Vida e obra de Michael Faraday. Biografia e descobertas de Michael Faraday. Fatos interessantes de Michael Faraday

Vida e obra de Michael Faraday.  Biografia e descobertas de Michael Faraday.  Fatos interessantes de Michael Faraday
Vida e obra de Michael Faraday. Biografia e descobertas de Michael Faraday. Fatos interessantes de Michael Faraday

Faraday, Michael

O físico inglês Michael Faraday nasceu nos arredores de Londres na família de um ferreiro. Depois de se formar na escola primária, a partir dos doze anos trabalhou como vendedor de jornais e, em 1804, foi aprendiz do encadernador Ribot, um emigrante francês que de todas as maneiras possíveis incentivou o desejo apaixonado de auto-educação de Faraday. Ao ler e assistir a palestras públicas, o jovem Faraday buscou reabastecer seus conhecimentos, e foi atraído principalmente pelas ciências naturais - química e física. Em 1813, um dos clientes presenteou Faraday com cartões de convite para palestras de Humphrey Davy no Royal Institute, que tiveram um papel decisivo no destino do jovem. Ao escrever para Davy, Faraday, com sua ajuda, recebeu um cargo de assistente de laboratório no Royal Institute.

Em 1813-1815, enquanto viajava com Davy pela Europa, Faraday visitou os laboratórios da França e da Itália. Depois de retornar à Inglaterra, a atividade científica de Faraday prosseguiu dentro dos muros do Royal Institute, onde ele primeiro ajudou Davy em experimentos químicos e depois iniciou pesquisas independentes. Faraday realizou a liquefação do cloro e alguns outros gases, recebeu benzeno. Em 1821, pela primeira vez, ele observou a rotação de um ímã em torno de um condutor de corrente e um condutor de corrente em torno de um ímã e criou o primeiro modelo de motor elétrico. Nos 10 anos seguintes, Faraday estudou a relação entre fenômenos elétricos e magnéticos. Sua pesquisa culminou com a descoberta em 1831 do fenômeno da indução eletromagnética. Faraday estudou esse fenômeno em detalhes, deduziu sua lei básica, descobriu a dependência da corrente de indução nas propriedades magnéticas do meio, estudou o fenômeno de auto-indução e correntes extras de fechamento e abertura. A descoberta do fenômeno da indução eletromagnética adquiriu imediatamente grande significado científico e prático; este fenômeno está subjacente, por exemplo, ao funcionamento de todos os geradores de corrente alternada e contínua.

O desejo de revelar a natureza da corrente elétrica levou Faraday a experimentar a passagem da corrente através de soluções de ácidos, sais e álcalis. O resultado desses estudos foi a descoberta em 1833 das leis da eletrólise (leis de Faraday). Em 1845, Faraday descobriu o fenômeno da rotação do plano de polarização da luz em um campo magnético (o efeito Faraday). No mesmo ano descobriu o diamagnetismo, em 1847 - o paramagnetismo. Faraday introduziu vários conceitos na ciência - cátodo, ânodo, íons, eletrólise, eletrodos; em 1833 ele inventou o voltímetro. Usando um enorme material experimental, Faraday provou a identidade dos então conhecidos "tipos" de eletricidade: "animal", "magnética", termoeletricidade, eletricidade galvânica, etc.

Em 1840, ainda antes da descoberta da lei da conservação da energia, Faraday expressou a ideia da unidade das “forças” da natureza (diferentes tipos de energia) e sua transformação mútua. Ele introduziu idéias sobre linhas de força, que ele considerava fisicamente existentes. As ideias de Faraday sobre campos elétricos e magnéticos tiveram grande influência no desenvolvimento de toda a física. Em 1832, Faraday sugeriu que a propagação de interações eletromagnéticas é um processo ondulatório que ocorre a uma velocidade finita; em 1845 ele usou pela primeira vez o termo "campo magnético".

Em 1824, apesar da oposição de Davy, que reivindicou as descobertas de seu assistente, Faraday foi eleito membro da Royal Society e, em 1825, tornou-se diretor do laboratório do Royal Institute. De 1833 a 1862 Faraday era professor de química no Royal Institute. As palestras públicas de Faraday eram muito populares; seu popular livro de ciência A História da Vela tornou-se amplamente conhecido.

As descobertas de Faraday ganharam o maior reconhecimento em todo o mundo científico; leis, fenômenos, unidades de quantidades físicas, etc. foram posteriormente nomeados em sua homenagem. O físico russo A. G. Stoletov descreveu a importância de Faraday no desenvolvimento da ciência da seguinte forma: “Nunca desde a época de Galileu o mundo viu tantas descobertas surpreendentes e diversas que saíram de uma cabeça”. Em homenagem a Michael Faraday, a British Chemical Society estabeleceu a Medalha Faraday, um dos prêmios científicos mais honrados.

As descobertas em física do cientista inglês, fundador da teoria do campo eletromagnético, influenciaram o desenvolvimento da ciência.

Michael Faraday inventou o quê?

O cientista dedicou muito tempo ao trabalho metódico. Ou seja, ao descobrir o efeito, Michael tentou estudá-lo o mais profundamente possível, para descobrir todos os parâmetros e características.

Desde que Michael Faraday fez a descoberta da indução eletromagnética e é considerado o fundador da doutrina do campo eletromagnético, suas descobertas são importantes:

  • O cientista criou o primeiro modelo de um motor elétrico.
  • Inventou o motor elétrico e o transformador.
  • Ele descobriu o efeito químico da corrente e o efeito de um campo magnético na luz.
  • Ele descobriu as leis do diamagnetismo e eletrólise.
  • ondas eletromagnéticas previstas.
  • Ele descobriu rotações do plano de polarização da luz em um campo magnético. Este fenômeno foi mais tarde nomeado em sua homenagem - o efeito Faraday.
  • Descoberto isobutileno e benzeno.
  • Ele introduziu termos na ciência como cátodo, ânodo, íon, eletrólito, paramagnetismo, dielétrico e diamagnetismo.

Faraday em 1836 provou o seguinte - uma carga elétrica atua exclusivamente na superfície de uma casca condutora do tipo fechado, sem exercer absolutamente nenhum efeito sobre os objetos dentro da casca. Ele fez essa descoberta graças a experimentos realizados em um dispositivo inventado por ele mesmo - na "gaiola de Faraday".

Muitas vezes, o governo envolvia um físico na solução de vários problemas técnicos, por exemplo, como proteger os navios da corrosão, o exame de processos judiciais, a melhoria de faróis e afins.

22 de setembro de 2011 marcou o 220º aniversário do nascimento de Michael Faraday (1791-1867), um físico experimental inglês que introduziu o conceito de "campo" na ciência e lançou as bases para o conceito da realidade física dos campos elétricos e magnéticos . Hoje em dia, o conceito de campo é conhecido por qualquer estudante do ensino médio. Informações iniciais sobre campos elétricos e magnéticos e como descrevê-los usando linhas de força, intensidades, potenciais, etc., foram incluídas há muito tempo nos livros escolares de física. Nos mesmos livros, pode-se ler que o campo é uma forma especial de matéria, fundamentalmente diferente da matéria. Mas com a explicação do que exatamente consiste essa “especialidade”, surgem sérias dificuldades. Naturalmente, os autores de livros didáticos não podem ser culpados por isso. Afinal, se o campo não é redutível a outras entidades mais simples, então não há nada para explicar. Você só precisa aceitar a realidade física do campo como um fato estabelecido experimentalmente e aprender a trabalhar com as equações que descrevem o comportamento desse objeto. Por exemplo, Richard Feynman pede isso em suas Palestras, observando que os cientistas há muito tentam explicar o campo eletromagnético usando vários modelos mecânicos, mas depois abandonaram essa ideia e consideraram que apenas o sistema das famosas equações de Maxwell que descrevem o campo tem significado físico.

