Фарадей Майкл (1791-1867) английский физик, основоположник учения об электромагнетизме. Родился близ Лондона в семье кузнеца. Подростком поступил на работу в переплётную мастерскую, где пристрастился к чтению научных книг. Поворотная точка в судьбе Фарадея - встреча в возрасте 21 года с выдающимся английским химиком Г.Дэви, взявшим талантливого юношу в ассистенты. С этого момента увлечение Фарадея физикой и химией превратилось в профессию.
К 1818 году относится первая научная работа Фарадея по физике, посвящённая исследованию «поющего пламени». В 1820 году Фарадей провёл несколько опытов по выплавке сталей, содержащих никель. Эта работа считается открытием нержавеющей стали.
|
В 1821 году Фарадей впервые в мире осуществил «магнитное вращение». Ему удалось заставить вращаться магнит вокруг проводника с током, а также проводник с током вокруг магнита. Это была первая в мире действующая модель электродвигателя!
Прибор Фарадея был устроен просто: он состоял из двух металлических сосудов с ртутью и двух стержневых магнитов, причём левый из них был прикреплён к дну сосуда на шарнире, а правый неподвижно (см. рисунок). Сверху в сосуды, касаясь ртути, опускалась проволока, соединявшая оба сосуда так, что образовывалась электрическая цепь. Заметим, что над левым сосудом с подвижным магнитом проволока была закреплена неподвижно, а над правым сосудом с неподвижным магнитом, наоборот, проволока была закреплена на шарнире и могла двигаться.
При подключении источника тока магнит в левой чаше и проволока в правой чаше начинали быстро вращаться. Поменяв «плюс» с «минусом» можно было наблюдать, что направление вращения подвижных частей (магнита слева и проволоки справа) менялось на противоположное. Думаем ли мы теперь, глядя на впечатляющие махины электродвигателей судов и электровозов, что они с их исполинской мощью есть порождение несложного прибора Фарадея!
В 1823 году Фарадеем было произведено одно из важнейших открытий в области физики - он впервые добился сжижения газа (хлора) и установил простой, но действенный метод обращения газов в жидкость.
В течение 10 лет после открытия «магнитного вращения» Фарадей занимался исследованием связи между электрическими и магнитными явлениями. Благодаря этому в 1831 году он сделал свое самое значительное открытие в физике. Фарадей обнаружил и исследовал явление электромагнитной индукции, лежащее в основе работы всех современных генераторов постоянного и переменного тока.
На иллюстрации вы видите электромагнитную индукционную катушку Фарадея, экспонат музея Фарадея в Королевском институте. [Рассказать про катушку и индукцию подробнее … ]
Используя огромный экспериментальный материал, Фарадей доказал тождественность всех известных тогда видов электричества: «животного», «магнитного», термоэлектричества, гальванического электричества и т.д.
|
Это исследование природы электрического тока привело его к экспериментам по прохождению тока через растворы кислот, солей и щелочей. Результатом этих исследований стало открытие в 1833 году законов электролиза (законы Фарадея). Он ввёл существующие и поныне термины: электролиз, электроды, ионы.
Фарадей первый в 1830-х годах ввёл в физику понятие поля, в 1845 году употребил термин «магнитное поле». Упорно исследуя взаимосвязь электричества, магнетизма и света, в 1845 году он обнаружил явление вращения плоскости поляризации света в магнитном поле (эффект Фарадея). В том же году открыл диамагнетизм (один из видов магнетизма, который проявляется в намагничивании вещества навстречу направлению действующего на него внешнего магнитного поля), в 1847 - парамагнетизм (свойство тел, помещенных во внешнее магнитное поле, намагничиваться в направлении, совпадающем с направлением этого поля).
Все основные работы по электричеству и магнетизму Фарадей представлял Королевскому научному обществу в виде серий докладов на протяжении 24 лет под названием «Экспериментальные исследования по электричеству». Фарадей занимался и популяризацией науки - читал лекции по физике и химии для детей и взрослых, а также написал замечательную научно-популярную книгу «История свечи», которая переведена на многие языки.
