ماذا اخترع فاراداي؟ علماء عظماء

(1791-1867) فيزيائي إنجليزي، مبتكر النظرية العامة للكهرومغناطيسية

وُلد عالم الفيزياء الإنجليزي الشهير في سبتمبر 1791 في لندن لعائلة الحداد جيمس فاراداي. نقص الأموال منعه من الاستلام على تعليم جيد. قال مايكل فاراداي إن تعليمه "كان عاديًا جدًا" وشمل مهارات القراءة والكتابة والحساب البدائية المكتسبة في مدرسة نهارية عادية. منذ الصغر غرس فيه حب العمل والصدق والفخر.

عندما كان مايكل في الثانية عشرة من عمره، أصبح متدربًا لدى صاحب محل بيع الكتب وورشة تجليد الكتب، جورج ريبوت. هنا كان يعمل في البداية في توصيل الكتب والصحف، وبعد ذلك أتقن تجليد الكتب إلى حد الكمال. أثناء عمله في ورشة العمل، قرأ فاراداي كثيرًا وبشغف، محاولًا تعويض أوجه القصور في تعليمه. كان مفتونًا بشكل خاص بالكهرباء والكيمياء. قام مايكل بتنظيم مختبر كيميائي وفيزيائي منزلي وبدأ في إجراء التجارب الموضحة في الكتب بنفسه.

لم يكن طفلا استثنائيا. كان مفعمًا بالحيوية واجتماعيًا، وكان يختلف عن الأولاد الآخرين في عمره فقط في فضوله الأكبر قليلاً، وعدم ثقته في الكلمات، ومثابرته في شخصيته المستقلة. شجع صاحب متجر Ribot بكل طريقة ممكنة رغبة مايكل العاطفية في التعليم الذاتي.

غالبًا ما كان السيد داين، عضو الجمعية الملكية في لندن، يأتي إلى محل تجليد الكتب. الاهتمام بالكاتب الشاب الذي يحرص على قراءة الكتب وإنهاء دراسته المسألة الأخيرةجاد مجلة علميةودعاه للاستماع إلى سلسلة من المحاضرات التي يلقيها صديقه أستاذ الكيمياء السير همفري ديفي. كان مايكل مفتونًا بهذه المحاضرات، وقام بتدوين الملاحظات بعناية. بناءً على نصيحة دان، قام فاراداي بنسخ الملاحظات بالكامل، وربطها بشكل جميل، وأرسلها إلى ديفي، مع رسالة يطلب فيها فرصًا للبحث.

رفض ديفي في البداية مايكل بسبب عدم وجود منصب شاغر، لكنه رفض حالة خاصةساعد فاراداي. خلال إحدى التجارب في المختبر، احترقت عيون ديفي نتيجة انفجار قارورة، ولم يتمكن من الكتابة أو القراءة. ثم دعا العالم الشهير مايكل للعمل مؤقتًا كسكرتير. وبعد مرور بعض الوقت، في مارس 1813، أصبح فاراداي البالغ من العمر 22 عامًا مساعدًا لمختبر ديفي في المعهد الملكي في لندن. وعندما يُسأل ديفي في المستقبل عن أهم إنجازاته، سيجيب بأن أهم اكتشافاته كان اكتشاف فاراداي.

في خريف العام نفسه، ذهب مايكل، كمساعد مختبر وخادم، مع جي ديفي وزوجته في رحلة لمدة عام ونصف حول أوروبا. ساهمت هذه الرحلة بشكل كبير في تكوين آرائه العلمية. في باريس، ثم في سويسرا وإيطاليا وألمانيا، التقى بالعديد من الممثلين البارزين للعلوم الأوروبية، بما في ذلك جاي لوساك وفولتا، وتلقى تدريبًا ممتازًا كمجرب. ساعد مايكل ديفي في تجاربه أثناء المحاضرات وشارك في المحادثات مع العلماء. يبدأ فاراداي في التحدث بالفرنسية والألمانية بطلاقة، ويتوافق بعد ذلك مع بعض العلماء.

في صيف عام 1815، عند عودته إلى إنجلترا، واصل العمل كمساعد مختبر في المعهد الملكي. لكن هذا فاراداي مختلف، أكثر نضجا، يمكن للمرء أن يقول عالما. كونه علم نفسه بنفسه، في الفترة من 1815 إلى 1822، كان يعمل بشكل رئيسي في مجال البحث في الكيمياء. سرعان ما يسلك مايكل طريق الإبداع المستقل، وغالبًا ما يعاني فخر ديفي من نجاح الطالب. ظهر أول عمل لمايكل فاراداي مطبوعًا عام 1816.

في أغسطس 1820، علم باكتشاف أورستد، ومنذ تلك اللحظة فصاعدًا، استهلكت الكهرباء والمغناطيسية أفكاره. يبدأ بحثه التجريبي الشهير ويكتب في مذكراته: "تحويل المغناطيسية إلى كهرباء". لقد استغرق العالم الشهير ما يقرب من 10 سنوات لحل هذه المشكلة.

في صيف عام 1821، عندما ذهب زملاؤه في إجازة، تمكن فاراداي من إجراء تجربة بتدوير مغناطيس حول موصل به تيار وموصل به تيار حول المغناطيس، وبالتالي إنشاء نموذج مختبري لمحرك كهربائي. وفي عام 1825، تم تعيينه مديرًا لمختبر المعهد الملكي، ليحل محل جي ديفي في هذا المنصب. في العام السابق، دخل النخبة العلمية الإنجليزية، وأصبح عضوا في الجمعية الملكية في لندن، وفي عام 1830 تم انتخابه عضوا في أكاديمية سانت بطرسبرغ للعلوم. في عام 1827، حصل فاراداي على درجة الأستاذية في المعهد الملكي، ومن عام 1833 إلى عام 1860 كان أستاذًا في قسم الكيمياء.

له عمل علميلقد ارتبط دائمًا بالتجربة. لقد سجل بعناية شديدة جميع تجاربه، بما في ذلك التجارب غير الناجحة، في مذكرات خاصة، الفقرة الأخيرة منها كانت مرقمة 16041. لم يكن فاراداي عالم رياضيات، ولم تحتوي مذكراته على صيغة واحدة، لأنه كان يقدر الجوهر المادي، آلية الظاهرة، وليس جهاز رياضي. خلال التجارب، لم يدخر مايكل فاراداي نفسه. ولم ينتبه للزئبق المسكوب المستخدم في التجارب؛ كما حدثت انفجارات للأجهزة عند العمل بالغازات المسالة. كل هذا أدى إلى تقصير حياته بشكل خطير. وكتب في إحدى رسائله أنه أثناء التجربة وقع انفجار أدى إلى إصابة عينيه. وتم إخراج ثلاثين قطعة من الزجاج منهم.

في 17 أكتوبر 1831، تمت مكافأة العمل الشاق الذي قام به فاراداي لمدة عشر سنوات - حيث تم اكتشاف ظاهرة الحث الكهرومغناطيسي. ولشرح الاستقراء، فهو يقدم كذلك مفهوم المجال، وهو أمر مهم للغاية للفيزياء، ويعطي تمثيله البصري باستخدام خطوط القوة.

في نوفمبر 1831، بدأ مايكل فاراداي في نشر مذكراته في شكل عمل موسع بعنوان "أبحاث تجريبية حول الكهرباء"، يتكون من 30 سلسلة تضم أكثر من 3000 فقرة. تعكس هذه السلسلة أربعة وعشرين عامًا من عمل العالم وحياته وأفكاره ووجهات نظره. يعد هذا العمل نصبًا رائعًا لإبداع فاراداي العلمي. نُشرت السلسلة الثلاثون الأخيرة عام 1855.

في عام 1833، أجرى سلسلة من الدراسات حول الكيمياء الكهربائية ووضع قوانين التحليل الكهربائي، والتي تسمى قوانين فاراداي. لقد أدخل مفاهيم مثل الكاثود والأنود والأيونات والتحليل الكهربائي والأقطاب الكهربائية والكهارل في الفيزياء.

في عام 1835 بدأ بدراسة مشاكل الكهرباء الساكنة. في عام 1837، اكتشف فاراداي تأثير العوازل على التفاعل الكهربائي، أي استقطاب العوازل، وقدم مفهوم ثابت العزل الكهربائي.

ويعتقد أنه نتيجة للتسمم ببخار الزئبق في عام 1840، تدهورت صحة فاراداي بشكل حاد، واضطر إلى مقاطعة عمله لمدة أربع سنوات. وبالعودة إلى النشاط العلمي، اكتشف في عام 1845 ظاهرة النفاذية المغناطيسية وظاهرة دوران مستوى استقطاب الضوء في مادة موضوعة في مجال مغناطيسي. قادته هذه الاكتشافات إلى التفكير في الطبيعة الكهرومغناطيسية للضوء. وفي عام 1847 اكتشف ظاهرة البارامغناطيسية.

تبدو حياة فاراداي الرتيبة ملفتة للنظر في توترها الإبداعي. في المجموع، من 1816 إلى 1860، نشر 220 عملا. وانتخبته أكثر من 60 جمعية علمية وأكاديمية عضوا.

تميز مايكل فاراداي باللطف والتواضع والإحسان واللياقة غير العادية والصدق. «كان فاراداي متوسط ​​القامة، مفعمًا بالحيوية، ومبهجًا، وكانت حركاته سريعة وواثقة؛ البراعة في فن التجريب لا تصدق. دقيق، أنيق، كل شيء عن التفاني في أداء الواجب... عاش في مختبره، بين أدواته؛ كان يذهب إلى هناك في الصباح ويغادر في المساء بدقة تاجر يقضي نهاره في مكتبه. لقد كرس حياته كلها لإجراء المزيد والمزيد من التجارب الجديدة، حيث وجد في معظم الحالات أنه من الأسهل جعل الطبيعة تتحدث بدلاً من كشفها.

إن النوع الأخلاقي الذي ظهر في شخص فاراداي هو ظاهرة نادرة حقًا. تذكرنا حيويته وبهجته بالأيرلنديين. إن عقله التأملي وقوة منطقه تذكرنا بالفلاسفة الاسكتلنديين. عناده كان يذكرنا برجل إنجليزي يسعى بعناد إلى تحقيق هدفه..."

لقد كسرني العمل الشاق القوة العقليةفاراداي. واضطر إلى التخلي عن جميع الأنشطة الأخرى، وتكريس نفسه بالكامل للعلم. وهو يشكو بشكل متزايد من ضعف الذاكرة، ومن حقيقة أنه "ينسى الحروف التي تمثل هذه الكلمة أو تلك". في هذه الحالة يقضي سنوات عديدة في تضييق دائرة أنشطته. محاضر لامع، ترك المعهد في سن السبعين.

