М фарадей краткая биография. Физик Фарадей: биография, открытия

Фарадей - основоположник учения об электромагнитном поле , которое затем математически оформил и развил Максвелл . Основной идейный вклад Фарадея в физику электромагнитных явлений заключался в отказе от ньютонова принципа дальнодействия и во введении понятия физического поля - непрерывной области пространства, сплошь заполненной силовыми линиями и взаимодействующей с веществом .

Энциклопедичный YouTube

1 / 5

Майкл Фарадей родился 22 сентября 1791 года в посёлке Ньюингтон-Баттс близ Лондона (ныне Большой Лондон), в семье кузнеца. Семья - отец Джеймс (1761-1810), мать Маргарет (1764-1838), братья Роберт и Майкл, сестры Элизабет и Маргарет - жила дружно, но в нужде, поэтому уже в 13 лет Майкл, оставив школу, начал работать рассыльным в лондонском книжном магазине, принадлежащем французу-эмигранту Рибо. После испытательного срока он стал (там же) учеником переплётчика.

Фарадей так и не сумел получить систематическое образование, но рано проявил любознательность и страсть к чтению. В магазине было немало научных книг; в позднейших воспоминаниях Фарадей особо отметил книги по электричеству и химии, причём по ходу чтения он сразу начал проводить простые самостоятельные опыты . Отец и старший брат Роберт в меру своих возможностей поощряли тягу Майкла к знаниям, поддерживали его материально и помогли изготовить простейший источник электричества - «Лейденскую банку ». Поддержка брата продолжалась и после скоропостижной смерти отца в 1810 году.

Важным этапом в жизни Фарадея стали посещения Городского философского общества (1810-1811 годы), где 19-летний Майкл по вечерам слушал научно-популярные лекции по физике и астрономии, участвовал в диспутах. Некоторые учёные, посещавшие книжный магазин, отметили способного юношу; в 1812 году один из посетителей, музыкант Уильям Денс (William Dance ), подарил ему билет на цикл публичных лекций в знаменитого химика и физика, первооткрывателя многих химических элементов Гемфри Дэви .

Лаборант Королевского института (1812-1815)

Майкл не только с интересом выслушал, но и подробно записал и переплёл четыре лекции Дэви, которые послал ему вместе с письмом с просьбой взять его на работу в Королевский институт. Этот, как выразился сам Фарадей, «смелый и наивный шаг» оказал на его судьбу решающее влияние. Профессор, сам прошедший путь от ученика аптекаря, был восхищён обширными знаниями юноши, но в тот момент в институте не было вакантных мест, и просьба Майкла была удовлетворена лишь через несколько месяцев. В начале 1813 года Дэви, который был в Институте директором химической лаборатории, пригласил 22-летнего юношу на освободившееся место лаборанта Королевского института .

В обязанности Фарадея входили в основном помощь профессорам и другим лекторам Института при подготовке лекций, учёт материальных ценностей и уход за ними. Но сам он старался использовать любую возможность для пополнения своего образования, и в первую очередь - внимательно слушал все подготовленные им лекции. Одновременно Фарадей, при благожелательном содействии Дэви, проводил собственные химические эксперименты по интересующим его вопросам. Свои служебные обязанности Фарадей исполнял настолько тщательно и умело, что вскоре стал незаменимым помощником Дэви .

Осенью 1813 года Фарадей отправился вместе с профессором и его женой, как помощник и секретарь, в двухлетнее путешествие по научным центрам Европы, только что разгромившей Наполеона . Это путешествие имело для Фарадея большое значение: Дэви как знаменитость мирового масштаба приветствовали многие выдающиеся учёные того времени, в том числе А. Ампер , М. Шеврель , Ж. Л. Гей-Люссак и А. Вольта . Некоторые из них обратили внимание на блестящие способности молодого англичанина .

Путь в науку (1815-1821)

После возвращения в мае 1815 года в Королевский институт Фарадей приступил к интенсивной работе в новой должности ассистента, с довольно высоким для того времени окладом 30 шиллингов в месяц. Он продолжил самостоятельные научные исследования, за которыми засиживался допоздна. Уже в это время проявились отличительные черты Фарадея - трудолюбие, методичность, тщательность исполнения экспериментов, стремление проникнуть в сущность исследуемой проблемы. В первой половине XIX века он заслужил славу «короля экспериментаторов» . Всю жизнь он вёл аккуратные лабораторные дневники своих опытов (изданы в 1931 году). Последний эксперимент по электромагнетизму помечен в соответствующем дневнике номером 16041 , всего Фарадей провёл за свою жизнь около 30000 экспериментов .

В 1816 году появилась первая печатная работа Фарадея (об анализе химического состава тосканского известняка), в следующие 3 года число публикаций превысило 40, главным образом по химии. Завязывается переписка Фарадея с крупными европейскими химиками и физиками. В 1820 году Фарадей провёл несколько опытов по выплавке сталей с добавками никеля. Эта работа считается открытием нержавеющей стали , которое в то время не заинтересовало металлургов .

В 1821 году в жизни Фарадея произошло несколько важных событий. В июле он женился на 20-летней Саре Барнард (Sarah Barnard , 1800-1879) , сестре его друга. По отзывам современников, брак был счастливым, Майкл и Сара прожили вместе 46 лет. Жили супруги на верхнем этаже Королевского института, за отсутствием собственных детей они воспитывали малолетнюю племянницу-сироту Джейн; Фарадей также постоянно заботился о своей матери Маргарет (умерла в 1838 году) . В Институте Фарадей получил место технического смотрителя здания и лабораторий Королевского института (Superintendent of the House ). Наконец, его экспериментальные исследования начали неуклонно перемещаться в область физики. Несколько значительных работ по физике, опубликованных в 1821 году, показали, что Фарадей вполне сложился как крупный учёный. Главное место среди них занимала статья об изобретении электродвигателя, с которой фактически начинается промышленная электротехника .

Создание электродвигателя. Научная известность (1821-1830)

С 1820 года Фарадея чрезвычайно увлекла проблема исследования связей между электричеством и магнетизмом . К этому моменту уже существовала и стараниями К. Гаусса и Дж. Грина была в основном разработана наука электростатика . В 1800 году А. Вольта открыл мощный источник постоянного тока («вольтов столб »), и начала стремительно развиваться новая наука - электродинамика . Сразу же были сделаны два выдающихся открытия: электролиз (1800 год) и электрическая дуга (1802).

Но главные события начались в 1820 году, когда Эрстед обнаружил на опыте отклоняющее действие тока на магнитную стрелку. Первые теории, связывающие электричество и магнетизм, построили в том же году Био , Савар и позже Лаплас (см. Закон Био - Савара - Лапласа). А. Ампер , начиная с 1822 года, опубликовал свою теорию электромагнетизма, по которой первичным явлением является дальнодействующее взаимодействие проводников с током. Формула Ампера для взаимодействия двух элементов тока вошла в учебники. Среди прочего, Ампер открыл электромагнит (соленоид).

После серии опытов Фарадей опубликовал в 1821 году трактат «О некоторых новых электромагнитных движениях и о теории магнетизма », где показал, как заставить намагниченную стрелку непрерывно вращаться вокруг одного из магнитных полюсов. По существу эта конструкция представляла собой ещё несовершенный, но вполне практичный электродвигатель , впервые в мире осуществивший непрерывное превращение электрической энергии в механическую . Имя Фарадея становится всемирно известным.

Конец 1821 года, в целом триумфального для Фарадея, омрачила клевета. Известный химик и физик Уильям Волластон пожаловался Дэви, что опыт Фарадея с вращением стрелки является плагиатом его, волластоновской идеи (практически никогда им не реализованной). История получила большую огласку и доставила Фарадею немало неприятностей. Дэви стал на сторону Волластона, отношения его с Фарадеем заметно ухудшились. В октябре Фарадей добился личной встречи с Волластоном, где разъяснил свою позицию, и состоялось примирение. Однако в январе 1824 года, когда Фарадей был избран членом Лондонского королевского общества , Дэви, тогдашний президент Королевского общества, был единственным , голосовавшим против (сам Волластон голосовал за избрание) . Отношения Фарадея и Дэви позднее улучшились, но лишились прежней сердечности, хотя Дэви любил повторять, что из всех его открытий самым значительным было «открытие Фарадея» .

Признанием научных заслуг Фарадея стало избрание его членом-корреспондентом Парижской Академии наук (1823). В 1825 году Дэви решил оставить руководство лабораторией Королевского института и рекомендовал назначить Фарадея директором физической и химической лабораторий, что и было вскоре сделано. Дэви скончался после продолжительной болезни в 1829 году.

После первых успехов в фарадеевских исследованиях электромагнетизма наступила десятилетняя пауза и до 1831 года он почти не публиковал работы на эту тему: опыты не давали желаемого результата, новые обязанности отвлекали, возможно, повлиял также неприятный скандал 1821 года .

В 1830 году Фарадей получил профессорскую кафедру сначала в Королевской военной академии (Вулидж), а с 1833 года - и в Королевском институте (по химии). Читал он лекции не только в Королевском институте, но и в нескольких других научных организациях и кружках. Современники чрезвычайно высоко оценивали преподавательские качества Фарадея, умевшего сочетать наглядность и доступность с глубиной рассмотрения предмета . Его научно-популярный шедевр для детей «История свечи» (популярные лекции, 1861 год) издаётся до сих пор.