Isso significa que devemos desistir completamente de tentar entender o que é um campo? Parece que o conhecimento da "Pesquisa Experimental sobre Eletricidade" de Michael Faraday - um grandioso trabalho de três volumes que o brilhante experimentador vem criando há mais de 20 anos, pode fornecer uma ajuda significativa para responder a essa pergunta. É aqui que Faraday introduz o conceito de campo e desenvolve passo a passo a ideia da realidade física deste objeto. Ao mesmo tempo, é importante notar que Investigações Experimentais de Faraday - um dos maiores livros da história da física - está escrito em excelente linguagem, não contém uma fórmula única e é bastante acessível aos escolares.

Introdução de campo. Faraday, Thomson e Maxwell

O termo "campo" (mais precisamente: "campo magnético", "campo de forças magnéticas") foi introduzido por Faraday em 1845 no curso da pesquisa sobre o fenômeno do diamagnetismo (os termos "diamagnetismo" e "paramagnetismo" também foram introduzidos por Faraday) - o efeito de repulsão fraca por um ímã descoberto pelo cientista uma série de substâncias. Inicialmente, o campo foi considerado por Faraday como um conceito puramente auxiliar, na verdade uma grade de coordenadas formada por linhas de força magnética e usada para descrever a natureza do movimento de corpos perto de ímãs. Assim, pedaços de substâncias diamagnéticas, como o bismuto, deslocavam-se das áreas de espessamento das linhas de força para as áreas de sua rarefação e localizavam-se perpendicularmente à direção das linhas.

Um pouco mais tarde, em 1851-1852, ao descrever matematicamente os resultados de alguns experimentos de Faraday, o termo "campo" foi ocasionalmente usado pelo físico inglês William Thomson (1824-1907). Quanto ao criador da teoria do campo eletromagnético, James Clerk Maxwell (1831-1879), em suas obras o termo “campo” também praticamente não ocorre a princípio e é usado apenas para se referir àquela parte do espaço em que o campo magnético forças podem ser detectadas. Somente na obra “Teoria Dinâmica do Campo Eletromagnético” publicada em 1864-1865, em que aparece pela primeira vez o sistema de “equações de Maxwell” e a possibilidade da existência de ondas eletromagnéticas se propagando à velocidade da luz, se fala do campo como uma realidade física.

Esta, em resumo, é a história da introdução do conceito de "campo" na física. Pode-se ver que inicialmente este conceito foi considerado puramente auxiliar, denotando simplesmente aquela parte do espaço (pode ser ilimitada) na qual as forças magnéticas podem ser detectadas e sua distribuição pode ser representada por linhas de força. (O termo "campo elétrico" entrou em uso somente após a teoria do campo eletromagnético de Maxwell.)

É importante ressaltar que nem as linhas de força conhecidas pelos físicos antes de Faraday, nem o campo “constituído” por elas foram considerados (e não poderiam ser considerados!) pela comunidade científica do século XIX como uma realidade física. As tentativas de Faraday de falar sobre a materialidade das linhas de força (ou Maxwell - sobre a materialidade do campo) foram percebidas pelos cientistas como completamente não científicas. Mesmo Thomson, o velho amigo de Maxwell, que fez muito para desenvolver os fundamentos matemáticos da física de campo (foi Thomson, não Maxwell, quem primeiro mostrou a possibilidade de "traduzir" a linguagem das linhas de força de Faraday para a linguagem da diferença parcial equações), chamou a teoria do campo eletromagnético "niilismo matemático" e se recusou a reconhecê-lo por muito tempo. É claro que Thomson só poderia agir dessa maneira se tivesse motivos muito sérios para fazê-lo. E ele tinha tais razões.

Campo de força e força de Newton

A razão pela qual Thomson não conseguiu reconhecer a realidade das linhas de força e campos é simples. As linhas de força dos campos elétrico e magnético são definidas como linhas contínuas desenhadas no espaço de modo que as tangentes a elas em cada ponto indicam as direções das forças elétricas e magnéticas que atuam naquele ponto. As magnitudes e direções dessas forças são calculadas usando as leis de Coulomb, Ampere e Biot-Savart-Laplace. No entanto, essas leis são baseadas no princípio da ação de longo alcance, que permite a possibilidade de transmissão instantânea da ação de um corpo para outro a qualquer distância e, portanto, excluindo a existência de quaisquer mediadores materiais entre cargas interativas, ímãs e correntes.

Deve-se notar que muitos cientistas estavam céticos sobre o princípio de que corpos de alguma forma misteriosa podem agir onde eles não existem. Mesmo Newton, que foi o primeiro a usar esse princípio ao derivar a lei da gravitação universal, acreditava que algum tipo de substância poderia existir entre corpos em interação. Mas o cientista não quis construir hipóteses sobre isso, preferindo desenvolver teorias matemáticas de leis baseadas em fatos firmemente estabelecidos. Os seguidores de Newton fizeram o mesmo. De acordo com Maxwell, eles literalmente "varreram da física" todos os tipos de atmosferas e fluxos invisíveis, que no século 18 cercavam ímãs e cargas pelos defensores do conceito de ação de curto alcance. No entanto, na física do século 19, o interesse por ideias aparentemente esquecidas para sempre está gradualmente começando a reviver.

Um dos pré-requisitos mais importantes para esse renascimento foram os problemas que surgiram ao tentar explicar novos fenômenos - principalmente os fenômenos do eletromagnetismo - com base no princípio da ação de longo alcance. Essas explicações tornaram-se cada vez mais artificiais. Assim, em 1845, o físico alemão Wilhelm Weber (1804-1890) generalizou a lei de Coulomb introduzindo nela termos que determinam a dependência da força de interação de cargas elétricas em suas velocidades e acelerações relativas. O significado físico de tal dependência era incompreensível, e os acréscimos de Weber à lei de Coulomb eram claramente da natureza de uma hipótese introduzida para explicar os fenômenos da indução eletromagnética.

Em meados do século XIX, os físicos estavam cada vez mais conscientes de que, ao estudar os fenômenos da eletricidade e do magnetismo, experimento e teoria começaram a falar línguas diferentes. Em princípio, os cientistas estavam prontos para aceitar a ideia da existência de uma substância que transmite a interação entre cargas e correntes a uma velocidade finita, mas não podiam aceitar a ideia da realidade física do campo. Em primeiro lugar, por causa da inconsistência interna dessa ideia. O fato é que na física de Newton, a força é introduzida como causa da aceleração de um ponto material. Seu valor (força) é igual, como se sabe, ao produto da massa deste ponto pela aceleração. Assim, a força como grandeza física é determinada no ponto e no momento de sua ação. “O próprio Newton nos lembra”, escreveu Maxwell, “que a força existe apenas enquanto atua; sua ação pode ser preservada, mas a própria força como tal é essencialmente um fenômeno transitório.