Великий английский физик и химик, учёный-экспериментатор, Майк Фарадей сделал много научных открытий. Кто знает, как развивалось бы человечество, если бы не открытия Фарадея в области электричества.
Русский физик А.Г. Столетов говорил о Фарадее, как о величайшем учёном, сделавшем столько поразительных открытий, каких свет не видел со времён Галилея.
Путь в науку
Родился Майкл Фарадей в 1791 г. в Лондоне в семье кузнеца.
Работать он начал уже в 13 лет разносчиком газет, даже не окончив среднюю школу. В 14 лет он поступил на работу в книжную лавку учеником переплётчика. Книги он переплетал охотно, но с ещё большей охотой он их читал. И за годы работы в книжной лавке Майкл получил знаний по физике и химии гораздо больше, чем ему могла дать школа. Кроме того, он посещал лекции по физике и астрономии, которые читались в философском обществе.
Однажды ему посчастливилось попасть на лекции по химии, которые проходили в Королевском институте. Читал их сэр Хэмфри Дэви, известный английский учёный, физик и химик. Фарадей записал лекции, переплёл их и отправил Дэви вместе со своим письмом. В письме он сообщал, что хочет заниматься научной работой. Но Дэви взял Майкла Фарадея на работу не сразу. Это случилось только после того, как полученная травма глаза лишила Дэви возможности писать и читать некоторое время. Вот тут он вспомнил о Фарадее и взял его своим личным секретарём. Поражённый знаниями Фарадея, Дэви рекомендовал его на должность ассистента в Королевский институт. И в 1813 г. Фарадей с головой погрузился в свою новую работу, где помогал Дэви в опытах с соединениями азота и хлора.
Осенью 1813 г. Дэви отправился в поездку по Европе и взял с собой Фарадея. В течение полутора лет они путешествовали, ставили опыты, встречались с известными учёными – Андре Мари Ампером, Мишелем Эженом Шеврёлем, Жозефом-Луи Гей-Люссаком. Эта поездка стала началом пути Майкла Фарадея в большую науку.
Научная деятельность
Свой первый научный доклад Фарадей сделал в январе 1816 г. А в последующие 3 года им были опубликованы более 40 статей. Все они касались химии.
В 1823 г. Фарадей был принят в Лондонское Королевское общество. В 1824 г. ему удалось получить жидкий хлор, а в 1825 г. – гексахлоран, который используется как инсектицид.
В 1820 г. датский профессор физики Ганс Кристиан Эрстед открыл магнитное действие электричества . Его суть в том, что проводник с током образует вокруг себя магнитное поле. Это открытие очень заинтересовало Фарадея. А Фарадей решил обратную задачу. Он превратил магнетизм в электричество. В 1831 г. он впервые в мире осуществил «магнитное вращение», заставив магнит вращаться вокруг проводника с током. В свою очередь проводник с током вращался вокруг магнита. Так была открыта электромагнитная индукция . Суть её в том, что переменное магнитное поле образует электрическое поле . Именно на основе электромагнитной индукции осуществляется современное промышленное производство электричества. В основе работы всех современных генераторов переменного и постоянного тока лежит явление электромагнитной индукции. Более того, Фарадей математически описал открытое явление. Вскоре им была создана первая модель электродвигателя.
Первый трансформатор – тоже изобретение Фарадея.
Изучая прохождение электрического тока через растворы солей, щелочей и кислот, Фарадей в 1832 г. открыл явление электролиза, без которого невозможно представить работу химических и металлургических предприятий.
Занимаясь изучением способов передачи в пространстве электрических и магнитных сил, Фарадей предсказал электромагнитные волны.
В 1840 г. из-за болезни Фарадей прекратил на время свою научную деятельность. Он снова смог приступить к работе только в 1844 г.
1845 году он открыл эффект Фарадея – явление поляризации света. В том же году им был описан диамагнетизм (способность вещества намагничиваться в направлении, противоположном направлению действующего на него внешнего магнитного поля), а через 2 года и парамагнетизм (способность вещества намагничиваться в направлении, совпадающем с направлением внешнего магнитного поля) .