Исследование электромагнетизма (1831-1840)

В 1822 году в лабораторном дневнике Фарадея появилась запись: «Превратить магнетизм в электричество». Рассуждения Фарадея были следующими: если в опыте Эрстеда электрический ток обладает магнитной силой, а, по убеждению Фарадея, все силы взаимопревращаемы, то и движение магнита должно возбуждать электрический ток.

Сообщение об опытах Фарадея немедленно вызвало сенсацию в научном мире Европы, массовые газеты и журналы также уделяли им немало внимания. Множество научных организаций избрали Фарадея своим почётным членом (всего он получил 97 дипломов) . Если открытие электродвигателя показало, как можно использовать электричество, то опыты по индукции указывали, как создать мощный его источник (электрогенератор). С этого момента трудности на пути широкого внедрения электроэнергии стали чисто техническими. Физики и инженеры активно занялись исследованием индукционных токов и конструированием всё более совершенных электротехнических устройств; первые промышленные модели появились ещё при жизни Фарадея (генератор переменного тока Ипполита Пикси , 1832), а в 1872 году Фридрих фон Хефнер-Альтенек представил высокоэффективный генератор, впоследствии улучшенный Эдисоном .

В 1835 году переутомление Фарадея привело к первому приступу болезни, которая мешала ему работать до 1837 года.

Последние годы (1840-1867)

Несмотря на всемирную славу, Фарадей до конца жизни оставался скромным добросердечным человеком . Он отклонил предложение возвести его, как ранее Ньютона и Дэви, в рыцарское достоинство, дважды отказался стать президентом Королевского общества (в 1848 и 1858 годах) . Во время Крымской войны правительство Великобритании предложило ему участвовать в разработке химического оружия против русской армии, но Фарадей с возмущением отверг это предложение как аморальное . Фарадей вёл непритязательный образ жизни и часто отклонял выгодные предложения, если они мешали бы ему заниматься любимым делом.

В 1840 году Фарадей вновь тяжело заболел (резкий упадок сил, ухудшение и частичная потеря памяти) и смог вернуться к активной работе только 4 года спустя, на короткий срок. Существует версия, что болезнь стала следствием отравления парами ртути, часто использовавшейся в его опытах . Рекомендованное врачами путешествие по Европе (1841) помогло мало. Друзья стали хлопотать о назначении всемирно известному физику государственной пенсии. Премьер-министр Великобритании (Уильям Лэм, лорд Мельбурн) сначала отнёсся к этому неодобрительно, но под давлением общественного мнения вынужден был дать своё согласие. Биограф и друг Фарадея Джон Тиндаль подсчитал, что после 1839 года Фарадей жил в крайней нужде (менее 22 фунтов в год), а после 1845 года пенсия (300 фунтов в год ) стала его единственным источником дохода. Тиндаль с горечью добавляет: «Он умер бедняком, но имел честь поддерживать на почётном месте научную славу Англии в продолжение сорока лет» .

Это были последние его открытия. В конце года болезнь возобновилась. Но Фарадей сумел вызвать ещё одну общественную сенсацию. В 1853 году он, со всей обычной тщательностью, исследовал модное в те годы «столоверчение » и уверенно заявил, что стол движется не вызванными духами умерших, а бессознательными движениями пальцев участников. Этот результат вызвал лавину возмущённых писем оккультистов , но Фарадей ответил, что примет претензии только от самих духов .

Майкл Фарадей умер 25 августа 1867 года за письменным столом, немного не дожив до 76-летия. Похоронен на Хайгейтском кладбище , участок для лиц неангликанского вероисповедания.

Научная деятельность

Исследования по электромагнетизму

Электромагнитная индукция

• Опыты Фарадея по индукции
• • При движении магнитного сердечника внутри проволочной катушки в последней возникал электрический ток.
  • Включение или выключение тока в проволочной катушке приводило к появлению тока во вторичной катушке, чьи витки чередуются с витками первой.

  17 октября 1831 года Фарадей пришёл к выводу: «электрическая волна возникает только при движении магнита, а не в силу свойств, присущих ему в покое». Он поставил решающий эксперимент :

  Я взял цилиндрический магнитный брусок (3/4 дюйма в диаметре и 8 1/4 дюйма длиной) и ввёл один его конец внутрь спирали из медной проволоки (220 футов длиной), соединенной с гальванометром. Потом я быстрым движением втолкнул магнит внутрь спирали на всю его длину, и стрелка гальванометра испытала толчок. Затем я так же быстро вытащил магнит из спирали, и стрелка опять качнулась, но в противоположную сторону. Эти качания стрелки повторялись всякий раз, как магнит вталкивался или выталкивался.

  Двести три фута медной проволоки в одном куске были намотаны на большой деревянный барабан; другие двести три фута такой же проволоки были проложены в виде спирали между витками первой обмотки, причем металлический контакт был везде устранен посредством шнурка. Одна из этих спиралей была соединена с гальванометром, а другая - с хорошо заряженной батареей из ста пар пластин в четыре квадратных дюйма с двойными медными пластинками. При замыкании контакта наблюдалось внезапное, но очень слабое действие на гальванометр, и подобное же слабое действие имело место при размыкании контакта с батареей.

  Таким образом, перемещающийся возле проводника магнит (или включение/выключение тока в соседнем проводнике) порождают в данном проводнике электрический ток. Это явление Фарадей назвал электромагнитной индукцией .

  28 октября он собрал первый полноценный генератор постоянного тока («диск Фарадея »): при вращении медного диска рядом с магнитом на диске возникает электрический потенциал , который снимается прилегающим проводом. Фарадей показал, как механическую энергию вращения преобразовать в электрическую. Толчком к этому изобретению послужил опыт Араго (1824 год): крутящийся магнит увлекал в своё вращение расположенный ниже медный диск, хотя медь неспособна намагничиваться . И обратно, если вращать медный диск вблизи магнита, подвешенного таким образом, что он может вращаться в плоскости, параллельной плоскости диска, то при вращении диска магнит следует за его движением. Араго обсуждал этот эффект с Ампером, Пуассоном и другими знаменитыми физиками, но объяснить его им не удалось.

  В отчёте о полученных результатах, обнародованном Фарадеем 24 ноября 1831 года перед Королевским обществом, он впервые употребил ключевой термин «магнитные силовые линии ». Это означало переход от дискретной картины «заряды/магниты» прежних теорий, построенных по образцу дальнодействующего ньютоновского тяготения , к совершенно новому непрерывному и близкодейственному физическому объекту, которое мы теперь называем полем . Несколько позже Фарадей аналогично ввёл электрические силовые линии.

  После открытий Фарадея стало ясно, что старые модели электромагнетизма (Ампер , Пуассон и др.) неполны и должны быть существенно переработаны. Сам Фарадей объяснял электромагнитную индукцию следующим образом. Окрестность всякого заряженного тела пронизано электрическими силовыми линиями, которые передают «силу» (по современной терминологии, энергию), и аналогично энергия магнитного поля течёт вдоль магнитных силовых линий. Эти линии не следует рассматривать как условные абстракции, они представляют собой физическую реальность . При этом:

  Точную формулировку этих законов и полную математическую модель электромагнетизма дал спустя 30 лет Джеймс Максвелл , родившийся в год открытия индукции (1831).

  При индукции, указал Фарадей, величина возникающего в проводнике тока тем больше, чем больше магнитных силовых линий за единицу времени, в ходе изменения состояния, пересекает этот проводник . В свете этих законов причина движения в описанном выше опыте Араго стала понятна: когда материал диска пересекал магнитные силовые линии, в нём создавались индукционные токи, магнитное поле которых взаимодействовало с исходным. Позднее Фарадей повторил опыт с «диском Фарадея », используя вместо лабораторного магнита земной магнетизм .

  Фарадеевская модель электромагнитного поля

  Мир электромагнитных явлений, каким его представлял и описывал Фарадей, решительно отличался от всего, что было в физике прежде. В записи своего дневника от 7 ноября 1845 года Фарадей впервые употребил термин «электромагнитное поле » (англ. field ) , этот термин позднее перенял и ввёл в широкое употребление Максвелл . Поле - это область пространства, сплошь пронизанная силовыми линиями . Силы взаимодействия токов, введённые Ампером, считались дальнодействующими; Фарадей решительно оспорил это положение и сформулировал (словесно) свойства электромагнитного поля как существенно близкодейственные, то есть непрерывно передающиеся от каждой точки к соседним точкам с конечной скоростью .

  До Фарадея электрические силы понимались как взаимодействие зарядов на расстоянии - где нет зарядов, нет и сил. Фарадей изменил эту схему: заряд создаёт протяжённое электрическое поле, и уже с ним взаимодействует другой заряд, дальнодействия на расстоянии нет. С магнитным полем положение оказалось более сложным - оно не является центральным , и именно для определения направления магнитных сил в каждой точке Фарадей ввёл понятие силовых линий . Веским основанием для отказа от действия на расстоянии были опыты Фарадея с диэлектриками и диамагнетиками - они ясно показали, что среда между зарядами активно участвует в электромагнитных процессах . Более того, Фарадей убедительно показал, что в ряде ситуаций электрические силовые линии искривляются, подобно магнитным - например, экранировав два изолированных шара друг от друга и зарядив один из них, можно наблюдать индуктивные заряды на втором шаре . Из полученных результатов Фарадей сделал вывод, «что сама обычная индукция во всех случаях является действием смежных частиц и что электрическое действие на расстоянии (то есть обыкновенное индуктивное действие) происходит только благодаря влиянию промежуточной материи» .

