От Архимеда до Хокинга: Майкл Фарадей

Майкл Фарадей

Майкл Фарадей (1791–1867) – английский физик и химик, основоположник учения об электромагнетизме. Родился 22 сентября 1791 в предместье Лондона в семье кузнеца. Смог получить лишь начальное образование. С 12 лет работал разносчиком газет, затем был учеником в переплётной мастерской. Получив право работать по найму, продолжал совершенствоваться в своём ремесле и одновременно занимался самообразованием, читая книги по химии и электричеству. В 1813 один из заказчиков подарил Фарадею пригласительные билеты на лекции Г. Дэви в Королевском институте. Эти лекции сыграли большую роль в решении Фарадея посвятить себя науке. Он обратился к Дэви с просьбой принять его на работу и получил место в Королевском институте. В 1813–1815, путешествуя вместе с Дэви по Европе, Фарадей посетил лаборатории ряда стран. Помогал Дэви в химических экспериментах, затем начал самостоятельные исследования по химии. Его наивысшие достижения в этой области – ожижение газов и получение бензола.

По возвращении в Лондон в 1815 году Фарадей получил должность ассистента. Параллельно продолжал любимое дело – ставил собственные опыты. За жизнь Фарадей провел 30 000 экспериментов. В научных кругах за педантичность и трудолюбие получил звание «короля экспериментаторов». Описание каждого опыта аккуратно заносил в дневники. Позже, в 1931 году, эти дневники были изданы.

Первое печатное издание Фарадея вышло в 1816 году. К 1819 году напечатали 40 работ. Труды посвящены химии. В 1820 году из ряда экспериментов со сплавами, молодой ученый обнаружил, что сплав стали с добавлением никеля не даёт окисления. Но результаты опытов прошли мимо металлургов. Открытие нержавеющей стали было запатентовано гораздо позже.

В 1820 году Фарадей стал техническим смотрителем Королевского института . К 1821 году от химии он перешёл к физике. Фарадей выступал как сложившийся ученый, приобрёл вес в научном сообществе. Вышла статья о принципе работы электродвигателя, положившая начало промышленной электротехники.

В 1820 году Фарадей увлёкся опытами по взаимодействию электричества и магнитного поля. К этому моменту открыли понятия «источник постоянного тока» (А. Вольт), «электролиз», «электрическая дуга», «электромагнит». В этот период развивались электростатика и электродинамика, публиковались опыты Био, Савара, Лапласа по работе с электричеством и магнетизмом. Вышла работа Андре-Мари Ампера по электромагнетизму.

В 1821 году свет увидела работа Фарадея «О некоторых новых электромагнитных движениях и о теории магнетизма». В ней учёный представил опыты с магнитной стрелкой, вращающейся вокруг одного полюса, то есть осуществил превращение электрической энергии в механическую. Фактически он представил первый в мире, пусть и примитивный, электрический двигатель.

В январе 1824 года Фарадея избрали членом Лондонского королевского общества .

В 1823 году стал членом-корреспондентом Парижской Академии наук .

В 1825 году Майкл Фарадей занял место Дэви в должности директора лаборатории физики и химии Королевского института.

После открытия 1821 года десять лет учёный не издавал трудов. В 1831 году он стал профессором Вулиджа (военная академия), в 1833 году – профессором химии Королевского института. Проводил научные диспуты, читал лекции в научных собраниях.

Ещё в 1820 году Фарадея заинтересовал опыт Ганса Эрстеда: движение по цепи электрического тока вызывало движение магнитной стрелки. Электрический ток стал причиной возникновения магнетизма. Фарадей предположил, что, соответственно, магнетизм может быть причиной возникновения электрического тока. Первое упоминание теории появилось в дневнике учёного в 1822 году. Десять лет опытов ушло на разгадку тайны электромагнитной индукции.

Победа пришла 29 августа 1831 года. Устройство, позволившее Фарадею сделать гениальное открытие, состояло из железного кольца и множества витков проволоки из меди, намотанной на две его половины. В цепи одной половины кольца, замкнутой проволокой, находилась магнитная стрелка. Вторая обмотка подключалась к батарее питания. При включении тока магнитная стрелка совершала колебания в одну сторону, а при выключении — в другую. Фарадей заключил, что магнит способен преобразовывать магнетизм в электрическую энергию.

Явление «возникновения электрического тока в замкнутом контуре при изменении магнитного потока, проходящего через него» было названо электромагнитной индукцией. Обнаружение электромагнитной индукции открыло дорогу созданию источника тока – электрогенератора.

Фарадей, М. Экспериментальные исследования по электричеству = Experimental researches in electricity / М. Фарадей – Москва: Академия наук СССР, 1947. – Т. 1. – 1947. – 848 с. – Т. 2. – 1951. – 538 с.

Открытие положило начало новому плодотворному витку экспериментов учёного, давших миру «Экспериментальные исследования по электричеству». Фарадей опытным путем доказал единую природу возникновения электрической энергии, независимую от способа, при помощи которого вызван электрический ток.

В 1832 году физика наградили медалью Копли.

