Майкъл Фарадей имаше деца. Майкъл Фарадей

>Биографии на известни личности

Кратка биография на Майкъл Фарадей

Майкъл Фарадей е английски експериментален физик и химик, основател на теорията за електромагнитното поле. Майкъл Фарадей притежава редица значими открития в областта на физиката. Сред тях, електромагнитната индукция, първият електродвигател, първият трансформатор, законите на електролизата, диамагнетизма и много други научни открития. Ученият е роден на 22 септември 1791 г. в село близо до Лондон в семейството на ковач. Освен Майкъл в семейството имаше още четири деца. Тъй като семейството живееше в нужда, още на 13-годишна възраст той беше принуден да напусне училище и да печели допълнителни пари като пратеник в книжарница. Въпреки факта, че нямаше системно образование, момчето рано се пристрасти към четенето на научни книги. По-специално той беше очарован от книги с експерименти по химия и физика, които се опита да повтори.

Късметът се усмихна на Майкъл, когато беше поканен да слуша лекции в Кралския институт, по време на лекциите той слушаше внимателно и записваше идеите на професор Дейви. По-късно той му изпрати писмо с молба за работа и приложи тези бележки. Няколко месеца по-късно молбата му е удовлетворена и той е приет за лаборант в Кралския институт. Основното му задължение беше да помага на професорите. През 1813 г. като асистент той тръгва на дълъг път из научните центрове на Европа. Там той се срещна с много видни учени, които обърнаха внимание на таланта на младежа. Когато се завръща в Англия, той е повишен.

През 1816 г. излиза първото му печатно произведение. През 1820 г., след няколко експеримента, той открива неръждаема стомана, която тогава не интересува учените. Освен това той започва да работи върху обединяването на електричеството и магнетизма. През 1821 г. се жени за Сара Бернхард, с която живее дълги и щастливи години. Нямаха свои деца, но отгледаха малката си племенница Джейн, която остана сираче. През 1824 г. Фарадей става член на Лондонското кралско общество. В по-късните години той работи върху законите на електромагнитната индукция. През 1833 г. той формулира законите на електролизата, известни още като "законите на Фарадей". Явленията диамагнетизъм и парамагнетизъм са открити от учени през 1850-те години. Според Айнщайн това е най-важното откритие във физиката от времето на Нютон. Майкъл Фарадей умира през август 1867 г. в Лондон в дома си на бюрото си.

Майкъл Фарадей (22 септември 1791 Лондон – 25 август 1867 Лондон) е британски физик и химик. Той открива електромагнитната индукция, която става основа за промишленото производство на електричество.

жизнен път

Фарадей е роден в бедно семейство на ковач. Още на 13-годишна възраст Майкъл напуска училище и започва да работи като разносвач в книжарница Рибот. След това става чирак книговезец. Бъдещият изобретател не е имал системно образование, но е имал страст към четенето. А в магазина, където работеше, имаше много научни книги. Той се интересуваше предимно от книги по химия и електричество. Майкъл не само четеше, но и провеждаше независими експерименти. Брат и баща му насърчавали жаждата му за знания и дори помогнали да се направи обикновен електрически генератор.

1810-1811 - посещава курсове на Градското философско дружество. Тук той слуша лекции по астрономия и физика, а също така участва в диспути.

1812 г. - посетител на книжарница Рибот, музикантът У. Денс, подарява на Фарадей билет за цикъл от лекции на известния учен Хъмфри Дейви. След като присъства на лекциите, Майкъл изпраща писмо до Дейви, с молба да го вземе на работа в Кралския институт. Професорът, превърнал се от чирак на аптекар в лорд, бил възхитен от знанията на младежа и няколко месеца по-късно изпълнил молбата му.

1813-1815 е бил лаборант в Кралския институт. По това време Фарадей помага на преподавателите на института при подготовката на лекции, отчитането на материалните ценности и грижата за тях. Освен това той провежда химически експерименти. Майкъл също става асистент на Г. Дейви. Заедно с него той заминава на 2-годишно пътуване до научните центрове на Европа.

1815 г. - става асистент в Кралския институт. продължи своето Научно изследване.

1816 г. - излиза първият печатен труд на учения. Тя беше посветена химичен съставТоскански варовик. През следващите 3 години броят на неговите публикации надхвърли 40. По това време Майкъл Фарадей кореспондира с големи европейски учени.

1820 г. - провежда експеримент за топене на стомана с добавяне на никел. Този опит се счита за откриване на неръждаема стомана. Но по това време той не интересуваше металурзите.

1821 г. - става технически надзорник на сградата и лабораториите на Кралския институт. Публикувана статия за изобретяването на електродвигателя. След това Фарадей става световно известен учен.

1825 г. - поема длъжността директор на физически и химически лабораторииКралски институт.

1831 г. - открива електромагнитна индукция. Това откритие елиминира трудностите за широкото навлизане на електричеството.

1833 г. - Получава професорско звание в Кралския институт. В лекциите си той комбинира достъпност и видимост с дълбочина на разглеждане. Неговите лекции за деца, наречени „Историята на свещта“, все още се публикуват.

1840 г. – Фарадей се разболява тежко (частична загуба на памет). Според една от версиите болестта му е резултат от отравяне с живачни пари, които са използвани в експериментите. По това време ученият живее в остра нужда (£22 на година). Само 5 години по-късно той получава пенсия от £300 годишно. Въпреки че британският премиер У. Лам в началото дори не искаше да го даде.

1845 г. – Ученият открива т. нар. ефект на Фарадей и диамагнетизъм.

1848 г. – Кралица Виктория предоставя на учения къща за цял живот, която е част от дворцовия комплекс Хамптън Корт. Тя поема всички разходи и данъци. Тук Фарадей прекарва последните си години.

1867 г. - великият учен умира на бюрото си. Погребан е в гробището Хайгейт.

Научна дейност

Фарадей работеше много методично. След като откри някакъв ефект, той се опита да го проучи възможно най-задълбочено, като установи от какви параметри и как зависи. Фарадей е основателят на теорията за електромагнитното поле. Сред неговите открития си струва да се подчертае:

създаване на първия модел на електродвигателя и първия трансформатор;
откриване на химичното действие на тока и действието магнитно полев света;
откриване на законите на електролизата и диамагнетизма;
прогнозиране на електромагнитни вълни;
откриване на въртене на равнината на поляризация на светлината в магнитно поле (ефект на Фарадей);
откриване на бензол и изобутилен;
въвеждане в научна употреба на термини като йон, анод, катод, електролит, диамагнетизъм, диелектрик, парамагнетизъм и др.

През 1836 г. Фарадей доказва, че електрически заряд може да действа само върху повърхността на затворена проводяща обвивка, докато не оказва никакво въздействие върху обектите вътре в нея. Това откритие е използвано в устройство, известно като "клетката на Фарадей".

Правителството често включва Фарадей в решаването на различни технически проблеми, като защита на кораби от корозия, подобряване на фаровете, разглеждане на съдебни дела и т.н. Фарадей изследва наночастици от различни метали и описва техните характеристики. Тези експерименти бяха първият принос към бъдещето на нанотехнологиите.

Мнения за Фарадей

Съвременниците на Фарадей отбелязват неговата доброжелателност, скромност и чар.

Дж. Б. Дюма, известен политик и химик, вярва, че Фарадей притежава морално съвършенство. Той нарече великия физик неуморим артист, пламенен проповедник на истината, човек, изпълнен с веселие и сърдечност, в същото време човечен и доста нежен в личния живот.

Д. К. Максуел смята Фарадей за математик от висок клас

У. Томсън (лорд Келвин) посочва, че Фарадей се отличава с изключителна бързина и жизненост. Според лорда всички усещали чара му: от философ до просто дете.

Един от биографите на Фарадей казва за него: „Той умря беден човек, въпреки че поддържаше научната слава на Англия в продължение на 40 години“.