  Фарадей своим мысленным взором видел пронизывающие всё пространство силовые линии там, где математики видели центры сил, притягивающие на расстоянии. Фарадей видел среду там, где они не видели ничего, кроме расстояния. Фарадей усматривал местонахождение явлений в тех реальных процессах, которые происходят в среде, а они довольствовались тем, что нашли его в силе действия на расстоянии, которая прикладывается к электрическим жидкостям.

  …Некоторые из наиболее плодотворных методов исследования, открытых математиками, могли бы быть выражены в терминах представлений, заимствованных у Фарадея, значительно лучше, чем они выражались в их оригинальной форме.

  Начиная с 11-го выпуска серии «Экспериментальных исследования по электричеству», Фарадей посчитал возможным обобщить и теоретически осмыслить огромный накопленный материал. Система мира Фарадея отличалась большой оригинальностью. Он не признавал существования в природе пустоты, даже заполненной эфиром . Мир полностью заполнен проницаемой материей, и влияние каждой материальной частицы близкодейственно, то есть распространяется на всё пространство с конечной скоростью . Наблюдатель воспринимает это влияние как разного рода силы, но, как писал Фарадей, нельзя сказать, что одна из сил первична и является причиной других, «все они находятся во взаимной между собой зависимости и имеют общую природу» . В целом динамика мира Фарадея достаточно близка к представлениям об электромагнитном поле, какими они были до появления квантовой теории .

  В 1832 году Фарадей отвёз запечатанный конверт в Королевское общество. Сто лет спустя (1938 год) конверт вскрыли и обнаружили там формулировку гипотезы: индуктивные явления распространяются в пространстве с некоторой конечной скоростью, причём в виде волн. Эти волны также «являются наиболее вероятным объяснением световых явлений» . Окончательно этот вывод обосновал Максвелл в 1860-е годы.

  Теоретические рассуждения Фарадея нашли вначале мало сторонников. Фарадей не владел высшей математикой (в его трудах почти нет формул) и для создания своих научных моделей использовал свою исключительную физическую интуицию. Он отстаивал физическую реальность введённых им силовых линий; однако учёные того времени, уже свыкшиеся с дальнодействием ньютонового притяжения , теперь уже к близкодействию относились с недоверием .

  Мой дорогой сэр, я получил Вашу статью и очень благодарен Вам за неё. Не хочу сказать, что благодарю Вас за то, что Вами сказано относительно «силовых линий», поскольку я знаю, что Вы сделали это в интересах философской правды; но Вы должны также предполагать, что эта работа не только приятна мне, но и даёт мне стимул к дальнейшим размышлениям. Я поначалу испугался, увидев, какая мощная сила математики приложена к предмету, а затем удивился тому, насколько хорошо предмет её выдержал… Всегда истинно Ваш М. Фарадей.

  «Экспериментальные исследования по электричеству»

  Фарадей работал чрезвычайно методично - обнаружив эффект, он изучал его максимально глубоко - например, выяснял, от каких параметров и как он зависит (материал, температура и т. п.). Поэтому число опытов (и соответственно - число выпусков «Опытных исследований по электричеству») так велико. Нижеследующий краткий перечень тематики выпусков даёт представление о размахе и глубине исследований Фарадея .

  1. Индукция электрических токов. Образование электричества из магнетизма .
  2. Земная магнито-электрическая индукция .
  3. Тождество отдельных видов электричества, происходящих от различных источников (в то время многие физики считали, что разные способы получения генерируют принципиально «разное электричество»).
  4. О новом законе электрической проводимости .
  5. Об электрохимическом разложении. Влияние воды на электрохимическое разложение. Теория электрохимического разложения .
  6. О способности металлов и других твёрдых тел вызывать соединение газообразных тел .
  7. Об электрохимическом разложении (продолжение). О некоторых общих условиях электрохимического разложения. О новом приборе для измерения гальванического электричества. О первичном или вторичном характере выделяющихся у электродов химических веществ. Об определённой природе и о размерах электрохимического разложения .
  8. Об электричестве гальванического элемента; его источник, количество, напряжение и основные свойства его. О напряжении, необходимом для электролиза .
  9. Об индуктивном влиянии электрического тока на самого себя и об индуктивном действии электрических токов вообще .
  10. О гальванической батарее усовершенствованного типа. Некоторые практические указания .
  11. Теория индукции. Общие выводы относительно природы индукции .
  12. Об индукции (продолжение). Проводимость, или кондуктивный разряд. Электролитический разряд. Разрывной разряд и изоляция .
  13. Об индукции (продолжение). Разрывной разряд (продолжение) .
  14. Природа электрической силы или сил. Связь между электрической и магнитной силами. Замечания об электрическом возбуждении .
  15. Заключение о характере направления электрической силы у электрического угря .
  16. Об источнике мощности гальванического элемента .
  17. Об источнике мощности гальванического элемента (продолжение). Действие температуры. Действие разведения. Изменения порядка металлических элементов в гальванических цепях. Неправдоподобность предположения о контактной природе силы .
  18. Об электричестве, развивающемся при трении воды и пара о другие тела .
  19. Действие магнитов на свет. Действие электрических токов на свет .
  20. О новых магнитных действиях и о магнитном состоянии всякого вещества. Действие магнитов на тяжёлое стекло. Действие магнитов на другие вещества, оказывающие магнитное действие на свет. Действие магнитов на металлы вообще .
  21. О новых магнитных действиях и о магнитном состоянии всякого вещества (продолжение). Действие магнитов на магнитные металлы и их соединения. Действие магнитов на воздух и газы .
  22. О кристаллической полярности висмута и других тел и её отношении к магнитной форме силы. Кристаллическая полярность висмута, сурьмы, мышьяка. Кристаллическое состояние различных тел. О природе магнекристаллической силы и общие соображения. О положении кристалла сульфата железа в магнитном поле .
  23. О полярном или ином состоянии диамагнитных тел .
  24. О возможной связи между тяготением и электричеством .
  25. О магнитном и диамагнитном состоянии тел. Газообразные тела под влиянием магнитной силы не расширяются. Разностное магнитное действие. Магнитные свойства кислорода, азота и пустоты .
  26. Способность проводить магнетизм. Магнитная проводимость. Полярность проводимости. Магнекристаллическая проводимость. Атмосферный магнетизм .
  27. Об атмосферном магнетизме (продолжение). Экспериментальное исследование законов магнитного действия атмосферы и их применение к отдельным случаям. Доклад об атмосферном магнетизме .
  28. О магнитных силовых линиях, определённость их характера и их распределение в магните и в окружающем пространстве .
  29. О применении индукционного магнитоэлектрического тока для обнаружения и измерения магнитной силы .

  Другие работы по электромагнетизму

  В 1836 году, работая над проблемами статического электричества, Фарадей провёл эксперимент, показавший, что электрический заряд воздействует только на поверхность замкнутой оболочки-проводника, не оказывая никакого воздействия на находящиеся внутри неё объекты. Данный эффект связан с тем, что противоположные стороны проводника приобретают заряды, поле которых компенсирует внешнее поле. Соответствующие защитные свойства используются в устройстве, известном ныне как клетка Фарадея .

  Фарадей обнаружил поворот плоскости поляризации света в магнитном поле (эффект Фарадея). Это означало, что свет и электромагнетизм тесно связаны. Убеждённость Фарадея в единстве всех сил природы нашла ещё одно подтверждение. Позже Максвелл строго доказал электромагнитную природу света.

  Химия

  Фарадей сделал немало открытий в области химии. В 1824 году он открыл бензол и изобутилен , одним из первых получил в жидком состоянии хлор , сероводород , диоксид углерода , аммиак , этилен и диоксид азота . В 1825 году впервые синтезировал гексахлоран - вещество, на основе которого в XX веке изготовлялись различные инсектициды . Изучал каталитические реакции .

  В 1825-1829 годах Фарадей, в составе комиссии Королевского общества, детально исследовал, как химический состав стекла влияет на его физические свойства . Стёкла Фарадея были слишком дороги для практического применения, но полученный практический опыт пригодился позже при экспериментах с действием магнита на свет и для выполнения правительственного задания по усовершенствованию маяков .

  Электрохимия и магнитохимия

  Как уже говорилось выше, Фарадей верил в единство всех сил в природе, поэтому естественно было ожидать, что химические свойства и законы связаны с электрическими. Подтверждение этому предположению он получил в 1832 году, открыв фундаментальные законы электролиза . Эти законы легли в основу нового раздела науки - электрохимии , имеющего сегодня огромное количество технологических приложений . Вид законов Фарадея наводил на мысль о существовании «электрических атомов» с наименьшим возможным зарядом; действительно, на рубеже XIX-XX веков эта частица (электрон) была обнаружена, и законы Фарадея помогли оценить её заряд . Предложенные Фарадеем термины ион , катод , анод , электролит укоренились в науке .

