Den engelske fysikeren Michael Faraday, som vokste opp i en fattig familie, ble en av de største vitenskapsmennene i menneskehetens historie. Hans enestående prestasjoner ble gjort i en tid da vitenskap var partiet til mennesker som ble født inn i privilegerte familier. Enheten for elektrisk kapasitans, farad, er oppk alt etter ham.
Faraday (fysiker): kort biografi
Michael Faraday ble født 22. september 1791 i den britiske hovedstaden London. Han var det tredje barnet i familien til James og Margaret Faraday. Faren hans var en smed som hadde dårlig helse. Før ekteskapet jobbet moren som hushjelp. Familien levde i fattigdom.
Fram til 13-årsalderen gikk Michael på en lokal skole hvor han fikk grunnskoleutdanning. For å hjelpe familien begynte han å jobbe som budbringer i en bokhandel. Guttens flid gjorde inntrykk på arbeidsgiveren. Et år senere ble han forfremmet til bokbinderlærling.
Bokbinding og vitenskap
Michael Faraday ønsket å vite mer om verden; han var ikke begrenset til restaurering av bøker. Etter iherdig daglig arbeid brukte han all fritid på å lese bøker som han bandt inn.
Sakte oppdaget han at han var interessert i vitenskap. Han likte spesielt to bøker:
- The Encyclopædia Britannica er kilden til hans kunnskap om elektrisitet og mye mer.
- Chemistry Talks - 600 sider med tilgjengelig kjemi av Jane Marset.
Han var så forelsket at han begynte å bruke deler av sin magre inntekt på kjemikalier og apparater for å bekrefte sannheten i det han leste.
Mens han utvidet sin vitenskapelige kunnskap, hørte han at den anerkjente vitenskapsmannen John Tatum var i ferd med å holde en rekke offentlige forelesninger om naturfilosofi (fysikk). For å delta på forelesningene måtte man betale en avgift på én shilling – for mye for Michael Faraday. Hans eldste bror, en smed, imponert over brorens økende hengivenhet til vitenskapen, ga ham det nødvendige beløpet.
Møt Humphrey Davy
Faraday tok enda et skritt mot vitenskapen da William Dance, en bokhandelskunde, spurte Michael om han kunne tenke seg å få billetter til forelesninger ved Royal Institution.
Foreleseren, Sir Humphry Davy, var en av datidens mest kjente vitenskapsmenn. Faraday slo til og deltok på fire forelesninger om et av de nyeste problemene innen kjemi - bestemmelse av surhet. Han så på eksperimentene som Davy utførte i forelesninger.
Dette var verden han ønsket å leve i. Faraday førte notater, og gjorde så mange tillegg til notatene at han produserte et 300 siders manuskript, som han selv bandt inn og sendte til Davy som et tegntakk.
På dette tidspunktet, i bakgården til en bokhandel, begynte Michael å utføre mer komplekse eksperimenter for å lage et elektrisk batteri fra kobbermynter og sinkskiver atskilt med vått s altpapir. Han brukte det til å bryte ned kjemikalier som magnesiumsulfat. Humphry Davy var en pioner innen dette kjemifeltet.
I oktober 1812 avsluttet Faradays læretid, og han begynte å jobbe som bokbinder for en annen arbeidsgiver han syntes var usmakelig.
Det ville ikke være noen lykke, men ulykke hjalp
Og så var det en gledelig begivenhet for Faraday. Som et resultat av et mislykket eksperiment ble Humphry Davy skadet: dette påvirket midlertidig hans evne til å skrive. Michael klarte å føre notater i flere dager for Davy, som var imponert over boken han sendte ham.
Da den korte perioden med arbeidet som assistent tok slutt, sendte Faraday et notat til forskeren der han ba ham ansette ham som assistent. Kort tid etter ble en av Davys laboratorieassistenter sparket for uredelig oppførsel, og Humphrey spurte Michael om han kunne tenke seg å fylle stillingen.
Vil han jobbe ved Royal Institute med en av de mest kjente forskerne i verden? Det var et retorisk spørsmål.
Karriere ved Royal Institution
Faraday tiltrådte 1. mars 1813, 21 år gammel.
Han fikk godt bet alt og fikk et rom å bo på loftet til Det Kongelige Institutt. Michael var veldig fornøyd, og hans tilknytning til denne institusjonen er ikke lengeravbrutt i 54 år, hvor han klarte å bli professor i kjemi.
Faradays jobb var å klargjøre utstyr for eksperimenter og forelesninger ved Den Kongelige Institusjon. Først håndterte han nitrogentriklorid, et eksplosiv som skadet Davy. Michael mistet også kort bevissthet under neste eksplosjon, og da Humphrey ble skadet igjen, ble eksperimenter med denne forbindelsen stoppet.
