Biografie

Michael Faraday: Un adevărat erou științific în spatele electromagnetismului

Michael Faraday: Un adevărat erou științific în spatele electromagnetismului



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Fără lucrarea lui Michael Faraday, nu am avea Teslas sau aproape niciun lucru mecanic modern. Opera și invenția lui Faraday în domeniul electricității au schimbat lumea pentru totdeauna.

Faraday este inventatorul electrolizei, baloanelor, motoarelor electrice, generatoarelor, dinamurilor și multe altele. Dacă nu ați fi conștient de munca lui Faraday, s-ar putea să-l recunoașteți cel puțin din cușca care îi păstrează omonimul, cușca Faraday.

El a fost un om de știință britanic extrem de influent care a transformat parțial electricitatea în ceva ce putea fi valorificat pentru muncă. El a fost un chimist și fizician remarcabil în timpul său, care a creat un corp substanțial de lucrări și experimente care, în cele din urmă, au condus la înțelegerea noastră modernă a electromagnetismului.

Pentru a înțelege magnitudinea intelectului și a realizărilor care au fost Michael Faraday, să aruncăm o privire înapoi la viața și opera sa.

Apropo, știați că Albert Einstein păstra de fapt fotografii cu trei oameni de știință în biroul său? Isaac Newton, James Clerk Maxwell și, da, ați ghicit, Michael Faraday.

Unde a început totul pentru Faraday

Michael Faraday s-a născut pe 22 septembrie 1791 într-o familie relativ săracă din satul Newington, Surrey. Newington urma să devină ulterior absorbit în sudul Londrei. Tatăl său era un fierar care se mutase de fapt din nordul Angliei în căutarea unui loc de muncă mai devreme în 1791.

Mama lui a fost o umilă țărănească care și-a susținut emoțional familia pe tot parcursul educației lor foarte dificile. Michael era unul dintre cei patru copii cărora uneori le-ar fi greu să mănânce suficient. Tatăl lor era adesea bolnav și incapabil de muncă. Un aport constant de alimente a fost departe de a fi ușor pentru familia Faraday.

Michael Faraday va povesti mai târziu în viața sa cum i s-a dat o pâine care trebuia să dureze o săptămână întreagă. Și crezi că ți-e rău ?! Familia sa aparținea unei mici secte creștine. Această sectă a oferit un sprijin spiritual și emoțional substanțial pe tot parcursul vieții sale.

În copilărie, Faraday s-a apucat de curiozitatea de a-l trece, fără să-și lase niciodată copilăria să înțeleagă de ce și să dorească să înțeleagă mai multe despre modul în care funcționează lucrurile.O poveste care amintește de mulți ingineri.

Interesant este că educația sa timpurie a fost într-adevăr foarte rudimentară. El a primit doar elementele de bază, cum ar fi învățarea citirii, scrierii și cifrării la școala duminicală locală. Prima sa ocupație a fost un băiețel de hârtie care livra ziare pentru un comerciant de carte și legător de carte. La vârsta de 14 ani, el chiar a început o ucenicie cu el, una pe care o va urmări în următorii 7 ani.

Cu toate acestea, Faraday era diferit de colegii săi ucenici. Faraday și-ar lua timp să citească de fapt câteva dintre cărțile pe care le lega. Michael a povestit că un articol special despre electricitate din ediția a treia a Enciclopediei Brittanica i-ar prinde în mod special imaginația. De asemenea, a fost puternic influențat de carteConversații despre chimie de Jane Marcet.

Domnul Faraday ar începe chiar să experimenteze la această vârstă fragedă. El a construit de fapt o grămadă voltică slabă prin care avea să efectueze experimente la domiciliu în electrochimie.

Și așa a fost, folosind educația sa relativ umilă, că Faraday s-ar autodidacta și va deveni unul dintre cei mai mari oameni de știință din lume.

Când era mult mai în vârstă, participa regulat la prelegerile lui Sir Humphry Davy, un chimist care a izolat o serie de elemente, precum potasiul și sodiul.

Faraday stătea absorbit de întregul eveniment și făcea note minuțioase.

