Майкл Фарадей - биография, жизнь и открытия физика

Майкл Фарадей – прародитель электромагнитного поля, ученый-исследователь, химик. Создатель первой концепции электродвигателя и трансформатора.

Многие считали его владыкой молний и королем физики, но он оставался скромным учителем, верил в Высшее Божество и поклонялся величественным загадкам Природы. Это был Майкл Фарадей, раскрывший невидимые тайны. Судьба подарила ему возможность, но ему нужно было увидеть и правильно использовать ее. И он был умным тринадцатилетним мальчиком, который не упустил свой шанс.

Пока человечество будет пользоваться преимуществами электричества, оно не забудет Фарадея. Так считал Герман Гельмгольц.

Содержание

Детство

Майкл Фарадей родился 22 сентября 1791 года в маленьком городе Ньюингтон-Баттс рядом с Лондоном. Его отца звали Джеймс Фарадей, и он работал кузнецом, а мама – Маргарет Фарадей. В семье было четверо детей, в том числе будущий ученый, его брат Роберт и две сестры – Элизабет и Маргарет. Семья жила на зарплату отца, поэтому у них не было много денег.

Когда Майклу было 13 лет, ему пришлось бросить школу и искать работу. Он устроился в книжную лавку переплетчиком, которая принадлежала французскому эмигранту по имени Рибо. Так началась трудовая карьера будущего великого ученого.

Мальчик усердно работал, оформляя книгу за книгой, но еще больше читал их. Он изучил все, что попадалось ему под руку, особенно заинтересовали его работы по химии и физике. Не прошло и много времени, как он сам захотел провести эксперимент, чтобы убедиться в правильности описания в книге. Он придумал первый источник тока, который назвал «Лейденская банка». Майкл нашел поддержку у отца и брата.

В 1810 году, в 19 лет молодой человек стал членом философского клуба и активно участвовал в лекциях по астрономии и физике. Он всегда открыто высказывал свое мнение о темах лекций, что привлекло внимание ученого сообщества. Один из постоянных клиентов книжной лавки, Уильям Денс, подарил ему билет на лекции по физике и химии, которые читал Гемфри Дэви, известный своими открытиями в области электрохимии и открытием химических элементов, таких как кальций, калий, натрий, бор, барий.

Майкл Фарадей очень внимательно записал лекции Дэви, затем оформил для них красивую обложку и отправил в подарок автору. В письме к подарку он попросил ученого помочь ему найти работу в Королевском институте. Дэви был впечатлен талантом этого молодого человека, и через некоторое время Майкла приняли на работу в химической лаборатории. В то время ему было 22 года, и у него было только начальное образование.

Пока Майкл исполнял свои обязанности лаборанта, он также помогал профессору готовить лекции и присутствовал на них. Дэви разрешил Фарадею проводить свои собственные химические эксперименты из-за его усердия и добросовестности, и вскоре Майкл стал самым необходимым помощником профессора.

В 1813 году Дэви отправился в путешествие по Европе и пригласил Фарадея с собой в качестве секретаря. В течение двух лет путешествия Майкл познакомился со многими выдающимися учеными, такими как Жозеф Луи Гей-Люссак, Андре-Мари Ампер, Алессандро Вольта.

По возвращении в Лондон в 1815 году, профессор назначил Майкла своим помощником. В то же время молодой человек продолжал проводить свои собственные эксперименты. За свою жизнь Майкл провел около тридцати тысяч научных опытов. Его педантичность и усердие прославили его, современники называли его "королем экспериментаторов".

Фарадей тщательно фиксировал ход и результаты всех своих экспериментов в своем дневнике. Всего было накоплено несколько десятков таких дневников, которые были опубликованы в 1931 году.

В 1816 году Фарадей выпустил свою первую книгу, а через три года количество его публикаций выросло до сорока.

