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 obitelji kovača. Nakon završene osnovne škole, od svoje dvanaeste godine radio je kao raznosač novina, a 1804. postao je šegrt knjigoveža Ribota, francuskog emigranta koji je na sve moguće načine poticao Faradayjevu strastvenu želju za samoobrazovanjem. Čitajući i pohađajući javna predavanja mladi je Faraday nastojao proširiti svoje znanje, a privlačile su ga uglavnom prirodne znanosti – kemija i fizika. Godine 1813. jedan od kupaca dao je Faradayu pozivnice za predavanja Humphryja Davyja na Kraljevskoj instituciji, što je imalo odlučujuću ulogu u sudbini mladića. Uputivši pismo Davyju, Faraday je uz njegovu pomoć dobio mjesto laboratorijskog pomoćnika u Kraljevskoj ustanovi.

Godine 1813.–1815., putujući s Davyjem kroz Europu, Faraday je posjetio laboratorije u Francuskoj i Italiji. Nakon povratka u Englesku, Faradayeva znanstvena aktivnost odvijala se unutar zidova Kraljevske ustanove, gdje je prvo pomagao Davyju u kemijskim eksperimentima, a zatim je započeo samostalna istraživanja. Faraday je ukapio klor i neke druge plinove i dobio benzen. Godine 1821. prvi je promatrao rotaciju magneta oko vodiča s strujom i vodiča s strujom oko magneta te izradio prvi model elektromotora. Tijekom sljedećih 10 godina, Faraday je proučavao vezu između električnih i magnetskih pojava. Njegovo je istraživanje kulminiralo otkrićem fenomena elektromagnetske indukcije 1831. godine. Faraday je detaljno proučio ovu pojavu, izveo njen osnovni zakon, utvrdio ovisnost indukcijske struje o magnetskim svojstvima medija, proučavao pojavu samoindukcije i ekstrastruje zatvaranja i otvaranja. Otkriće fenomena elektromagnetske indukcije odmah je steklo ogroman znanstveni i praktični značaj; ta je pojava u osnovi, primjerice, rada svih generatora istosmjerne i izmjenične struje.

Želja za utvrđivanjem prirode električne struje dovela je Faradaya do pokusa o prolasku struje kroz otopine kiselina, soli i lužina. Rezultat tih studija bilo je otkriće zakona elektrolize (Faradayevi zakoni) 1833. godine. Godine 1845. Faraday je otkrio fenomen rotacije ravnine polarizacije svjetlosti u magnetskom polju (Faradayev efekt). Iste je godine otkrio dijamagnetizam, a 1847. paramagnetizam. Faraday je u znanost uveo niz pojmova - katoda, anoda, ioni, elektroliza, elektrode; 1833. godine izumio je voltmetar. Koristeći ogroman eksperimentalni materijal, Faraday je dokazao istovjetnost tada poznatih “vrsta” elektriciteta: “životinjski”, “magnetski”, termoelektricitet, galvanski elektricitet itd.

Godine 1840., čak i prije otkrića zakona o očuvanju energije, Faraday je izrazio ideju o jedinstvu "sila" prirode (različitih vrsta energije) i njihovoj međusobnoj transformaciji. Uveo je ideje o linijama sile koje je smatrao fizički postojećima. Faradayeve ideje o električnom i magnetskom polju imale su veliki utjecaj na razvoj cjelokupne fizike. Godine 1832. Faraday je predložio da je širenje elektromagnetskih međudjelovanja valni proces koji se događa konačnom brzinom; 1845. godine prvi je upotrijebio izraz “magnetsko polje”.

Godine 1824., unatoč protivljenju Davyja, koji je tvrdio da su otkrića njegova pomoćnika, Faraday je izabran za člana Kraljevskog društva, a 1825. postaje direktor laboratorija u Kraljevskoj ustanovi. Od 1833. do 1862. god Faraday je bio profesor kemije na Kraljevskom institutu. Faradayeva javna predavanja bila su vrlo popularna; Njegova znanstveno-popularna knjiga “Povijest svijeće” postala je nadaleko poznata.

Faradayeva otkrića dobila su široko priznanje u cijelom znanstvenom svijetu; Po njemu su naknadno nazvani zakoni, pojave, jedinice fizikalnih veličina itd. Ruski fizičar A.G. Stoletov opisao je Faradayev značaj u razvoju znanosti na sljedeći način: "Nikad od vremena Galileja svijet nije vidio toliko nevjerojatnih i raznolikih otkrića koja su proizašla iz jedne glave." U čast Michaela Faradaya Britansko kemijsko društvo ustanovilo je Faradayovu medalju, jednu od najčasnijih znanstvenih nagrada.

Otkrića u fizici engleskog znanstvenika, utemeljitelja doktrine elektromagnetskog polja, utjecala su na razvoj znanosti.

Što je izumio Michael Faraday?

Znanstvenik je dosta vremena posvetio metodičkom radu. Odnosno, kad je otkrio učinak, Michael ga je pokušao što dublje proučiti, saznati sve parametre i karakteristike.

Budući da je Michael Faraday otkrio elektromagnetsku indukciju i smatra se utemeljiteljem doktrine elektromagnetskog polja, važna su sljedeća otkrića:

• Znanstvenik je stvorio prvi model elektromotora.
• Izumio je električni motor i transformator.
• Otkrio je kemijski učinak struje i utjecaj magnetskog polja na svjetlost.
• Otkrio je zakone dijamagnetizma i elektrolize.
• Predviđeni elektromagnetski valovi.
• Otkrio je rotacije u ravnini polarizacije svjetlosti u magnetskom polju. Taj je fenomen kasnije po njemu nazvan – Faradayev efekt.
• Otkrio izobutilen i benzen.
• U nauku je uveo sljedeće pojmove: katoda, anoda, ion, elektrolit, paramagnetizam, dielektrik i dijamagnetizam.

Faraday je 1836. godine dokazao sljedeće - električni naboj djeluje isključivo na površini zatvorene ljuske vodiča, bez apsolutno ikakvog utjecaja na objekte unutar ljuske. Do ovog je otkrića došao zahvaljujući eksperimentima provedenim u uređaju koji je sam izumio - u "Faradayevom kavezu".

Često je vlada uključivala fizičara u rješavanje raznih tehničkih problema, na primjer, kako zaštititi brodove od korozije, ispitivanje sudskih slučajeva, poboljšanje svjetionika i slično.

Dana 22. rujna 2011. obilježena je 220. obljetnica rođenja Michaela Faradaya (1791. – 1867.), engleskog eksperimentalnog fizičara koji je u znanost uveo pojam „polja“ i postavio temelje konceptu fizičke stvarnosti električnog i magnetskog polja. . Danas je pojam polja poznat svakom srednjoškolcu. Osnovni podaci o električnim i magnetskim poljima i načinima njihovog opisivanja pomoću linija sile, napetosti, potencijala itd. odavno su uključeni u školske udžbenike fizike. U istim udžbenicima možete pročitati da je polje poseban oblik materije, bitno različit od materije. Ali s objašnjenjem u čemu se točno sastoji ta "posebnost" nastaju ozbiljne poteškoće. Naravno, za to se ne mogu kriviti autori udžbenika. Uostalom, ako se polje ne može svesti na neke druge, jednostavnije entitete, onda se nema što objašnjavati. Vi samo trebate prihvatiti fizičku realnost polja kao eksperimentalno utvrđenu činjenicu i naučiti raditi s jednadžbama koje opisuju ponašanje ovog objekta. Na to, primjerice, poziva Richard Feynman u svojim Predavanjima, napominjući da su znanstvenici dugo vremena pokušavali objasniti elektromagnetsko polje raznim mehaničkim modelima, ali su potom odustali od te ideje i smatrali da samo sustav poznatih Maxwellovih jednadžbi koje opisuju polje ima fizičko značenje.

