|
Майкл ФарадейМайкл Фарадéй (англ. Michael Faraday; 22 вересня 1791, Лондон, Англія — 25 серпня 1867, Лондон, Англія) — англійський фізик і хімік, основоположник вчення про електромагнітне поле, член Лондонського королівського товариства (1824). Він відіграв визначну роль у розвитку вчення про електромагнітні явища.[11][12][13] Хоча Фарадей отримав скромну формальну освіту і слабо знав вищу математику, зокрема математичний аналіз, він був одним із найвпливовіших науковців в історії[14]; історики науки[15] ставляться до нього як до найкращого експериментатора в історії науки.[16][17]. Біографія Майкл Фарадей народився поза шлюбом і проживав у сім'ї коваля. Він закінчив початкову школу, й на цьому його формальне навчання завершилося, однак хлопець продовжував займатися самоосвітою. У віці 13 років поступив на навчання до власника книжкової крамниці й палітурної майстерні. Робота в книжковій майстерні дала йому можливість багато читати, зокрема «Бесіди про хімію» Джейн Марсе, що пробудило в нього інтерес до хімії. Він відвідував публічні лекції, зокрема лекції Гамфрі Деві в Королівському інституті. Деві відіграв велику роль у рішенні Фарадея присвятити себе науці. Фарадей звернувся до Деві з проханням прийняти його на роботу в Королівський інститут, і в 1813 р. його бажання здійснилося. У 1813—1815 рр., мандруючи разом з Деві Європою, Фарадей відвідав лабораторії Франції та Італії. Наукова діяльність Фарадея в подальшому проходила у стінах Королівського інституту, де він спочатку допомагав Деві в хімічних експериментах, а пізніше розпочав самостійні дослідження з хімії. До найважливіших із них належать одержання бензолу (1825), зрідження хлору (1823) і деяких інших газів. Він здійснив низку відкриттів у інших галузях фізики, серед них особливо відомий метод зрідження газів.  Ім'я Фарадея одержало певну вагу в наукових колах, у 1825 р. він став директором лабораторії, у 1827 р. професором Королівського інституту. Талановитий експериментатор, наділений науковою інтуїцією, Фарадей поставив кілька дослідів, під час яких відкрив фундаментальні фізичні закони та явища. Ознайомившись з роботою Крістіана Ерстеда про відхилення магнітної стрілки поблизу провідника зі струмом (1820), Фарадей зайнявся дослідженням зв'язку між електричними й магнітними явищами і в 1821 р. вперше відкрив обертання магніту навколо провідника зі струмом і обертання провідника зі струмом навколо магніту. Протягом наступних 10 років Фарадей намагався «перетворити магнетизм в електрику»; його дослідження завершилося в 1831 р. відкриттям електромагнітної індукції. Він детально вивчив явище електромагнітної індукції, вивів її основний закон, з'ясував залежність індукційного струму від магнітних властивостей середовища, дослідив явище самоіндукції й екстраструми замикання та розмикання. Відкриття явища електромагнітної індукції зразу ж набуло великого наукового й практичного значення; воно лягло в основу електротехніки.  Фарадей висловив нові ідеї, які пізніше повністю виправдали себе, стосовно природи струму й магнетизму, механізму провідності в різних середовищах і т. д. Він довів однозначність різних видів електрики: одержаної від тертя, «тваринної», «магнітної» тощо. Намагаючись встановити кількісні співвідношення між різними видами електрики, Фарадей розпочав дослідження електролізу, відкрив його закони (1833—1834) і ввів термінологію, що збереглася в цій галузі досі. Закони електролізу стали вагомим свідченням на користь дискретності речовини й електрики. У 1840 р., ще до відкриття закону збереження енергії, Фарадей висловив думку про єдність «сил» природи (різних видів енергії) та їхнє взаємне перетворення. Він увів уявлення про силові лінії, вважав, що вони фізично існують. Ідеї Фарадея про електричне й магнітне поля здійснили великий вплив на розвиток усієї фізики. Зокрема, Альберт Ейнштейн відштовхувався від ідей Фарадея у своїх працях про теорію відносності. У 1832 р. Фарадей висловив думку про те, що поширення електромагнітних взаємодій є хвильовим процесом, який відбувається зі скінченною швидкістю.  