Фарадей стал автором первого трансформатора. Ему принадлежит понятие «диэлектрической проницаемости». В 1836 году путём ряда экспериментов он доказал, что заряд тока оказывает воздействие только на оболочку проводника, оставляя объекты внутри неё нетронутыми. В прикладной науке устройство, сделанное на принципе этого явления, называется «клетка Фарадея».

Открытия Майкла Фарадея посвящены не только физике. В 1824 году им открыт бензол и изобутилен. Учёный вывел жидкую форму хлора, сероводорода, диоксида углерода, аммиака, этилена, диоксида азота, получил синтез гексахлорана.

В 1845 году великому учёному удалось привлечь внимание мировой общественности ещё некоторыми открытиями: открытие изменения плоскости поляризованного света в магнитном поле («эффект Фарадея») и диамагнетизма (намагничивания вещества к внешнему магнитному полю, действующему на него).

Правительство Англии не единожды просило Майкла Фарадея о помощи в решении проблем, связанных с техническими вопросами. Учёный разрабатывал программу оснащения маяков, методы борьбы с коррозией кораблей, выступал судебным экспертом. Будучи по природе человеком добродушным и миролюбивым, наотрез отказался участвовать в создании химического оружия.

В 1848 году королева Виктория подарила Фарадею дом на левом берегу Темзы, Хэмптон-Корт. Британская королева оплачивала расходы и налоги по дому. Учёный с семьёй перебрались в него, оставив дела в 1858 году.

В 1862 году выдвинул гипотезу о движении спектральных линий в магнитном поле. Эту теорию смог подтвердить Питер Зееман в 1897 году, за что в 1902 году получил Нобелевскую премию. Зееман назвал автором идеи Фарадея.

Умер Майкл Фарадей за рабочим столом 25 августа 1867 года в возрасте 75 лет. Похоронен рядом с женой на Хайгейтском кладбище в Лондоне. Учёный просил перед смертью о скромных похоронах, поэтому пришли только родственники.

Интересные факты

Фарадей, М. История свечи / М. Фарадей. – Москва: Наука, 1980. – 127 с.

— Несмотря на загруженность по работе, Фарадей находил время на детей. Он написал цикл лекций «История свечи», которые издаются и сейчас.

— Портрет учёного имеется на английской купюре достоинством 20 фунтов, выпущенной в 1991-1999-м годах.

— Профессор Дэви не сразу ответил на настойчивые просьбы Фарадея, с которыми он обращался по поводу работы. Только после временной потери зрения в результате неудачного опыта, профессор решил пригласить настойчивого юношу.

— После того, как Фарадей вернулся с Дэви и его семьёй из Европы, ему пришлось ждать назначения на должность ассистента. Молодой человек зря времени не терял, он устроился в Королевский институт посудомойщиком.

— Открытия Фарадея завоевали широчайшее признание во всём научном мире; его именем впоследствии были названы законы, явления, единицы физических величин и т.д. Русский физик А. Г. Столетов так охарактеризовал значение Фарадея в развитии науки: «Никогда со времён Галилея свет не видал стольких поразительных и разнообразных открытий, вышедших из одной головы». В честь Майкла Фарадея Британское химическое общество учредило медаль Фарадея – одну из почётнейших научных наград.

— Джеймс Клерк Максвелл написал о Фарадее следующее: «Способ, которым Фарадей использовал свою идею силовых линий, чтобы координировать явления электромагнитной индукции, доказывает, что он был математиком высокого порядка – одним из тех, у кого математики будущего могут черпать ценные и плодотворные методы».

— Эйнштейн тоже отмечал вклад Майкла Фарадея в науку: «Со времени обоснования теоретической физики Ньютоном наибольшие изменения в её теоретических основах, другими словами, в нашем представлении о структуре реальности, были достигнуты благодаря исследованиям электромагнитных явлений Фарадеем и Максвеллом». И так как Эйнштейну довелось проживать в разное время во многих странах и городах, неизменно в его рабочем кабинете висели три портрета: Ньютона , Фарадея и Максвелла.

Музей Фарадея

В 1973 году в Королевском институте открыт музей , рассказывающий о жизни и трудах Майкла Фарадея. Он занимает центральное здание, стоящее на Албемарл-стрит и открыт для всех желающих.

Часть большой экспозиции размещена за стеклом в галерее стендов, а ряд приборов в рабочем беспорядке разместился на столе учёного и в окружающих шкафах. Осматривать экспозицию музея можно без посторонней помощи, так как каждый экспонат снабжен поясняющей табличкой, и, в целом, на стендах достаточно справочной информации. Есть стенды с информацией и приборами, посвящённые электрохимии, электромагнитной индукции, магнетизму и свету, силовым полям, а также стенд с биографическими материалами — фотографиями и дневниками Фарадея.

Спустившись в подвал, можно оказаться в воссозданной физико-химической лаборатории учёного. Здесь есть все устройства, которые Фарадей изобрёл сам или использовал для своих опытов. Первый в мире генератор электричества в виде динамо-машины, магнитно-искровой аппарат, вакуумный насос и многое другое. Все устройства выполнены из меди, латуни.

Книги Майкла Фарадея

Литература о Майкле Фарадее

Материал подготовлен отделом производственной литературы

г. Владимир, ул. Дзержинского, д. 3
E-mail: [email protected]

Тел. (4922) 32-32-02 (доб. 260)