Химическое действие тока, действие магнитного поля на свет – всё это тоже открытия Фарадея.
Своё кредо Фарадей формулировал так: «Наблюдать, изучать и работать».
Умер Фарадей 25 августа 1867 г. в своём доме в Лондоне. Человечество с благодарностью к учёному пользуется его открытиями.
Английский физик и химик, основоположник учения об электромагнитном поле; автор открытий: закона электромагнитной индукции, законов электролиза, явления вращения плоскости поляризации света в магнитном поле.
В юности Майкл Фарадей много занимался самообразованием: читал литературу по физике и химии, повторял в устроенной им домашней лаборатории опыты, описанные в книгах, посещал по вечерам и воскресеньям лекции по физике и астрономии. Талантливого юношу заметил физик Гемфри Дэви и привлёк к своим исследованиям. Через некоторое время Майкл Фарадей приступил к собственным исследованиям.
«В двадцать один год Фарадей закончил обучение в лавке и получил звание мастера.
Тут ему посчастливилось попасть на лекции Гемфри Дэви
в Королевском обществе
. И лекции, и сам лектор произвели на юношу неизгладимое впечатление, что предопределяло всю его последующую жизнь.
Позже Фарадей вспоминал: «Желание уйти из торговли, которую я считал порочным и эгоистичным занятием, и посвятить себя служению науке, которая, как я представлял себе, делала своих последователей добрыми и свободными, заставило меня наконец сделать смелый и наивный шаг: написать письмо сэру Дэви».
К просьбе взять его на работу Фарадей приложил оригинальный подарок - сделанный им конспект лекций Дэви в искусном кожаном переплёте. (Этот трёхсотстраничный манускрипт до сих пор бережно сохраняется в Королевском обществе.) Дэви встретился с соискателем, поблагодарил за подарок, но просьбу отклонил. Не было счастья, да несчастье помогло.
При очередном взрыве в лаборатории Дэви поранил глаз, и ему потребовался помощник для записи результатов опытов. Тут он и вспомнил о Фарадее, о его хорошем почерке, аккуратности и готовности выполнять любую работу.
Майкл приступил к своим обязанностям 1 марта 1813 года, а уже осенью Дэви предложил Фарадею сопровождать его в европейском турне, которое продлилось два года.
Это была далеко не увеселительная поездка, по крайней мере, для Фарадея. Он играл роль Фигаро: записывал мысли мэтра, таскал многочисленные баулы, чистил одежду и гулял с мопсом «мадам».
Но при этом жадно впитывал содержание бесед Дэви с Ампером , Вольтой, Гей-Люссаком и Шеврёлем , схватывая их мысли на лету, изучал хитроумные приборы в их лабораториях и помогал Дэви ставить его собственные эксперименты.
Один из них вошёл в историю науки. Во Флоренции Дэви впервые доказал, что алмаз представляет собой чистый углерод. Для этого пришлось сжечь несколько алмазов, включая крупный бриллиант из перстня герцога Тосканы, но - наука требует жертв. В сущности, Дэви воспроизвёл опыт средневековых флорентийских учёных, внеся в него существенное изменение.
Он […] помещал алмаз в заполненный кислородом стеклянный сосуд, запаивал его, а затем фокусировал на алмазе солнечный луч; алмаз при этом «испарялся», а единственным веществом, которое удавалось обнаружить в сосуде, был углекислый газ.
По возвращении в Лондон Дэви стал доверять Фарадею проведение некоторых экспериментов, поручал ему самостоятельные исследования и способствовал публикации его первых научных статей».
Эрлих Герман, Золото, пуля, спасительный яд. 250 лет нанотехнологий, М., «Колибри», 2012 г., с. 174-175.
«Электрическая энергия известна человечеству в трёх видах:
1) статическое электричество, известное более или менее всем, так как проявления его встречаются чаще всего: это электричество молнии, электричество, получаемое от трения стекла о кожу в электрических машинах, янтаря о сукно, смолистых веществ о мех или сукно, гуттаперчевого гребня о волосы и так далее;
2) динамическое электричество, получаемое от химического действия одних веществ на другие (гальванизм);
3) индукционное электричество, вызываемое действием электрических токов на замкнутые проводники.
