MICHAEL FARADAY: BIOGRAFIJA, EKSPERIMENTI I PRILOZI - ZNANOST - 2024

Michael Faraday (Newington Butt, 22. rujna 1791. - Hampton Court, 25. kolovoza 1867.) bio je fizičar i kemičar britanskog podrijetla čiji su glavni doprinosi u područjima elektromagnetizma i elektrokemije. Među njegovim doprinosima znanosti, a samim tim i čovječanstvu, možemo istaknuti njegov rad o elektromagnetskoj indukciji, dijamagnetizmu i elektrolizi.

Zbog ekonomskih uvjeta u svojoj obitelji, Faraday je stekao malo formalnog obrazovanja, pa je od četrnaeste godine bio zadužen za popunjavanje tih nedostataka, radeći veliku količinu čitanja tijekom svog naukovanja kao knjigovođa.

Jedna od knjiga koju je vezao i koja je najviše utjecala na znanstvenika bila je Poboljšanje uma Isaaca Wattsa.

Faraday je bio izvrstan eksperiment i prenosio je svoja otkrića na lako razumljivom jeziku. Iako njegove matematičke sposobnosti nisu bile najbolje, James Clerk Maxwell sažeo je svoj rad i rad drugih u grupi jednadžbi.

Riječima Clerka Maxwella: "Primjena sila sile pokazuje da je Faraday zaista bio sjajan matematičar, od koga bi budući matematičari mogli izvući vrijedne i plodne metode."

Jedinica električnog kapaciteta Međunarodnog sustava jedinica (SI) nazvana je Farad (F) u njegovu čast.

Kao kemičar, Faraday je otkrio benzen, proveo istraživanja na klor-klatratu, oksidacijskom brojevnom sustavu i stvorio ono što će postati poznato kao prethodnik Bunsenovog plamenika. Pored toga, popularizirao je pojmove: anoda, katoda, elektron i ion.

Na području fizike njegova su se istraživanja i eksperimenti usredotočili na elektricitet i elektromagnetizam.

Njegovo proučavanje magnetskog polja bilo je od presudne važnosti za razvoj koncepta elektromagnetskog polja, a njegov izum, nazvan od strane "Elektromagnetski uređaji za rotaciju", bio je prethodnik trenutnog elektromotora.

Biografija

Michael Faraday rođen je 22. rujna 1791. godine u četvrti Newington Butt, koja se nalazi južno od Londona, u Engleskoj. Njegova obitelj nije bila bogata, pa mu formalno obrazovanje nije bilo jako opsežno.

Michaelov otac dobio je ime James i on je bio praktičar nauke kršćanstva. Sa svoje strane, njezina se majka zvala Margaret Hastwell, a prije udaje za Jamesa radila je kao kućna radnica. Michael je imao 3 braće i sestre i bio je pretposljednja djeca braka.

Kad je Michael imao četrnaest godina, radio je zajedno s Georgeom Riebauom, koji je bio prodavač i knjigovođa. Michael je ostao u ovom radu sedam godina, a za to se vrijeme mogao približiti čitanju.

U to su ga vrijeme počeli privlačiti znanstveni fenomeni, posebice oni povezani s električnom energijom.

Produbljivanje treninga

U dobi od 20 godina, 1812., Michael je počeo prisustvovati različitim konferencijama, gotovo uvijek ih je pozvao William Dance, engleski glazbenik koji je osnovao Royal Philharmonic Society.

Neki od govornika kojima je Michael imao pristup bili su John Tatum, britanski filozof i znanstvenik, i Humphry Davy, kemičar engleskog porijekla.

Veza s Humphry Davy

Michael Faraday bio je vrlo metodičan čovjek i napisao je sasvim specifične bilješke koje je slao Davyju zajedno s bilješkom tražeći posao.

Te su bilješke činile knjigu na oko 300 stranica i Davy im se jako svidio. Potonji je neko vrijeme kasnije pretrpio nesreću u laboratoriju, što mu je teško oštetilo vid.

U tom je kontekstu Davy angažirao Faradaya kao svog pomoćnika. U isto vrijeme - 1. ožujka 1813. - Faraday postaje asistent za kemiju u Kraljevskoj instituciji.

Izlet u Europu

Između 1813. i 1815. Humphry Davy putovao je kroz različite zemlje u Europi. Sluga kojeg je tada imao odlučio je da ne prisustvuje putovanju, pa je Faraday bio taj koji je morao ispuniti sluge njegove zadatke, iako je njegova uloga bila kemijskog pomoćnika.

Kaže se da je englesko društvo u to vrijeme bilo izuzetno klasno orijentirano, zbog čega je Faradayja smatran čovjekom s inferiornim karakteristikama.

