Faradaya i elektromagnetyzmu

W 1791 roku włoski anatom Luigi Galvani (1737-98) przypadkowo odkrył, że mięśnie wypreparowanej żaby kurczą się, jeśli są jednocześnie dotykane mosiężnymi i żelaznymi sondami. Włoski fizyk Alessandro Volta (1745-1827) przypisał ten efekt kontaktowi dwóch różnych metali.

W 1800 roku w liście do prezesa Towarzystwa Królewskiego Josepha Banksa (1743-1820) Volta ogłosił stworzenie urządzenia zdolnego do wytwarzania prądu stałego. To był tzw „Słup galwaniczny” składający się z naprzemiennych dysków cynkowych i miedzianych oddzielonych tekturowymi przekładkami nasączonymi słoną wodą.

Naukowcy natychmiast zdali sobie sprawę ze znaczenia tego wynalazku. Wkrótce Anglik Humphrey Davy (1778-1829) opracował potężniejszy „filar” zwany baterią galwaniczną, który pozwolił mu po raz pierwszy wyizolować szereg pierwiastków chemicznych: sód, potas, magnez, wapń, stront i bar. W 1813 roku Davy przyjął młodego mężczyznę o imieniu Michael Faraday jako asystenta w Instytucie Królewskim.

Faraday, syn biednego kowala, urodził się 22 września 1791 roku w Newington w hrabstwie Surrey.Zdołał zdobyć jedynie wykształcenie podstawowe iw wieku 14 lat został terminatorem u jednego z londyńskich introligatorów. Zawód introligatora dał młodemu człowiekowi możliwość czytania książek przechodzących przez jego ręce. Faraday był pod szczególnym wrażeniem artykułu o elektryczności w Encyklopedii Britannica. W 1810 wstąpił do miejskiego towarzystwa filozoficznego, co pozwoliło mu na słuchanie wykładów i przeprowadzanie eksperymentów.

Kiedy jego praktyka zakończyła się w 1812 roku, Faraday porzucił karierę introligatora. Davy, który chwilowo stracił wzrok w wyniku eksplozji w laboratorium, uczynił go swoim asystentem. W latach 1813-15 Davy zabrał go w podróż do Francji i Włoch, gdzie poznał wielu wybitnych naukowców, m.in. Voltę i Ampère.

Elektryczność i magnetyzm

W 1820 roku duński fizyk Hans Oersted (1777-1851) odkrył, że prąd elektryczny przepływający przez drut odchyla igłę kompasu. Odkrycie to wzbudziło wielkie zainteresowanie i wkrótce w Paryżu Andre Ampere (1775-1836), widząc demonstrację tego eksperymentu przeprowadzonego przez swojego rodaka François Arago (1786-1853), przystąpił do stworzenia fundamentalnej teorii elektromagnetyzmu.

Ampere odkrył, że przewody przewodzące prąd w tym samym kierunku przyciągają się, przewody przewodzące prądy przeciwne odpychają się, a zwój drutu, przez który przepływa prąd (nazywa go solenoidem), zachowuje się jak magnes. Zaproponował również wykorzystanie odchylenia pobliskiej igły magnetycznej do pomiaru wielkości prądu - pomysł, który wkrótce doprowadził do wynalezienia galwanometru.

W tym czasie Faraday wyraził pogląd, że wokół przewodnika z prądem tworzą się zamknięte linie sił. W październiku 1821 rtworzy urządzenie demonstrujące obrót magnesu wokół przewodu z prądem lub drutu wokół nieruchomego magnesu. Była to pierwsza konwersja energii elektrycznej na energię mechaniczną.

Obecna generacja
Nie przerywając badań chemicznych, Faraday odkrył, w jaki sposób można wytworzyć prąd elektryczny za pomocą pola magnetycznego. Odkrycia tego dokonał w sierpniu 1831 roku niemal przez przypadek.

Próbując odkryć związek między polem magnetycznym a prądem elektrycznym, owinął dwie cewki wokół żelaznego pręta, a następnie połączył jedną z nich z baterią, aby wytworzyć pole magnetyczne, a drugą zamknął galwanometrem. pierwszej cewce nic się nie działo, ale Faraday zauważył, że wskazówka galwanometru drgała w momencie pojawienia się lub zaniku prądu w pierwszej cewce. Doszedł do wniosku, że prąd powoduje zmianę pola magnetycznego.

W 1824 roku Arago zauważył, że obrót miedzianego dysku odchyla igłę kompasu znajdującą się nad nim. Przyczyna tego efektu nie była znana. Faraday uważał, że obracanie się dysku w polu magnetycznym powoduje generowanie w nim prądu elektrycznego, który z kolei wytwarza pole magnetyczne odchylające igłę.

W październiku 1831 roku skonstruował podobne urządzenie, w którym miedziany dysk obracał się między biegunami magnesu w kształcie podkowy.

Środek i krawędź dysku były podłączone do galwanometru, który wskazywał przepływ prądu stałego. Trzy miesiące po tym odkryciu Faraday wynalazł transformator i generator elektryczny, którego konstrukcja nie zmieniła się radykalnie do dziś.

Prawa elektrolizy

Faraday był w stanie zastosować swoją wiedzę o elektryczności do chemii, formułując podstawowe prawa elektrolizy.Wprowadził do użytku naukowego terminy „anoda”, „katoda”, „kation”, „elektroda” i „elektrolit”. Po zbadaniu wyładowań elektrostatycznych wykazał, że reprezentują one krótkotrwały prąd elektryczny.

W 1839 roku Faradaya pogorszył się stan zdrowia i przerwał prace badawcze, które jednak w 1845 roku wznowił, zainteresowany wpływem pola magnetycznego na światło spolaryzowane. Odkrył, że do obracania płaszczyzny polaryzacji można użyć silnego elektromagnesu. To doprowadziło go do stworzenia elektromagnetycznej teorii światła, którą później sformułował w formie matematycznej James Clerk Maxwell (1831-79).

Faraday przestał pracować w Royal Institution w 1862 roku, po czym żył w odosobnieniu w pokojach przyznanych mu przez królową Wiktorię w Pałacu Hampton Court, gdzie zmarł 25 sierpnia 1867 roku.