Какво е изобретил Фарадей? Велики учени

(1791-1867) Английски физик, създател на общото учение за електромагнетизма

Бъдещият известен английски физик е роден през септември 1791 г. в Лондон в семейството на ковача Джеймс Фарадей. Липсата на средства му попречи да получи добро образование. Майкъл Фарадей каза, че образованието му "е било много обикновено" и включва елементарни умения за четене, писане и аритметика, придобити в редовно училище. От детството му се възпитава любов към работата, честност и гордост.

Когато Майкъл е на 12 години, той става чирак на собственика на книжарница и книговезка работилница Жорж Рибо. Тук той първо се занимава с разнасяне на книги и вестници, а по-късно усвоява до съвършенство подвързването на книги. Докато работи в работилницата, Фарадей чете много и ненаситно, опитвайки се да компенсира недостатъците на образованието си. Той беше особено очарован от електричеството и химията. Майкъл организира домашна химическа и физическа лаборатория и сам започва да провежда експериментите, описани в книгите.

Той не беше изключително дете. Жив и общителен, той се отличаваше от другите момчета на неговата възраст само с малко по-голямото си любопитство, недоверието към думите и упоритостта на независимия си характер. Собственикът на магазин Ribot по всякакъв възможен начин насърчаваше страстното желание на Майкъл за самообразование.

Г-н Дейн, член на Кралското общество на Лондон, често идваше в книговезницата. Обръща внимание на младия книговезец, който жадно чете книги и завършва следването си последен бройсериозно научно списание, той го покани да изслуша серия от лекции на своя приятел, професор по химия сър Хъмфри Дейви. Майкъл беше очарован от тези лекции и внимателно си водеше бележки. По съвет на Дан, Фарадей напълно копира бележките, подвързва ги красиво и ги изпраща на Дейви, заедно с писмо с молба за възможности за изследване.

Първоначално Дейви отказа на Майкъл поради липса на свободно място, но той специален случайпомогна на Фарадей. По време на един от експериментите в лабораторията очите на Дейви бяха изгорени от експлозия на колба и той не можеше нито да пише, нито да чете. Тогава известният 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 Дейви бъде попитан в бъдеще за най-важното му постижение, той ще отговори, че най-важното му откритие е това на Фарадей.

През есента на същата година Майкъл, като лаборант и камериер, отиде с Г. Дейви и съпругата му на година и половина пътуване из 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 изключителни представители на европейската наука, включително Гей-Лусак и Волта, и получава отлично обучение като експериментатор. Майкъл помага на Дейви в неговите експерименти по време на лекции и участва в разговори с учени. Фарадей започва да говори свободно френски и немски и впоследствие си кореспондира с някои учени.

През лятото на 1815 г., завръщайки се в Англия, той продължава да работи като лаборант в Кралския институт. Но това е един различен Фарадей, един по-зрял, може да се каже, формиран учен. Като самоук, от 1815 до 1822 г. той се занимава главно 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 творба 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 са погълнати от електричество и магнетизъм. Той започва известното си експериментално изследване и пише в дневника си: „Превърнете магнетизма в електричество“. На известния учен са отнели 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 въртене на магнит около проводник с ток и проводник с ток около магнита, като по този начин създава лабораторен модел на електродвигател. През 1825 г. той е назначен за директор на лабораторията на Кралския институт, замествайки Г. Дейви на този пост. Година по-рано 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 1833-1860 г. е професор в катедрата по химия.

Неговата научна работавинаги е била свързана с експериментиране. Той много внимателно записва всичките си експерименти, включително неуспешните, в специален дневник, последният абзац от който е номериран 16041. Фарадей не е математик и дневниците му не съдържат нито една формула, тъй като той цени физическата същност, механизъм на явлението, а не математически апарат. По време на експериментите Майкъл Фарадей не се щади. Той не обърна внимание на разлятия живак, използван при опитите; Имаше и взривове на устройства при работа с втечнени газове. Всичко това сериозно съкрати живота му. В едно от писмата си той пише, че по време на експеримента е имало експлозия, която е наранила очите му. От тях са извадени 30 стъкла.

На 17 октомври 1831 г. десетгодишният упорит труд на Фарадей е възнаграден - явлението електромагнитна индукция е открито. За да обясни индукцията, той допълнително въвежда понятието поле, което е изключително важно за физиката, и дава визуалното му представяне с помощта на силови линии.

През ноември 1831 г. Майкъл Фарадей започва да публикува своя дневник под формата на обширна работа " Експериментални изследванияза електричеството”, включващ 30 серии от повече от 3000 параграфа. Тези серии отразяват двадесет и четири годишната работа на учения, неговия живот, мисли и възгледи. Това произведение е великолепен паметник научно творчествоФарадей. Последната, тридесета серия е публикувана през 1855 г.

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

През 1835 г. започва да изучава проблемите на електростатиката. През 1837 г. Фарадей открива ефекта на диелектриците върху електрическото взаимодействие, т.е. поляризацията на диелектриците, и въвежда понятието диелектрична константа.

Смята се, че в резултат на отравяне с живачни пари през 1840 г. здравето на Фарадей рязко се влошава и той е принуден да прекъсне работата си за четири години. Връщайки се към научната дейност, през 1845 г. той открива явлението 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.

Привидно монотонният живот на Фарадей поразява с творческото си напрежение. Общо от 1816 до 1860 г. той публикува 220 произведения. Повече от 60 научни дружества и академии го избират за свои членове.

Майкъл Фарадей се отличаваше с доброта, скромност, доброжелателност, изключителна почтеност и честност. „Фарадей беше със среден ръст, жив, весел, движенията му бяха бързи и уверени; сръчността в изкуството на експериментирането е невероятна. Точен, спретнат, изцяло за преданост към дълга... Той живееше в лабораторията си, сред инструментите си; отиваше там сутрин и си тръгваше вечер с прецизността на търговец, прекарващ деня в офиса си. Той посвещава целия си живот на поставянето на нови и нови експерименти, като в повечето случаи установява, че е по-лесно да накараш природата да говори, отколкото да я разгадаеш.

Моралният тип, който се появи в лицето на Фарадей, е наистина рядко явление. Неговата жизненост и веселие напомнят на ирландците; рефлективният му ум, силата на логиката му напомнят за шотландските философи; упоритостта му напомняше на англичанин, упорито преследващ целта си...”

Тежката работа ме срина умствена силаФарадей. И той беше принуден да изостави всички други дейности, като се посвети изцяло на науката. Все по-често той се оплаква от отслабването на паметта, от факта, че „забравя кои букви да представляват тази или онази дума“. В това състояние той харчи в продължение на много години, стесняване кръга на дейността им. Блестящ преподавател, той напуска института на 70 години.

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

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

Животът му е изпълнен с дълбоко вътрешно съдържание, името му става обозначение на единица електрически капацитет и една от основните физически константи, делата му са безсмъртни.