Etter 7 måneder ved Royal Institution tok Davy Faraday med seg på en 18-måneders turné i Europa. I løpet av denne tiden klarte Michael å møte store vitenskapsmenn som Andre-Marie Ampère i Paris og Alessandro Volta i Milano. På en måte erstattet turen hans universitetsutdanning – Faraday lærte mye i løpet av denne tiden.
I det meste av turen var han imidlertid misfornøyd, da han i tillegg til vitenskapelig og sekretærarbeid måtte vente på Davy og kona. Forskerens kone anså ikke Faraday som likeverdig på grunn av hans opprinnelse.
Etter hjemkomsten til London f alt alt på plass. Royal Institute fornyet Michaels kontrakt og økte godtgjørelsen hans. Davy begynte til og med å nevne hjelpen hans i vitenskapelige artikler.
I 1816, 24 år gammel, holdt Faraday sitt første foredrag om materiens egenskaper. Det fant sted i City Philosophical Society. Samtidig publiserte han sin første vitenskapelige artikkel om analyse av kalsiumhydroksid i Science Quarterly.
I 1821, i en alder av 29, ble Faraday forfremmet til leder av husholdningen og laboratoriet til Royal Institute. I den sammehan giftet seg med Sarah Barnard. Michael og kona hans bodde ved instituttet i det meste av de neste 46 årene, ikke lenger på loftet, men i den komfortable plassen som en gang var okkupert av Humphry Davy.
I 1824 ble Faradays biografi (fysikk) preget av hans valg til Royal Society. Dette var en erkjennelse av at han hadde blitt en bemerkelsesverdig vitenskapsmann.
I 1825 ble fysikeren Faraday direktør for laboratoriet.
I 1833 ble han Fullers professor i kjemi ved Royal Institution of Great Britain. Faraday hadde denne stillingen resten av livet.
I 1848 og 1858 ble han bedt om å lede Royal Society, men takket nei.
Vitenskapelige prestasjoner
Det ville ta mer enn én bok for å beskrive Faradays oppdagelser innen fysikk. Det er ingen tilfeldighet at Albert Einstein holdt fotografier av bare tre forskere på kontoret sitt: Isaac Newton, James Maxwell og Michael Faraday.
Merkelig nok, selv om ordet "fysiker" begynte å bli brukt i løpet av vitenskapsmannens liv, likte han det ikke selv, og han k alte seg alltid en filosof. Faraday var en mann som gjorde oppdagelser gjennom eksperimenter, og han var kjent for å aldri gi opp ideene han kom opp med gjennom vitenskapelig intuisjon.
Hvis han trodde ideen var verdt det, fortsatte han å eksperimentere til tross for mange feil inntil han oppnådde det han forventet eller til han var overbevist om at Moder Natur beviste at han tok feil, noe som var ekstremt sjeldent.
Så hva oppdaget Faraday i fysikk? Her er noen av hans mest bemerkelsesverdigeprestasjoner.
1821: oppdagelse av elektromagnetisk rotasjon
Det var varselet om hva som til slutt ville føre til etableringen av den elektriske motoren. Oppdagelsen var basert på Oersteds teori om de magnetiske egenskapene til en ledning som fører en elektrisk strøm.
1823: Flytende gass og kjøling
I 1802 foreslo John D alton at alle gasser kunne gjøres flytende ved lave temperaturer eller høyt trykk. Fysikeren Faraday beviste dette empirisk. Først gjorde han klor og ammoniakk til en væske.
Flytende ammoniakk var også interessant fordi, som Michael Faraday bemerket, fysikken i fordampningsprosessen forårsaket avkjøling. Prinsippet om avkjøling ved hjelp av kunstig fordampning ble offentlig demonstrert av William Cullen i Edinburgh i 1756. Forskeren, ved hjelp av en pumpe, senket trykket i kolben med eter, som et resultat av at den raskt fordampet. Dette førte til avkjøling, og det dannet seg is på utsiden av kolben fra fuktigheten i luften.
Betydningen av Faradays oppdagelse var at mekaniske pumper kunne gjøre en gass om til en væske ved romtemperatur. Så fordampet væsken, avkjølte alt rundt, den resulterende gassen kunne samles opp og komprimeres til en væske igjen ved hjelp av en pumpe, og gjenta syklusen. Slik fungerer moderne kjøleskap og frysere.
I 1862, på verdensutstillingen i London, demonstrerte Ferdinand Carré verdens første kommersielle ismaskin. Bilen brukte ammoniakk som kjølevæske, og detproduserte is med en hastighet på 200 kg per time.