Tentando considerar o campo não como uma ilustração conveniente da natureza da distribuição de forças no espaço, mas como um objeto físico, os cientistas entraram em conflito com a compreensão original da força com base na qual esse objeto foi construído. Em cada ponto, o campo é determinado pela magnitude e direção da força que atua no corpo de prova (carga, pólo magnético, bobina com corrente). Na verdade, o campo "consiste" apenas em forças, mas a força em cada ponto é calculada com base em leis segundo as quais não faz sentido falar sobre o campo como um estado físico ou processo. O campo, considerado como uma realidade, significaria a realidade das forças que existem fora de qualquer ação, o que contraria completamente a definição original de força. Maxwell escreveu que nos casos em que estamos falando de "conservação de força" e assim por diante, seria melhor usar o termo "energia". Isso certamente está correto, mas que energia é a energia do campo? Quando Maxwell escreveu as linhas acima, ele já sabia que a densidade de energia de, por exemplo, um campo elétrico é proporcional ao quadrado da intensidade desse campo, ou seja, novamente, a força distribuída no espaço.

O conceito de ação instantânea à distância está inextricavelmente ligado à compreensão newtoniana de força. Afinal, se um corpo age sobre outro, remoto, não instantaneamente (na verdade, destruindo a distância entre eles), teremos que considerar a força que se move no espaço e decidir qual “parte” da força causa a aceleração observada e que significado então o conceito tem "força". Ou devemos admitir que o movimento da força (ou campo) ocorre de alguma maneira especial que não se encaixa na estrutura da mecânica newtoniana.

Em 1920, no artigo "Éter e a Teoria da Relatividade", Albert Einstein (1879-1955) escreveu que, falando do campo eletromagnético como uma realidade, devemos admitir a existência de um objeto físico especial, que em princípio não pode ser representado como consistindo de partículas, o comportamento de cada uma das quais se presta ao estudo ao longo do tempo. Mais tarde, Einstein descreveu a criação da teoria do campo eletromagnético como a maior revolução em nossas visões sobre a estrutura da realidade física desde a época de Newton. Graças a essa revolução, na física, junto com as ideias sobre a interação de pontos materiais, entraram ideias sobre campos, como se não fossem redutíveis a nada mais.

Mas como foi possível essa mudança de visão da realidade? Como a física conseguiu ir além de suas fronteiras e “ver” o que para ela antes como realidade simplesmente não existia?

Um papel excepcionalmente importante na preparação dessa revolução foi desempenhado pelos muitos anos de experimentos de Faraday com linhas de força. Graças a Faraday, essas linhas, bem conhecidas dos físicos, passaram de uma forma de representar a distribuição de forças elétricas e magnéticas no espaço para uma espécie de "ponte", movendo-se ao longo da qual conseguiram penetrar no mundo, que é, como fosse, "por trás da força", no mundo em que as forças se tornavam manifestações de campos de propriedades. É claro que tal transformação exigia um tipo muito especial de talento, um talento que Michael Faraday possuía.

Grande experimentador

Michael Faraday nasceu em 22 de setembro de 1791 em uma família de ferreiros londrinos que, por falta de recursos, não conseguiu educar seus filhos. Michael - o terceiro filho da família - não terminou o ensino fundamental e aos 12 anos foi aprendiz de uma oficina de encadernação. Lá ele teve a oportunidade de ler muitos livros, inclusive de ciência popular, preenchendo as lacunas de sua formação. Faraday logo começou a assistir às palestras públicas que eram realizadas regularmente em Londres para difundir o conhecimento ao público em geral.

Em 1812, um dos membros da Royal Society de Londres, que usava regularmente os serviços de uma oficina de encadernação, convidou Faraday para ouvir palestras do famoso físico e químico Humphry Davy (1778-1829). Este momento se tornou um ponto de virada na vida de Faraday. O jovem finalmente se deixou levar pela ciência e, como seu período de estudos na oficina estava terminando, Faraday aventurou-se a escrever a Davy sobre seu desejo de fazer pesquisa, anexando à carta notas cuidadosamente encadernadas das palestras do cientista. Davy, que era filho de um pobre entalhador de madeira, não apenas respondeu à carta de Faraday, mas também lhe ofereceu um cargo de assistente na Royal Institution em Londres. Assim começou a atividade científica de Faraday, que durou quase até sua morte, que ocorreu em 25 de agosto de 1867.

A história da física conhece muitos experimentadores notáveis, mas, talvez, apenas Faraday tenha sido chamado de Experimentador com letra maiúscula. E o ponto não está apenas em suas colossais conquistas, entre as quais estão as descobertas das leis da eletrólise e os fenômenos da indução eletromagnética, o estudo das propriedades dos dielétricos e ímãs e muito mais. Muitas vezes, descobertas importantes foram feitas mais ou menos por acidente. É impossível dizer o mesmo sobre Faraday. Sua pesquisa sempre foi notável por sua incrível regularidade e propósito. Assim, em 1821, Faraday escreveu em seu diário de trabalho que estava começando a procurar uma conexão entre magnetismo, eletricidade e ótica. Ele descobriu a primeira conexão 10 anos depois (a descoberta da indução eletromagnética) e a segunda - 23 anos depois (a descoberta da rotação do plano de polarização da luz em um campo magnético).

As Investigações Experimentais em Eletricidade de Faraday têm cerca de 3.500 parágrafos, muitos dos quais contêm descrições de seus experimentos. E foi exatamente isso que Faraday achou por bem publicar. Nos vários volumes "Diários" de Faraday, que ele manteve desde 1821, cerca de 10 mil experimentos são descritos, e o cientista realizou muitos deles sem a ajuda de ninguém. Curiosamente, em 1991, quando o mundo científico celebrou o 200º aniversário do nascimento de Faraday, historiadores ingleses da física decidiram repetir alguns de seus experimentos mais famosos. Mas mesmo para uma simples reprodução de cada um desses experimentos, uma equipe de especialistas modernos levou pelo menos um dia de trabalho.

Falando sobre os méritos de Faraday, podemos dizer que sua principal conquista foi a transformação da física experimental em um campo de pesquisa independente, cujos resultados muitas vezes podem estar muitos anos à frente do desenvolvimento da teoria. Faraday considerou extremamente improdutivo o desejo de muitos cientistas de passar o mais rápido possível dos dados obtidos em experimentos para sua generalização teórica. Mais proveitoso para Faraday foi manter uma conexão de longo prazo com os fenômenos em estudo para poder analisar detalhadamente todas as suas características, independentemente de essas características corresponderem a teorias aceitas ou não.

Faraday estendeu essa abordagem à análise de dados experimentais para os experimentos bem conhecidos sobre o alinhamento de limalhas de ferro ao longo das linhas do campo magnético. É claro que o cientista sabia perfeitamente que os padrões que formam as limalhas de ferro podem ser facilmente explicados com base no princípio da ação de longo alcance. No entanto, Faraday acreditava que, nesse caso, os experimentadores deveriam partir não de conceitos inventados pelos teóricos, mas de fenômenos que, em sua opinião, atestam a existência no espaço circundante de ímãs e correntes de alguns estados prontos para a ação. Em outras palavras, as linhas de força, segundo Faraday, indicavam que a força deveria ser pensada não apenas como uma ação (em um ponto material), mas também como a capacidade de agir.

É importante ressaltar que, seguindo sua metodologia, Faraday não tentou levantar hipóteses sobre a natureza dessa capacidade de agir, preferindo acumular experiência gradativamente no decorrer do trabalho com linhas de força. O início deste trabalho foi estabelecido em seus estudos dos fenômenos da indução eletromagnética.

