فیزیکدان انگلیسی مایکل فارادی، که در خانواده ای فقیر بزرگ شد، به یکی از بزرگترین دانشمندان تاریخ بشر تبدیل شد. دستاوردهای برجسته او در زمانی به دست آمد که علم سهم افرادی بود که در خانواده های ممتاز متولد می شدند. واحد ظرفیت الکتریکی، فاراد، به نام او نامگذاری شده است.
فارادی (فیزیکدان): بیوگرافی کوتاه
مایکل فارادی در 22 سپتامبر 1791 در لندن پایتخت بریتانیا به دنیا آمد. او سومین فرزند خانواده جیمز و مارگارت فارادی بود. پدرش آهنگر بود که وضعیت سلامتی خوبی نداشت. مادرش قبل از ازدواج به عنوان خدمتکار مشغول به کار بود. خانواده در فقر زندگی می کردند.
تا سن 13 سالگی، مایکل در یک مدرسه محلی تحصیل کرد و تحصیلات ابتدایی خود را در آنجا گذراند. او برای کمک به خانواده به عنوان پیام رسان در یک کتاب فروشی مشغول به کار شد. سخت کوشی پسر کارفرمایش را تحت تاثیر قرار داد. یک سال بعد، او به عنوان شاگرد صحافی ارتقا یافت.
صحافی و علم
مایکل فارادی می خواست بیشتر در مورد جهان بداند. او به بازسازی کتابها محدود نشد. او پس از کار سخت روزانه، تمام اوقات فراغت خود را صرف خواندن کتاب هایی می کرد که صحافی می کرد.
آهسته آهسته متوجه شد که به علم علاقه مند است. او به خصوص دو کتاب را دوست داشت:
- دایره المعارف بریتانیکا منبع دانش او در مورد الکتریسیته و خیلی چیزهای دیگر است.
- Chemistry Talks - 600 صفحه شیمی قابل دسترس توسط جین مارست.
او چنان شیفته بود که شروع به خرج بخشی از درآمد ناچیز خود برای مواد شیمیایی و دستگاه کرد تا صحت مطالبی را که خوانده بود تأیید کند.
در حالی که دانش علمی خود را گسترش می داد، شنید که دانشمند مشهور جان تاتوم قصد دارد یک سری سخنرانی عمومی در مورد فلسفه طبیعی (فیزیک) داشته باشد. برای شرکت در سخنرانی ها، باید مبلغی معادل یک شیلینگ پرداخت می شد که برای مایکل فارادی بسیار زیاد بود. برادر بزرگترش که آهنگر بود، تحت تأثیر فزاینده وفاداری برادرش به علم، مقدار لازم را به او داد.
Meet Humphrey Davy
فارادی گام دیگری به سوی علم برداشت زمانی که ویلیام دنس، مشتری کتابفروشی، از مایکل پرسید که آیا می‌خواهد برای سخنرانی‌های مؤسسه سلطنتی بلیت تهیه کند.
مدرس، سر همفری دیوی، یکی از مشهورترین دانشمندان آن روز جهان بود. فارادی از فرصت استفاده کرد و در چهار سخنرانی در مورد یکی از جدیدترین مسائل در شیمی - تعیین اسیدیته - شرکت کرد. او آزمایش‌هایی را که دیوی در سخنرانی‌ها انجام داد تماشا کرد.
این دنیایی بود که او می خواست در آن زندگی کند. فارادی یادداشت برداری کرد و سپس آنقدر به یادداشت ها اضافه کرد که دستنوشته ای 300 صفحه ای تهیه کرد که خودش آن را صحافی کرد و به عنوان نشانه برای دیوی فرستاد.با تشکر.
در این زمان، در حیاط خلوت یک کتابفروشی، مایکل شروع به انجام آزمایش های پیچیده تری برای ایجاد یک باتری الکتریکی از سکه های مسی و دیسک های روی کرد که توسط کاغذ نمک مرطوب جدا شده بودند. او از آن برای تجزیه مواد شیمیایی مانند سولفات منیزیم استفاده کرد. هامفری دیوی در این زمینه شیمی پیشگام بود.
در اکتبر 1812، کارآموزی فارادی به پایان رسید و او به عنوان صحافی برای کارفرمای دیگری که از نظر او ناپسند بود، شروع به کار کرد.