Znači li to da bismo trebali potpuno odustati od pokušaja da shvatimo što je polje? Čini se da značajnu pomoć u odgovoru na ovo pitanje može pružiti upoznavanje s “Eksperimentalnim studijama o elektricitetu” Michaela Faradaya - grandioznim djelom u tri sveska koje je briljantni eksperimentator stvarao više od 20 godina. Ovdje Faraday uvodi koncept polja i, korak po korak, razvija ideju o fizičkoj stvarnosti ovog objekta. Važno je napomenuti da je Faradayeva "Eksperimentalna istraživanja" - jedna od najvećih knjiga u povijesti fizike - napisana izvrsnim jezikom, ne sadrži niti jednu formulu i prilično je dostupna školskoj djeci.

Uvod u teren. Faraday, Thomson i Maxwell

Pojam “polje” (točnije: “magnetsko polje”, “polje magnetskih sila”) uveo je Faraday 1845. godine tijekom istraživanja fenomena dijamagnetizma (pojmove “dijamagnetizam” i “paramagnetizam” također je uveo Faraday) - učinak slabog odbijanja magneta otkrio je znanstvenik niz tvari. U početku je Faraday smatrao polje čisto pomoćnim konceptom, u biti koordinatnom mrežom formiranom od magnetskih linija sile i korištenom za opisivanje prirode gibanja tijela u blizini magneta. Tako su se komadići dijamagnetskih tvari, na primjer bizmuta, kretali iz područja kondenzacije linija polja u područja njihova razrjeđivanja i nalazili su se okomito na smjer linija.

Nešto kasnije, 1851. – 1852., kada je matematički opisivao rezultate nekih Faradayevih pokusa, pojam “polje” povremeno je koristio engleski fizičar William Thomson (1824. – 1907.). Što se tiče tvorca teorije elektromagnetskog polja, Jamesa Clerka Maxwella (1831. – 1879.), u njegovim radovima pojam "polje" također se praktički isprva ne pojavljuje i koristi se samo za označavanje onog dijela prostora u kojem djeluju magnetske sile. može se otkriti. Tek u djelu “Dinamička teorija elektromagnetskog polja” objavljenom 1864. – 1865., u kojem se prvi put pojavljuje sustav “Maxwellovih jednadžbi” i predviđa mogućnost postojanja elektromagnetskih valova koji se šire brzinom svjetlosti, govori se o polju kao fizička stvarnost.

Ovo je kratka povijest uvođenja pojma "polja" u fiziku. Iz njega je jasno da se u početku ovaj koncept smatrao čisto pomoćnim, označavajući jednostavno onaj dio prostora (može biti neograničen) u kojem se mogu detektirati magnetske sile i njihova distribucija prikazati pomoću linija sile. (Pojam "električno polje" ušao je u upotrebu tek nakon Maxwellove teorije elektromagnetskog polja.)

Važno je naglasiti da niti linije sile koje su poznavali fizičari prije Faradaya, niti polje koje se od njih “sastoji” znanstvena zajednica 19. stoljeća nije smatrala (i nije mogla smatrati!) fizičkom stvarnošću. Pokušaje Faradaya da govori o materijalnosti linija sile (ili Maxwella - o materijalnosti polja) znanstvenici su doživjeli kao potpuno neznanstvene. Čak i Thomson, stari Maxwellov prijatelj, koji je i sam učinio mnogo za razvoj matematičkih temelja fizike polja (Thomson, a ne Maxwell, prvi je pokazao mogućnost “prevođenja” jezika Faradayevih linija sila u jezikom parcijalnih diferencijalnih jednadžbi), nazvao je teoriju elektromagnetskog polja “matematičkim nihilizmom” i dugo je odbijao priznati. Jasno je da je Thomson to mogao učiniti samo ako je za to imao vrlo ozbiljne razloge. A imao je takve razloge.

Polje sila i Newtonova sila

Razlog zašto Thomson nije mogao prihvatiti stvarnost linija sila i polja je jednostavan. Silnice električnog i magnetskog polja definirane su kao neprekinute linije povučene u prostoru tako da tangente na njih u svakoj točki pokazuju smjerove električnih i magnetskih sila koje u toj točki djeluju. Veličine i smjerovi tih sila izračunavaju se pomoću Coulombovih, Ampereovih i Biot-Savart-Laplaceovih zakona. Međutim, ti se zakoni temelje na principu djelovanja velikog dometa, koji dopušta mogućnost trenutnog prijenosa djelovanja jednog tijela na drugo na bilo kojoj udaljenosti i time isključuje postojanje bilo kakvih materijalnih posrednika između naboja koji međusobno djeluju, magneta i struje.

Treba napomenuti da su mnogi znanstvenici bili skeptični prema načelu da bi tijela mogla nekako misteriozno djelovati tamo gdje ne postoje. Čak je i Newton, koji je prvi upotrijebio ovo načelo u dedukciji zakona univerzalne gravitacije, vjerovao da neka vrsta tvari može postojati između tijela koja međusobno djeluju. Ali znanstvenik nije želio izgraditi hipotezu o tome, radije je razvio matematičke teorije zakona na temelju čvrsto utvrđenih činjenica. Newtonovi sljedbenici učinili su isto. Prema Maxwellu, oni su doslovno "pomeli iz fizike" sve vrste nevidljivih atmosfera i odljeva kojima su zagovornici koncepta djelovanja kratkog dometa okruživali magnete i naboje u 18. stoljeću. Ipak, u fizici 19. stoljeća postupno počinje oživljavati zanimanje za naizgled zauvijek zaboravljene ideje.

Jedan od najvažnijih preduvjeta za taj preporod bili su problemi koji su se pojavili pri pokušaju objašnjenja novih pojava - prije svega fenomena elektromagnetizma - na temelju principa dalekometnog djelovanja. Ta su objašnjenja postajala sve više umjetna. Tako je 1845. godine njemački fizičar Wilhelm Weber (1804. – 1890.) generalizirao Coulombov zakon uvodeći u njega članove koji određuju ovisnost sile međudjelovanja električnih naboja o njihovim relativnim brzinama i ubrzanjima. Fizičko značenje takve ovisnosti nije bilo jasno, a Weberovi dodaci Coulombovom zakonu očito su bili u prirodi hipoteze uvedene kako bi se objasnio fenomen elektromagnetske indukcije.

Sredinom 19. stoljeća fizičari su sve više uviđali da pri proučavanju fenomena elektriciteta i magnetizma eksperiment i teorija počinju govoriti različitim jezicima. Znanstvenici su se načelno bili spremni složiti s idejom o postojanju tvari koja prenosi interakciju između naboja i struja konačnom brzinom, ali nisu mogli prihvatiti ideju o fizičkoj stvarnosti polja . Prije svega zbog unutarnje proturječnosti te ideje. Činjenica je da se u Newtonovu fiziku sila uvodi kao uzrok ubrzanja materijalne točke. Njezina veličina (sile) jednaka je, kao što je poznato, umnošku mase te točke i ubrzanja. Dakle, sila kao fizikalna veličina određena je u točki i trenutku njezina djelovanja. “Sam Newton nas podsjeća”, napisao je Maxwell, “da sila postoji samo dok djeluje; njezin učinak može postojati, ali sama sila kao takva u biti je prolazna pojava.”