Майкъл Фарадей се отличава с усърдие, методичност, задълбоченост при провеждането на експерименти и желание да се проникне в същността на изследвания проблем. Наричаха го "краля на експериментаторите". Общо той проведе около 30 хиляди експеримента.

През 1821 г. известният физик У. Уоластън се оплаква на Дейви, че един от експериментите на Фарадей е плагиатство на неговата идея. Професорът застана на страната на Уоластън, така че отношенията му с Фарадей се влошиха. Но скоро Фарадей изясни позицията си и проблемът беше решен. Въпреки това, когато изобретателят стана член на Кралското общество, Дейви беше единственият, който беше против. Имайте предвид, че дори Уоластън гласува за изборите. По-късно обаче отношенията на Дейви и Фарадей се подобриха. Първият обичаше да повтаря, че основното му откритие е „откритието на Фарадей“.

През 1821 г. Фарадей се жени за Сара Барнард, сестрата на негов приятел. Бракът беше щастлив и продължи 46 години. Двойката живееше на последния етаж на Кралския институт. Те нямаха свои деца, затова решиха да вземат своята племенница Джейн сираче.

През 1830 г. великият експериментатор става почетен член на Петербургската академия на науките.

Фарадей е световно известен учен, но според съвременниците му той винаги е бил скромен и мил човек. Така той отхвърли предложението да му изгради рицарско звание, отказа да стане президент на Кралското общество. По време на Кримската война британското правителство го помоли да участва в разработването на химически оръжия, но Фарадей отхвърли подобна работа, смятайки я за неморална. През целия си живот той води непретенциозен начин на живот и неведнъж е отказвал изгодни предложения, които биха могли да му попречат да се занимава с наука.

През 1853 г. ученият изследва модното през 19 век „обръщане на маси“, след което заявява, че масата се движи не от духовете на мъртвите, а от несъзнателните движения на пръстите на участниците. В резултат на това той получава много възмутени писма от окултисти. На това той отговори, че ще приеме претенции само от самите духове.

През 1862 г. Фарадей излага хипотезата, че магнитното поле влияе върху спектралните линии. Вярно е, че оборудването от онези години не може да открие този ефект. Едва през 1897 г. П. Зееман потвърждава тази хипотеза и получава за това Нобелова награда.

Фарадей е бил член на протестантската общност, известна като „глацитите“ или „сандеманите“. Ученият е избиран няколко пъти за дякон и старейшина на лондонската общност на "Гласите".

Портретът на великия изобретател е поставен върху банкнотата от 20 британски лири от емисията от 1991-1999 г.

Кръстен на Фарадей:
фарад - единица за измерване на електрическия капацитет;
фарадей - единица за измерване на електрически заряд;

диск на Фарадей;
ефект на Фарадей;
закон за електромагнитната индукция;
константа на Фарадей;
Фарадейска клетка;
закони на електролизата;
чаша Фарадей;
награда Майкъл Фарадей;
астероид 37582;
лунен кратер Фарадей;
сграда на Лондонския институт по електротехника;
една от сградите на Единбургския университет;
редица училища и колежи.

На 22 септември 2011 г. се навършиха 220 години от рождението на Майкъл Фарадей (1791–1867), английски експериментален физик, който въведе понятието „поле“ в науката и положи основите на концепцията за физическата реалност на електрическите и магнитните полета . В днешно време концепцията за поле е позната на всеки гимназист. Първоначалната информация за електрическите и магнитните полета и как да ги опиша с помощта на силови линии, сили, потенциали и т.н., отдавна е включена в училищните учебници по физика. В същите учебници може да се прочете, че полето е специална форма на материя, коренно различна от материята. Но с обяснението от какво точно се състои тази „специалност“, възникват сериозни затруднения. Естествено, авторите на учебници не могат да бъдат обвинявани за това. В крайна сметка, ако полето не е сведено до други, по-прости същности, тогава няма какво да се обяснява. Просто трябва да приемете физическата реалност на полето като експериментално установен факт и да се научите как да работите с уравненията, които описват поведението на този обект. Например Ричард Файнман призовава за това в своите лекции, отбелязвайки, че учените отдавна се опитват да обяснят електромагнитното поле с помощта на различни механични модели, но след това изоставят тази идея и смятат, че само системата от известни уравнения на Максуел, описващи полето, има физическо значение.

Това означава ли, че трябва напълно да се откажем от опитите да разберем какво е поле? Изглежда, че запознаването с Експерименталното изследване на електричеството на Майкъл Фарадей, грандиозно тритомно произведение, което брилянтният експериментатор създава повече от 20 години, може да окаже значителна помощ за отговора на този въпрос. Именно тук Фарадей въвежда концепцията за поле и развива стъпка по стъпка идеята за физическата реалност на този обект. Важно е да се отбележи, че „Експерименталните изследвания“ на Фарадей е едно от най-великите книгив историята на физиката - са написани на отличен език, не съдържат нито една формула и са доста достъпни за учениците.

Въведение в полето. Фарадей, Томсън и Максуел

Терминът "поле" (по-точно: "магнитно поле", "поле на магнитни сили") е въведен от Фарадей през 1845 г. в хода на изследване на феномена диамагнетизъм (въведени са и термините "диамагнетизъм" и "парамагнетизъм" от Фарадей) - ефектът на слабото отблъскване от магнит, открит от учения редица вещества. Първоначално полето се разглежда от Фарадей като чисто спомагателна концепция, всъщност координатна мрежа, образувана от магнитни силови линии и използвана за описване на естеството на движението на телата близо до магнити. По този начин парчета диамагнитни вещества, като бисмут, се придвижват от зоните на удебеляване на силовите линии към областите на тяхното разреждане и са разположени перпендикулярно на посоката на линиите.

Малко по-късно, през 1851-1852 г., когато математически описва резултатите от някои от експериментите на Фарадей, терминът "поле" понякога се използва от английския физик Уилям Томсън (1824-1907). Що се отнася до създателя на теорията за електромагнитното поле Джеймс Клерк Максуел (1831–1879), в неговите трудове терминът „поле“ също практически не се среща в началото и се използва само за обозначаване на тази част от пространството, в която магнитни сили могат да бъдат открити. Само в работата „Динамична теория на електромагнитното поле”, публикувана през 1864–1865 г., в която за първи път се появява системата от „уравненията на Максуел” и възможността за съществуването на електромагнитни вълни, разпространяващи се със скоростта на светлината, се говори за полето като физическа реалност.

Това, накратко, е историята на въвеждането на понятието "поле" във физиката. От него се вижда, че първоначално тази концепция се е разглеждала като чисто спомагателна, обозначаваща просто онази част от пространството (може да бъде неограничена), в която могат да се открият магнитни сили и тяхното разпределение може да бъде изобразено чрез силови линии. (Терминът „електрическо поле“ влезе в употреба едва след теорията на Максуел за електромагнитното поле.)

Важно е да се подчертае, че нито силовите линии, известни на физиците преди Фарадей, нито полето, „състоящ се“ от тях, не са били разглеждани (и не могат да бъдат разглеждани!) от научната общност от 19-ти век като физическа реалност. Опитите на Фарадей да говори за материалността на силовите линии (или Максуел - за материалността на полето) бяха възприети от учените като напълно ненаучни. Дори Томсън, старият приятел на Максуел, който самият направи много за развитието на математическите основи на физиката на полето (Томсън, а не Максуел, първият показа възможността за „превеждане” на езика на силовите линии на Фарадей на езика на частичния диференциал уравнения), нарече теорията на електромагнитното поле „математически нихилизъм“ и дълго време отказва да го признае. Ясно е, че Томсън би могъл да действа по този начин само ако имаше много сериозни причини за това. И той имаше такива причини.