خوشبختی وجود نخواهد داشت، اما بدبختی کمک کرد
و سپس یک رویداد شاد برای فارادی رخ داد. در نتیجه یک آزمایش ناموفق، هامفری دیوی مجروح شد: این به طور موقت بر توانایی او در نوشتن تأثیر گذاشت. مایکل موفق شد چندین روز برای دیوی که تحت تأثیر کتابی که برایش فرستاده بود یادداشت برداری کند.
وقتی دوره کوتاه کار به عنوان دستیار به پایان رسید، فارادی یادداشتی برای دانشمند فرستاد و از او خواست که او را به عنوان دستیار خود استخدام کند. مدت کوتاهی پس از آن، یکی از دستیاران آزمایشگاه دیوی به دلیل رفتار نادرست اخراج شد و همفری از مایکل پرسید که آیا مایل است جای خالی را پر کند.
آیا او دوست دارد در مؤسسه سلطنتی با یکی از مشهورترین دانشمندان جهان کار کند؟ این یک سوال بلاغی بود.
کار در موسسه سلطنتی
فارادی در 1 مارس 1813 در سن 21 سالگی به قدرت رسید.
او حقوق خوبی دریافت کرد و اتاقی برای زندگی در اتاق زیر شیروانی مؤسسه سلطنتی به او دادند. مایکل بسیار راضی بود و دیگر ارتباط او با این موسسه وجود نداردبه مدت 54 سال قطع شد و در طی آن توانست استاد شیمی شود.
کار فارادی تهیه تجهیزات برای آزمایش ها و سخنرانی ها در موسسه سلطنتی بود. در ابتدا با نیتروژن تری کلرید، ماده منفجره ای که دیوی را زخمی کرد، برخورد کرد. مایکل همچنین در انفجار بعدی برای مدت کوتاهی هوشیاری خود را از دست داد و وقتی همفری دوباره مجروح شد، آزمایشات با این ترکیب متوقف شد.
پس از 7 ماه در موسسه سلطنتی، دیوی فارادی را با خود در یک تور 18 ماهه در اروپا برد. در این مدت، مایکل موفق شد با دانشمندان بزرگی مانند آندره ماری آمپر در پاریس و الساندرو ولتا در میلان ملاقات کند. به نوعی، این تور جایگزین تحصیلات دانشگاهی او شد - فارادی در این مدت چیزهای زیادی یاد گرفت.
با این حال، در بیشتر اوقات تور، او ناراضی بود، زیرا علاوه بر کار علمی و منشی، باید منتظر دیوی و همسرش نیز می ماند. همسر دانشمند، فارادی را به دلیل منشأ او برابر نمی دانست.
پس از بازگشت به لندن، همه چیز سر جای خودش قرار گرفت. موسسه سلطنتی قرارداد مایکل را تمدید کرد و دستمزد او را افزایش داد. دیوی حتی شروع به ذکر کمک خود در مقالات علمی کرد.
در سال 1816، در سن 24 سالگی، فارادی اولین سخنرانی خود را در مورد خواص ماده ایراد کرد. در انجمن فلسفی شهر اتفاق افتاد. در همان زمان، او اولین مقاله علمی خود را در مورد تجزیه و تحلیل هیدروکسید کلسیم در فصلنامه علمی منتشر کرد.
در سال 1821، در سن 29 سالگی، فارادی به عنوان سرپرست خانواده و آزمایشگاه موسسه سلطنتی ارتقا یافت. در هماناو با سارا بارنارد ازدواج کرد. مایکل و همسرش بیشتر 46 سال بعد در انستیتو زندگی کردند، نه دیگر در اتاق زیر شیروانی، بلکه در فضایی راحت که زمانی هامفری دیوی آن را اشغال کرده بود.
در سال 1824، زندگینامه فارادی (فیزیک) با انتخاب او به انجمن سلطنتی مشخص شد. این تصدیق بود که او دانشمندی برجسته شده بود.
در سال 1825، فارادی فیزیکدان مدیر آزمایشگاه شد.
در سال 1833 او استاد شیمی فولر در مؤسسه سلطنتی بریتانیای کبیر شد. فارادی تا آخر عمر این سمت را داشت.
در سالهای 1848 و 1858 از او خواسته شد تا ریاست انجمن سلطنتی را بر عهده بگیرد، اما نپذیرفت.
دستاوردهای علمی
برای توصیف اکتشافات فارادی در فیزیک بیش از یک کتاب لازم است. تصادفی نیست که آلبرت انیشتین عکس‌های تنها سه دانشمند را در دفتر خود نگه داشته است: آیزاک نیوتن، جیمز ماکسول و مایکل فارادی.