Abertura prolongada

Em muitos livros didáticos e livros de referência você pode ler que em 29 de agosto de 1831, Faraday descobriu o fenômeno da indução eletromagnética. Os historiadores da ciência estão bem cientes de que a datação das descobertas é complexa e muitas vezes muito confusa. A descoberta da indução eletromagnética não é exceção. Sabe-se dos Diários de Faraday que ele observou esse fenômeno já em 1822 durante experimentos com dois circuitos condutores colocados em um núcleo de ferro macio. O primeiro circuito foi conectado a uma fonte de corrente e o segundo - a um galvanômetro, que registrou a ocorrência de correntes de curto prazo quando a corrente foi ligada ou desligada no primeiro circuito. Mais tarde descobriu-se que fenômenos semelhantes foram observados por outros cientistas, mas, como Faraday no início, eles os consideraram um erro experimental.

O fato é que em busca dos fenômenos de geração de eletricidade por magnetismo, os cientistas visavam descobrir efeitos estáveis, semelhantes, por exemplo, ao fenômeno da ação magnética da corrente descoberto por Oersted em 1818. Faraday foi salvo dessa "cegueira" universal por duas circunstâncias. Primeiro, muita atenção a qualquer fenômeno natural. Em seus artigos, Faraday relatou experimentos bem-sucedidos e malsucedidos, acreditando que um experimento malsucedido (não revelando o efeito desejado), mas significativamente encenado, também contém algumas informações sobre as leis da natureza. Em segundo lugar, pouco antes da descoberta, Faraday experimentou muito com as descargas de capacitores, o que sem dúvida aguçou sua atenção para efeitos de curto prazo. Folheando regularmente seus diários (para Faraday isso era uma parte constante da pesquisa), o cientista, aparentemente, deu uma nova olhada nos experimentos de 1822 e, tendo-os reproduzido, percebeu que não estava lidando com interferências, mas com a desejada fenômeno. A data dessa realização foi 29 de agosto de 1831.

Então começou uma pesquisa intensiva, durante a qual Faraday descobriu e descreveu os principais fenômenos da indução eletromagnética, incluindo a ocorrência de correntes de indução durante o movimento relativo de condutores e ímãs. Com base nesses estudos, Faraday chegou à conclusão de que a condição decisiva para a ocorrência de correntes de indução é justamente interseção um condutor de linhas de força magnética, e não uma transição para áreas de forças maiores ou menores. Ao mesmo tempo, por exemplo, a ocorrência de uma corrente em um condutor quando a corrente é ligada em outro, localizado próximo, Faraday também explicou como resultado do condutor cruzar as linhas de força: “curvas magnéticas parecem se mover ( por assim dizer) através do fio induzido, desde o momento em que começam a se desenvolver, até o momento em que a força magnética da corrente atinge seu maior valor; eles parecem se propagar para os lados do fio e, portanto, estão em relação ao fio fixo na mesma posição, como se ele estivesse se movendo na direção oposta através deles.

Prestemos atenção em quantas vezes Faraday usa as palavras “como se” na passagem acima, e também no fato de que ele ainda não possui a formulação quantitativa da lei da indução eletromagnética que nos é familiar: a intensidade da corrente em um circuito condutor é proporcional à taxa de variação no número de linhas de campo magnético que passam por esta espira. Uma formulação próxima a esta aparece em Faraday apenas em 1851, e se refere apenas ao caso de um condutor movendo-se em um campo magnético estático. De acordo com Faraday, se um condutor se move em tal campo a uma velocidade constante, então a intensidade da corrente elétrica que surge nele é proporcional a essa velocidade, e a quantidade de eletricidade posta em movimento é proporcional ao número de linhas de campo magnético. atravessado pelo condutor.

A cautela de Faraday ao formular a lei da indução eletromagnética deve-se principalmente ao fato de que ele poderia usar corretamente o conceito de linha de força apenas em relação a campos estáticos. No caso de campos variáveis, porém, esse conceito adquiriu um caráter metafórico, e as contínuas reservas “como se”, ao falar de linhas de força em movimento, mostram que Faraday entendeu muito bem isso. Ele também não podia ignorar as críticas daqueles cientistas que lhe apontavam que a linha de força é, estritamente falando, um objeto geométrico, e simplesmente não faz sentido falar sobre seu movimento. Além disso, em experimentos estamos lidando com corpos carregados, condutores com corrente, etc., e não com abstrações como linhas de força. Portanto, Faraday teve que mostrar que ao estudar pelo menos algumas classes de fenômenos, não se pode limitar-se à consideração de condutores condutores de corrente e não levar em conta o espaço que os cerca. Assim, em um trabalho dedicado ao estudo dos fenômenos de auto-indução, sem nunca mencionar as linhas de força, Faraday constrói uma história sobre seus experimentos de tal forma que o próprio leitor aos poucos chega à conclusão de que a verdadeira causa da fenômenos observados não são condutores com corrente, mas algo localizado no espaço ao seu redor.

O campo é como uma premonição. Pesquisa sobre os fenômenos de auto-indução

Em 1834, Faraday publicou a nona parte de "Investigações Experimentais", que se chamava "Sobre o efeito indutivo de uma corrente elétrica sobre si mesma e sobre o efeito indutivo de correntes em geral". Neste trabalho, Faraday investigou os fenômenos de auto-indução, descobertos em 1832 pelo físico americano Joseph Henry (1797-1878), e mostrou que eles representam um caso especial dos fenômenos de indução eletromagnética que ele havia estudado anteriormente.

Faraday começa seu trabalho com a descrição de uma série de fenômenos, consistindo no fato de que quando um circuito elétrico contendo condutores longos ou um enrolamento eletroímã é aberto, ocorre uma faísca no ponto de ruptura do contato ou um choque elétrico é sentido se o contato for desconectado manualmente. Ao mesmo tempo, observa Faraday, se o condutor for curto, não é possível obter uma faísca ou um choque elétrico por nenhum truque. Assim, descobriu-se que a ocorrência de uma faísca (ou impacto) depende não tanto da força da corrente que flui através do condutor antes de romper o contato, mas do comprimento e da configuração desse condutor. Portanto, Faraday, em primeiro lugar, procura mostrar que, embora a causa inicial da faísca seja a corrente (se não houve faísca no circuito, é claro que não haverá faísca), a força da a corrente não é de importância decisiva. Para isso, Faraday descreve uma sequência de experimentos em que primeiro se aumenta o comprimento do condutor, resultando em uma amplificação da faísca, apesar do enfraquecimento da corrente no circuito devido ao aumento da resistência. Em seguida, esse condutor é torcido para que a corrente flua apenas por uma pequena parte dele. Ao mesmo tempo, a força da corrente aumenta acentuadamente, mas a faísca desaparece quando o circuito é aberto. Assim, nem o próprio condutor nem a força da corrente nele podem ser considerados como a causa da faísca, cuja magnitude, como se vê, depende não apenas do comprimento do condutor, mas também de sua configuração. Assim, quando o condutor é enrolado em espiral, bem como quando um núcleo de ferro é introduzido nessa espiral, a magnitude da faísca também aumenta.