До Фарадея
были известны только два первых вида проявления электрической энергии, и электричество до тех пор не могло играть значительной роли в технике, а стало быть, и в жизни человеческой, из-за особенностей статического электричества и гальванического тока.
Приборы, при помощи которых добывается статическое электричество (со стеклянным кругом), дают энергию, обладающую значительным напряжением, но в малом количестве: даже обыкновенная «электрическая машина», устраиваемая с учебными целями, в состоянии дать электрическую энергию такого сильного напряжения, что разряд машины может убить крупное животное, но вместе с тем этой энергии получается такое малое количество, что разряд заряженной с великим трудом машины продолжается лишь самое ничтожное мгновение. Очевидно, для практических целей электрическая энергия в такой форме не может иметь никакого значения. Гальванические приборы, основанные на химическом взаимодействии веществ, дают постоянный ток, но столь слабой силы, что для получения энергии такого же напряжения, какое дает обыкновенная электрическая машина со стеклянным диском, необходимо иметь десятки и даже сотни гальванических «пар».
Очевидно, что пользоваться гальваническими токами для практических целей и неудобно, и невыгодно, так как стоимость затрачиваемых веществ, химическое взаимодействие которых вызывает ток, значительно превышает стоимость получаемой работы. Третий вид проявления электрической энергии, открытый Фарадеем, электричество индукционное, отличается тем, что оно соединяет в себе достоинства двух первых видов - статического и гальванического электричества - и свободно от их недостатков. Индукционное электричество, обладая значительным напряжением, проявляется легко в значительных количествах; давая сильный удар, оно в то же время действует постоянно; давая, подобно статическому электричеству, длинные, молниеобразные искры, оно в то же время нагревает тела, раскаляет и расплавляет их; наконец, оно удобно поддастся управлению, почему этот вид электрической энергии может, по желанию, проявляться в каких угодно количествах и какого угодно напряжения».
Абрамов Я.В., Майкл Фарадей: его жизнь и научная деятельность / Лавуазье. Фарадей. Лайель. Чарлз Дарвин. Карл Бэр: Биографические повествования (переиздание биографической библиотеки Ф.Ф. Павленкова), Челябинск, «Урал», 1998 г., с. 102-104.
У Фарадея же было исключительно богатое, «огненное», как выражается Тиндаль , воображение. Течение мыслей приобретало у него часто столь стремительный характер, что, например, на лекции, когда он начинал слишком быстро излагать свои мысли, ассистент должен был класть перед ним на стол у кафедры доску с надписью «Медленно!».
Лапшин И.И., Философия изобретения и изобретение в философии.Введение в историю философии, М., «Республика», 1999 г., с. 206.
Майкл Фарадей
Майкл Фарадей (1791-1867) - английский физик, основоположник учения об электромагнитном поле, иностранный почетный член Петербургской АН (1830). Обнаружил химическое действие электрического тока, взаимосвязь между электричеством и магнетизмом, магнетизмом и светом.
Открыл (1831) электромагнитную индукцию - явление, которое легло в основу электротехники. Установил (1833-34) законы электролиза, названные его именем, открыл пара- и диамагнетизм, вращение плоскости поляризации света в магнитном поле (эффект Фарадея).
Доказал тождественность различных видов электричества. Фарадей ввел понятия электрического и магнитного поля, высказал идею существования электромагнитных волн. Учился у химика и физика, одного из основателей электрохимииЭлектрохимия - раздел физической химии, в котором изучаются свойства систем, содержащих подвижные ионы (растворов, расплавов или твердых электролитов), а также явления, возникающие на границе двух фаз (напр., металла и раствора электролита) вследствие переноса заряженных частиц (электронов и ионов).