Čak je i Davyova žena inzistirala da se prema Faradayu odnosi kao prema slugi, odbijajući ga primiti u kočiju ili mu dati da jede s njima.

Iako je ovo putovanje značilo vrlo loše vrijeme za Faradaya kao posljedicu nepovoljnog tretmana koji je primio, istovremeno je podrazumijevalo i da bi mogao imati izravan kontakt s najvažnijim znanstvenim i akademskim područjima u Europi.

Posvećenost električnoj energiji

Već 1821. Michael Faraday posvetio se u potpunosti proučavanju električne energije, magnetizma i mogućnostima oba elementa.

Davy je 1825. teško obolio, zbog čega je Faraday postao njegova zamjena u laboratoriju. To je bilo vrijeme kada je predložio nekoliko svojih teorija.

Jedna od najrelevantnijih bila je ideja da su i struja i magnetizam i svjetlo funkcionirali kao trijada s jedinstvenim karakterom.

Iste godine Faraday je započeo predavanja u Kraljevskoj instituciji, nazvana Božićna predavanja Kraljevske ustanove, koja su bila posebno namijenjena djeci i bavila se najvažnijim znanstvenim dostignućima toga vremena, kao i različitim anegdotama i pričama iz područja znanost.

Namjera ovih razgovora bila je približiti znanost toj djeci koja nisu imala priliku pohađati formalne studije, kao što se njemu dogodilo.

Brak

1821. Faraday se oženio Sarah Barnard. Njihove su obitelji pohađale istu crkvu i tamo su se upoznale.

Faraday je bio čitav život vrlo religiozan čovjek i bio je sljedbenik crkve Sandemaniana koja potječe iz Škotske crkve. Sudjelovao je aktivno u svojoj crkvi, budući da je dvije godine zaredom postao đakon, pa čak i svećenik.

Iz braka između Faradaya i Barnarda nije rođeno nikakvo dijete.

Godine izuma

Faradayeve su sljedeće godine bile pune izuma i eksperimenata. 1823. otkrio je postupak ukapljivanja klora (promjena iz plinovitog ili čvrstog u tekuće stanje), a dvije godine kasnije, 1825., otkrio je isti postupak, ali za benzen.

Godine 1831. Faraday je otkrio elektromagnetsku indukciju iz koje je stvoren takozvani Faradayev zakon ili Zakon elektromagnetske indukcije. Godinu dana kasnije, 1832., primio je počasno imenovanje doktora građanskog prava sa Sveučilišta u Oxfordu.

Četiri godine kasnije Faraday je otkrio mehanizam koji je funkcionirao kao zaštitna kutija od električnih udara. Taj se okvir nazvao Faradayev kavez i kasnije je postao jedan od najčešće korištenih izuma, čak i danas.

1845. otkrio je učinak koji odražava jasnu interakciju svjetla i magnetizma; ovaj se efekt zvao Faradayev efekt.

priznanja

Engleska monarhija ponudila je Faradayu imenovanje gospodina, što je odbio nekoliko puta, smatrajući to protivnim njegovim vjerskim uvjerenjima; Faraday je ovaj sastanak povezao s potragom za prepoznavanjem i ispraznošću.

Kraljevsko društvo je također predložilo da on bude njezin predsjednik, a Faraday je odbio tu ponudu, podnesenu u dva različita navrata.

Kraljevska švedska akademija znanosti imenovala ga je stranim članom 1838. Godinu dana kasnije Faraday je doživio živčani slom; nakon kraćeg razdoblja nastavio je studije.

Godine 1844. Francuska akademija znanosti uklopila ga je u svoje strane članove, koji su bili samo 8 ličnosti.

Završne godine

1848. Michael Faraday dobio je kuću milosti i naklonosti, to su one kuće koje su pripadale engleskoj državi i besplatno su ih ponuđene relevantnim ličnostima zemlje, s namjerom da se zahvali na pružanju usluga naciji.

Ta je kuća bila u Middlesexu, u Hampton Courtu, a Faraday je u njoj živio od 1858. U toj je kući kasnije umro.

Tijekom tih godina engleska vlada kontaktirala ga je i zamolila ga da im pomogne u procesu izrade kemijskog oružja u okviru Krimskog rata, koji se odvijao između 1853. i 1856. Faraday je odbio ova ponuda, s obzirom na to da je smatrala neetičnim sudjelovati u tom procesu.

Smrt

Michael Faraday umro je 25. kolovoza 1867., kada je imao 75 godina. Zanimljiva anegdota ovog trenutka jest da mu je ponuđeno groblje u poznatoj Westminsterskoj opatiji, mjestu koje je odbio.