На 22 септември 2011 г. се навършиха 220 години от рождението на Майкъл Фарадей (1791–1867), английски физик експериментатор, който въвежда понятието „поле“ в науката и полага основите на концепцията за физическата реалност на електрическите и магнитните полета. . В наши дни понятието поле е познато на всеки гимназист. Основната информация за електрическите и магнитните полета и методите за описването им чрез силови линии, напрежения, потенциали и т.н. отдавна са включени в училищните учебници по физика. В същите учебници можете да прочетете, че поле е специална формаматерия, коренно различна от материята. Но с обяснението в какво точно се състои тази „особеност“ възникват сериозни трудности. Естествено авторите на учебници не могат да бъдат винени за това. В края на краищата, ако полето не се свежда до някакви 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 да работите с уравненията, които описват поведението на този обект. Например Ричард Файнман призовава за това в своите Лекции, като отбелязва, че учените за дълго времесе опита да обясни електромагнитното поле с помощта на различни механични модели, но след това изостави тази идея и счете, че само системата от известните 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 съществена помощ при отговора на този въпрос може да бъде предоставена от запознаването с „Експериментални изследвания на електричеството“ на Майкъл Фарадей - грандиозна работа от три тома, която брилянтният експериментатор създава повече от 20 години. Именно тук Фарадей въвежда понятието поле и стъпка по стъпка развива идеята за физическата реалност на този обект. Важно е да се отбележи, че „Експерименталните изследвания“ на Фарадей - една от най-великите книги в историята на физиката - е написана на отличен език, не съдържа нито една формула и е доста достъпна за ученици.

Въведение в полето. Фарадей, Томсън и Максуел

Терминът "поле" (по-точно: "магнитно поле", "поле на магнитни сили") е въведен от Фарадей през 1845 г. по време на изследване на явлението диамагнетизъм (термините "диамагнетизъм" и "парамагнетизъм" също са въведени от Фарадей) - ефектът на слабо отблъскване от магнит, открит от учения на редица вещества. Първоначално полето се разглежда от Фарадей като чисто спомагателна концепция, по същество координатна решетка, образувана от магнитни силови линии и използвана за описание на природата на движението на тела в близост до магнити. По този начин парчета диамагнитни вещества, например бисмут, се преместиха от областите на кондензация на силовите линии към областите на тяхното разреждане и бяха 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 електромагнитно полеДжеймс Клерк Максуел (1831–1879), тогава в неговите произведения терминът „поле“ също практически не се появява отначало и се използва само за обозначаване на тази част от пространството, в която може да се открие магнитни сили. Само в работата „Динамична теория на електромагнитното поле“, публикувана през 1864–1865 г., в която за първи път се появява системата от „уравнения на Максуел“ и предсказва възможността за съществуване електромагнитни вълни, разпространявайки се със скоростта на светлината, за полето се говори като за физическа реалност.

Това е кратката история на въвеждането на понятието „поле“ във физиката. От него става ясно, че първоначално това понятие се е считало за чисто спомагателно, обозначаващо просто тази част от пространството (тя може да бъде неограничена), в която могат да бъдат открити магнитни сили и тяхното разпределение може да бъде изобразено с помощта на силови линии. (Терминът "електрическо поле" се използва едва след теорията на Максуел за електромагнитното поле.)

Важно е да се подчертае, че нито силовите линии, известни на физиците преди Фарадей, нито „състоящото” се от тях поле са били разглеждани (и не са могли да се считат!) от научната общност на 19 век за 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, стар приятел на Максуел, който сам направи много за разработването на математическите основи на физиката на полето (Томсън, а не Максуел, беше първият, който показа възможността за „превеждане“ на езика на линиите на полето на Фарадей езикът диференциални уравненияв частни производни), нарече теорията на електромагнитното поле „математически нихилизъм“ и дълго време отказваше да я признае. Ясно е, че Томсън би могъл да направи това само ако имаше много сериозни причини за това. И имаше такива причини.

Силово поле и сила на Нютон

Причината, поради която Томсън не може да приеме реалността на силовите линии и полета, е проста. Силовите линии на електрическото и магнитното поле се определят като непрекъснати линии, начертани в пространството, така че допирателните към тях във всяка точка да показват посоките на електрическите и магнитните сили, действащи в тази точка. Големините 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 действие на далечни разстояния, което позволява възможността за мигновено предаване на действието на едно тяло към друго на всяко разстояние и по този начин изключва съществуването на каквито и да било материални посредници между взаимодействащи заряди, магнити и течения.

Трябва да се отбележи, че много учени бяха скептични относно принципа, че телата могат по някакъв мистериозен начин да действат там, където не съществуват. Дори Нютон, който пръв използва този принцип при извеждането на закона за всемирното привличане, вярваше, че между взаимодействащи тела може да съществува някакъв вид субстанция. Но ученият не искаше да изгражда хипотези за това, предпочитайки да се развива математически теориизакони, основани на твърдо установени факти. Последователите на Нютон направиха същото. Според Максуел те буквално „изчистиха от физиката“ всички видове невидими атмосфери и изходящи потоци, с които привържениците на концепцията за действие на къси разстояния заобиколиха магнитите и зарядите през 18 век. Независимо от това, във физиката на 19 век интересът към привидно завинаги забравени идеи постепенно започва да се възражда.

Една от най-важните предпоставки за това възраждане бяха проблемите, които възникнаха при опитите да се обяснят нови явления - преди всичко явленията на електромагнетизма - въз основа на принципа на действието на далечни разстояния. Тези обяснения ставаха все по-изкуствени. Така през 1845 г. немският физик Вилхелм Вебер (1804–1890) обобщава закона на Кулон, като въвежда в него условия, които определят зависимостта на силата на взаимодействие на електрическите заряди от техните относителни скорости и ускорения. Физически смисълподобна зависимост беше неразбираема и допълненията на Вебер към закона на Кулон очевидно бяха от естеството на хипотеза, въведена за обяснение на явленията на електромагнитната индукция.

В средата на 19-ти век физиците все повече осъзнават, че при изучаването на явленията електричество и магнетизъм експериментът и теорията започват да говорят различни езици. По принцип учените бяха готови да се съгласят с идеята за съществуването на вещество, което предава взаимодействието между заряди и токове с крайна скорост, но не можаха да приемат идеята за физическата реалност на полето . Преди всичко поради вътрешната противоречивост на тази идея. Факт е, че в Нютоновата физика силата се въвежда като причина за ускорението на материална точка. Големината му (сила) е равна, както е известно, на произведението на масата на тази точка и ускорението. По този начин силата физическо количествоопределена в точката и в момента на нейното действие. „Самият Нютон ни напомня“, пише Максуел, „че една сила съществува само докато действа; нейният ефект може да продължи, но самата сила като такава е по същество преходен феномен.