  Опыты по электрохимии дали ещё одно доказательство близкодействия электромагнетизма. Многие учёные считали тогда, что электролиз вызывается притяжением на расстоянии (ионов к электродам). Фарадей провёл простой опыт: отделил электроды от смоченной соляным раствором бумаги двумя воздушными промежутками, после чего отметил, что искровой разряд вызвал разложение раствора. Отсюда вытекало, что электролиз вызывается не дальним притяжением, а местным током, и происходит он только в местах прохождения тока. Движение ионов к электродам происходит уже после (и вследствие) разложения молекул .

  Другие исследования

  Британское правительство неоднократно привлекало Фарадея, как признанного авторитета в области прикладной физики, к решению насущных технических задач - усовершенствование маяков , защита днищ кораблей от коррозии , экспертиза в судебных делах и др.

  Личные качества и оценки

  В личном общении знакомые Фарадея всегда, до конца жизни учёного отмечали его скромность, доброжелательность и покоряющее человеческое обаяние .

  Жан Батист Дюма , известный химик и политик

ФАРАДЕЙ (Faraday ) Майкл (1791-1867), английский физик, основоположник учения об электромагнитном поле, иностранный почетный член Петербургской АН (1830). Обнаружил химическое действие электрического тока, взаимосвязь между электричеством и магнетизмом, магнетизмом и светом. Открыл (1831) электромагнитную индукцию - явление, которое легло в основу электротехники. Установил (1833-34) законы электролиза, названные его именем, открыл пара- и диамагнетизм, вращение плоскости поляризации света в магнитном поле (эффект Фарадея). Доказал тождественность различных видов электричества. Ввел понятия электрического и магнитного поля, высказал идею существования электромагнитных волн.

Фарадей (Faraday ) Майкл (22 сентября 1791, Лондон - 25 августа 1867, там же), английский физик, основоположник современной концепции поля в электродинамике, автор ряда фундаментальных открытий, в том числе закона электромагнитной индукции, законов электролиза, явления вращения плоскости поляризации света в магнитном поле, один из первых исследователей воздействия магнитного поля на среды.

Детство и юность

Фарадей родился в семье кузнеца. Кузнецом был и его старший брат Роберт, всячески поощрявший тягу Майкла к знаниям и на первых порах поддерживавший его материально. Мать Фарадея, трудолюбивая, мудрая, хотя и необразованная женщина, дожила до времени, когда ее сын добился успехов и признания, и по праву гордилась им.

Скромные доходы семьи не позволили Майклу окончить даже среднюю школу, и тринадцати лет он поступил учеником к владельцу книжной лавки и переплетной мастерской, где ему предстояло пробыть 10 лет. Все это время Фарадей упорно занимался самообразованием - прочитал всю доступную ему литературу по физике и химии, повторял в устроенной им домашней лаборатории опыты, описанные в книгах, посещал по вечерам и воскресеньям частные лекции по физике и астрономии. Деньги (по шиллингу на оплату каждой лекции) он получал от брата. На лекциях у Фарадея появились новые знакомые, которым он писал много писем, чтобы выработать ясный и лаконичный стиль изложения; он также старался овладеть приемами ораторского искусства.

Начало работы в Королевском институте

Один из клиентов переплетной мастерской, член Лондонского королевского общества Дено, заметив интерес Фарадея к науке, помог ему попасть на лекции выдающегося физика и химика Г. Дэви в Королевском институте. Фарадей тщательно записал и переплел четыре лекции и вместе с письмом послал их лектору. Этот "смелый и наивный шаг", по словам самого Фарадея, оказал на его судьбу решающее влияние. В 1813 Дэви (не без некоторого колебания) пригласил Фарадея на освободившееся место ассистента в Королевский институт, а осенью того же года взял его в двухгодичную поездку по научным центрам Европы. Это путешествие имело для Фарадея большое значение: он вместе с Дэви посетил ряд лабораторий, познакомился с такими учеными, как А. Ампер, М. Шеврель, Ж. Л. Гей-Люссак, которые в свою очередь обратили внимание на блестящие способности молодого англичанина.

Первые самостоятельные исследования. Научные публикации

После возвращения в 1815 в Королевский институт Фарадей приступил к интенсивной работе, в которой все большее место занимали самостоятельные научные исследования. В 1816 он начал читать публичный курс лекций по физике и химии в Обществе для самообразования. В этом же году появляется и его первая печатная работа.

В 1821 в жизни Фарадея произошло несколько важных событий. Он получил место надзирателя за зданием и лабораториями Королевского института (т. е. технического смотрителя) и опубликовал две значительные научные работы (о вращениях тока вокруг магнита и магнита вокруг тока и о сжижении хлора). В том же году он женился и, как показала вся его дальнейшая жизнь, был весьма счастлив в браке.

В период до 1821 Фарадей опубликовал около 40 научных работ, главным образом по химии. Постепенно его экспериментальные исследования все более переключались в область электромагнетизма. После открытия в 1820 Х. Эрстедом магнитного действия электрического тока Фарадея увлекла проблема связи между электричеством и магнетизмом. В 1822 в его лабораторном дневнике появилась запись: "Превратить магнетизм в электричество". Однако Фарадей продолжал и другие исследования, в том числе в области химии. Так, в 1824 ему первому удалось получить хлор в жидком состоянии.

Избрание в Королевское общество. Профессура

В 1824 Фарадей был избран членом Королевского общества, несмотря на активное противодействие Дэви, отношения с которым стали у Фарадея к тому времени довольно сложными, хотя Дэви любил повторять, что из всех его открытий самым значительным было "открытие Фарадея". Последний также воздавал должное Дэви, называя его "великим человеком".

Спустя год после избрания в Королевское общество Фарадея назначают директором лаборатории Королевского института, а в 1827 он получает в этом институте профессорскую кафедру.

Закон электромагнитной индукции. Электролиз

В 1830, несмотря на стесненное материальное положение, Фарадей решительно отказывается от всех побочных занятий, выполнения любых научно-технических исследований и других работ (кроме чтения лекций по химии), чтобы целиком посвятить себя научным изысканиям. Вскоре он добивается блестящего успеха: 29 августа 1831 открывает явление электромагнитной индукции - явление порождения электрического поля переменным магнитным полем. Десять дней напряженнейшей работы позволили Фарадею всесторонне и полностью исследовать это явление, которое без преувеличения можно назвать фундаментом, в частности, всей современной электротехники. Но сам Фарадей не интересовался прикладными возможностями своих открытий, он стремился к главному - исследованию законов Природы. Открытие электромагнитной индукции принесло Фарадею известность. Но он по-прежнему был очень стеснен в средствах, так что его друзья были вынуждены хлопотать о предоставлении ему пожизненной правительственной пенсии. Эти хлопоты увенчались успехом лишь в 1835. Когда же у Фарадея возникло впечатление, что министр казначейства относится к этой пенсии как к подачке ученому, он направил министру письмо, в котором с достоинством отказался от всякой пенсии. Министру пришлось просить извинения у Фарадея.

В 1833-34 Фарадей изучал прохождение электрических токов через растворы кислот, солей и щелочей, что привело его к открытию законов электролиза. Эти законы (Фарадея законы) впоследствии сыграли важную роль в становлении представлений о дискретных носителях электрического заряда. До конца 1830-х гг. Фарадей выполнил обширные исследования электрических явлений в диэлектриках.

Болезнь Фарадея. Последние экспериментальные работы

Постоянное огромное умственное напряжение подорвало здоровье Фарадея и вынудило его в 1840 прервать на пять лет научную работу. Вернувшись к ней вновь, Фарадей в 1848 открыл явление вращения плоскости поляризации света, распространяющегося в прозрачных веществах вдоль линий напряженности магнитного поля (Фарадея эффект). По-видимому, сам Фарадей (взволнованно написавший, что он "намагнитил свет и осветил магнитную силовую линию") придавал этому открытию большое значение. И действительно, оно явилось первым указанием на существование связи между оптикой и электромагнетизмом. Убежденность в глубокой взаимосвязи электрических, магнитных, оптических и других физических и химических явлений стала основой всего научного миропонимания Фарадея.

Другие экспериментальные работы Фарадея этого времени посвящены исследованиям магнитных свойств различных сред. В частности, в 1845 им были открыты явления диамагнетизма и парамагнетизма.

В 1855 болезнь вновь заставила Фарадея прервать работу. Он значительно ослабел, стал катастрофически терять память. Ему приходилось записывать в лабораторный журнал все, вплоть до того, куда и что он положил перед уходом из лаборатории, что он уже сделал и что собирался делать далее. Чтобы продолжать работать, он должен был отказаться от многого, в том числе и от посещения друзей; последнее, от чего он отказался, были лекции для детей.

Значение научных трудов

Даже далеко не полный перечень того, что внес в науку Фарадей, дает представление об исключительном значении его трудов. В этом перечне, однако, отсутствует то главное, что составляет громадную научную заслугу Фарадея: он первым создал полевую концепцию в учении об электричестве и магнетизме. Если до него господствовало представление о прямом и мгновенном взаимодействии зарядов и токов через пустое пространство, то Фарадей последовательно развивал идею о том, что активным материальным переносчиком этого взаимодействия является электромагнитное поле. Об этом прекрасно написал Д. К. Максвелл, ставший его последователем, развивший далее его учение и облекший представления об электромагнитном поле в четкую математическую форму: "Фарадей своим мысленным оком видел силовые линии, принизывающие все пространство. Там, где математики видели центры напряжения сил дальнодействия, Фарадей видел промежуточный агент. Где они не видели ничего, кроме расстояния, удовлетворяясь тем, что находили закон распределения сил, действующих на электрические флюиды, Фарадей искал сущность реальных явлений, протекающих в среде".