Силово поле и сила на Нютон

Причината, поради която Томсън не може да разпознае реалността на силовите линии и полета, е проста. Силовите линии на електрическото и магнитното поле се дефинират като непрекъснати линии, начертани в пространството, така че допирателните към тях във всяка точка показват посоките на електрическите и магнитните сили, действащи в тази точка. Величините и посоките на тези сили се изчисляват с помощта на законите на Кулон, Ампер и Био-Савар-Лаплас. Тези закони обаче се основават на принципа на далечно действие, което позволява моментално предаване на действието на едно тяло на друго на всяко разстояние и по този начин изключва съществуването на каквито и да било материални посредници между взаимодействащите си заряди, магнити и течения.

Трябва да се отбележи, че много учени бяха скептични относно принципа, че телата по някакъв мистериозен начин могат да действат там, където не съществуват. Дори Нютон, който е първият, който използва този принцип при извеждането на закона за универсалното притегляне, вярва, че между взаимодействащите тела може да съществува някаква субстанция. Но ученият не искаше да изгражда хипотези за това, предпочитайки да развива математически теории на законите, основани на твърдо установени факти. Последователите на Нютон направиха същото. Според Максуел те буквално „изметнаха от физиката” всякакви невидими атмосфери и изтичания, които през 18 век обграждаха магнити и заряди от привържениците на концепцията за действие с къси разстояния. Въпреки това във физиката на 19-ти век интересът към привидно завинаги забравените идеи постепенно започва да се възражда.

Една от най-важните предпоставки за това възраждане бяха проблемите, възникнали при опит да се обяснят новите явления - преди всичко явленията на електромагнетизма - на основата на принципа на далечното действие. Тези обяснения ставаха все по-изкуствени. И така, през 1845 г. немският физик Вилхелм Вебер (1804–1890) обобщава закона на Кулон, като въвежда в него термини, които определят зависимостта на силата на взаимодействие на електрическите заряди от относителните им скорости и ускорения. Физическият смисъл на такава зависимост беше неразбираем и допълненията на Вебер към закона на Кулон очевидно имаха характера на хипотеза, въведена за обяснение на явленията на електромагнитната индукция.

В средата на 19 век физиците все повече осъзнават, че при изучаването на явленията на електричеството и магнетизма експериментът и теорията започват да говорят в различни езици. По принцип учените бяха готови да приемат идеята за съществуването на вещество, което предава взаимодействието между заряди и токове с ограничена скорост, но не можеха да приемат идеята за физическата реалност на полето. На първо място, поради вътрешната непоследователност на тази идея. Факт е, че във физиката на Нютон силата се въвежда като причина за ускорението на материална точка. Неговата (силова) стойност е равна, както е известно, на произведението на масата на тази точка и ускорението. Така силата като физическа величина се определя в точката и в момента на нейното действие. „Самият Нютон ни напомня“, пише Максуел, „че силата съществува само докато действа; нейното действие може да бъде запазено, но самата сила като такава е по същество преходно явление.

Опитвайки се да разгледат полето не като удобна илюстрация на естеството на разпределението на силите в пространството, а като физически обект, учените влязоха в конфликт с първоначалното разбиране за силата, въз основа на която е построен този обект. Във всяка точка полето се определя от големината и посоката на силата, действаща върху изпитваното тяло (заряд, магнитен полюс, намотка с ток). Всъщност полето "се състои" само от сили, но силата във всяка точка се изчислява на базата на закони, според които е безсмислено да се говори за полето като физическо състояние или процес. Полето, разглеждано като реалност, би означавало реалността на силите, които съществуват извън всяко действие, което напълно противоречи на първоначалното определение за сила. Максуел пише, че в случаите, когато говорим за "запазване на силата" и така нататък, би било по-добре да използваме термина "енергия". Това със сигурност е правилно, но каква енергия е енергията на полето? По времето, когато Максуел написа горните редове, той вече знаеше, че енергийната плътност, напр. електрическо полепропорционална на квадрата на интензитета на това поле, т.е. отново на силата, разпределена в пространството.

Концепцията за мигновено действие на разстояние е неразривно свързана с Нютоновото разбиране за силата. В крайна сметка, ако едно тяло действа върху друго, отдалечено, не мигновено (всъщност, унищожавайки разстоянието между тях), тогава ще трябва да разгледаме силата, движеща се в пространството, и да решим каква „част“ от силата причинява наблюдаваното ускорение и какво значение тогава има понятието "сила". Или трябва да признаем, че движението на силата (или полето) се случва по някакъв специален начин, който не се вписва в рамките на Нютоновата механика.

През 1920 г. в статията „Етер и теорията на относителността“ Алберт Айнщайн (1879-1955) пише, че, говорейки за електромагнитното поле като реалност, трябва да признаем съществуването на специален физически обект, който по принцип не може да бъде представена като съставена от частици, поведението на всяка от които подлежи на изследване във времето. По-късно Айнщайн описва създаването на теорията за електромагнитното поле като най-голямата революция в нашите възгледи за структурата на физическата реалност от времето на Нютон. Благодарение на тази революция във физиката, наред с идеите за взаимодействието на материалните точки, навлизат идеи за полета, сякаш не са сведени до нищо друго.

Но как беше възможна тази промяна с оглед на реалността? Как физиката успя да излезе извън границите си и да „види” какво за нея преди като реалност просто не съществуваше?

Изключително важна роля в подготовката на тази революция изиграха многогодишните експерименти на Фарадей със силовите линии. Благодарение на Фарадей тези редове, добре познати на физиците, се превърнаха от начин за изобразяване на разпределението на електрическите и магнитните сили в пространството в своеобразен „мост”, движейки се по който успяха да проникнат в света, който е, т.к. те бяха, "зад силата", в света, в който силите се превърнаха в проявления на полета на свойства. Ясно е, че такава трансформация изисква много специален вид талант, талант, който Майкъл Фарадей притежаваше.

Страхотен експериментатор

Майкъл Фарадей е роден на 22 септември 1791 г. в лондонско ковашко семейство, което поради липса на средства не е могло да образова децата си. Майкъл - третото дете в семейството - не завърши и основно училищеи на 12 години е чирак в книговезка работилница. Там той получава възможността да прочете много книги, включително научно-популярни, запълвайки пропуските в образованието си. Скоро Фарадей започва да посещава публичните лекции, които се провеждат редовно в Лондон, за да разпространяват знания сред широката общественост.

През 1812 г. един от членовете на Лондонското кралско общество, който редовно използва услугите на книговезка работилница, кани Фарадей да слуша лекции на известния физик и химик Хъмфри Дейви (1778–1829). Този момент стана повратна точка в живота на Фарадей. Младият мъж най-накрая беше увлечен от науката и тъй като срокът на обучението му в работилницата изтичаше, Фарадей се осмели да пише на Дейви за желанието си да прави изследвания, като приложи към писмото внимателно подвързани бележки от лекциите на учения. Дейви, който самият беше син на беден дърворезбар, не само отговори на писмото на Фарадей, но и му предложи асистентска позиция в Кралския институт в Лондон. Така започва научната дейност на Фарадей, която продължава почти до смъртта му, настъпила на 25 август 1867 г.

Историята на физиката познава много изключителни експериментатори, но може би само Фарадей беше наречен Експериментатор с главна буква. И въпросът не е само в колосалните му постижения, сред които са откритията на законите на електролизата и явленията на електромагнитната индукция, изследването на свойствата на диелектриците и магнитите и много други. Често важни откритияуспя да направи горе-долу случайно. Невъзможно е да се каже същото за Фарадей. Неговите изследвания винаги са били забележителни с удивителната си редовност и целенасоченост. И така, през 1821 г. Фарадей пише в работния си дневник, че започва да търси връзка между магнетизма и електричеството и оптиката. Той открива първата връзка 10 години по-късно (откриването на електромагнитната индукция), а втората - 23 години по-късно (откриването на въртенето на равнината на поляризация на светлината в магнитно поле).