Опитвайки се да разглеждат 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 сила, въз основа на което този обект беше изграден. Във всяка точка полето се определя от величината и посоката на силата, действаща върху изпитваното тяло (заряд, магнитен полюс, намотка с ток). По същество полето се „състои” само от сили, но силата във всяка точка се изчислява въз основа на законите, според които говорим за полето като физическо състояниеили процесът е безсмислен. Полето, разглеждано като реалност, би означавало реалността на силите, съществуващи извън каквото и да е действие, което е в пълно противоречие с първоначалното определение за сила. Максуел пише, че в случаите, когато говорим за „запазване на силата“ и т.н., би било по-добре да използваме термина „енергия“. Това със сигурност е правилно, но каква е енергията на полето? По времето, когато Максуел написа горните редове, той вече знаеше, че енергийната плътност, например, електрическо полее пропорционална на квадрата на интензитета на това поле, т.е. отново силата, разпределена в пространството.

Концепцията за мигновено действие на разстояние е неразривно свързана с разбирането на Нютон за силата. В края на краищата, ако едно тяло действа върху друго, отдалечено, а не моментално (по същество унищожавайки разстоянието между тях), тогава ще трябва да вземем предвид 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 приемем, че движението на сила (или поле) се случва по някакъв специален начин, който не се вписва в рамката на Нютоновата механика.

През 1920 г. в статията „Етерът и теорията на относителността“ Алберт Айнщайн (1879–1955) пише, че говорейки за електромагнитното поле като реалност, трябва да приемем съществуването на специален физически обект, който по принцип не може да бъде Представен като състоящ се 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 след Нютон. Благодарение на тази революция, физиката, заедно с идеите за взаимодействието на материалните точки, включва идеи за полетата като несводими единици към всичко друго.

Но как е възможна тази промяна във възгледите за реалността? Как физиката успя да излезе извън своите граници и да „види“ нещо, което просто не е съществувало за нея като реалност преди?

Изключително важна роляМногогодишните експерименти на Фарадей със силови линии изиграха роля в подготовката на тази революция. Благодарение на Фарадей тези линии, добре познати на физиците, се превърнаха от начин за изобразяване на разпределението на електрическите и магнитните сили в пространството в един вид „мост“, движейки се, по който беше възможно да се проникне в света, който беше, като това беше „зад силата“ в свят, в който силите се превърнаха в проявления на полетата на свойствата. Ясно е, че такава трансформация изисква много специален вид талант, талантът, който притежаваше Майкъл Фарадей.

Страхотен експериментатор

Майкъл Фарадей е роден на 22 септември 1791 г. в семейството на лондонски ковач, който поради липса на средства не може да даде образование на децата си. Майкъл - третото дете в семейството - не завърши и основно училищеи на 12-годишна възраст е чирак в книговезка работилница. Там той има възможност да прочете много книги, включително и научно-популярни, запълвайки празнините в образованието си. Фарадей скоро започва да посещава публични лекции, които редовно се провеждат в Лондон, за да разпространяват знания сред широката публика.

През 1812 г. един от членовете на Кралското общество в Лондон, който редовно използва услугите на книговезница, покани Фарадей да слуша лекции на известния физик и химик Хъмфри Дейви (1778–1829). Този момент се превърна в повратна точка в живота на Фарадей. Младият мъж най-накрая се заинтересува от науката и тъй като времето му в работилницата свършваше, Фарадей рискува да пише на Дейви за желанието си да се занимава с изследвания, като приложи към писмото внимателно подвързани бележки от лекции на учения. Дейви, който самият бил син на беден дърворезбар, не само отговорил на писмото на Фарадей, но и му предложил позиция като асистент в Кралския институт в Лондон. Така започна научна дейностФарадей, което продължи 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 това не са само колосалните му постижения, включително откритията на законите на електролизата и явленията на електромагнитната индукция, изследванията на свойствата на диелектриците и магнитите и много други. Често важни открития са направени повече или по-малко случайно. Не може да се каже същото за Фарадей. Изследванията му винаги са били поразително систематични и целенасочени. И така, през 1821 г. Фарадей пише в работния си дневник, че започва търсене на връзката между магнетизма, 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 електричеството на Фарадей съдържат около 3500 параграфа, много от които съдържат описания на експерименти, които той е извършил. И това е само това, което Фарадей сметна за подходящо 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 научен святчестваха 200-годишнината от рождението на Фарадей, английските историци на физиката решиха да повторят някои от най-известните му експерименти. Но дори простото възпроизвеждане на всеки от тези експерименти изисква екип от съвременни специалисти поне един ден работа.

Говорейки за заслугите на Фарадей, можем да кажем, че основното му постижение е превръщането на експерименталната физика в независима област на изследване, чиито резултати често могат да изпреварват с години развитието на теорията. Фарадей смята желанието на много учени да преминат възможно най-бързо от данните, получени в експерименти, към тяхното теоретично обобщение като изключително непродуктивно. На Фарадей му се струваше по-плодотворно да поддържа дългосрочна връзка с изучаваните 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 експериментални данни до добре познатите експерименти за подравняване на железни стърготини по линиите на магнитното поле. Разбира се, ученият знаеше много добре, че моделите, които образуват железни стружки, могат лесно да бъдат обяснени въз основа на принципа на действие на далечни разстояния. Фарадей обаче вярваше, че в в този случайекспериментаторите трябва да изхождат не от концепции, измислени от теоретиците, а от явления, които според него показват съществуването в пространството около магнити и течения на определени състояния, които са готови за действие. С други думи, силовите линии, според Фарадей, показват, че силата трябва да се разглежда 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 опитва да изложи никакви хипотези за природата на тази способност за действие, предпочитайки постепенно да натрупва опит, докато работи със силовите линии. Тази работа започва в неговите изследвания на явленията на електромагнитната индукция.

Забавено отваряне

В много учебници и справочници можете да прочетете, че на 29 август 1831 г. Фарадей открива явлението електромагнитна индукция. Историците на науката са наясно, че датирането на открития е сложно и често доста объркващо. Откриването на електромагнитната индукция не е изключение. От Дневниците на Фарадей е известно, че той е наблюдавал това явление през 1822 г. по време на експерименти с две проводящи вериги, поставени върху сърцевина от меко желязо. Първата верига беше свързана към източник на ток, а втората към галванометър, който записваше появата на краткотрайни токове, когато токът в първата верига беше включен или изключен. По-късно се оказа, че подобни явления са наблюдавани и от други учени, но, подобно на Фарадей в началото, те ги смятат за експериментална грешка.

Факт е, че при търсенето на феномена на генериране на електричество чрез магнетизъм учените са се стремили 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“ поради две обстоятелства. Първо, внимателно внимание към всякакви природни явления. В своите статии Фарадей докладва както за успешни, така и за неуспешни експерименти, вярвайки, че неуспешен експеримент (който не е открил желания ефект), но смислен експеримент също съдържа известна информация за законите на природата. Второ, малко преди откритието Фарадей експериментира много с кондензаторни разряди, което несъмнено изостри вниманието му към краткосрочните ефекти. Редовно преглеждайки дневниците си (за Фарадей това беше постоянен компонент на изследванията), ученият очевидно хвърли нов поглед върху експериментите от 1822 г. и след като ги възпроизведе, осъзна, че има работа не с намеса, а с феномена, който той търсеше. Датата на това осъществяване е 29 август 1831 г.

