Faradėjus ir elektromagnetizmas

Faradėjus ir elektromagnetizmas1791 m. italų anatomas Luigi Galvani (1737–1798) atsitiktinai atrado, kad išpjaustytos varlės raumenys susitraukia, jei juos vienu metu liečia žalvario ir geležies zondai. Italų fizikas Alessandro Volta (1745-1827) šį poveikį priskyrė dviejų skirtingų metalų kontaktui.

1800 m. laiške Karališkosios draugijos prezidentui Džozefui Banksui (1743–1820) Volta paskelbė apie įrenginio, galinčio gaminti nuolatinę elektros srovę, sukūrimą. Tai buvo vadinamasis "Voltainis stulpas", sudarytas iš kintamų cinko ir vario diskų, atskirtų sūriame vandenyje suvilgytais kartoniniais skirstytuvais.

Mokslininkai iš karto suprato šio išradimo svarbą. Netrukus anglas Humphrey Davy (1778–1829) sukūrė galingesnį „stulpą“, vadinamą galvanine baterija, kuri leido jam pirmą kartą išskirti daugybę cheminių elementų: natrio, kalio, magnio, kalcio, stroncio ir bario. 1813 m. Davy priėmė jaunuolį, vardu Michael Faraday, į karališkosios institucijos padėjėją.

Faradėjus, neturtingo kalvio sūnus, gimė 1791 m. rugsėjo 22 d. Niuingtone, Surėjaus valstijoje.Jis sugebėjo įgyti tik pradinį išsilavinimą ir, būdamas 14 metų, mokėsi pas vieną iš Londono knygrišių. Knygnešio profesija jaunuoliui suteikė galimybę skaityti pro rankas einančius knygas. Faradėjų ypač sužavėjo Encyclopedia Britannica straipsnis apie elektrą. 1810 m. įstojo į miesto filosofinę draugiją, kuri leido klausytis paskaitų ir atlikti eksperimentus.

Kai jo stažuotė baigėsi 1812 m., Faradėjus atsisakė knygrišio karjeros. Deivis, kuris laikinai buvo aklas dėl sprogimo laboratorijoje, paskyrė jį savo padėjėju. 1813-15 m Davy nuvežė jį į kelionę į Prancūziją ir Italiją, kur jie susitiko su daugeliu iškilių mokslininkų, įskaitant Voltą ir Ampère'ą.

Elektra ir magnetizmas

1820 m. danų fizikas Hansas Oerstedas (1777-1851) atrado, kad elektros srovė, tekanti per laidą, nukreipia kompaso adatą. Šis atradimas sukėlė didelį susidomėjimą ir netrukus Paryžiuje Andre Ampere'as (1775-1836), pamatęs šio eksperimento demonstravimą, kurį atliko jo tautietis François Arago (1786-1853), ėmėsi kurti pagrindinę elektromagnetizmo teoriją.

Ampere'as išsiaiškino, kad laidai, kuriais teka srovės ta pačia kryptimi, traukia, laidai, kuriais teka priešingos srovės, atstumia, o laido ritė, per kurią teka srovė (jis vadina tai solenoidu), elgiasi kaip magnetas. Jis taip pat pasiūlė naudoti netoliese esančios magnetinės adatos nukreipimą, kad būtų galima išmatuoti srovės dydį - idėją, kuri netrukus paskatino galvanometro išradimą.

Tuo metu Faradėjus išreiškė mintį, kad aplink srovę nešantį laidininką susidaro uždaros jėgos linijos. 1821 metų spalio mėnjis sukuria prietaisą, kuris demonstruoja magneto sukimąsi aplink srovę tekančią laidą arba vielos aplink stacionarų magnetą. Tai buvo pirmasis elektros energijos pavertimas mechanine energija.

Dabartinė karta
Nestabdydamas cheminių tyrimų, Faradėjus išsiaiškino, kaip naudojant magnetinį lauką galima sukurti elektros srovę. Šį atradimą jis padarė 1831 m. rugpjūtį beveik atsitiktinai.

Bandydamas atrasti ryšį tarp magnetinio lauko ir elektros srovės, jis apvyniojo dvi rites aplink geležinį strypą, vieną iš jų prijungė prie akumuliatoriaus, kad sukurtų magnetinį lauką, o kitą uždarė galvanometru. pirmoji ritė, nieko neįvyko, bet Faradėjus pastebėjo, kad galvanometro adata susitraukė tuo momentu, kai atsirado arba dingo srovė pirmoje ritėje. Jis padarė išvadą, kad srovė sukelia magnetinio lauko pokyčius.

1824 m. Arago pastebėjo, kad vario disko sukimasis nukreipia virš jo esančią kompaso adatą. Šio poveikio priežastis nebuvo žinoma. Faradėjus manė, kad disko sukimasis magnetiniame lauke sukėlė jame elektros srovę, kuri savo ruožtu sukūrė magnetinį lauką, kuris nukreipia adatą.

1831 m. spalį jis sukonstravo panašų įrenginį, kuriame tarp pasagos magneto polių sukosi varinis diskas.

Disko centras ir kraštas buvo prijungti prie galvanometro, rodančio nuolatinės srovės srautą. Praėjus trims mėnesiams po šio atradimo, Faradėjus išrado transformatorių ir elektros generatorių, kurių konstrukcija iš esmės nepasikeitė iki šiol.

Elektrolizės dėsniai

Savo žinias apie elektrą Faradėjus galėjo pritaikyti chemijoje, suformuluodamas pagrindinius elektrolizės dėsnius.Jis įvedė mokslinius terminus „anodas“, „katodas“, „katijonas“, „elektrodas“ ir „elektrolitas“. Ištyręs elektrostatines iškrovas, jis parodė, kad jos yra trumpalaikė elektros srovė.

1839 m. Faradėjaus sveikata pablogėjo ir jis nutraukė mokslinius tyrimus, bet 1845 m. jį atnaujino, domėdamasis magnetinio lauko poveikiu poliarizuotai šviesai. Jis atrado, kad poliarizacijos plokštumai pasukti galima panaudoti galingą elektromagnetą. Tai paskatino jį sukurti elektromagnetinę šviesos teoriją, kurią vėliau matematine forma suformulavo Jamesas Clerkas Maxwellas (1831–1879).

Faradėjus nustojo dirbti Karališkojoje institucijoje 1862 m., po to gyveno nuošaliai karalienės Viktorijos jam suteiktuose kambariuose Hampton Court rūmuose, kur jis mirė 1867 m. rugpjūčio 25 d.

Patariame perskaityti:

Kodėl elektros srovė pavojinga?