في عام 1860، تخلى فاراداي عمليا عن النشاط العلمي بسبب المرض وقضى بقية حياته في ملكية هامبتون كورت.

في 25 أغسطس 1867، توفي مايكل فاراداي عن عمر يناهز 75 عامًا. رماده موجود في مقبرة هاي جيت في لندن.

كانت حياته مليئة بالمحتوى الداخلي العميق، وأصبح اسمه تعيين وحدة القدرة الكهربائية وأحد الثوابت الفيزيائية الأساسية، وأفعاله خالدة.

صادف يوم 22 سبتمبر 2011 الذكرى الـ 220 لميلاد مايكل فاراداي (1791–1867)، عالم الفيزياء التجريبية الإنجليزي الذي أدخل مفهوم "المجال" إلى العلم ووضع الأسس لمفهوم الواقع الفيزيائي للمجالات الكهربائية والمغناطيسية. . في هذه الأيام، أصبح مفهوم المجال مألوفًا لأي طالب في المدرسة الثانوية. معلومات أساسية عن المجالات الكهربائية والمغناطيسية وطرق وصفها باستخدام خطوط القوة والتوترات والإمكانات وما إلى ذلك، تم تضمينها منذ فترة طويلة في الكتب المدرسية في الفيزياء. في نفس الكتب المدرسية يمكنك أن تقرأ أن الحقل موجود شكل خاصالمادة تختلف جوهريا عن المادة. ولكن مع شرح ما يتكون منه هذا "التخصص" بالضبط، تنشأ صعوبات خطيرة. وبطبيعة الحال، لا يمكن إلقاء اللوم على مؤلفي الكتب المدرسية في هذا. ففي نهاية المطاف، إذا لم يكن المجال قابلا للاختزال إلى بعض الكيانات الأخرى الأكثر بساطة، فليس هناك ما يمكن تفسيره. كل ما تحتاجه هو قبول الواقع المادي للمجال كحقيقة مثبتة تجريبيًا وتعلم كيفية العمل مع المعادلات التي تصف سلوك هذا الكائن. على سبيل المثال، يدعو ريتشارد فاينمان إلى ذلك في محاضراته، مشيرًا إلى أن العلماء حاولوا لفترة طويلة تفسير المجال الكهرومغناطيسي باستخدام نماذج ميكانيكية مختلفة، لكنهم تخلوا بعد ذلك عن هذه الفكرة واعتبروا أن نظام معادلات ماكسويل الشهيرة الذي يصف المجال هو وحده الذي يمتلك القدرة على تفسير المجال الكهرومغناطيسي. المعنى الجسدي.

هل هذا يعني أننا يجب أن نتخلى تماما عن محاولة فهم ما هو المجال؟ يبدو أنه يمكن تقديم مساعدة كبيرة في الإجابة على هذا السؤال من خلال التعرف على "الدراسات التجريبية في الكهرباء" لمايكل فاراداي - وهو عمل ضخم مكون من ثلاثة مجلدات ابتكره المجرب العبقري لأكثر من 20 عامًا. وهنا يقدم فاراداي مفهوم المجال ويطور فكرة الواقع المادي لهذا الكائن خطوة بخطوة. من المهم أن نلاحظ أن كتاب "التحقيقات التجريبية" لفاراداي - أحد أعظم الكتب في تاريخ الفيزياء - مكتوب بلغة ممتازة، ولا يحتوي على صيغة واحدة وهو في متناول تلاميذ المدارس تمامًا.

مقدمة ميدانية. فاراداي وطومسون وماكسويل

مصطلح "المجال" (بشكل أكثر دقة: "المجال المغناطيسي"، "مجال القوى المغناطيسية") قدمه فاراداي في عام 1845 أثناء البحث في ظاهرة النفاذية المغناطيسية (تم تقديم مصطلحي "النفاذية المغناطيسية" و"المغناطيسية المسايرة" أيضًا بواسطة فاراداي) - تأثير التنافر الضعيف للمغناطيس الذي اكتشفه العالم عدداً من المواد. في البداية، اعتبر فاراداي المجال بمثابة مفهوم مساعد بحت، وهو في الأساس شبكة إحداثيات مكونة من خطوط القوة المغناطيسية وتستخدم لوصف طبيعة حركة الأجسام القريبة من المغناطيس. وهكذا، انتقلت قطع المواد المغناطيسية، مثل البزموت، من مناطق تكثيف خطوط المجال إلى مناطق تخلخلها وتم وضعها بشكل متعامد مع اتجاه الخطوط.

في وقت لاحق إلى حد ما، في 1851-1852، عند الوصف الرياضي لنتائج بعض تجارب فاراداي، استخدم الفيزيائي الإنجليزي ويليام طومسون (1824-1907) مصطلح "المجال" أحيانًا. أما بالنسبة لصاحب النظرية حقل كهرومغناطيسيجيمس كليرك ماكسويل (1831-1879)، ثم في أعماله، لا يظهر مصطلح "المجال" عمليًا في البداية ويستخدم فقط للإشارة إلى ذلك الجزء من الفضاء الذي يمكن اكتشافه القوى المغناطيسية. فقط في عمل “النظرية الديناميكية للمجال الكهرومغناطيسي” الذي نشر عام 1864-1865، والذي ظهر فيه لأول مرة نظام “معادلات ماكسويل” وتنبأ بإمكانية وجود موجات كهرومغناطيسية، ينتشر بسرعة الضوء، ويتم الحديث عن هذا المجال على أنه واقع مادي.

هذا هو التاريخ الموجز لإدخال مفهوم "المجال" في الفيزياء. يتضح منه أنه في البداية تم اعتبار هذا المفهوم بمثابة مفهوم مساعد بحت، يشير ببساطة إلى ذلك الجزء من الفضاء (يمكن أن يكون غير محدود) الذي يمكن من خلاله اكتشاف القوى المغناطيسية وتصوير توزيعها باستخدام خطوط القوة. (لم يدخل مصطلح "المجال الكهربائي" حيز الاستخدام إلا بعد نظرية ماكسويل في المجال الكهرومغناطيسي).

من المهم التأكيد على أنه لا خطوط القوة المعروفة لدى الفيزيائيين قبل فاراداي، ولا المجال "المكون" منها، تم اعتبارها (ولا يمكن اعتبارها!) من قبل المجتمع العلمي في القرن التاسع عشر كحقيقة فيزيائية. محاولات فاراداي للحديث عن مادية خطوط القوة (أو ماكسويل - حول مادية المجال) اعتبرها العلماء غير علمية تمامًا. حتى طومسون، وهو صديق قديم لماكسويل، الذي فعل الكثير لتطوير الأسس الرياضية للفيزياء الميدانية (كان طومسون، وليس ماكسويل، أول من أظهر إمكانية "ترجمة" لغة خطوط قوة فاراداي إلى (لغة ​​المعادلات التفاضلية الجزئية) تسمى نظرية المجال الكهرومغناطيسي "العدمية الرياضية" "ورفضت لفترة طويلة الاعتراف بها. من الواضح أن طومسون لم يكن بإمكانه القيام بذلك إلا إذا كانت لديه أسباب جدية للقيام بذلك. وكان لديه مثل هذه الأسباب.

مجال القوة وقوة نيوتن

السبب وراء عدم تمكن طومسون من قبول حقيقة خطوط القوة ومجالاتها بسيط. تُعرف خطوط قوة المجالين الكهربائي والمغناطيسي بأنها خطوط متصلة مرسومة في الفضاء بحيث تشير مماساتها عند كل نقطة إلى اتجاهات القوى الكهربائية والمغناطيسية المؤثرة عند تلك النقطة. يتم حساب مقادير واتجاهات هذه القوى باستخدام قوانين كولوم وأمبير وبيوت-سافارت-لابلاس. ومع ذلك، فإن هذه القوانين تعتمد على مبدأ العمل بعيد المدى، والذي يسمح بإمكانية النقل الفوري لعمل جسم إلى آخر عبر أي مسافة، وبالتالي استبعاد وجود أي وسائط مادية بين الشحنات المتفاعلة والمغناطيس. والتيارات.

تجدر الإشارة إلى أن العديد من العلماء كانوا متشككين بشأن المبدأ القائل بأن الأجسام يمكن أن تتصرف بطريقة غامضة حيث لا وجود لها. وحتى نيوتن، الذي كان أول من استخدم هذا المبدأ في استنتاج قانون الجذب العام، كان يعتقد أنه يمكن وجود نوع ما من المادة بين الأجسام المتفاعلة. لكن العالم لم يرغب في بناء فرضيات حول هذا الموضوع، مفضلاً التطوير النظريات الرياضيةالقوانين المبنية على حقائق ثابتة. وفعل أتباع نيوتن نفس الشيء. وفقًا لماكسويل، فإنهم حرفيًا "اكتسحوا من الفيزياء" جميع أنواع الأجواء غير المرئية والتدفقات الخارجية التي أحاط بها مؤيدو مفهوم العمل قصير المدى بالمغناطيس والشحنات في القرن الثامن عشر. ومع ذلك، في فيزياء القرن التاسع عشر، بدأ الاهتمام بالأفكار المنسية إلى الأبد في الظهور تدريجيًا.

وكان أحد أهم متطلبات هذا الإحياء هو المشكلات التي ظهرت عند محاولة تفسير ظواهر جديدة - وفي المقام الأول ظاهرة الكهرومغناطيسية - على أساس مبدأ العمل بعيد المدى. أصبحت هذه التفسيرات مصطنعة بشكل متزايد. وهكذا، في عام 1845، قام الفيزيائي الألماني فيلهلم فيبر (1804-1890) بتعميم قانون كولومب من خلال إدخال مصطلحات تحدد اعتماد قوة تفاعل الشحنات الكهربائية على سرعاتها وتسارعاتها النسبية. المعنى الجسديكان مثل هذا الاعتماد غير مفهوم، ومن الواضح أن إضافات فيبر لقانون كولومب كانت في طبيعة فرضية مقدمة لشرح ظاهرة الحث الكهرومغناطيسي.

في منتصف القرن التاسع عشر، أدرك الفيزيائيون بشكل متزايد أنه عند دراسة ظاهرتي الكهرباء والمغناطيسية، بدأت التجربة والنظرية في التحدث لغات مختلفة. من حيث المبدأ، كان العلماء مستعدين للموافقة على فكرة وجود مادة تنقل التفاعل بين الشحنات والتيارات بسرعة محدودة، لكنهم لم يتمكنوا من قبول فكرة الواقع المادي للمجال . بادئ ذي بدء، بسبب التناقض الداخلي لهذه الفكرة. والحقيقة هي أنه في الفيزياء النيوتونية يتم تقديم القوة كسبب لتسارع نقطة مادية. ومقدارها كما هو معروف يساوي حاصل ضرب كتلة هذه النقطة في التسارع. وهكذا القوة الكمية الماديةيتم تحديدها في هذه النقطة وفي لحظة عملها. كتب ماكسويل: «يذكرنا نيوتن نفسه بأن القوة موجودة فقط طالما أنها تؤثر؛ وقد يستمر تأثيرها، لكن القوة نفسها في حد ذاتها هي في الأساس ظاهرة عابرة.