Експерименталните изследвания на Фарадей в електричеството има около 3500 параграфа, много от които съдържат описания на неговите експерименти. И точно това Фарадей намери за добре да публикува. В многотомните „Дневници“ на Фарадей, които той води от 1821 г., са описани около 10 хиляди експеримента, като ученият извършва много от тях без ничия помощ. Интересното е, че през 1991 г., когато научният свят празнува 200-годишнината от рождението на Фарадей, английските историци на физиката решават да повторят някои от най-известните му експерименти. Но дори и за просто възпроизвеждане на всеки от тези експерименти, екип от съвременни специалисти отне поне един ден работа.

Говорейки за достойнствата на Фарадей, можем да кажем, че основното му постижение е превръщането на експерименталната физика в независима област на изследване, чиито резултати често могат да бъдат много години напред от развитието на теорията. Фарадей смята за изключително непродуктивно желанието на много учени да преминат възможно най-бързо от данните, получени в експериментите, към тяхното теоретично обобщение. По-ползотворно за Фарадей беше поддържането на дългосрочна връзка с изследваните явления, за да може да анализира подробно всички техни характеристики, независимо дали тези характеристики отговарят на приетите теории или не.

Фарадей разшири този подход към анализа на експерименталните данни до добре познатите експерименти за подравняване на железни стърготини по линиите на магнитното поле. Разбира се, ученият е знаел отлично, че моделите, които образуват железни стърготини, могат лесно да бъдат обяснени въз основа на принципа на действие на далечни разстояния. Въпреки това Фарадей смята, че в този случай експериментаторите трябва да изхождат не от концепции, измислени от теоретиците, а от явления, които според него свидетелстват за съществуването в пространството около магнити и течения на някои състояния, които са готови за действие. С други думи, силовите линии, според Фарадей, показват, че силата трябва да се мисли не само като действие (върху материална точка), но и като способност за действие.

Важно е да се подчертае, че следвайки своята методология, Фарадей не се опита да изложи никакви хипотези за естеството на тази способност за действие, предпочитайки постепенно да натрупва опит в хода на работа с линии на сила. Началото на тази работа е поставено в неговите изследвания на явленията на електромагнитната индукция.

Продължително отваряне

В много учебници и справочници можете да прочетете, че на 29 август 1831 г. Фарадей открива феномена на електромагнитната индукция. Историците на науката са наясно, че датирането на откритията е сложно и често много объркващо. Откриването на електромагнитната индукция не е изключение. От Дневниците на Фарадей е известно, че той наблюдава това явление още през 1822 г. по време на експерименти с две проводящи вериги, поставени върху меко желязно ядро. Първата верига беше свързана към източник на ток, а втората - към галванометър, който регистрира появата на краткотрайни токове при включване или изключване на тока в първата верига. По-късно се оказа, че подобни явления са наблюдавани и от други учени, но, както Фарадей в началото, те ги смятат за експериментална грешка.

Факт е, че в търсене на феномена на генериране на електричество чрез магнетизъм, учените се стремят да открият стабилни ефекти, подобни например на феномена на магнитното действие на тока, открит от Ерстед през 1818 г. Фарадей е спасен от тази всеобща „слепота“ от две обстоятелства. Първо, обърнете специално внимание на всякакви природни явления. В своите статии Фарадей съобщава както за успешни, така и за неуспешни експерименти, вярвайки, че един неуспешен (не разкриващ желания ефект), но смислено поставен експеримент съдържа и известна информация за законите на природата. Второ, малко преди откритието, Фарадей експериментира много с разрядите на кондензатори, което несъмнено изостри вниманието му към краткосрочните ефекти. Редовно преглеждайки дневниците си (за Фарадей това беше постоянна част от изследванията), ученият очевидно хвърли нов поглед върху експериментите от 1822 г. и, след като ги възпроизведе, осъзна, че се занимава не с намеса, а с желаното явление. Датата на това осъзнаване е 29 август 1831 г.

Тогава започват интензивни изследвания, по време на които Фарадей открива и описва основните явления на електромагнитната индукция, включително появата на индукционни токове по време на относителното движение на проводници и магнити. Въз основа на тези изследвания Фарадей стига до извода, че решаващото условие за възникване на индукционни токове е именно пресичанепроводник на линии на магнитна сила, а не преход към области с по-големи или по-малки сили. В същото време, например, появата на ток в един проводник, когато токът е включен в друг, разположен наблизо, Фарадей също обяснява в резултат на пресичането на проводника на силовите линии: „магнитните криви изглежда се движат ( така да се каже) през индуцирания проводник, като се започне от момента, в който те започват да се развиват, и до момента, когато силата на магнитния ток достигне най-голямата стойност; те изглежда се разпространяват отстрани на жицата и следователно са в една и съща позиция спрямо фиксирания проводник, сякаш се движи в обратна посока през тях.

Нека обърнем внимание на това колко пъти Фарадей използва думите „сякаш“ в горния пасаж, както и на факта, че той все още няма познатата ни количествена формулировка на закона за електромагнитната индукция: силата на тока в проводящата верига е пропорционална на скоростта на промяна в броя на линиите на магнитното поле, преминаващи през този контур. Формулировка, близка до тази, се появява у Фарадей едва през 1851 г. и се отнася само до случая на проводник, движещ се в статично магнитно поле. Според Фарадей, ако проводник се движи в такова поле с постоянна скорост, тогава силата, възникваща в него електрически токе пропорционална на тази скорост, а количеството електричество, което се движи, е пропорционално на броя на линиите на магнитното поле, пресичани от проводника.

Предпазливостта на Фарадей при формулирането на закона за електромагнитната индукция се дължи преди всичко на факта, че той може правилно да използва концепцията за линия на сила само по отношение на статичните полета. При променливите полета обаче това понятие придоби метафоричен характер и непрекъснатите резерви „сякаш“, когато се говори за движещи се силови линии, показват, че Фарадей е разбрал това много добре. Той също не можеше да пренебрегне критиките на онези учени, които му посочиха, че линията на силата, строго погледнато, е геометричен обект и е просто безсмислено да се говори за нейното движение. Освен това в експериментите имаме работа със заредени тела, проводници с ток и т.н., а не с абстракции като силови линии. Следователно Фарадей трябваше да покаже, че при изучаване на поне някои класове явления човек не може да се ограничи до разглеждането на проводници с ток и да не вземе предвид пространството около тях. И така, в едно произведение, посветено на изучаването на феномена на самоиндукцията, без изобщо да споменава силовите линии, Фарадей изгражда разказ за своите експерименти по такъв начин, че самият читател постепенно стига до заключението, че истинската причина за наблюдаваните явления не са проводници с ток, а нещо, разположено в пространството около тях.

Полето е като предчувствие. Изследване на явленията на самоиндукция

През 1834 г. Фарадей публикува деветата част на „Експериментални изследвания“, която се нарича „За индуктивния ефект на електрическия ток върху себе си и върху индуктивния ефект на токовете като цяло“. В тази работа Фарадей изследва явленията на самоиндукция, открити през 1832 г. от американския физик Джоузеф Хенри (1797–1878), и показа, че те представляват специален случай на явленията на електромагнитната индукция, които той е изучавал преди това.

Фарадей започва работата си с описание на редица явления, състоящи се във факта, че когато се отвори електрическа верига, съдържаща дълги проводници или намотка на електромагнит, възниква искра в точката на прекъсване на контакта или се усеща електрически удар, ако контактът е изключен на ръка. В същото време Фарадей посочва, че ако проводникът е къс, тогава не е възможно да се получи искра или токов удар с никакви трикове. Така се оказа, че появата на искра (или удар) зависи не толкова от силата на тока, протичащ през проводника преди прекъсване на контакта, а от дължината и конфигурацията на този проводник. Следователно, на първо място, Фарадей се стреми да покаже, че въпреки че първоначалната причина за искрата е токът (ако изобщо нямаше искра във веригата, тогава, разбира се, няма да има искра), силата на токът не е от решаващо значение. За да направи това, Фарадей описва поредица от експерименти, при които дължината на проводника първо се увеличава, което води до усилване на искрата, въпреки отслабването на тока във веригата поради увеличаването на съпротивлението. След това този проводник се усуква така, че токът да протича само през малка част от него. В същото време силата на тока се увеличава рязко, но искрата изчезва, когато веригата се отвори. По този начин нито самият проводник, нито силата на тока в него могат да се считат за причина за искрата, чийто размер, както се оказва, зависи не само от дължината на проводника, но и от неговата конфигурация. Така че, когато проводникът се навива в спирала, както и когато се въвежда желязна сърцевина в тази спирала, големината на искрата също се увеличава.