1825: Funn av benzen
Historisk sett har benzen blitt et av de viktigste stoffene i kjemien, både i praktisk forstand, det vil si at det brukes til å lage nye materialer, og i teoretisk forstand, for å forstå den kjemiske bindingen. En vitenskapsmann har oppdaget benzen i den oljeaktige resten av et gassproduksjonsanlegg i London.
1831: Faradays lov, formel, fysikk for elektromagnetisk induksjon
Dette var en ekstremt viktig oppdagelse for fremtiden for vitenskap og teknologi. Faradays lov (fysikk) sier at et vekslende magnetfelt induserer en elektrisk strøm i en krets, og den genererte elektromotoriske kraften er direkte proporsjonal med endringshastigheten til den magnetiske fluksen. En av hans mulige oppføringer er |E|=|dΦ/dt|, der E er EMF og Ф er den magnetiske fluksen.
For eksempel, å flytte en hesteskomagnet langs en ledning produserer en elektrisk strøm, ettersom bevegelsen av magneten forårsaker et vekslende magnetfelt. Før dette var den eneste strømkilden batteriet. Michael Faraday, hvis oppdagelser innen fysikk viste at bevegelse kunne omdannes til elektrisitet, eller, i mer vitenskapelige termer, kinetisk energi kan omdannes til elektrisk energi, er dermed ansvarlig for at det meste av energien i våre hjem i dag produseres fra dette prinsippet.
Rotasjon (kinetisk energi) omdannes til elektrisitet ved elektromagnetisk induksjon. Og rotasjonen oppnås på sin side ved påvirkning av høy damp på turbinene.trykk skapt av energien til kull, gass eller atom, eller trykket fra vann i vannkraftverk, eller lufttrykk i vindparker.
1834: lover for elektrolyse
Faraday fysikeren ga et stort bidrag til etableringen av den nye vitenskapen om elektrokjemi. Den forklarer hva som skjer i grensesnittet mellom elektroden og det ioniserte stoffet. Takket være elektrokjemi bruker vi litium-ion-batterier og -akkumulatorer som driver moderne mobilteknologi. Faradays lover er viktige for vår forståelse av elektrodereaksjoner.
1836: oppfinnelsen av det skjermede kameraet
Fysiker Faraday oppdaget at når en elektrisk leder lades, akkumuleres all overflødig ladning på dens ytre side. Dette betyr at inne i et rom eller et bur laget av metall, vises ingen ekstra kostnad. For eksempel er en person kledd i en Faraday-drakt, det vil si med metallfôr, ikke utsatt for ekstern elektrisitet. I tillegg til å beskytte mennesker, kan Faraday-buret brukes til å utføre elektriske eller elektrokjemiske eksperimenter som er følsomme for ekstern interferens. Skjermede kameraer kan også skape dødsoner for mobilkommunikasjon.
1845: oppdagelsen av Faraday-effekten - den magneto-optiske effekten
Et annet viktig eksperiment i vitenskapens historie var det første som beviste sammenhengen mellom elektromagnetisme og lys, som i 1864 ble fullstendig beskrevet av ligningene til James Clerk Maxwell. Fysikeren Faraday slo fast at lys er en elektromagnetisk bølge: «Nårmotsatte magnetiske poler var på samme side, dette hadde en effekt på den polariserte strålen, som dermed beviser sammenhengen mellom magnetisk kraft og lys…
1845: oppdagelsen av diamagnetisme som en egenskap ved all materie
De fleste er kjent med ferromagnetisme ved å bruke vanlige magneter som eksempel. Faraday (fysiker) oppdaget at alle stoffer er diamagnetiske - svakt for det meste, men det finnes også sterke. Diamagnetisme er motsatt av retningen til det påførte magnetfeltet. For eksempel, hvis du plasserer nordpolen i nærheten av et sterkt diamagnetisk stoff, vil det avstøte. Diamagnetisme i materialer, indusert av veldig sterke moderne magneter, kan brukes for å oppnå levitasjon. Selv levende ting som frosker er diamagnetiske og kan flyte i et sterkt magnetfelt.
End
Michael Faraday, hvis oppdagelser innen fysikk revolusjonerte vitenskapen, døde 25. august 1867 i London, 75 år gammel. Hans kone Sarah levde lenger. Paret hadde ingen barn. Han var en troende kristen hele livet og tilhørte en liten protestantisk sekt k alt sandemanerne.
Selv i løpet av hans levetid ble Faraday tilbudt begravelse i Westminster Abbey, sammen med kongene og dronningene av Storbritannia og forskere som Isaac Newton. Han takket nei til en mer beskjeden seremoni. Graven hans, hvor Sarah også er gravlagt, kan bli funnet på Highgate Cemetery i London.