من خلال محاولة النظر إلى المجال ليس كتوضيح مناسب لطبيعة توزيع القوى في الفضاء، ولكن كجسم مادي، دخل العلماء في صراع مع الفهم الأصلي للقوة، الذي تم بناء هذا الجسم على أساسه. عند كل نقطة، يتم تحديد المجال من خلال حجم واتجاه القوة المؤثرة على جسم الاختبار (الشحنة، القطب المغناطيسي، الملف مع التيار). في جوهر الأمر، "يتكون" المجال من قوى فقط، لكن القوة عند كل نقطة يتم حسابها بناءً على القوانين التي بموجبها نتحدث عن المجال على أنه حالة فيزيائيةأو أن العملية لا معنى لها. والمجال، باعتباره واقعا، يعني واقع القوى الموجودة خارج أي فعل، وهو ما يخالف التعريف الأصلي للقوة تماما. كتب ماكسويل أنه في الحالات التي نتحدث فيها عن "الحفاظ على القوة"، وما إلى ذلك، سيكون من الأفضل استخدام مصطلح "الطاقة". وهذا صحيح بالتأكيد، ولكن ما هي طاقة المجال؟ بحلول الوقت الذي كتب فيه ماكسويل السطور أعلاه، كان يعلم بالفعل أن كثافة الطاقة، على سبيل المثال، لمجال كهربائي تتناسب مع مربع شدة هذا المجال، أي مرة أخرى، القوة الموزعة في الفضاء.

يرتبط مفهوم الفعل اللحظي عن بعد ارتباطًا وثيقًا بفهم نيوتن للقوة. بعد كل شيء، إذا كان أحد الأجسام يؤثر على جسم آخر بعيد، وليس على الفور (مما يؤدي في الأساس إلى تدمير المسافة بينهما)، فسيتعين علينا أن نأخذ في الاعتبار القوة التي تتحرك في الفضاء ونقرر أي "جزء" من القوة يسبب التسارع المرصود وماذا المعنى إذن له مفهوم "القوة". أو يجب أن نفترض أن حركة القوة (أو المجال) تحدث بطريقة خاصة لا تتناسب مع إطار الميكانيكا النيوتونية.

في عام 1920، كتب ألبرت أينشتاين (1879-1955) في مقال بعنوان "الأثير والنظرية النسبية" أنه عند الحديث عن المجال الكهرومغناطيسي كواقع، يجب علينا أن نفترض وجود جسم مادي خاص، والذي لا يمكن من حيث المبدأ أن يكون يتم تصورها على أنها تتكون من جزيئات، وسلوك كل منها يخضع للدراسة مع مرور الوقت. ووصف أينشتاين فيما بعد إنشاء نظرية المجال الكهرومغناطيسي بأنها أعظم ثورة في وجهات نظرنا حول بنية الواقع المادي منذ نيوتن. وبفضل هذه الثورة، ضمت الفيزياء، إلى جانب الأفكار حول تفاعل النقاط المادية، أفكارًا حول الحقول باعتبارها كيانات غير قابلة للاختزال إلى أي شيء آخر.

ولكن كيف كان هذا التغيير في وجهات النظر حول الواقع ممكنا؟ كيف تمكنت الفيزياء من تجاوز حدودها و"رؤية" شيء لم يكن موجودًا بالنسبة لها كواقع من قبل؟

لعبت تجارب فاراداي الطويلة مع خطوط الكهرباء دورًا مهمًا للغاية في التحضير لهذه الثورة. بفضل فاراداي، تحولت هذه الخطوط، المعروفة لدى الفيزيائيين، من طريقة لتصوير توزيع القوى الكهربائية والمغناطيسية في الفضاء إلى نوع من "الجسر"، يتحرك من خلاله كان من الممكن اختراق العالم الذي كان، كما كان. لقد كانت "وراء القوة" إلى عالم أصبحت فيه القوى تجليات لمجالات الخصائص. ومن الواضح أن مثل هذا التحول يتطلب موهبة من نوع خاص جدًا، وهي الموهبة التي كان يمتلكها مايكل فاراداي.

المجرب العظيم

ولد مايكل فاراداي في 22 سبتمبر 1791 في عائلة حداد في لندن، الذي لم يتمكن من توفير التعليم لأطفاله بسبب نقص الأموال. مايكل - الطفل الثالث في الأسرة - لم ينته و مدرسة إبتدائيةوفي سن الثانية عشرة تدرب في ورشة تجليد الكتب. وهناك أتيحت له الفرصة لقراءة العديد من الكتب، بما في ذلك العلوم الشعبية، لسد الفجوات في تعليمه. وسرعان ما بدأ فاراداي في حضور المحاضرات العامة، التي كانت تُعقد بانتظام في لندن لنشر المعرفة بين عامة الناس.

في عام 1812، دعا أحد أعضاء الجمعية الملكية في لندن، الذي استخدم خدمات تجليد الكتب بانتظام، فاراداي للاستماع إلى محاضرات الفيزيائي والكيميائي الشهير همفري ديفي (1778-1829). أصبحت هذه اللحظة نقطة تحول في حياة فاراداي. أصبح الشاب مهتمًا تمامًا بالعلوم، وبما أن وقته في ورشة العمل كان على وشك الانتهاء، خاطر فاراداي بالكتابة إلى ديفي حول رغبته في الانخراط في البحث، وأرفق ملاحظات المحاضرات المجمعة بعناية من العالم بالحرف. ديفي، الذي كان هو نفسه ابن نحات خشب فقير، لم يستجب لرسالة فاراداي فحسب، بل عرض عليه أيضًا منصبًا كمساعد في المعهد الملكي في لندن. هكذا بدأت النشاط العلميفاراداي، والذي استمر حتى وفاته تقريبًا، والتي حدثت في 25 أغسطس 1867.

يعرف تاريخ الفيزياء العديد من المجربين المتميزين، ولكن ربما كان فاراداي فقط هو الذي أطلق عليه اسم المجرب بحرف كبير. ولا يقتصر الأمر على إنجازاته الهائلة فحسب، بما في ذلك اكتشافات قوانين التحليل الكهربائي وظواهر الحث الكهرومغناطيسي، ودراسات خصائص العوازل والمغناطيس، وغير ذلك الكثير. غالبًا ما يتم إجراء الاكتشافات المهمة عن طريق الصدفة تقريبًا. لا يمكن قول الشيء نفسه عن فاراداي. لقد كانت أبحاثه دائمًا منهجية وهادفة بشكل لافت للنظر. لذلك، في عام 1821، كتب فاراداي في مذكرات عمله أنه بدأ البحث عن العلاقة بين المغناطيسية والكهرباء والبصريات. اكتشف الاتصال الأول بعد 10 سنوات (اكتشاف الحث الكهرومغناطيسي)، والثاني - بعد 23 عامًا (اكتشاف دوران مستوى استقطاب الضوء في المجال المغناطيسي).

تحتوي دراسات فاراداي التجريبية في الكهرباء على حوالي 3500 فقرة، يحتوي الكثير منها على وصف للتجارب التي أجراها. وهذا فقط ما رأى فاراداي أنه من المناسب نشره. في مذكرات فاراداي متعددة الأجزاء، والتي احتفظ بها منذ عام 1821، تم وصف حوالي 10 آلاف تجربة، وقد نفذ العالم الكثير منها دون مساعدة أحد. ومن المثير للاهتمام، في عام 1991، عندما العالم العلمياحتفالاً بمرور 200 عام على ميلاد فاراداي، قرر مؤرخو الفيزياء الإنجليز تكرار بعض تجاربه الأكثر شهرة. ولكن حتى مجرد إعادة إنتاج كل تجربة من هذه التجارب تطلب فريقًا من المتخصصين المعاصرين يوم عمل على الأقل.

في حديثه عن مزايا فاراداي، يمكننا القول أن إنجازه الرئيسي كان تحويل الفيزياء التجريبية إلى مجال مستقل للبحث، والذي يمكن أن تكون نتائجه في كثير من الأحيان قبل سنوات عديدة من تطور النظرية. اعتبر فاراداي أن رغبة العديد من العلماء في الانتقال بأسرع ما يمكن من البيانات التي تم الحصول عليها في التجارب إلى تعميمها النظري غير مثمرة للغاية. بدا فاراداي أكثر فائدة للحفاظ على اتصال طويل الأمد مع الظواهر التي تتم دراستها حتى يتمكن من تحليل جميع ميزاتها بالتفصيل، بغض النظر عما إذا كانت هذه الميزات تتوافق مع النظريات المقبولة أم لا.

قام فاراداي بتوسيع هذا النهج ليشمل تحليل البيانات التجريبية ليشمل التجارب المعروفة حول محاذاة برادة الحديد على طول خطوط المجال المغناطيسي. وبطبيعة الحال، كان العالم يعرف جيدا أن الأنماط التي تشكل برادة الحديد يمكن تفسيرها بسهولة على أساس مبدأ العمل بعيد المدى. ومع ذلك، يعتقد فاراداي ذلك في هذه الحالةيجب ألا ينطلق المجربون من المفاهيم التي اخترعها المنظرون، ولكن من الظواهر التي، في رأيه، تشير إلى وجود مغناطيس وتيارات معينة في الفضاء المحيط بحالات معينة جاهزة للعمل. بمعنى آخر، تشير خطوط القوة، وفقًا لفاراداي، إلى أنه ينبغي النظر إلى القوة ليس فقط كفعل (على نقطة مادية)، ولكن أيضًا كقدرة على الفعل.

ومن المهم التأكيد على أن فاراداي، باتباع منهجيته، لم يحاول طرح أي فرضيات حول طبيعة هذه القدرة على الفعل، مفضلا تجميع الخبرة تدريجيا أثناء العمل بخطوط القوة. بدأ هذا العمل في دراساته لظاهرة الحث الكهرومغناطيسي.