Na continuação do estudo desses fenômenos, Faraday conectou um condutor curto auxiliar paralelo ao local onde o contato foi aberto, cuja resistência é muito maior que a do condutor principal, mas menor que a do centelhador ou do corpo da pessoa que abre o contato. Como resultado, a faísca desapareceu quando o contato foi aberto, e uma forte corrente de curto prazo surgiu no condutor auxiliar (Faraday chama de corrente extra), cuja direção acabou sendo oposta à direção da corrente que fluir através dele a partir da fonte. “Esses experimentos”, escreve Faraday, “estabelecem uma diferença significativa entre a corrente primária, ou excitante, e a corrente extra em termos de quantidade, intensidade e até mesmo direção; eles me levaram à conclusão de que a corrente extra é idêntica à corrente induzida que descrevi anteriormente.

Tendo apresentado a ideia da conexão dos fenômenos estudados com os fenômenos da indução eletromagnética, Faraday estabeleceu ainda uma série de experimentos engenhosos confirmando essa ideia. Em um desses experimentos, outra bobina aberta foi colocada ao lado de uma bobina conectada a uma fonte de corrente. Quando desconectada da fonte de corrente, a primeira bobina deu uma forte faísca. No entanto, se as extremidades da outra espiral se fechassem, a faísca praticamente desaparecia e uma corrente de curto prazo surgia na segunda espiral, cuja direção coincidia com a direção da corrente na primeira espiral se o circuito fosse aberto e era oposta a ela se o circuito estivesse fechado.

Tendo estabelecido a conexão entre as duas classes de fenômenos, Faraday pôde explicar facilmente os experimentos realizados anteriormente, a saber, a amplificação de uma faísca quando um condutor é alongado, enrolado em espiral, um núcleo de ferro é introduzido nele etc. : “Se observarmos a ação indutiva de um fio de 30 cm de comprimento perto do fio também tem 30 cm de comprimento, então ele é muito fraco; mas se a mesma corrente passar por um fio de quinze metros de comprimento, ela induzirá no fio adjacente de quinze metros, no momento de fazer ou romper o contato, uma corrente muito mais forte, como se cada metro extra de fio acrescentasse algo a ele. o efeito total; por analogia, concluímos que o mesmo fenômeno deve ocorrer também quando o condutor de conexão serve ao mesmo tempo como um condutor no qual se forma uma corrente induzida. Portanto, conclui Faraday, aumentar o comprimento do condutor, dobrá-lo em espiral e introduzir um núcleo nele fortalece a faísca. À ação de uma volta da espiral sobre outra, soma-se a ação do núcleo desmagnetizador. Ao mesmo tempo, a totalidade de tais ações pode compensar uma à outra. Por exemplo, se um longo fio isolado for dobrado ao meio, devido à ação indutiva oposta de suas duas metades, a faísca desaparecerá, embora no estado endireitado esse fio dê uma forte faísca. A substituição do núcleo de ferro por um núcleo de aço, que desmagnetiza muito lentamente, também levou a um enfraquecimento significativo da faísca.

Assim, conduzindo o leitor através de descrições detalhadas dos conjuntos de experimentos realizados, Faraday, sem dizer uma palavra sobre o campo, formou nele, o leitor, a ideia de que o papel decisivo nos fenômenos em estudo não cabe aos condutores com corrente, mas para algum tipo criado por eles no espaço circundante, então o estado de magnetização, mais precisamente, a taxa de mudança desse estado. No entanto, a questão de saber se esse estado realmente existe e se pode ser objeto de estudos experimentais permaneceu em aberto.

O problema da realidade física das linhas de força

Faraday conseguiu dar um passo significativo na comprovação da realidade das linhas de força em 1851, quando teve a ideia de generalizar o conceito de linha de força. “Uma linha de força magnética”, escreveu Faraday, “pode ser definida como a linha que uma pequena agulha magnética descreve quando é movida em uma direção ou outra na direção de seu comprimento, de modo que a flecha permaneça tangente ao movimento todo. A Hora; ou, em outras palavras, esta é a linha ao longo da qual um fio transversal pode ser movido em qualquer direção, e neste último não haverá desejo de gerar nenhuma corrente, enquanto quando for movido em qualquer outra direção, tal desejo existe .

A linha de força foi assim definida por Faraday com base em duas leis (e entendimentos) diferentes da ação de uma força magnética: sua ação mecânica sobre uma agulha magnética e sua capacidade (de acordo com a lei da indução eletromagnética) de gerar uma força elétrica. Essa dupla definição da linha de força, por assim dizer, a "materializou", deu-lhe o significado de direções especiais, detectadas experimentalmente no espaço. Portanto, Faraday chamou essas linhas de força de "físicas", acreditando que agora ele seria capaz de finalmente provar sua realidade. O condutor em tal dupla definição poderia ser representado como fechado e deslizando ao longo das linhas de força para que, sendo constantemente deformado, não cruzasse as linhas. Esse condutor destacaria um certo "número" condicional de linhas que são preservadas quando são "engrossadas" ou "rarefeitas". Tal deslizamento de um condutor no campo de forças magnéticas sem o aparecimento de uma corrente elétrica nele poderia ser considerado como uma prova experimental da conservação do número de linhas de força durante seu "espalhamento", por exemplo, do pólo de um ímã e, portanto, como prova da realidade dessas linhas.

Claro, um condutor real é praticamente impossível de se mover para que não cruze as linhas de força. Portanto, Faraday fundamentou a hipótese sobre a conservação de seu número de forma diferente. Seja um ímã com pólo N e um condutor abcd localizados de modo que possam girar em relação uns aos outros em torno do eixo de Anúncios(Fig. 1; o desenho foi feito pelo autor do artigo com base nos desenhos de Faraday). Neste caso, parte do condutor de Anúncios passa pelo orifício do ímã e tem contato livre no ponto d. O contato livre é feito e no ponto c, então o enredo bc pode girar em torno do ímã sem quebrar o circuito elétrico conectado nos pontos uma e b(também por meio de contatos deslizantes) ao galvanômetro. Condutor bc com rotação completa em torno do eixo de Anúncios intercepta todas as linhas de força que emanam do pólo do ímã N. Agora, deixe o condutor girar a uma velocidade constante. Em seguida, comparando as leituras do galvanômetro em diferentes posições do condutor rotativo, por exemplo, na posição abcd e grávida ab"c"d, quando o condutor para uma volta completa cruza novamente todas as linhas de força, mas já nos locais de sua maior rarefação, verifica-se que as leituras do galvanômetro são as mesmas. Segundo Faraday, isso indica a preservação de um certo número condicional de linhas de força, que podem caracterizar o pólo norte do ímã (quanto maior esse "número", mais forte o ímã).

Girando em sua instalação (Fig. 2; desenho de Faraday) não um condutor, mas um ímã, Faraday chega à conclusão de que o número de linhas de campo na região interna do ímã é conservado. Ao mesmo tempo, seu raciocínio é baseado na suposição de que as linhas de força não são arrastadas por um ímã giratório. Essas linhas permanecem "no lugar" enquanto o ímã gira entre elas. Neste caso, a corrente em magnitude é a mesma de quando o condutor externo gira. Faraday explica esse resultado dizendo que, embora a parte externa do condutor não cruze as linhas, sua parte interna ( cd), girando com o ímã, cruza todas as linhas que passam dentro do ímã. Se a parte externa do condutor for fixada e girada junto com o ímã, não haverá corrente. Isso também pode ser explicado. De fato, as partes interna e externa do condutor cruzam o mesmo número de linhas de força direcionadas na mesma direção, de modo que as correntes induzidas em ambas as partes do condutor se cancelam.