Pokušavajući promatrati polje ne kao zgodnu ilustraciju prirode raspodjele sila u prostoru, već kao fizički objekt, znanstvenici su došli u sukob s izvornim shvaćanjem sile na temelju kojeg je taj objekt izgrađen. U svakoj točki polje je određeno veličinom i smjerom sile koja djeluje na ispitno tijelo (naboj, magnetski pol, zavojnica sa strujom). U biti, polje se “sastoji” samo od sila, ali je sila u svakoj točki izračunata na temelju zakona po kojima je besmisleno govoriti o polju kao fizičkom stanju ili procesu. Polje, promatrano kao stvarnost, značilo bi stvarnost sila koje postoje izvan bilo kakvog djelovanja, što je potpuno suprotno izvornoj definiciji sile. Maxwell je napisao da bi u slučajevima kada govorimo o “očuvanju sile” itd. bilo bolje koristiti termin “energija”. To je svakako točno, ali kolika je energija polja? Kad je Maxwell napisao gornje retke, već je znao da je gustoća energije, na primjer, električnog polja proporcionalna kvadratu intenziteta tog polja, tj. opet, sile raspoređene u prostoru.

Koncept trenutnog djelovanja na daljinu neraskidivo je povezan s Newtonovim shvaćanjem sile. Uostalom, ako jedno tijelo djeluje na drugo, udaljeno, ne trenutno (u biti uništavajući udaljenost između njih), tada ćemo morati razmotriti silu koja se kreće u prostoru i odlučiti koji "dio" sile uzrokuje opaženo ubrzanje, a što značenje tada ima pojam "sila". Ili moramo pretpostaviti da se kretanje sile (ili polja) događa na neki poseban način koji se ne uklapa u okvire Newtonove mehanike.

Albert Einstein (1879–1955) je 1920. godine u članku “Eter i teorija relativnosti” napisao da, govoreći o elektromagnetskom polju kao stvarnosti, moramo pretpostaviti postojanje posebnog fizičkog objekta, koji u načelu ne može biti zamišljaju da se sastoje od čestica, od kojih se ponašanje svake od njih proučava tijekom vremena. Einstein je kasnije opisao stvaranje teorije elektromagnetskog polja kao najveću revoluciju u našim pogledima na strukturu fizičke stvarnosti od Newtona. Zahvaljujući toj revoluciji, fizika je uz ideje o međudjelovanju materijalnih točaka uključila i ideje o poljima kao nesvodivim entitetima na bilo što drugo.

Ali kako je ta promjena pogleda na stvarnost bila moguća? Kako je fizika uspjela izaći izvan svojih granica i “vidjeti” nešto što za nju prije jednostavno nije postojalo kao stvarnost?

Faradayevi dugogodišnji eksperimenti s električnim vodovima odigrali su iznimno važnu ulogu u pripremi ove revolucije. Zahvaljujući Faradayu, te linije, dobro poznate fizičarima, pretvorile su se od načina prikazivanja raspodjele električnih i magnetskih sila u prostoru u svojevrsni “most”, po kojemu je bilo moguće prodrijeti u svijet koji je, kao bilo je, “iza sile”, u svijet u kojem su sile postale manifestacije polja svojstava. Jasno je da je takva transformacija zahtijevala vrlo posebnu vrstu talenta, talenta kakav je posjedovao Michael Faraday.

Veliki eksperimentator

Michael Faraday rođen je 22. rujna 1791. godine u obitelji londonskog kovača, koji zbog nedostatka sredstava nisu mogli svojoj djeci omogućiti školovanje. Michael, treće dijete u obitelji, nije završio osnovnu školu i s 12 godina poslan je kao šegrt u knjigovešku radionicu. Tamo je imao priliku pročitati mnoge knjige, uključujući popularne znanosti, čime je popunio rupe u svom obrazovanju. Faraday je ubrzo počeo posjećivati ​​javna predavanja, koja su se redovito održavala u Londonu kako bi širila znanje među širom publikom.

Godine 1812. jedan od članova Londonskog kraljevskog društva, koji je redovito koristio usluge knjigovežnice, pozvao je Faradaya da sluša predavanja poznatog fizičara i kemičara Humphryja Davyja (1778.–1829.). Ovaj trenutak postao je prekretnica u Faradayevom životu. Mladić se potpuno zainteresirao za znanost, a budući da mu je vrijeme u radionici bilo pri kraju, Faraday je riskirao i pisao Davyju o svojoj želji da se bavi istraživanjem, prilažući pismu pažljivo uvezane bilješke s predavanja znanstvenika. Davy, koji je i sam bio sin siromašnog drvorezbara, ne samo da je odgovorio na Faradayevo pismo, već mu je ponudio i mjesto asistenta na Kraljevskoj instituciji u Londonu. Tako je započeo Faradayev znanstveni rad, koji se nastavio gotovo do njegove smrti 25. kolovoza 1867.

Povijest fizike poznaje mnoge izvanredne eksperimentatore, ali možda je samo Faraday nazvan eksperimentatorom s velikim slovom. I to nisu samo njegova kolosalna postignuća, uključujući otkrića zakona elektrolize i fenomena elektromagnetske indukcije, proučavanje svojstava dielektrika i magneta i još mnogo toga. Često su do važnih otkrića došlo više ili manje slučajno. Isto se ne može reći za Faradaya. Njegova su istraživanja uvijek bila izrazito sustavna i svrhovita. Tako je 1821. Faraday u svom radnom dnevniku zapisao da je započeo potragu za vezom između magnetizma i elektriciteta i optike. Prvu vezu otkrio je 10 godina kasnije (otkriće elektromagnetske indukcije), a drugu - 23 godine kasnije (otkriće rotacije ravnine polarizacije svjetlosti u magnetskom polju).

Faradayeve Eksperimentalne studije o elektricitetu sadrže oko 3500 paragrafa, od kojih mnogi sadrže opise eksperimenata koje je izvodio. I to je samo ono što je Faraday smatrao potrebnim objaviti. U višetomnim Faradayevim Dnevnicima, koje je vodio od 1821. godine, opisano je oko 10 tisuća eksperimenata, a mnoge od njih znanstvenik je izveo bez ičije pomoći. Zanimljivo je da su 1991. godine, kada je znanstveni svijet slavio 200. obljetnicu Faradayeva rođenja, engleski povjesničari fizike odlučili ponoviti neke od njegovih najpoznatijih eksperimenata. Ali čak i jednostavno reproduciranje svakog od ovih eksperimenata zahtijevalo je tim modernih stručnjaka barem jedan dan rada.

Govoreći o Faradayevim zaslugama, možemo reći da je njegovo glavno postignuće transformacija eksperimentalne fizike u neovisno područje istraživanja, čiji rezultati često mogu biti mnogo godina ispred razvoja teorije. Faraday je smatrao krajnje neproduktivnom želju mnogih znanstvenika da što prije prijeđu s podataka dobivenih u eksperimentima na njihovu teoretsku generalizaciju. Faradayu se činilo plodonosnijim održavati dugoročnu vezu s fenomenima koji se proučavaju kako bi se mogle detaljno analizirati sve njihove značajke, neovisno o tome odgovaraju li te značajke prihvaćenim teorijama ili ne.

Faraday je proširio ovaj pristup analizi eksperimentalnih podataka na dobro poznate pokuse poravnavanja željeznih strugotina duž linija magnetskog polja. Naravno, znanstvenik je vrlo dobro znao da se obrasci koji tvore željezne strugotine mogu lako objasniti na temelju principa djelovanja dugog dometa. Međutim, Faraday je vjerovao da u ovom slučaju eksperimentatori ne bi trebali polaziti od koncepata koje su izmislili teoretičari, već od fenomena koji, po njegovom mišljenju, ukazuju na postojanje u prostoru koji okružuje magnete i struje određenih stanja koja su spremna za djelovanje. Drugim riječima, linije sile, prema Faradayu, pokazuju da silu treba promatrati ne samo kao djelovanje (na materijalnu točku), već i kao sposobnost djelovanja.

