В 1848 году королева Виктория подарила Фарадею дом на левом берегу Темзы в Хэмптон-Корте. Британская корона оплачивала содержание дома и налоги. Ученый, бросивший свое дело в 1858 году, переехал к семье.
Майкл Фарадей
Майкл Фарадей был английским химиком и физиком-экспериментатором, разработавшим теорию электромагнитного поля. Он открыл электромагнитную индукцию, которая легла в основу промышленного производства электроэнергии и ее применения в наше время.
Майкл Фарадей родился 22 сентября 1791 года в Ньюингтон Баттс недалеко от Лондона. Его отцом был Джеймс Фарадей (1761-1810), английский кузнец, а матерью — Маргарет (1764-1838). Кроме Майкла, в семье росли брат Роберт и сестры Элизабет и Маргарет. Живя в бедных условиях, Майкл не смог закончить школу и в возрасте 13 лет работал в книжном магазине в качестве распространителя.
Он не смог завершить свое образование. Его жажда знаний утолялась чтением книг по физике и химии, которые в изобилии продавались в книжном магазине. Молодой человек провел свои первые эксперименты и построил источник энергии — лейденский кувшин. Его отец и брат поддерживали Майкла в его стремлении к исследованиям.
В 1810 году 19-летний юноша стал членом Философского клуба, где читал лекции по физике и астрономии. Михаил принимал участие в научной полемике. Талантливый молодой человек привлек внимание научного сообщества. Покупатель книжного магазина Уильям Дэнс подарил Майклу билет на цикл лекций по химии и физике Хамфри Дэви (основатель электрохимии, первооткрыватель химических элементов калия, кальция, натрия, бария и бора).
Будущий ученый переписал лекции Хамфри Дэви, переплел их и отправил профессору вместе с письмом, в котором просил устроить его на работу в Королевский институт. Дэви взял на себя управление состоянием молодого человека, и вскоре 22-летнему Фарадею предложили работу ассистента в химической лаборатории.
Начало научной карьеры
Будучи молодым лаборантом, Фарадей никогда не упускал возможности посетить лекции, в которых он принимал участие. Кроме того, молодой человек проводил собственные химические эксперименты с благословения своего профессора. Его добросовестность и умение выполнять свою работу сделали его постоянным помощником Дэви.
В 1813 году Дэви взял Фарадея в качестве своего секретаря в двухлетнее путешествие по Европе. Во время своей поездки ученый встретился со светилами мировой науки.
Еще в 1820 году Фарадей заинтересовался опытом Ганса Эрстеда, согласно которому движение электрического тока в цепи вызывает движение магнитной стрелки. Майкл предположил, что, следовательно, причиной электрического тока может быть магнетизм. Первое упоминание об этой теории появилось в дневнике ученого в 1822 году. Потребовалось 10 лет, чтобы разгадать загадку электромагнитной индукции.
Победа была достигнута 29 августа 1831 года. Прибор, с помощью которого Фарадей сделал гениальное открытие, состоял из железного кольца и нескольких витков медной проволоки, намотанных на две половинки. В контуре одной половины кольца, которая была замкнута проводом, находилась магнитная стрелка. Вторая обмотка была подключена к аккумулятору. Когда ток был включен, магнитная стрелка колебалась в одном направлении; когда ток был выключен, она колебалась в другом направлении. Фарадей пришел к выводу, что магнит может преобразовывать магнетизм в электричество.
Явление, когда электрический ток в замкнутой цепи вызывается изменением магнитного потока, протекающего через нее, было названо электромагнитной индукцией. Его открытие открыло путь к созданию источника энергии — электрического генератора.
Открытие этого закона дало толчок новому плодотворному циклу экспериментов ученого, подарившего миру «Экспериментальные исследования по электричеству». Фарадей экспериментально доказал однородность возникновения электричества, независимо от способа, которым вызван электрический ток. В 1832 году физик был награжден медалью Копли.