След това започват интензивни изследвания, по време на които Фарадей открива и описва основните явления на електромагнитната индукция, включително появата на индуцирани 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 индуцирани токове е именно кръстовищепроводник на линии на магнитна сила, а не преход към области на по-големи или по-малки сили. В този случай, например, възникването на ток в един проводник, когато токът е включен в друг, разположен наблизо, Фарадей също обяснява в резултат на пресичането на проводника с електропроводи: „магнитните криви изглежда се движат (така да се каже ) през индуцирания проводник, като се започне от момента, в който те започнат да се развиват, и до момента, в който магнитният ток достигне най-висока стойност; те изглежда се разпространяват отстрани на жицата и следователно се оказват по отношение на неподвижната жица в същата позиция, сякаш се движи в обратна посока през тях.

Нека обърнем внимание колко пъти в горния пасаж Фарадей използва думите „като че ли“, както и факта, че той все още не разполага с обичайната количествена формулировка на закона за електромагнитната индукция: силата на тока в проводяща верига е пропорционална на скоростта на промяна в броя на магнитните силови линии, преминаващи през тази верига. Формулировка, близка до тази, се появява при Фарадей едва през 1851 г. и се отнася само за случая на движение на проводник в статично магнитно поле. Според Фарадей, ако един проводник се движи в такова поле с постоянна скорост, тогава силата на електрическия ток, възникващ в него, е 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 статични полета. В случай на променливи полета тази концепция придобива метафоричен характер и непрекъснатите клаузи „като че ли“, когато се говори за движещи се силови линии, показват, че Фарадей е разбирал това перфектно. Той също така не можеше да не вземе предвид критиката на онези учени, които му посочиха, че силова линия е, строго погледнато, геометричен обект, за чието движение е просто безсмислено да се говори. 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 когато изучаваме поне някои класове явления, човек не може да се ограничи до разглеждане на проводници с ток и да не вземе предвид пространството около тях. Така в работа, посветена на изследването на явленията на самоиндукция, без изобщо да споменава силовите линии, Фарадей изгражда история за своите експерименти по такъв начин, че читателят постепенно стига до заключението, че истинската причина за наблюдаваните явления е не проводници с ток, а нещо, което се намира в заобикалящото ги пространство.

Полето е като предчувствие. Изследване на явления на самоиндукция

През 1834 г. Фарадей публикува деветата част от своите Експериментални изследвания, която е озаглавена „Върху индуктивното влияние на електрически ток върху себе си и върху индуктивното действие 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 своята работа, като описва серия от явления, състоящи се във факта, че когато електрическа верига, съдържаща дълги проводници или намотка на електромагнит, се отвори, се появява искра в точката, където контактът е прекъснат, или се усеща електрически удар, ако контактът се разделя на ръка. В същото време, посочва Фарадей, ако проводникът е къс, тогава никаква измама не може да предизвика искра или електрически удар. Така стана ясно, че възникването на искра (или удар) зависи не толкова от силата на тока, протичащ през проводника преди прекъсването на контакта, а от дължината и конфигурацията на този проводник. Следователно Фарадей на първо място се стреми да покаже, че въпреки че първоначалната причина за искрата е ток (ако изобщо не е имало ток във веригата, тогава, естествено, няма да има искра), силата на тока не е решаващ. За да направи това, Фарадей описва поредица от експерименти, при които дължината на проводника първо се увеличава, което води до по-силна искра въпреки отслабването на тока във веригата поради увеличеното съпротивление. След това този проводник се усуква, така че токът да тече само през малка част от него. Токът 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, чиято величина, както се оказва, зависи не само от дължината на проводника, но и от неговата конфигурация. Така че, когато проводникът се навие в спирала, както и когато в тази спирала се въведе желязна сърцевина, размерът на искрата също се увеличава.

В продължение на изследването на тези явления, Фарадей свързва спомагателен къс проводник, успореден на мястото, където се отваря контактът, чието съпротивление е значително по-голямо от това на главния проводник, но по-малко от това на искрова междина или човешки тяло отваряне на 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 ще тече през него от източника. „Тези експерименти“, пише Фарадей, „установяват значителна разлика между първичния или възбуждащ ток и допълнителния ток по отношение на количеството, интензитета и дори посоката; те ме доведоха до заключението, че екстратокът е идентичен с индуцирания ток, който описах по-рано.

След като изложи идеята за връзка между изучаваните явления и явленията на електромагнитната индукция, Фарадей след това извърши серия от гениални експерименти, потвърждаващи тази идея. В един от тези експерименти, до спирала, свързана към източник на ток, беше поставена друга отворена спирала. Когато се изключи от източника на ток, първата спирала даде силна искра. Ако обаче краищата на другата спирала бяха затворени, искрата практически изчезна и във втората спирала се появи краткотраен ток, чиято посока съвпада с посоката на тока в първата спирала, ако веригата беше 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 искрата, когато проводникът се удължи, навие в спирала, в него се въведе желязна сърцевина и т.н. : „Ако наблюдавате индуктивния ефект на проводник с дължина един фут върху намиращ се наблизо проводник, който също е дълъг един фут, тогава той се оказва много слаб; но ако същият ток бъде прекаран през жица с дължина петдесет фута, той ще предизвика в следващите петдесет фута тел, в момента на осъществяване или прекъсване на контакт, много по-силен ток, сякаш всеки допълнителен фут тел допринася с нещо за общия ефект; По аналогия заключаваме, че същото явление трябва да се случи и когато свързващият проводник едновременно служи като проводник, в който се образува индуциран ток. Следователно, заключава Фарадей, увеличаването на дължината на проводника, навиването му в спирала и въвеждането на сърцевина в него засилва искрата. Действието на демагнетизиращото ядро ​​се добавя към действието на едно завъртане на спиралата върху друго. Освен това съвкупността от такива действия може да се компенсира взаимно. Например, ако сгънете дълъг изолиран проводник наполовина, тогава поради противоположните индуктивни действия на двете му половини искрата ще изчезне, въпреки че в изправено състояние този проводник дава силна искра. Замяната на желязна сърцевина със стоманена сърцевина, която се демагнетизира много бавно, също доведе до значително отслабване на искрата.

И така, насочвайки читателя чрез подробни описания на наборите от извършени експерименти, Фарадей, без да казва нито дума за полето, формира у него, читателя, идеята, че решаващата роля в изучаваните явления не принадлежи на проводниците с ток , а на някакъв вид сила, създадена от тях в околното пространство, тогава състоянието на намагнитване, или по-точно скоростта на промяна на това състояние. Въпросът дали това състояние наистина съществува и може ли да бъде обект на експериментално изследване обаче остана открит.

Проблемът за физическата реалност на силовите линии

Фарадей успява да направи значителна стъпка в доказването на реалността на линиите на полето през 1851 г., когато му хрумва идеята за обобщаване на концепцията за линия на полето. „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 посоката на нейната дължина, така че иглата остава допирателна към цялото движение времето; или, с други думи, това е линията, по която един напречен проводник може да се движи във всяка посока и няма да се появи тенденция за генериране на ток в последната, докато при преместването му в която и да е друга посока съществува такава тенденция.

