Engelske fysikern Michael Faraday, som växte upp i en fattig familj, blev en av de största vetenskapsmännen i mänsklighetens historia. Hans enastående prestationer gjordes vid en tidpunkt då vetenskap var lott för människor som föddes i privilegierade familjer. Enheten för elektrisk kapacitans, farad, är uppkallad efter honom.
Faraday (fysiker): kort biografi
Michael Faraday föddes den 22 september 1791 i den brittiska huvudstaden London. Han var det tredje barnet i familjen till James och Margaret Faraday. Hans far var en smed som var vid dålig hälsa. Innan giftermålet arbetade hans mamma som piga. Familjen levde i fattigdom.
Fram till 13 års ålder gick Michael i en lokal skola där han fick sin grundutbildning. För att hjälpa familjen började han arbeta som budbärare i en bokhandel. Pojkens flit imponerade på hans arbetsgivare. Ett år senare befordrades han till bokbindarlärling.
Bokbinderi och vetenskap
Michael Faraday ville veta mer om världen; han var inte begränsad till restaurering av böcker. Efter idogt dagligt arbete ägnade han all sin lediga tid åt att läsa böcker som han bundit in.
Långsamt upptäckte han att han var intresserad av vetenskap. Han gillade särskilt två böcker:
- The Encyclopædia Britannica är källan till hans kunskap om elektricitet och mycket mer.
- Chemistry Talks - 600 sidor av tillgänglig kemi av Jane Marset.
Han var så förälskad att han började lägga en del av sin ringa inkomst på kemikalier och apparater för att bekräfta sanningen i det han läste.
Medan han utökade sin vetenskapliga kunskap hörde han att den välkände vetenskapsmannen John Tatum var på väg att hålla en serie offentliga föreläsningar om naturfilosofi (fysik). För att delta i föreläsningarna fick man betala en avgift på en shilling - för mycket för Michael Faraday. Hans äldre bror, en smed, imponerad av sin brors växande hängivenhet för vetenskapen, gav honom det nödvändiga beloppet.
Möt Humphrey Davy
Faraday tog ytterligare ett steg mot vetenskapen när William Dance, en bokhandelskund, frågade Michael om han ville få biljetter till föreläsningar på Royal Institution.
Föreläsaren, Sir Humphry Davy, var en av världens mest kända forskare för dagen. Faraday hoppade på chansen och deltog i fyra föreläsningar om ett av de nyaste problemen inom kemi - bestämning av surhet. Han tittade på experimenten som Davy genomförde i föreläsningar.
Det här var världen han ville leva i. Faraday förde anteckningar och gjorde sedan så många tillägg till anteckningarna att han tog fram ett 300-sidigt manuskript, som han själv band och skickade till Davy som ett teckentack.
Vid den här tiden, på bakgården till en bokhandel, började Michael utföra mer komplexa experiment för att skapa ett elektriskt batteri av kopparmynt och zinkskivor åtskilda av vått s altpapper. Han använde det för att bryta ner kemikalier som magnesiumsulfat. Humphry Davy var en pionjär inom detta kemiområde.
I oktober 1812 upphörde Faradays lärlingsperiod och han började arbeta som bokbindare för en annan arbetsgivare som han tyckte var osmaklig.
Det skulle inte finnas någon lycka, men olyckan hjälpte
Och sedan var det en glad händelse för Faraday. Som ett resultat av ett misslyckat experiment blev Humphry Davy skadad: detta påverkade tillfälligt hans förmåga att skriva. Michael lyckades föra anteckningar i flera dagar åt Davy, som var imponerad av boken han skickade till honom.
När den korta arbetsperioden som assistent tog slut skickade Faraday ett meddelande till vetenskapsmannen och bad honom att anställa honom som sin assistent. Kort därefter fick en av Davys labbassistenter sparken för tjänstefel, och Humphrey frågade Michael om han ville fylla den lediga tjänsten.
Skulle han vilja arbeta på Royal Institute med en av de mest kända forskarna i världen? Det var en retorisk fråga.
Karriär på den kungliga institutionen
Faraday tillträdde den 1 mars 1813, vid 21 års ålder.
Han fick bra bet alt och fick ett rum att bo på på Kungliga Institutets vind. Michael var mycket nöjd och hans koppling till denna institution är inte längreavbröts i 54 år, under vilka han hann bli professor i kemi.
Faradays uppgift var att förbereda utrustning för experiment och föreläsningar på Kungliga institutionen. Först tog han itu med kvävetriklorid, en sprängämne som skadade Davy. Michael förlorade också kort medvetandet under nästa explosion, och när Humphrey skadades igen stoppades experiment med denna förening.