Точка зрения на электродинамику с позиций концепции поля, основоположником которой был Фарадей, стала неотъемлемой частью современной науки. Труды Фарадея ознаменовали наступление новой эры в физике.

Он открыл электромагнитную индукцию, которая лежит в основе практически всего современного производства, связанного с электричеством. Его называли королем физиков и властителем молний. Именно благодаря тому, что открыл Фарадей, у нас сегодня имеется электродвигатель и трансформатор. Мы умеем использовать для своей пользы явление электролиза и воздействие электромагнитного поля на окружающие предметы и даже смогли получить удобный электрический свет. Однако о самом этом великом ученом широкой общественности известно мало, потому следует исправить эту вопиющую несправедливость.

Замечательный Майкл Фарадей: биография сына кузнеца

Этот, казалось бы, обычный мальчишка, каких сотни и даже тысячи носились в лондонских подворотнях конца восемнадцатого – начала девятнадцатого века, всегда интересовался явлениями природы. Судьба даровала ему шанс не становиться переплетчиком, как того желал отец, а разобраться в самых таинственных и неизведанных секретах мироздания, и он его с честью использовал. Фарадею принадлежит не одно и даже не два прославленных открытия, а целый ряд явлений, природа и принцип действия которых до него были туманны и неясны.

Славе этого человека мог бы позавидовать кто угодно. Он был на короткой ноге с такими прославленными современниками, как Алессандро Вольта, Жозеф Луи Гей-Люссак и Андре-Мари Ампер, являлся почетным членом семи десятков научных обществ, но при этом оставался всю жизнь глубоко верующим и религиозным человеком.

Кратко о жизни отца электромагнетизма

Когда никто в мире еще не знал, кто такой Фарадей, лондонский сорванец из пригорода Ньюингтон-Баттс уже заинтересовался книгами и науками. Его большая, но очень дружная семья решила отправить мальчонку в школу, которую он так и не смог окончить – нужно было зарабатывать на жизнь. Первая работа в переплетной мастерской и множество книг, проходящих через его руки, сделали свое дело – он влюбился в них страстно и навсегда. Мальчишка не только читал запоями все, что попадало в руки, но даже пытался самостоятельно экспериментировать. Особенной страстью он пылал к электричеству.

Самым ярким впечатлением, по его же словам, был момент, когда его, совершенно необразованного, в плохом сюртуке и без трости, пригласили прослушать курс лекций в Королевском университете. Он попал на выступление известного профессора Дэви, внимательно слушал, конспектировал, а потом вечерними часами анализировал услышанное. Написав учителю письмо, изложив в нем свои мысли и выкладки, Майкл даже не надеялся получить ответ, но тот пришел. Вскоре его пригласили на должность лаборанта. Это позволило побывать в качестве правой руки профессора в разных научных центрах Европы того времени.

Уже в шестнадцатом году девятнадцатого века он впервые выпустил в печать собственный труд, а спустя четыре года изобрел и даже сделал нержавеющую сталь, которая тогда ни ученых, ни промышленников не заинтересовала. Уже к двадцать четвертому году сынок обычного кузнеца из предместья сам стал членом Лондонского королевского общества, сформулировал и облек формой законы электролиза, выявил явления парамагнетизма, а также диамагнетизма. Его трудами вдохновлялись такие личности, как Альберт Эйнштейн и Герман Людвиг Фердинанд Гельмгольц, а среди учеников можно обнаружить имена французского химика-органика Жана Батиста Дюма (не путать с писателем), британского физика Джеймса Клерка Максвелла, английского механика и физика Уильяма Томсона барона и лорда Кельвина.

Рождение и детство Майкла

Джеймс Фарадей родился в 1761 году в предместье английской столицы в семействе потомственного кузнеца, потому особого выбора, чем заниматься, он не имел. Чаще всего дети ремесленников тут занимались тем же, что и их родители. Отец женился на очень ответственной, работящей и милой девушке с приличной репутацией по имени Маргарет, которая была всего на три года его младше. 22 сентября 1791 года на свет появился мальчик, назвать которого решено было Майклом. У него был еще брат и две сестрицы, потому маленьким семейство назвать нельзя.

В возрасте восьми лет сорванец общими усилиями был собран и отправлен в школу, но уже к тринадцати ему пришлось бросить занятия – денег катастрофически не хватало, требовалось помощь семье. Отец нашел французского эмигранта по фамилии Рибо и устроил туда сынишку рассыльным с таким прицелом, что впоследствии тот возьмет его в подмастерья. Так и случилось, а расторопный и любопытный подросток пришелся по душе переплетчику.

Становление на путь к науке



Систематическое образование физик Фарадей так и не смог получить, так как на это требовались средства, которых у семьи не было. Однако работа с книгами помогла ему определиться с интересами. В магазине французского переплетчика было чрезвычайно много самой разнообразной литературы, но Майкл обратил особое внимание на труды по физике, химии и только недавно открытому электричеству. Более того, читая об экспериментах прославленных ученых, он и сам пытался проводить свои первые опыты.

Родители и брат помогали, чем могли, всегда подбрасывали денег в нужный момент и даже приняли участие в сооружении лейденской банки (конденсатор Питера ван Мушенбрука). В возрасте девятнадцати лет юный Майкл потерял отца, но старший брат никогда не прекращал поддерживать его и помогать. Тогда он уже полным ходом трудился на должности переплетчика, пропуская через свои руки, а также и через мозг сотни научных и околонаучных сочинений.

В то же время будущий выдающийся ученый заинтересовался заседаниями городского философского общества. Он бегал вечерами на лекции, чтобы послушать об астрономии, химии и даже метафизике. Сам парень тоже зачастую стал принимать участие в спорах и диспутах.

Лаборант и ассистент

Через два года после кончины отца, все в том же книжном магазине мастера Рибо, Майкл встретил человека, далекого от науки, но круто повернувшего его жизнь, который направил ее именно в научное русло. Музыкант Уильям Денс, увидев талантливого юношу, поговорив с ним несколько минут, вручил ему билет на посещение серии лекций в Королевском институте. Лектором выступал британский агрохимик, физик и геолог, человек во всех смыслах талантливый - сэр Гемфри (Хемфри) Дэви. Фарадей на лекции сходил, все, что услышал, сразу же записал, а потом отредактировал и переплел.

В таком виде он отправил импровизированные книги ученому, а заодно попросился принять его на работу. К огромному его удивлению, Дэви вовсе не остался безучастным. Поступок Майкла польстил ему и поразил профессора до глубины души. В начале тринадцатого года девятнадцатого века молодое дарование был приглашен к сэру Гамфри, и получил должность лаборанта Королевского института. Он трудился так, что все в учебном заведении вскоре стали говорить, что этот парень далеко пойдет. Да и сам профессор помогал проводить эксперименты и ставить химические опыты своему протеже. Осенью того же года он вместе с Дэви и его супругой отправился в путешествие на два года по научным центрам старой Европы в должности секретаря.

Ученый и наставник никогда не пытался «затереть» молодое дарование, а, наоборот, знакомил его со всеми выдающимися людьми эпохи. На него не могли не обратить внимание, потому что талант его буквально бурлил и клокотал. В пятнадцатом году, после возвращения из поездки, он уже получил должность ассистента Дэви и еще усерднее принялся за работу. Довольно высокое жалование в три десятка шиллингов давало возможность не задумываться о хлебе насущном.

В следующем году он впервые выпустил один из трудов в тираж (химический анализ тосканского известняка). За последующие три года публикации следовали одна за другой, пока не превысили четыре десятка. Тогда химик Фарадей стал известен в ученом сообществе. Он даже получил прозвище короля экспериментов.

Приблизительно в этот же период у Майкла сложилась переписка с самыми знаменитыми химиками и физиками современности. Он писал Вольту, Гауссу, Грину, и эти мэтры охотно отвечали молодому человеку. К двадцатому году он уже обдумывал выплавку стали с добавлением никеля и даже провел несколько удачных экспериментов. Фактически, это было изобретение хорошо знакомой нам «нержавейки», которая тогда мало кого заинтересовала.

Счастливая любовь: что сделал Фарадей для себя



Будучи искренне верующим человеком, физик и ученый регулярно посещал церковь, что располагалась на аллее Святого Павла в лондонском Сити. Пресвитером в этой общине оказался некий Эдвард Барнард (Barnard), с которым Майкл мгновенно нашел общий язык. Сестра пастора, прелестная и скромная девушка по имени Сара, сперва сильно смутила молодого человека. Он даже написал в своем дневнике, будто «что-то приближается к нему с ложным обликом и это и есть Любовь». Он как бы испугался собственных чувств, но вскоре страсть взяла верх и любовные послания адресовались уже смущенной девушке. Они поженились в двадцать первому году.

Интересно

Мало кто знает, что Майкл Фарадей, кроме научных званий, имел также религиозные. В 1832 году он уже получил сан диакона, а к сороковому стал пресвитером. При этом он умудрялся совмещать христианские богослужения с экспериментами в области электролиза, электродинамики и других явлений природы.