Фарадей был изобретателем первого трансформатора. Ему приписывают концепцию проницаемости. В 1836 году он продемонстрировал с помощью серии экспериментов, что заряд электричества действует только на оболочку проводника, оставляя предметы внутри него незатронутыми. В прикладной науке устройство, основанное на принципе этого явления, называется «клеткой Фарадея».
Дальнейшие исследования
Открытия Майкла относятся не только к физике. В 1824 году он открыл бензол и изобутилен. Он разработал жидкие формы хлора, сероводорода, диоксида углерода, аммиака, этилена и диоксида азота и синтезировал гексахлоран.
В 1835 году Фарадей был вынужден прервать свою работу на два года из-за болезни. Причиной его болезни мог стать контакт с парами ртути во время экспериментов. После недолгого выздоровления профессор снова почувствовал себя больным в 1840 году. Он страдал от слабости и временной потери памяти. Период восстановления длился 4 года. В 1841 году, по настоянию врачей, ученый предпринял поездку в Европу.
При этом семья гения жила почти в нищете. По словам биографа Фарадея Джона Тиндалла, ученый получал пенсию в размере 22 фунтов в год. В 1841 году под давлением общественности премьер-министр Уильям Лэмб, лорд Мельбурн, подписал указ о назначении Фарадею государственной пенсии в размере 300 фунтов в год.
В 1845 году великому ученому удалось привлечь внимание мировой общественности еще несколькими открытиями: изменением плоскости поляризованного света в магнитном поле («эффект Фарадея») и диамагнетизмом (намагничивание вещества в направлении, противоположном действующему на него внешнему магнитному полю).
От бедности к науке
Майкл Фарадей родился в семье рабочего класса 22 сентября 1791 года. Его отец и старший брат были кузнецами. Они жили очень скромно в одном из беднейших кварталов британской столицы. Хроническая бедность не позволила мальчику получить достойное образование, поэтому с 13 лет он работал. Тяжелая жизнь усилила его жажду знаний, и юный Майкл с увлечением читал каждую книгу, которая попадалась ему на глаза.
Ему особенно нравилось читать научную литературу, особенно по физике и химии, а также статьи по электричеству. Работа переплетчика научила его различным экспериментам, которые любознательный молодой человек с завидным постоянством пытался повторить дома. Таким образом, за 7 лет работы в мастерской Фарадей узнал больше, чем многие его сверстники в учебных заведениях. На свои скудные заработки молодой человек покупал химикаты, с которыми проводил различные эксперименты. Семья разделяла увлечения Майкла, а его старший брат платил по 1 шиллингу за посещение лекций в Философском обществе.
На пути к мечте
Во время этих курсов у начинающего ученого появился живой интерес к науке, что было отмечено одним из клиентов лаборатории. Он помог жаждущему юноше посещать лекции самого известного английского химика того времени Хемфи Дэви, чьи наблюдения Фарадей тщательно записывал. Затем он переплел эти записи и отправил их Дэви вместе с письмом. Это был смелый и отчаянный шаг Майкла, который не понравился Дэви. Однако через несколько дней Гемфи повредил глаз во время другого эксперимента, и ему срочно понадобился ассистент. В этот момент просьба Фарадея о работе пришла как раз вовремя. Тем более, что в то время он уволился из лаборатории, поскольку его работа там стала отвлекать от научной деятельности.
Ученый пригласил молодого человека работать ассистентом в Королевском фонде. Вскоре Фарадей вместе со своим наставником отправился в путешествие по научным центрам Старого Света. Двухлетнее путешествие было очень плодотворным — новичок познакомился со многими деятелями науки, в том числе с М. Шеврелем, Ж.Л. Гей-Люссаком и другими. Они заметили большой талант молодого англичанина.