Efter 7 månader på Royal Institution tog Davy Faraday med sig på en 18 månader lång turné i Europa. Under denna tid hann Michael träffa stora forskare som Andre-Marie Ampère i Paris och Alessandro Volta i Milano. På ett sätt ersatte turnén hans universitetsutbildning - Faraday lärde sig mycket under den här tiden.
Under större delen av turnén var han dock olycklig, eftersom han förutom vetenskapligt och sekreterararbete var tvungen att vänta på Davy och hans fru. Vetenskapsmannens fru ansåg inte att Faraday var lika på grund av sitt ursprung.
Efter att ha återvänt till London föll allt på plats. Kungliga Institutet förnyade Michaels kontrakt och höjde hans ersättning. Davy började till och med nämna sin hjälp i vetenskapliga artiklar.
År 1816, vid 24 års ålder, höll Faraday sin första föreläsning om materiens egenskaper. Det ägde rum i Stadsfilosofiska sällskapet. Samtidigt publicerade han sin första vetenskapliga artikel om analys av kalciumhydroxid i Science Quarterly.
År 1821, vid 29 års ålder, befordrades Faraday till chef för hushållet och laboratoriet vid Royal Institute. I sammahan gifte sig med Sarah Barnard. Michael och hans fru bodde på institutet under större delen av de kommande 46 åren, inte längre på vinden, utan i det bekväma utrymme som en gång ockuperades av Humphry Davy.
År 1824 präglades biografin om Faraday (fysik) av hans val till Royal Society. Detta var ett erkännande av att han hade blivit en framstående vetenskapsman.
År 1825 blev fysikern Faraday chef för laboratoriet.
1833 blev han Fullers professor i kemi vid Royal Institution of Great Britain. Faraday hade den här positionen resten av sitt liv.
1848 och 1858 ombads han att leda Royal Society, men tackade nej.
vetenskapliga prestationer
Det skulle krävas mer än en bok för att beskriva Faradays upptäckter inom fysiken. Det är ingen slump att Albert Einstein hade fotografier av endast tre vetenskapsmän på sitt kontor: Isaac Newton, James Maxwell och Michael Faraday.
Konstigt nog, även om ordet "fysiker" började användas under vetenskapsmannens liv, gillade han det inte själv, och han kallade sig alltid för filosof. Faraday var en man som gjorde upptäckter genom experiment, och han var känd för att aldrig ge upp de idéer han kom på genom vetenskaplig intuition.
Om han tyckte att idén var värd det, fortsatte han att experimentera trots många misslyckanden tills han uppnådde vad han förväntade sig eller tills han var övertygad om att Moder Natur visade att han hade fel, vilket var extremt sällsynt.
Så vad upptäckte Faraday inom fysiken? Här är några av hans mest anmärkningsvärdaprestationer.
1821: upptäckt av elektromagnetisk rotation
Det var förebudet om vad som så småningom skulle leda till skapandet av elmotorn. Upptäckten baserades på Oersteds teori om de magnetiska egenskaperna hos en tråd som bär en elektrisk ström.
1823: Gaskondensering och kylning
År 1802 föreslog John D alton att alla gaser kunde göras flytande vid låga temperaturer eller höga tryck. Fysikern Faraday bevisade detta empiriskt. Han gjorde först klor och ammoniak till en vätska.
Flytande ammoniak var också intressant eftersom, som Michael Faraday noterade, fysiken i dess förångningsprocess orsakade kylning. Principen att kyla med hjälp av konstgjord avdunstning demonstrerades offentligt av William Cullen i Edinburgh 1756. Forskaren sänkte med hjälp av en pump trycket i kolven med eter, vilket resulterade i att den snabbt avdunstade. Detta orsakade avkylning och is bildades på utsidan av kolven från fukten i luften.
Vikten av Faradays upptäckt var att mekaniska pumpar kunde förvandla en gas till en vätska vid rumstemperatur. Sedan avdunstade vätskan och kylde allt runt omkring, den resulterande gasen kunde samlas upp och komprimeras till en vätska igen med hjälp av en pump, och upprepade cykeln. Så fungerar moderna kylar och frysar.
År 1862, vid världsutställningen i London, demonstrerade Ferdinand Carré världens första kommersiella ismaskin. Bilen använde ammoniak som kylvätska, och detproducerade is med en hastighet av 200 kg per timme.