De fapt, atât de complete erau acestea, încât chiar i-a trimis lui Davy un document de 300 de pagini pentru a servi drept note oficiale pentru prelegeri. El și-a luat, de asemenea, libertatea de a însoți acest lucru cu o scrisoare prin care cerea angajare.

„Nu întrebați, nu primiți” îl respectăm pe domnul Faraday.

Davy a fost clar impresionat, dar l-a respins prompt și amabil pe tânărul Faraday, deoarece în prezent nu avea poziții deschise. Nu l-a uitat însă pe tânăr. De îndată ce unul dintre asistenții săi a fost concediat pentru ceartă, i-a oferit rapid poziția lui Michael.

Desigur, el a sărit cu ocazia și s-a trezit în poziția de invidiat de a asista și învăța chimia de la unul dintre cei mai mari practicanți ai zilei. Despre Davy se spune adesea în glumă că Faraday a fost, în retrospectivă, cea mai mare descoperire a sa vreodată.

Munca timpurie a lui Faraday în chimie

Faraday s-a alăturat pentru prima dată lui Davy în laborator în 1812, la vârsta de 21 de ani. Aceasta a fost o oportunitate pentru Faraday în cariera sa timpurie, deoarece Davy a fost unul dintre cei mai buni chimiști ai timpului său.

Primul proiect la care duoul a lucrat împreună a fost interpretarea structurii moleculare a diferitelor substanțe chimice. Această lucrare timpurie l-a învățat pe Faraday multe despre funcționarea rudimentară a electricității.

În momentul în care Michael Faraday s-a alăturat echipei lui Davy, el se afla în procesul de a răsturna gândirea actuală din chimia zilei. Antoine-Laurent Lavoisier, fondatorul chimiei moderne, și-a finalizat reformele de cunoștințe chimice și a insistat asupra unor principii esențiale pentru viitorii chimiști.

Printre ei, deși erau mulți, era că oxigenul era un element unic. De asemenea, el a dictat că era singurul susținător al arderii și, important aici, era baza tuturor acizilor.

Davy reușise să izoleze sodiul și potasiul, de fapt descoperindu-le, folosind un curent puternic dintr-o baterie galvanică. Bateria a fost utilizată pentru a descompune oxizii acestor elemente, precum și pentru a descompune acidul clorhidric muriatic, care este unul dintre cei mai puternici acizi cunoscuți.

Acest proces a condus la eliberarea hidrogenului, precum și a unor gaze verzi ciudate. Acest gaz verde părea să susțină arderea și să producă acid atunci când este combinat cu apă.

Faraday a lucrat cu Davy până în 1820, care până atunci Faraday însuși devenise unul dintre cei mai importanți chimiști din lume ai vremii.

În mod eficient, învățase tot ceea ce merita să fie învățat despre chimie la acea vreme. Munca sa sub conducerea lui Davy îi oferise o vastă experiență în efectuarea analizelor chimice și a tehnicilor de laborator. El a fost din toate punctele de vedere acum un maestru experimentator.

Michael și-a dezvoltat, de asemenea, propriile opinii teoretice într-o asemenea măsură încât acum l-ar fi ghidat în propria sa lucrare. El va combina tot ceea ce învățase de-a lungul timpului său cu Davy și va șoca lumea științifică cu propriile sale descoperiri.

Michael Faraday a plecat singur și în curând avea să-și câștige renumele devreme printre colegii săi. El își construise o reputație impecabilă de chimist analitic și de multe ori se trezise chemat ca martor expert în procesele legale. De asemenea, a construit o clientelă al cărei sprijin financiar a ajutat la susținerea Instituției Regale.

În 1820 a făcut câteva descoperiri remarcabile, bine pentru chimisti oricum. El a reușit să creeze primii compuși cunoscuți ai clorului și carbonului C2CL6 și C2CL4. El le-a produs prin înlocuirea clorului și hidrogenului în „gaz olefiant”, alias etilenă. Acestea au fost primele reacții de substituție induse și mai târziu vor contesta teoria dominantă a combinației chimice propusă de Jons Jacob Berzelius.