После возвращения домой Майкл некоторое время работал с Дэйви, а затем начал самостоятельные исследования. К этому времени он уже был признанным ученым, опубликовавшим около 40 работ в области химии. В своих экспериментах ему удалось сжижить хлор и получить бензол и аммиак. Фарадей обнаружил гипнотический эффект паров эфира. В это же время он провел эксперимент по плавке стали с добавлением никеля, что привело к открытию свойств нержавеющей стали.
В 1820 году датский физик Х. Эрстед описал магнитный эффект электричества, что вызвало у Фарадея большой интерес к исследованию взаимосвязи между электрическими и магнитными полями. Год спустя он создал прототип электродвигателя, наблюдая за магнитом, вращающимся вокруг проводника, по которому протекал ток. Вскоре появилась его работа «История электромагнетизма», в которой автор заявил, что электричество может быть преобразовано в магнетизм.
Отношения с Дэви ухудшились, и хотя за кулисами оба хвалили друг друга, а Хамфри обычно называл свое лучшее достижение «открытием» Фарадея, отчуждение росло. В 1824 году Майкл был избран членом Королевского общества, но именно Дейви выступил против него.
Научные достижения
Фарадей исследовал взаимосвязь между различными видами энергии и решил преобразовать магнетизм в электричество. И он выполнил эту задачу с большим успехом. Майкл попытался использовать свойства электромагнита в обратном направлении, чтобы генерировать электричество с помощью магнита. В августе 1831 года ученому удалось открыть явление электромагнитной индукции, что помогло ему построить первый в мире электрический генератор. Современные бытовые и промышленные приборы стали на несколько порядков сложнее, но они по-прежнему функционируют по принципам, заложенным гениальным английским физиком. Именно так работают паровые машины и генераторы на электростанциях для производства энергии.
Чтобы подтвердить открытый им закон электромагнитной индукции, ученый разработал оптическое устройство для преобразования механической энергии в электрическую — диск Фарадея. По разным причинам он не нашел широкого применения, но сыграл важную роль в дальнейших научных исследованиях.
Диск Фарадея был первым электромагнитным генератором. Когда диск вращается, он генерирует постоянное напряжение
До Фарадея человечество знало две формы электричества — статическое электричество и гальванический ток. Ни то, ни другое не нашло широкого практического применения из-за своих особенностей, чего нельзя сказать об индукционной энергии. Он имеет значительные напряжения, работает непрерывно и встречается в больших количествах.
В отличие от Эдисона, Майкл совсем не был заинтересован в применении своих открытий — его главной заботой было как можно глубже изучить природу. Он принципиально не патентовал свои изобретения и отвергал выгодные коммерческие предложения.
эксперименты
Жизнь Майкла Фарадея была полна изобретений и экспериментов. Ниже подробно описаны два из его самых важных экспериментов, которые были выдающимися для человечества.
Закон Фарадея
Чтобы доказать то, что известно как закон Фарадея или закон электромагнитной индукции, Майкл Фарадей взял картон в форме трубки, на которую намотал изолированный провод, чтобы сформировать катушку.
Затем он взял катушку и подключил ее к вольтметру, чтобы измерить индуцированную электродвижущую силу при прохождении магнита через катушку.
В этом эксперименте Фарадей обнаружил, что магнит не может создавать электродвижущую силу в состоянии покоя, хотя в состоянии покоя он создавал сильное магнитное поле. Это отражается в том, что поток через катушку не изменяется.
Когда магнит приближается к катушке, магнитный поток быстро увеличивается, пока магнит не окажется внутри катушки. Как только магнит проходит через катушку, этот поток уменьшается.
Клетка Фарадея
Катушка Фарадея — это структура, которую этот ученый использовал для защиты элементов от поражения электрическим током.
Фарадей провел этот эксперимент в 1836 году, когда обнаружил, что перегрузка на динамик влияет на то, что находится снаружи, а не на то, что на нем установлено.
Чтобы доказать это, Фарадей обложил стены комнаты фольгой и создал высоковольтные разряды через электростатический генератор вне комнаты…..