تأخر الافتتاح

في العديد من الكتب المدرسية والكتب المرجعية، يمكنك أن تقرأ أنه في 29 أغسطس 1831، اكتشف فاراداي ظاهرة الحث الكهرومغناطيسي. يدرك مؤرخو العلوم جيدًا أن اكتشافات المواعدة معقدة وغالبًا ما تكون مربكة للغاية. اكتشاف الحث الكهرومغناطيسي ليس استثناءً. من المعروف من مذكرات فاراداي أنه لاحظ هذه الظاهرة في عام 1822 أثناء تجاربه مع دائرتين موصلتين موضوعتين على قلب من الحديد الناعم. تم توصيل الدائرة الأولى بمصدر تيار، والثانية بجهاز الجلفانومتر، الذي سجل حدوث تيارات قصيرة المدى عند تشغيل أو إيقاف التيار في الدائرة الأولى. وتبين لاحقًا أن علماء آخرين لاحظوا ظواهر مماثلة، لكنهم، مثل فاراداي في البداية، اعتبروها خطأً تجريبيًا.

والحقيقة هي أنه في البحث عن ظاهرة توليد الكهرباء بالمغناطيسية، كان العلماء يهدفون إلى اكتشاف تأثيرات مستقرة، مماثلة، على سبيل المثال، لظاهرة العمل المغناطيسي للتيار التي اكتشفها أورستد في عام 1818. تم إنقاذ فاراداي من هذا "العمى" العام بسبب حالتين. أولا، الاهتمام الوثيق بأي ظواهر طبيعية. تحدث فاراداي في مقالاته عن التجارب الناجحة وغير الناجحة، معتقدًا أن التجربة غير ناجحة (التي لم تكشف عن التأثير المطلوب)، لكن التجربة الهادفة تحتوي أيضًا على بعض المعلومات حول قوانين الطبيعة. ثانيًا، قبل وقت قصير من الاكتشاف، أجرى فاراداي تجارب كثيرة على تفريغ المكثفات، الأمر الذي لفت انتباهه بلا شك إلى التأثيرات قصيرة المدى. بمراجعة مذكراته بانتظام (بالنسبة لفاراداي كان هذا جزءًا ثابتًا من بحثه)، يبدو أن العالم ألقى نظرة جديدة على تجارب عام 1822، وبعد إعادة إنتاجها، أدرك أنه لا يتعامل مع التدخل، بل مع هذه الظاهرة كان يبحث عنه. وكان تاريخ هذا الإدراك هو 29 أغسطس 1831.

بعد ذلك، بدأت الأبحاث المكثفة، حيث اكتشف فاراداي ووصف الظواهر الأساسية للحث الكهرومغناطيسي، بما في ذلك حدوث التيارات المستحثة أثناء الحركة النسبية للموصلات والمغناطيس. بناءً على هذه الدراسات، توصل فاراداي إلى استنتاج مفاده أن الشرط الحاسم لحدوث التيارات المستحثة هو بالتحديد تداخلموصل لخطوط القوة المغناطيسية، وليس الانتقال إلى مناطق ذات قوى أكبر أو أقل. في هذه الحالة، على سبيل المثال، حدوث تيار في أحد الموصلات عند تشغيل التيار في موصل آخر يقع في مكان قريب، أوضح فاراداي أيضًا نتيجة عبور الموصل لخطوط الكهرباء: "يبدو أن المنحنيات المغناطيسية تتحرك (إذا جاز التعبير) ) عبر السلك المستحث، بدءًا من اللحظة التي تبدأ فيها بالتطور، وحتى اللحظة التي يصل فيها التيار المغناطيسي أعلى قيمة; يبدو أنها تنتشر على جانبي السلك، وبالتالي تجد نفسها بالنسبة إلى السلك الثابت في نفس الوضع كما لو كان يتحرك في الاتجاه المعاكس عبرها.

دعونا ننتبه إلى عدد المرات التي استخدم فيها فاراداي في المقطع أعلاه عبارة "كما لو"، وأيضًا إلى حقيقة أنه ليس لديه بعد الصيغة الكمية المعتادة لقانون الحث الكهرومغناطيسي: قوة التيار في دائرة موصلة يتناسب مع معدل التغير في عدد خطوط القوة المغناطيسية التي تمر عبر هذه الدائرة. ظهرت صياغة قريبة من ذلك في فاراداي فقط في عام 1851، وهي تنطبق فقط على حالة حركة موصل في مجال مغناطيسي ثابت. وفقا لفاراداي، إذا تحرك موصل في مثل هذا المجال مع سرعة ثابتةفإن قوة التيار الكهربائي الناشئ فيه تتناسب مع هذه السرعة، كما تتناسب كمية الكهرباء المتحركة مع عدد خطوط المجال المغناطيسي التي يعبرها الموصل.

يرجع حذر فاراداي في صياغة قانون الحث الكهرومغناطيسي، في المقام الأول، إلى حقيقة أنه يمكنه استخدام مفهوم خط القوة بشكل صحيح فقط فيما يتعلق بالمجالات الثابتة. وفي حالة الحقول المتغيرة، اكتسب هذا المفهوم طابعا مجازيا، والجمل المستمرة "كما لو" عند الحديث عن خطوط القوة المتحركة تظهر أن فاراداي فهم ذلك تماما. كما أنه لا يسعه إلا أن يأخذ في الاعتبار انتقادات هؤلاء العلماء الذين أشاروا إليه إلى أن خط القوة هو، بالمعنى الدقيق للكلمة، كائن هندسي، والذي من غير المجدي الحديث عن حركته. بالإضافة إلى ذلك، نتعامل في التجارب مع الأجسام المشحونة، والموصلات الحاملة للتيار، وما إلى ذلك، وليس مع التجريدات مثل خطوط القوة. لذلك، كان على فاراداي أن يُظهر أنه عند دراسة بعض فئات الظواهر على الأقل، لا يمكن للمرء أن يقتصر على النظر في الموصلات الحاملة للتيار وعدم مراعاة المساحة المحيطة بها. وهكذا، في العمل المخصص لدراسة ظواهر الاستقراء الذاتي، دون ذكر خطوط القوة على الإطلاق، يبني فاراداي قصة عن تجاربه بطريقة تجعل القارئ يصل تدريجيًا إلى استنتاج مفاده أن السبب الحقيقي للظواهر المرصودة هو ليست الموصلات الحاملة للتيار، ولكنها شيء موجود في الفضاء المحيط بها.

الميدان مثل هاجس. بحث في ظواهر الحث الذاتي

في عام 1834، نشر فاراداي الجزء التاسع من كتابه التحقيقات التجريبية، والذي كان بعنوان “حول التأثير الاستقرائي للتيار الكهربائي على نفسه وعلى العمل الاستقرائي للتيارات بشكل عام”. في هذا العمل، قام فاراداي بدراسة ظاهرة الحث الذاتي، التي اكتشفها عالم الفيزياء الأمريكي جوزيف هنري (1797–1878) عام 1832، وبين أنها تمثل حالة خاصة من ظاهرة الحث الكهرومغناطيسي التي سبق له دراستها.

يبدأ فاراداي عمله بوصف سلسلة من الظواهر، تتمثل في أنه عند فتح دائرة كهربائية تحتوي على موصلات طويلة أو ملف مغناطيس كهربائي، تظهر شرارة عند النقطة التي ينقطع فيها الاتصال، أو يتم الشعور بصدمة كهربائية إذا كان يتم فصل الاتصال باليد. وفي الوقت نفسه، يشير فاراداي إلى أنه إذا كان الموصل قصيرًا، فلا يمكن لأي قدر من الخداع أن ينتج شرارة أو صدمة كهربائية. وهكذا، أصبح من الواضح أن حدوث شرارة (أو تأثير) لا يعتمد كثيرًا على قوة التيار المتدفق عبر الموصل قبل انقطاع الاتصال، بل على طول هذا الموصل وتكوينه. لذلك، يسعى فاراداي في المقام الأول إلى إظهار أنه على الرغم من أن السبب الأولي للشرارة هو التيار (إذا لم يكن هناك تيار في الدائرة على الإطلاق، فمن الطبيعي أنه لن يكون هناك شرارة)، فإن قوة التيار ليست كذلك. حاسم. وللقيام بذلك، يصف فاراداي سلسلة من التجارب التي يتم فيها زيادة طول الموصل لأول مرة، مما يؤدي إلى شرارة أقوى على الرغم من ضعف التيار في الدائرة بسبب زيادة المقاومة. ثم يتم لف هذا الموصل بحيث يتدفق التيار فقط من خلال جزء صغير منه. يزداد التيار بشكل حاد، لكن الشرارة تختفي عند فتح الدائرة. وبالتالي، لا يمكن اعتبار الموصل نفسه ولا قوة التيار فيه سببا للشرارة، وحجمها، كما اتضح، لا يعتمد فقط على طول الموصل، ولكن أيضا على تكوينه. لذلك، عندما يتم لف الموصل في دوامة، وكذلك عند إدخال نواة حديدية في هذا اللولب، يزداد حجم الشرارة أيضًا.

واستمرارًا لدراسة هذه الظواهر، قام فاراداي بتوصيل موصل قصير مساعد موازٍ للمكان الذي تم فيه فتح الاتصال، وكانت مقاومته أكبر بكثير من مقاومة الموصل الرئيسي، ولكنها أقل من فجوة الشرارة أو الجسم الشخص الذي يفتح جهة الاتصال. ونتيجة لذلك، اختفت الشرارة عند فتح جهة الاتصال، ونشأ تيار قوي قصير المدى في الموصل المساعد (يسميه فاراداي تيارًا إضافيًا)، والذي تبين أن اتجاهه معاكس لاتجاه التيار الذي سوف تتدفق من خلاله من المصدر. كتب فاراداي: «تحدد هذه التجارب اختلافًا كبيرًا بين التيار الأولي أو المثير والتيار الإضافي فيما يتعلق بالكمية والكثافة وحتى الاتجاه؛ لقد قادوني إلى استنتاج مفاده أن التيار الإضافي مطابق للتيار المستحث الذي وصفته سابقًا.

وبعد أن طرح فكرة الارتباط بين الظواهر قيد الدراسة وظاهرة الحث الكهرومغناطيسي، أجرى فاراداي بعد ذلك سلسلة من التجارب البارعة التي تؤكد هذه الفكرة. في إحدى هذه التجارب، بجانب دوامة متصلة بمصدر حالي، تم وضع دوامة مفتوحة أخرى. عند فصله عن المصدر الحالي، أعطى اللولب الأول شرارة قوية. أما إذا أغلقت أطراف اللولب الآخر اختفت الشرارة عمليا، ونشأ تيار قصير المدى في اللولب الثاني، والذي تزامن اتجاهه مع اتجاه التيار في اللولب الأول إذا فتحت الدائرة، وكان عكس ذلك إذا كانت الدائرة مغلقة.