Međutim, unutar ove crkve možete naći ploču koja odaje počast Faradayu i nalazi se u blizini groba Isaaca Newtona. Njegovo tijelo leži u razdvojenom području Groblja Highgate.

eksperimenti

Život Michaela Faradaya bio je prepun izuma i eksperimenata. Dalje ćemo detaljno opisati dva najvažnija eksperimenta koja je izveo i koji su bili transcendentni za čovječanstvo.

Faradayev zakon

Kako bi demonstrirao takozvani Faradayev zakon ili Zakon elektromagnetske indukcije, Michael Faraday uzeo je karton u obliku cijevi na koju je namotao izoliranu žicu; na taj je način formirao zavojnicu.

Nakon toga uzeo je zavojnicu i povezao je voltmetrom za mjerenje inducirane elektromotorne sile dok je magnet prolazio kroz zavojnicu.

Kao posljedica ovog eksperimenta, Faraday je utvrdio da magnet u mirovanju nije sposoban stvarati elektromotornu silu, iako u mirovanju to generira visoko magnetsko polje. To se očituje u činjenici da kroz zavojnicu fluks ne varira.

Kako se magnet približava zavojnici, magnetski tok se brzo povećava sve dok magnet učinkovito ne bude unutar zavojnice. Jednom kada magnet prođe kroz zavojnicu, taj fluks ispusti.

Faradayev kavez

Kavez Faraday bio je struktura kroz koju je ovaj znanstvenik uspio zaštititi elemente od električnog pražnjenja.

Faraday je izveo ovaj eksperiment 1836. godine, shvativši da višak naboja dirigenta utječe na ono što je izvan njega, a ne na ono što je zatvoreni dirigent.

Kako bi to pokazao, Faraday je obložio zidove sobe aluminijskom folijom i stvorio visokonaponski pražnjenje kroz elektrostatički generator izvan prostorije.

Zahvaljujući provjeri elektroskopom, Faraday je uspio potvrditi da doista nema električnih naboja bilo koje vrste u sobi.

Taj se princip danas može primijetiti kod kablova i skenera, a postoje i drugi predmeti koji sami po sebi djeluju kao Faradayevi kavezi, poput automobila, dizala ili čak aviona.

Glavni prilozi

Izgradnja uređaja "elektromagnetske rotacije"

Nakon što je danski fizičar i kemičar Hans Christian Ørsted otkrio fenomen elektromagnetizma, Humphry Davy i William Hyde Wollaston pokušali su i nisu uspjeli dizajnirati elektromotor.

Faraday je nakon svađe s dvojicom znanstvenika o tome uspio stvoriti dva uređaja koja su dovela do onoga što je nazvao "elektromagnetskom rotacijom".

Jedan od ovih uređaja, trenutno poznat kao "homopolarni motor", generirao je kontinuirano kružno gibanje, koje je proizvedeno kružnom magnetskom silom oko žice, koja se proširila na spremnik žive s magnetom unutra. Opskrbljujući struju žicom kemijskom baterijom, ona bi se rotirala oko magneta.

Ovaj je eksperiment dao osnovu za modernu elektromagnetsku teoriju. Takvo je Faradayjevo uzbuđenje nakon ovog otkrića objavilo rezultate bez savjetovanja s Wollastonom ili Davyjem, što je rezultiralo kontroverzom unutar Kraljevskog društva i Faradayevom namjenom za druge aktivnosti osim elektromagnetizma.

Ukapljivanje i hlađenje plina (1823.)

Na temelju teorije Johna Daltona, u kojoj je izjavio da se svi plinovi mogu dovesti u tekuće stanje, Faraday je eksperimentom pokazao istinitost te teorije, osim što je pretpostavio osnove s kojima rade moderni hladnjaci i zamrzivači., Ukapanjem ili ukapljivanjem (povećanjem tlaka i smanjenjem temperature plinova) klora i amonijaka u plinovitom stanju Faraday je uspio dovesti ove tvari u tekuće stanje, što se smatralo „trajnim plinovitim stanjem“.

Pored toga, uspio je vratiti amonijak u plinovito stanje, primijetivši da se tijekom ovog procesa stvara hlađenje.

Ovo otkriće pokazalo je da mehanička pumpa može pretvoriti plin pri sobnoj temperaturi u tekućinu, proizvesti hlađenje kad se vrati u plinovito stanje i ponovo se komprimirati u tekućinu.

Otkriće benzena (1825.)

Faraday je otkrio molekulu benzena izolirajući ga i identificirajući iz masnog ostatka dobivenog proizvodnjom plina za rasvjetu, kojem je dao ime "bikarbureta vodika".