Проверяя с помощью электроскопа, Фарадей смог определить, что в комнате…. нет электрических зарядов.
Теперь этот принцип можно наблюдать в кабелях и сканерах, а также в других объектах, которые действуют как клетки Фарадея, например, в автомобилях, лифтах и даже самолетах.
Основные вклады
Построение устройств «электромагнитного вращения»
После того, как датский физик и химик Ханс Кристиан Эрстед открыл электромагнитный эффект, Хамфри Дэви и Уильям Хайд Волластон попытались создать электродвигатель, но потерпели неудачу.
После обсуждения этой проблемы с двумя учеными Фарадею удалось сконструировать два устройства, которые сделали возможным то, что он назвал «электромагнитным вращением».
Одно из этих устройств, известное сегодня как «ковалентный двигатель», производило непрерывное круговое движение, создаваемое магнитной силой, циркулирующей вокруг провода, который простирался в ртутный контейнер с магнитом внутри. Если подать ток на проволоку с химической батареей, она будет вращаться вокруг магнита
Этот эксперимент лег в основу современной электромагнитной теории. После этого открытия Фарадей был настолько взволнован, что опубликовал результаты, не посоветовавшись с Волластоном или Дэви, что привело к спорам в Королевском обществе и назначению Фарадея на другие виды деятельности вне электромагнетизма.
Сжижение газа и охлаждения (1823 г.)
Основываясь на теории Джона Дальтона о том, что все газы могут быть переведены в жидкое состояние, Фарадей доказал правильность этой теории в эксперименте, а также предложил основу, на которой работают современные холодильники и морозильники.
Сжижая (повышая давление и понижая температуру газа) хлор и аммиак до газообразного состояния, Фарадей смог перевести эти вещества, которые считались «постоянно газообразными», в жидкое состояние.
Ему также удалось вернуть аммиак в газообразное состояние, отметив, что этот процесс запускается при охлаждении.
Это открытие показало, что механический насос может превратить газ в жидкость при комнатной температуре, вызвать его охлаждение при возвращении в газообразное состояние и снова сжать его в жидкость.
Открытие бензола (1825)
Фарадей открыл молекулу бензола, выделив и идентифицировав ее из маслянистого остатка, образующегося при производстве осветительного газа, который он назвал «бикарбонат водорода»…..
Он считал, что это открытие представляет собой крупное достижение в химии, поскольку бензол получил практическое применение.
Открытие электромагнитной индукции (1831)
Электромагнитная индукция была великим открытием Фарадея, которого он добился, соединив две магнитные катушки с проводами на противоположных концах железного кольца.
Фарадей подключил катушку соленоида к гальванометру и наблюдал, как она включает и выключает другую батарею.
Когда он отсоединил и подсоединил соленоид, он заметил, что при протекании тока через один соленоид, в другом временно индуцировался другой ток.
Эта индукция была вызвана изменением магнитного потока, которое происходило при отключении и подключении батареи.
Этот эксперимент теперь известен как «взаимная индукция», которая возникает, когда изменение тока в одном индукторе вызывает напряжение в соседнем индукторе. Это механизм, с помощью которого работают трансформаторы.
Законы электролиза (1834)
Майкл Фарадей также был одним из главных людей, ответственных за создание науки электрохимии — науки, ответственной за разработку батарей, используемых сегодня в мобильных устройствах.
Последние годы ученого Фарадея: жизнь и смерть
К тому времени, когда он начал свою преподавательскую карьеру и получил кафедру, во всем мире уже было известно, что это за человек и чего он стоит. Однако он никогда не «воротил нос», всегда был добросердечным и мягким, сострадал страданиям других и был готов помочь.
В 1852 году, к началу Крымской войны, британское правительство хотело, чтобы Майкл Фарадей принял участие в разработке передового химического оружия массового поражения. Когда ему сообщили о приглашении, ученый необычайно разозлился. Он метался по комнате, потрясая кулаками и стуча сапогами. В ответном письме Короне он назвал это предложение неуместным и аморальным. Больше ему ничего не предложили.