Važno je naglasiti da, slijedeći svoju metodologiju, Faraday nije pokušavao postaviti nikakve hipoteze o prirodi ove sposobnosti djelovanja, radije je postupno skupljao iskustvo radeći s linijama sile. Ovaj rad započeo je njegovim proučavanjem fenomena elektromagnetske indukcije.

Odgođeno otvaranje

U mnogim udžbenicima i priručnicima možete pročitati da je 29. kolovoza 1831. Faraday otkrio fenomen elektromagnetske indukcije. Povjesničari znanosti dobro su svjesni da je datiranje otkrića složeno i često prilično zbunjujuće. Otkriće elektromagnetske indukcije nije iznimka. Iz Faradayjevih Dnevnika poznato je da je ovaj fenomen promatrao još 1822. godine tijekom pokusa s dva vodljiva kruga postavljena na jezgru od mekog željeza. Prvi krug bio je spojen na izvor struje, a drugi na galvanometar, koji je bilježio pojavu kratkotrajnih struja pri uključivanju ili isključivanju struje u prvom krugu. Kasnije se pokazalo da su slične pojave uočili i drugi znanstvenici, ali su ih, kao isprva Faraday, smatrali eksperimentalnom pogreškom.

Činjenica je da su znanstvenici u potrazi za fenomenima stvaranja električne energije magnetizmom bili usmjereni na otkrivanje stabilnih učinaka, sličnih, na primjer, fenomenu magnetskog djelovanja struje koji je otkrio Oersted 1818. godine. Faradaya su od te opće "sljepoće" spasile dvije okolnosti. Prvo, obratite pozornost na sve prirodne pojave. Faraday je u svojim člancima izvještavao o uspješnim i neuspješnim eksperimentima, vjerujući da neuspješni eksperiment (koji nije otkrio željeni učinak), ali smislen eksperiment također sadrži neke informacije o zakonima prirode. Drugo, neposredno prije otkrića, Faraday je mnogo eksperimentirao s pražnjenjima kondenzatora, što mu je nesumnjivo izoštrilo pozornost na kratkoročne učinke. Redovito pregledavajući svoje dnevnike (za Faradaya je to bio stalni dio njegovog istraživanja), znanstvenik je, očito, bacio novi pogled na pokuse iz 1822. i, nakon što ih je reproducirao, shvatio da se ne bavi interferencijom, već fenomenom tražio je. Datum ove realizacije je 29. kolovoza 1831. godine.

Zatim su započela intenzivna istraživanja tijekom kojih je Faraday otkrio i opisao osnovne pojave elektromagnetske indukcije, uključujući pojavu induciranih struja tijekom relativnog gibanja vodiča i magneta. Na temelju tih istraživanja Faraday je došao do zaključka da je odlučujući uvjet za pojavu induciranih struja upravo križanje vodič linija magnetske sile, a ne prijelaz u područja većih ili manjih sila. U ovom slučaju, na primjer, pojavu struje u jednom vodiču kada je struja uključena u drugom, koji se nalazi u blizini, Faraday je također objasnio kao rezultat križanja vodiča preko električnih vodova: „čini se da se magnetske krivulje pomiču (tako reći ) preko inducirane žice, počevši od trenutka kada se počnu razvijati, pa sve do trenutka kada magnetska struja postigne svoju najveću vrijednost; čini se da se šire na strane žice i stoga se nalaze u odnosu na nepokretnu žicu u istom položaju kao da se kreće u suprotnom smjeru preko njih.”

Obratimo pozornost na to koliko puta u gornjem odlomku Faraday koristi riječi "kao da", kao i na činjenicu da još nema uobičajenu kvantitativnu formulaciju zakona elektromagnetske indukcije: jakost struje u vodljivom krugu proporcionalan je brzini promjene broja magnetskih linija sile koje prolaze kroz ovaj krug. Formulacija bliska ovoj pojavljuje se kod Faradaya tek 1851. godine, a odnosi se samo na slučaj gibanja vodiča u statičkom magnetskom polju. Prema Faradayu, ako se vodič kreće u takvom polju konstantnom brzinom, tada je jakost električne struje koja u njemu nastaje proporcionalna toj brzini, a količina elektriciteta koja se pokreće proporcionalna je broju linija magnetskog polja. prešao dirigent.

Faradayev oprez u formuliranju zakona elektromagnetske indukcije duguje se, prije svega, činjenici da je mogao ispravno upotrijebiti koncept linije sile samo u odnosu na statička polja. U slučaju promjenjivih polja, ovaj koncept je dobio metaforički karakter, a kontinuirane rečenice "kao da" kada se govori o pokretnim linijama sile pokazuju da je Faraday to savršeno razumio. Također nije mogao a da ne uzme u obzir kritike onih znanstvenika koji su mu ukazivali da je linija sile, strogo govoreći, geometrijski objekt o čijem kretanju je jednostavno bespredmetno govoriti. Osim toga, u eksperimentima se bavimo nabijenim tijelima, vodičima s strujom itd., a ne apstrakcijama poput linija sile. Stoga je Faraday morao pokazati da se pri proučavanju barem nekih klasa fenomena ne može ograničiti na razmatranje vodiča s strujom, a ne uzeti u obzir prostor koji ih okružuje. Tako u djelu posvećenom proučavanju fenomena samoindukcije, bez spominjanja linija sile, Faraday gradi priču o svojim eksperimentima na način da čitatelj postupno dolazi do zaključka da je pravi uzrok promatranih fenomena ne vodiče s strujom, već nešto što se nalazi u prostoru koji ih okružuje.

Polje je kao predosjećaj. Istraživanje fenomena samoindukcije

Godine 1834. Faraday je objavio deveti dio svojih Eksperimentalnih istraživanja pod naslovom “O induktivnom utjecaju električne struje na samu sebe i o induktivnom djelovanju struja općenito”. U tom je radu Faraday ispitivao fenomene samoindukcije, koje je 1832. godine otkrio američki fizičar Joseph Henry (1797.–1878.), i pokazao da one predstavljaju poseban slučaj fenomena elektromagnetske indukcije koje je on prethodno proučavao.

Faraday počinje svoj rad opisujući niz fenomena koji se sastoje u činjenici da kada se otvori električni krug koji sadrži duge vodiče ili namot elektromagneta, na mjestu prekida kontakta pojavljuje se iskra ili se osjeti električni udar ako se kontakt je odvojen rukom. U isto vrijeme, ističe Faraday, ako je vodič kratak, nikakva prijevara ne može proizvesti iskru ili strujni udar. Tako je postalo jasno da pojava iskre (ili udara) ne ovisi toliko o jakosti struje koja teče kroz vodič prije prekida kontakta, koliko o duljini i konfiguraciji ovog vodiča. Stoga Faraday prije svega nastoji pokazati da, iako je početni uzrok iskre struja (ako u strujnom krugu uopće nije bilo struje, onda, naravno, neće ni biti iskre), jakost struje nije odlučujući. Da bi to učinio, Faraday opisuje slijed pokusa u kojima se prvo povećava duljina vodiča, što rezultira jačom iskrom unatoč slabljenju struje u krugu zbog povećanog otpora. Taj se vodič tada uvija tako da struja teče samo kroz njegov mali dio. Struja se naglo povećava, ali iskra nestaje kada se krug otvori. Dakle, niti sam vodič niti jakost struje u njemu ne mogu se smatrati uzrokom iskre, čija veličina, kako se pokazalo, ovisi ne samo o duljini vodiča, već io njegovoj konfiguraciji. Dakle, kada se vodič smota u spiralu, kao i kada se u tu spiralu uvede željezna jezgra, veličina iskre također raste.