По този начин линията на силата е дефинирана от Фарадей въз основа на два различни закона (и разбирания) за действието на магнитната сила: нейното механично действие върху магнитната стрелка и нейната способност (в съответствие със закона за електромагнитната индукция) да генерира електрически сила. Тази двойна дефиниция на силовата линия сякаш я „материализира“, придавайки й значението на специални, експериментално откриваеми посоки в пространството. Затова Фарадей нарече такива силови линии „физически“, вярвайки, че сега може окончателно да докаже тяхната реалност. Проводник в такава двойна дефиниция може да си представим като затворен и плъзгащ се по силовите линии, така че, докато постоянно се деформира, да не пресича линиите. Този проводник би подчертал определен условен „брой“ линии, които се запазват, когато са „кондензирани“ или „разредени“. Такова плъзгане на проводник в поле на магнитни сили без възникване на електрически ток в него може да се счита за експериментално доказателство за запазването на броя на силовите линии, когато те се „разпространят“, например от полюса на магнит и по този начин като доказателство за реалността на тези линии.

Разбира се, почти невъзможно е да преместите истински проводник, така че да не пресече електропроводите. Следователно Фарадей обосновава по различен начин хипотезата за запазването на техния брой. Нека магнит с полюс N и проводник abcdразположени така, че да могат да се въртят една спрямо друга около ос реклама(Фиг. 1; рисунка, направена от автора на статията по чертежи на Фарадей). В този случай част от проводника рекламапреминава през отвор в магнита и има свободен контакт в точката d. Осъществен е хлабав контакт и е на място c, така че сюжетът пр.н.еможе да се върти около магнит, без да прекъсва електрическата верига, свързана в точките аИ b(също чрез плъзгащи се контакти) към галванометъра. Диригент пр.н.епри пълно завъртане около ос рекламапресича всички силови линии, излизащи от полюса на магнита N. Сега нека проводникът се върти с постоянна скорост. След това, сравнявайки показанията на галванометъра при различни позициивъртящ се проводник, например в позиция abcdИ в позиция ab"c"d, когато проводникът отново пресича всички силови линии в пълен оборот, но на места, където те са по-разредени, можете да откриете, че показанията на галванометъра са еднакви. Според Фарадей това показва запазването на определен условен брой силови линии, които могат да характеризират северния полюс на магнита (колкото по-голямо е това „количество“, толкова по-силен е магнитът).

Като върти 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. Освен това неговите разсъждения се основават на предположението, че силовите линии не се отвеждат от въртящ се магнит. Тези линии остават „на мястото си“ и магнитът се върти между тях. В този случай токът е същият по големина, както 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), въртяща се с магнита, пресича всички линии, минаващи вътре в магнита. Ако външната част на проводника е фиксирана и се върти заедно с магнита, тогава не възниква ток. Това също може да се обясни. В действителност вътрешната и външната част на проводника пресичат еднакъв брой силови линии, насочени в една и съща посока, така че токовете, индуцирани в двете части на проводника, се компенсират взаимно.

От експериментите следва, че вътре в магнита силовите линии не вървят от северния полюс към южния, а напротив, образуват затворени криви с външните силови линии, което позволява на Фарадей да формулира закона за запазване на брой магнитни силови линии във външното и вътрешното пространство на постоянния магнит: „С тази невероятна сила на разпределение, която се разкрива от движещ се проводник, магнитът е точно като електромагнитна намотка, както по това, че силовите линии текат в под формата на затворени кръгове и в равенството на тяхната сума отвътре и отвън. По този начин понятието „брой електропроводи“ получи граждански права, благодарение на което формулирането на закона за пропорционалност на електродвижещата сила на индукция към броя на електропроводите, пресичани от проводник за единица време, придоби физическо значение.

Фарадей обаче признава, че неговите резултати не са убедително доказателство за реалността на линиите на полето. За такова доказателство, пише той, е необходимо „да се установи връзката между силовите линии и времето“, тоест да се покаже, че тези линии могат да се движат в пространството с крайна скорост и следователно могат да бъдат открити от някои физични методи.

Важно е да се подчертае, че за Фарадей проблемът с „физическите силови линии“ няма нищо общо с опитите за директно откриване на обикновени силови линии. След откриването на електромагнитната индукция Фарадей вярва, че както обикновените силови линии, така и законите на електромагнетизма са проявления на някои специални свойства на материята, нейните специално условие, който ученият нарекъл електротоничен. В същото време въпросът за същността на това състояние и връзката му с известни формиФарадей вярваше, че материята е открита: „Какво е това състояние и от какво зависи, не можем да кажем сега. Може би е обусловено от 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 разбира под думата „материя“. Ако концепцията за материя е ограничена до тежки или гравитиращи субстанции, тогава присъствието на материя е толкова малко значимо за физическите линии на магнитната сила, колкото и за лъчите на светлината и топлината. Но ако, допускайки 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 видя в тях мост, водещ към някои напълно нов свят. Въпреки това беше трудно да се премине през този мост дори за такъв брилянтен експериментатор като Фарадей. Всъщност този проблем изобщо не позволяваше чисто експериментално решение. Човек обаче може да се опита да проникне математически в пространството между силовите линии. Точно това направи Максуел. Неговите известни уравнения станаха инструментът, който направи възможно проникването в несъществуващите пролуки между линиите на полето 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 до книгата на Р. Фейнман, Р. Лейтън и М. Сандс „Фейнманови 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., третият - през 1959 г. в поредицата "Класици на науката" (М.: Издателство на Академията на науките на СССР). ( Забележка изд.)
През 1892 г. Уилям Томсън е удостоен с благородническата титла "лорд Келвин" за фундаменталната си работа в различни области на физиката, по-специално полагането на трансатлантическия кабел, свързващ Англия и Съединените щати.

Име:Майкъл Фарадей

Възраст: 75 години

дейност:физик експериментатор, химик

Семейно положение:беше женен

Майкъл Фарадей: биография

„Докато хората се радват на предимствата на електричеството, те винаги ще помнят името на Фарадей с благодарност“, каза Херман Хелмхолц.

Майкъл Фарадей - английски експериментален физик, химик, създател на учението за електромагнитното поле. Той открива електромагнитната индукция, която е в основата промишлено производствоелектричество и приложения в съвременни условия.

Детство и младост

Майкъл Фарадей е роден на 22 септември 1791 г. в Нюингтън Бътс, близо до Лондон. Баща - Джеймс Фарадей (1761-1810), ковач. Майка - Маргарет (1764-1838). В допълнение към Майкъл, семейството включваше брат Робърт и сестрите Елизабет и Маргарет. Те живееха бедно, така че Майкъл не завърши училище и на 13-годишна възраст отиде да работи в книжарница като разносвач.

Не успях да завърша образованието си. Жаждата за знания се задоволяваше с четене на книги по физика и химия - в книжарницата имаше в изобилие. Младият мъж усвои първите си експерименти. Той изгради източник на ток - "Лайден буркан". Бащата и братът на Майкъл го насърчиха да експериментира.

