Досліди Фарадея внесли неоціненний вклад в формування сучасної науки. Простий хлопець з бідної сім`ї здійснив справжній прорив у фізиці. Серед його експериментальних відкриттів - закон електромагнітної індукції, явище електролізу, Фарадея циліндр. Учений не тільки прагнув ставити нові досліди - він вибудував цілком зрозумілу теорію електромагнітних явищ, засновану на експериментальних даних.
початок
Майкл Фарадей був сином коваля. Елементарні знання він отримав в школі для бідних, де навчився читати, писати і рахувати. У дев`ятирічному віці Фарадей розносить газети, а пізніше батько визначає його в учні палітурника. Допитливий хлопчик читав всі книги, які йому віддавали на переплетення. Але найбільше йому подобалися наукові трактати. Так майбутній вчений розширював свій кругозір і знайомився з останніми досягненнями сучасної науки. Чудовий випадок звів його з сером Деві, який взяв його в секретарі.
Нова професія дала йому можливість подорожувати по світу і підтримувати знайомство з великими вченими того часу - Вольта, Люссаком, Ампером. Саме під впливом великих людей Фарадей починав свою наукову діяльність.
перші відкриття
У жовтні 1832 року в щоденниках Фарадея з`явився перший запис: "При проходженні струму площа пофарбованих ділянок на папері змінюється". це спостереження послужило першим поштовхом до взаємодії хімічних реакцій і електричних явищ. Відхилення магнітної стрілки під дією електричного струму послужило молодому вченому основою для власного відкриття. Майкл Фарадей приступив до вивчення природи електричних явищ.
відкриття Фарадея
Досліди з вивчення індукційних ефектів почалися близько 200 років тому Джозефом Генрі і Майклом Фарадеєм. Вчені досліджували електричний струм за допомогою двох дротових спіралей, які були намотані на котушку з дерева. Одна з таких спіралей приєднувалася до гальванометра, який реєстрував слабкі струми. Друга спіраль повідомлялася з гальванічною батареєю. У момент замикання і розмикання ланцюга індикаторна стрілка гальванометра обов`язково відхилялася.
Так досліди Фарадея довели існування залежності між магнітними і електричними полями. Отримана взаємозв`язок носить назву «закон електромагнітної індукції». Коротко зміст цього явища можна описати як виникнення електричного струму в замкнутому контурі при мінливому згодом магнітному потоці, який цей контур пронизує. Подальші досліди Фарадея присвячувалися вивченню даного явища.
дослідження ЕМІ
Один з дослідів показав, що взаємодія магніту і котушки зі струмом провокує появу індукційного струму. Фарадей пояснив це явище так: при внесенні магніту в котушку в ланцюзі виникає електричний струм, при винесенні також виникає струм, але іншого напрямку. З`являється напруга залежить від швидкості руху магніту і від того, яким полюсом він занурюється в котушку.
Другий досвід стосувався виникнення струму в одній котушці при зміні напруги в інший. Як довів Фарадей, таке явище виникає в момент подачі (припинення) струму в першому елементі.
Провівши численні досліди, Фарадей довів, що в замкнутих ланцюгах напруга виникає лише в тому випадку, коли дана ланцюг потрапляє в змінне магнітне поле. Виникає при цьому струм називається самонавідних або індукційним.
Електрорушійна сила
Сучасна наука стверджує, що в електричному ланцюзі виникає не визначений струм, а електрорушійна сила (ЕРС), що провокує його появу. Експерименти показали, що в контурі при зміні магнітного потоку виникає ЕРС. Її формулу можна записати в такий спосіб:
Сенс цього виразу полягає в тому, що ЕРС дорівнює швидкості зміни магнітного потоку, відображеної зі знаком «мінус». Формула Фарадея носить його ім`я і відображає такий закон: ЕРС індукції одно швидкості зміни магнітного потоку через контур. Знак мінус в цьому виразі зобов`язаний своєю появою правилом Ленца.
перший генератор
У 1831 році вчений, щоб наочно продемонструвати процес перетворення механічної енергії в електричну, побудував генератор Фарадея. Цей прилад не мав практичного значення, але наочно показував диво виникнення електричного струму.
Диск Фарадея був пристрій, що нагадує примітивний генератор. У цій конструкції магнітне поле прямувало уздовж осі обертання, а контур оставлялся нерухомий. Подив спостерігачів викликала та обставина, що обертання магніту разом з диском призводило до появи електрорушійної сили в нерухомій ланцюга. Це явище було названо парадоксом Фарадея. Дане протиріччя вирішилося вже після смерті вченого, коли був відкритий електрон, який веде себе і як заряд, і як частинка.
дослідження електороліза
Досліди Фарадея не обмежувалися вивченням магнітних полів. Велика частина сучасних уявлень про електролізі і іони зобов`язана своєю появою цього англійському вченому. Велику серію дослідів з вивчення поведінки хімічних розчинів в електричному полі Фарадей звів до двох простих законів, якими ми користуємося і в даний час:
- Маса речовини, утворена при електролізі на електродах, прямо пропорційна добутку часу на ток (т. Е. Кількістю електрики);
- при одному і тому ж кількості електрики маса речовини, утвореного на електродах, пропорційна хімічному еквіваленту даної речовини.
В ході дослідів Фарадей довів, що для отримання 1,008 кг водню необхідно затратити 96500000 кулон електрики. Стільки ж електрики потрібно для отримання 35,4 кг хлору, 63,6 / 2 кг міді, 16/2 кг кисню. Таким чином, міра електрики, необхідна для отримання одного хімічного еквівалента речовини, була названа числом Фарадея.
Величезний внесок, який вніс цей незвичайний і талановитий вчений в фізику, ставить його на один рівень з Ньютоном, Джоулем, Ейнштейном і іншими великими людьми.