Молодым супругам была выделена комната на чердаке Королевского университета. Там они имели несколько просторных комнат, а по воскресеньям, взявшись за руки, ходили на богослужения. Фарадей, как хороший сын, заботился о своей престарелой и больной матери, а вот своих детей у четы почему-то не рождалось. В итоге решено было взять на воспитание девочку Джейн, которая была круглой сиротой. Супруги ее усыновили и считали всегда собственным ребенком.

Научная карьера Фарадея: открытия во благо

К двадцатым годам Гауссом и Грином уже была разработана и сформулирована теория электростатики, а еще в начале века Вольт нашел источник постоянного тока, с чего взяла начало электродинамика. Изучение прямых связей между электричеством и обычным магнетизмом чрезвычайно увлекло Майкла, который неистово ставил эксперименты с электродугой и эффектом электролиза. Преобразование электроэнергии в механическую придумал тоже он, когда в двадцать первом решился, и напечатал труд под названием «О некоторых новых электромагнитных движениях и о теории магнетизма». В нем он описывал движение намагниченной стрелочки вокруг искусственно созданных полюсов. Это принесло ему всемирную известность и уже более материальное признание заслуг.

• В двадцать третьем году девятнадцатого века Майкла избрали членом-корреспондентом Парижской академии наук.
• В январе двадцать четвертого года Фарадей был избран членом Лондонского королевского общества. С этим связана неприятная история, когда его обвинили в плагиате, а наставник Дэви поверил, и даже голосовал против на избирательной комиссии. Однако вскоре отношения их потеплели, хотя такими же, как вначале уже не стали никогда. В 25-м престарелый профессор оставил на него всю лабораторию Королевского университета, а в 29-м скончался.
• В 1830-м он уже профессор Королевской военной академии, а спустя три года он получает также кафедру химии в Королевском университете.

Считается, что приблизительно ко времени получения высокой преподавательской должности относится открытие хорошо известной нам электромагнитной индукции (1831), а также принципа охлаждения газов сжижением. Интересно, что доказал Фарадей, работая с электричеством. Тогда уже были понятны несколько первоисточников для получения электричества (вольтов столб, разнообразные животные, гальванизм), но только он сумел провести эксперименты и выяснить, что совершенно все проявления электротока (тепловые или механические, магнитные или химические), будут абсолютно одинаковы во всех, без исключения, случаях.

Последние годы ученого Фарадея: жизнь и смерть



Ко времени начала преподавательской деятельности и получения кафедры во всем мире уже было известно, что это за человек и какие заслуги он имеет. Однако он никогда не «задирал нос», всегда был добросердечным и мягким, сочувственным к чужой беде и готовым прийти на помощь.

Стоит узнать

В 1852 году, как раз в преддверии Крымской войны, британское правительство желало подключить Майкла Фарадея к разработке новейшего химического оружия массового поражения. Когда ему озвучили приглашение, ученый пришел в необычную для него ярость. Он бегал по комнате, размахивая кулаками и притопывая сапогами. В ответном письме короне он назвал предложение некорректным и аморальным. Больше ничего подобного ему не предлагали.

К сороковому году ученый резко заболел, а медики разводили руками. Было совершенно непонятно, отчего наблюдается резкий упадок сил, потеря памяти, нежелание ни с кем общаться. Современные ученые думают, что не прошли бесследно эксперименты со ртутью, парами которой он вполне мог надышаться. «Увеселительная» поездка по Европе в сорок первом немного помогла, и он даже смог вернуться к труду. Уже в сорок пятом он изобрел поворот плоскости поляризации света в веществе, который назвали эффектом Фарадея.

Верчение столов и Нобелевская премия

Явление диамагнетизма стало его последней серьезной работой. Несколько отступившая болезнь, снова набросилась на ослабевшего гения, но даже учитывая это, он умудрился раскрыть мошенничества медиумов со столоверчением. Возмущенные оккультисты стали строчить ему гневные послания с угрозами. Но Фарадей, в свойственной ему полушуточной-полусерьезной манере, ответил, что все претензии принимает исключительно от самих призраков и привидений, а не от их вызывателей.

В пятьдесят восьмом он окончательно ушел в отставку и поселился в домике, предоставленном королевой. Здоровье его периодами ухудшалось, но порой наблюдались просветы. В один из них в шестьдесят втором году он даже вывел теорию, будто электромагнитные волны могут отклонять спектральные линии. Правда, несовершенство техники тех лет не позволило провести соответствующие эксперименты. Вместо него опыты проделал ученый Питер Зееман, который во втором году двадцатого века получил за это премию Нобеля.

Финал жизни шотландского физика

Вплоть до своих последних дней выдающийся ученый не оставлял свои труды, старательно превозмогая боль и возникающие все чаще провалы в памяти. Некоторые ошибочно считают, что он пережил любимую супругу, но это неправда, надписи на надгробных плитах этому противоречат. 25 августа 1867 года в собственном рабочем кабинете, склонившись над бумагами и держа в руках перо, Майкл Фарадей скончался.

Королева Виктория, памятуя о заслугах профессора, желала похоронить его с почестями в северной части Вестминстерского аббатства. Однако исполнили желание самого Фарадея. Он хотел скромную панихиду и обычный погост. Его могила и сейчас размещается на Хайгейтском кладбище, как раз там, где покоятся люди неангликанского вероисповедания. Правда, королева тоже настояла на своем: в аббатстве, рядом с могилой великого Ньютона, появилась мемориальная табличка с именем физика и химика.

Почитание памяти Майкла Фарадея



После кончины профессора, в честь него было названо множество понятий, да и сам он ввел некоторые термины, которые потомки будут принимать как должное.

• Фарад – единица измерения электроемкости.
• Фарадей – единица измерения электрозаряда в электрической химии.
• Диск Фарадея – первый униполярный генератор (машина для вырабатывания постоянного тока).
• Клетка Фарадея – устройство, позволяющее экранировать аппаратуру от внешних электромагнитных полей.

Это только самая верхушка айсберга, ведь открытий этот человек действительно совершил много. В честь него назван астероид и один из лунных кратеров. В Лондоне, непосредственно у самого моста Ватерлоо, установлен памятник выдающемуся ученому, а на английских банкнотах его изображение печаталось вплоть до девяносто девятого года прошлого века. Его именем названо несколько наград за заслуги в области химии и физики.

Интересные факты из жизни британского физика

Этот человек постоянно носил с собой в кармане особый «талисман» – обычный магнит.

От предложенного королевой Великобритании звания рыцаря и должности председателя Королевского общества Фарадей тактично отказался.

Ввиду развившейся в конце жизни болезни, он постоянно все забывал, потому завел журнал, куда заносил все, даже малозначительные факты.

Термины, вроде электрода, анода, катода, а также иона, тоже принадлежат этому ученому.

Не имея предварительного университетского образования, Фарадей умел объяснять сложные физические, химические и электромагнитные явления своими словами, на вполне доступном для каждого языке.

Биография

Ранние годы

Майкл родился 22 сентября 1791 года в Ньюнгтон-Баттсе (ныне Большой Лондон). Его отец был небогатым кузнецом из лондонского предместья. Кузнецом был и старший брат Роберт, всячески поощрявший тягу Майкла к знаниям и на первых порах поддерживавший его материально. Мать Фарадея, трудолюбивая и необразованная женщина, дожила до времени, когда её сын добился успехов и признания, и по праву гордилась им. Скромные доходы семьи не позволили Майклу окончить даже среднюю школу, с тринадцати лет он начал работать как поставщик книг и газет, а затем в возрасте 14 лет пошёл работать в книжную лавку, где обучался и переплётному ремеслу. Семь лет работы в мастерской на улице Блэндфорд стали для юноши и годами напряженного самообразования. Всё это время Фарадей упорно занимался - он с упоением читал все переплетаемые им научные труды по физике и химии, а также статьи из «Британской энциклопедии», повторял в устроенной им домашней лаборатории эксперименты, описанные в книгах, на самодельных электростатических приборах. Важным этапом в жизни Фарадея стали занятия в Городском философском обществе, где Майкл по вечерам слушал научно-популярные лекции по физике и астрономии и участвовал в диспутах. Деньги (по шиллингу на оплату каждой лекции) он получал от брата. На лекциях у Фарадея появились новые знакомые, которым он писал много писем, чтобы выработать ясный и лаконичный стиль изложения; он также старался овладеть приёмами ораторского искусства.

Начало работы в Королевском институте



Фарадей даёт публичную лекцию

Обратив внимание на тягу юноши к науке, в 1812 году один из посетителей переплётной мастерской, член Лондонского королевского общества Дено, подарил ему билет на цикл публичных лекций знаменитого физика и химика, первооткрывателя многих химических элементов Г. Дэви в Королевском институте. Майкл не только с интересом выслушал, но и подробно записал и переплёл четыре лекции, которые послал вместе с письмом профессору Дэви с просьбой взять его на работу в Королевский институт. Этот «смелый и наивный шаг», по словам самого Фарадея, оказал на его судьбу решающее влияние. Профессор был удивлён обширными знаниями юноши, но в тот момент в институте не было вакантных мест, и просьба Майкла была удовлетворена лишь через несколько месяцев. В Дэви (не без некоторого колебания) пригласил Фарадея на освободившееся место лаборанта в химической лаборатории Королевского института, где он проработал много лет. В самом начале этой деятельности осенью того же года вместе с профессором и его женой он совершил длительное путешествие по научным центрам Европы (1813-1815 гг.). Это путешествие имело для Фарадея большое значение: он вместе с Дэви посетил ряд лабораторий, где познакомился со многими выдающимися учёными того времени, в том числе с А. Ампером , М. Шеврелем , Ж. Л. Гей-Люссаком и А.Вольтой , которые в свою очередь обратили внимание на блестящие способности молодого англичанина.