Электрохимия разрабатывает научные основы электролиза, электросинтеза, гальванотехники, защиты металлов от коррозии, создания химических источников тока и др. Электрохимические процессы играют важную роль в жизнедеятельности организмов, например, в передаче нервных импульсов. Гемфри Дэви.
Майкл Фарадей родился 22 сентября 1791, Лондон. Скончался 25 августа 1867, там же. Основоположник современной концепции поля в электродинамике, автор ряда фундаментальных открытий, в том числе закона электромагнитной индукции, законов электролиза, явления вращения плоскости поляризации света в магнитном поле, один из первых исследователей воздействия магнитного поля на среды.
Детство и юность
Майкл Фарадей родился в семье кузнеца. Кузнецом был и его старший брат Роберт, всячески поощрявший тягу Майкла к знаниям и на первых порах поддерживавший его материально. Мать Фарадея, трудолюбивая, мудрая, хотя и необразованная женщина,
 |
дожила до времени, когда ее сын добился успехов и признания, и по праву гордилась им.
Скромные доходы семьи не позволили Майклу окончить даже среднюю школу, и тринадцати лет он поступил учеником к владельцу книжной лавки и переплетной мастерской, где ему предстояло пробыть 10 лет. Все это время Фарадей упорно занимался самообразованием - прочитал всю доступную ему литературу по физике и химии, повторял в устроенной им домашней лаборатории опыты, описанные в книгах, посещал по вечерам и воскресеньям частные лекции по физике и астрономии. Деньги (по шиллингу на оплату каждой лекции) он получал от брата. На лекциях у Фарадея появились новые знакомые, которым он писал много писем, чтобы выработать ясный и лаконичный стиль изложения; он также старался овладеть приемами ораторского искусства.
Начало работы в Королевском институте
Один из клиентов переплетной мастерской, член Лондонского королевского общества Дено, заметив интерес Фарадея к науке, помог ему попасть на лекции выдающегося физика и химика Гемфри Дэви в Королевском институте. Фарадей тщательно записал и переплел четыре лекции и вместе с письмом послал их лектору. Этот «смелый и наивный шаг», по словам самого Фарадея, оказал на его судьбу решающее влияние. В 1813 Дэви (не без некоторого колебания) пригласил Фарадея на освободившееся место ассистента в Королевский институт, а осенью того же года взял его в двухгодичную поездку по научным центрам Европы. Это путешествие имело для Фарадея большое значение: он вместе с Дэви посетил ряд лабораторий, познакомился с такими учеными, как А. Ампер, М. Шеврель, Ж. Л. Гей-Люссак, которые в свою очередь обратили внимание на блестящие способности молодого англичанина.
Первые самостоятельные исследования. Научные публикации
После возвращения в 1815 в Королевский институт Майкл Фарадей приступил к интенсивной работе, в которой все большее место занимали самостоятельные научные исследования. В 1816 он начал читать публичный курс лекций по физике и химии в Обществе для самообразования. В этом же году появляется и его первая печатная работа.
В 1821 в жизни Фарадея произошло несколько важных событий. Он получил место надзирателя за зданием и лабораториями Королевского института (т. е. технического смотрителя) и опубликовал две значительные научные работы (о вращениях тока вокруг магнита и магнита вокруг тока и о сжижении хлора). В том же году он женился и, как показала вся его дальнейшая жизнь,
был весьма счастлив в браке.
В период до 1821 Майкл Фарадей опубликовал около 40 научных работ, главным образом по химии. Постепенно его экспериментальные исследования все более переключались в область электромагнетизма. После открытия в 1820 Гансом Эрстедом магнитного действия электрического тока Фарадея увлекла проблема связи между электричеством и магнетизмом. В 1822 в его лабораторном дневнике появилась запись: «Превратить магнетизм в электричество». Однако Фарадей продолжал и другие исследования, в том числе в области химии. Так, в 1824 ему первому удалось получить хлор в жидком состоянии.
Избрание в Королевское общество. Профессура
В 1824 Майкл Фарадей был избран членом Королевского общества, несмотря на активное противодействие Дэви, отношения с которым стали у Фарадея к тому времени довольно сложными, хотя Дэви любил повторять, что из всех его открытий самым значительным было «открытие Фарадея». Последний также воздавал должное Дэви, называя его «великим человеком».