Все эксперименты, проводимые в 1820 году, были посвящены изучению химических свойств металлов. Ученый провел ряд опытов с различными металлами и обнаружил, что добавление никеля к стали предотвращает ее окисление. Несмотря на значимость этого открытия, металлурги того времени не приняли к нему должного внимания, и нержавеющая сталь появилась лишь значительно позже.

Кроме того, в 1820 году Майкл получил должность технического смотрителя в Королевском институте. В течение следующего года он посвятил себя изучению физики, отошед от химии. Его авторитет в научном сообществе был уже устоявшимся, и его статья о принципах электродвигателя стала отправной точкой в развитии промышленной электротехники.

Электромагнитное поле

В 1820 году начались опыты ученого по изучению взаимодействия электричества и магнитного поля. К тому времени уже существовало понятие «источник постоянного тока», описанное Вольтом, а также были известны электрическая дуга, электролиз и электромагнит. Электростатика и электродинамика находились в активном развитии, и результаты опытов Савара, Био, Лапласа в области магнетизма и электричества были широко известны. Также был опубликован научный труд Ампера по исследованиям электромагнетизма.

В 1821 году Майкл Фарадей опубликовал свою работу под названием «Новые явления в электромагнетизме и теория магнетизма». В этом труде были представлены результаты экспериментов с использованием магнитного компаса, который вращается вокруг своего полюса. Фактически ученый доказал, что электрическая энергия может легко превращаться в механическую. Он стал создателем самого простого, но в то же время первого электрического двигателя.

В 1823 году Фарадей был избран членом-корреспондентом Парижской Академии наук.

В начале 1824 года Майкл стал членом Лондонского королевского общества. Во время голосования Дэви выступил против него.

Год спустя, Фарадея назначили на должность профессора Дэви, и он стал руководить лабораторией физики и химии Королевского института.

С 1821 года и в течение десяти лет Фарадей не опубликовал ни одной научной работы. В 1831 году он получил звание профессора военной академии Вулиджа, а через два года занял место профессора химии в Королевском институте, участвовал в научных дискуссиях и читал лекции на научных конференциях.

В 1820-м году один ученый заинтересовался исследованиями Ганса Эрстеда о движении электрического тока по цепи, которое вызывало магнитное отклонение. Это обстоятельство свидетельствовало о том, что электрический ток порождает магнетизм. Фарадей смело предположил, что именно магнетизм может вызывать электрический ток. В 1822 году ученый впервые сформулировал эту теорию, о чем еще можно найти записи. В течение следующих десяти лет Фарадей проводил эксперименты и пытался разгадать загадку электромагнитной индукции.

Идея пришла в голову ученому 29 августа 1831 года. Он придумал устройство, состоящее из железного кольца с многочисленными витками проволоки, намотанной по обеим его сторонам. Одну половину кольца, которую замыкала проволока, он оснастил магнитной стрелкой. Вторая обмотка кольца подключалась к источнику питания.

При включении тока стрелка двигалась в одну сторону, а при выключении — в другую. Майкл сделал вывод, что магнитизм преобразуется в электроэнергию с помощью магнита.

Это открытие получило название электромагнитная индукция. Благодаря этому явлению стало возможным создать источник тока — электрогенератор.

После этого открытия Фарадей начал серию новых экспериментов, из которых вышла его работа "Экспериментальные исследования по электричеству". Своими опытами ученый смог доказать, что источник возникновения электрического тока универсален и не зависит от способа его извлечения.

В 1832 году Фарадей был удостоен своей первой награды — медали Копли.

Майкл Фарадей первым создал трансформатор и ввел понятие "диэлектрическая проницаемость". В 1836 году после множества опытов и исследований он смог доказать, что заряд тока воздействует исключительно на оболочку проводника, а объекты внутри этой оболочки остаются неподверженными воздействию.

Исследования известного ученого затрагивали не только область физики. В 1824 году он открыл изобутилен и бензол, а также вывел формулу жидкого хлора. Благодаря работам Фарадея были обнаружены углекислый газ, сероводород, этилен, аммиак, оксид азота и гексахлоран.

