Майкл Фарадей

Майкл Фарадей — английский физик-экспериментатор и химик, основоположник учения об электромагнитном поле, создатель первого электродвигателя, трансформатора и генератора. Член Лондонского королевского общества (1824) и множества других научных академий мира. Его открытия заложили основы современной электротехники и электрохимии.

Биография

Ранние годы и образование

Майкл Фарадей родился 22 сентября 1791 года в Ньюингтон-Баттс (ныне часть Лондона) в семье кузнеца Джеймса Фарадея. Семья была небогатой, и Майкл не получил систематического школьного образования. В 13 лет он начал работать учеником переплётчика и продавца книг в мастерской Жоржа Рибо. В свободное время Фарадей читал научные книги, которые переплетал, и посещал лекции по естествознанию. Особое впечатление на него произвели лекции химика Хамфри Дэви в Королевском институте Великобритании.

Начало научной карьеры

В 1812 году Фарадей отправил Дэви переписанные и переплетённые записи его лекций вместе с просьбой о работе. Дэви взял его в ассистенты в Королевский институт. Первоначально Фарадей выполнял обязанности лаборанта. В 1813–1815 годах он сопровождал Дэви в путешествии по Европе, где познакомился с ведущими учёными того времени, включая Андре-Мари Ампера и Вольта.

В 1821 году Фарадей опубликовал первую значимую работу — «О некоторых новых электромагнитных движениях и о теории магнетизма», в которой описал вращение проводника с током вокруг магнита (прообраз электродвигателя). В 1824 году он был избран членом Лондонского королевского общества.

Зрелые годы и основные открытия

В 1825 году Фарадей стал директором лаборатории Королевского института, а в 1833 году — первым профессором химии (кафедра Фуллеровской профессуры). Основной период его научной деятельности пришёлся на 1830–1850-е годы. В это время он сделал большинство своих фундаментальных открытий в области электричества, магнетизма и химии.

Фарадей страдал от ухудшения памяти и нервных расстройств, вызванных, вероятно, отравлением парами ртути, которую он использовал в экспериментах. Тем не менее он продолжал работать до конца жизни. Умер Майкл Фарадей 25 августа 1867 года в Лондоне.

Научные открытия и изобретения

Электромагнитная индукция

В 1831 году Фарадей экспериментально открыл явление электромагнитной индукции: изменение магнитного поля, проходящего через замкнутый контур, создаёт в нём электрический ток. Он провёл серию опытов, в которых с помощью магнита и катушки генерировал электрический ток. На основе этого открытия Фарадей создал первый трансформатор и первый электромагнитный генератор (диск Фарадея). Эти изобретения легли в основу всей современной электроэнергетики.

Электролиз и электрохимия

Фарадей ввёл в науку основные понятия электрохимии: электрод, анод, катод, ион, электролит. В 1833–1834 годах он сформулировал два закона электролиза:

1. Масса вещества, выделяющегося на электроде, прямо пропорциональна количеству электричества, прошедшего через электролит.
2. Массы различных веществ, выделяемых одним и тем же количеством электричества, пропорциональны их химическим эквивалентам.

Эти законы стали основой количественной электрохимии.

Магнитное поле и силовые линии

Фарадей ввёл понятие силовых линий магнитного поля. Он наглядно демонстрировал их с помощью железных опилок, рассыпанных на листе бумаги над магнитом. Он утверждал, что пространство вокруг магнита и проводника с током находится в особом состоянии — «электротоническом состоянии», которое позже было названо электромагнитным полем. Эта идея стала революционной и была математически оформлена Джеймсом Клерком Максвеллом.

Диамагнетизм и парамагнетизм

В 1845 году Фарадей открыл явление диамагнетизма — способности некоторых веществ (например, висмута) намагничиваться против направления внешнего магнитного поля. Он также обнаружил, что кислород обладает парамагнитными свойствами. Эти открытия расширили понимание магнитных свойств материи.

Оптика и магнитооптика

В 1845 году Фарадей открыл эффект вращения плоскости поляризации света в магнитном поле (эффект Фарадея). Это был первый экспериментальный факт, связывающий оптику и электромагнетизм, что впоследствии подтвердило электромагнитную теорию света.

Химия

Помимо электрохимии, Фарадей внёс вклад в химию. В 1825 году он открыл бензол — одно из важнейших ароматических соединений. Он также впервые получил жидкий хлор и другие сжиженные газы, работал над составом стали и стёкол.

Применение открытий

Открытия Фарадея имеют колоссальное практическое значение. На основе электромагнитной индукции работают все электрогенераторы и трансформаторы. Электродвигатели, созданные по принципу фарадеевского вращения, используются повсеместно — от промышленных станков до бытовой техники. Законы электролиза применяются в гальванотехнике, электрометаллургии, производстве аккумуляторов и химическом анализе. Эффект Фарадея используется в современной оптике и лазерной технике.

Память

Именем Фарадея названы:

• Единица измерения электрической ёмкости — фарад (Ф).
• Константа Фарадея (количество электричества на моль электронов) — 96 485,33212 Кл/моль.
• Кратер на Луне.
• Астероид (37582) Faraday.
• Медаль Фарадея — престижная научная награда.
• Институт Фарадея в Великобритании.

Портрет Фарадея изображён на банкноте в 20 фунтов стерлингов (1991–2001). В Лондоне установлен памятник учёному.

Источники

• Дж. Тиндаль. «Фарадей как исследователь» (1868).
• Л. Пирс Уильямс. «Майкл Фарадей: Биография» (1965).
• А. Н. Боголюбов. «Майкл Фарадей: Жизнь и творчество» (1964).
• Энциклопедия «Британника», статья «Michael Faraday».
• «Физическая энциклопедия», том 5, статья «Фарадей».