بعد أن أثبت العلاقة بين فئتي الظواهر، تمكن فاراداي من شرح التجارب التي أجريت سابقًا بسهولة، وهي تكثيف الشرارة عندما يتم إطالة الموصل، وطيه في شكل حلزوني، وإدخال قلب حديد فيه، وما إلى ذلك. : “إذا لاحظت التأثير التحريضي لسلك طوله قدم واحدة على مكان يوجد سلك قريب يبلغ طوله قدم واحدة أيضًا، فسيتبين أنه ضعيف جدًا؛ ولكن إذا تم تمرير نفس التيار عبر سلك يبلغ طوله خمسين قدمًا، فإنه سيولد في الخمسين قدمًا التالية من السلك، في لحظة إجراء الاتصال أو قطعه، تيارًا أقوى بكثير، كما لو أن كل قدم إضافية من السلك ساهمت بشيء ما في ذلك. التأثير الكلي وبالقياس، نستنتج أن نفس الظاهرة يجب أن تحدث أيضًا عندما يعمل موصل التوصيل في نفس الوقت كموصل يتشكل فيه تيار مستحث. لذلك، يخلص فاراداي إلى أن زيادة طول الموصل، ولفه في شكل حلزوني وإدخال قلب فيه يقوي الشرارة. يضاف عمل قلب إزالة المغناطيسية إلى عمل دورة واحدة من اللولب على أخرى. علاوة على ذلك، فإن مجمل هذه الإجراءات يمكن أن يعوض بعضها البعض. على سبيل المثال، إذا قمت بطي سلك طويل معزول إلى النصف، فبسبب الإجراءات الحثية المعاكسة لنصفيه، ستختفي الشرارة، على الرغم من أن هذا السلك يعطي شرارة قوية في الحالة المستقيمة. كما أدى استبدال النواة الحديدية بنواة فولاذية، والتي تزيل المغناطيسية ببطء شديد، إلى إضعاف كبير للشرارة.

لذلك، من خلال توجيه القارئ من خلال الأوصاف التفصيلية لمجموعات التجارب التي تم إجراؤها، قام فاراداي، دون أن يقول كلمة واحدة عن المجال، بتكوين فكرة لدى القارئ بأن الدور الحاسم في الظواهر قيد الدراسة لا ينتمي إلى الموصلات ذات التيار. ولكن إلى نوع ما من القوة التي خلقتها في الفضاء المحيط، ثم حالة المغنطة، أو بشكل أكثر دقة، معدل تغير هذه الحالة. ومع ذلك، فإن مسألة ما إذا كانت هذه الحالة موجودة بالفعل وما إذا كان من الممكن أن تكون موضوعًا للبحث التجريبي ظلت مفتوحة.

مشكلة الواقع المادي لخطوط القوة

تمكن فاراداي من اتخاذ خطوة مهمة في إثبات حقيقة خطوط المجال عام 1851، عندما جاء بفكرة تعميم مفهوم خط المجال. كتب فاراداي: «يمكن تعريف خط القوة المغناطيسية بأنه الخط الذي تصفه إبرة مغناطيسية صغيرة عندما تتحرك في اتجاه أو آخر على طول اتجاه طولها، بحيث تظل الإبرة مماسة للحركة طوال الوقت». الوقت؛ أو بعبارة أخرى، هذا هو الخط الذي يمكن أن يتحرك عليه سلك عرضي في أي اتجاه، ولن يظهر في الأخير أي ميل لتوليد أي تيار، بينما عند تحريكه في أي اتجاه آخر يوجد مثل هذا الاتجاه.

وهكذا تم تعريف خط القوة من قبل فاراداي على أساس قانونين (وفهمين) مختلفين لعمل القوة المغناطيسية: تأثيرها الميكانيكي على الإبرة المغناطيسية وقدرتها (وفقًا لقانون الحث الكهرومغناطيسي) على توليد الكهرباء. قوة. يبدو أن هذا التعريف المزدوج لخط القوة "يجسده"، ويعطيه معنى اتجاهات خاصة يمكن اكتشافها تجريبيًا في الفضاء. لذلك، وصف فاراداي خطوط القوة هذه بأنها "جسدية"، معتقدًا أنه يستطيع الآن إثبات حقيقتها بشكل قاطع. يمكن تخيل الموصل في مثل هذا التعريف المزدوج على أنه مغلق وينزلق على طول خطوط القوة بحيث لا يتقاطع مع الخطوط أثناء تشوهه المستمر. سيسلط هذا الموصل الضوء على "عدد" مشروط معين من الأسطر التي يتم الاحتفاظ بها عندما يتم "تكثيفها" أو "تخلخلها". مثل هذا الانزلاق للموصل في مجال القوى المغناطيسية دون ظهور تيار كهربائي فيه يمكن اعتباره دليلا تجريبيا على الحفاظ على عدد خطوط القوة عندما "تنتشر"، على سبيل المثال، من القطب مغناطيسًا، وبالتالي دليلًا على حقيقة هذه الخطوط.

وبطبيعة الحال، يكاد يكون من المستحيل تحريك موصل حقيقي بحيث لا يعبر خطوط الكهرباء. لذلك، برر فاراداي فرضية الحفاظ على أعدادهم بشكل مختلف. دع المغناطيس مع القطب N وموصل ا ب ت ثمرتبة بحيث يمكن أن تدور بالنسبة لبعضها البعض حول محور إعلان(الشكل 1؛ الرسم الذي رسمه مؤلف المقال استنادًا إلى رسومات فاراداي). في هذه الحالة، جزء من الموصل إعلانيمر عبر ثقب في المغناطيس ويكون له اتصال حر عند هذه النقطة د. تم إجراء اتصال فضفاض وعلى النقطة ج، وبالتالي فإن المؤامرة قبل الميلاديمكن أن تدور حول المغناطيس دون كسر الدائرة الكهربائية المتصلة عند النقاط أو ب(أيضًا من خلال الاتصالات المنزلقة) إلى الجلفانومتر. موصل قبل الميلادعند الدوران الكامل حول المحور إعلانيتقاطع مع جميع خطوط القوة الصادرة من قطب المغناطيس N. والآن دع الموصل يدور بسرعة ثابتة. ثم، مقارنة قراءات الجلفانومتر في مختلف المواقفموصل دوار، على سبيل المثال في الموضع ا ب ت ثو حامل ا ب ت ث، عندما يعبر الموصل مرة أخرى جميع خطوط القوة بدورة كاملة، ولكن في الأماكن التي تكون فيها أكثر خلخلة، يمكنك أن تجد أن قراءات الجلفانومتر هي نفسها. وفقا لفاراداي، يشير هذا إلى الحفاظ على عدد مشروط معين من خطوط القوة التي يمكن أن تميز القطب الشمالي للمغناطيس (كلما زادت هذه "الكمية"، كلما كان المغناطيس أقوى).

بالتناوب في تركيبه (الشكل 2؛ رسم فاراداي) ليس موصلًا، بل مغناطيسًا، توصل فاراداي إلى استنتاج مفاده أن عدد خطوط القوة في المنطقة الداخلية للمغناطيس محفوظ. علاوة على ذلك، يعتمد تفكيره على افتراض أن خطوط القوة لا يتم نقلها بواسطة مغناطيس دوار. تبقى هذه الخطوط "في مكانها" ويدور المغناطيس بينها. في هذه الحالة، التيار هو نفسه في الحجم كما هو الحال عندما يدور الموصل الخارجي. يشرح فاراداي هذه النتيجة بقوله أنه على الرغم من أن الجزء الخارجي من الموصل لا يتقاطع مع الخطوط، إلا أن الجزء الداخلي منه ( قرص مضغوط)، التي تدور مع المغناطيس، تتقاطع مع جميع الخطوط التي تمر داخل المغناطيس. إذا كان الجزء الخارجي من الموصل ثابتًا ومدورًا مع المغناطيس، فلن ينشأ تيار. ويمكن تفسير ذلك أيضًا. وفي الواقع، فإن الأجزاء الداخلية والخارجية للموصل تعبر نفس العدد من خطوط القوة الموجهة في نفس الاتجاه، وبالتالي فإن التيارات المستحثة في كلا جزئي الموصل تلغي بعضها البعض.

وتبين من التجارب أن خطوط القوة داخل المغناطيس لا تنتقل من القطب الشمالي إلى الجنوب، بل على العكس تشكل منحنيات مغلقة مع خطوط القوة الخارجية، مما سمح لفاراداي بصياغة قانون حفظ الطاقة. عدد خطوط القوة المغناطيسية في الفراغين الخارجي والداخلي للمغناطيس الدائم: "مع قوى التوزيع المذهلة هذه، والتي يكشف عنها موصل متحرك، فإن المغناطيس يشبه تمامًا الملف الكهرومغناطيسي، سواء من حيث أن خطوط القوة تتدفق في على شكل دوائر مغلقة، وفي تساوي مجموعها في الداخل والخارج». وهكذا، فإن مفهوم "عدد خطوط الكهرباء" حصل على حقوق المواطنة، والتي بفضلها اكتسبت صياغة قانون تناسب القوة الدافعة الكهربائية الحثية مع عدد خطوط الكهرباء التي يعبرها الموصل معنى ماديًا.

ومع ذلك، اعترف فاراداي بأن نتائجه لم تكن دليلاً قاطعاً على حقيقة خطوط المجال. وكتب أنه للحصول على مثل هذا الدليل، من الضروري "إثبات العلاقة بين خطوط القوة والزمن"، أي إظهار أن هذه الخطوط يمكن أن تتحرك في الفضاء بسرعة محدودة، وبالتالي يمكن اكتشافها بواسطة بعض الأشخاص. الطرق الفيزيائية.

من المهم التأكيد على أنه بالنسبة لفاراداي، لم يكن لمشكلة "خطوط القوة المادية" أي شيء مشترك مع محاولات الكشف المباشر عن خطوط القوة العادية. منذ اكتشاف الحث الكهرومغناطيسي، اعتقد فاراداي أن كلا من خطوط القوة العادية وقوانين الكهرومغناطيسية هي تجليات لبعض الخصائص الخاصة للمادة، وحالتها الخاصة، والتي أطلق عليها العالم اسم الكهرومغناطيسية. وفي الوقت نفسه، مسألة جوهر هذه الدولة وارتباطها بها أشكال معروفةاعتقد فاراداي أن الأمر مفتوح: "ما هي هذه الحالة وما تعتمد عليه، لا يمكننا أن نقول الآن. ربما يكون مشروطًا بالأثير، مثل شعاع الضوء... ربما تكون حالة من التوتر، أو حالة من الاهتزاز، أو حالة أخرى مشابهة للتيار الكهربائي، والتي ترتبط بها القوى المغناطيسية ارتباطًا وثيقًا. ما إذا كان وجود المادة ضروريًا للحفاظ على هذه الحالة يعتمد على المقصود بكلمة "مادة". إذا كان مفهوم المادة يقتصر على المواد الثقيلة أو الجاذبة، فإن وجود المادة يكون ذا أهمية قليلة بالنسبة للخطوط الفيزيائية للقوة المغناطيسية كما هو الحال بالنسبة لأشعة الضوء والحرارة. لكن إذا قبلنا، مع الاعتراف بالأثير، أن هذا نوع من المادة، فإن خطوط القوة يمكن أن تعتمد على أي من أفعالها.