През 1810 г. 19-годишно момче става член на философския клуб, където се изнасят лекции по физика и астрономия. Майкъл участва в научна полемика. Надареният млад мъж привлече вниманието на научната общност. Купувачът на книжарницата Уилям Денс даде на Майкъл подарък - билет за посещение на поредица от лекции по химия и физика на Хъмфри Дейви (основател на електрохимията, откривател химически елементиКалий, калций, натрий, барий, бор).

Бъдещият учен, след като преписва лекциите на Хъмфри Дейви, ги подвързва и ги изпраща на професора, придружен с писмо, в което го моли да намери работа в Кралския институт. Дейви участва в съдбата на младия мъж и след известно време 22-годишният Фарадей получава работа като лаборант в химическа лаборатория.

Наука

Изпълнявайки задълженията си като лаборант, Фарадей не пропуска възможността да слуша лекции, в подготовката на които участва. Освен това, с благословията на професор Дейви, младият мъж провежда своите химически експерименти. Неговата добросъвестност и умение да изпълнява работата си като лаборант го направи постоянен помощник на Дейви.

През 1813 г. Дейви взема Фарадей като свой секретар на двугодишно пътуване из Европа. По време на пътуването младият учен се среща със светилата на световната наука: Андре-Мари Ампер, Жозеф Луи Гей-Люсак, Алесандро Волта.

При завръщането си в Лондон през 1815 г. Фарадей получава позицията на асистент. В същото време той продължи това, което обичаше - той проведе свои собствени експерименти. През живота си Фарадей провежда 30 000 експеримента. В научните среди, за своята педантичност и трудолюбие, той получи титлата „крал на експериментаторите“. Описанието на всяко преживяване беше внимателно записано в дневници. По-късно, през 1931 г., тези дневници са публикувани.

Първото печатно издание на Фарадей е публикувано през 1816 г. До 1819 г. са публикувани 40 произведения. Творбите са посветени на химията. През 1820 г., от серия от експерименти със сплави, млад учен открива, че легираната стомана с добавяне на никел не се окислява. Но резултатите от експериментите останали незабелязани от металурзите. Откриването на неръждаемата стомана е патентовано много по-късно.

През 1820 г. Фарадей става технически ръководител на Кралската институция. През 1821 г. той преминава от химия към физика. Фарадей действаше като утвърден учен, набра тегло в научна общност. Публикувана е статия за принципа на действие на електродвигателя, който поставя началото на индустриалната електротехника.

Електромагнитно поле

През 1820 г. Фарадей се интересува от експерименти върху взаимодействието на електричество и магнитни полета. По това време са открити понятията „източник на постоянен ток“ (А. Волт), „електролиза“, „електрическа дъга“, „електромагнит“. През този период се развиват електростатиката и електродинамиката и са публикувани експериментите на Био, Саварт и Лаплас за работа с електричество и магнетизъм. Публикувана е работата на А. Ампер върху електромагнетизма.

През 1821 г. е публикувана работата на Фарадей „За някои нови електромагнитни движения и теорията на магнетизма“. В него ученият представи експерименти с магнитна стрелка, въртяща се около един полюс, т.е. той извърши трансформацията електрическа енергиякъм механични. Всъщност той представи първия в света, макар и примитивен, електрически двигател.

Радостта от откритието беше развалена от оплакването на Уилям Уоластън (откри паладий, родий, конструира рефрактометър и гониометър). В жалба до професор Дейви, ученият обвини Фарадей, че е откраднал идеята за въртяща се магнитна игла. Историята придоби скандален характер. Дейви прие позицията на Уоластън. Само лична среща между двамата учени и Фарадей, който обяснява позицията си, успя да разреши конфликта. Уоластън се отказа от иска. Връзката между Дейви и Фарадей загуби предишното си доверие. Въпреки че първият е нагоре последните дниТой не се умори да повтаря, че Фарадей е основното откритие, което е направил.

През януари 1824 г. Фарадей е избран за член на Лондонското кралско дружество. Професор Дейви гласува против.

През 1823 г. става член-кореспондент на Парижката академия на науките.

През 1825 г. Майкъл Фарадей заема мястото на Дейви като директор на Лабораторията по физика и химия на Кралския институт.

След откритието от 1821 г. ученият не публикува трудове в продължение на десет години. През 1831 г. той става професор в Woolwich ( военна академия), през 1833 г. - професор по химия в Кралския институт. Водеше научни диспути и изнасяше лекции на научни срещи.

През 1820 г. Фарадей се заинтересува от експеримента на Ханс Ерстед: движението по веригата на електрически ток предизвиква движението на магнитна стрелка. Електрическият ток предизвика появата на магнетизъм. Фарадей предположи, че съответно магнетизмът може да бъде причина за електрическия ток. Първото споменаване на теорията се появява в дневника на учения през 1822 г. Отне десет години експерименти, за да се разкрие мистерията на електромагнитната индукция.

Победата идва на 29 август 1831 г. Устройството, което позволи на Фарадей да направи своето гениално откритие, се състоеше от железен пръстен и много навивки медна жица, навити около двете му половини. Във веригата на едната половина на пръстена, затворена с жица, имаше магнитна стрелка. Втората намотка беше свързана към батерията. При пускане на тока магнитната стрелка трептеше в една посока, а при изключване - в другата. Фарадей заключава, че магнитът е способен да преобразува магнетизма в електрическа енергия.

Феноменът на „появата на електрически ток в затворена верига, когато магнитният поток, преминаващ през него, се променя“ се нарича електромагнитна индукция. Откриването на електромагнитната индукция проправи пътя за създаването на източник на ток - електрически генератор.

Откритието бележи началото на нов плодотворен кръг от експерименти на учения, който даде на света „Експериментално изследване на електричеството“. Фарадей емпирично доказва единния характер на генерирането на електрическа енергия, независимо от метода, по който се генерира електрическият ток.

През 1832 г. физикът е награден с медала на Копли.

Фарадей стана автор на първия трансформатор. Той притежава концепцията за "диелектрична константа". През 1836 г. чрез поредица от експерименти той доказва, че зарядът на тока засяга само обвивката на проводника, оставяйки обектите вътре в него недокоснати. В приложната наука устройство, направено на принципа на това явление, се нарича „Фарадеева клетка“.

Открития и произведения

Откритията на Майкъл Фарадей не се отнасят само до физиката. През 1824 г. той открива бензена и изобутилена. Ученият направи извода течна формахлор, сероводород, въглероден диоксид, амоняк, етилен, азотен диоксид, получени при синтеза на хексахлоран.

През 1835 г. Фарадей е принуден да си вземе двугодишна почивка от работа поради заболяване. Предполага се, че причината за заболяването е контактът на учения с живачни пари по време на експерименти. Работил за кратко след възстановяването, през 1840 г. професорът отново се почувствал зле. Бях измъчван от слабост и временна загуба на паметта. Периодът на възстановяване продължи 4 години. През 1841 г., по настояване на лекарите, ученият заминава на пътуване до Европа.

Семейството живееше почти бедно. Според биографа на Фарадей Джон Тиндал, ученият е получавал пенсия от 22 лири годишно. През 1841 г. министър-председателят Уилям Ламб, лорд Мелбърн, под обществен натиск подписва указ, с който Фарадей получава държавна пенсия от £300 годишно.