В продължение на изследването на тези явления, Фарадей свърза допълнителен къс проводник, успоредно на мястото, където е отворен контактът, чието съпротивление е много по-голямо от това на главния проводник, но по-малко от това на искровата междина или тялото на лицето, което отваря контакта. В резултат на това искрата изчезна при отваряне на контакта и в спомагателния проводник се появи силен краткотраен ток (Фарадей го нарича допълнителен ток), чиято посока се оказа противоположна на посоката на тока, който би текат през него от източника. „Тези експерименти“, пише Фарадей, „установяват значителна разлика между първичния или вълнуващ ток и допълнителния ток по отношение на количеството, интензитета и дори посоката; те ме доведоха до заключението, че допълнителният ток е идентичен с индуцирания ток, който описах по-рано.

След като изложи идеята за връзката на изследваните явления с явленията на електромагнитната индукция, Фарадей постави още редица гениални експерименти, потвърждаващи тази идея. В един от тези експерименти друга отворена намотка беше поставена до намотка, свързана към източник на ток. Когато се изключи от източника на ток, първата намотка даде силна искра. Ако обаче краищата на другата спирала се затворят, искрата практически изчезна и във втората спирала се появи краткотраен ток, чиято посока съвпада с посоката на тока в първата спирала, ако веригата е отворена, и беше срещу него, ако веригата беше затворена.

След като установи връзката между двата класа явления, Фарадей успя лесно да обясни експериментите, извършени по-рано, а именно усилването на искра, когато проводник се удължава, навива, в него се въвежда желязна сърцевина и т.н.: „Ако наблюдаваме индуктивното действие на проводник с дължина един фут върху близо, че проводникът също е дълъг един фут, след което се оказва много слаб; но ако същият ток се пропусне през проводник с дължина петдесет фута, той ще предизвика в съседния петдесет футов проводник, в момента на осъществяване или прекъсване на контакта, много по-силен ток, сякаш всеки допълнителен фут тел добавя нещо към общият ефект; по аналогия заключаваме, че същото явление трябва да се случи и когато свързващият проводник служи едновременно като проводник, в който се образува индуциран ток. Следователно, заключава Фарадей, увеличаването на дължината на проводника, сгъването му в спирала и въвеждането на ядро в него засилва искрата. Към действието на един завой на спиралата върху друг се добавя действието на размагнитващата сърцевина. В същото време съвкупността от подобни действия могат да се компенсират взаимно. Например, ако дълъг изолиран проводник е сгънат наполовина, тогава поради противоположното индуктивно действие на двете му половини искрата ще изчезне, въпреки че в изправено състояние този проводник дава силна искра. Смяната на желязната сърцевина със стоманена сърцевина, която се размагнетизира много бавно, също доведе до значително отслабване на искрата.

И така, водейки читателя през подробни описания на наборите от извършени експерименти, Фарадей, без да каже и дума за полето, формира у него, читателя, идеята, че решаващата роля в изследваните явления не принадлежи на проводниците с ток, а до някакъв вид създаден от тях в околното пространство.тогава състоянието на намагнитване, по-точно скоростта на промяна на това състояние. Остава открит обаче въпросът дали това състояние наистина съществува и дали може да бъде обект на експериментални изследвания.

Проблемът за физическата реалност на силовите линии

Фарадей успява да направи значителна стъпка в доказването на реалността на силовите линии през 1851 г., когато идва с идеята за обобщаване на концепцията за линия на сила. „Магнитната силова линия“, пише Фарадей, „може да се дефинира като линията, която малка магнитна стрелка описва, когато се движи в една или друга посока по посока на нейната дължина, така че стрелката да остане допирателна към движението всички времето; или, с други думи, това е линията, по която напречен проводник може да се движи във всяка посока, като в последната няма да има желание за генериране на ток, докато когато се движи в друга посока, такова желание съществува .

По този начин силовата линия е определена от Фарадей въз основа на два различни закона (и разбирания) за действието на магнитната сила: нейното механично действие върху магнитна игла и нейната способност (в съответствие със закона за електромагнитната индукция) да генерира електрическа сила. Тази двойна дефиниция на силовата линия сякаш я „материализира“, придаде й значението на специални, експериментално открити посоки в пространството. Ето защо Фарадей нарече подобни линии на сила „физически“, вярвайки, че сега ще може най-накрая да докаже тяхната реалност. Проводникът в такава двойна дефиниция би могъл да бъде представен като затворен и плъзгащ се по силовите линии, така че, като е постоянно деформиран, да не пресича линиите. Този проводник би отделил определен условен "брой" линии, които се запазват, когато са "удебелени" или "разредени". Такова плъзгане на проводник в полето на магнитни сили без появата на електрически ток в него може да се разглежда като експериментално доказателство за запазването на броя на силовите линии по време на тяхното "разпространение", например от полюса на магнит и по този начин като доказателство за реалността на тези линии.

Разбира се, истински проводник е практически невъзможно да се премести, така че да не пресече линиите на сила. Следователно Фарадей обосновава по различен начин хипотезата за запазване на техния брой. Нека магнит с полюс N и проводник abcdразположени така, че да могат да се въртят един спрямо друг около оста реклама(Фиг. 1; чертежът е направен от автора на статията по рисунки на Фарадей). В този случай част от проводника рекламапреминава през отвора на магнита и има свободен контакт в точката д. Осъществява се безплатен контакт и на място ° С, така че сюжетът пр. н. еможе да се върти около магнита, без да прекъсва електрическата верига, свързана в точките аИ б(също с помощта на плъзгащи се контакти) към галванометъра. Диригент пр. н. ес пълно завъртане около оста рекламапресича всички силови линии, излъчвани от полюса на магнита N. Сега нека проводникът се върти с постоянна скорост. След това, сравнявайки показанията на галванометъра в различни позиции на въртящия се проводник, например в позицията abcdИ бременна ab"c"d, когато проводникът за пълен оборот отново пресече всички силови линии, но вече в местата на по-голямото им разреждане, може да се установи, че показанията на галванометъра са еднакви. Според Фарадей това показва запазването на определен условен брой линии на сила, които могат да характеризират северния полюс на магнита (колкото по-голямо е това „число“, толкова по-силен е магнитът).

Въртяйки в своята инсталация (фиг. 2; чертеж на Фарадей) не проводник, а магнит, Фарадей стига до извода, че броят на силовите линии във вътрешната област на магнита се запазва. В същото време разсъжденията му се основават на предположението, че силовите линии не са увлечени от въртящ се магнит. Тези линии остават "на място", докато магнитът се върти между тях. В този случай токът по големина е същият като когато външният проводник се върти. Фарадей обяснява този резултат, като казва, че въпреки че външната част на проводника не пресича линиите, вътрешната му част ( cd), въртящ се с магнита, пресича всички линии, минаващи вътре в магнита. Ако външната част на проводника е фиксирана и завъртяна заедно с магнита, тогава не възниква ток. Това също може да се обясни. Всъщност вътрешната и външната част на проводника пресичат един и същ брой силови линии, насочени в една и съща посока, така че индуцираните токове в двете части на проводника се компенсират взаимно.