S-a căsătorit cu o femeie pe nume Sarah Barnard în 1821 și s-a stabilit la Royal Institution din Londra. Obiectivul său principal acolo a fost să efectueze experimente și cercetări în jurul magnetismului și electricității.

Abordarea lui Faraday de electricitate la acea vreme era unică pentru omologii săi. El a vizualizat electricitatea mai degrabă ca o vibrație decât ca un flux, un concept care l-ar ajuta să facă descoperiri în jurul electromagnetismului.

Prima sa descoperire la Royal Institution a fost aceea a dispozitivelor care puteau produce rotație electromagnetică sau mișcare circulară din forțele magnetice care înconjoară un fir.

În 1825, Michael lucra la iluminarea gazelor și a reușit să izoleze și să descrie ceva care mai târziu va fi cunoscut sub numele de benzen. În această perioadă, el a ajutat, de asemenea, să pună bazele metalurgiei și metalografiei, în timp ce efectua investigații cu privire la aliajele de oțel.

De asemenea, a lucrat la o misiune a Societății Regale din Londra pentru îmbunătățirea calității ochelarilor și telescoapelor. El a reușit să producă un indice de refracție foarte mare care, mai târziu, în 1845, îl va ajuta să descopere diamagnetismul.

Lucrările ulterioare ale lui Faraday în electromagnetism și electroliză

Faraday a continuat să descopere inducția electromagnetică, procesul de producere a forțelor electromotoare în conductori datorită câmpurilor magnetice. Dacă sună un sunet, este modul în care funcționează generatoarele și motoarele electrice.

Hans Christian Ørsted descoperise, în 1820, că trecerea unui curent electric printr-un fir produce un câmp magnetic. Descoperirile sale au fost susținute de André-Marie Ampére, care a arătat că forța magnetică părea să fie și o forță circulară. Ampére a arătat, de fapt, că câmpul magnetic părea să formeze un cilindru în jurul firului. Aceasta a fost prima dată când aceasta a fost propusă vreodată.

Faraday a înțeles, aproape intuitiv, ce implica acest lucru. El a menționat că, dacă un stâlp ar putea fi izolat, acesta ar trebui să formeze o mișcare circulară constantă în jurul firului de transport curent. Având în vedere această ipoteză, împreună cu geniul său pentru experimentare, el a decis să demonstreze acest lucru cu propriul său aparat.

Dispozitivul său a transformat energia electrică în energie mecanică. Michael Faraday tocmai a creat primul motor electric din lume.

Faraday a lucrat pentru a-și concretiza ideile și cunoștințele în jurul electromagnetismului, creând ceva numit inel de inducție în 1831. Acest dispozitiv a fost în esență un transformator care a generat electricitate într-un fir datorită forțelor magnetice dintr-un alt fir.

Era revoluționar la acea vreme.

Michael își bate ideile în viteză

Faraday nu s-a oprit aici, desigur. A început să se uite la imaginea de ansamblu și să contemple natura electricității în general. Spre deosebire de majoritatea contemporanilor săi de pe vremea respectivă, Faraday era convins că electricitatea nu este un fluid material care curge prin fire, ca apa dintr-o conductă.

El a insistat, în schimb, că trebuie să fie o vibrație sau o forță care s-a mișcat cumva prin fire ca rezultat al tensiunilor create în conductor. Unul dintre primele sale experimente după motorul său a fost să treacă o rază de lumină polarizată printr-o soluție electrochimică în descompunere.

Ideea a fost de a detecta tulpinile intermoleculare pe care le postulase că ar trebui să aibă loc în prezența unui curent electric. El va reveni în continuare la această idee până în anii 1820, dar, din păcate, fără rezultat.

La începutul anilor 1830, Michael Faraday a încercat să determine cum a fost produs un curent indus. Bazându-se pe experimentul său original folosind un electromagnet, el a încercat acum un magnet permanent.

Experimentarea sa a constatat că mutarea magnetului în și în afara unei bobine de sârmă a indus de fapt un curent. Faraday era, de asemenea, deja conștient de faptul că câmpul magnetic este făcut vizibil folosind piloți de fier stropiți pe niște hârtie sau carton deținut deasupra magnetului.