U nastavku proučavanja ovih pojava, Faraday je spojio pomoćni kratki vodič paralelno s mjestom otvaranja kontakta, čiji je otpor bio znatno veći od otpora glavnog vodiča, ali manji od otpora iskrišta ili tijela osobe koja otvara kontakt. Kao rezultat toga, iskra je nestala kada je kontakt otvoren, au pomoćnom vodiču pojavila se jaka kratkotrajna struja (Faraday to naziva dodatnom strujom), čiji se smjer pokazao suprotan smjeru struje koja tekao bi kroz njega iz izvora. “Ovi pokusi”, piše Faraday, “uspostavljaju značajnu razliku između primarne ili pobudne struje i dodatne struje u odnosu na količinu, intenzitet i čak i smjer; doveli su me do zaključka da je ekstrastruja identična induciranoj struji koju sam ranije opisao.”

Nakon što je iznio ideju o povezanosti fenomena koji se proučavaju s fenomenom elektromagnetske indukcije, Faraday je potom izveo niz genijalnih eksperimenata potvrđujući tu ideju. U jednom od tih pokusa, uz spiralu spojenu na izvor struje, postavljena je druga otvorena spirala. Kada se odvoji od izvora struje, prva spirala je dala snažnu iskru. Međutim, ako su krajevi druge spirale bili zatvoreni, iskra je praktički nestala, au drugoj spirali pojavila se kratkotrajna struja čiji se smjer poklapao sa smjerom struje u prvoj spirali ako je krug otvoren, a bio je nasuprot njemu ako je krug zatvoren.

Utvrdivši vezu između dviju klasa pojava, Faraday je uspio lako objasniti ranije izvedene pokuse, naime, pojačavanje iskre kada se vodič produlji, savije u spiralu, u njega ubaci željezna jezgra itd. : “Ako promatrate induktivni učinak žice dugačke jednu stopu na lociranu u blizini žicu koja je također dugačka jednu stopu, tada se pokazuje da je vrlo slab; ali ako se ista struja pusti kroz žicu dugu pedeset stopa, inducirat će u sljedećih pedeset stopa žice, u trenutku uspostavljanja ili prekida kontakta, puno jaču struju, kao da je svaka dodatna stopa žice nešto pridonijela ukupni učinak; Analogno tome zaključujemo da se ista pojava mora dogoditi i kada spojni vodič istovremeno služi i kao vodič u kojem nastaje inducirana struja.” Stoga, zaključuje Faraday, povećanjem duljine vodiča, motanjem u spiralu i uvođenjem jezgre u njega pojačava se iskra. Djelovanje jezgre za demagnetiziranje dodaje se djelovanju jednog zavoja spirale na drugom. Štoviše, ukupnost takvih radnji može nadoknaditi jedna drugu. Na primjer, ako preklopite dugu izoliranu žicu na pola, tada će zbog suprotnih induktivnih djelovanja njezinih dviju polovica iskra nestati, iako u ispravljenom stanju ova žica daje jaku iskru. Zamjena željezne jezgre čeličnom, koja se vrlo sporo demagnetizira, također je dovela do značajnog slabljenja iskre.

Dakle, vodeći čitatelja kroz detaljne opise nizova izvedenih eksperimenata, Faraday je, ne govoreći ni riječi o polju, u njemu, čitatelju, formirao ideju da odlučujuću ulogu u pojavama koje se proučavaju ne imaju vodiči sa strujom. , već na neku vrstu sile koju oni stvaraju u okolnom prostoru, zatim stanje magnetizacije, točnije, brzinu promjene tog stanja. Međutim, pitanje postoji li ta država doista i može li biti predmetom eksperimentalnog istraživanja ostalo je otvoreno.

Problem fizikalne realnosti linija sila

Faraday je uspio napraviti značajan korak u dokazivanju stvarnosti linija polja 1851. godine, kada je došao na ideju da generalizira koncept linije polja. “Magnetska linija sile”, napisao je Faraday, “može se definirati kao linija koju mala magnetska igla opisuje kada se pomiče u jednom ili drugom smjeru duž smjera svoje duljine, tako da igla ostaje tangentna na cijelo gibanje vrijeme; ili, drugim riječima, to je linija duž koje se poprečna žica može pomicati u bilo kojem smjeru i u potonjem se neće pojaviti nikakva tendencija za stvaranjem struje, dok kada se pomiče u bilo kojem drugom smjeru takva tendencija postoji.”

Crtu sile je tako definirao Faraday na temelju dvaju različitih zakona (i shvaćanja) djelovanja magnetske sile: njezinog mehaničkog djelovanja na magnetsku iglu i njezine sposobnosti (u skladu sa zakonom elektromagnetske indukcije) da stvara električnu sila. Ova dvostruka definicija linije sile kao da ju je "materijalizirala", dajući joj značenje posebnih, eksperimentalno detektabilnih smjerova u prostoru. Stoga je Faraday takve linije sile nazvao "fizičkim", vjerujući da sada može definitivno dokazati njihovu stvarnost. Vodič se u takvoj dvostrukoj definiciji može zamisliti kao zatvoren i klizi duž linija sile tako da, dok se neprestano deformira, ne siječe linije. Ovaj vodič bi istaknuo određeni uvjetni "broj" linija koje su sačuvane kada su "kondenzirane" ili "razrijeđene". Takvo klizanje vodiča u polju magnetskih silnica bez pojave električne struje u njemu moglo bi se smatrati eksperimentalnim dokazom očuvanja broja linija sila koje se "šire", na primjer, od pola magnet, i, dakle, kao dokaz stvarnosti ovih redaka.

Naravno, gotovo je nemoguće pomaknuti pravi vodič tako da ne prijeđe strujne vodove. Stoga je Faraday drukčije opravdao hipotezu o očuvanju njihova broja. Neka magnet s polom N i vodič abcd raspoređene tako da se mogu okretati jedna u odnosu na drugu oko osi oglas(Sl. 1; crtež izradio autor članka prema Faradayevim crtežima). U ovom slučaju, dio vodiča oglas prolazi kroz rupu u magnetu i ima slobodan kontakt na točki d. Uspostavljen labav kontakt i na mjestu c, dakle zaplet prije Krista može rotirati oko magneta bez prekida električnog kruga spojenog na točke a I b(također preko kliznih kontakata) na galvanometar. Dirigent prije Krista pri punoj rotaciji oko osi oglas siječe sve linije sila koje izlaze iz pola magneta N. Sada neka se vodič vrti konstantnom brzinom. Zatim, uspoređujući očitanja galvanometra na različitim položajima rotirajućeg vodiča, na primjer u položaju abcd I trudna ab"c"d, kada vodič ponovno prijeđe sve linije sile u punom krugu, ali na mjestima gdje su one više razrijeđene, možete vidjeti da su očitanja galvanometra ista. Prema Faradayu, to ukazuje na očuvanje određenog uvjetnog broja linija sile koje mogu karakterizirati sjeverni pol magneta (što je ta "količina" veća, to je magnet jači).

Rotirajući u svojoj instalaciji (slika 2; Faradayev crtež) ne vodič, već magnet, Faraday dolazi do zaključka da je broj linija sile u unutarnjem području magneta očuvan. Štoviše, njegovo razmišljanje temelji se na pretpostavci da linije sile nisu odnesene rotirajućim magnetom. Te linije ostaju "na mjestu" i magnet se okreće među njima. U ovom slučaju, struja je iste veličine kao kada vanjski vodič rotira. Faraday objašnjava ovaj rezultat rekavši da, iako vanjski dio vodiča ne siječe vodove, njegov unutarnji dio ( CD), rotirajući s magnetom, siječe sve linije koje prolaze unutar magneta. Ako je vanjski dio vodiča fiksiran i rotiran zajedno s magnetom, tada nema struje. To se također može objasniti. Doista, unutarnji i vanjski dio vodiča sijeku jednak broj linija sila usmjerenih u istom smjeru, pa se struje inducirane u oba dijela vodiča međusobno poništavaju.