Спустя год после избрания в Королевское общество Майкла Фарадея назначают директором лаборатории Королевского института, а в 1827 он получает в этом институте профессорскую кафедру.
Закон электромагнитной индукции. Электролиз
В 1830, несмотря на стесненное материальное положение, Фарадей решительно отказывается от всех побочных занятий, выполнения любых научно-технических исследований и других работ (кроме чтения лекций по химии), чтобы целиком посвятить себя научным изысканиям. Вскоре он добивается блестящего успеха: 29 августа 1831 открывает явление электромагнитной индукции - явление порождения электрического поля переменным магнитным полем. Десять дней напряженнейшей работы позволили Фарадею всесторонне и полностью исследовать это явление, которое без преувеличения можно назвать фундаментом, в частности, всей современной электротехники. Но сам Фарадей не интересовался прикладными возможностями своих открытий, он стремился к главному - исследованию законов Природы.
Открытие электромагнитной индукции принесло Фарадею известность. Но Майкл по-прежнему был очень стеснен в средствах, так что его друзья были вынуждены хлопотать о предоставлении ему пожизненной правительственной пенсии. Эти хлопоты увенчались успехом лишь в 1835. Когда же у Фарадея возникло впечатление, что министр казначейства относится к этой пенсии как к подачке ученому, он направил министру письмо, в котором с достоинством отказался от всякой пенсии. Министру пришлось просить извинения у Фарадея.
В 1833-34 Майкл Фарадей изучал прохождение электрических токов через растворы кислот, солей и щелочей, что привело его к открытию законов электролиза. Эти законы (Фарадея законы) впоследствии сыграли важную роль в становлении представлений о дискретных носителях электрического заряда. До конца 1830-х гг. Фарадей выполнил обширные исследования электрических явлений в диэлектриках.
Болезнь Фарадея. Последние экспериментальные работы
Постоянное огромное умственное напряжение подорвало здоровье Фарадея и вынудило его в 1840 прервать на пять лет научную работу. Вернувшись к ней вновь, Фарадей в 1848 открыл явление вращения плоскости поляризации света, распространяющегося в прозрачных веществах вдоль линий напряженности магнитного поля (Фарадея эффект). По-видимому, сам Фарадей (взволнованно написавший, что он «намагнитил свет и осветил магнитную силовую линию») придавал этому открытию большое значение. И действительно, оно явилось первым указанием на существование связи между оптикой и электромагнетизмом. Убежденность в глубокой взаимосвязи электрических, магнитных, оптических и других физических и химических явлений стала основой всего научного миропонимания Фарадея.
Другие экспериментальные работы Фарадея этого времени посвящены исследованиям магнитных свойств различных сред. В частности, в 1845 им были открыты явления диамагнетизма и парамагнетизма.
В 1855 болезнь вновь заставила Фарадея прервать работу. Он значительно ослабел, стал катастрофически терять память. Ему приходилось записывать в лабораторный журнал все, вплоть до того, куда и что он положил перед уходом из лаборатории, что он уже сделал и что собирался делать далее. Чтобы продолжать работать, он должен был отказаться от многого, в том числе и от посещения друзей; последнее, от чего он отказался, были лекции для детей.
Значение научных трудов
Даже далеко не полный перечень того, что внес в науку Фарадей, дает представление об исключительном значении его трудов. В этом перечне, однако, отсутствует то главное, что составляет громадную научную заслугу Фарадея: он первым создал полевую концепцию в учении об электричестве и магнетизме. Если до него господствовало представление о прямом и мгновенном взаимодействии зарядов и токов через пустое пространство, то Майкл Фарадей последовательно развивал идею о том, что активным материальным переносчиком этого взаимодействия является электромагнитное поле.