Первые самостоятельные исследования



Фарадей за опытами в лаборатории

Постепенно его экспериментальные исследования всё более переключались в область физики. После открытия в 1820 Х.Эрстедом магнитного действия электрического тока Фарадея увлекла проблема связи между электричеством и магнетизмом В в его лабораторном дневнике появилась запись: «Превратить магнетизм в электричество». Рассуждения Фарадея были следующими: если в опыте Эрстеда электрический ток обладает магнитной силой, а, по убеждению Фарадея, все силы взаимопревращаемы, то и магниты должны возбуждать электрический ток. В том же году им была предпринята попытка найти поляризующее действие тока на свет. Пропуская поляризованный свет через воду, находящуюся между полюсами магнита, он пытался обнаружить деполяризацию света, однако опыт дал отрицательный результат .

В 1823 году Фарадей становится членом Лондонского королевского общества и назначается директором физической и химической лабораторий Королевского института, где и проводит свои эксперименты .

В 1825 году в статье «Электромагнитный ток (под влиянием магнита)» Фарадей описывает опыт, который, на его взгляд, должен показать, что ток, действующий на магнит, испытывает с его стороны противодействие. Этот же опыт описан в дневнике Фарадей от 28 ноября 1825 года. Схема опыта выглядела так. Два провода, разделённые двойным слоем бумаги, располагались параллельно друг другу. При этом один подключался к гальваническому элементу , а второй - к гальванометру . По мысли Фарадея, при протекании тока в первом проводе должен был индуцироваться ток во втором, что фиксировалось бы гальванометром. Однако и этот эксперимент дал отрицательный результат .

В 1831 году, после десяти лет непрерывных поисков, Фарадей нашёл, наконец, решение своей проблемы. Существует предположение, что к этому открытию Фарадея подтолкнуло сообщение от изобретателя Джозефа Генри , который также проводил индукционные опыты, однако не публиковал их, считая малозначительными и пытаясь придать своим результатам некую систематичность. Генри, однако, опубликовал сообщение о том, что ему удалось создать электромагнит, способный поднять тонну. Это стало возможным за счёт применения изоляции проводов, позволившей создавать многослойную обмотку, значительно усиливающую магнитное поле .

Фарадей так описывает свой первый успешный эксперимент:

Двести три фута медной проволоки в одном куске были намотаны на большой деревянный барабан; другие двести три фута такой же проволоки были проложены в виде спирали между витками первой обмотки, причем металлический контакт был везде устранен посредством шнурка. Одна из этих спиралей была соединена с гальванометром, а другая - с хорошо заряженной батареей из ста пар пластин в четыре квадратных дюйма с двойными медными пластинками. При замыкании контакта наблюдалось внезапное, но очень слабое действие на гальванометр, и подобное же слабое действие имело место при размыкании контакта с батареей

В 1832 году Фарадей открывает электрохимические законы , которые ложатся в основу нового раздела науки - электрохимии , имеющего сегодня огромное количество технологических приложений.

Избрание в Королевское общество

В 1824 Фарадей был избран членом Королевского общества, несмотря на активное противодействие Дэви, отношения с которым стали у Фарадея к тому времени довольно сложными, хотя Дэви любил повторять, что из всех его открытий самым значительным было «открытие Фарадея». Последний также воздавал должное Дэви, называя его «великим человеком». Спустя год после избрания в Королевское общество Фарадея назначают директором лаборатории Королевского института, а в он получает в этом институте профессорскую кафедру.

Фарадей и религия

Майкл Фарадей был верующим христианином и продолжал верить даже после того, как узнал о работах Дарвина. Он принадлежал к сандиманианской (англ. ) секте, члены которой интерпретировали Библию буквально. Учёный был выбран старейшиной секты в 1840 году, однако в 1844 году вместе с ещё 13 людьми был из неё исключён по неизвестным причинам. Однако уже через несколько недель Фарадей был принят обратно. Несмотря на то, что в 1850 году он снова был на грани исключения из секты, что, по её правилам, означало бы пожизненное исключение, в 1860 году Фарадей был выбран старейшиной во второй раз. На этом посту он находился до 1864 года .

Труды в русских переводах

• Фарадей М. Избранные работы по электричеству . М.-Л.: ГОНТИ, 1939. Серия: Классики естествознания. (Сборник разных работ и фрагментов).
• Фарадей М. Силы материи и их взаимоотношения. М.: ГАИЗ, 1940.
• Фарадей М. Экспериментальные исследования по электричеству . В 3 тт. М.: Изд. АН СССР, 1947, 1951, 1959. (Оригинальное название: Experimental Researches in Electricity ).

См. также

	Майкл Фарадей в Викицитатнике
	в Викитеке
	Майкл Фарадей на Викискладе

Примечания

Литература

• Радовский М. И. Фарадей . М.: Журнально-газетное объединение, 1936. Серия: Жизнь замечательных людей , выпуск 19-20 (91-92).

Ссылки

Категории:

• Персоналии по алфавиту
• Учёные по алфавиту
• Родившиеся 22 сентября
• Родившиеся в 1791 году
• Родившиеся в Лондоне
• Умершие 25 августа
• Умершие в 1867 году
• Умершие в Принстоне
• Физики по алфавиту
• Химики по алфавиту
• Физики Великобритании
• Химики Великобритании
• Физикохимики Великобритании
• Учёные, в честь которых названы физические единицы измерения
• Члены Лондонского королевского общества
• Члены Французской академии наук
• Почётные члены Санкт-Петербургской академии наук
• Члены и члены-корреспонденты Национальной академии наук США
• Награждённые медалью Копли
• Машиностроители



Wikimedia Foundation . 2010 .

Английский физик Майкл Фарадей, выросший в бедной семье, стал одним из величайших ученых в истории человечества. Его выдающиеся достижения были сделаны в то время, когда наука являлась уделом людей, рожденных в привилегированных семействах. В его честь названа единица электрической емкости - фарад.

Фарадей (физик): краткая биография

Майкл Фарадей родился 22 сентября 1791 года в столице Великобритании Лондоне. Он был третьим ребенком в семье Джеймса и Маргарет Фарадеев. Его отец был кузнецом, который имел слабое здоровье. До брака его мать работала служанкой. Семья жила бедно.

До 13 лет Майкл посещал местную школу, где получил начальное образование. Чтобы помочь семье, он начал работать посыльным в книжном магазине. Усердие мальчика впечатлило его работодателя. Через год его повысили до ученика переплетчика.

Переплет и наука

Майкл Фарадей хотел узнать больше о мире; он не ограничивался После усердного ежедневного труда он проводил все свое свободное время за чтением книг, которые он переплетал.

Постепенно он обнаружил, что увлекся наукой. Особенно ему понравились две книги:

• «Британская энциклопедия» - источник его познаний об электричестве и о многом другом.
• «Беседы о химии» - 600 страниц о химии в доступном изложении авторства Джейн Марсе.

Он был настолько очарован, что начал тратить часть своего скудного заработка на химические вещества и аппаратуру, чтобы подтвердить истинность того, о чем читал.

Расширяя свои научные познания, он услышал, что Джон Татум собирался дать серию публичных лекций по натуральной философии (физике). Для посещения лекций необходимо было внести плату в один шиллинг - слишком много для Майкла Фарадея. Его старший брат, кузнец, впечатленный растущей преданностью своего брата науке, дал ему необходимую сумму.



Знакомство с Хамфри Дэви

Фарадей сделал еще один шаг к науке, когда Уильям Дэнс, клиент книжного магазина, поинтересовался у Майкла, нет ли у него желания получить билеты на лекции в Королевском институте.

Лектор, сэр Хамфри Дэви, был одним из самых известных в мире ученых того времени. Фарадей ухватился за шанс и посетил четыре лекции, посвященные одной из новейших проблем химии - определении кислотности. Он наблюдал за экспериментами, которые проводил Дэви на лекциях.

Это был мир, в котором он хотел бы жить. Фарадей вел записи, а затем сделал так много дополнений в примечаниях, что произвел 300-страничную рукопись, которую сам переплел и отправил Дэви в знак благодарности.

В это время на заднем дворе книжного магазина Майкл начал проводить более сложные эксперименты по созданию электрической батареи из медных монет и цинковых дисков, разделенных влажной соленой бумагой. Он использовал ее для разложения химических веществ, например таких, как сульфат магния. В этой области химии Хамфри Дэви был пионером.

В октябре 1812 года ученичество Фарадея завершилось, и он начал работать переплетчиком у другого работодателя, которого он нашел неприятным.