През 1845 г. великият учен успява да привлече вниманието на световната общност с още няколко открития: откриването на промяна в равнината на поляризирана светлина в магнитно поле („ефект на Фарадей“) и диамагнетизъм (намагнитване на вещество до външно магнитно поле, действащо върху него).

Правителството на Англия повече от веднъж моли Майкъл Фарадей за помощ при решаването на проблеми, свързани с технически проблеми. Ученият разработи програма за оборудване на фарове, методи за борба с корозията на корабите и действа като съдебен експерт. Като добродушен и миролюбив човек по природа, той категорично отказа да участва в създаването на химически оръжия за войната с Русия през Кримска война.

През 1848 г. тя подарява на Фарадей къща на левия бряг на Темза, Хемптън Корт. Британската кралица плаща разходи и данъци за домакинството. Ученият и семейството му се преместват в него, напускайки бизнеса през 1858 г.

Личен живот

Майкъл Фарадей е женен за Сара Барнард (1800-1879). Сара е сестра на приятеля на Фарадей. 20-годишното момиче не прие веднага предложението за брак - младият учен трябваше да се тревожи. Тихата сватба се състоя на 12 юни 1821 г. Много години по-късно Фарадей пише:

„Омъжих се – събитие, което повече от всяко друго допринесе за моето щастие на земята и здравословното ми състояние на духа.“

Семейството на Фарадей, както и семейството на съпругата му, са членове на протестантската общност Сандеман. Фарадей изпълняваше работата на дякон на лондонската общност и многократно беше избиран за старейшина.

Смърт

Майкъл Фарадей беше болен. В кратки моменти, когато болестта отшумяваше, той работеше. През 1862 г. той излага хипотеза за движението на спектралните линии в магнитно поле. Питър Зееман успява да потвърди теорията през 1897 г., за което през 1902 г. получава „ Нобелова награда" Зееман посочва Фарадей като автор на идеята.

Майкъл Фарадей умира на бюрото си на 25 август 1867 г. на 75 години. Погребан е до съпругата си в гробището Хайгейт в Лондон. Преди смъртта си ученият поиска скромно погребение, така че дойдоха само роднини. Върху надгробната плоча са изсечени името на учения и годините от живота му.

• В работата си физикът не забрави за децата. Лекциите за деца „Историята на една свещ“ (1961) се преиздават и до днес.
• Портретът на Фарадей се появява на британската банкнота от 20 британски лири, емитирана през 1991-1999 г.
• Имаше слухове, че Дейви не е отговорил на молбата на Фарадей за работа. Един ден, временно загубил зрението си по време на химичен експеримент, професорът си спомнил за упорития младеж. След като е работил като секретар на учен, младият мъж толкова впечатли Дейви със своята ерудиция, че той предложи на Майкъл работа в лабораторията.
• След завръщането си от европейско турне със семейството на Дейви, Фарадей работи като мияч на чинии, докато чака за асистент в Кралския институт.

Фарадей Майкъл (1791-1867), английски физик, основател на учението за електромагнитното поле.

Роден на 22 септември 1791 г. в Лондон в семейството на ковач. Започва работа рано в книговезка работилница, където се увлича по четенето. Майкъл беше шокиран от статиите за електричеството в Енциклопедия Британика: „Разговори по химия“ от мадам Марке и „Писма за различни физически и философски въпроси“ от Л. Ойлер. Той веднага се опита да повтори опитите, описани в книгите.

Талантливият младеж привлича вниманието и е поканен да слуша лекции в Кралския институт на Великобритания. След известно време Фарадей започва работа там като лаборант.

От 1820 г. той работи усилено върху идеята за комбиниране на електричество и магнетизъм. Впоследствие това се превърна в делото на живота на учения. През 1821 г. Фарадей е първият, който завърта магнит около проводник с ток и проводник с ток около магнит, т.е. той създава лабораторен модел на електродвигател.

През 1824 г. е избран за член на Лондонското кралско дружество. През 1831 г. ученият открива съществуването на електромагнитна индукция и през следващите години установява законите на това явление. Той също така открива допълнителни течения при затваряне и отваряне на електрическа верига и определя тяхната посока.

Въз основа на експериментален материал той доказва идентичността на „животно“ и „магнитно“ термоелектричество, електричество от триене и галванично електричество. Прокарвайки ток през разтвори на основи, соли и киселини, той формулира законите на електролизата (законите на Фарадей) през 1833 г. Въвежда понятията „катод“, „анод“, „йон“, „електролиза“, „електрод“, „електролит“. Конструира волтметър.

През 1843 г. Фарадей експериментално доказва идеята за запазване на електрическия заряд и се доближава до откриването на закона за запазване и преобразуване на енергията, изразявайки идеята за единството на природните сили и тяхната взаимна трансформация.

Създателят на учението за електромагнитното поле, ученият изрази идея за електромагнитната природа на светлината (мемоари „Мисли за лъчевите трептения“, 1846 г.).

През 1854 г. открива явлението диамагнетизъм, а три години по-късно – парамагнетизъм. Положи началото на магнитооптиката. Въведе понятието електромагнитно поле. Тази идея, според А. Айнщайн, беше най важно откритиеот времето на I. Нютон.

Фарадей живееше скромно и тихо, предпочитайки експериментите пред всичко останало.

Умира на 25 август 1867 г. в Лондон. Пепелта почива в лондонското гробище Хайгейт. Идеите на учения все още чакат нов гений

Биография

Ранни години

Майкъл е роден на 22 септември 1791 г. в Нютън Бътс (сега Голям Лондон). Баща му беше беден ковач от предградията на Лондон. По-големият му брат Робърт също беше ковач, който по всякакъв начин насърчаваше жаждата на Майкъл за знания и отначало го подкрепяше финансово. Майката на Фарадей, трудолюбива и необразована жена, доживяла да види как синът й постига успех и признание и с право се гордееше с него. Скромните доходи на семейството не позволяват на Майкъл дори да завърши гимназия; на тринадесетгодишна възраст той започва да работи като доставчик на книги и вестници, а след това на 14-годишна възраст отива да работи в книжарница, където учи подвързване на книги. . Седем години работа в работилница на улица Бландфорд се превръщат за младия мъж в години на интензивно самообразование. През цялото това време Фарадей работи усилено - той ентусиазирано чете всички истории, които преплита научни трудовепо физика и химия, както и статии от Енциклопедия Британика, повтори в домашната си лаборатория експериментите, описани в книгите за домашни електростатични устройства. Важен етап в живота на Фарадей беше обучението му в Градското философско общество, където вечер Майкъл слушаше научно-популярни лекции по физика и астрономия и участваше в дебати. Той получаваше пари (по един шилинг за всяка лекция) от брат си. На лекциите Фарадей създава нови познанства, на които пише много писма, за да развие ясен и кратък стил на изложение; той също се опита да овладее техниките на ораторството.