Об этом прекрасно написал Джеймс Клерк Максвелл, ставший его последователем, развивший далее его учение и облекший представления об электромагнитном поле в четкую математическую форму: «Фарадей своим мысленным оком видел силовые линии, принизывающие все пространство. Там, где математики видели центры напряжения сил дальнодействия, Фарадей видел промежуточный агент. Где они не видели ничего, кроме расстояния, удовлетворяясь тем, что находили закон распределения сил, действующих на электрические флюиды, Фарадей искал сущность реальных явлений, протекающих в среде».
Точка зрения на электродинамику с позиций концепции поля, основоположником которой был Фарадей, стала неотъемлемой частью современной науки. Труды Фарадея ознаменовали наступление новой эры в физике.
(В. Н. Григорьев)
«До тех пор, пока люди пользуются благами электричества, они всегда будут с благодарностью вспоминать имя Фарадея», - сказал Герман Гельмгольц.
Майкл Фарадей - английский физик-экспериментатор, химик, создатель учения об электромагнитном поле. Он открыл электромагнитную индукцию, являющуюся основой промышленного производства электричества и применения в современных условиях.
Детство и юность
Майкл Фарадей родился 22 сентября 1791 года в Ньюингтон-Баттс, недалеко от Лондона. Отец - Джеймс Фарадей (1761-1810), кузнец. Мама - Маргарет (1764-1838). Кроме Майкла, в семье росли брат Роберт и сестры Элизабет и Маргарет. Жили бедно, поэтому Майкл не доучился в школе и в 13 лет пошел работать в книжный магазин рассыльным.
Образование закончить не удалось. Тягу к знаниям удовлетворяло чтение книг по физике и химии - в книжной лавке таких было в избытке. Юноша осваивал первые эксперименты. Соорудил источник тока - «Лейденскую банку». Отец и брат поддерживали Майкла в тяге к экспериментам.
В 1810 году 19-летний юноша стал членом философского клуба, в котором читали лекции по физике и астрономии. Майкл участвовал в научной полемике. Одаренный молодой человек привлекал внимание ученого сообщества. Покупатель книжного магазина Уильям Денс вручил Майклу подарок - билет на посещение ряда лекций по химии и физике Гемфри Дэви (основателя электрохимии, первооткрывателя химических элементов Калия, Кальция, Натрия, Бария, Бора).
Будущий ученый, застенографировав лекции Гемфри Дэви, сделал переплет и отправил профессору, сопроводив письмом с просьбой найти какую-нибудь работу в Королевском институте. Дэви принял участие в судьбе юноши, и через некоторое время 22-летний Фарадей получил работу лаборанта в химической лаборатории.
Наука
Выполняя обязанности лаборанта, Фарадей не упускал возможности прослушивать лекции, в подготовке которых участвовал. Также с благословения профессора Дэви молодой человек проводил свои химические опыты. Добросовестность и искусность выполнения работы лаборантом сделала его неизменным помощником Дэви.
В 1813 году Дэви взял Фарадея секретарем в двухлетнее европейское путешествие. Во время поездки молодой ученый познакомился со светилами мировой науки: Андре-Мари Ампером, Жозефом Луи Гей-Люссаком, Алессандро Вольта.
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 дает 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 перешел к физике. Фарадей выступал как сложившийся ученый, приобрел вес в научном сообществе. Вышла статья о принципе работы электродвигателя, положившая начало промышленной электротехники.
Электромагнитное поле
В 1820 году Фарадей увлекся 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 А. Ампера по электромагнетизму.
В 1821 году свет увидела работа Фарадея «О некоторых новых электромагнитных движениях и о теории магнетизма». В ней ученый представил опыты с магнитной стрелкой, вращающейся вокруг одного полюса, т. е. осуществил превращение электрической энергии в механическую. Фактически он представил первый в мире, пусть и примитивный, электрический двигатель.
Радость открытия испортила жалоба Уильяма Волластона (открыл Палладий, Родий, сконструировал рефрактометр и гониометр). В жалобе к профессору Дэви ученый обвинял Фарадея в краже идеи с вращающейся магнитной стрелкой. История приняла скандальный характер. Дэви принял позицию Волластона. Только личная встреча двух ученых и разъяснение своей позиции Фарадеем смогла уладить конфликт. Волластон отказался от притязаний. Отношения Дэви и Фарадея утратили прежнюю доверительность. Хотя первый до последних дней не уставал повторять, что Фарадей - главное сделанное им открытие.