إن هذا الاهتمام الوثيق الذي أولىه فاراداي لخطوط القوة يرجع في المقام الأول إلى حقيقة أنه رأى فيها جسرًا يؤدي إلى بعضها تمامًا. عالم جديد. ومع ذلك، حتى مثل هذا المجرب الرائع، مثل فاراداي، كان من الصعب عبور هذا الجسر. في الواقع، لم تسمح هذه المشكلة بالحل التجريبي البحت على الإطلاق. ومع ذلك، يمكن للمرء أن يحاول اختراق الفضاء بين خطوط القوة رياضيًا. وهذا بالضبط ما فعله ماكسويل. أصبحت معادلاته الشهيرة الأداة التي مكنت من اختراق الفجوات غير الموجودة بين خطوط مجال فاراداي، ونتيجة لذلك، اكتشاف واقع فيزيائي جديد هناك. ولكن هذه قصة أخرى - قصة المنظر العظيم.

يشير هذا إلى كتاب R. Feynman و R. Leighton و M. Sands "محاضرات فاينمان في الفيزياء" (M.: Mir، 1967) ( ملحوظة إد.)
في الترجمة الروسية، نُشر المجلد الأول من هذا الكتاب عام 1947، والثاني عام 1951، والثالث عام 1959 في سلسلة "كلاسيكيات العلوم" (م: دار النشر التابعة لأكاديمية العلوم في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية). ( ملحوظة إد.)
في عام 1892، حصل ويليام طومسون على لقب النبلاء "اللورد كلفن" لعمله الأساسي في مختلف مجالات الفيزياء، ولا سيما مد الكابل عبر المحيط الأطلسي الذي يربط إنجلترا والولايات المتحدة.

اسم:مايكل فارادي

عمر: 75 سنة

نشاط:فيزيائي تجريبي، كيميائي

الوضع العائلي:كان متزوجا

مايكل فاراداي: السيرة الذاتية

قال هيرمان هيلمهولتز: "طالما يتمتع الناس بفوائد الكهرباء، فسوف يتذكرون دائمًا اسم فاراداي بامتنان".

مايكل فاراداي - فيزيائي تجريبي إنجليزي وكيميائي ومبتكر عقيدة المجال الكهرومغناطيسي. اكتشف الحث الكهرومغناطيسي، وهو الأساس الإنتاج الصناعيالكهرباء وتطبيقاتها في الظروف الحديثة.

الطفولة والشباب

ولد مايكل فاراداي في 22 سبتمبر 1791 في نيوينغتون بوتس، بالقرب من لندن. الأب - جيمس فاراداي (1761-1810)، حداد. الأم - مارغريت (1764-1838). بالإضافة إلى مايكل، ضمت العائلة الأخ روبرت والأخوات إليزابيث ومارغريت. لقد عاشوا بشكل سيء، لذلك لم يكمل مايكل دراسته وفي سن 13 عامًا ذهب للعمل في محل لبيع الكتب كصبي توصيل.

لقد فشلت في إكمال دراستي. تم إشباع التعطش للمعرفة من خلال قراءة كتب الفيزياء والكيمياء - وكان هناك الكثير منها في المكتبة. أتقن الشاب تجاربه الأولى. قام ببناء المصدر الحالي - "جرة ليدن". شجعه والد مايكل وشقيقه على التجربة.

في عام 1810، أصبح صبي يبلغ من العمر 19 عامًا عضوًا في النادي الفلسفي، حيث كانت تُلقى محاضرات في الفيزياء وعلم الفلك. شارك مايكل في الجدل العلمي. جذب الشاب الموهوب انتباه المجتمع العلمي. أعطى مشتري المكتبة ويليام دينس مايكل هدية - تذكرة لحضور سلسلة من المحاضرات حول الكيمياء والفيزياء التي يلقيها همفري ديفي (مؤسس الكيمياء الكهربائية، مكتشف العناصر الكيميائيةالبوتاسيوم، الكالسيوم، الصوديوم، الباريوم، البورون).

بعد أن قام العالم المستقبلي بنسخ محاضرات همفري ديفي، قام بتغليفها وإرسالها إلى الأستاذ، مصحوبة برسالة تطلب منه العثور على بعض العمل في المعهد الملكي. شارك ديفي في مصير الشاب، وبعد مرور بعض الوقت، حصل فاراداي البالغ من العمر 22 عامًا على وظيفة مساعد مختبر في مختبر كيميائي.

العلم

أثناء قيامه بواجباته كمساعد مختبر، لم يفوت فاراداي فرصة الاستماع إلى المحاضرات التي شارك في إعدادها. وأيضاً بمباركة البروفيسور ديفي أجرى الشاب تجاربه الكيميائية. إن ضميره ومهارته في أداء عمله كمساعد مختبر جعله مساعد ديفي الدائم.

في عام 1813، أخذ ديفي فاراداي سكرتيرًا له في رحلة أوروبية مدتها عامين. خلال الرحلة، التقى العالم الشاب بنجوم العلوم العالمية: أندريه ماري أمبير، جوزيف لويس جاي لوساك، أليساندرو فولتا.

عند عودته إلى لندن عام 1815، حصل فاراداي على منصب مساعد. في الوقت نفسه، واصل ما أحبه - أجرى تجاربه الخاصة. أجرى فاراداي خلال حياته 30 ألف تجربة. في الأوساط العلمية، لتحذلقه وعمله الجاد، حصل على لقب "ملك المجربين". تم تسجيل وصف كل تجربة بعناية في اليوميات. وفي وقت لاحق، في عام 1931، تم نشر هذه اليوميات.

نُشرت الطبعة الأولى لفاراداي في عام 1816. بحلول عام 1819، تم نشر 40 عملا. الأعمال مخصصة للكيمياء. في عام 1820، ومن خلال سلسلة من التجارب على السبائك، اكتشف عالم شاب أن صناعة السبائك الفولاذية مع إضافة النيكل لا تتأكسد. لكن نتائج التجارب مرت دون أن يلاحظها أحد من قبل علماء المعادن. تم تسجيل براءة اختراع اكتشاف الفولاذ المقاوم للصدأ في وقت لاحق.

في عام 1820 أصبح فاراداي المشرف الفني على المعهد الملكي. وبحلول عام 1821، انتقل من الكيمياء إلى الفيزياء. كان فاراداي بمثابة عالم راسخ، واكتسب وزنًا المجتمع العلمي. نُشر مقال عن مبدأ تشغيل المحرك الكهربائي، وهو ما يمثل بداية الهندسة الكهربائية الصناعية.

حقل كهرومغناطيسي

في عام 1820، أصبح فاراداي مهتمًا بالتجارب المتعلقة بالتفاعل بين المجالات الكهربائية والمغناطيسية. بحلول هذا الوقت، تم اكتشاف مفاهيم "مصدر التيار المباشر" (أ. فولت)، "التحليل الكهربائي"، "القوس الكهربائي"، "المغناطيس الكهربائي". خلال هذه الفترة، تطورت الكهرباء الساكنة والديناميكا الكهربائية، وتم نشر تجارب بيوت وسافارت ولابلاس حول العمل بالكهرباء والمغناطيسية. تم نشر عمل A. Ampere حول الكهرومغناطيسية.

في عام 1821، تم نشر عمل فاراداي "حول بعض الحركات الكهرومغناطيسية الجديدة ونظرية المغناطيسية". وفيه قدم العالم تجارب بإبرة مغناطيسية تدور حول قطب واحد، أي أنه قام بتحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية. في الواقع، قدم أول محرك كهربائي في العالم، وإن كان بدائيًا.

لقد أفسدت متعة الاكتشاف شكوى ويليام ولاستون (اكتشف البلاديوم والروديوم وصمم مقياس انكسار ومقياس الزوايا). وفي شكوى للبروفيسور ديفي، اتهم العالم فاراداي بسرقة فكرة الإبرة المغناطيسية الدوارة. اتخذت القصة طابعًا فاضحًا. قبل ديفي موقف ولاستون. فقط لقاء شخصي بين العالمين وفاراداي لشرح موقفه كان قادرًا على حل النزاع. تخلى ولاستون عن هذا الادعاء. فقدت العلاقة بين ديفي وفاراداي ثقتها السابقة. على الرغم من أن الأول هو ما يصل الأيام الأخيرةلم يتعب أبدًا من تكرار أن فاراداي كان الاكتشاف الرئيسي الذي قام به.

في يناير 1824، تم انتخاب فاراداي عضوًا في الجمعية الملكية في لندن. صوت البروفيسور ديفي ضد.

وفي عام 1823 أصبح عضوًا مناظرًا في أكاديمية باريس للعلوم.

في عام 1825، تولى مايكل فاراداي مكان ديفي كمدير لمختبر الفيزياء والكيمياء التابع للمعهد الملكي.

بعد اكتشاف عام 1821، لم ينشر العالم أعمالا لمدة عشر سنوات. في عام 1831 أصبح أستاذا في وولويتش (الأكاديمية العسكرية)، وفي عام 1833 - أستاذ الكيمياء في المعهد الملكي. أجرى مناظرات علمية وألقى محاضرات في اللقاءات العلمية.

في عام 1820، أصبح فاراداي مهتمًا بتجربة هانز أورستد: الحركة على طول دائرة تيار كهربائي تسببت في حركة إبرة مغناطيسية. تسبب التيار الكهربائي في ظهور المغناطيسية. اقترح فاراداي أن المغناطيسية يمكن أن تكون سبب التيار الكهربائي. ظهر أول ذكر للنظرية في مذكرات العالم عام 1822. استغرق الأمر عشر سنوات من التجارب لكشف لغز الحث الكهرومغناطيسي.

جاء النصر في 29 أغسطس 1831. الجهاز الذي سمح لفاراداي بتحقيق اكتشافه العبقري يتكون من حلقة حديدية والعديد من اللفات من الأسلاك النحاسية ملفوفة حول نصفيها. في دائرة نصف الحلقة، المغلقة بواسطة سلك، كانت هناك إبرة مغناطيسية. تم توصيل اللف الثاني بالبطارية. عند تشغيل التيار، تتأرجح الإبرة المغناطيسية في اتجاه واحد، وعند إيقاف تشغيلها - في الاتجاه الآخر. وخلص فاراداي إلى أن المغناطيس قادر على تحويل المغناطيسية إلى طاقة كهربائية.