Не было бы счастья, да несчастье помогло

И вот произошел счастливый для Фарадея случай. В результате неудачного эксперимента Хамфри Дэви был ранен: это временно повлияло на его способность писать. Майклу удалось в течение нескольких дней вести записи для Дэви, впечатленного книгой, которую тот ему послал.

Когда недолгий период работы помощником закончился, Фарадей отправил ученому записку с просьбой нанять его своим ассистентом. Вскоре после этого один из лаборантов Дэви был уволен за нарушение дисциплины, и Хамфри осведомился у Майкла, не хотел ли бы он занять вакантное место.

Не хотел ли он работать в Королевском институте с одним из самых известных ученых в мире? Это был риторический вопрос.



Карьера в Королевском институте

Ему хорошо платили и выделили для проживания комнату на чердаке Королевского института. Майкл был очень доволен, и его связь с этим учреждением больше не прерывалась в течение 54 лет, за которые ему удалось стать профессором химии.

Работа Фарадея состояла в подготовке аппаратуры для проведения экспериментов и лекций в Королевском институте. Поначалу он имел дело с трихлоридом азота, взрывчатым веществом, которое травмировало Дэви. Майкл тоже при очередном взрыве ненадолго потерял сознание, и когда Хамфри снова получил травму, опыты с этим соединением были прекращены.

Через 7 месяцев работы в Королевском институте Дэви взял с собой Фарадея в турне по Европе, длившееся 18 месяцев. За это время Майклу удалось встретить великих ученых, таких как Андрэ-Мари Ампер в Париже и Алессандро Вольта в Милане. В некотором смысле, тур заменил ему университетское образование - Фарадей многое узнал за это время.

Большую часть тура он, однако, был несчастлив, поскольку в дополнение к научной и секретарской работе должен был прислуживать Дэви и его жене. Супруга ученого не считала Фарадея равным себе из-за его происхождения.

По возвращении в Лондон все стало на свои места. Королевский институт возобновил контракт Майкла и увеличил его вознаграждение. Дэви даже начал упоминать о его помощи в научных работах.

В 1816 г. в возрасте 24 лет Фарадей прочитал свою первую лекцию о свойствах материи. Проходила она в Городском философском обществе. Тогда же в «Ежеквартальном научном журнале» он опубликовал свою первую научную статью об анализе гидроксида кальция.

В 1821 г. в возрасте 29 лет Фарадей был повышен до должности заведующего хозяйством и лабораторией Королевского института. В том же году он женился на Саре Барнард. Майкл со своей супругой прожили в институте большую часть следующих 46 лет, уже не на чердаке, а в удобном помещении, которое когда-то занимал Хамфри Дэви.

В 1824 г. биография Фарадея (физика) ознаменовалась его избранием в члены Королевского общества. Это было признанием того, что он стал заметным ученым.

В 1825 г. физик Фарадей стал директором лаборатории.

В 1833 г. он стал фуллеровским профессором химии в Королевском институте Великобритании. Фарадей занимал эту должность до конца своей жизни.

В 1848 и 1858 годах ему было предложено возглавить Королевское общество, но он отказался.



Научные достижения

Чтобы описать открытия Фарадея в физике, потребуется не одна книга. Не случайно Альберт Эйнштейн в своем кабинете хранил фотографии только троих ученых: Исаака Ньютона, Джеймса Максвелла и Майкла Фарадея.

Как ни странно, хотя еще при жизни ученого начали использовать слово «физик», ему самому оно не нравилось, и он всегда называл себя философом. Фарадей был человеком, шедшим к открытиям через эксперименты, и он был известен тем, что никогда не отказывался от идей, к которым приходил благодаря научной интуиции.

Если он полагал, что идея стоила того, он продолжал эксперименты, несмотря на множество неудач, пока не достигал ожидаемого или пока не убеждался в том, что мать-природа доказала его неправоту, что случалось крайне редко.

Так что открыл Фарадей в физике? Вот некоторые из его самых заметных достижений.

1821: открытие электромагнитного вращения

Оно стало предвестником того, что, в конечном итоге, привело к созданию электрического двигателя. Открытие базировалось на теории Эрстеда о магнитных свойствах провода, по которому проходит электрический ток.



1823: сжижение газа и охлаждение

В 1802 году Джон Далтон высказал мнение, что все газы могут быть сжижены при низких температурах или высоком давлении. Физик Фарадей доказал это опытным путем. Он впервые превратил хлор и аммиак в жидкость.

Жидкий аммиак был еще интересен тем, что, как заметил Майкл Фарадей, физика процесса его испарения вызывала охлаждение. Принцип охлаждения с помощью искусственного испарения был публично продемонстрирован Уильямом Калленом в Эдинбурге в 1756 г. Ученый с помощью насоса снизил давление в колбе с эфиром, в результате чего произошло его быстрое испарение. Это вызвало охлаждение, и на внешней стороне колбы из влаги воздуха образовался лед.

Важность открытия Фарадея состояла в том, что механические насосы могли превращать газ в жидкость при комнатной температуре. Затем жидкость испарялась, охлаждая все вокруг, полученный газ мог быть собран и с помощью насоса сжат в жидкость снова, повторяя цикл. Именно так работают современные холодильники и морозильники.

В 1862 году на Всемирной лондонской выставке Фердинанд Карре продемонстрировал первую в мире коммерческую машину по производству льда. В машине в качестве охлаждающей жидкости использовался аммиак, и она производила лед со скоростью 200 кг в час.

1825: открытие бензола

Исторически сложилось так, что бензол стал одним из наиболее важных веществ в химии, как в практическом смысле, т. е. он используется при создании новых материалов, так и в теоретическом - для понимания химической связи. Ученый обнаружил бензол в маслянистых остатках производства газа для освещения в Лондоне.



1831: закон Фарадея, формула, физика электромагнитной индукции

Это было чрезвычайно важным открытием для будущего науки и техники. Закон Фарадея (физика) гласит, что переменное магнитное поле вызывает в цепи электрический ток, и генерируемая прямо пропорциональна скорости изменения Одна из его возможных записей |E|=|dΦ/dt|, где Е - ЭДС, а Ф - магнитный поток.

Например, перемещение подковообразного магнита вдоль провода производит электрический ток, так как движение магнита вызывает переменное магнитное поле. До этого единственным источником тока была батарея. Майкл Фарадей, открытия в физике которого показали, что движение может быть превращено в электричество, или, более научным языком, кинетическая энергия может быть преобразована в электрическую, таким образом, причастен к тому, что большая часть энергии в наших домах сегодня производится именно по этому принципу.

Вращение (кинетическая энергия) преобразуется в электричество с помощью электромагнитной индукции. А вращение, в свою очередь, получают при действии на турбины пара высокого давления, создаваемого энергией угля, газа или атома, или напором воды в гидроэлектростанциях, либо давлением воздуха в

1834: законы электролиза

Фарадей-физик внес основной вклад в создание новой науки электрохимии. Она объясняет то, что происходит на границе раздела электрода с ионизированным веществом. Благодаря электрохимии мы пользуемся литий-ионными батареями и аккумуляторами, питающими современную мобильную технику. Законы Фарадея важны для нашего понимания электродных реакций.



1836: изобретение экранированной камеры

Физик Фарадей обнаружил, что, когда электрический проводник заряжен, весь лишний заряд скапливается на внешней его стороне. Это означает, что внутри комнаты или клетки, сделанной из металла, дополнительный заряд не появляется. Например, человек, одетый в костюм Фарадея, т. е. с металлической подкладкой, не подвергается действию внешнего электричества. Кроме защиты людей, клетка Фарадея может использоваться для проведения электрических или электрохимических экспериментов, чувствительных к внешним помехам. Экранированные камеры также могут создавать мертвые зоны для мобильной связи.

1845: открытие эффекта Фарадея - магнитооптического эффекта

Еще одним важным экспериментом в истории науки был опыт, впервые доказавший связь электромагнетизма и света, что в 1864 году было полностью описано уравнениями Джеймса Клерка Максвелла. Физик Фарадей установил, что свет представляет собой электромагнитную волну: «Когда противоположные магнитные полюса находились с той же стороны, это оказывало действие на поляризованный луч, что, таким образом, доказывает связь магнитной силы и света...

1845: открытие диамагнетизма как свойства всей материи

Большинство людей знакомо с ферромагнетизмом на примере обычных магнитов. Фарадей (физик) обнаружил, что все вещества диамагнитны - в большинстве своем слабо, но встречаются и сильные. Диамагнетизм противоположен направлению приложенного магнитного поля. Например, если поместить северный полюс у сильно диамагнитного вещества, то оно будет отталкиваться. Диамагнетизм в материалах, индуцированный очень сильными современными магнитами, может быть использован для достижения левитации. Даже живые существа, такие как лягушки, диамагнитны и могут парить в сильном магнитном поле.

Конец

Майкл Фарадей, открытия в физике которого произвели переворот в науке, умер 25 августа 1867 г. в Лондоне в возрасте 75 лет. Его жена Сара жила дольше. У четы не было детей. Всю свою жизнь он был набожным христианином и принадлежал к маленькой протестантской секте сандеманианцев.

Еще при жизни Фарадею было предложено погребение в Вестминстерском аббатстве вместе с королями и королевами Великобритании и учеными, подобно Исааку Ньютону. Он отказался ради более скромной церемонии. Его могилу, где также похоронена Сара, можно найти на кладбище Хайгейт в Лондоне.