В 1835 году у ученого начались проблемы со здоровьем, и в течение двух лет он не мог заниматься научной деятельностью. Возможной причиной его болезни был постоянный контакт с паров ртути, которые использовались в его экспериментах. После выздоровления он вернулся к работе, но вскоре снова заболел.

В 1840 году его состояние ухудшилось, появилась слабость и кратковременная потеря памяти. На этот раз ученому потребовалось целых четыре года, чтобы полностью выздороветь. Врачи рекомендовали ему сменить обстановку, и в 1841 году Фарадей отправился в Европу.

Майкл Фарадей испытывал финансовые трудности всю свою жизнь. Его ежегодный доход составлял всего 22 фунта. В 1841 году общественность обратилась к премьер-министру Уильяму Лэму, и тот вынужден был увеличить пенсию ученого до 300 фунтов в год.

В 1845 году ученый радовал мировое сообщество несколькими новыми открытиями. Так появился известный «эффект Фарадея», который показывал, как меняется плоскость поляризованного света в магнитном поле. Он также открыл диамагнетизм.

Фарадей часто получал запросы от правительства Англии, связанные с необходимостью решения различных технических проблем. Майкл занимался разработкой освещения маяков, разрабатывал способы борьбы с коррозией на кораблях, давал заключения в качестве судебного эксперта. Добродушный и миролюбивый, Фарадей настойчиво отказался разрабатывать химическое оружие, которое планировали использовать во время Крымской войны против России.

В 1848 году Майкл был одарен настоящим королевским подарком — домом Хэмптон-Корт на левом берегу реки Темзы. Содержание дома и все налоги оплачивала сама королева Британии Виктория. В 1858 году, когда ученый ушел на покой, он поселился в этом доме.

Вопреки тому, что Майкл посвятил себя науке, он нашел счастье в личной жизни. Сару Барнард, сестру своего друга, он взял в жены. На момент свадьбы ему было тридцать, а ей всего двадцать лет. 12 июня 1821 года они поженились скромно. Фарадей считал этот день самым счастливым в своей жизни.

После свадьбы молодожены жили на верхнем этаже Королевского института, так как у них не было своего жилья. У них не было детей, но они взяли на воспитание сироту – племянницу по имени Джейн.

Майкл и его супруга были членами протестантской общины «сандеманиан». Майкл служил диаконом в лондонской общине и часто избирался старейшиной. Вместе супруги прожили 46 лет в счастливом браке.

Смерть

Фарадей был часто и серьезно болен. Когда его здоровье позволяло, он возобновлял свою работу. В 1862 году он выдвинул гипотезу о движении спектральных линий в магнитном поле, но не смог ее подтвердить. Подтверждение этой теории было найдено только в 1897 году ученым Питером Зееманом. За это открытие ему была присуждена Нобелевская премия в 1902 году.

Питер честно признал, что автором идеи был Фарадей.

Великий ученый скончался 25 августа 1867 года, в своем рабочем кабинете. Он не дожил всего лишь до 76-летия. Фарадей был похоронен на Хайгейтском кладбище в Лондоне. Перед своей кончиной он настаивал на скромных похоронах, поэтому на церемонии присутствовали лишь близкие люди. На его могиле установлена плита с его именем, датой рождения и смерти.

Вопреки тому, что Фарадей был очень занят работой, он всегда находил время для своих детей. Он написал цикл лекций с названием «История свечи», который до сих пор издаётся.
Портрет учёного изображен на английской банкноте номиналом в 20 фунтов, выпущенной в 1991-1999 годах.
Профессор Дэви не сразу откликнулся на настойчивые просьбы Фарадея, которые тот ему направлял относительно работы. Только после временного потери зрения в результате неудачного эксперимента профессор пригласил настойчивого юношу.
После возвращения из Европы вместе с семьей Дэви, Фарадею пришлось подождать назначения на должность ассистента. Несмотря на это, молодой человек не терял времени зря и нашёл работу помощником посудомойщика в Королевском институте.