Iz pokusa je proizašlo da unutar magneta linije sile ne idu od sjevernog pola prema južnom, već naprotiv, tvore zatvorene krivulje s vanjskim linijama sile, što je omogućilo Faradayu da formulira zakon očuvanja broj magnetskih linija sile u vanjskom i unutarnjem prostoru trajnog magneta: “S ovom nevjerojatnom raspodjelom sila, koju otkriva pokretni vodič, magnet je točno poput elektromagnetske zavojnice, oboje po tome što linije sile teku u obliku zatvorenih krugova, te u jednakosti njihova zbroja unutar i izvana.” Tako je koncept "broja vodova" dobio građanska prava, zbog čega je formulacija zakona proporcionalnosti elektromotorne sile indukcije broju vodova koje prelazi vodič po jedinici vremena dobila fizičko značenje.

Međutim, Faraday je priznao da njegovi rezultati nisu uvjerljivi dokaz stvarnosti linija polja. Za takav dokaz, napisao je, potrebno je "ustanoviti odnos linija sile prema vremenu", to jest, pokazati da se te linije mogu kretati u prostoru konačnom brzinom i, prema tome, mogu biti detektirane nekim fizikalne metode.

Važno je naglasiti da za Faradaya problem “fizičkih linija sile” nije imao ništa zajedničko s pokušajima da se izravno detektiraju obične linije sile. Od otkrića elektromagnetske indukcije, Faraday je vjerovao da su i obične linije sile i zakoni elektromagnetizma manifestacija nekih posebnih svojstava materije, njezinog posebnog stanja, koje je znanstvenik nazvao elektrotonskim. Istodobno, pitanje o suštini tog stanja i njegovoj povezanosti s poznatim oblicima materije bilo je, smatrao je Faraday, otvoreno: “Što je to stanje i o čemu ovisi, sada ne možemo reći. Možda je ono uvjetovano eterom, poput svjetlosne zrake... Možda je to stanje napetosti, ili stanje vibracije, ili neko drugo stanje analogno električnoj struji, s kojom su magnetske sile tako blisko povezane. Je li prisutnost materije neophodna za održavanje ovog stanja ovisi o tome što se podrazumijeva pod riječju "materija". Ako je pojam materije ograničen na teške ili gravitirajuće tvari, tada je prisutnost materije jednako malo značajna za fizičke linije magnetske sile kao i za zrake svjetlosti i topline. Ali ako, priznajući eter, prihvatimo da je to vrsta materije, tada linije sile mogu ovisiti o bilo kojem njegovom djelovanju.”

Tolika pažnja koju je Faraday posvetio električnim vodovima prvenstveno je bila posljedica činjenice da je u njima vidio most koji vodi u neki sasvim novi svijet. Međutim, bilo je teško čak i tako briljantnom eksperimentatoru kao što je Faraday prijeći ovaj most. Zapravo, ovaj problem uopće nije dopuštao čisto eksperimentalno rješenje. No, moglo bi se pokušati matematički prodrijeti u prostor između linija sile. To je upravo ono što je Maxwell učinio. Njegove poznate jednadžbe postale su alat koji je omogućio prodiranje u nepostojeće praznine između Faradayevih linija polja i, kao rezultat toga, tamo otkrio novu fizičku stvarnost. Ali to je već druga priča – priča o Velikom teoretičaru.

Ovo se odnosi na knjigu R. Feynmana, R. Leightona i M. Sandsa “Feynmanova predavanja o fizici” (M.: Mir, 1967.) ( Bilješka izd.)
U ruskom prijevodu prvi svezak ove knjige objavljen je 1947., drugi 1951., a treći 1959. u seriji “Klasici znanosti” (M.: Izdavačka kuća Akademije znanosti SSSR-a). ( Bilješka izd.)
Godine 1892. Williamu Thomsonu dodijeljena je plemićka titula "Lord Kelvin" za njegov temeljni rad u raznim područjima fizike, posebice polaganje transatlantskog kabela koji povezuje Englesku i Sjedinjene Države.

Michael Faraday engleski je znanstvenik koji se proslavio svojim istraživanjima u području magnetizma i električne struje. Svako od njegovih otkrića odvelo je znanost korak dalje i na kraju dovelo do električne energije, računala i mnogih bitnih stvari modernog života.

Život Michaela Faradaya započeo je u jednoj od siromašnih četvrti Londona 22. rujna 1791. godine. Njegov otac i brat radili su kao kovači, ali njihova je zarada bila jedva dovoljna za uzdržavanje obitelji. Kao rezultat te nevolje, dječak nije dobio ni srednjoškolsko obrazovanje, ograničivši se samo na lokalnu osnovnu školu. Od trenutka diplome, Michael je učio samostalno, volio je čitati knjige i bio je zainteresiran za prirodne znanosti, posebno za kemiju i fiziku.

Kako bi olakšao situaciju obitelji, mladi Faraday u dobi od 13 godina počinje sam zarađivati ​​novac. Najprije radi kao trgovac knjigama i novinama, a godinu dana kasnije u samoj knjižari. Ovdje uči uvezivati ​​knjige, a vlasnik trgovine dopušta Michaelu da ih čita. Dječak s velikim entuzijazmom počinje proučavati sve dostupne materijale i pokušava primijeniti teoretsko znanje u praksi. Tako se u njegovom domu pojavio cijeli domaći laboratorij u kojem je Faraday provodio razne znanstvene eksperimente.

Njegov stariji brat također je dao svoj doprinos Michaelovom obrazovanju - više puta je plaćao dječaku da pohađa predavanja iz fizike, kemije i astronomije. Međutim, Faraday je sasvim slučajno došao do glavnog predavanja svog života. Jedan od kupaca u knjižari primijetio je Michaelov interes za znanost i dao mu pozivnice za predavanje Humphryja Davyja. Nakon njezina posjeta, mladić je osobno uvezao svoje bilješke i, skupivši hrabrost, poslao ih učiteljici. On je pak odobrio dječakovo znanje iz područja fizike i, nakon malo razmišljanja, pozvao Faradaya da radi kao njegov asistent na Sveučilištu Queen's.

Počevši od 1813., Davy i njegov pomoćnik mnogo su putovali Europom. Tako je Faraday uspio posjetiti najbolje laboratorije u Francuskoj i Italiji, kao i upoznati velike znanstvenike tog vremena: M. Chevrel, J. L. Gay-Lussac, A. Ampère. Cijelo putovanje trajalo je više od dvije godine i dodatno je potaknulo strast mladog znanstvenika prema znanosti.

Godine 1815., nakon što se vratio na sveučilište, Michael Faraday uronio je u posao. Sve više vremena posvećuje vlastitim istraživanjima, ali uspijeva održati besplatna predavanja za one koji su, kao i on, prisiljeni sami se obrazovati. Na taj način znanstvenik doprinosi popularizaciji znanosti i razvija svoj govornički talent.

Godine 1820. Faraday je naišao na Oerstedovo djelo, koje se bavi magnetskim djelovanjem električne struje. Od tog trenutka, znanstvenik je ozbiljno proučavao ovo pitanje, a nakon 10 godina mukotrpnog rada došao je do koncepta elektromagnetske indukcije (interakcija magnetizma i električne struje). Henryjeva zavojnica pomogla mu je da dođe do velikog otkrića.

Godinu dana kasnije, Michael Faraday postaje tehnički supervizor na Sveučilištu Queen's. Njegove odgovornosti uključuju nadziranje svih njegovih laboratorija. Godina 1821. bila je značajna iu Faradayevom osobnom životu - oženio se i, prema riječima njegovih suvremenika, bio je to vrlo uspješan i sretan brak.