El a asociat „liniile de forță” afișate de depuneri trebuie să fie acele linii de tensiune din mediu, aer, pe care le postulase anterior.

În curând va descoperi legea care determină producția de curenți electrici de către magneți. Și anume, magnitudinea unui curent a fost dependentă de numărul de linii de forță tăiate de conductor pe unitate de timp.

Faraday s-a bazat rapid pe acest lucru realizând că ar putea produce un curent continuu prin rotirea unui disc de cupru între polii unui magnet. Curentul ar putea fi „scos” prin scoaterea cablurilor de pe jantă și centrul discului. Acesta a fost, de fapt, primul dinam.

Acesta a fost strămoșul direct al motoarelor electrice moderne, deși același principiu, dar invers, pentru a roti discul.

Legile electrolizei

În timp ce continua cercetările în domeniul electricității, s-a sprijinit puternic pe fundalul său de chimist de renume mondial. A făcut o muncă extinsă în domeniul electrochimiei, unde a dezvoltat prima și a doua lege a electrolizei.

Aceste legi prevăd că„cantitatea de schimbare chimică produsă de un curent la limita electrod-electrolit este proporțională cu cantitatea de electricitate utilizată, iar cantitățile de schimbări chimice produse de aceeași cantitate de electricitate în diferite substanțe sunt proporționale cu greutățile lor echivalente.”

ÎN LEGĂTURĂ: CUM FUNCȚIONEAZĂ O CUSCĂ FARADAY?

Explicat mai simplu fluxurile de electricitate pot fi utilizate pentru a declanșa reacții chimice. În termeni practici sub formă de electroliză, aceasta înseamnă că electricitatea poate fi utilizată pentru a produce hidrogen din molecule de apă, pentru a depune compuși metalici pe suprafețe (galvanizare) și pentru a extrage elemente metalice pure din soluții.

La fel ca în multe subiecte științifice, este mult mai ușor să înțelegeți electroliza prin imagini. Aruncați o privire la videoclipul rapid de mai jos pentru a înțelege cum funcționează electroliza și importanța acestei descoperiri de la Faraday.

Munca lui Faraday în domeniul electrolizei a pus bazele acestei industrii esențiale.

Lichefierea și refrigerarea gazelor

În 1823, Michael Faraday s-a bazat pe ideile lui John Dalton și și-a dovedit ideile aplicând pentru prima dată presiune asupra gazului de clor și a amoniacului.

Lichidarea cu succes a amoniacului a avut un interes deosebit. Când a lăsat din nou evaporarea amoniacului, a observat că a cauzat răcirea. Deși acest principiu fusese afișat public de William Cullen în 1756, lucrările lui Faraday arătaseră că pompele mecanice puteau fi folosite pentru a transforma gazul în lichid la temperatura camerei.

Frumusețea acestei descoperiri a fost că gazul ar putea fi presat și lichidat și lăsat să se evapore și să se răcească continuu într-un sistem închis. Întreaga secvență ar putea fi repetată ad infinitum, atâta timp cât sistemul a fost sigilat. Aceasta este baza tuturor frigiderelor moderne și a sistemelor de pompă de căldură cu sursă de aer.

Bunsen Burner (un fel de)

Michael Faraday a fost un mare inventator practic care l-a determinat să producă un precursor la una dintre cele mai iconice piese de echipament de laborator, Bunsen Burner. El a combinat aerul și gazul înainte de a-l aprinde, evident, pentru a oferi o formă ușor accesibilă de temperatură ridicată.

Lucrările sale timpurii au fost dezvoltate ulterior de Robert Wilhelm Bunsen pentru a produce un echipament amintit cu drag de mulți studenți din științe din întreaga lume.

Cusca Faraday

În 1836, Michael Faraday descoperise că, atunci când un conductor electric este încărcat, toate taxele suplimentare se află în exteriorul acestuia. Prin extensie, acest lucru ar însemna că taxa suplimentară nu „apare” în interiorul unei camere sau cuști metalice.