От експериментите следва, че вътре в магнита силовите линии не вървят от северния полюс на юг, а обратно, образувайки затворени криви с външни силови линии, което позволява на Фарадей да формулира закона за запазване на броя на магнитни силови линии във външните и вътрешните пространства на постоянния магнит: „Тази невероятна сила на разпределение, която се разкрива чрез движещ се проводник, магнитът е точно като електромагнитна намотка, както във факта, че линиите на сила протичат под формата на затворени кръгове и в равенството на тяхната сума отвътре и отвън. По този начин концепцията за "брой на силовите линии" получи правата на гражданство, поради което формулирането на закона за пропорционалността на електродвижещата сила на индукцията към броя на силовите линии, пресечени от проводника за единица време, придоби физическо смисъл.

Фарадей обаче призна, че неговите резултати не са окончателното доказателство за реалността на силовите линии. За такова доказателство, пише той, е необходимо "да се установи съотношението на силовите линии към времето", т.е. да се покаже, че тези линии могат да се движат в пространството с ограничена скорост и следователно могат да бъдат открити с всякакви физически методи .

Важно е да се подчертае, че проблемът за "физическите линии на сила" няма нищо общо с опитите на Фарадей да открие директно обикновените линии на сила. След откриването на електромагнитната индукция Фарадей вярва, че както обикновените силови линии, така и законите на електромагнетизма са проява на някои специални свойства на материята, нейното специално състояние, което ученият нарече електротонично. В същото време въпросът за същността на това състояние и връзката му с известните форми на материята беше, смята Фарадей, открит: „Какво е това състояние и от какво зависи, сега не можем да кажем. Може би се дължи на етера, като светлинен лъч... Може би е състояние на напрежение, или състояние на вибрация, или някакво друго състояние, аналогично на електрическия ток, с който магнитните сили са толкова тясно свързани. Дали наличието на материя е необходимо за поддържане на това състояние зависи от това какво се има предвид под думата "материя". Ако концепцията за материята е ограничена до тежки или гравитиращи вещества, тогава присъствието на материя е също толкова малко съществено за физическите линии на магнитна сила, колкото за лъчите светлина и топлина. Но ако, признавайки етера, приемем, че това е вид материя, тогава силовите линии могат да зависят от всяко негово действие.

Толкова голямо внимание, което Фарадей обърна на силовите линии, се дължи преди всичко на факта, че той ги виждаше като мост, водещ към някакъв напълно нов свят. Въпреки това беше трудно дори за такъв брилянтен експериментатор като Фарадей да премине този мост. Всъщност този проблем изобщо не позволяваше чисто експериментално решение. Все пак може да се опита да проникне математически в пространството между силовите линии. Точно това направи Максуел. Неговите известни уравнения се превърнаха в инструмента, който направи възможно да се проникне в несъществуващите пролуки между силовите линии на Фарадей и в резултат на това да се открие нова физическа реалност там. Но това е друга история – историята на Великия теоретик.

Това се отнася за книгата на Р. Фейнман, Р. Лейтън и М. Сандс „Фейнман лекции по физика“ (М.: Мир, 1967) ( Забележка. изд.)
В руски превод първият том на тази книга е публикуван през 1947 г., вторият - през 1951 г., а третият - през 1959 г. в поредицата "Класици на науката" (Москва: Издательство АН СССР). ( Забележка. изд.)
През 1892 г. Уилям Томсън е удостоен с благородническата титла "лорд Келвин" за фундаментална работа в различни области на физиката, по-специално за полагането на трансатлантически кабел, свързващ Англия и Съединените щати.

(1791-1867) Английски физик, основател на общата теория на електромагнетизма

Бъдещият известен английски физик е роден през септември 1791 г. в Лондон в семейството на ковач Джеймс Фарадей. Липсата на средства му попречи да получи добро образование. Майкъл Фарадей каза, че образованието му „е било най-обикновено“ и включвало първоначалните умения за четене, писане и смятане, получени в редовното дневно училище. От детството той е възпитан с любов към работата, честност и гордост.

Когато Майкъл е на 12 години, той е чирак при собственика на книжарница и книговезка работилница Жорж Рибо. Тук той първо се занимава с доставката на книги и вестници, а по-късно овладява до съвършенство и книговезката. Работейки в работилницата, Фарадей чете много и ненаситно, опитвайки се да компенсира недостатъците на образованието. Особено се интересувал от електричеството и химията. Майкъл организира домашна химико-физична лаборатория и сам започва да прави експериментите, описани в книгите.

Той не беше изключително дете. Жив и общителен, той се различаваше от другите момчета на неговата възраст само с малко по-голямо любопитство, недоверчивост в думите и упоритост на самостоятелен характер. Рибот, собственикът на магазина, по всякакъв начин насърчавал страстното желание на Майкъл за самообразование.

Г-н Дейнс, член на Лондонското кралско общество, често влизаше в подвързването на книги. Привличане на вниманието към младия книговезец, който жадно чете книги и завършва изучаването на последния брой на сериозен научно списание, той го покани да слуша поредица от лекции на неговия приятел, професор по химия сър Хъмфри Дейви. Тези лекции очароваха Майкъл, той внимателно ги записваше. По съвет на Дан, Фарадей пренаписа бележките чисто, красиво ги подвърза и ги изпрати на Дейви с писмо с молба за възможности за изследване.

Първоначално Дейви отхвърли Майкъл поради липса на свободно място, но инцидентът помогна на Фарадей. По време на един от експериментите в лабораторията експлозията на колбата изгаря очите на Дейви и той не може нито да пише, нито да чете. Тогава известен учен покани Майкъл временно да работи като секретар. Известно време по-късно, през март 1813 г., 22-годишният Фарадей става лаборант на Дейви в Кралския институт в Лондон. Когато в бъдеще Дейви бъде попитан за най-важното му постижение, той ще отговори, че най-важното му откритие е откритието на Фарадей.

През есента на същата година Майкъл, като лаборант и камериер, заминава с Г. Дейви и съпругата му на едногодишно и половина годишно пътуване до Европа. Това пътуване значително допринесе за формирането на неговите научни възгледи. В Париж, а след това в Швейцария, Италия и Германия, той се среща с много видни представители на европейската наука, включително Гей-Люсак и Волта, и получава отлично обучение като експериментатор. Майкъл помага на Дейви в експериментите му по време на лекции, участва в разговори с учени. Фарадей започва да говори свободно френски и немски език, като впоследствие си кореспондира с някои учени.

През лятото на 1815 г., след като се завръща в Англия, той продължава да работи като лаборант в Кралския институт. Но това е друг Фарадей, по-зрял, може да се каже, зрял учен. Като самоук, от 1815 до 1822 г. се занимава основно с изследвания в областта на химията. Майкъл бързо поема по пътя на независимото творчество и гордостта на Дейви често трябва да страда от успеха на ученика. Първата работа на Майкъл Фарадей се появява в печат през 1816 г.

През август 1820 г. той научава за откритието на Ерстед и от този момент нататък мислите му поглъщат електричество и магнетизъм. Той започва своето известно експериментално изследване и записва в дневника си: „Превърнете магнетизма в електричество“. Отне на известния учен почти 10 години, за да реши този проблем.

През лятото на 1821 г., когато колегите му отиват на почивка, Фарадей успява да проведе експеримент с въртенето на магнит около проводник с ток и проводник с ток около магнит, като по този начин създава лабораторен модел на електрически мотор. През 1825 г. той е назначен за директор на лабораторията на Кралския институт, замествайки Г. Дейви на този пост. Година преди това той влиза в английския научен елит, става член на Лондонското кралско общество, а през 1830 г. е избран за член на Петербургската академия на науките. През 1827 г. Фарадей получава професорска длъжност в Кралския институт, а през годините 1833-1860 г. е професор в катедрата по химия.