Pod pretpostavkom da je ovo otkriće važno postignuće kemije, zbog praktične primjene benzena.

Otkriće elektromagnetske indukcije (1831)

Elektromagnetska indukcija bila je Faradayevo veliko otkriće, koje je postigao spajanjem dva žičana solenoida oko suprotnih krajeva željeznog prstena.

Faraday je spojio jedan solenoid na galvanometar i gledao ga kako spaja i isključuje drugi iz baterije.

Isključivanjem i spajanjem solenoida mogao je primijetiti da kada prolazi struja kroz jedan solenoid, u drugom se privremeno inducira struja.

Uzrok ove indukcije je zbog promjene magnetskog toka koja je nastala prilikom isključivanja i spajanja baterije.

Ovaj eksperiment je danas poznat kao "međusobna indukcija", koja se događa kada promjena struje u jednom induktoru inducira napon u drugom induktoru u blizini. To je mehanizam kojim transformatori rade.

Zakoni elektrolize (1834.)

Michael Faraday bio je i jedan od glavnih odgovornih za stvaranje znanosti o elektrokemiji, znanosti koja je odgovorna za stvaranje baterija koje trenutno koriste mobilni uređaji.

Tijekom provođenja istraživanja o prirodi električne energije, Faraday je formulirao svoja dva zakona elektrolize.

Prvi od njih kaže da je količina tvari deponirane na svakoj elektrodi elektrolitičke ćelije izravno proporcionalna količini električne energije koja prolazi kroz stanicu.

Drugi od ovih zakona kaže da su količine različitih elemenata deponiranih određenom količinom električne energije u proporciji njihove ekvivalentne kemijske težine.

Otkriće Faradayevog efekta (1845.)

Poznat i kao Faradayeva rotacija, ovaj efekt je magnetsko-optička pojava, a to je interakcija svjetla i magnetskog polja u nekom mediju.

Faradayev efekt uzrokuje rotaciju ravnine polarizacije, koja je linearno proporcionalna komponenti magnetskog polja u smjeru širenja.

Faraday je čvrsto vjerovao da je svjetlost elektromagnetska pojava i da na nju zbog toga moraju utjecati elektromagnetske sile.

Nakon niza neuspješnih pokusa, nastavio je s ispitivanjem komada čvrstog stakla koji sadrži tragove olova, izrađenih tijekom svojih dana izrade čaša.

Na taj je način opažao da se polarizirana svjetlost, kada polarizirani snop svjetlosti prolazi kroz staklo, u smjeru magnetske sile, polarizirano svjetlo rotira pod kutom proporcionalnim snagom magnetskog polja.

Potom je to testirao s različitim krutinama, tekućinama i plinovima dobivanjem jačih elektromagneta.

Otkriće dijamantizma (1845)

Faraday je otkrio da svi materijali imaju slabu odbojnost prema magnetskim poljima, što je nazvao dijamagnetizam.

Odnosno, oni stvaraju inducirano magnetsko polje u suprotnom smjeru od vanjsko primijenjenog magnetskog polja, odbijajući ga primijenjenim magnetskim poljem.

Otkrio je i da se paramagnetni materijali ponašaju suprotno, privlače ih primijenjeno vanjsko magnetsko polje.

Faraday je pokazao da je ovo svojstvo (dijamagnetsko ili paramagnetsko) prisutno u svim tvarima. Dijamagnetizam izazvan s jakim magnetima može se koristiti za proizvodnju levitacije.

Reference

1. Michael Faraday. (2017., 9. lipnja). Oporavilo s en.wikipedia.org.
2. Michael Faraday. (2017., 8. lipnja). Oporavilo s en.wikipedia.org.
3. Benzen. (2017., 6. lipnja) Oporavak s en.wikipedia.org.
4. Ukapljivanje plina. (2017., 7. svibnja) Oporavak s en.wikipedia.org.
5. Faradayevi zakoni elektrolize. (2017., 4. lipnja). Oporavilo s en.wikipedia.org.
6. Faradayev kavez. (2017., 8. lipnja). Oporavilo s en.wikipedia.org.
7. Faradayev pokus s ledenom posudom. (2017., 3. svibnja). Oporavilo s en.wikipedia.org.
8. Faradayev efekt. (2017., 8. lipnja). Oporavilo s en.wikipedia.org.
9. Faradayev efekt. (2017., 10. svibnja). Oporavilo s en.wikipedia.org.
10. Tko je Michael Faraday? Što je bilo njegovo otkriće na znanstvenim poljima? (2015., 6. lipnja). Oporavak od quora.com
11. 10 glavnih priloga Michaela Faradaya znanosti. (2016., 16. prosinca). Oporavak s learnodo-newtonic.com.