Același principiu poate fi folosit și în îmbrăcămintea reală, așa-numitele costume Faraday. Aceste haine de îmbrăcăminte au o căptușeală metalică care păstrează purtătorul în siguranță de orice sursă electrică externă.

Cuștile Faraday sunt, de asemenea, utilizate pentru a proteja echipamentele electrice sensibile și în timpul experimentelor electrochimice pentru a preveni interferențele externe. Ele sunt, de asemenea, utilizate pentru a crea zone moarte pentru comunicațiile mobile astăzi.

Benzen

În 1825, Michael Faraday a descoperit această moleculă „minune” din reziduurile uleioși lăsate în urma producției de gaz pentru iluminat la Londra.

Benzenul este una dintre cele mai importante substanțe din chimie. Obișnuia să producă multe materiale noi și a ajutat la înțelegerea lipirii. Benzenul se situează de fapt printre primele 20 de substanțe chimice, după volumul producției, în S.U.A.

Este o componentă vitală a multor materiale plastice, rășini, nailon, cauciucuri, lubrifianți, coloranți, medicamente pentru a numi doar câteva.

Diamagnetism

Cu toții suntem familiarizați intuitiv cu feromagnetismul sau cu curgerea ta a magnetului morii, dar Faraday a descoperit, în 1845, că toate substanțele sunt diamagnetice. Desigur, există o mare variație a forței fenomenelor din natură.

Diamagnetismul este o direcție opusă unui câmp magnetic aplicat. Dacă substanța în cauză a prezentat un diamagnetism puternic, aceasta va fi puternic respinsă de polul nord al unui magnet.

În mod uimitor, aceasta poate fi utilizată pentru a produce levitație în majoritatea materialelor cu un magnet suficient de puternic. Chiar și viețuitoarele, ca o broască, pot „sfida” gravitația cu un câmp magnetic puternic.

Moarte și moștenire

Michael Faraday a murit la vârsta de 75 de ani pe 25 august 1867. A fost supraviețuit de soția sa. Cuplul nu a avut copii. Faraday fusese un creștin devotat toată viața. De asemenea, a avut legături puternice cu acea mică sectă, Sandemanians, încă din copilărie.

Datorită contribuțiilor sale la știință, în viață, i se oferise un spațiu de înmormântare la Westminster Abbey împreună cu regii și reginele Marii Britanii, chiar și Sir Isaac Newton. El a respins această ofertă în favoarea unei înmormântări mai modeste. Puteți găsi mormântul său în cimitirul Highgate din Londra. Soția sa, Sarah, este îngropată și el.

O statuie a fost ridicată în cinstea sa în Savoy Place, Londra. Se află în afara instituției de inginerie și tehnologie. Există diverse alte statui, școli, parcuri și alte monumente dedicate omului care a contribuit atât de mult la omenire. Există, de asemenea, multe străzi numite după el în Marea Britanie și SUA.

Bineînțeles, i s-a acordat premiul suprem prin apariția pe reversul bancnotei Seriei E £ 20 Bank of England. Michael are, de asemenea, un premiu special al Societății Regale din Londra numit după el pentru „excelență în comunicarea științei către publicul din Marea Britanie”.

Ultimul cuvânt

Michael Faraday a scris, de asemenea, o serie de scrisori și jurnale la vremea sa, toate acestea fiind disponibile pe scară largă și recomandate cu atenție pentru orice fan Faraday.

Deși provine dintr-o familie săracă, Michael Faraday ar lucra neobosit pentru a se educa mai întâi. El și-ar dedica apoi viața căutării cunoașterii. Tenacitatea sa l-ar vedea să devină unul dintre cei mai importanți oameni de știință din lume. Realizările sale sunt și mai remarcabile, având în vedere umilele sale începuturi într-o lume dominată de clasa privilegiată. Printre numeroasele sale descoperiri și invenții, el a fost, de asemenea, imortalizat ca unitatea SI pentru capacitate,plătit, sau F.


Priveste filmarea: What is Faradays Law of Induction? Demonstrated and Explained (August 2022).