У 1845 р., досліджуючи магнітні властивості різних матеріалів, Фарадей відкрив явище парамагнетизму й діамагнетизму. У 1845 р. він відкрив обертання площини поляризації світла в магнітному полі (ефект Фарадея). Це було перше спостереження зв'язку між магнітними й оптичними явищами, які пізніше одержали підтвердження в електромагнітній теорії світла Джеймса Максвелла. Фарадей вивчав також електричні розряди в газах, намагаючись з’ясувати природу електрики. Відкриття Фарадея завоювали визнання у всьому науковому світі. Вперше ідеї Фарадея «перевів» на загальноприйняту математичну мову Джеймс Максвелл. У передмові до свого «Трактату з електрики і магнетизму» (1873) він писав: «У міру того, як я просувався вперед у вивченні Фарадея, я переконався, що його спосіб розуміння явища також має математичний характер, хоча він і не постає перед нами „вдягненим“ у шати загальноприйнятих математичних формул» (Вибр. праці з теорії електромагнітного поля, М., 1954, с. 349). На честь Фарадея названа одиниця вимірювання ємності — фарад, а також стала Фарадея. З 1977 по 1996 роки ім'я вченого носила британська антарктична станція Фарадей (нині це українська станція Академік Вернадський). Зображення Фарадея є на звороті банкнот серії E номіналом 20 фунтів, випущених Банком Англії, які були в обігу з 1991 до 2001 року. Він був зображений під час лекції в Королівському інституті.[18] Наукова діяльністьДослідження електромагнетизмуЕлектромагнітна індукція
Основні досліди відбулися в період 29 серпня — 4 листопада 1831 року, головними з них стали два[19]:
17 жовтня 1831 року Фарадей прийшов до висновку: «електрична хвиля виникає тільки при русі магніту, а не в силу властивостей, притаманних йому в спокої». Він поставив вирішальний експеримент[20]:
Ще раніше, 29 серпня, Фарадей провів аналогічний дослід з електромагнітом[21]:
Таким чином магніт, що переміщається біля провідника (або вмикання/вимикання струму в сусідньому провіднику) породжують в даному провіднику електричний струм. Це явище Фарадей назвав електромагнітною індукцією. 28 жовтня цього ж року він виготовив перший повноцінний генератор постійного струму («диск Фарадея»): при обертанні мідного диска поруч з магнітом на диску виникає електричний потенціал, який знімається прилеглим провідником. Фарадей продемонстрував, як механічну енергію обертання перетворити в електричну. Поштовхом до цього винаходу послужив дослід Ф. Араго (1824 рік): обертовий магніт захоплював у своє обертання розташований нижче мідний диск, не дивлячись на те, що мідь нездатна намагнічуватись. І навпаки, якщо обертати мідний диск поблизу магніту, підвішеного таким чином, що він може обертатися в площині, паралельній до площини диска, то при обертанні диска магніт обертається за ним. Араго обговорював цей ефект з Ампером, Пуассоном та іншими знаменитими фізиками, але пояснити його їм не вдалося. У звіті про отримані результати, оприлюдненому Фарадеєм 24 листопада 1831 року перед Королівським товариством, він вперше вжив ключовий термін «магнітні силові лінії». Це означало перехід від дискретної картини «заряди/магніти» попередніх теорій, побудованих за зразком далекодійного ньютонівского тяжіння, до зовсім нового безперервного і близькодійного фізичного об'єкта, який ми тепер називаємо «полем». Дещо пізніше Фарадей аналогічно увів електричні силові лінії. Після відкриттів Фарадея стало ясно, що старі моделі електромагнетизму є неповними і повинні бути істотно перероблені. Сам Фарадей пояснював електромагнітну індукцію наступним чином. Околиця всякого зарядженого тіла пронизана електричними силовими лініями, які передають «силу» (за сучасною термінологією, енергію), і аналогічно енергія магнітного поля тече уздовж магнітних силових ліній. Ці лінії не слід розглядати як умовні абстракції, вони являють собою фізичну реальність.[22] При цьому:
Точне формулювання цих законів і повну математичну модель електромагнетизму дав через 30 років Джеймс Максвелл, який лише народився в рік відкриття індукції (1831). ХіміяФарадей зробив немало відкриттів у галузі хімії. У 1824 році він відкрив бензол та ізобутилен, одним з перших отримав у рідкому стані хлор, сірководень, діоксид вуглецю, аміак, етилен та діоксид азоту[23]. У 1825 році вперше синтезував гексахлоран[ru] — речовину, на основі якої у XX столітті виготовлялись різноманітні інсектициди[17]. Вивчав каталітичні реакції[23]. У 1825—1829 роках Фарадей, у складі комісії Королівського товариства, детально досліджував, як хімічний склад скла впливає на його фізичні властивості[24]. Скло Фарадея було надто дорогим для практичного застосування, але отриманий приктичний досвід пригодився згодом при експериментах з впливом магніту на світло[25] і для виконання урядового завдання по удосконаленню маяків[26]. Електрохімія і магнітохіміяФарадей вірив у єдиність всіх сил у природі, тому він мав намір довести, що хімічні властивості і закони пов'язані з електричними. Підтвердження цього допущення він отримав у 1832 році, з відкриттям фундаментальних законів електролізу. Ці закони лягли в основу нового розділу науки — електрохімії, що отримав величезну кількість технологічних застосувань[27]. Вид законів Фарадея наштовхував на думку про існування «електричних атомів» з найменшим можливим зарядом; дійсно, на рубежі XIX—XX століть ця частка (електрон) була виявлена, і закони Фарадея допомогли оцінити її заряд[27]. Запропоновані Фарадеєм терміни іон, катод, анод, електроліт вкоренились у науці[28]. Досліди з електрохімії дали ще один доказ близькодії електромагнетизму. Багато вчених вважали тоді, що електроліз викликається притяганням на відстані (іонів до електродів). Фарадей провів простий дослід: відділив електроди від змоченою соляним розчином паперу двома повітряними проміжками, після чого зазначив, що іскровий розряд викликав розкладання розчину. Звідси випливало, що електроліз викликається не дальнім притяганням, а місцевим струмом, і відбувається він лише в місцях проходження струму. Рух іонів до електродів відбувається вже після (і внаслідок) розкладання молекул. У 1846 році Фарадей відкрив діамагнетизм — ефект намагнічування деяких речовин (наприклад, кварцу, бісмуту, срібла) протилежно до напряму зовнішнього магнітного поля, що діє на нього, тобто відштовхування їх від обох полюсів магніту. Ці та інші досліди Фарадея заклали основу магнетохімії[29]. Інші дослідженняБританський уряд неодноразово залучав Фарадея, як визнаного авторитета в галузі прикладної фізики, до вирішення актуальних технічних задач — удосконалення маяків[30], захист днищ кораблів від корозії[31], експертиза в судових справах тощо[32]. Фарадей досліджував наночастинки металу в колоїді золота й описав їх оптичні та інші особливості у порівнянні з частинками більших розмірів. Цей дослід може вважатись першим внеском у нанотехнологію[33]. Пояснення виявленим ефектам дала у XX столітті квантова теорія. Особисті якості та оцінкиВ особистому спілкуванні знайомі Фарадея завжди до кінця життя вченого відзначали його скромність, доброзичливість і людську чарівність[34][35]. Жан-Батист Дюма, відомий хімік і політик[36]:
Вшанування пам'ятіУ містах Горлівка та Кривий Ріг є вулиця Фарадея. Див. також
Примітки
Посилання Вікісховище має мультимедійні дані за темою: Майкл Фарадей  Вікіцитати містять висловлювання від або про: Майкл Фарадей Біографія
Інші
|
.svg){kind=small}
.svg){kind=small}
Portal di Ensiklopedia Dunia