Concluiu-se dos experimentos que dentro do ímã as linhas de força não vão do pólo norte ao sul, mas vice-versa, formando curvas fechadas com linhas de força externas, o que permitiu a Faraday formular a lei de conservação do número de linhas magnéticas de força nos espaços externos e internos de um ímã permanente: “Essa incrível força de distribuição, que é revelada por meio de um condutor em movimento, o ímã é exatamente como uma bobina eletromagnética, tanto pelo fato de que as linhas de força fluem na forma de círculos fechados e na igualdade de sua soma dentro e fora. Assim, o conceito de "número de linhas de força" recebeu os direitos de cidadania, pelo que a formulação da lei da proporcionalidade da força eletromotriz de indução ao número de linhas de força atravessadas pelo condutor por unidade de tempo adquiriu física significado.

No entanto, Faraday admitiu que seus resultados não são a prova final da realidade das linhas de força. Para tal prova, escreveu ele, é necessário "estabelecer a razão das linhas de força pelo tempo", ou seja, mostrar que essas linhas podem se mover no espaço com uma velocidade finita e, portanto, podem ser detectadas por quaisquer métodos físicos .

É importante enfatizar que o problema das "linhas físicas de força" não teve nada a ver com as tentativas de Faraday de detectar diretamente as linhas comuns de força. Desde a descoberta da indução eletromagnética, Faraday acreditava que tanto as linhas ordinárias de força quanto as leis do eletromagnetismo são manifestações de algumas propriedades especiais da matéria, seu estado especial, que o cientista chamou de eletrotônica. Ao mesmo tempo, a questão da essência desse estado e sua conexão com formas conhecidas de matéria era, considerou Faraday, aberta: “O que é esse estado e do que ele depende, não podemos dizer agora. Talvez seja devido ao éter, como um feixe de luz... Talvez seja um estado de tensão, ou um estado de vibração, ou algum outro estado análogo à corrente elétrica, com a qual as forças magnéticas estão tão intimamente associadas. Se a presença de matéria é necessária para manter esse estado depende do que se entende pela palavra "matéria". Se o conceito de matéria é limitado a substâncias pesadas ou gravitacionais, então a presença de matéria é tão pouco essencial para linhas físicas de força magnética quanto para raios de luz e calor. Mas se, admitindo o éter, aceitamos que isso é um tipo de matéria, então as linhas de força podem depender de qualquer uma de suas ações.

A atenção que Faraday prestou às linhas de força deveu-se principalmente ao fato de vê-las como uma ponte que conduz a um mundo completamente novo. No entanto, era difícil até mesmo para um experimentador tão brilhante como Faraday atravessar essa ponte. Na verdade, esse problema não permitia uma solução puramente experimental. No entanto, pode-se tentar penetrar matematicamente no espaço entre as linhas de força. Isso é exatamente o que Maxwell fez. Suas famosas equações tornaram-se a ferramenta que possibilitou penetrar nas lacunas inexistentes entre as linhas de força de Faraday e, como resultado, descobrir uma nova realidade física ali. Mas esta é outra história - a história do Grande Teórico.

Isso se refere ao livro de R. Feynman, R. Leighton e M. Sands "Feynman Lectures on Physics" (M.: Mir, 1967) ( Observação. ed.)
Na tradução russa, o primeiro volume deste livro foi publicado em 1947, o segundo - em 1951 e o terceiro - em 1959 na série Classics of Science (Moscou: Izdatelstvo AN SSSR). ( Observação. ed.)
Em 1892, William Thomson recebeu o nobre título de "Lord Kelvin" pelo trabalho fundamental em vários campos da física, em particular, a colocação de um cabo transatlântico ligando a Inglaterra e os Estados Unidos.

Michael Faraday é um cientista inglês que ficou famoso por suas pesquisas no campo do magnetismo e da corrente elétrica. Cada uma de suas descobertas levou a ciência um passo adiante e acabou levando à eletricidade, ao computador e a muitos dos elementos essenciais da vida moderna.

A vida de Michael Faraday começou em uma das áreas mais pobres de Londres em 22 de setembro de 1791. Seu pai e irmão trabalhavam como ferreiros, mas seus ganhos mal davam para sustentar a família. Como resultado da situação, o menino nem sequer recebeu o ensino médio, limitando-se apenas à escola primária local. Desde o momento de sua formatura, Michael estava envolvido em seus estudos por conta própria, adorava ler livros, gostava das ciências naturais, em particular, química e física.

Para aliviar a situação da família, a partir dos 13 anos, o próprio jovem Faraday começa a ganhar dinheiro. No início trabalhou como mascate de livros e jornais, e um ano depois na própria livraria. Aqui ele aprende a encadernar livros, enquanto o dono da loja permite que Michael os leia. O menino com grande entusiasmo retoma o estudo de todos os materiais disponíveis, tentando aplicar os conhecimentos teóricos na prática. Então ele tinha todo um laboratório improvisado em sua casa, no qual Faraday realizou vários experimentos científicos.

Seu irmão mais velho também deu sua contribuição para a educação de Michael - ele pagou ao menino mais de uma vez para assistir a palestras de física, química e astronomia. No entanto, Faraday chegou à palestra principal de sua vida absolutamente por acaso. Um dos compradores da livraria percebeu o interesse de Michael pela ciência e deu-lhe cartões de convite para uma palestra de Humphrey Davy. Após sua visita, o jovem encadernou pessoalmente seu resumo e, reunindo coragem, o enviou ao professor. Ele, por sua vez, aprovou o conhecimento de física do menino e, depois de pensar um pouco, convidou Faraday para trabalhar como seu assistente na Queen's University.

A partir de 1813, Davy, junto com seu assistente, viajou extensivamente pela Europa. Assim, Faraday conseguiu visitar os melhores laboratórios da França e da Itália, e também conhecer os grandes cientistas da época: M. Chevrel, J. L. Gay-Lussac, A. Ampère. Toda a viagem durou mais de dois anos e despertou ainda mais o desejo pela ciência no jovem cientista.

Em 1815, retornando à universidade, Michael Faraday se lançou ao trabalho. Ele dedica cada vez mais tempo à sua própria pesquisa, mas consegue dar palestras gratuitas para aqueles que, como ele, são obrigados a se educar. Assim, o cientista contribui para a popularização da ciência e desenvolve seu talento oratório.

Em 1820, as obras de Oersted caíram nas mãos de Faraday, que tratava do efeito magnético da corrente elétrica. A partir desse momento, o cientista está estudando seriamente essa questão e, após 10 anos de trabalho árduo, chega ao conceito de indução eletromagnética (a interação do magnetismo e da corrente elétrica). A bobina de Henry o ajudou a fazer uma grande descoberta.

Um ano depois, Michael Faraday torna-se supervisor técnico da Queen's University. Suas responsabilidades incluem supervisionar todos os seus laboratórios. O ano de 1821 também foi significativo na vida pessoal de Faraday - ele se casou e, segundo seus contemporâneos, foi um casamento muito bem-sucedido e feliz.

No mesmo ano publicou duas de suas famosas obras: sobre a liquefação do cloro e sobre os movimentos eletromagnéticos. A primeira o levou a converter o cloro em uma substância líquida (1824), e a segunda tratou do protótipo de um motor elétrico. Descreveu um experimento com uma agulha magnetizada, que Faraday forçou a girar em torno de um pólo magnético. Por esta experiência, Michael foi infundadamente acusado de plágio por W. Wollaston. Ao mesmo tempo, o mentor de Faraday - G. Davy - não apoiou seu aluno e ficou do lado do famoso cientista.