На сороковом году жизни ученый тяжело заболел, и медицинская профессия была в смятении. Было совершенно непонятно, почему его сила внезапно ослабла, память ухудшилась, и он больше не хотел общаться с другими. Современные ученые считают, что эксперименты с ртутью, пары которой он, возможно, вдыхал, не прошли для него бесследно. В сорок первом году «увеселительная поездка» в Европу немного помогла, и он снова смог работать. К сорока пяти годам он изобрел изменение плоскости поляризации света в веществе, известное как эффект Фарадея.
Верчение столов и Нобелевская премия
Явление диамагнетизма стало его последней большой работой. Немного успокоившись, болезнь вновь одолела ослабевшего гения, но все же ему удалось разоблачить обман экстрасенсов, которые перевернули все его карты. Разгневанные оккультисты начали писать ему гневные и угрожающие послания. Но Фарадей ответил в своей обычной полушутливой, полусерьезной манере, что все жалобы исходят только от самих духов и призраков, а не от звонящих.
В возрасте пятидесяти восьми лет он окончательно вышел на пенсию и поселился в загородном доме, предоставленном ему королевой. Его здоровье ухудшалось через регулярные промежутки времени, но иногда случались перерывы. В одном из них, на шестьдесят втором году жизни, он даже предположил, что электромагнитные волны могут отклонять спектральные линии. Правда, несовершенство технологий тех лет не позволяло проводить адекватные эксперименты. Вместо этого эксперименты проводил Питер Зееман, ученый, получивший за них Нобелевскую премию во втором году двадцатого века.
Финал жизни шотландского физика
До последних дней жизни уважаемый ученый не оставлял свою работу и терпел боль и все более частые провалы в памяти. Некоторые ошибочно полагают, что он пережил свою любимую жену, но это не так, поскольку надписи на надгробиях противоречат этому. 25 августа 1867 года Майкл Фарадей умер в своем кабинете, склонившись над бумагами и держа в руках ручку.
Королева Виктория, зная о его заслугах, пожелала похоронить его с полными почестями в северной части Вестминстерского аббатства. Однако желания самого Фарадея были исполнены. Он хотел скромную похоронную службу и обычную могилу. Его могила до сих пор находится на Хайгейтском кладбище, где также похоронены люди не англиканской веры. Королева также настаивала на этом: В аббатстве рядом с могилой великого Ньютона установлена мемориальная доска с именем физика и химика.
Почитание памяти Майкла Фарадея
Открытия и труды
Открытия Майкла Фарадея связаны не только с физикой. В 1824 году он открыл бензол и изобутилен. Он открыл жидкие формы хлора, сероводорода, диоксида углерода, аммиака, этилена и диоксида азота и сумел синтезировать гексахлоран.
В 1835 году Фарадей был вынужден прервать свою работу на два года из-за болезни. Предполагалось, что причиной его болезни стал контакт с парами ртути во время экспериментов. После недолгого выздоровления профессор снова почувствовал себя больным в 1840 году. Он страдал от слабости и временной потери памяти. Период восстановления длился 4 года. В 1841 году, по настоянию врачей, ученый предпринял путешествие в Европу.
Семья жила почти в нищете. По словам биографа Фарадея Джона Тиндалла, ученый получал пенсию в размере 22 фунтов стерлингов в год. В 1841 году под давлением общественности премьер-министр Уильям Лэмб, лорд Мельбурн, подписал указ о назначении Фарадею государственной пенсии в размере 300 фунтов в год.
В 1845 году великому ученому удалось привлечь внимание общественности еще несколькими открытиями: обнаружением изменения плоскости поляризованного света в магнитном поле («эффект Фарадея») и диамагнетизма (намагничивание вещества во внешнем магнитном поле).