Научната му дейност винаги е била свързана с експеримента. Той много внимателно записва всичките си експерименти, включително неуспешните, в специален дневник, последният параграф от който е номериран 16041. Фарадей не беше математик и нямаше нито една формула в дневниците му, тъй като той оценяваше физическата същност, механизма на явлението, а не математическия апарат. По време на експериментите Майкъл Фарадей не се пощади. Той не обърна внимание на разлятия живак, използван в експериментите; не без експлозии на устройства при работа с втечнени газове. Всичко това сериозно съкрати живота му. В едно от писмата той пише, че по време на експеримента е имало експлозия, която е наранила очите му. От тях бяха извадени тридесет парчета стъкло.

На 17 октомври 1831 г. десетгодишният упорит труд на Фарадей е възнаграден - феноменът на електромагнитната индукция е открит. За да обясни индукцията, той по-късно въвежда понятието поле, което е изключително важно за физиката, и дава неговото визуално представяне с помощта на силови линии.

От ноември 1831 г. Майкъл Фарадей започва да публикува дневника си под формата на обширна работа "Експериментални изследвания на електричеството", която се състои от 30 серии от повече от 3000 параграфа. Тези серии отразяват двадесет и четири годишния труд на учения, съдържат неговия живот, мисли и възгледи. Това произведение е великолепен паметник на научната работа на Фарадей. Последната, тридесета серия е публикувана през 1855 г.

През 1833 г. той провежда цикъл от изследвания по електрохимия и установява законите на електролизата, наречени закони на Фарадей. Той въвежда във физиката такива понятия като катод, анод, йони, електролиза, електроди, електролити.

От 1835 г. той започва да се занимава с проблемите на електростатиката. През 1837 г. Фарадей открива влиянието на диелектриците върху електрическото взаимодействие, т.е. поляризацията на диелектриците, и въвежда концепцията за диелектрична константа.

Смята се, че поради отравяне с живачни пари през 1840 г. здравето на Фарадей се влошава рязко и той е принуден да прекъсне работата си за четири години. Връщайки се към научната дейност, през 1845 г. той открива феномена диамагнетизъм и явлението въртене на равнината на поляризация на светлината в вещество, поставено в магнитно поле. Тези открития го карат да мисли за електромагнитната природа на светлината. През 1847 г. той открива явлението парамагнетизъм.

Външно монотонният живот на Фарадей е поразителен по отношение на творческото напрежение. Общо от 1816 до 1860 г. той публикува 220 произведения. Повече от 60 научни дружества и академии са го избрали за свой член.

Майкъл Фарадей се отличава с доброта, скромност, доброжелателност, изключително благоприличие и честност. „Фарадей беше среден на ръст, жив, весел, движенията му бяха бързи и уверени; сръчността в изкуството на експериментирането е невероятна. Точен, точен, изцяло - преданост към дълга... Живееше в лабораторията си, сред инструментите си; той отиваше при нея сутрин и си тръгваше вечер с прецизността на търговец, който прекарва деня в офиса си. Той посвети целия си живот на поставянето на все нови и нови експерименти, като в повечето случаи открива, че е по-лесно да накараш природата да говори, отколкото да я разгадае.

Моралният тип, който се появи в лицето на Фарадей, е наистина рядко явление. Неговата жизненост, веселост напомнят на ирландец; неговият рефлективен ум, силата на неговата логика напомнят на шотландските философи; упоритостта му напомняше на англичанин, упорито преследващ целта си...“.

Упоритата работа счупи умствената сила на Фарадей. И той беше принуден да изостави всички други дейности, отдавайки се безразделно на науката. Все по-често той се оплаква от отслабване на паметта, че „забравя с какви букви да изобрази тази или онази дума“. В това състояние той прекарва много години, стеснявайки кръга на дейността си. Брилянтен преподавател, той напуска института на 70-годишна възраст.

През 1860 г. Фарадей на практика напуска научната дейност поради болест и прекарва остатъка от живота си в имението Хамптън Корт.

На 25 август 1867 г., на 75-годишна възраст, Майкъл Фарадей умира. Прахът му почива в гробището Хайгейт в Лондон.

Животът му беше изпълнен с дълбоко вътрешно съдържание, името му се превърна в обозначение на единица за електрически капацитет и една от основните физически константи, делата му са безсмъртни.

Майкъл Фарадей (1791-1867) е известен британски учен, станал известен в областта на експерименталната физика. Известен с откритието си на електромагнитната индукция, която по-късно е в основата на промишленото производство на електричество. Фарадей е бил член на множество научни организации, включително Лондонското кралско общество и Петербургската академия на науките. Той с право се смята за най-великия експериментален учен в историята на науката.

Майкъл Фарадей е роден на 22 септември 1791 г. в семейство на работническата класа. Баща му и по-големият му брат са ковачи. Те живееха много скромно в един от най-бедните квартали на британската столица. Хроничната бедност не позволи на момчето да получи пълноценно образование и от 13-годишна възраст, вместо да ходи на училище, той работи като търговец на вестници, а след това получава работа в книжарница. Тежкият живот само засили жаждата му за знания и младият Майкъл ентусиазирано четеше всяка книга, която му попадне.

Особено удовлетворение изпитваше от запознаването с научната литература, предимно по физика и химия, както и със статии за електричеството. Работата като книговезец даде възможност да се запознаят с различни експерименти, които любознателният млад мъж се опита да повтори у дома със завидна редовност. В резултат на това, над 7 години работа в магазина, Фарадей научи повече от много връстници в стените образователни институции. Използвайки малките си приходи, младият мъж купува химикали, с които провежда различни експерименти. Семейството споделя хобита на Майкъл и по-големият брат плаща 1 шилинг за посещение на лекции от него във Философското дружество.

По пътя към една мечта

По време на тези занимания бъдещият учен проявява забележителен интерес към науката, както установи един от клиентите на работилницата. Той помогна на ентусиазирания младеж да стигне до лекциите на известния тогава английски химик Джемфи Дейви, чиито твърдения Фарадей внимателно очертава. Впоследствие той подвърза тези бележки и ги изпрати на Дейви заедно с писмо. Това беше смел и отчаян ход на Майкъл, който Дейви не оцени. Въпреки това, няколко дни по-късно, по време на следващия експеримент, Gemfi наранява окото си и той спешно се нуждае от помощник. Тук искането на Фарадей за работа беше точно на място. Освен това по това време той напусна работилницата, тъй като работата в нея започна да отвлича вниманието от научната дейност.

Ученият покани младежа като асистент в Кралския институт. Скоро Фарадей, заедно със своя ментор, отиде на екскурзия до научните центрове на Стария свят. Двугодишното пътуване беше много полезно – начинаещият учен се срещна с много светила на науката, сред които бяха М. Шеврел, Дж.Л. Гей-Люсак и др. Те отбелязаха големия талант на младия англичанин.

След завръщането си в родината си, Майкъл работи известно време с Дейви, а след това се заема с независими изследвания. По това време той успява да стане пълноправен учен, публикувайки около 40 произведения в областта на химията. В хода на експериментите той успява да втечни хлора, както и да получи бензол и амоняк. Фарадей открива хипнотичния ефект на етерните пари. В същото време той експериментира с топенето на стомана с добавка на никел, в резултат на което са открити свойствата на неръждаемата стомана.

През 1820 г. датският физик Г. Ерстед описва магнитното действие на тока и това предизвиква големия интерес на Фарадей към изследване на връзката между електрическото и магнитното поле. Година по-късно той създава прототип на електродвигател, като наблюдава въртенето на магнит около проводник с ток. Скоро излиза неговият труд „История на успехите на електромагнетизма“, в който авторът заявява, че електрическият ток може да се трансформира в магнетизъм.

Отношенията с Дейви започнаха да се влошават и въпреки че и двамата си правеха комплименти зад гърба си, а Хъмфри обикновено наричаше „откритието на Фарадей“ своето най-добро постижение, отчуждението нараства. През 1824 г. Майкъл е избран за член на Кралското общество, но именно Дейви се изказва против това.