به اندازه کافی عجیب، اگرچه کلمه "فیزیکدان" در طول زندگی دانشمند شروع به استفاده کرد، اما خود او آن را دوست نداشت و همیشه خود را فیلسوف می خواند. فارادی مردی بود که از طریق آزمایش به اکتشافاتی دست یافت و به این شهرت داشت که هرگز از ایده هایی که از طریق شهود علمی به ذهنش خطور کرده بود دست نکشید.
اگر فکر می کرد این ایده ارزشش را دارد، با وجود شکست های زیاد به آزمایش ادامه داد تا اینکه به آنچه انتظار داشت دست یافت یا تا زمانی که متقاعد شد که مادر طبیعت به او ثابت کرد که اشتباه می کند، که بسیار نادر بود.
پس فارادی در فیزیک چه چیزی کشف کرد؟ در اینجا برخی از برجسته ترین او وجود دارددستاوردها.
1821: کشف چرخش الکترومغناطیسی
این منادی چیزی بود که در نهایت منجر به ایجاد موتور الکتریکی می شد. این کشف بر اساس نظریه ارستد در مورد خواص مغناطیسی سیم حامل جریان الکتریکی بود.
1823: مایع سازی گاز و تبرید
در سال 1802، جان دالتون پیشنهاد کرد که همه گازها را می توان در دماهای پایین یا فشار بالا به مایع تبدیل کرد. فارادی فیزیکدان این را به صورت تجربی ثابت کرد. او ابتدا کلر و آمونیاک را به مایع تبدیل کرد.
آمونیاک مایع نیز جالب بود زیرا، همانطور که مایکل فارادی اشاره کرد، فیزیک فرآیند تبخیر آن باعث خنک شدن می شود. اصل خنک سازی با استفاده از تبخیر مصنوعی توسط ویلیام کالن در ادینبورگ در سال 1756 به طور عمومی نشان داده شد. دانشمند با استفاده از یک پمپ، فشار را در فلاسک با اتر کاهش داد، در نتیجه به سرعت تبخیر شد. این باعث خنک شدن شد و یخ در قسمت بیرونی فلاسک از رطوبت موجود در هوا تشکیل شد.
اهمیت کشف فارادی این بود که پمپ های مکانیکی می توانند گاز را در دمای اتاق به مایع تبدیل کنند. سپس مایع تبخیر شد و همه چیز را در اطراف خنک کرد، گاز حاصل را می‌توان جمع‌آوری کرد و دوباره با استفاده از پمپ به مایع فشرده کرد و چرخه را تکرار کرد. یخچال و فریزرهای مدرن اینگونه کار می کنند.
در سال 1862، در نمایشگاه جهانی لندن، فردیناند کاره اولین ماشین یخ سازی تجاری جهان را به نمایش گذاشت. ماشین از آمونیاک به عنوان خنک کننده استفاده می کرد و همینطورتولید یخ با سرعت 200 کیلوگرم در ساعت.
1825: کشف بنزن
از نظر تاریخی، بنزن به یکی از مهم ترین مواد در شیمی تبدیل شده است، هم از نظر عملی، یعنی برای ایجاد مواد جدید و هم از لحاظ نظری برای درک پیوند شیمیایی استفاده می شود. یک دانشمند بنزن را در بقایای روغنی یک مرکز تولید گاز روشنایی لندن کشف کرده است.
1831: قانون فارادی، فرمول، فیزیک القای الکترومغناطیسی
این یک کشف بسیار مهم برای آینده علم و فناوری بود. قانون فارادی (فیزیک) بیان می‌کند که یک میدان مغناطیسی متناوب، جریان الکتریکی را در مدار القا می‌کند و نیروی محرکه الکتریکی تولید شده با سرعت تغییر شار مغناطیسی نسبت مستقیم دارد. یکی از ورودی های احتمالی او این است |E|=|dΦ/dt|، که در آن E EMF و Ф شار مغناطیسی است.
برای مثال، حرکت آهنربای نعل اسبی در امتداد یک سیم، جریان الکتریکی تولید می کند، زیرا حرکت آهنربا باعث ایجاد میدان مغناطیسی متناوب می شود. قبل از این، تنها منبع جریان باتری بود. مایکل فارادی، که اکتشافات او در فیزیک نشان داد که حرکت را می توان به الکتریسیته یا به عبارت علمی تر، انرژی جنبشی را می توان به انرژی الکتریکی تبدیل کرد، در نتیجه مسئول این واقعیت است که بیشتر انرژی در خانه های ما امروز از تولید می شود. این اصل.