В январе 1824 года Фарадея избрали членом Лондонского королевского общества. Профессор Дэви голосовал против.
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 ученый 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.
Еще 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 ученого 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.
Открытие положило начало новому плодотворному витку экспериментов ученого, 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 путем ряда экспериментов он доказал, что заряд тока оказывает воздействие только на оболочку проводника, оставляя объекты внутри нее нетронутыми. В прикладной науке устройство, сделанное на принципе этого явления, называется «клетка Фарадея».
Открытия и труды
Открытия Майкла Фарадея посвящены не только физике. В 1824 году им открыт бензол и изобутилен. Ученый вывел жидкую форму хлора, сероводорода, диоксида углерода, аммиака, этилена, диоксида азота, получил синтез гексахлорана.
В 1835 году Фарадей из-за болезни был вынужден сделать двухлетний перерыв в работе. Причиной заболевания подозревали контакт ученого во время опытов с парами ртути. Недолго проработав после выздоровления, в 1840 году профессор вновь почувствовал себя плохо. Преследовала слабость, была временная потеря памяти. Период выздоровления затянулся на 4 года. В 1841 году, по настоянию врачей, ученый отправился в путешествие по Европе.
Семья жила почти в бедности. По свидетельству биографа Фарадея Джона Тиндаля, ученый получал пенсию 22 фунта в год. В 1841 году премьер-министр Уильям Лэм, лорд Мельбурн, под нажимом общественности подписал указ о назначении Фарадею государственной пенсии в размере 300 фунтов в год.
В 1845 году великому ученому удалось привлечь внимание мировой общественности еще 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. Ученый 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 для войны с Россией в Крымской войне.
В 1848 году подарила Фарадею дом на левом берегу Темзы, Хэмптон-Корт. Британская королева оплачивала расходы и налоги по дому. Ученый с семьей перебрались в него, оставив дела в 1858 году.
Личная жизнь
Майкл Фарадей был женат на Саре Барнард (1800-1879). Сара - сестра друга Фарадея. Предложение руки и сердца 20-летняя девушка приняла не сразу - молодому ученому пришлось поволноваться. Тихая свадьба состоялась 12 июня 1821 года. Много лет спустя Фарадей писал:
«Я женился - событие, которое больше всяких других содействовало моему счастью на земле и моему здоровому состоянию духа».
Семья Фарадея, как и семья жены, члены протестантской общины «сандеманиан». Фарадей выполнял работу диакона лондонской общины, неоднократно выбирался старейшиной.
Смерть
Майкл Фарадей болел. В краткие моменты, когда болезнь отступала, он работал. В 1862 году выдвинул гипотезу о движении спектральных линий в магнитном поле. Подтвердить теорию смог в 1897 году Питер Зееман, за что в 1902 году получил «Нобелевскую премию». Фарадея Зееман назвал автором идеи.
Майкл Фарадей скончался за рабочим столом 25 августа 1867 года в возрасте 75 лет. Похоронен рядом с женой на Хайгейтском кладбище в Лондоне. Ученый просил перед смертью о скромных похоронах, поэтому пришли только родственники. На могильной плите высечено имя ученого и годы жизни.
- В работе ученый-физик не забывал о детях. Лекции для детей «История свечи» (1961 год) переиздают по сей день.
- Портрет Фарадея помещен на английскую купюру в 20 фунтов выпуска 1991-1999 годов.
- Ходили слухи, что Дэви не отвечал Фарадею на просьбу о работе. Однажды, временно потеряв зрение во время химического эксперимента, профессор вспомнил о настойчивом юноше. Поработав секретарем ученого, юноша так потряс Дэви своей эрудицией, что тот предложил Майклу работу в лаборатории.
- После возвращения из Европейского турне с семьей Дэви Фарадей в ожидании места ассистента в Королевском институте поработал там посудомойщиком.