1825: Upptäckt av bensen
Historiskt sett har bensen blivit ett av de viktigaste ämnena i kemin, både i praktisk mening, det vill säga att det används för att skapa nya material, och i teoretisk mening, för att förstå den kemiska bindningen. En vetenskapsman har upptäckt bensen i den oljiga återstoden av en gasproduktionsanläggning i London.
1831: Faradays lag, formel, fysik för elektromagnetisk induktion
Detta var en extremt viktig upptäckt för framtiden för vetenskap och teknik. Faradays lag (fysik) säger att ett alternerande magnetfält inducerar en elektrisk ström i en krets, och den genererade elektromotoriska kraften är direkt proportionell mot förändringshastigheten för det magnetiska flödet. En av hans möjliga poster är |E|=|dΦ/dt|, där E är EMF och Ф är det magnetiska flödet.
Att flytta en hästskomagnet längs en tråd producerar till exempel en elektrisk ström, eftersom magnetens rörelse orsakar ett växlande magnetfält. Dessförinnan var den enda strömkällan batteriet. Michael Faraday, vars upptäckter inom fysiken visade att rörelse kunde omvandlas till elektricitet, eller, i mer vetenskapliga termer, kinetisk energi kunde omvandlas till elektrisk energi, är alltså ansvarig för att det mesta av energin i våra hem idag produceras från denna princip.
Rotation (kinetisk energi) omvandlas till elektricitet genom elektromagnetisk induktion. Och rotationen erhålls i sin tur genom inverkan av hög ånga på turbinerna.tryck som skapas av energin från kol, gas eller atom, eller trycket från vatten i vattenkraftverk, eller lufttrycket i vindkraftsparker.
1834: elektrolysens lagar
Faraday, fysikern, gjorde ett stort bidrag till skapandet av den nya vetenskapen om elektrokemi. Den förklarar vad som händer vid gränsytan mellan elektroden och det joniserade ämnet. Tack vare elektrokemi använder vi litiumjonbatterier och ackumulatorer som driver modern mobilteknik. Faradays lagar är viktiga för vår förståelse av elektrodereaktioner.
1836: uppfinning av den skärmade kameran
Fysikern Faraday upptäckte att när en elektrisk ledare laddas ackumuleras all överskottsladdning på dess yttre sida. Det betyder att det inte uppstår någon extra kostnad i ett rum eller en bur av metall. Till exempel är en person klädd i en Faraday-kostym, det vill säga med metallfoder, inte utsatt för extern elektricitet. Förutom att skydda människor kan Faraday-buren användas för att utföra elektriska eller elektrokemiska experiment som är känsliga för yttre störningar. Avskärmade kameror kan också skapa döda zoner för mobil kommunikation.
1845: upptäckten av Faraday-effekten - den magneto-optiska effekten
Ett annat viktigt experiment i vetenskapshistorien var det första som bevisade sambandet mellan elektromagnetism och ljus, vilket 1864 fullständigt beskrevs av James Clerk Maxwells ekvationer. Fysikern Faraday slog fast att ljus är en elektromagnetisk våg: Närmotsatta magnetiska poler var på samma sida, detta hade en effekt på den polariserade strålen, vilket därmed bevisar sambandet mellan magnetisk kraft och ljus…
1845: upptäckten av diamagnetism som en egenskap hos all materia
De flesta känner till ferromagnetism med vanliga magneter som exempel. Faraday (fysiker) upptäckte att alla ämnen är diamagnetiska - svagt för det mesta, men det finns också starka. Diamagnetism är motsatt riktningen för det applicerade magnetfältet. Till exempel, om du placerar nordpolen nära en starkt diamagnetisk substans, kommer den att stöta bort. Diamagnetism i material, inducerad av mycket starka moderna magneter, kan användas för att uppnå levitation. Även levande ting som grodor är diamagnetiska och kan sväva i ett starkt magnetfält.
Slut
Michael Faraday, vars upptäckter inom fysiken revolutionerade vetenskapen, dog den 25 augusti 1867 i London vid 75 års ålder. Hans fru Sarah levde längre. Paret hade inga barn. Han var en troende kristen hela sitt liv och tillhörde en liten protestantisk sekt som hette sandemanerna.
Även under sin livstid erbjöds Faraday att begravas i Westminster Abbey, tillsammans med kungar och drottningar av Storbritannien och vetenskapsmän som Isaac Newton. Han tackade nej till en mer blygsam ceremoni. Hans grav, där Sarah också är begravd, finns på Highgate Cemetery i London.