Ele também não ficou do lado de Faraday em 1824. Quando o cientista foi aceito na Royal Society de Londres, Davy foi o único que votou contra sua adesão. No entanto, isso não impediu Davy de chamar Faraday de sua descoberta mais importante.

Em 1825, Faraday tornou-se diretor do laboratório da Royal University, e em 1827 - professor e chefe do departamento de química.

Em 1832, dando continuidade às pesquisas relacionadas à corrente elétrica, Faraday chegou ao conceito de eletrólise. Esse fenômeno possibilita a passagem de corrente por várias soluções, separando componentes valiosos delas. É usado até hoje na indústria química e metalurgia. No mesmo período, Faraday fez outra descoberta importante - ele conseguiu provar a identidade de todas as manifestações de eletricidade.

Em 1835, os amigos de Faraday obtiveram uma pensão vitalícia do Ministro do Tesouro para o cientista por suas descobertas científicas. Apesar da situação, Faraday não aceitou a "esmola", concordando com os pagamentos somente após o pedido de desculpas do ministro e o reconhecimento sincero de seus méritos.

Em 1840, Faraday expressou a teoria da unidade de todas as energias existentes. Ele afirmou que todos eles podem se transformar um no outro. Assim, ele chegou ao conceito de linhas de força. Naquele momento, o cientista sofreu um infortúnio - ficou gravemente doente e deixou sua atividade científica por cinco anos. Portanto, o termo "campo magnético" apareceu apenas em 1845. Ao mesmo tempo, Faraday descobriu o dia- e o paramagnetismo.

Em 1848, foi descoberto o chamado efeito Faraday, que conectava magnetismo e ótica. Na verdade, era a polarização da luz, sua interação com as linhas do campo magnético. O próprio cientista descreveu sua descoberta com as seguintes palavras: "I magnetizei a luz".

A doença, que havia recuado por um tempo, voltou novamente em 1855. Faraday está cada vez mais sofrendo de dores de cabeça, começa a perder a memória. Ao mesmo tempo, ele continua a se envolver na ciência até o fim, delineando cuidadosamente seus pensamentos em um diário de laboratório.

Michael Faraday morreu em 25 de agosto de 1867 em Hampton Court, mas suas descobertas ainda estão vivas hoje. Sem ele, coisas tão integrantes da vida moderna como eletricidade, computador, colheres de alumínio, fios de cobre, aço inoxidável, motor elétrico etc. Nomeado após ele.

“Enquanto as pessoas desfrutarem dos benefícios da eletricidade, elas sempre se lembrarão do nome de Faraday com gratidão”, disse Hermann Helmholtz.

Michael Faraday - físico experimental inglês, químico, criador da teoria do campo eletromagnético. Ele descobriu a indução eletromagnética, que é a base da produção industrial de eletricidade e aplicações em condições modernas.

Infância e juventude

Michael Faraday nasceu em 22 de setembro de 1791 em Newington Butts, perto de Londres. Pai - James Faraday (1761-1810), ferreiro. Mãe - Margaret (1764-1838). Além de Michael, o irmão Robert e as irmãs Elizabeth e Margaret cresceram na família. Eles viviam na pobreza, então Michael não terminou seus estudos na escola e aos 13 anos foi trabalhar em uma livraria como mensageiro.

A educação não foi concluída. O desejo de conhecimento foi satisfeito lendo livros de física e química - havia muitos desses livros na livraria. O jovem dominou os primeiros experimentos. Ele construiu uma fonte atual - "Jarra Leiden". Pai e irmão apoiaram Michael em seu desejo por experimentos.

Em 1810, o jovem de 19 anos tornou-se membro do Clube Filosófico, onde eram ministradas palestras sobre física e astronomia. Michael participou de controvérsia científica. O jovem talentoso atraiu a atenção da comunidade científica. O comprador da livraria William Dens deu a Michael um presente - um ingresso para assistir a uma série de palestras sobre química e física de Humphry Davy (o fundador da eletroquímica, o descobridor dos elementos químicos Potássio, Cálcio, Sódio, Bário, Boro).


O futuro cientista, tendo encurtado as palestras de Humphry Davy, fez uma encadernação e a enviou ao professor, acompanhada de uma carta pedindo-lhe que encontrasse algum trabalho no Royal Institute. Davy participou do destino do jovem e, depois de um tempo, Faraday, de 22 anos, conseguiu um emprego como assistente de laboratório em um laboratório químico.

A ciência

Desempenhando as funções de auxiliar de laboratório, Faraday não perdeu a oportunidade de ouvir palestras, em cuja preparação participou. Além disso, com a bênção do professor Davy, o jovem conduziu seus experimentos químicos. A conscienciosidade e habilidade de realizar o trabalho como assistente de laboratório fizeram dele um assistente constante de Davy.


Em 1813, Davy levou Faraday como seu secretário em uma viagem de dois anos pela Europa. Durante a viagem, o jovem cientista se encontrou com os luminares da ciência mundial: Andre-Marie Ampère, Joseph Louis Gay-Lussac, Alessandro Volta.

Após seu retorno a Londres em 1815, Faraday recebeu um cargo de assistente. Paralelamente, ele continuou seu negócio favorito - ele montou seus próprios experimentos. Durante sua vida, Faraday realizou 30.000 experimentos. Nos círculos científicos, por seu pedantismo e diligência, recebeu o título de "rei dos experimentadores". A descrição de cada experiência foi cuidadosamente registrada nos diários. Mais tarde, em 1931, esses diários foram publicados.


A primeira edição impressa de Faraday apareceu em 1816. Em 1819, 40 obras foram impressas. As obras são dedicadas à química. Em 1820, a partir de uma série de experimentos com ligas, um jovem cientista descobriu que uma liga de aço com adição de níquel não dava oxidação. Mas os resultados dos experimentos passaram por metalúrgicos. A descoberta do aço inoxidável foi patenteada muito mais tarde.

Em 1820 Faraday tornou-se o superintendente técnico do Royal Institute. Em 1821, ele passou da química para a física. Faraday atuou como um cientista estabelecido, ganhou peso na comunidade científica. Foi publicado um artigo sobre o princípio de funcionamento de um motor elétrico, que marcou o início da engenharia elétrica industrial.

Campo eletromagnetico

Em 1820, Faraday se interessou por experimentos sobre a interação da eletricidade e um campo magnético. A essa altura, os conceitos de "fonte de corrente contínua" (A. Volt), "eletrólise", "arco elétrico", "eletroímã" foram descobertos. Durante este período, a eletrostática e a eletrodinâmica se desenvolveram, os experimentos de Biot, Savart, Laplace sobre o trabalho com eletricidade e magnetismo foram publicados. A. O trabalho de Ampere sobre eletromagnetismo foi publicado.

Em 1821, o trabalho de Faraday "Sobre alguns novos movimentos eletromagnéticos e a teoria do magnetismo" viu a luz do dia. Nele, o cientista apresentou experimentos com uma agulha magnética girando em torno de um polo, ou seja, ele converteu energia elétrica em energia mecânica. Na verdade, ele introduziu o primeiro motor elétrico do mundo, embora primitivo.