Iste godine objavio je dva svoja poznata rada: o ukapljivanju klora i o elektromagnetskim gibanjima. Prvi ga je doveo do pretvaranja klora u tekuću tvar (1824.), a drugi je uključivao prototip elektromotora. Opisivao je eksperiment s magnetiziranom iglom koju je Faraday prisilio da se okreće oko magnetskog pola. Zbog ovog iskustva, Wollaston je Michaela neutemeljeno optužio za plagijat. Istodobno, Faradayev mentor, G. Davy, nije podržao svog učenika i zauzeo stranu poznatog znanstvenika.

Ni 1824. nije stao na stranu Faradaya. Kada je znanstvenik primljen u Londonsko kraljevsko društvo, Davy je bio jedini koji je glasao protiv njegova članstva. No, to nije spriječilo Davyja da Faradayja nazove svojim najvažnijim otkrićem.

Godine 1825. Faraday je postao direktor laboratorija na Sveučilištu Queen's, a 1827. - profesor i voditelj odjela za kemiju.

Godine 1832., nastavljajući istraživanja vezana uz električnu struju, Faraday dolazi do pojma elektrolize. Ovaj fenomen omogućuje protok struje kroz različite otopine, oslobađajući vrijedne komponente iz njih. I danas se koristi u kemijskoj industriji i metalurgiji. U istom razdoblju, Faraday je napravio još jedno važno otkriće - uspio je dokazati identitet svih manifestacija elektriciteta.

Godine 1835. Faradayevi prijatelji su od ministra financija dobili doživotnu mirovinu za znanstvenika za njegova znanstvena otkrića. Unatoč nevolji, Faraday nije prihvatio "poklon", pristajući na isplate tek nakon ministrove isprike i iskrenog priznanja njegovih zasluga.

Godine 1840. Faraday je izrazio teoriju o jedinstvu svih postojećih energija. Tvrdio je da se svi mogu transformirati jedni u druge. Tako je došao do pojma linija sile. U ovom trenutku znanstvenika je zadesila katastrofa - ozbiljno se razbolio i napustio znanstvenu djelatnost na pet godina. Stoga se izraz "magnetsko polje" pojavio tek 1845. U isto vrijeme Faraday je otkrio dija- i paramagnetizam.

Godine 1848. otkriven je takozvani Faradayev efekt koji je povezao magnetizam i optiku. U biti, to je bila polarizacija svjetlosti, njezina interakcija s linijama magnetskog polja. Sam znanstvenik svoje je otkriće opisao riječima: "Magnetizirao sam svjetlost."

Bolest, koja se nakratko smirila, ponovno se vratila 1855. Faraday sve češće pati od glavobolja i počinje gubiti pamćenje. Istodobno, nastavlja proučavati znanost do samog kraja, pažljivo bilježeći svoje misli u laboratorijski dnevnik.

Michael Faraday umro je 25. kolovoza 1867. u Hampton Courtu, no njegova su otkrića živa i danas. Bez njega ne bi postojale tako sastavne stvari modernog života kao što su električna energija, računala, aluminijske žlice, bakrene žice, nehrđajući čelik, elektromotori itd., imenovana je jedna od najprestižnijih nagrada za dostignuća u znanosti, Faradayeva medalja u njegovu čast.

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

Michael Faraday - engleski eksperimentalni fizičar, kemičar, tvorac doktrine elektromagnetskog polja. Otkrio je elektromagnetsku indukciju koja je osnova za industrijsku proizvodnju električne energije i njezino korištenje u suvremenim uvjetima.

Djetinjstvo i mladost

Michael Faraday rođen je 22. rujna 1791. u Newington Buttesu, u blizini Londona. Otac - James Faraday (1761-1810), kovač. Majka - Margareta (1764.-1838.). Osim Michaela, u obitelji su bili brat Robert te sestre Elizabeth i Margaret. Živjeli su slabo, pa Michael nije završio školu i s 13 godina otišao je raditi u knjižari kao dostavljač.

Nisam uspio završiti školovanje. Žeđ za znanjem zadovoljavao je čitanjem knjiga iz fizike i kemije - bilo ih je u izobilju u knjižari. Mladić je savladao svoje prve pokuse. Izgradio je izvor struje - "Leyden jar". Michaelov otac i brat poticali su ga na eksperimentiranje.

Godine 1810. 19-godišnji mladić postao je član filozofskog kluba, gdje su se održavala predavanja iz fizike i astronomije. Michael je sudjelovao u znanstvenoj polemici. Daroviti mladić privukao je pažnju znanstvene javnosti. Kupac knjižare William Dens dao je Michaelu poklon - ulaznicu za pohađanje niza predavanja o kemiji i fizici Humphryja Davyja (utemeljitelja elektrokemije, otkrivača kemijskih elemenata kalija, kalcija, natrija, barija, bora).

Budući znanstvenik, nakon što je prepisao predavanja Humphryja Davyja, uvezao ga i poslao profesoru, popraćen pismom u kojem ga je molio da pronađe posao na Kraljevskoj instituciji. Davy je sudjelovao u sudbini mladića, a nakon nekog vremena 22-godišnji Faraday dobio je posao laboratorijskog pomoćnika u kemijskom laboratoriju.

Znanost

Obnašajući svoje dužnosti laboranta, Faraday nije propuštao priliku slušati predavanja u čijoj je pripremi sudjelovao. Također, uz blagoslov profesora Davyja, mladić je izvodio svoje kemijske pokuse. Njegova savjesnost i vještina u obavljanju poslova laboratorijskog pomoćnika učinili su ga Davyjevim stalnim pomoćnikom.

Godine 1813. Davy je poveo Faradaya kao svog tajnika na dvogodišnje putovanje Europom. Tijekom putovanja mladi je znanstvenik upoznao velikane svjetske znanosti: Andre-Marie Ampère, Joseph Louis Gay-Lussac, Alessandro Volta.

Po povratku u London 1815. Faraday je dobio mjesto asistenta. Istodobno je nastavio ono što je volio - provodio je vlastite eksperimente. Tijekom svog života Faraday je proveo 30.000 eksperimenata. U znanstvenim krugovima, za svoju pedantnost i marljiv rad, dobio je titulu "kralja eksperimentatora". Opis svakog iskustva pažljivo je bilježen u dnevnike. Kasnije, 1931. godine, ti su dnevnici objavljeni.

Faradayevo prvo tiskano izdanje objavljeno je 1816. Do 1819. objavljeno je 40 djela. Radovi su posvećeni kemiji. Godine 1820., iz niza pokusa s legurama, mladi je znanstvenik otkrio da legirani čelik s dodatkom nikla ne oksidira. Ali rezultati pokusa metalurzi nisu primijetili. Otkriće nehrđajućeg čelika patentirano je mnogo kasnije.

Godine 1820. Faraday je postao tehnički nadzornik Kraljevske ustanove. Do 1821. prešao je s kemije na fiziku. Faraday je djelovao kao etablirani znanstvenik i dobio na težini u znanstvenoj zajednici. Objavljen je članak o principu rada elektromotora, što je označilo početak industrijske elektrotehnike.

Elektromagnetsko polje

Godine 1820. Faraday se zainteresirao za pokuse međudjelovanja elektriciteta i magnetskih polja. Do tog vremena otkriveni su pojmovi "izvor istosmjerne struje" (A. Volt), "elektroliza", "električni luk", "elektromagnet". U tom razdoblju razvijaju se elektrostatika i elektrodinamika, a objavljeni su pokusi Biota, Savarta i Laplacea o radu s elektricitetom i magnetizmom. Objavljeno je djelo A. Amperea o elektromagnetizmu.

Godine 1821. objavljeno je Faradayevo djelo "O nekim novim elektromagnetskim gibanjima i teoriji magnetizma". U njemu je znanstvenik prikazao pokuse s magnetskom iglom koja se okreće oko jednog pola, tj. izvršio je transformaciju električne energije u mehaničku. Zapravo, predstavio je prvi, iako primitivni, električni motor na svijetu.