Английское правительство неоднократно обращалось к Майклу Фарадею за помощью в решении технических проблем. Ученый разработал программу оснащения маяков, методы борьбы с коррозией на кораблях и работал в качестве криминалиста. Будучи по натуре добрым и миролюбивым человеком, он категорически отказался участвовать в разработке химического оружия для войны с Россией в Крымской войне.
В 1848 году королева Виктория подарила Фарадею дом на левом берегу Темзы в Хэмптон-Корте. Британская королева оплачивала расходы и налоги на содержание дома. Ученый поселился в доме вместе с семьей и уехал в 1858 году.
Личная жизнь
Майкл Фарадей был женат на Саре Барнард (1800-1879). Сара была сестрой друга Фарадея. Предложение о браке 20-летняя девушка приняла не сразу — молодому ученому пришлось поволноваться. Тихая свадьба состоялась 12 июня 1821 года. Много лет спустя Фарадей написал:
«Я женат — событие, которое больше, чем что-либо другое, способствовало моему земному счастью и здоровому душевному состоянию».
Семья Фарадея, как и семья его жены, принадлежала к сандемановской протестантской общине. Фарадей служил дьяконом в лондонской общине и неоднократно избирался старейшиной.
Смерть
Майкл Фарадей был болен. В короткие моменты, когда болезнь утихала, он работал. В 1862 году он выдвинул гипотезу о том, что спектральные линии движутся в магнитном поле. Питер Зееман смог подтвердить эту теорию в 1897 году, за что получил Нобелевскую премию в 1902 году. Фарадей был назван автором идеи.
Майкл Фарадей умер в своем кабинете 25 августа 1867 года в возрасте 75 лет. Он похоронен рядом со своей женой на Хайгейтском кладбище в Лондоне. Перед смертью ученый попросил о скромном погребении, поэтому на похоронах присутствовали только родственники. На надгробии указаны имя и годы жизни ученого.
Смерть
Фарадей часто и тяжело болел. В те месяцы, когда он не был так болен, он продолжал свою работу. В 1862 году он выдвинул гипотезу о движении спектральных линий в магнитном поле, но не смог ее подтвердить. Только в 1897 году ученому Питеру Зееману удалось доказать справедливость этой теории. Это открытие принесло ему Нобелевскую премию в 1902 году. Питер свободно признал, что Фарадей был инициатором этой идеи.
Великий ученый умер 25 августа 1867 года прямо в своем кабинете. Он не дожил до своего 76-летия. Последним местом упокоения Фарадея стало кладбище Хайгейт в Лондоне. Перед смертью он настоял на том, чтобы его похороны были скромными, чтобы на службе присутствовали только близкие ему люди. На могиле Майкла установлена табличка с его именем, датой рождения и датой смерти.
Интересные факты
- Несмотря на загруженность по работе, Фарадей находил время на детей. Он написал цикл лекций «История свечи», которые издаются и сейчас.
- Портрет ученого имеется на английской купюре достоинством 20 фунтов, выпущенной в 1991-1999-м годах.
- Профессор Дэви не сразу ответил на настойчивые просьбы Фарадея, с которыми он обращался по поводу работы. Только после временной потери зрения в результате неудачного опыта, профессор решил пригласить настойчивого юношу.
- После того, как Фарадей вернулся с Дэви и его семьей из Европы, ему пришлось ждать назначения на должность ассистента. Молодой человек зря времени не терял, он устроился в Королевский институт посудомойщиком.
- Силы природы и их соотношения
- Силы материи и их взаимоотношения
- Избранные работы по электричеству
- Экспериментальные исследования по электричеству, в трёх томах
Ссылки
Для нас важно, чтобы информация была актуальной и правильной. Если вы обнаружили ошибку или неточность, пожалуйста, сообщите нам об этом. Выделите ошибку и нажмите комбинацию клавиш Ctrl+Enter .