چرخش (انرژی جنبشی) توسط القای الکترومغناطیسی به الکتریسیته تبدیل می شود. و چرخش به نوبه خود با عمل بخار زیاد روی توربین ها به دست می آید.فشار ایجاد شده توسط انرژی زغال سنگ، گاز یا اتم، یا فشار آب در نیروگاه های برق آبی، یا فشار هوا در مزارع بادی.
1834: قوانین الکترولیز
فارادی فیزیکدان سهم عمده ای در ایجاد علم جدید الکتروشیمی داشت. توضیح می دهد که چه اتفاقی در سطح مشترک بین الکترود و ماده یونیزه می افتد. به لطف الکتروشیمی، ما از باتری‌ها و باتری‌های لیتیوم یونی استفاده می‌کنیم که فناوری مدرن موبایل را تامین می‌کنند. قوانین فارادی برای درک ما از واکنش های الکترودی مهم هستند.
1836: اختراع دوربین محافظ
فیزیکدان فارادی کشف کرد که وقتی یک هادی الکتریکی شارژ می شود، تمام بار اضافی در قسمت بیرونی آن جمع می شود. این بدان معنی است که در داخل یک اتاق یا یک قفس ساخته شده از فلز، هیچ هزینه اضافی ظاهر نمی شود. به عنوان مثال، فردی که کت و شلوار فارادی، یعنی با آستر فلزی پوشیده است، در معرض برق خارجی قرار نمی گیرد. قفس فارادی علاوه بر محافظت از افراد می تواند برای انجام آزمایش های الکتریکی یا الکتروشیمیایی که به تداخل خارجی حساس هستند نیز استفاده شود. دوربین های محافظ همچنین می توانند مناطق مرده را برای ارتباطات سیار ایجاد کنند.
1845: کشف اثر فارادی - اثر مغناطیسی نوری
آزمایش مهم دیگری در تاریخ علم اولین آزمایشی بود که ارتباط بین الکترومغناطیس و نور را اثبات کرد که در سال 1864 به طور کامل توسط معادلات جیمز کلرک ماکسول توصیف شد. فارادی فیزیکدان ثابت کرد که نور یک موج الکترومغناطیسی است: «وقتیقطب های مغناطیسی مخالف در یک طرف بودند، این تأثیری بر پرتو قطبی داشت، که در نتیجه ارتباط بین نیروی مغناطیسی و نور را ثابت می کند…
1845: کشف دیامغناطیس به عنوان ویژگی همه مواد
اکثر مردم با استفاده از آهنرباهای معمولی به عنوان مثال با فرومغناطیس آشنا هستند. فارادی (فیزیکدان) کشف کرد که همه مواد دیامغناطیس هستند - در اکثر موارد ضعیف هستند، اما مواد قوی نیز وجود دارند. دیامغناطیس مخالف جهت میدان مغناطیسی اعمال شده است. به عنوان مثال، اگر قطب شمال را در نزدیکی یک ماده به شدت دیامغناطیس قرار دهید، آن را دفع می کند. دیامغناطیس در مواد، ناشی از آهنرباهای مدرن بسیار قوی، می تواند برای دستیابی به شناور استفاده شود. حتی موجودات زنده ای مانند قورباغه دیامغناطیس هستند و می توانند در یک میدان مغناطیسی قوی شناور شوند.
پایان
مایکل فارادی که اکتشافاتش در فیزیک علم را متحول کرد، در 25 اوت 1867 در لندن در سن 75 سالگی درگذشت. همسرش سارا بیشتر عمر کرد. این زوج فرزندی نداشتند. او در تمام زندگی خود یک مسیحی مومن بود و به یک فرقه کوچک پروتستانی به نام ساندمانیان تعلق داشت.
فارادی حتی در زمان حیاتش به همراه پادشاهان و ملکه های بریتانیای کبیر و دانشمندانی مانند اسحاق نیوتن در کلیسای وست مینستر دفن شد. او از برگزاری مراسم متواضعانه تری امتناع کرد. قبر او، جایی که سارا نیز در آن دفن شده است، در قبرستان هایگیت در لندن یافت می شود.
