastojao se od gvozdenog prstena i mnogo zavoja bakarne žice namotane oko njegove dve polovine. U krugu jedne polovine prstena, zatvorenog žicom, nalazila se magnetna igla. Drugi namotaj je spojen na bateriju. Kada je struja uključena, magnetna igla oscilira u jednom smjeru, a kada je isključena oscilira u drugom smjeru. Faraday je zaključio da je magnet sposoban pretvoriti magnetizam u električnu energiju.

Fenomen "pojave električne struje u zatvorenom kolu s promjenom magnetskog toka koji prolazi kroz njega" nazvan je elektromagnetna indukcija. Otkriće elektromagnetne indukcije otvorilo je put za stvaranje izvora struje - električnog generatora.

Ovo otkriće označilo je početak nove plodne runde naučnikovih eksperimenata, koji su svijetu dali "Eksperimentalno istraživanje elektriciteta". Faraday je empirijski dokazao jedinstvenu prirodu pojave električne energije, neovisno o metodi kojom se električna struja uzrokuje.

Godine 1832. fizičar je nagrađen Copleyjevom medaljom.

Faraday je postao autor prvog transformatora. On posjeduje koncept "dielektrične permitivnosti". Godine 1836, nizom eksperimenata, dokazao je da naelektrisanje struje utiče samo na omotač provodnika, ostavljajući objekte u njemu netaknutim. U primijenjenoj nauci uređaj zasnovan na principu ovog fenomena naziva se "Faradayev kavez".

Otkrića i radovi

Otkrića Michaela Faradaya ne odnose se samo na fiziku. 1824. otkrio je benzol i izobutilen. Naučnik je zaključio tečni oblik hlora, vodonik sulfida, ugljičnog dioksida, amonijaka, etilena, dušikovog dioksida, dobio sintezu heksahlorana.

Godine 1835., zbog bolesti, Faraday je bio primoran da uzme dvogodišnju pauzu u radu. Sumnjalo se da je uzrok bolesti kontakt naučnika tokom eksperimenata sa živinim parama. Nakon kratkog rada nakon oporavka, 1840. godine profesor se ponovo osjeća loše. Progonila me slabost, došlo je do privremenog gubitka pamćenja. Period oporavka je odgođen za 4 godine. 1841. godine, na insistiranje ljekara, naučnik je otišao na putovanje u Evropu.

Porodica je živjela gotovo u siromaštvu. Prema Faradejevom biografu Johnu Tyndallu, naučnik je primao penziju od 22 funte godišnje. Godine 1841., premijer William Lamb, lord Melburn, pod pritiskom javnosti, potpisao je dekret kojim se Faradeju dodeljuje državna penzija od 300 funti godišnje.

Godine 1845., veliki naučnik uspeo je da privuče pažnju svetske zajednice još nekim otkrićima: otkrićem promene ravni polarizovane svetlosti u magnetnom polju („Faradayev efekat“) i dijamagnetizmom (magnetizacija supstance na vanjsko magnetsko polje koje djeluje na njega).

Britanska vlada je u više navrata tražila od Michaela Faradaya pomoć u rješavanju problema vezanih za tehničke probleme. Naučnik je razvio program za opremanje svjetionika, metode za borbu protiv korozije broda i djelovao je kao forenzički stručnjak. Budući da je po prirodi dobroćudan i miroljubiv čovjek, odlučno je odbio da učestvuje u stvaranju hemijskog oružja za rat sa Rusijom u Krimskom ratu.

Godine 1848. dala je Faradayu kuću na lijevoj obali Temze, u Hampton Courtu. Britanska kraljica je plaćala troškove i poreze oko kuće. Naučnik i njegova porodica su se uselili u nju, napuštajući posao 1858.

Lični život

Michael Faraday je bio oženjen Sarom Barnard (1800-1879). Sarah je sestra Faradejevog prijatelja. Dvadesetogodišnja devojka nije odmah prihvatila ponudu za brak - mladi naučnik je morao da brine. Tiho vjenčanje održano je 12. juna 1821. godine. Mnogo godina kasnije Faraday je napisao:

"Udala sam se - događaj koji je, više nego bilo koji drugi, doprineo mojoj sreći na zemlji i zdravom stanju duha."

Porodica Faraday, kao i porodica njegove supruge, članovi su Sandemanijske protestantske zajednice. Faraday je obavljao posao đakona londonske zajednice, više puta biran za starješinu.

Smrt

Michael Faraday je bio bolestan. U kratkim trenucima kada se bolest povlačila, radio je. Godine 1862. iznio je hipotezu o kretanju spektralnih linija u magnetskom polju. Peter Zeeman je uspio potvrditi teoriju 1897. godine, za što je dobio Nobelovu nagradu 1902. godine. Faraday Zeeman je nazvao autora ideje.

Majkl Faradej je umro za svojim stolom 25. avgusta 1867. godine u 75. godini. Sahranjen je pored svoje supruge na groblju Highgate u Londonu. Naučnik je prije smrti tražio skromnu sahranu, pa su došli samo rođaci. Na nadgrobnoj ploči uklesano je ime naučnika i godine njegovog života.

• U svom radu, fizičar nije zaboravio na djecu. Predavanja za djecu "Istorija svijeće" (1961.) objavljuju se do danas.
• Faradejev portret se nalazi na britanskoj novčanici od 1991-1999.
• Pričalo se da Davy nije odgovorio na Faradejev zahtjev za posao. Jednom, nakon što je privremeno izgubio vid tokom hemijskog eksperimenta, profesor se sjetio upornog mladića. Nakon što je radio kao tajnik naučnika, mladić je toliko šokirao Davyja svojom erudicijom da je Michaelu ponudio posao u laboratoriji.
• Nakon povratka sa evropske turneje sa Davyjevom porodicom, Faraday je tamo radio kao perač posuđa dok je čekao mjesto asistenta u Kraljevskoj instituciji.