Radost otkrića pokvarila je pritužba Williama Wollastona (otkrio paladij, rodij, dizajnirao refraktometar i goniometar). U pritužbi profesoru Davyju, znanstvenik je optužio Faradaya da je ukrao ideju o rotirajućoj magnetskoj igli. Priča je poprimila skandalozan karakter. Davy je prihvatio Wollastonovo stajalište. Samo je osobni susret dvojice znanstvenika i Faradaya koji je objasnio svoj stav uspio riješiti sukob. Wollaston je odustao od zahtjeva. Veza između Davyja i Faradaya izgubila je prijašnje povjerenje. Iako se prvi do zadnjih dana nije umorio ponavljati da je Faraday glavno otkriće koje je napravio.

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

Godine 1823. postao je dopisni član Pariške akademije znanosti.

Godine 1825. Michael Faraday preuzeo je Davyjevo mjesto direktora Laboratorija za fiziku i kemiju Kraljevske ustanove.

Nakon otkrića 1821., znanstvenik deset godina nije objavljivao radove. Godine 1831. postao je profesor Woolwicha (vojna akademija), a 1833. - profesor kemije na Kraljevskom institutu. Vodio je znanstvene rasprave i držao predavanja na znanstvenim skupovima.

Davne 1820. godine Faraday se zainteresirao za eksperiment Hansa Oersteda: kretanje duž električnog strujnog kruga uzrokovalo je kretanje magnetske igle. Električna struja uzrokovala je pojavu magnetizma. Faraday je sugerirao da bi, prema tome, magnetizam mogao biti uzrok električne struje. Prvi spomen teorije pojavio se u dnevniku znanstvenika 1822. godine. Bilo je potrebno deset godina eksperimenata da se otkrije misterij elektromagnetske indukcije.

Pobjeda je došla 29. kolovoza 1831. godine. Naprava koja je omogućila Faradayu da dođe do svog genijalnog otkrića sastojala se od željeznog prstena i mnogo zavoja bakrene žice omotane oko njegove dvije polovice. U krugu jedne polovice prstena, zatvorene žicom, nalazila se magnetska igla. Drugi namot bio je spojen na bateriju. Kad je struja uključena, magnetska igla je oscilirala u jednom smjeru, a kad je isključena, u drugom. Faraday je zaključio da je magnet sposoban pretvoriti magnetizam u električnu energiju.

Fenomen "pojave električne struje u zatvorenom krugu kada se mijenja magnetski tok koji prolazi kroz njega" nazvan je elektromagnetska indukcija. Otkriće elektromagnetske indukcije otvorilo je put stvaranju izvora struje – električnog generatora.

Otkriće je označilo početak nove plodne runde znanstvenikovih eksperimenata, koji su svijetu dali "Eksperimentalno istraživanje elektriciteta". Faraday je eksperimentalno dokazao jednoliku prirodu generiranja električne energije, neovisno o načinu generiranja električne struje.

Godine 1832. fizičar je nagrađen Copleyjevom medaljom.

Faraday je postao autor prvog transformatora. Posjeduje koncept "dielektrične konstante". 1836. nizom eksperimenata dokazao je da naboj struje utječe samo na omotač vodiča, ostavljajući objekte unutar njega netaknutima. U primijenjenoj znanosti uređaj napravljen na principu ovog fenomena naziva se “Faradayev kavez”.

Otkrića i djela

Otkrića Michaela Faradaya ne odnose se samo na fiziku. Godine 1824. otkrio je benzen i izobutilen. Znanstvenik je razvio tekući oblik klora, sumporovodika, ugljičnog dioksida, amonijaka, etilena, dušikovog dioksida i sintetizirao heksakloran.

Godine 1835. Faraday je bio prisiljen na dvogodišnju pauzu u radu zbog bolesti. Sumnjalo se da je uzrok bolesti bio znanstvenikov kontakt sa živinim parama tijekom pokusa. Nakon što je kratko vrijeme radio nakon oporavka, profesor se 1840. opet osjećao loše. Mučila me slabost i privremeni gubitak pamćenja. Period oporavka trajao je 4 godine. Godine 1841., na inzistiranje liječnika, znanstvenik je otišao na putovanje u Europu.

Obitelj je živjela gotovo u siromaštvu. Prema Faradayevom biografu Johnu Tyndallu, znanstvenik je primao mirovinu od 22 funte godišnje. Godine 1841. premijer William Lamb, lord Melbournea, pod pritiskom javnosti, potpisao je dekret kojim je Faraday dobio državnu mirovinu od 300 funti godišnje.

Godine 1845. veliki je znanstvenik uspio privući pozornost svjetske javnosti još nekim otkrićima: otkrićem promjene ravnine polarizirane svjetlosti u magnetskom polju (“Faradayev efekt”) i dijamagnetizmom (magnetiziranjem tvari na vanjsko magnetsko polje koje na njega djeluje).

Vlada Engleske više je puta tražila od Michaela Faradaya pomoć u rješavanju tehničkih problema. Znanstvenik je razvio program za opremanje svjetionika, metode za borbu protiv korozije broda i djelovao kao forenzički stručnjak. Budući da je po prirodi bio dobroćudna i miroljubiva osoba, glatko je odbio sudjelovati u stvaranju kemijskog oružja za rat s Rusijom u Krimskom ratu.

Godine 1848. dala je Faradayu kuću na lijevoj obali Temze, Hampton Court. Britanska kraljica plaćala je troškove i poreze za kućanstvo. Znanstvenik i njegova obitelj uselili su se u njega, napustivši posao 1858. godine.

Osobni život

Michael Faraday bio je oženjen Sarom Barnard (1800.-1879.). Sarah je sestra Faradayeva prijatelja. Dvadesetogodišnja djevojka nije odmah prihvatila ponudu za brak - mladi znanstvenik morao se zabrinuti. Tiho vjenčanje održano je 12. lipnja 1821. godine. Mnogo godina kasnije Faraday je napisao:

“Udala sam se – događaj koji je, više od bilo kojeg drugog, pridonio mojoj sreći na zemlji i mom zdravom stanju uma.”

Faradayeva obitelj, kao i obitelj njegove supruge, članovi su sandemanske protestantske zajednice. Faraday je obavljao posao đakona londonske zajednice i više puta je biran za starješinu.

Smrt

Michael Faraday je bio bolestan. U kratkim trenucima, kad se bolest smirila, 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 1902. godine dobio Nobelovu nagradu. Zeeman je kao autora ideje naveo Faradaya.

Michael Faraday umro je za svojim stolom 25. kolovoza 1867. u dobi od 75 godina. Pokopan je pored svoje supruge na groblju Highgate u Londonu. Prije smrti, znanstvenik je tražio skroman sprovod, pa je došla samo rodbina. Na nadgrobnoj ploči uklesano je ime znanstvenika i godine njegova života.

• U svom radu, fizičar nije zaboravio na djecu. Predavanja za djecu "Povijest svijeće" (1961.) ponovno se objavljuju do danas.
• Faradayev portret nalazi se na britanskoj novčanici od 20 funti iz 1991.-1999.
• Kružile su glasine da Davy nije odgovorio na Faradayev zahtjev za posao. Jednog dana, nakon što je tijekom kemijskog eksperimenta privremeno izgubio vid, profesor se sjetio upornog mladića. Nakon što je radio kao tajnik znanstvenika, mladić je toliko impresionirao Davyja svojom erudicijom da je Michaelu ponudio posao u laboratoriju.
• Nakon povratka s europske turneje s Davyjevom obitelji, Faraday je radio kao perač posuđa dok je čekao mjesto asistenta na Kraljevskoj instituciji.