Научни постижения

Изследване на връзката различни видовеенергия, Фарадей решава да превърне магнетизма в електричество. И той изпълни тази задача с блясък. Майкъл се опита да използва свойствата на електромагнита в обратна посока, за да произведе електрически ток с помощта на магнит. През август 1831 г. ученият успява да открие феномена на електромагнитната индукция, което му помага да създаде първия електрически генератор на планетата. Съвременни устройствабитовите и промишлените приложения се усложниха с няколко порядъка, но продължават да работят въз основа на принципите, заложени от брилянтния английски физик. Така функционират локомотивите и генераторите в електроцентралите генерират енергия.

В подкрепа на отворения закон за електромагнитната индукция ученият създаде визуално устройство за преобразуване на механичната енергия в електрическа енергия, наречено дискът на Фарадей. Поради редица особености той не беше широко използван, но изигра важна роля в по-нататъшните научни изследвания.

Дискът на Фарадей е първият електромагнитен генератор. Когато дискът се върти, се генерира постоянно напрежение

Преди Фарадей човечеството е познавало две прояви на електрическа енергия – статично електричество и галваничен ток. И двете, поради своите особености, не можаха да намерят широк практическа употреба, което не може да се каже за индукционното електричество. Има значително напрежение, действа постоянно и се проявява в големи количества.

За разлика от това, Майкъл изобщо не се интересуваше от приложните възможности на своите открития - основното за него беше да изучава природата възможно най-дълбоко. Той по същество не патентова изобретенията си и отказа изгодни търговски оферти.

Революция в електрохимията

През периода 1833-1834 г. Майкъл провежда серия от експерименти, свързани с електрохимията, в които изследва преминаването на електрически ток през разтвори на основи и киселини. В резултат на това са формулирани законите на електролизата (законите на Фарадей), които изиграват ключова роля в развитието на теорията за дискретните носители на заряд. През следващите години Майкъл провежда серия от обширни изследвания на електрическите явления в диелектриците. Днес без електролиза е невъзможно да си представим работата на химическата и металургичната промишленост.

Според първия закон на електролизата, количеството на електрохимичното действие се определя от количеството електричество във веригата. Вторият закон гласи, че количеството електричество е обратно пропорционално на атомното тегло на веществото. Това означава, че е необходимо същото количество електрически ток за разлагане на една молекула. Ученият направи значителни корекции в концептуалния апарат на електрохимичните явления - вместо полюсите на галванична двойка беше одобрен нов термин електрод. Веществото, разложено от тока, се нарича електролит, а самият процес се нарича електролиза.

Фарадейска клетка

През 1836 г. Майкъл публикува работа, в която доказва, че зарядът на електричеството може да въздейства само върху самата повърхност на напълно затворена проводяща обвивка, без да навреди на всички вътре в нея. Той успя да създаде устройство, способно да екранира оборудване от електромагнитно излъчваненаречена клетка Фарадей. Изработена е от метал с висока електропроводимост, а самата конструкция е заземена. Принципът на работа на устройството е доста прост - под въздействието на външно електрическо поле електроните на метала започват да се движат, в резултат на което зарядът от противоположните страни на клетката напълно компенсира влиянието на външното електрическо поле.

За да докаже наличието на описания ефект, самият Фарадей публично седна вътре в конструкцията и след електрически разряди излезе жив и невредим. Друго име на великия англичанин е цилиндър, с който можете да определите пълнотата на електрическия заряд и интензитета на лъча на частиците.

Видеото показва експеримент с клетка Фарадей (NRNU MEPhI).

Болести и нови открития

Дългият психически стрес се отрази на благосъстоянието на учения, който през 1840 г. дори беше принуден да спре за научна работа. Той беше преследван от пропуски в паметта, болестта не отстъпи дълго време и прекъсването продължи дълги 5 години. Според друга версия, влошаването на здравето може да бъде свързано с отравяне с живачни пари, които често се използват по време на експериментите. През този период Фарадей живее известно време в крайбрежните зониАнглия, а след това по съвет на приятели се премества в Швейцария. Това допринесе за по-добро здраве и връщане към активна работа.

През 1845 г. той открива явление, наречено ефект на Фарадей. Той принадлежи към голям клас магнитооптични явления, които възникват в резултат на разпространението на линейно поляризирана светлина през среда, която няма естествена оптична активност и е в магнитно поле. Това беше първият опит да се покаже обективна връзка между оптиката и електромагнетизма. Ученият беше дълбоко убеден в тясното единство на много физични и химични явления, което стана основната основа на неговия научен възглед.

През 1862 г. той излага предположение, което твърди наличието на влияние на магнитно поле върху спектралните линии. Но тогава не беше възможно да се докаже на практика с помощта на специално оборудване. Хипотезата на учения е доказана едва след 35 години, за които Питър Зееман получава Нобелова награда. Британските власти, знаейки за податливия характер на учения, често го включват в решаването на различни проблеми. технически въпроси. По-специално, Фарадей се занимаваше с подобряването на фаровете, опитваше се да намери по-добри начинизащита на морските съдове от корозия, както и изследвани и описани микрочастици от различни метали. Проведените експерименти положиха основите на съвременните нанотехнологии.

На почтена възраст паметта на Фарадей започва сериозно да се проваля, а здравето му също оставя много да се желае. През март 1862 г. в своя лабораторен дневник Майкъл прави последното вписване на описания от него експеримент, който получава номер 16041. Останалите пет години от живота си ученият прекарва в личното имение на Хамптън Корт, което му е предоставено от Кралица Виктория за цял живот. Малко преди смъртта му един от приятелите му го посетил и го попитал как се чувства. Фарадей отвърна остроумно: „Чакам“. Великият учен умира на 25 август 1867 г. в работния си стол и е погребан в гробището Хайгейт в Лондон.

Характер на учен

След като прекарва по-голямата част от живота си в бедност, Фарадей остава ненаемник. Никога не е преследвал високи хонорари и титли, отличаващ се с човешка доброта и отзивчивост. Ученият винаги е бил приятелски настроен и се откроява с естествения си чар. В работата си Майкъл беше изключително методичен и, след като откри признаци на ново явление, се опита да се задълбочи в същността му възможно най-дълбоко. Всички експерименти бяха внимателно обмислени и описани подробно. Фарадей често проявяваше вътрешна гордост и самоуважение, като не позволяваше да бъде манипулиран, но тези качества така и не се развиха в апломб, характерен за много хора.

През 1827 г. ученият получава професорска длъжност в Кралския институт, но все още изпитва сериозен недостиг на средства. Приятели помогнаха на Фарадей да получи доживотна надбавка, но министърът на финансите нарече разточителството да харчи пари за него. В отговор Майкъл гордо отказа държавната пенсия, принуждавайки служителя да се извини публично след това.
Алберт Айнщайн нарече теорията на Фарадей за електромагнитното поле най-важното постижение на науката от времето на И. Нютон.
Много биографи на учения отбелязват неговото феноменално представяне и постоянен фокус върху резултатите - той буквално живее в лабораторията, като всеки момент е готов да започне нов експеримент.
За своите заслуги Фарадей е избран за почетен член на повече от 70 научни общества и академии по света.
Британското химическо дружество определи една от най-престижните научни награди на Фарадей.
Скромността на учения е широко известна - той отхвърли предложението да стане президент на Кралското общество и не прие рицарско звание.
Фарадей въвежда в научното обращение редица добре познати термини – катод, анод, електролит, йон и др.
Майкъл Фарадей беше един от най-известните популяризатори на науката. Широко известен със своите коледни лекции, които той редовно изнася, започвайки от 1826 г. Една от най-известните под името "Историята на свещта" впоследствие е издадена като отделна книга, която се превръща в една от първите научнопопулярни публикации.
Ученият е бил дълбоко вярващ християнин през целия си живот и не е променил вярата си дори след публикуването на теорията на Дарвин. Той лично проповядва в една от лондонските църкви и много почитатели се събраха за службите му.
В чест на Майкъл Фарадей е наречена несистемната единица за измерване на електрически разряд, използвана в електрохимията.