كانت ظاهرة "ظهور تيار كهربائي في دائرة مغلقة عندما يتغير التدفق المغناطيسي الذي يمر عبرها" تسمى الحث الكهرومغناطيسي. مهد اكتشاف الحث الكهرومغناطيسي الطريق لإنشاء مصدر تيار - مولد كهربائي.

ويمثل هذا الاكتشاف بداية جولة جديدة مثمرة من تجارب العالم، والتي أعطت للعالم "البحث التجريبي عن الكهرباء". أثبت فاراداي تجريبيًا الطبيعة الموحدة لتوليد الطاقة الكهربائية، بغض النظر عن الطريقة التي يتم بها توليد التيار الكهربائي.

في عام 1832، حصل الفيزيائي على وسام كوبلي.

أصبح فاراداي مؤلف المحول الأول. يمتلك مفهوم "ثابت العزل الكهربائي". وفي عام 1836، ومن خلال سلسلة من التجارب، أثبت أن شحنة التيار تؤثر فقط على غلاف الموصل، دون أن تمس الأشياء الموجودة بداخله. في العلوم التطبيقية، يُطلق على الجهاز المصنوع وفقًا لمبدأ هذه الظاهرة اسم "قفص فاراداي".

الاكتشافات والأعمال

إن اكتشافات مايكل فاراداي لا تتعلق فقط بالفيزياء. وفي عام 1824 اكتشف البنزين والأيزوبيوتيلين. استنتج العالم شكل سائلالكلور، كبريتيد الهيدروجين، ثاني أكسيد الكربون، الأمونيا، الإيثيلين، ثاني أكسيد النيتروجين، تم الحصول على تخليق سداسي كلوران.

في عام 1835، اضطر فاراداي إلى أخذ إجازة من العمل لمدة عامين بسبب المرض. ويشتبه في أن سبب المرض هو ملامسة العالم لبخار الزئبق أثناء التجارب. بعد أن عملت لفترة قصيرة بعد الشفاء، في عام 1840، شعر الأستاذ مرة أخرى بالمرض. لقد ابتليت بالضعف وفقدان الذاكرة المؤقتة. استمرت فترة التعافي لمدة 4 سنوات. في عام 1841، بناء على إصرار الأطباء، ذهب العالم في رحلة إلى أوروبا.

عاشت الأسرة في فقر تقريبًا. وفقًا لكاتب سيرة فاراداي جون تيندال، حصل العالم على معاش تقاعدي قدره 22 جنيهًا إسترلينيًا سنويًا. في عام 1841، وقع رئيس الوزراء ويليام لامب، لورد ملبورن، تحت ضغط عام، مرسومًا يمنح فاراداي معاشًا تقاعديًا حكوميًا قدره 300 جنيه إسترليني سنويًا.

في عام 1845، تمكن العالم العظيم من جذب انتباه المجتمع العالمي ببعض الاكتشافات الأخرى: اكتشاف تغيير في مستوى الضوء المستقطب في المجال المغناطيسي ("تأثير فاراداي") والمغناطيسية النفاذية (مغنطة مادة ما إلى المجال المغناطيسي الخارجي الذي يعمل عليه).

طلبت حكومة إنجلترا أكثر من مرة من مايكل فاراداي المساعدة في حل المشكلات المتعلقة بالمسائل الفنية. قام العالم بتطوير برنامج لتجهيز المنارات وطرق مكافحة تآكل السفن وعمل كخبير في الطب الشرعي. كونه شخصًا لطيفًا ومحبًا للسلام بطبيعته، فقد رفض رفضًا قاطعًا المشاركة في إنشاء أسلحة كيميائية للحرب مع روسيا في حرب القرم.

في عام 1848، أعطت فاراداي منزلًا على الضفة اليسرى لنهر التايمز، في هامبتون كورت. دفعت الملكة البريطانية النفقات والضرائب للأسرة. انتقل العالم وعائلته إليه، وتركوا العمل في عام 1858.

الحياة الشخصية

كان مايكل فاراداي متزوجًا من سارة بارنارد (1800-1879). سارة هي أخت صديق فاراداي. لم تقبل الفتاة البالغة من العمر 20 عامًا عرض الزواج على الفور - وكان على العالم الشاب أن يقلق. أقيم حفل الزفاف الهادئ في 12 يونيو 1821. وبعد سنوات عديدة كتب فاراداي:

"لقد تزوجت - وهو الحدث الذي ساهم أكثر من أي حدث آخر في سعادتي على الأرض وفي حالتي العقلية الصحية."

عائلة فاراداي، مثل عائلة زوجته، أعضاء في المجتمع البروتستانتي السانديماني. قام فاراداي بعمل الشماس في مجتمع لندن وتم انتخابه مرارًا وتكرارًا كشيخ.

موت

كان مايكل فاراداي مريضا. وفي لحظات وجيزة، عندما هدأ المرض، عمل. وفي عام 1862 طرح فرضية حول حركة الخطوط الطيفية في المجال المغناطيسي. تمكن بيتر زيمان من تأكيد النظرية في عام 1897، وحصل في عام 1902 على " جائزة نوبل" زيمان عين فاراداي كمؤلف لهذه الفكرة.

توفي مايكل فاراداي على مكتبه في 25 أغسطس 1867 عن عمر يناهز 75 عامًا. ودُفن بجانب زوجته في مقبرة هاي جيت في لندن. وقبل وفاته طلب العالم جنازة متواضعة، فلم يحضر إلا الأقارب. اسم العالم وسنوات حياته محفورة على شاهد القبر.

• لم ينس الفيزيائي الأطفال في عمله. محاضرات للأطفال "تاريخ الشمعة" (1961) أعيد نشرها حتى يومنا هذا.
• تظهر صورة فاراداي على الورقة النقدية البريطانية فئة 20 جنيهًا إسترلينيًا في الفترة من 1991 إلى 1999.
• كانت هناك شائعات بأن ديفي لم يستجب لطلب فاراداي للعمل. في أحد الأيام، بعد أن فقد بصره مؤقتًا أثناء تجربة كيميائية، تذكر الأستاذ الشاب المثابر. بعد أن عمل كسكرتير لأحد العلماء، أثار الشاب إعجاب ديفي بمعرفته الواسعة لدرجة أنه عرض على مايكل وظيفة في المختبر.
• بعد عودته من جولة أوروبية مع عائلة ديفي، عمل فاراداي كغسالة أطباق أثناء انتظاره للحصول على مساعدة في المعهد الملكي.

فاراداي مايكل (1791-1867)، فيزيائي إنجليزي، مؤسس مذهب المجال الكهرومغناطيسي.

ولد في 22 سبتمبر 1791 في لندن في عائلة حداد. بدأ العمل مبكرًا في محل تجليد الكتب، حيث أصبح مهتمًا بالقراءة. صُدم مايكل بالمقالات المتعلقة بالكهرباء في الموسوعة البريطانية: "محادثات حول الكيمياء" بقلم مدام ماركيه و"رسائل حول مسائل فيزيائية وفلسفية مختلفة" بقلم إل أويلر. حاول على الفور تكرار التجارب الموصوفة في الكتب.

جذب الشاب الموهوب الانتباه ودُعي للاستماع إلى محاضرات في المعهد الملكي لبريطانيا العظمى. وبعد مرور بعض الوقت، بدأ فاراداي العمل هناك كمساعد مختبر.

منذ عام 1820 عمل بجد على فكرة الجمع بين الكهرباء والمغناطيسية. وفي وقت لاحق، أصبح هذا عمل حياة العالم. في عام 1821، كان فاراداي أول من قام بتدوير مغناطيس حول موصل يحمل تيارًا وموصلًا يحمل تيارًا حول مغناطيس، أي أنه ابتكر نموذجًا مختبريًا لمحرك كهربائي.

وفي عام 1824 انتخب عضوا في الجمعية الملكية في لندن. في عام 1831، اكتشف العالم وجود الحث الكهرومغناطيسي، وفي السنوات اللاحقة وضع قوانين هذه الظاهرة. كما اكتشف التيارات الزائدة عند إغلاق وفتح الدائرة الكهربائية وحدد اتجاهها.

واستنادًا إلى المواد التجريبية، أثبت هوية الكهرباء الحرارية "الحيوانية" و"المغناطيسية"، والكهرباء الناتجة عن الاحتكاك، والكهرباء الغلفانية. قام بتمرير التيار عبر محاليل القلويات والأملاح والأحماض، وقام بصياغة قوانين التحليل الكهربائي (قوانين فاراداي) في عام 1833. قدم مفاهيم "الكاثود"، "الأنود"، "أيون"، "التحليل الكهربائي"، "القطب"، "المنحل بالكهرباء". صنع الفولتميتر.

وفي عام 1843، أثبت فاراداي تجريبيًا فكرة الحفظ الشحنة الكهربائيةواقترب من اكتشاف قانون حفظ وتحويل الطاقة، معبراً عن فكرة وحدة قوى الطبيعة وتحولها المتبادل.

خالق عقيدة المجال الكهرومغناطيسي، أعرب العالم عن فكرة حول الطبيعة الكهرومغناطيسية للضوء (مذكرات "أفكار حول تذبذبات الأشعة،" 1846).

في عام 1854 اكتشف ظاهرة النفاذية المغناطيسية، وبعد ثلاث سنوات - البارامغناطيسية. وضعت بداية علم البصريات المغناطيسية. قدم مفهوم المجال الكهرومغناطيسي. هذه الفكرة، وفقا ل A. Einstein، كانت الأكثر اكتشاف مهممنذ زمن نيوتن.

عاش فاراداي بشكل متواضع وهادئ، مفضلا التجارب على كل شيء آخر.