A alegria da descoberta foi estragada pela reclamação de William Wollaston (descobriu o Paládio, Ródio, projetou um refratômetro e um goniômetro). Em uma reclamação ao professor Davy, o cientista acusou Faraday de roubar a ideia da agulha magnética giratória. A história assumiu um caráter escandaloso. Davy aceitou a posição de Wollaston. Apenas um encontro pessoal de dois cientistas e a explicação de Faraday sobre sua posição foram capazes de resolver o conflito. Wollaston retirou suas alegações. A relação entre Davy e Faraday perdeu sua antiga confiança. Embora o primeiro não se cansasse de repetir até os últimos dias que Faraday foi a principal descoberta que fez.

Em janeiro de 1824, Faraday foi eleito membro da Royal Society of London. O professor Davy votou contra.


Em 1823 tornou-se membro correspondente da Academia de Ciências de Paris.

Em 1825, Michael Faraday assumiu o lugar de Davy como diretor do laboratório de física e química da Royal Institution.

Após a descoberta de 1821, o cientista ficou dez anos sem publicar trabalhos. Em 1831 tornou-se professor em Woolwich (academia militar), em 1833 professor de química na Royal Institution. Conduziu debates científicos, lecionou em reuniões científicas.

Em 1820, Faraday estava interessado na experiência de Hans Oersted: o movimento ao longo de um circuito de corrente elétrica causava o movimento de uma agulha magnética. A corrente elétrica foi a causa do magnetismo. Faraday sugeriu que, portanto, o magnetismo poderia ser a causa da corrente elétrica. A primeira menção da teoria apareceu no diário de um cientista em 1822. Foram necessários dez anos de experimentos para desvendar o mistério da indução eletromagnética.

A vitória veio em 29 de agosto de 1831. O dispositivo que permitiu a Faraday fazer uma descoberta brilhante consistia em um anel de ferro e muitas voltas de fio de cobre enroladas em suas duas metades. No circuito de uma metade do anel, fechado por um fio, havia uma agulha magnética. O segundo enrolamento foi conectado à bateria. Quando a corrente é ligada, a agulha magnética oscila em uma direção e, quando desligada, oscila na outra direção. Faraday concluiu que um ímã é capaz de converter magnetismo em energia elétrica.

O fenômeno do "aparecimento de uma corrente elétrica em um circuito fechado com uma mudança no fluxo magnético que passa por ele" foi chamado de indução eletromagnética. A descoberta da indução eletromagnética abriu caminho para a criação de uma fonte de corrente - um gerador elétrico.

A descoberta marcou o início de uma nova rodada frutífera de experimentos do cientista, que deu ao mundo "Pesquisa Experimental em Eletricidade". Faraday provou empiricamente a natureza unificada da ocorrência de energia elétrica, independente do método pelo qual a corrente elétrica é causada.

Em 1832, o físico recebeu a medalha Copley.


Faraday tornou-se o autor do primeiro transformador. Ele é dono do conceito de "permissividade dielétrica". Em 1836, através de uma série de experimentos, ele provou que a carga da corrente afeta apenas a casca do condutor, deixando os objetos dentro dela intactos. Na ciência aplicada, um dispositivo baseado no princípio desse fenômeno é chamado de "gaiola de Faraday".

Descobertas e obras

As descobertas de Michael Faraday não são apenas sobre física. Em 1824 descobriu o benzeno e o isobutileno. O cientista deduziu a forma líquida de cloro, sulfeto de hidrogênio, dióxido de carbono, amônia, etileno, dióxido de nitrogênio, obteve a síntese de hexaclorano.


Em 1835, devido a uma doença, Faraday foi forçado a fazer uma pausa de dois anos no trabalho. Suspeita-se que a causa da doença tenha sido o contato de um cientista durante experimentos com vapor de mercúrio. Depois de trabalhar por um curto período de tempo após sua recuperação, em 1840 o professor voltou a sentir-se mal. Eu estava assombrado pela fraqueza, havia uma perda temporária de memória. O período de recuperação foi adiado por 4 anos. Em 1841, por insistência dos médicos, o cientista fez uma viagem à Europa.

A família vivia quase na pobreza. Segundo o biógrafo de Faraday, John Tyndall, o cientista recebia uma pensão de 22 libras por ano. Em 1841, o primeiro-ministro William Lamb, Lord Melbourne, sob pressão pública, assinou um decreto concedendo a Faraday uma pensão estatal de £ 300 por ano.


Em 1845, o grande cientista conseguiu atrair a atenção da comunidade mundial com mais algumas descobertas: a descoberta de uma mudança no plano da luz polarizada em um campo magnético (“efeito Faraday”) e o diamagnetismo (magnetização de uma substância a um campo magnético externo agindo sobre ele).

O governo britânico pediu repetidamente a ajuda de Michael Faraday para resolver problemas relacionados a questões técnicas. O cientista desenvolveu um programa para equipar faróis, métodos de combate à corrosão de navios e atuou como perito forense. Sendo por natureza uma pessoa de boa índole e pacífica, ele se recusou categoricamente a participar da criação de armas químicas para a guerra com a Rússia na Guerra da Crimeia.


Em 1848, ela deu a Faraday uma casa na margem esquerda do Tâmisa, Hampton Court. A rainha britânica pagava as despesas e impostos da casa. O cientista e sua família se mudaram para lá, deixando os negócios em 1858.

Vida pessoal

Michael Faraday foi casado com Sarah Barnard (1800-1879). Sarah é a irmã do amigo de Faraday. A jovem de 20 anos não aceitou imediatamente a proposta de casamento - o jovem cientista teve que se preocupar. O casamento silencioso ocorreu em 12 de junho de 1821. Muitos anos depois, Faraday escreveu:

"Eu me casei - um evento que, mais do que qualquer outro, contribuiu para minha felicidade na terra e meu estado de espírito saudável."

A família Faraday, como a família de sua esposa, são membros da comunidade protestante sandemaniana. Faraday executou o trabalho do diácono da comunidade de Londres, foi repetidamente eleito ancião.

Morte

Michael Faraday estava doente. Nos breves momentos em que a doença retrocedeu, ele trabalhou. Em 1862, ele apresentou uma hipótese sobre o movimento de linhas espectrais em um campo magnético. Peter Zeeman foi capaz de confirmar a teoria em 1897, pelo qual recebeu o Prêmio Nobel em 1902. Faraday Zeeman ligou para o autor da ideia.


Michael Faraday morreu em sua mesa em 25 de agosto de 1867 aos 75 anos. Ele foi enterrado ao lado de sua esposa no cemitério de Highgate, em Londres. O cientista pediu antes de sua morte um funeral modesto, então apenas parentes vieram. O nome do cientista e os anos de sua vida estão gravados na lápide.

  • Em seu trabalho, o físico não se esqueceu das crianças. Palestras para crianças "A História da Vela" (1961) estão sendo republicadas até hoje.
  • O retrato de Faraday é apresentado na nota britânica de 20 libras de 1991-1999.
  • Havia rumores de que Davy não respondeu ao pedido de emprego de Faraday. Certa vez, tendo perdido temporariamente a visão durante um experimento químico, o professor lembrou-se do jovem persistente. Depois de trabalhar como secretário de um cientista, o jovem impressionou tanto Davy com sua erudição que ofereceu a Michael um emprego no laboratório.
  • Depois de voltar de uma turnê européia com a família de Davy, Faraday trabalhou lá como lavador de pratos enquanto esperava por um cargo de assistente na Royal Institution.