Първи стъпки в Кралския институт

Фарадей изнася публична лекция

Обръщайки внимание на стремежа на младия мъж към науката, през 1812 г. един от посетителите на книговезката работилница, член на Кралското общество на Лондон Дено, му дава билет за поредица от публични лекции на известния физик и химик, откривателя на много химични елементи, Г. Дейви в Кралския институт. Майкъл не само слуша с интерес, но и записва и подвързва подробно четири лекции, които изпраща заедно с писмо до професор Дейви с молба да го наеме в Кралския институт. Тази „смела и наивна стъпка“, според самия Фарадей, има решаващо влияние върху съдбата му. Професорът беше изненадан от обширните познания на младия мъж, но в този момент в института нямаше свободни места и молбата на Майкъл беше удовлетворена само няколко месеца по-късно. Дейви (не без известно колебание) покани Фарадей на свободната позиция на лаборант в химическата лаборатория на Кралския институт, където той работи дълги години. В самото начало на тази дейност през есента на същата година, заедно с професора и съпругата му, той направи дълго пътуване из научни центровеЕвропа (1813-1815). Това пътуване беше за Фарадей голяма стойност: той и Дейви посетиха редица лаборатории, където се срещнаха с много изключителни учени от онова време, включително А. Ампер, М. Шеврел, Ж. Л. Гей-Люсак и А. Волта, които на свой ред обърнаха внимание на блестящите способности на младите англичанин.

Първо независимо изследване

Фарадей експериментира в лаборатория

Постепенно неговите експериментални изследвания все повече се изместват в областта на физиката. След откритието на Х. Ерстед за магнитния ефект на електрическия ток през 1820 г., Фарадей се увлича от проблема за връзката между електричеството и магнетизма. Разсъжденията на Фарадей бяха следните: ако в експеримента на Ерстед електрическият ток има магнитна сила и според Фарадей всички сили са взаимопреобразуеми, тогава магнитите трябва да възбуждат електрическия ток. През същата година той се опитва да открие поляризиращия ефект на тока върху светлината. Чрез преминаване на поляризирана светлина през вода, разположена между полюсите на магнит, той се опита да открие деполяризацията на светлината, но експериментът даде отрицателен резултат.

През 1823 г. Фарадей става член на Лондонското кралско общество и е назначен за директор на физическите и химическите лаборатории на Кралския институт, където провежда своите експерименти.

През 1825 г. в статията „Електромагнитен ток (под въздействието на магнит)“ Фарадей описва експеримент, който според него трябва да покаже, че токът, действащ върху магнит, изпитва противодействие от своя страна. Същото преживяване е описано в дневника на Фарадей от 28 ноември 1825 г. Схемата на експеримента изглеждаше така. Две жици, разделени от двоен слой хартия, бяха поставени успоредно една на друга. В този случай единият беше свързан към галванична клетка, а вторият към галванометър. Според Фарадей, когато в първия проводник тече ток, във втория трябва да се индуцира ток, който ще бъде записан от галванометър. Този експеримент обаче също даде отрицателен резултат.

През 1831 г., след десет години непрекъснато търсене, Фарадей най-накрая намира решение на проблема си. Има предположение, че Фарадей е бил подтикнат към това откритие от съобщение на изобретателя Джоузеф Хенри, който също е провел индукционни експерименти, но не ги е публикувал, считайки ги за незначителни и опитвайки се да придаде на резултатите си някаква систематичност. Хенри обаче публикува съобщение, че е успял да създаде електромагнит, способен да вдигне тон. Това стана възможно благодарение на използването на изолация на проводника, което направи възможно създаването на многослойна намотка, която значително засилва магнитното поле.

Фарадей описва първия си успешен експеримент:

Двеста и три фута медна жица в едно парче бяха навити около голям дървен барабан; други двеста и три фута от същата жица бяха положени в спирала между навивките на първата намотка, като металният контакт беше навсякъде елиминиран с помощта на шнур. Едната от тези спирали беше свързана с галванометър, а другата с добре заредена батерия от сто чифта плочи, четири квадратни инча, с двойни медни плочи. Когато контактът беше затворен, имаше внезапен, но много слаб ефект върху галванометъра и подобен слаб ефект имаше, когато контактът с батерията беше отворен

През 1832 г. Фарадей открива електрохимични закони, които са в основата на нов клон на науката - електрохимия, която има днес огромно количествотехнологични приложения.

Избор в Кралското общество

През 1824 г. Фарадей е избран за член на Кралското общество, въпреки активната съпротива на Дейви, с когото отношенията на Фарадей са станали доста сложни по това време, въпреки че Дейви обича да повтаря, че от всичките му открития най-значимото е „откритието на Фарадей .” Последният също отдаде почит на Дейви, като го нарече "велик човек". Година след избирането му в Кралското общество Фарадей е назначен за директор на лабораторията на Кралския институт и получава професорска длъжност в този институт.

Фарадей и религията

Майкъл Фарадей беше вярващ християнин и продължи да вярва дори след като научи за работата на Дарвин. Той принадлежеше на Сандиманиан ( английски) секта, чиито членове тълкуват Библията буквално. Ученият е избран за старейшина на сектата през 1840 г., но през 1844 г., заедно с още 13 души, е изключен от нея по неизвестни причини. Въпреки това, в рамките на няколко седмици Фарадей беше приет обратно. Въпреки факта, че през 1850 г. той отново е на ръба на изгонването от сектата, което според нейните правила би означавало изключване за цял живот, през 1860 г. Фарадей е избран за старейшина за втори път. Той заема този пост до 1864 г.

Работи в руски преводи

• Фарадей М.Избрани трудове по електричество. М.-Л.: ГОНТИ, 1939. Серия: Класика по естествена история. (Сборник различни произведения и фрагменти).
• Фарадей М.Силите на материята и техните взаимоотношения. М.: ГАИЗ, 1940.
• Фарадей М.Експериментални изследвания в електричеството. В 3 т. М.: Издателство. Академия на науките на СССР, 1947, 1951, 1959. ( Оригинално заглавие: Експериментални изследвания в електричеството).

Вижте също

	Майкъл Фарадейв Уикицитат
	в Уикиизточник
	Майкъл Фарадейна Wikimedia Commons

Бележки

Литература

• Радовски М. И.Фарадей. М.: Асоциация на списанията и вестниците, 1936. Поредица: Животът на забележителните хора, брой 19-20 (91-92).

Връзки

Категории:

• Личности по азбучен ред
• Учени по азбука
• Роден на 22 септември
• Роден през 1791г
• Роден в Лондон
• Умира на 25 август
• Умира през 1867 г
• Смъртни случаи в Принстън
• Физиците по азбучен ред
• Химици по азбучен ред
• британски физици
• Химици от Обединеното кралство
• Физикохимици от Обединеното кралство
• Учени, на които са кръстени физически единициизмервания
• Членове на Лондонското кралско общество
• Членове на Френската академия на науките
• Почетни членове на Петербургската академия на науките
• Членове и членове-кореспонденти на Националната академия на науките на САЩ
• Получатели на медал Копли
• Машинни инженери

Фондация Уикимедия.