توفي في 25 أغسطس 1867 في لندن. يرقد الرماد في مقبرة هاي جيت بلندن. ولا تزال أفكار العالم تنتظر عبقرية جديدة

سيرة شخصية

السنوات المبكرة

ولد مايكل في 22 سبتمبر 1791 في نيوتن بوتس (لندن الكبرى الآن). كان والده حدادًا فقيرًا من ضواحي لندن. كان شقيقه الأكبر روبرت أيضًا حدادًا، وقد شجع بكل طريقة ممكنة تعطش مايكل للمعرفة ودعمه ماليًا في البداية. والدة فاراداي، وهي امرأة مجتهدة وغير متعلمة، عاشت لترى ابنها يحقق النجاح والتقدير، وكانت فخورة به بحق. لم يسمح دخل الأسرة المتواضع لمايكل حتى بالتخرج من المدرسة الثانوية؛ ففي سن الثالثة عشرة بدأ العمل كمورد للكتب والصحف، ثم في سن الرابعة عشرة ذهب للعمل في محل لبيع الكتب، حيث درس تجليد الكتب. . أصبحت سبع سنوات من العمل في ورشة عمل في شارع بلاندفورد بالنسبة للشاب سنوات من التعليم الذاتي المكثف. كل هذا الوقت، عمل فاراداي بجد - قرأ بحماس جميع القصص المتشابكة. الأعمال العلميةفي الفيزياء والكيمياء، وكذلك مقالات من الموسوعة البريطانية، كرر في مختبره المنزلي التجارب الموصوفة في الكتب على الأجهزة الكهروستاتيكية محلية الصنع. كانت إحدى المراحل المهمة في حياة فاراداي هي دراسته في جمعية المدينة الفلسفية، حيث استمع مايكل إلى محاضرات العلوم الشعبية حول الفيزياء وعلم الفلك في المساء وشارك في المناقشات. حصل على المال (شلن يدفع مقابل كل محاضرة) من أخيه. في المحاضرات، تعرف فاراداي على معارف جديدة، وكتب لهم العديد من الرسائل من أجل تطوير أسلوب عرض واضح وموجز؛ كما حاول إتقان تقنيات الخطابة.

البدء في المعهد الملكي

فاراداي يلقي محاضرة عامة

اهتمامًا بشغف الشاب للعلم، ففي عام 1812، أهداه أحد زوار ورشة التجليد، وهو عضو في الجمعية الملكية بلندن دينو، تذكرة لحضور سلسلة من المحاضرات العامة للفيزيائي والكيميائي الشهير المكتشف. العديد من العناصر الكيميائية، ج. ديفي في المعهد الملكي. لم يستمع مايكل باهتمام فحسب، بل كتب أيضًا أربع محاضرات ولخصها بالتفصيل، وأرسلها مع رسالة إلى البروفيسور ديفي يطلب منه تعيينه في المعهد الملكي. هذه "الخطوة الجريئة والساذجة"، بحسب فاراداي نفسه، كان لها تأثير حاسم على مصيره. تفاجأ الأستاذ بمعرفة الشاب الواسعة، لكن في تلك اللحظة لم تكن هناك وظائف شاغرة في المعهد، ولم تتم تلبية طلب مايكل إلا بعد أشهر قليلة. دعا ديفي (ليس بدون بعض التردد) فاراداي لملء المنصب الشاغر كمساعد مختبر في المختبر الكيميائي للمعهد الملكي، حيث عمل لسنوات عديدة. في بداية هذا النشاط في خريف نفس العام، قام برحلة طويلة مع الأستاذ وزوجته المراكز العلميةأوروبا (1813-1815). وكانت هذه الرحلة لفاراداي أهمية عظيمة: قام هو وديفي بزيارة عدد من المختبرات، حيث التقى بالعديد من العلماء البارزين في ذلك الوقت، بما في ذلك A. Ampère، وM. Chevrel، وJ. L. Gay-Lussac، وA. Volta، الذين بدورهم لفتوا الانتباه إلى القدرات الرائعة للشباب إنجليزي.

أول بحث مستقل

فاراداي يجري التجارب في المختبر

وتدريجيًا، تحولت أبحاثه التجريبية بشكل متزايد إلى مجال الفيزياء. بعد اكتشاف أورستد للتأثير المغناطيسي للتيار الكهربائي في عام 1820، أصبح فاراداي مفتونًا بمشكلة الارتباط بين الكهرباء والمغناطيسية. وظهر تدوينة في مذكراته المختبرية: "تحويل المغناطيسية إلى كهرباء". كان منطق فاراداي على النحو التالي: إذا كان للتيار الكهربائي في تجربة أورستد قوة مغناطيسية، ووفقًا لفاراداي، فإن جميع القوى قابلة للتحويل المتبادل، فيجب أن تثير المغناطيسات التيار الكهربائي. وفي نفس العام، حاول العثور على التأثير الاستقطابي للتيار على الضوء. ومن خلال تمرير الضوء المستقطب عبر الماء الموجود بين قطبي المغناطيس، حاول اكتشاف زوال استقطاب الضوء، لكن التجربة أعطت نتيجة سلبية.

وفي عام 1823، أصبح فاراداي عضوًا في الجمعية الملكية في لندن، وعُين مديرًا للمختبرات الفيزيائية والكيميائية في المعهد الملكي، حيث أجرى تجاربه.

في عام 1825، في مقال بعنوان "التيار الكهرومغناطيسي (تحت تأثير المغناطيس)"، يصف فاراداي تجربة، في رأيه، يجب أن تظهر أن التيار المؤثر على المغناطيس يتعارض معه. تم وصف نفس التجربة في مذكرات فاراداي بتاريخ 28 نوفمبر 1825. بدا مخطط التجربة هكذا. تم وضع سلكين مفصولين بطبقة مزدوجة من الورق بالتوازي مع بعضهما البعض. في هذه الحالة، تم توصيل أحدهما بخلية كلفانية، والثاني بالجلفانومتر. وفقًا لفاراداي، عندما يتدفق تيار في السلك الأول، يجب أن يتولد تيار في السلك الثاني، والذي سيتم تسجيله بواسطة الجلفانومتر. ومع ذلك، أعطت هذه التجربة أيضا نتيجة سلبية.

وفي عام 1831، وبعد عشر سنوات من البحث المستمر، وجد فاراداي أخيرًا حلاً لمشكلته. هناك افتراض بأن فاراداي دفع إلى هذا الاكتشاف رسالة من المخترع جوزيف هنري، الذي أجرى أيضًا تجارب تحريضية، لكنه لم ينشرها، معتبرًا إياها غير ذات أهمية ومحاولة إعطاء نتائجه بعض المنهجية. ومع ذلك، نشر هنري رسالة مفادها أنه نجح في إنشاء مغناطيس كهربائي قادر على رفع طن. أصبح هذا ممكنا بسبب استخدام عزل الأسلاك، مما جعل من الممكن إنشاء لف متعدد الطبقات، مما يعزز بشكل كبير المجال المغناطيسي.

يصف فاراداي تجربته الناجحة الأولى:

تم لف مائتين وثلاثة أقدام من الأسلاك النحاسية في قطعة واحدة حول أسطوانة خشبية كبيرة؛ تم وضع مائتين وثلاثة أقدام أخرى من نفس السلك في شكل حلزوني بين لفات الملف الأول، وتم إزالة الاتصال المعدني في كل مكان عن طريق الحبل. تم توصيل إحدى هذه اللوالب بجهاز جلفانومتر، والأخرى ببطارية مشحونة جيدًا مكونة من مائة زوج من الألواح، بمساحة أربع بوصات مربعة، مع ألواح نحاسية مزدوجة. عندما تم إغلاق جهة الاتصال، حدث تأثير مفاجئ ولكن ضعيف جدًا على الجلفانومتر، كما حدث تأثير ضعيف مماثل عند فتح جهة الاتصال مع البطارية

في عام 1832، اكتشف فاراداي القوانين الكهروكيميائية، التي تشكل الأساس لفرع جديد من العلوم - الكيمياء الكهربائية، والذي أصبح اليوم كمية كبيرةالتطبيقات التكنولوجية.

انتخاب للجمعية الملكية

في عام 1824، تم انتخاب فاراداي عضوًا في الجمعية الملكية، على الرغم من المعارضة النشطة لديفي، الذي أصبحت علاقة فاراداي معه معقدة للغاية بحلول ذلك الوقت، على الرغم من أن ديفي كان يحب تكرار ذلك من بين جميع اكتشافاته، إلا أن أهمها كان “اكتشاف فاراداي”. ". كما أشاد الأخير لديفي ووصفه بأنه "رجل عظيم". وبعد عام من انتخابه للجمعية الملكية، تم تعيين فاراداي مديرًا لمختبر المعهد الملكي، وحصل على الأستاذية في هذا المعهد.

فاراداي والدين

كان مايكل فاراداي مسيحيًا مؤمنًا واستمر في الإيمان حتى بعد التعرف على أعمال داروين. كان ينتمي إلى السانديمانيين ( إنجليزي) طائفة فسر أعضاؤها الكتاب المقدس حرفيا. تم اختيار العالم كشيخ للطائفة عام 1840، لكن في عام 1844 طُرد منها مع 13 شخصًا آخر لأسباب غير معروفة. ومع ذلك، في غضون أسابيع قليلة تم قبول فاراداي مرة أخرى. على الرغم من حقيقة أنه في عام 1850 كان مرة أخرى على وشك الطرد من الطائفة، والذي، وفقا لقواعده، يعني الاستبعاد مدى الحياة، في عام 1860 تم اختيار فاراداي كشيخ للمرة الثانية. شغل هذا المنصب حتى عام 1864.

يعمل في الترجمات الروسية

• فاراداي م.أعمال مختارة في الكهرباء. M.-L.: جونتي، 1939. السلسلة: كلاسيكيات العلوم الطبيعية. (مجموعة من الأعمال والشظايا المتنوعة).
• فاراداي م.قوى المادة وعلاقاتها. م: جايز، 1940.
• فاراداي م.بحث تجريبي في الكهرباء. في 3 مجلدات. م: دار النشر. أكاديمية العلوم في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية، 1947، 1951، 1959. ( الاسم الاصلي: أبحاث تجريبية في الكهرباء).

أنظر أيضا

	مايكل فاراديفي ويكي الاقتباس
	في ويكي مصدر
	مايكل فاراديعلى ويكيميديا ​​​​كومنز

ملحوظات

الأدب

• رادوفسكي إم.فاراداي. م: جمعية المجلات والصحف، 1936. السلسلة: حياة المتميزين، العدد 19-20 (91-92).

روابط

فئات:

• الشخصيات حسب الترتيب الأبجدي
• العلماء حسب الأبجدية
• ولد في 22 سبتمبر
• ولد عام 1791
• ولد في لندن
• توفي في 25 أغسطس
• توفي عام 1867
• وفيات في برينستون
• الفيزيائيون بالترتيب الأبجدي
• الكيميائيون حسب الترتيب الأبجدي
• فيزيائيون بريطانيون
• الكيميائيون في المملكة المتحدة
• الكيميائيون الفيزيائيون في المملكة المتحدة
• العلماء الذين سُميت على أسمائهم وحدات القياس الفيزيائية
• أعضاء الجمعية الملكية في لندن
• أعضاء الأكاديمية الفرنسية للعلوم
• أعضاء فخريون في أكاديمية سانت بطرسبرغ للعلوم
• الأعضاء والأعضاء المراسلون في الأكاديمية الوطنية الأمريكية للعلوم
• الحاصلون على ميدالية كوبلي
• مهندسين ميكانيكيين

مؤسسة ويكيميديا. 2010.